通信原理复习资料.ppt

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1、平均信息量平均信息量(熵熵)当信源等概时当信源等概时,有最有最 大值。大值。第一章第一章 绪绪 论论1 信息量与平均信息量信息量与平均信息量 香农公式：香农公式：香农公式给出了信道最大的无差错传输速率。香农公式给出了信道最大的无差错传输速率。香农公式的另一形式：香农公式的另一形式：若噪声单边功率谱密度为若噪声单边功率谱密度为n0，噪声功率，噪声功率N=n0B，则，则2 香农公式和极值香农公式和极值 模拟系统：模拟系统：输出信噪比、带宽。输出信噪比、带宽。能根据指标进行系统性能判断（如有效性好，可靠性好能根据指标进行系统性能判断（如有效性好，可靠性好等）等）数字系统：数字系统：误码率误码率/误信

2、率、码元速率误信率、码元速率/信息速率计算信息速率计算3 通信系统的主要性能指标通信系统的主要性能指标 二进制系统，码元速率与信息速率之间关系(仅仅数值相等，单位并不相同)：多进制系统，码元速率与信息速率之间关系(仅仅数值相等，单位并不相同)：若保持信息速率不变，N进制系统与二进制系统码元速率之间的关系为：4 码元速率和信息速率码元速率和信息速率1.抗干扰能力强抗干扰能力强，特别在中继传输时更明显。，特别在中继传输时更明显。2.可以进行可以进行差错控制差错控制，因而提高了信息传输的可因而提高了信息传输的可靠性。靠性。3.便于使用现代计算机技术便于使用现代计算机技术，对信号进行处理，对信号进行处

3、理，存储和变换从而提高信息传输的灵活性。存储和变换从而提高信息传输的灵活性。4.便于加密便于加密，实现保密信息传输。，实现保密信息传输。5.便于系统集成。便于系统集成。成本低、体积小、可靠性高。成本低、体积小、可靠性高。6.可传输种类更多的消息可传输种类更多的消息，使通信系统更灵活，使通信系统更灵活，通用。通用。5、数字通信系统的优点、数字通信系统的优点第二章第二章 随机信号随机信号1、无失真传输系统、无失真传输系统式中，K、t0是常数。对传输函数的要求是什么样的呢？y(t)=K f(t-t0)定义：所谓无失真传输，是指信号经过线性系统后，输出信定义：所谓无失真传输，是指信号经过线性系统后，输

4、出信号与输入信号相比较只是有衰减、放大、和时延，而没有波号与输入信号相比较只是有衰减、放大、和时延，而没有波形的失真形的失真:无失真传输的频域条件：|H()|K1、数字特征、数字特征2、平稳随机过程通过线性系统、平稳随机过程通过线性系统平稳随机过程通过线性系统后的输出至少是广义平稳的平稳随机过程通过线性系统后的输出至少是广义平稳的。即：即：随机过程通过线性系统，其输出功率谱是输入功随机过程通过线性系统，其输出功率谱是输入功率谱和传递函数模值的平方的乘积。率谱和传递函数模值的平方的乘积。2、功率谱密度、功率谱密度第三章第三章 模拟调制模拟调制 1 线性调制与非线性调制线性调制与非线性调制频谱的变

5、化：频谱的变化：已调信号与输入信号频谱之已调信号与输入信号频谱之间间呈线性搬移呈线性搬移已调信号与输入信号频谱之间已调信号与输入信号频谱之间呈非线性搬移呈非线性搬移线性调制：线性调制：非线性调制：非线性调制：sm(f)线性调制非线性调制m(f)sm(f)频谱之间呈线性搬移关系：频谱之间呈线性搬移关系：AM、ASK频谱之间没有线性对应关系：频谱之间没有线性对应关系：FM、PM、FSK 角调制后角调制后瞬时相位瞬时相位瞬时相位偏移瞬时相位偏移瞬时频率瞬时频率瞬时频率偏移瞬时频率偏移m(t)A(t)幅度调制幅度调制 m(t)角度调制角度调制固有相位固有相位固有频率固有频率 2 角度调制信号的参数角度

6、调制信号的参数 发送端把需用传送的各路信号，采用调制将频率般发送端把需用传送的各路信号，采用调制将频率般移到信道带内不同的频率，并且使各路信号频谱互不重叠；移到信道带内不同的频率，并且使各路信号频谱互不重叠；在接收端用不同频率的带通滤波器分别取出各路信号。这在接收端用不同频率的带通滤波器分别取出各路信号。这就是频分复用。就是频分复用。3 频分复用频分复用第四章第四章 模拟信号数字化模拟信号数字化1 低通信号与带通信号采样定理低通信号与带通信号采样定理带通采样定理带通采样定理:最小采样频率最小采样频率fs s应满足下式：应满足下式：当连续信号的频带限在当连续信号的频带限在fL-fH之间，而且之间

7、，而且fLW=fH-fL时，称为带通信号。时，称为带通信号。fs =2(fH-fL)(1+M/N)=2W(1+M/N)一个频率受限于一个频率受限于fH(Hz)的低通限带信号的低通限带信号m(t)，可由时间，可由时间上相隔上相隔Ts 1/2 fH的各均匀采样值单值地确定。此时，采样速的各均匀采样值单值地确定。此时，采样速率率fs=2 fH。低通采样定理低通采样定理 1 脉冲编码调制的步骤脉冲编码调制的步骤抽样、量化和编码。抽样、量化和编码。抽样之后的信号称为抽样之后的信号称为PAM信号。信号。注意注意：同一折线段内是均匀的。：同一折线段内是均匀的。2 13折线折线A律的编码方法律的编码方法1 2

8、 3 4 5 6 7 80 128 256 512 1024 20480 16 32 64 128每一段每一段起始电平起始电平及及段落码段落码：000 001 010 011100 101 110 111第五章第五章 数字基带传输系统数字基带传输系统1 数字基带系统的定义数字基带系统的定义 没有经过调制的原始数字信号，我们称没有经过调制的原始数字信号，我们称为为数字基带信号数字基带信号；不经调制而直接传输数；不经调制而直接传输数字基带信号的系统称为字基带信号的系统称为数字基带系统数字基带系统。2 AMI码和码和HDB3码的编码和译码码的编码和译码HDB3编码举例：(a)(a)输入二进制码元序列

9、输入二进制码元序列 0 10000 1 1 0 0000 1 0 1 0 0 10000 1 1 0 0000 1 0 1 0(e)(e)HDBHDB3 3码码 0+1000+1-1+1-100-1 0+10-10 0+1000+1-1+1-100-1 0+10-10(d)(d)引入补码引入补码B B 0+1000+V1+1-B00-V 0+10-100+1000+V1+1-B00-V 0+10-100+1000+V-1+1 000-V0-1 0+1 00+1000+V-1+1 000-V0-1 0+1 0(1 1表示正脉冲，表示正脉冲，-1-1表示负脉冲）表示负脉冲）(b)AMI(b)AMI

10、码码 0+10000 1+1 0 0000-10+1 0 0+10000 1+1 0 0000-10+1 0(c)(c)信码和加上的破坏脉冲信码和加上的破坏脉冲V V极性关系不能满足，需引入极性关系不能满足，需引入B信息码极性从信息码极性从B 开始开始 继续交替继续交替HDB3码的译码方法：由相邻极性相同码找出由相邻极性相同码找出V V码，根据向前数第三个是码，根据向前数第三个是否为零找出否为零找出B B码，去掉码，去掉V V、B B后其余都是信码。后其余都是信码。HDBHDB3 3码码 0 0+1+1000000+1+1-1+1-1+1-1-10000-1-1 0+10-10 0+10-10

11、 AMIAMI码码 0+10000 1+1 0 0000-10+1 0 0+10000 1+1 0 0000-10+1 0V B VV B V RB=2W（码元速率等于两倍系统等效低通滤波器带宽）（码元速率等于两倍系统等效低通滤波器带宽）这是无码间串扰的最大系统传输速率。这是无码间串扰的最大系统传输速率。RB2W（码元速率大于两倍系统等效低通滤波器带宽）（码元速率大于两倍系统等效低通滤波器带宽）当码元速率大于基带传输系统等效带宽的两倍时，无当码元速率大于基带传输系统等效带宽的两倍时，无法得到一个无码间串扰的系统，或者说无法设计一个无码法得到一个无码间串扰的系统，或者说无法设计一个无码间串扰的信

12、号波形。间串扰的信号波形。3 无码间干扰传输特性的判断无码间干扰传输特性的判断第六章第六章 数字调制数字调制1 三种基本的数字调制的波形三种基本的数字调制的波形2数字信号的带宽和解调数字信号的带宽和解调n 几种基本调制方式的带宽n 相干解调与非相干解调的误码率n 高斯白噪声的一维功率谱密度函数：n ASK包络检波时，解调器的输入和输出端的概率分布情况。3ASK，FSK和和PSK性能比较性能比较 二二进进制数字制数字调调制系制系统统的的误码误码率公式一率公式一览览表表调调制方式制方式误码误码率率相干解相干解调调非相干解非相干解调调2ASK 2FSK2CPSK2DPSK第七章第七章 数字信号的最佳

13、接收数字信号的最佳接收 匹配滤波器的本质是使在t0时刻，输出信号的各频率分量都具有相同的相位，各分量的幅度按代数相加，产生最大瞬时功率。S*()e-j t0H()h(t)s(t0-t)2E/n0rmaxs 0(t)Rs(t0-t)在背景噪声为白噪声时，匹配滤波器能够提供最大的输出信噪比，这里是指信号的瞬时功率和噪声的平均功率之比。1 匹配滤波器的相关计算匹配滤波器的相关计算第八章第八章 同步技术同步技术1同步系统的分类同步系统的分类 按功能分类按功能分类载波同步、位同步、帧同步（群同步）、网同步载波同步、位同步、帧同步（群同步）、网同步按实现方法分类按实现方法分类 外同步法外同步法、自同步、自

14、同步法法第九章第九章 信道编码信道编码为提高信号传输的为提高信号传输的有效性有效性而采取的措施。减小量化误差，而采取的措施。减小量化误差，尽可能压缩冗余度，降低数码率，压缩传输频带，提高通信尽可能压缩冗余度，降低数码率，压缩传输频带，提高通信的有效性。的有效性。信道编码：信道编码信道编码：信道编码/信道解码信道解码信源编码：信源编码信源编码：信源编码/信源解码信源解码1 信源编码和信道编码信源编码和信道编码为提高信号传输的为提高信号传输的可靠性可靠性而采取的措施而采取的措施,亦称差错控制编码。亦称差错控制编码。增加冗余度，具有纠检错能力，提高通信的可靠性。增加冗余度，具有纠检错能力，提高通信的

15、可靠性。两者冗余度的区别：两者冗余度的区别：信源编码是压缩随机的冗余度；信源编码是压缩随机的冗余度；而信道编码是增加有规律的冗余度。而信道编码是增加有规律的冗余度。2.纠纠(检检)错能力与最小码距的关系错能力与最小码距的关系 1 1）若要检测若要检测e e个错码，则要求：个错码，则要求：d d0 e+1e+1 2 2）若要纠正若要纠正t t个错码，则要求：个错码，则要求：d d0 0 2 2t+1t+1 3 3）若要纠正若要纠正t t个错码个错码,同时检测同时检测e e(et)(et)个错码，则要求：个错码，则要求：d d0 0 e+t+1 e+t+1 1.信源的熵及平均信息速率的计算信源的熵及平均信息速率的计算。2.PSK和和DPSK信号波形。信号波形。3.13折线折线A律律PCM编码。编码。4.码间干扰特性的判断码间干扰特性的判断。5.数字调制系统数字调制系统误码率的计算误码率的计算。6.匹配滤波器的相关计算匹配滤波器的相关计算。计算题考点计算题考点