惠州學(xué)院彭文娟老師通信原理課件 通信復(fù)習(xí)

第一(dìyī)講緒論精品資料通信系統(tǒng)：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信所需的全部設(shè)施。模擬通信系統(tǒng)：傳輸?shù)男盘?hào)是模擬信號(hào)模擬信號(hào)：時(shí)間連續(xù)、取值連續(xù)的信號(hào)電話(diànhuà)、廣播和電視系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)：傳輸?shù)男盘?hào)是數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)：時(shí)間離散、取值離散的信號(hào)計(jì)算機(jī)通信系統(tǒng)精品資料P2,式1.2-3信息量I與消息出現(xiàn)的概率(gàilǜ)p(x)之間的關(guān)系為：信息量單位(dānwèi)的確定取決于上式中的對(duì)數(shù)底a。如果取對(duì)數(shù)的底a=2，則信息量的單位(dānwèi)為比特(bit)；如果取e為對(duì)數(shù)的底，則信息量的單位(dānwèi)為奈特(nit)；若取10為底，則信息量的單位(dānwèi)稱為十進(jìn)制單位(dānwèi)，或叫哈特萊。上述三種單位(dānwèi)的使用場(chǎng)合，應(yīng)根據(jù)計(jì)算及使用的方便來(lái)決定。通常廣泛使用的單位(dānwèi)為比特。精品資料信息(xìnxī)的度量傳輸信息是通信系統(tǒng)的根本任務(wù)。在傳輸過(guò)程(guòchéng)中，信息是以各種具體的電信號(hào)或光信號(hào)形式表現(xiàn)出來(lái)的。為了對(duì)通信系統(tǒng)的性能與質(zhì)量進(jìn)行定量的分析、研究與評(píng)價(jià)，就需要對(duì)信息進(jìn)行度量，我們定義能夠衡量信息多少的物理量叫做信息量，通常用I表示。精品資料信息是一個(gè)抽象的概念，它能否被量化并且如何量化呢？讓我們看看下面的例子(lìzi)，比如，“明天太陽(yáng)從東邊出來(lái)”絕對(duì)沒(méi)有“明天太陽(yáng)從西邊出來(lái)”對(duì)信息的受者更有吸引力；同樣，當(dāng)你聽(tīng)說(shuō)“有人被狗咬了”并不會(huì)感到驚奇，但若有人告訴你“一條狗被人咬了”你一定非常吃驚。這說(shuō)明信息有量值可言，并且信息所包含的事件越不可發(fā)生，人們就越感興趣，信息量就越大。顯然，信息量與消息發(fā)生的概率有關(guān)，消息出現(xiàn)的概率越小，信息量就越大；必然消息的概率為1，則它傳遞的信息量就為0。據(jù)此，我們得到信息量與消息概率之間的關(guān)系精品資料P4~P6，圖1.3.3

數(shù)字通信系統(tǒng)(xìtǒng)模型信源發(fā)送端接收端信道編碼調(diào)制信道壓縮編碼解調(diào)信宿保密解碼信道解碼壓縮解碼保密編碼噪聲同步信源編碼信源解碼精品資料1.信源：將消息轉(zhuǎn)換(zhuǎnhuàn)為電信號(hào)的設(shè)備。信源壓縮編碼保密編碼信源編碼信道編碼調(diào)制發(fā)送端精品資料信源壓縮編碼保密編碼信源編碼信道編碼調(diào)制發(fā)送端2.信源編碼(biānmǎ)：降低數(shù)字信號(hào)的冗余，提高數(shù)字信號(hào)的有效性。精品資料信道壓縮編碼保密編碼信源編碼信道編碼調(diào)制發(fā)送端3.信道編碼：增加冗余字符(zìfú)，糾錯(cuò)編碼，提高傳輸?shù)目煽啃?。精品資料4.調(diào)制（1）目的使編碼(biānmǎ)信號(hào)特性與信道特性相適應(yīng)，以通過(guò)信道傳輸。（2）幾個(gè)基本概念基帶、基帶信號(hào)、帶通信號(hào)；基帶調(diào)制、帶通調(diào)制。精品資料5.信道：信號(hào)傳輸?shù)耐ǖ阑鶐诺溃蓚鬏敽艿偷念l率(pínlǜ)分量。如雙絞線。頻帶信道－－不能傳輸很低的頻率(pínlǜ)分量。如無(wú)線電波。

精品資料6.加性噪聲：信號(hào)經(jīng)過(guò)信道傳輸，會(huì)有外來(lái)干擾疊加在有用信號(hào)上，稱為加性噪聲。7、同步：數(shù)字通信系統(tǒng)不可缺少的組成部分。發(fā)端和收端之間需要共同的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，以便接收端準(zhǔn)確知道接收的數(shù)字信號(hào)中每個(gè)符號(hào)（碼元）的起止(qǐzhǐ)時(shí)刻，實(shí)現(xiàn)同步接收。精品資料1.衡量系統(tǒng)(xìtǒng)性能優(yōu)劣的基本因素：有效性（信源編碼(biānmǎ)）可靠性（信道編碼(biānmǎ)）數(shù)字通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)P6～7精品資料

有效性可靠性注意：兩者是互相矛盾的，也是可互換的?！锾岣哂行浴岣邆鬏斔俾省煽啃越档停惶岣呖煽啃浴黾尤哂?rǒnɡyú)的抗干擾編碼碼元→有效性降低。★降低有效性，以提高可靠性；降低可靠性，以提高有效性。精品資料2.性能指標(biāo)：（1）傳輸(chuánshū)速率：★碼元速率（RB）：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)傳輸(chuánshū)碼元數(shù)?！安ㄌ兀˙aud）”★信息速率（Rb）：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)傳輸(chuánshū)的信息量。“比特/秒(b/s)”

對(duì)于二進(jìn)制系統(tǒng)而言，如果“0”和“1”等概率出現(xiàn)的話，每個(gè)碼元所含的信息(xìnxī)量=1，此時(shí)，碼元速率和信息(xìnxī)速率在數(shù)值上相等。對(duì)于多（M）進(jìn)制系統(tǒng)而言，每個(gè)碼元所含的信息(xìnxī)量是I=log2M，此時(shí)，二者的關(guān)系為Rb=RBlog2M。精品資料（2）錯(cuò)誤率：★誤碼率（Pe）：（3）頻帶(píndài)利用率：?jiǎn)挝活l帶(píndài)內(nèi)所能達(dá)到的信息速率。通常與采用的調(diào)制及編碼方式有關(guān)。P19,習(xí)題1.3

精品資料第二章信號(hào)(xìnhào)寬平穩(wěn)(píngwěn)隨機(jī)過(guò)程寬各態(tài)歷經(jīng)隨機(jī)過(guò)程高斯白噪聲精品資料平穩(wěn)(píngwěn)隨機(jī)過(guò)程（P33頁(yè)）寬（廣義）平穩(wěn)隨機(jī)(suíjī)過(guò)程不加特別說(shuō)明，平穩(wěn)過(guò)程均為寬平穩(wěn)過(guò)程。精品資料（1）設(shè)X(t)是一個(gè)平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程，如果過(guò)程X(t)的均值和自相關(guān)函數(shù)都具有遍歷性，則稱X(t)是寬（廣義）遍歷性過(guò)程，簡(jiǎn)稱(jiǎnchēng)遍歷過(guò)程或各態(tài)歷經(jīng)過(guò)程。（2）一個(gè)隨機(jī)過(guò)程若具有各態(tài)歷經(jīng)性，則它必定是嚴(yán)格平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程。但是，嚴(yán)格平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程就不一定具有各態(tài)歷經(jīng)性。寬（廣義(guǎngyì)）各態(tài)歷經(jīng)隨機(jī)過(guò)程精品資料精品資料解：(1)隨機(jī)變量Φ的概率密度為因而，過(guò)程X(t)的均值、自相關(guān)函數(shù)和均方值分別為所以(suǒyǐ)，X(t)是寬平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程。精品資料(2)因?yàn)閷?duì)照（1）和（2）的結(jié)果可知(kězhī)，X(t)具有寬遍歷性。精品資料第四章模擬信號(hào)的數(shù)字化低通模擬信號(hào)的抽樣(chōuyànɡ)PCM編碼精品資料數(shù)字化基本原理P69，4.1，引言(yǐnyán)兩類(lèi)信源：模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)模/數(shù)變換的三步驟：抽（取）樣、量化和編碼最常用(chánɡyònɡ)的模/數(shù)變換方法：脈沖編碼調(diào)制(PCM)精品資料A/D形成(xíngchéng)過(guò)程示意圖精品資料低通信(tōngxìn)號(hào)的抽樣定理P70，式4.2-5精品資料由上式看出：由于S(f-nfs)是信號(hào)頻譜S(f)在頻率軸上平移了nfs的結(jié)果，所以抽樣信號(hào)的頻譜Sk(f)是無(wú)數(shù)間隔頻率為fs的原信號(hào)頻譜S(f)相疊加而成。 因已經(jīng)假設(shè)s(t)的最高頻率小于fH，所以若上式中的頻率間隔fs2fH，則Sk(f)中包含的每個(gè)原信號(hào)頻譜S(f)之間互不重疊。如圖所示。這樣就能夠從Sk(f)中分離出信號(hào)s(t)的頻譜S(f)，并能夠容易(róngyì)地從S(f)得到s(t)；也就是能從抽樣信號(hào)中恢復(fù)原信號(hào)，或者說(shuō)能由抽樣信號(hào)決定原信號(hào)。 這里，恢復(fù)原信號(hào)的條件是： 2fH稱為奈奎斯特(Nyquist)速率，與此相應(yīng)的最小抽樣時(shí)間間隔稱為奈奎斯特間隔。P72，式4.2-4，圖4.22精品資料模擬信號(hào)的抽樣(chōuyànɡ)－低通模擬信號(hào)的抽樣(chōuyànɡ)返回(fǎnhuí)精品資料脈沖(màichōng)編碼調(diào)制PCMA律13折線(zhéxiàn)編碼方法P85～86精品資料PCM總結(jié)(zǒngjié)：13折線A律編碼，最小量化級(jí)為1，當(dāng)歸一化輸入信號(hào)抽樣值等于-0.6時(shí)，求1、PCM輸出碼組？2、求譯碼器輸出的量化電平(diànpínɡ)值，計(jì)算量化誤差？3、對(duì)于的12位線性PCM碼組。段落起始電平值：0～16～32～64～128～256～512～1024～2048段落量化間隔：11248163264段落碼：000001010011100101110111

極性碼：0;段落碼：111段內(nèi)碼：00111228.8－1024＝204.8＝64×3＋12.8量化電平－(1024＋64×3＋64/2)=－1248；量化誤差：1248－1228.8＝19.2～19.2/2048=0.00937512位線性碼：1248＝1024+128+64＋32＝010011100000精品資料P89，習(xí)題(xítí)4.15精品資料第5章基帶數(shù)字信號(hào)的表示(biǎoshì)和傳輸掌握AMI、HDB3碼掌握無(wú)碼間干擾(gānrǎo)的概念及其基帶傳輸?shù)哪慰固販?zhǔn)則精品資料常用(chánɡyònɡ)線路碼型1、AMI傳號(hào)交替反轉(zhuǎn)碼。P920～空號(hào)，編碼為0電平波形(bōxínɡ)1～傳號(hào)，交替編碼為+1,-1.對(duì)應(yīng)的信號(hào)波形(bōxínɡ)是幅度為+A和-A半占空歸零脈沖。消息代碼100011101AMI碼+1000-1+1-10+1精品資料常用傳輸碼碼型——CCITT建議(jiànyì)的接口碼型HDB3碼——AMI改進(jìn)(gǎijìn)碼P92-93編碼規(guī)則：將連0碼元數(shù)限制在小于等于31)先進(jìn)行AMI編碼2)出現(xiàn)4個(gè)連0串，把第4個(gè)0變?yōu)橛谇耙粋€(gè)非0符號(hào)（±1）同號(hào)的符號(hào)，稱為破壞碼V（破壞了極性交替反轉(zhuǎn)規(guī)律）3)同時(shí)為保證±V交替：相鄰v之間有奇數(shù)個(gè)非零符號(hào)時(shí)，用“000v”來(lái)取代“0000”，若為偶數(shù)個(gè)，用“B00V”來(lái)取代。B的極性與前一個(gè)非零符號(hào)極性相反。基帶二進(jìn)制：100001000011000011AMI碼：-10000+10000-1+10000-1+1HDB3碼：-1000-V+1000+V-1+1-B00-V+1-1精品資料1000011000011100000010例：精品資料1.碼間串?dāng)_相鄰碼元間的互相重疊產(chǎn)生的原因－在實(shí)際通信中，由于信道的帶寬不可能無(wú)窮(wúqióng)大（我們稱為頻帶受限），因此，我們前面介紹的數(shù)字基帶信號(hào)（波形為矩形，在頻域內(nèi)是無(wú)窮(wúqióng)延伸的）通過(guò)這樣的信道傳輸，會(huì)在時(shí)間上形成拖尾信號(hào)，它的拖尾會(huì)在相鄰碼元的抽樣點(diǎn)上存在著殘留值，導(dǎo)致接收信號(hào)抽樣判決值受到多個(gè)（無(wú)數(shù)個(gè)！）相鄰信號(hào)拖尾干擾特點(diǎn)－隨信號(hào)的出現(xiàn)而出現(xiàn)，隨信號(hào)的消失而消失（乘性干擾）5.6基帶數(shù)字信號(hào)傳輸(chuánshū)與碼間串?dāng)_P103二、碼間串?dāng)_及奈奎斯特準(zhǔn)則精品資料無(wú)碼間串?dāng)_的基帶傳輸?shù)念l域條件(tiáojiàn)也寫(xiě)作： 稱為(chēnɡwéi)Nyquist第一準(zhǔn)則。上式的物理意義是，按=(2n?1)/Ts（其中n為正整數(shù)）將H()在軸上以2/Ts間隔切開(kāi)，然后分段沿軸平移到(?/Ts,/Ts)區(qū)間內(nèi)進(jìn)行疊加，其結(jié)果應(yīng)當(dāng)為一常數(shù)（不必一定是Ts

）。這種特性稱為等效理想低通特性，記為Heq()。即：精品資料克服(kèfú)碼間串?dāng)_的原理

無(wú)碼間干擾的頻域條件（奈奎斯特第一準(zhǔn)則）當(dāng)基帶系統(tǒng)(xìtǒng)的總特性（廣義信道響應(yīng)頻譜）滿足下式此式為我們檢驗(yàn)一個(gè)給定的系統(tǒng)(xìtǒng)特性是否會(huì)引起碼間干擾提供了一種準(zhǔn)則，該準(zhǔn)則稱為奈奎斯特第一準(zhǔn)則奈氏頻點(diǎn)精品資料例：精品資料第六章基本的數(shù)字(shùzì)調(diào)制一、了解2ASK、2FSK、2PSK信號(hào)特征及其功率譜密度二、了解各數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能(比較ASK、FSK、PSK、DPSK）三、掌握(zhǎngwò)DPSK信號(hào)的產(chǎn)生及其解調(diào)精品資料P114，圖6.1.1數(shù)字信號(hào)的正弦型載波調(diào)制及其分類(lèi)(fēnlèi)用數(shù)字基帶信號(hào)去控制正弦型載波的參量：控制載波的幅度～振幅鍵控ASK控制載波的頻率～頻率鍵控FSK控制載波的相位~相位鍵控PSK精品資料二、3種基本的調(diào)制(tiáozhì)制度：1、振幅鍵控ASK2、頻移鍵控FSK3、相移鍵控PSKTTT“1”“1”“0”“1”“1”“0”T精品資料二進(jìn)制振幅(zhènfú)鍵控(2ASK)P115～1171、表示(biǎoshì)式：

式中，0＝2f0為載波的角頻率；

精品資料2ASK信號(hào)(xìnhào)波形精品資料二、功率譜密度設(shè)2ASK隨機(jī)信號(hào)(xìnhào)序列的一般表示式為： 式中，an－二進(jìn)制單極性隨機(jī)振幅； g(t)－碼元波形； T－碼元持續(xù)時(shí)間。 則可以計(jì)算出： 式中，Ps(f)－s(t)的功率譜密度； PA(f)－A(t)的功率譜密度。其中(qízhōng)精品資料PA(f)和Ps(f)的曲線(qūxiàn)f/fcPA(f)(a)功率(gōnglǜ)譜密度PA(f)的曲線(b)功率譜密度Ps(f)的曲線結(jié)論：1.包含連續(xù)譜和離散譜兩部分；2.B2ASK=2Bb精品資料二進(jìn)制頻移鍵控(2FSK)P121-1231、表示(biǎoshì)式：

精品資料二、功率譜密度P123～24開(kāi)關(guān)法產(chǎn)生的2FSK信號(hào)可以看作(kànzuò)是兩個(gè)不同頻率2ASK信號(hào)的疊加： 式中， ∵2ASK信號(hào)的功率譜密度可以表示為： ∴2FSK信號(hào)的功率譜密度是兩個(gè)不同頻率2ASK信號(hào)的功率譜密度之和：精品資料∵已知2ASK信號(hào)(xìnhào)功率譜密度為（矩形脈沖，P=1/2）： 將其代入下式得到2FSK信號(hào)(xìnhào)的功率譜密度為：由上式可以看出(kànchū)，前4項(xiàng)是連續(xù)譜部分，后4項(xiàng)是離散譜。精品資料P124，式6.3.7，帶寬(dàikuān)：精品資料二進(jìn)制相對(duì)(xiāngduì)移相鍵控（2DPSK）P131實(shí)際中一般不采用(cǎiyòng)2PSK方式，而采用(cǎiyòng)2DPSK方式在2PSK信號(hào)中，調(diào)制信號(hào)的1和0對(duì)應(yīng)的是兩個(gè)確定不變的載波相位（比如0和π），由于它是利用載波相位絕對(duì)數(shù)值的變化傳送數(shù)字信息的，因此又稱為絕對(duì)調(diào)相。2DPSK方式：利用前后碼元載波相位相對(duì)數(shù)值的變化傳送數(shù)字信息的方式，這種方法稱為相對(duì)調(diào)相（2DPSK）。精品資料如：相位(xiàngwèi)值用相位(xiàngwèi)偏移ΔΦ表示（本碼元與前一碼元相位(xiàngwèi)之差）設(shè)：ΔΦ=π對(duì)應(yīng)數(shù)字信息“1”ΔΦ=0對(duì)應(yīng)數(shù)字信息“0”例如：數(shù)字信息：00111001012DPSK信號(hào)相位(xiàngwèi)：000π0πππ00π或πππ0π000ππ0也可設(shè)：ΔΦ=π對(duì)應(yīng)數(shù)字信息“0”ΔΦ=0對(duì)應(yīng)數(shù)字信息“1”精品資料間接法產(chǎn)生2DPSK信號(hào)（P132）從接收碼元觀察(guānchá)：不能區(qū)分2DPSK和2PSK信號(hào) 若碼元相位為：（0）000 發(fā)2DPSK信號(hào)時(shí):A=111001101 發(fā)2PSK信號(hào)時(shí)：B=101110110（1）若將待發(fā)送的序列A，先變成序列B，再對(duì)載波進(jìn)行2PSK調(diào)制，結(jié)果和用A直接進(jìn)行2DPSK調(diào)制一樣: 基帶序列：A=111001101（絕對(duì)碼） 變換后序列：B=(0)101110110（相對(duì)碼）2PSK調(diào)制后的相位:(0)000變換規(guī)律： 絕對(duì)碼元“1”使相對(duì)碼元改變； 絕對(duì)碼元“0”使相對(duì)碼元不變。精品資料波形(bōxínɡ)相對(duì)(xiāngduì)碼與絕對(duì)碼的關(guān)系：bn表示絕對(duì)碼、dn表示相對(duì)(xiāngduì)碼精品資料DPSK信號(hào)(xìnhào)的產(chǎn)生和解調(diào)P133精品資料2ASK,2FSK,2DPSK,2PSK抗噪聲性能(xìngnéng)比較P136，圖6.6.1，表6.6.1在同一解調(diào)(jiědiào)方案，相同的輸入信噪比r下，抗噪聲性能：2PSK>2DPSK>2FSK>2ASK精品資料1、假設(shè)單極性不歸零碼1101001直接與載波(zàibō)進(jìn)行2ASK調(diào)制，若載波(zàibō)周期等于碼元周期，畫(huà)出2ASK波形。2、基帶數(shù)據(jù)信號(hào)序列為100110110，調(diào)制速率為1200B，載波(zàibō)頻率f1=1200Hz，f2=2400Hz，畫(huà)出2FSK波形。3、基帶數(shù)據(jù)信號(hào)序列為11001011，調(diào)制速率為1200B，載波(zàibō)頻率2400Hz，分別畫(huà)出2PSK波形（設(shè)φ＝π→“0”、φ＝0→“1”，）2DPSK波形（設(shè)Δφ＝π→“1”、Δφ＝0→“0”，初相為0）并寫(xiě)出2DPSK下的差分碼

精品資料第十章信道編碼和差錯(cuò)控制一、了解(liǎojiě)信道編碼的基本概念二、掌握線性分組碼：碼距與檢錯(cuò)、糾錯(cuò)的關(guān)系漢明碼循環(huán)碼精品資料信道編碼的基本概念225目的：改善數(shù)字通信系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量，提高可靠性基本思路：根據(jù)一定的規(guī)律在待發(fā)送的信息碼中加入一些人為多余(duōyú)的碼元（冗余碼，監(jiān)督碼），以保證傳輸過(guò)程可靠性,n=k+r。任務(wù)：構(gòu)造出以最小多余(d