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通信原理

2020-06-02 11:37:12   0  举报

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通信原理期末复习知识点

通信原理

期末复习

知识点结构

作者其他创作

大纲/内容

要解决的问题

调制解调方法

抗噪性能分析

一、绪论

1.1 通信系统模型

1.1.1 通信系统

通信

消息

信号

信息

通信系统

1.1.2 通信系统模型

信源

发送设备

信道

接收设备

信宿

1.1.3 模拟通信与数字通信

消息分类

连续消息（模拟消息）

离散消息（数字消息）

信号分类

模拟信号

数字信号

1.1.4 模拟通信系统

基带信号

原始模拟信号，一般含直流低频

已调信号

基带信号转化而来，又称带通信号

模拟通信系统的主要内容是研究不同信道条件下不同的调制解调方法

1.1.5 数字通信系统

数字通信系统的主要内容是研究这些功能框的实现方法

信息源

信源编码器

加密器

信道编码器

调制器

信道

解调器

信道解码器

解密器

信源解码器

受信者

1.1.6 数字通信的特点

再生中继，抗肝肉能力强

差错控制，改善传输质量

支持各种消息的传递

集成化，小型化

保密性强

代价：频带利用率低，同步技术复杂

1.2 通信系统分类与通信方式

1.2.1 通信系统分类

1.2.2 通信方式

单工

半双工

全双工

1.3 信息及其度量

1.3.1 信息量的定义

信息量的计算 I = -loga P(x)

1.3.2 等概率离散消息的信息量

I = log2M

1.3.3 不等概离散消息的信息量

信源的熵

算术平均

统计平均

1.3.4 连续消息的平均信息量

概率密度计算信息熵求积分

1.4 主要性能指标

有效性

可靠性

1.4.1 模拟通信系统性能指标

有效性

频带利用率

同样的信源，传输带宽越小，频带利用率越高

可靠性

信噪比

信号平均功率/噪声平均功率

1.4.2 数字通信系统性能指标

有效性

码元速率RB

信息速率Rb

频带利用率

RB / B

码元速率RB

可靠性

误码率Pe

码元被传输错误的概率

误信率Pb

每比特发送错误的概率

二、确知信号分析

2.1 确知信号的频域分析

2.1.1 时域与频域

幅度谱

相位谱

周期函数

傅里叶级数

周期矩形脉冲信号

周期信号频谱离散

周期信号包含无穷多频率分量

2.1.2 傅里叶变换

任意信号有两种表示方法

时域表示法f(t)

频域表示法F(w) F(f)

傅里叶级数与傅里叶变换

非周期信号

傅里叶变换

频谱密度

周期信号

傅里叶变换

频谱

频域分析的用途

滤波

频道划分

2.1.3 常用信号的傅氏变换

单位冲激函数

数学描述

抽样函数的极限

用途

描述抽样过程

描述系统特征

直流信号

常数1

周期性冲激函数

构造周期信号

正弦信号、余弦信号

平移相位

门函数

由阶跃函数合成

周期矩形脉冲

周期性

单脉冲与周期性冲激相乘

阶跃函数

u(t)

2.1.4 傅氏变换的性质

2.2 确知信号的类型

2.3 确知信号的时域特性

2.4 确知信号的频域特性

2.5 确知信号的带宽

2.6 信号通过线性系统

2.7 信号传输

三、随机过程

四、信道

五、模拟调制系统

5.1 引言

载波调制的目的

把基带信号的频谱搬到较高的载波频率上，提高传输性能，降低发送功率，缩短天线尺寸

将基带信号搬移到不同的载频，实现频分复用，提高信道利用率

拓展信号带宽，是吸纳带宽与信噪比之间的互换，提高抗干扰，抗衰落能力

5.2 幅度调制

通用模型

调制信号控制载波的幅度，使之随调制信号呈线性变换

标准调幅AM

说明

带宽B = 2fH

是频谱搬移，但未改变形状

AM频谱关于±wc对称，分上、下边带

调制是已调信号带宽增加一倍

AM频谱在±wc处有冲激，说明频谱中含有载波分量

AM波是双边带信号

效率

平均功率PAM = PC+PS

PC为载波功率

PS为边带功率

带宽

BAM = 2B基

缺点

边带传递有效信息，载波不传，但载波要占一半以上的功率（发射功率大），发送功率的效率低

占用带宽宽

优点

解调方便，包络检波

抑制载波双边带调幅DSB

单边带调幅SSB

残留边带调幅VSB

5.3 频分复用

5.4 线性调制系统的抗噪性能分析

5.5 线性调制应用举例

1. 载波电话系统

SSB调制，频分复用传输

300-3400HZ

另加保护间隔，取4KHZ作为标准频带

2. 电视

黑白电视

图像：VSB

伴音 FM

二者频分复用，总带宽8MHZ

彩色电视

3. 立体声广播

5.6 角度调制

5.7 调制信号的产生和解调

5.8 调频应用举例

1. 调频广播

88-108MHZ 频道间隔200kHz，频分复用

2. 电视伴音

3. 卫星广播电视

5.9 调频系统的抗噪性能分析

5.10 各种模拟调制系统的分析

B = 2fm

调制：加入直流分量A

解调：包络检波

问题：功率利用率低

设备复杂度：小

应用：广播

DSB

B = 2fm

调制：抑制直流

解调：相干解调

问题：带宽利用率低

设备复杂度：中等（解调）

应用：模拟数据传输

SSB

B = fm

调制：单边带滤波器成型

解调：相干解调

问题：单边带成型困难

设备复杂度：较大（调制解调）

应用：话音频分多路系统

VSB

B = fm ~ 2fm

调制：残留边带滤波成型

解调：相干解调

问题：以上折中

设备复杂度：较大（调制解调）

应用：电视

NBFM

B = 2fm

调制：压控振荡器

解调：鉴频器

设备复杂度：中等

应用：广播，微波中继

WBFM

B = 2(△f + fm)

调制：NBFM+倍频

解调：NBFM相干

设备复杂度：中等

应用：广播，微波中继

性能比较

WBFM抗噪性能最好，DSB/SSB/VSB抗噪性能次之，AM抗噪性能最差、NBFM和AM性能接近

特点与应用

AM调制的优点是接受设备简单；缺点是功率利用率低，抗干扰能力差，AM制式用于通信质量要求不高的场合，目前主要用于中波和短波的调幅广播中

DSB调制的优点是功率利用率高，但带宽与AM相同，接收要求同步解调，设备较复杂。只用于点对点的专用通信，运用不太广泛

SSB调制的优点是功率利用率和频带利用率都较高，抗干扰能力和抗选择性衰落能力均优于AM，而带宽只有AM 的一半；缺点是发送和接收设备都复杂，鉴于这些特点，SSB制式普遍用在频带比较拥挤的场合，如短波波段的无线电广播和频分多路复用系统中

VSB调制的诀窍在于部分抑制了发送边带，同时又利用平缓滚降滤波器补偿了被有抑制部分

FM波的幅度恒定不变，这shift它对非线性器件不甚敏感，对FM带来了抗快衰落能力。利用自动你那个增益控制和电筒限幅还可以消除快衰落造成的幅度变化效应。这些特点使得窄带FM对微波中继系统颇具吸引力。宽带FM的抗干扰能力强，可以实现带宽与信噪比的互换，因为宽带FM广泛应用于长距离高质量的通信系统中，如空间和卫星通信、调频立体声广播、超短波电台等、宽带FM的缺点是频带利用率低，存在门限效应，因此在接收信号弱，干扰大的情况下宜采用窄带FM，这就是小型通信机常采用窄带调频的原因。另外，窄带FM采用相干解调不存在门限效应

六、数字基带传输系统

码型设计

选择传输码型

一、对线路传输码型的要求

功率谱密度

功率谱集中在信道通频带附近，最好无直流少低频

定时信息

能从基带信号的码型中提取定时信息，进行接收定时

统计特性

与信息源的统计特性无关

传输效率

频带利用率高