通信原理第1章通信原理概述

通信原理第1章通信原理概述CATALOGUE目錄通信系統(tǒng)的基本概念通信系統(tǒng)的性能指標信號與信道的基本特性模擬調(diào)制系統(tǒng)數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)信道編碼與差錯控制擴頻通信原理01通信系統(tǒng)的基本概念

信息、信號與信道信息通信中傳輸?shù)膬?nèi)容，表示事物之間的差異或關(guān)系。信號信息的載體，可以是電、光、聲等不同形式。信道信號傳輸?shù)拿浇?，包括有線和無線信道。連續(xù)變化的信號，如電話語音信號。模擬信號離散的信號，如計算機數(shù)據(jù)信號。數(shù)字信號模擬信號與數(shù)字信號通信系統(tǒng)的組成發(fā)送端、信道、接收端。通信系統(tǒng)的分類有線通信和無線通信。通信系統(tǒng)的組成與分類02通信系統(tǒng)的性能指標衡量通信系統(tǒng)傳輸信息快慢的指標，單位是比特/秒（bps）或比特/符號（bps）。傳輸速率頻譜效率數(shù)據(jù)率在給定帶寬內(nèi)傳輸?shù)谋忍芈?，單位是比?秒/赫茲（bps/Hz）。單位時間內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，通常用于描述數(shù)字通信系統(tǒng)。030201有效性衡量數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸可靠性的指標，表示傳輸過程中出現(xiàn)錯誤的比特數(shù)占總比特數(shù)的比例。誤碼率信號與噪聲之間的功率比值，用于衡量模擬通信系統(tǒng)的可靠性。信噪比衡量通信系統(tǒng)傳輸差錯性能的指標，包括幀錯誤率（FER）和塊錯誤率（BLER）。差錯率可靠性在給定信噪比條件下，信道能夠傳輸?shù)淖畲蟊忍芈省Ｐ诺廊萘坑绊懲ㄐ畔到y(tǒng)的有效性和可靠性，不同的調(diào)制方式在帶寬和抗干擾能力方面有所權(quán)衡。調(diào)制方式通過增加冗余信息來降低誤碼率的手段，但會犧牲有效性來換取可靠性。糾錯編碼通信系統(tǒng)的有效性、可靠性權(quán)衡03信號與信道的基本特性頻率信號的頻率表示信號中周期性變化的次數(shù)，是信號的基本特征之一。幅度信號的幅度表示信號的強度或振幅，是信號的基本特征之一。相位信號的相位表示信號在不同時刻所處的位置，是信號的基本特征之一。信號的基本特性信道的帶寬表示信道能夠傳輸?shù)男盘栴l率范圍，是信道的基本特征之一。帶寬信道的損耗表示信號在傳輸過程中所受到的損失，是信道的基本特征之一。損耗信道的噪聲表示信號傳輸過程中所受到的干擾，是信道的基本特征之一。噪聲信道的基本特性信道容量表示在給定信噪比條件下，信道能夠傳輸?shù)淖畲笮畔⑺俾省Ｐ诺廊萘肯戕r(nóng)公式是通信原理中的一個重要公式，用于計算在給定信噪比條件下，信道能夠傳輸?shù)淖畲笮畔⑺俾省Ｔ摴接上戕r(nóng)提出，因此被稱為香農(nóng)公式。香農(nóng)公式信道容量與香農(nóng)公式04模擬調(diào)制系統(tǒng)調(diào)制是將低頻信號加載到高頻載波上的過程，以便更好地傳輸信號。調(diào)制可以分為模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制兩大類。模擬調(diào)制是指連續(xù)變化的信號進行調(diào)制，而數(shù)字調(diào)制則是將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為適合傳輸?shù)母袷健Ｕ{(diào)制的概念與分類調(diào)制的分類調(diào)制的概念A(yù)M是一種通過改變載波的振幅來傳輸信息的調(diào)制方式。在AM中，載波的振幅隨著低頻信號的變化而變化。AM（調(diào)幅）DSB是在AM的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，它只保留了載波的上下邊帶，消除了載波本身。DSB的優(yōu)點是所需的頻帶比AM更窄，但解調(diào)過程更為復(fù)雜。DSB（雙邊帶調(diào)幅）SSB是另一種線性調(diào)制方式，它只保留了載波的一個邊帶，從而進一步壓縮了所需的頻帶。SSB的解調(diào)過程比DSB更為復(fù)雜。SSB（單邊帶調(diào)幅）線性調(diào)制（AM、DSB、SSB）FM（調(diào)頻）FM是通過改變載波的頻率來傳輸信息的調(diào)制方式。在FM中，載波的頻率隨著低頻信號的變化而變化。FM的優(yōu)點是具有較好的抗干擾性能和能夠傳輸相位信息，常用于聲音廣播和無線通信等領(lǐng)域。PM（調(diào)相）PM是通過改變載波的相位來傳輸信息的調(diào)制方式。在PM中，載波的相位隨著低頻信號的變化而變化。PM的優(yōu)點是具有較高的信息傳輸速率和較低的信號功率，但解調(diào)過程較為復(fù)雜。非線性調(diào)制（FM、PM）05數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)利用載波的幅度變化來傳遞數(shù)字信息?？偨Y(jié)詞二進制振幅鍵控是一種數(shù)字調(diào)制方式，通過改變載波的幅度來表示二進制信息。在2ASK中，當發(fā)送1時，載波幅度為正值；當發(fā)送0時，載波幅度為0。詳細描述二進制數(shù)字調(diào)制（2ASK、2FSK、2PSK）總結(jié)詞利用載波頻率的變化來傳遞數(shù)字信息。詳細描述二進制頻移鍵控是一種數(shù)字調(diào)制方式，通過改變載波的頻率來表示二進制信息。在2FSK中，當發(fā)送1時，載波頻率為f1；當發(fā)送0時，載波頻率為f2。二進制數(shù)字調(diào)制（2ASK、2FSK、2PSK）VS利用載波相位的變化來傳遞數(shù)字信息。詳細描述二進制相移鍵控是一種數(shù)字調(diào)制方式，通過改變載波的相位來表示二進制信息。在2PSK中，當發(fā)送1時，載波相位為0或π；當發(fā)送0時，載波相位為π/2或3π/2?？偨Y(jié)詞二進制數(shù)字調(diào)制（2ASK、2FSK、2PSK）多進制數(shù)字調(diào)制（MASK、MPSK、MQAM）總結(jié)詞利用多個幅度級別的載波來傳遞多進制數(shù)字信息。詳細描述多進制振幅鍵控是一種數(shù)字調(diào)制方式，通過改變載波的幅度級別來表示多進制信息。在MASK中，根據(jù)發(fā)送的位數(shù)，載波可以有多個不同的幅度級別。多進制數(shù)字調(diào)制（MASK、MPSK、MQAM）利用多個相位級別的載波來傳遞多進制數(shù)字信息?？偨Y(jié)詞多進制相移鍵控是一種數(shù)字調(diào)制方式，通過改變載波的相位級別來表示多進制信息。在MPSK中，根據(jù)發(fā)送的位數(shù)，載波可以有多個不同的相位級別。詳細描述結(jié)合多進制振幅鍵控和多進制相移鍵控的特點，利用多個幅度和相位級別的載波來傳遞多進制數(shù)字信息。多進制正交幅度調(diào)制是一種數(shù)字調(diào)制方式，通過同時改變載波的幅度和相位級別來表示多進制信息。在MQAM中，根據(jù)發(fā)送的位數(shù)，載波可以有多個不同的幅度和相位級別?？偨Y(jié)詞詳細描述多進制數(shù)字調(diào)制（MASK、MPSK、MQAM）06信道編碼與差錯控制差錯類型差錯控制主要針對的是隨機錯誤和突發(fā)錯誤，其中隨機錯誤指的是獨立發(fā)生的錯誤，突發(fā)錯誤指的是多個連續(xù)的相同類型的錯誤。差錯控制方式差錯控制方式包括前向糾錯、反饋校驗和混合糾錯等。前向糾錯方式通過在發(fā)送端加入糾錯碼，使得接收端能夠自動糾正傳輸過程中的錯誤；反饋校驗方式通過在接收端反饋給發(fā)送端校驗信息，讓發(fā)送端重新發(fā)送有錯誤的信號；混合糾錯方式則結(jié)合前向糾錯和反饋校驗兩種方式。差錯控制的基本概念線性分組碼的基本概念線性分組碼是一種糾錯碼，它將信息碼元和校驗碼元按照線性關(guān)系進行組合，使得整個碼組具有特定的性質(zhì)。要點一要點二線性分組碼的編碼原理線性分組碼的編碼過程是在信息碼元的基礎(chǔ)上，根據(jù)一定的規(guī)則添加校驗碼元，使得整個碼組滿足線性關(guān)系。線性分組碼循環(huán)碼的基本概念循環(huán)碼是一類重要的糾錯碼，其碼字具有循環(huán)移位的性質(zhì)。循環(huán)碼具有嚴格的數(shù)學基礎(chǔ)，其編碼和檢錯過程相對簡單。循環(huán)碼的編碼原理循環(huán)碼的編碼過程是將信息位左移一定的位數(shù)后，再加上循環(huán)移位后的校驗位。在接收端，通過檢測接收到的碼組是否滿足循環(huán)移位的性質(zhì)，可以判斷是否存在錯誤。循環(huán)碼07擴頻通信原理擴頻通信是一種信息傳輸方式，通過將信息擴展到更寬的頻帶中進行傳輸，以提高信息傳輸?shù)目煽啃院桶踩浴U頻通信利用偽隨機序列將信息信號擴展到一個比信息信號帶寬更寬的頻帶中，以實現(xiàn)信息的傳輸。擴頻通信具有抗干擾能力強、抗多徑干擾能力強、抗竊聽能力強等優(yōu)點，因此在軍事通信、衛(wèi)星通信、無線通信等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。擴頻通信的基本概念與原理

直接序列擴頻（DS-SS）直接序列擴頻是一種常用的擴頻通信方式，它將信息信號通過一個偽隨機序列進行調(diào)制，擴展到更寬的頻帶中。直接序列擴頻具有抗干擾能力強、抗多徑干擾能力強等優(yōu)點，因此在無線通信和移動通信等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。直接序列擴頻的缺點是信號的功率譜密度較低，容易受到窄帶干擾的影響。跳頻擴頻具有抗干擾能力