西南科技大学通信原理复习讲义.

通信原理复习2019/12/16通信原理总复习2通信系统的组成系统包括那些部分用方框图表示通信系统的工作原理调制解调原理用时域和频域表达式描述通信系统的性能通信系统所能达到的指标模拟通信系统：带宽，信噪比数字通信系统：频带利用率，误码率2019/12/16通信原理总复习3通信系统模拟通信数字通信幅度调制角度调制常规调幅双边带调幅单边带调幅残留边带调幅调频调相模拟信号波形编码数字信号基带传输数字信号调制传输二进制调制多进制调制脉冲编码调制差分脉冲编码增量调制内容2019/12/16通信原理总复习4一、概述信号和通信系统分类分析方法2019/12/16通信原理总复习51.信号和通信系统分类信号：携带消息的电信号通信系统：传输信号的技术设备2019/12/16通信原理总复习6分类方法信号通信系统信号参量模拟信号模拟通信系统数字信号数字通信系统是否调制基带信号基带传输系统调制信号频带传输系统调制方式模拟调制信号模拟调制系统数字调制信号数字调制系统2019/12/16通信原理总复习7分类方法信号通信系统模拟调制幅度调制信号幅度调制系统角度调制信号角度调制系统数字调制幅度键控信号幅度键控系统相移键控信号相移键控系统复用频分复用信号频分复用系统时分复用信号时分复用系统2019/12/16通信原理总复习82.分析方法对信号的分析方法时域表达式，时域波形频域表达式，频谱图传输带宽功率分配调制和解调过程2019/12/16通信原理总复习9对通信系统的分析方法1.通信系统的组成发送设备——调制部分通信系统接收设备——解调部分2.通信系统的工作原理调制原理原理解调原理2019/12/16通信原理总复习103.通信系统的性能指标通信系统性能：有效性：占用信道资源的多少可靠性：消息传输的准确程度模拟通信系统性能有效性：有效传输带宽可靠性：输出信噪比数字通信系统性能有效性：传输速率可靠性：差错率1.二进制与多进制情况的换算2.比特率与波特率的关系3.传输速率与传输带宽之间的关系2019/12/16通信原理总复习11二、信息论初步信息的度量信息量计算，与出现概率的关系信息熵定义离散信源信息熵的计算最大熵条件信道容量香农公式：C=Wlog2(1+S/N)，物理含义信道容量与信息速率的关系。2019/12/16通信原理总复习12三、四模拟调制系统模拟调制系统幅度调制角度调制通过对比两者的共同点和差别，掌握幅度和角度调制特点。2019/12/16通信原理总复习131.基本概念调制信号与已调信号之间的关系调制信号：载波:已调信号:)cos()()(0tAtCtfc)()()cos()()(S0AMtftAttAtc幅度调制)()()()()()cos()(S0FMtfdttdttftttAtcc角度调制调相调频2019/12/16通信原理总复习142.调制方式幅度调制抑制载波双边带调幅DSB常规调幅AM单边带调制SSB残留边带调制VSB角度调制相位调制FM频率调制PM2019/12/16通信原理总复习153.时域表达式幅度调制角度调制ttfttftSttfAtSttftSccSSBcAMcDSBsin)(21cos)(21)(cos)()(cos)()(0dttfKtAtStfKtAtSFMcFMPMcPM)(cos)()(cos)(2019/12/16通信原理总复习16单频调制情况幅度调制称为调幅指数其中：1coscos1)(cos)(00AAttAtStAtfmAMcmAMAMmmttAtAtSmcmcmcAM)cos()cos(2cos)(02019/12/16通信原理总复习17单频调制情况角度调制称为调频指数其中：称为调相指数其中：ffAKttAtSAKttAtStAtfmmmmFMFMmFMcFMmPMPMmPMcPMmmmaxmax)sincos()()coscos()(cos)(2019/12/16通信原理总复习18ttAtAttAtScmcmmccmAMAM)cos()cos(2coscoscos1)(幅度调制窄带角度调制ttKAAtAtScmcmFMmcNBFM)cos()cos(2cos)(宽带角度调制tnJAtSmcnFMnFM)cos()()(2019/12/16通信原理总复习194.频域表达式)()(21)()()()()(21)()()(cmcccAMccDSMFFASFFSFtf幅度调制线性调制：指调制前后信号频谱的变化。2019/12/16通信原理总复习20)()()()(cos)(mcmcnFMnFMmmnnJAStAtf角度调制单频余弦调制非线性调制2019/12/16通信原理总复习215.带宽幅度调制：)(VSBSSBAMDSB～信号最高频率角度调制：maxFM22)1(2BfffmmFM用卡森公式计算：信号最高频率已调信号最大频偏2019/12/16通信原理总复习226.功率分配幅度调制（调制信号功率）边带信号功率）ofSS(调制效率)31(2122AMAMAMVSBSSBDSB载波占有较大功率2019/12/16通信原理总复习23角度调制nFMnfFMcfcFMFMJAPJAPPPPAP)(22)(222220222019/12/16通信原理总复习247.调制双边带调制——相乘器常规调幅——叠加直流分量单边带调制1.滤波法——滤波器的过渡带，多级调制2.相移法——希尔波特滤波器，宽带相移90度残留边带调制残留边带滤波器——对称互补特性2019/12/16通信原理总复习25角度调制1.窄带调制近似于载波分量和正交分量相加，类似线性调制方法2.宽带调制直接调频法：用调制信号改变电抗元件的参数，从而改变载波频率。倍频法窄带调频——倍频——混频2019/12/16通信原理总复习268.解调幅度调制1.相干解调：已调信号与相干载波相乘，通过低通滤波器滤除高频分量。所有幅度调制系统相干载波2.包络检波常规条幅，有门限效应。3.载波插入法抑制载波双边带调幅插入幅度远远大于信号幅度的载波后，合成信号的包络和信号成正比，用包络检波检调。2019/12/16通信原理总复习27角度调制1.非相干解调宽带调频信号鉴频器——对已调信号进行微分，微分信号与调制信号包络成正比。具有门限效应2.相干解调窄带调频信号，使用相干载波2019/12/16通信原理总复习289.抗噪声性能抗噪声性能分析方法1.给出分析模型，调制解调方法。2.分别计算解调器：iiooooiiNSNSGNSNS,,2019/12/16通信原理总复习29双边带信号相干解调:单边带信号相干解调:常规调幅包络检波：)32(221222AMAMAMSSBDSBGGG幅度调制系统抗噪声性能比较1.双边带信号和单边带信号抗噪声性能相同2.常规调幅信号抗噪声性能最差单频调制情况幅度调制系统抗噪声性能：2019/12/16通信原理总复习30角度调制抗噪声性能1.分析模型2.宽带调频信号非相干解调2max23)()(6tftfEDGFMFM)1(32FMFMFMG单频调制时：2019/12/16通信原理总复习31角度调制改善信噪比的方法：输出信噪比：预加重/去加重技术改善门限效应技术——锁相技术mmOOfnAtftfEffNS022max22max2)()(3与信号频率的三次方成反比2019/12/16通信原理总复习32幅度调制系统和宽带调频系统抗噪声性能比较抗噪声性能的结论较大调频指数的函数，数值为常数，且数值较小G32(GGGFMFMFMAMAMAMSSBDSB)1(3)22122222019/12/16通信原理总复习33幅度调制系统和宽带调频系统抗噪声性能比较宽带调频系统的抗噪声性能优于幅度调制系统宽带调频系统的抗噪声性能与调制过程有关，通过增加传输带宽可以换取信噪比改善。2019/12/16通信原理总复习3410频分复用复用的定义和方式复用：多路信号在同一信道中传输，可以提高信道的利用率。方式：频分复用——模拟通信时分复用——数字通信频分复用原理用信号对不同频率的载波进行调制，得到占有不同频带的多路信号。2019/12/16通信原理总复习35五、模拟信号的波形编码PCM（脉冲编码调制）编码过程：抽样量化编码2019/12/16通信原理总复习361.抽样抽样的定义：对时间连续的模拟信号进行时间离散化的过程。抽样定理：低通抽样定理:带通抽样定理msff24B~2B,)1(2NMBfs2019/12/16通信原理总复习37抽样方式理想抽样抽样脉冲使用理想的冲击脉冲，已抽样的频谱是信号频谱在频率轴上的重复。自然抽样抽样脉冲是窄脉冲平顶抽样)(1)(nsSSnXTX)(1)(nsnSSnXCTX2/)2/sin()()(nsSSfnXTAX孔径失真2019/12/16通信原理总复习382.量化量化定义：对信号的幅度进行离散化的过程。量化特性和量化特性曲线量化器的输入与输出特性，用量化特性曲线描述量化特性曲线是阶梯形曲线。量化误差和量化误差的平均功率输入和输出之间存在误差，量化误差，对信号的恢复，等效于噪声干扰——量化噪声用平均功率度量2019/12/16通信原理总复习39均匀量化量化间隔Δ=常数量化噪声的平均功率：量化信噪比：1222q均匀量化的量化噪声平均功率只与量化间隔有关，与信号出现统计特性无关。2qSSNR2019/12/16通信原理总复习402qSSNR均匀量化量化信噪比：nDSNRdB02.6lg2077.4信号动态范围2019/12/16通信原理总复习41非均匀量化量化间隔Δ≠常数目的是使量化信噪比趋于常数量化过程：非线性压缩+均匀量化对数压缩特性A律压缩特性μ律压缩特性A律13折线近似逼近A=87.6的A律对数压缩特性压缩特性选择2019/12/16通信原理总复习423.PCM编码一般PCM编码抽样、量化、编码nfRLnffsbs2log,22019/12/16通信原理总复习43A律PCM编码参数：skRnkHzfbs/64256L,8,8折叠码：第一位表示信号极性，后七位表示信号绝对值优点：小信号的误码误差电平小；极性码用判决电路产生，编码电路简化样值用归一化电平表示：归一化值1表示为4096个归一化电平编码表解码规则：分层电平——量化误差输出信噪比特性2019/12/16通信原理总复习44六.DPCMDPCM的原理预测预测增益DPCM与PCM比较的优点编码位数减少，传输带宽减少2019/12/16通信原理总复习45七.增量调制增量调制原理误差：颗粒噪声斜率过载与PCM比较优点低比特率时，量化信噪比高于PCM抗误码性能优于PCM编译码器简单2019/12/16通信原理总复习46八.时分复用时分复用原理各路信号占用不同的时隙，形成多路信号。每路信号都要满足抽样定理要求。数字电话应用体制——数字复接系列PDH:准同步数字系列SDH:同步数字系列A律PC