通信原理復習2/2/20231通信原理總復習通信系統的組成系統包括那些部分用方框圖表示通信系統的工作原理調制解調原理用時域和頻域表達式描述通信系統的性能通信系統所能達到的指標模擬通信系統：帶寬，信噪比數字通信系統：頻帶利用率，誤碼率2/2/20232通信原理總復習通信系統模擬通信數字通信幅度調制角度調制常規調幅雙邊帶調幅單邊帶調幅殘留邊帶調幅調頻調相模擬信號波形編碼數字信號基帶傳輸數字信號調制傳輸二進制調制多進制調制脈沖編碼調制差分脈沖編碼增量調制內容2/2/20233通信原理總復習一、概述信號和通信系統分類分析方法2/2/20234通信原理總復習1.信號和通信系統分類信號：攜帶消息的電信號通信系統：傳輸信號的技術設備2/2/20235通信原理總復習分類方法信號通信系統信號參量模擬信號模擬通信系統數字信號數字通信系統是否調制基帶信號基帶傳輸系統調制信號頻帶傳輸系統調制方式模擬調制信號模擬調制系統數字調制信號數字調制系統2/2/20236通信原理總復習分類方法信號通信系統模擬調制幅度調制信號幅度調制系統角度調制信號角度調制系統數字調制幅度鍵控信號幅度鍵控系統相移鍵控信號相移鍵控系統復用頻分復用信號頻分復用系統時分復用信號時分復用系統2/2/20237通信原理總復習2.分析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制和解調過程2/2/20238通信原理總復習對通信系統的分析方法通信系統的組成 發送設備——調制部分通信系統 接收設備——解調部分通信系統的工作原理 調制原理原理

解調原理2/2/20239通信原理總復習3.通信系統的性能指標通信系統性能： 有效性：占用信道資源的多少

可靠性：消息傳輸的準確程度模擬通信系統性能 有效性：有效傳輸帶寬

可靠性：輸出信噪比數字通信系統性能 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系3.傳輸速率與傳輸帶寬之間的關系2/2/202310通信原理總復習二、信息論初步信息的度量信息量計算，與出現概率的關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公式：C=Wlog2(1+S/N)，物理含義信道容量與信息速率的關系。2/2/202311通信原理總復習三、四模擬調制系統模擬調制系統幅度調制角度調制

通過對比兩者的共同點和差別，掌握幅度和角度調制特點。2/2/202312通信原理總復習1.基本概念調制信號與已調信號之間的關系調制信號：載波:已調信號:調相調頻2/2/202313通信原理總復習2.調制方式幅度調制抑制載波雙邊帶調幅DSB常規調幅AM單邊帶調制SSB殘留邊帶調制 VSB角度調制相位調制FM頻率調制PM2/2/202314通信原理總復習3.時域表達式幅度調制角度調制2/2/202315通信原理總復習單頻調制情況幅度調制2/2/202316通信原理總復習單頻調制情況角度調制2/2/202317通信原理總復習幅度調制窄帶角度調制寬帶角度調制2/2/202318通信原理總復習4.頻域表達式幅度調制線性調制：指調制前后信號頻譜的變化。2/2/202319通信原理總復習角度調制單頻余弦調制非線性調制2/2/202320通信原理總復習5.帶寬幅度調制：信號最高頻率角度調制：用卡森公式計算：信號最高頻率已調信號最大頻偏2/2/202321通信原理總復習6.功率分配幅度調制調制效率載波占有較大功率2/2/202322通信原理總復習角度調制2/2/202323通信原理總復習7.調制雙邊帶調制——相乘器常規調幅——疊加直流分量單邊帶調制濾波法——濾波器的過渡帶，多級調制相移法——希爾波特濾波器，寬帶相移90度殘留邊帶調制殘留邊帶濾波器——對稱互補特性2/2/202324通信原理總復習角度調制窄帶調制近似于載波分量和正交分量相加，類似線性調制方法寬帶調制直接調頻法：用調制信號改變電抗元件的參數，從而改變載波頻率。倍頻法窄帶調頻——倍頻——混頻2/2/202325通信原理總復習8.解調幅度調制相干解調：已調信號與相干載波相乘，通過低通濾波器濾除高頻分量。所有幅度調制系統相干載波包絡檢波常規條幅，有門限效應。載波插入法抑制載波雙邊帶調幅插入幅度遠遠大于信號幅度的載波后，合成信號的包絡和信號成正比，用包絡檢波檢調。2/2/202326通信原理總復習角度調制非相干解調寬帶調頻信號鑒頻器——對已調信號進行微分，微分信號與調制信號包絡成正比。具有門限效應相干解調窄帶調頻信號，使用相干載波2/2/202327通信原理總復習9.抗噪聲性能抗噪聲性能分析方法給出分析模型，調制解調方法。分別計算解調器：2/2/202328通信原理總復習雙邊帶信號相干解調:

單邊帶信號相干解調:

常規調幅包絡檢波：幅度調制系統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調幅信號抗噪聲性能最差單頻調制情況幅度調制系統抗噪聲性能：2/2/202329通信原理總復習角度調制抗噪聲性能分析模型寬帶調頻信號非相干解調單頻調制時：2/2/202330通信原理總復習角度調制改善信噪比的方法：輸出信噪比：預加重/去加重技術改善門限效應技術——鎖相技術與信號頻率的三次方成反比2/2/202331通信原理總復習幅度調制系統和寬帶調頻系統

抗噪聲性能比較抗噪聲性能的結論2/2/202332通信原理總復習幅度調制系統和寬帶調頻系統

抗噪聲性能比較寬帶調頻系統的抗噪聲性能優于幅度調制系統寬帶調頻系統的抗噪聲性能與調制過程有關，通過增加傳輸帶寬可以換取信噪比改善。2/2/202333通信原理總復習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——數字通信頻分復用原理用信號對不同頻率的載波進行調制，得到占有不同頻帶的多路信號。2/2/202334通信原理總復習五、模擬信號的波形編碼PCM（脈沖編碼調制）編碼過程：抽樣量化編碼2/2/202335通信原理總復習1.抽樣抽樣的定義：對時間連續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2/2/202336通信原理總復習抽樣方式理想抽樣抽樣脈沖使用理想的沖擊脈沖，已抽樣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孔徑失真2/2/202337通信原理總復習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2/2/202338通信原理總復習均勻量化量化間隔Δ=常數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，與信號出現統計特性無關。2/2/202339通信原理總復習均勻量化量化信噪比：信號動態范圍2/2/202340通信原理總復習非均勻量化量化間隔Δ≠常數目的是使量化信噪比趨于常數量化過程：非線性壓縮+均勻量化對數壓縮特性A律壓縮特性μ律壓縮特性A律13折線近似逼近A=87.6的A律對數壓縮特性壓縮特性選擇2/2/202341通信原理總復習3.PCM編碼一般PCM編碼抽樣、量化、編碼2/2/202342通信原理總復習A律PCM編碼參數：折疊碼：第一位表示信號極性，后七位表示信號絕對值優點：小信號的誤碼誤差電平?。粯O性碼用判決電路產生，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則：分層電平——量化誤差輸出信噪比特性2/2/202343通信原理總復習六.DPCMDPCM的原理預測預測增益DPCM與PCM比較的優點編碼位數減少，傳輸帶寬減少2/2/202344通信原理總復習七.增量調制增量調制原理誤差：顆粒噪聲斜率過載與PCM比較優點低比特率時，量化信噪比高于PCM抗誤碼性能優于PCM編譯碼器簡單2/2/202345通信原理總復習八.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。數字電話應用體制——數字復接系列PDH:準同步數字系列SDH:同步數字系列A律PCM基群幀結構30/32系統2/2/202346通信原理總復習九、數字信號基帶傳輸數字基帶信號碼型用電脈沖表示數字信息得到數字基帶信號，電脈沖的形式稱為碼型。碼型設計原則：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2/2/202347通信原理總復習1.數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：相對碼傳號反轉碼：（CMI）傳號交替反轉碼（AMI碼）HDB3碼（三階高密度雙極性碼）數字雙向碼HDB3碼的波形、優點、編碼原則2/2/202348通信原理總復習2.數字基帶信號的功率譜功率譜的組成規律由連續譜和離散譜構成連續譜Pμ(f)一定存在，與單個脈沖波形頻譜函數的平方成正比離散譜P(f)不一定存在直流分量，位定時分量，位定時分量的n次諧波離散譜中的位定分量關系到為定時信號的提取方法2/2/202349通信原理總復習基帶信號功率譜的一般關系時域波形和頻帶的關系NRZ碼：B=f=RSRZ:B=2f=2RS時域波形和離散譜的關系RZ有位定時分量AMI、HDB3碼無離散譜，但較容易變換為RZ碼提取位定時信號B:譜零點帶寬，f位定時頻率，R碼元速率2/2/202350通信原理總復習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失真——奈奎斯特第一準則無串擾波形判決規則——等效理想低通特性2/2/202351通信原理總復習典型無串擾波形：理相低通信號頻域時域ω-ωωS(ω)0碼元周期的整倍數2/2/202352通信原理總復習理想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

——奈奎斯特速率、奈奎斯特帶寬2/2/202353通信原理總復習升余弦滾降信號2/2/202354通信原理總復習4.二元碼基帶傳輸的差錯率數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高斯噪聲畫出幅度概率密度函數曲線誤比特率的計算2/2/202355通信原理總復習誤比特率的結論單極性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。碼元數越多，誤比特率越高2/2/202356通信原理總復習5.部分響應系統部分響應系統的含義利用碼間串擾，使頻帶利用率達到極限值2用相隔多個碼元周期的信號合成一個傳輸信號部分響應系統的波形Ⅰ類部分響應波形預編碼：誤碼擴散意義壓縮傳輸帶寬2/2/202357通信原理總復習6.m序列m序列的產生m序列的性質：n級移位寄存器產生的m序列，周期為2n-1。各種狀態各出現一次，“1”“0”的出現概率大致相同。游程自相關特性擾碼和解擾碼2/2/202358通信原理總復習7均衡均衡的作用均衡的實現方法2/2/202359通信原理總復習十.數字信號的頻帶傳輸二進制數字調制多進制數字調制2/2/202360通信原理總復習1.二進制數字調制二進制幅度鍵控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差分編碼各種調制方式的調制解調方法2/2/202361通信原理總復習2.數字調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，是數字調制信號的基礎調制信號為單極性脈沖的幅度調制2FSK信號：載波的頻率不同2個2ASK信號的疊加2PSK信號：載波的相位不同調制信號為雙極性脈沖的雙邊帶調制2/2/202362通信原理總復習3.數字調制信號的頻域特性功率譜：2ASK:2ASK調制信號的功率譜是基帶二進制序列的線性搬移。2/2/202363通信原理總復習ASK調制的帶寬：B2ASK=2BBBB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fsBB=fB,B2ASK=2fB

fS=RS,B2ASK=2RS信號傳輸速率2/2/202364通信原理總復習調頻信號功率譜分解為兩個不同