1、通信原理復習,2007-6,通信原理總復習,2,通信系統(tǒng)的組成 系統(tǒng)包括那些部分 用方框圖表示 通信系統(tǒng)的工作原理 調(diào)制解調(diào)原理 用時域和頻域表達式描述 通信系統(tǒng)的性能 通信系統(tǒng)所能達到的指標 模擬通信系統(tǒng)：帶寬，信噪比 數(shù)字通信系統(tǒng)：頻帶利用率，誤碼率,2007-6,通信原理總復習,3,內(nèi)容,2007-6,通信原理總復習,4,一、概述,信號和通信系統(tǒng)分類 分析方法,2007-6,通信原理總復習,5,1. 信號和通信系統(tǒng)分類,信號： 攜帶消息的電信號 通信系統(tǒng)： 傳輸信號的技術(shù)設(shè)備,2007-6,通信原理總復習,6,2007-6,通信原理總復習,7,2007-6,通信原理總復習,8,2. 分析

2、方法,對信號的分析方法 時域表達式，時域波形 頻域表達式，頻譜圖 傳輸帶寬 功率分配 調(diào)制和解調(diào)過程,2007-6,通信原理總復習,9,對通信系統(tǒng)的分析方法 通信系統(tǒng)的組成 發(fā)送設(shè)備 調(diào)制部分 通信系統(tǒng) 接收設(shè)備 解調(diào)部分 通信系統(tǒng)的工作原理 調(diào)制原理 原理 解調(diào)原理,2007-6,通信原理總復習,10,通信系統(tǒng)的性能指標 通信系統(tǒng)性能： 有效性：占用信道資源的多少 可靠性：消息傳輸?shù)臏蚀_程度 模擬通信系統(tǒng)性能 有效性：有效傳輸帶寬 可靠性：輸出信噪比 數(shù)字通信系統(tǒng)性能 有效性：傳輸速率 可靠性：差錯率,1.二進制與多進制情況的換算 2. 比特率與波特率的關(guān)系 3. 傳輸速率與傳輸帶寬之間的關(guān)

3、系,2007-6,通信原理總復習,11,二、信息論初步,信息的度量 信息量計算，與出現(xiàn)概率的關(guān)系 信息熵 定義 離散信源信息熵的計算 最大熵條件 信道容量 香農(nóng)公式：C=Wlog2(1+S/N)，物理含義 信道容量與信息速率的關(guān)系。,2007-6,通信原理總復習,12,三、四 模擬調(diào)制系統(tǒng),模擬調(diào)制系統(tǒng) 幅度調(diào)制 角度調(diào)制,通過對比兩者的共同點和差別，掌握幅度和角度調(diào)制特點。,2007-6,通信原理總復習,13,1. 基本概念,調(diào)制信號與已調(diào)信號之間的關(guān)系 調(diào)制信號： 載波: 已調(diào)信號:,調(diào)相,調(diào)頻,2007-6,通信原理總復習,14,2.調(diào)制方式,幅度調(diào)制 雙邊帶調(diào)幅 常規(guī)調(diào)幅 單邊帶調(diào)制

4、殘留邊帶調(diào)制,角度調(diào)制 相位調(diào)制 頻率調(diào)制,2007-6,通信原理總復習,15,3.時域表達式,幅度調(diào)制,角度調(diào)制,2007-6,通信原理總復習,16,單頻調(diào)制情況,幅度調(diào)制,2007-6,通信原理總復習,17,單頻調(diào)制情況,角度調(diào)制,2007-6,通信原理總復習,18,幅度調(diào)制,窄帶角度調(diào)制,寬帶角度調(diào)制,2007-6,通信原理總復習,19,4.頻域表達式,幅度調(diào)制,線性調(diào)制：指調(diào)制前后信號頻譜的變化。,2007-6,通信原理總復習,20,角度調(diào)制,單頻余弦調(diào)制,非線性調(diào)制,2007-6,通信原理總復習,21,5. 帶寬,幅度調(diào)制：,信號最高頻率,2007-6,通信原理總復習,22,角度調(diào)制

5、：,卡森公式,2007-6,通信原理總復習,23,6.功率分配,幅度調(diào)制,調(diào)制效率,載波占有較大功率,2007-6,通信原理總復習,24,角度調(diào)制,2007-6,通信原理總復習,25,7. 調(diào)制,雙邊帶調(diào)制 相乘器 常規(guī)調(diào)幅 疊加直流分量 單邊帶調(diào)制 濾波法 濾波器的過渡帶 相移法 希爾波特濾波器 殘留邊帶調(diào)制 殘留邊帶濾波器 對稱互補特性,2007-6,通信原理總復習,26,角度調(diào)制 窄帶調(diào)制 近似于載波分量和正交分量相加，類似線性調(diào)制方法 寬帶調(diào)制 直接調(diào)頻法：用調(diào)制信號改變電抗元件的參數(shù)，從而改變載波頻率。 倍頻法 窄帶調(diào)頻倍頻混頻,2007-6,通信原理總復習,27,8. 解調(diào),幅度調(diào)

6、制 相干解調(diào)：已調(diào)信號與相干載波相乘，通過低通濾波器濾除高頻分量。 所有幅度調(diào)制系統(tǒng) 相干載波 包絡(luò)檢波 常規(guī)條幅，有門限效應。 載波插入法 抑制載波雙邊帶調(diào)幅 插入幅度遠遠大于信號幅度的載波后，合成信號的包絡(luò)和信號成正比，用包絡(luò)檢波檢調(diào)。,2007-6,通信原理總復習,28,角度調(diào)制 非相干解調(diào) 寬帶調(diào)頻信號 鑒頻器對已調(diào)信號進行微分，微分信號與調(diào)制信號包絡(luò)成正比。 相干解調(diào) 窄帶調(diào)頻信號，使用相干載波,2007-6,通信原理總復習,29,9. 抗噪聲性能,幅度調(diào)制 給出分析模型，調(diào)制解調(diào)方法。 分別計算解調(diào)器：,2007-6,通信原理總復習,30,雙邊帶信號相干解調(diào): 單邊帶信號相干解調(diào):

7、 常規(guī)調(diào)幅包絡(luò)檢波：,幅度調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能比較 雙邊帶信號和單邊帶信號抗噪聲性能相同 常規(guī)調(diào)幅信號抗噪聲性能最差,單頻調(diào)制情況,2007-6,通信原理總復習,31,角度調(diào)制 分析模型 寬帶條平信號非相干解調(diào),單頻調(diào)制時：,2007-6,通信原理總復習,32,角度調(diào)制改善信噪比的方法： 輸出信噪比： 預加重/去加重技術(shù) 改善門限效應技術(shù)鎖相技術(shù),2007-6,通信原理總復習,33,幅度調(diào)制系統(tǒng)和寬帶調(diào)頻系統(tǒng)抗噪聲性能比較,抗噪聲性能的結(jié)論,2007-6,通信原理總復習,34,幅度調(diào)制系統(tǒng)和寬帶調(diào)頻系統(tǒng)抗噪聲性能比較,寬帶調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能優(yōu)于幅度調(diào)制系統(tǒng) 寬帶調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能與調(diào)制過程有

8、關(guān)，通過通過增加傳輸帶寬可以換取信噪比改善。,2007-6,通信原理總復習,35,10 頻分復用,復用的定義和方式 復用：多路信號在同一信道中傳輸，可以提高信道的利用率。 方式：頻分復用模擬通信 時分復用數(shù)字通信 頻分復用原理 用調(diào)制信號對不同的載波進行調(diào)制，得到占有不同頻帶的多路信號。,2007-6,通信原理總復習,36,五、模擬信號的波形編碼,PCM編碼,2007-6,通信原理總復習,37,1. 抽樣,抽樣的定義： 對時間連續(xù)的模擬信號進行時間離散化的過程。 抽樣定理： 低通抽樣定理: 帶通抽樣定理,2007-6,通信原理總復習,38,抽樣方式 理想抽樣 抽樣脈沖使用理想的沖擊脈沖，已抽樣

9、的頻譜是信號頻譜在頻率軸上的重復。 自然抽樣 抽樣脈沖是窄脈沖 平頂抽樣,2007-6,通信原理總復習,39,2. 量化,量化定義： 對信號的幅度進行離散化的過程。 量化特性和量化特性曲線 量化器的輸入與輸出特性，用量化特性曲線描述 量化特性曲線是階梯形曲線。 量化誤差和量化誤差的平均功率 輸入和輸出之間存在誤差，量化誤差，對信號的恢復，等效于噪聲干擾量化噪聲 用平均功率度量,2007-6,通信原理總復習,40,均勻量化 量化間隔=常數(shù) 量化噪聲的平均功率： 量化信噪比：,均勻量化的量化噪聲平均功率只與量化間隔有關(guān)，與信號出現(xiàn)統(tǒng)計特性無關(guān)。,2007-6,通信原理總復習,41,均勻量化 量化信

10、噪比：,信號功率,2007-6,通信原理總復習,42,非均勻量化 量化間隔常數(shù) 量化過程：非線性壓縮+均勻量化 對數(shù)壓縮特性 A律壓縮特性 律壓縮特性 A律13折線近似 逼近A=87.6的A律對數(shù)壓縮特性,壓縮特性選擇,2007-6,通信原理總復習,43,3. PCM編碼,一般PCM編碼 抽樣、量化、編碼,2007-6,通信原理總復習,44,A律PCM編碼 參數(shù)：,折疊碼： 第一位表示信號極性，后七位表示信號絕對值 優(yōu)點：小信號的誤碼誤差電平??； 極性碼用判決電路產(chǎn)生，編碼電路簡化 樣值用歸一化電平表示： 歸一化值1 表示為 4096個歸一化電平 編碼表 解碼規(guī)則 ：分層電平量化誤差 輸出信噪

11、比特性,2007-6,通信原理總復習,45,六. DPCM,DPCM的原理 預測 預測增益 DPCM與PCM比較的優(yōu)點 編碼位數(shù)減少，傳輸帶寬減少,2007-6,通信原理總復習,46,七. 增量調(diào)制,增量調(diào)制原理 誤差： 顆粒噪聲 斜率過載 與PCM比較優(yōu)點,2007-6,通信原理總復習,47,八. 時分復用,時分復用原理 各路信號占用不同的時隙，形成多路信號。 每路信號都要滿足抽樣定理要求。 數(shù)字電話應用體制 數(shù)字復接系列 PDH:準同步數(shù)字系列 SDH:同步數(shù)字系列 A律PCM基群幀結(jié)構(gòu) 30/32系統(tǒng),2007-6,通信原理總復習,48,九、 數(shù)字信號基帶傳輸,數(shù)字基帶信號碼型 用電脈沖

12、表示數(shù)字信息得到數(shù)字基帶信號，電脈沖的形式稱為碼型。 碼型設(shè)計原則： 有利于信號傳輸，是信號的頻域特性與信道的頻域特性相適應。 便于接收端提取位定時 抗噪聲能力強,2007-6,通信原理總復習,49,1. 數(shù)字基帶信號碼型,常用碼型 單極性非歸零碼（NRZ） 雙極性非歸零碼 單極性歸零碼（RZ） 傳號差分碼：相對碼 傳號反轉(zhuǎn)碼：（CMI） 傳號交替反轉(zhuǎn)碼 （AMI碼） HDB3碼（三階高密度雙極性碼）,HDB3碼的波形、優(yōu)點、編碼原則,2007-6,通信原理總復習,50,2. 數(shù)字基帶信號的功率譜,功率譜的組成規(guī)律 由連續(xù)譜和離散譜構(gòu)成 連續(xù)譜P(f)一定存在 離散譜P (f)不一定存在 直流

13、分量，位定時分量，位定時分量的諧波 離散譜中的位定分量關(guān)系到為定時信號的提取方法。,2007-6,通信原理總復習,51,基帶信號功率譜的一般關(guān)系 時域波形和頻帶的關(guān)系 NRZ碼：B=f=RS RZ: B=2f=2RS 時域波形和離散譜的關(guān)系 RZ有位定時分量 雙極性碼無離散譜,B:譜零點帶寬，f位定時頻率，R碼元速率,2007-6,通信原理總復習,52,3. 無碼間串擾的傳輸波形,碼間串擾： 前面的碼元對后面的碼元波形有干擾。 原因：信道的頻帶受限 無碼間串擾的傳輸波形 傳輸波形在抽樣點上無串擾 無串擾波形判決規(guī)則,2007-6,通信原理總復習,53,典型無串擾波形：,理相低通信號 頻域 時域

14、,碼元周期 的整倍數(shù),2007-6,通信原理總復習,54,理相低通信號的傳輸指標,理想低通信號的最小傳輸帶寬是碼元速率的一半,2007-6,通信原理總復習,55,升余弦滾降信號,2007-6,通信原理總復習,56,4. 二元碼基帶傳輸?shù)牟铄e率,數(shù)字信號的傳輸過程 疊加信道噪聲 再生判決可以去掉噪聲 基帶信號抗噪聲性能分析過程 由傳輸過程建立抗噪聲性能的分析模型 列出接受波形的幅度概率密度函數(shù) 高斯噪聲 畫出幅度概率密度函數(shù)曲線 誤比特率的計算,2007-6,通信原理總復習,57,誤比特率的結(jié)論 單極性NRZ碼 雙極性NRZ碼,當信噪比S/N相同時，單極性二進制碼的誤碼率大于雙極性的誤碼率。,2

15、007-6,通信原理總復習,58,5. 部分響應系統(tǒng),部分響應系統(tǒng)的含義 部分響應系統(tǒng)的波形 類部分響應波形 預編碼：誤碼擴散 意義 壓縮傳輸帶寬,2007-6,通信原理總復習,59,6. m 序列,m序列的產(chǎn)生 m序列的性質(zhì)： n級移位寄存器產(chǎn)生的m序列，周期為2n-1。 各種狀態(tài)各出現(xiàn)一次， “1”“0”的出現(xiàn)概率大致相同。 游程 自相關(guān)特性 擾碼和解擾碼,2007-6,通信原理總復習,60,7 均衡,均衡的作用 均衡的實現(xiàn)方法,2007-6,通信原理總復習,61,十. 數(shù)字信號的頻帶傳輸,二進制數(shù)字調(diào)制 多進制數(shù)字調(diào)制,2007-6,通信原理總復習,62,1. 二進制數(shù)字調(diào)制,二進制幅度

16、鍵控2ASK 二進制頻移鍵控2FSK 二進制相移鍵控2PSK 同頻同相載波恢復 二進制差分相移鍵控2DPSK 差分編碼,各種調(diào)制方式的調(diào)制解調(diào)方法,2007-6,通信原理總復習,63,2. 數(shù)字調(diào)制的時域特性,時域表達式 時間波形圖 2ASK信號：載波的幅度不同，是數(shù)字調(diào)制信號的基礎(chǔ) 調(diào)制信號為單極性脈沖的幅度調(diào)制 2ASK信號：載波的頻率不同 2個2ASK信號的疊加 2PSK信號：載波的相位不同 調(diào)制信號為雙極性脈沖的雙邊帶調(diào)制,2007-6,通信原理總復習,64,3.數(shù)字調(diào)制信號的頻域特性,功率譜： 2ASK:,2ASK調(diào)制信號的功率譜是基帶二進制序列的線性搬移。,2007-6,通信原理總

17、復習,65,ASK調(diào)制的帶寬： B2ASK=2BB BB由基帶信號g(t)的波形帶寬決定,矩形波: 近似帶寬取為譜零點帶寬fs BB=fB , B2ASK=2fB fS=RS , B2ASK=2RS,信號傳輸速率,2007-6,通信原理總復習,66,調(diào)頻信號功率譜分解為兩個不同載頻的幅度鍵控信號功率譜調(diào)信號的疊加。,2FSK,2PSK P2PSK(f)中無載波分量 形狀與2ASK信號的功率譜相同,2007-6,通信原理總復習,67,抗噪聲性能的分析過程 建立模型 列出接收波形的幅度概率密度函數(shù) 畫出幅度概率密度函數(shù)曲線 誤比特率計算 數(shù)字抗噪聲系統(tǒng)性能比較 同一調(diào)制方式： 相干解調(diào)優(yōu)于非相干解調(diào) 不同調(diào)制方式： 誤碼率相同時：信道要求(信噪比） 2PSK2FSK2ASK 信道條件相同：誤比特律 2PSK2FSK2ASK,4.數(shù)字調(diào)制信號的抗噪聲性能,2007-6,通信原理總復習,68,5. 數(shù)字調(diào)制信號最佳接收,最佳接收的意義 誤比特最小的接受 信噪比最大的接受 最佳