通信原理

/总述

1749207441846

1749207455466

第一章 绪论

本章主要问题:

  1. 概括性介绍通信概念通信系统分类
  2. 信息平均信息量
  3. 信道(分类,容量,特性);

1.1 概述

模拟通信与数字通信的区别:

仅在于信道中传输的信号种类是模拟信号还是数字信号

数字通信系统模型

1749207857346

信源编码与译码目的:提高信息传输的有效性;完成模/数转换

信道编码与译码目的:增强抗干扰能力

加密与解密目的:保证所传信息的安全

数字调制与解调目的:形成适合在信道中传输的带通信号

同步目的:使收发两端的信号在时间上保持步调一致

数字通信的优点和缺点

优点:

抗干扰能力强,且噪声不积累

传输差错可控

便于处理、变换、存储

便于将来自不同信源的信号综合到一起传输

易于集成,使通信设备微型化,重量轻

易于加密处理,且保密性好

缺点:

需要较大的传输带宽

对同步要求高

通信系统的分类

按通信业务分类:电报通信系统、电话通信系统、数据通信系统、图像通信系统 …

按调制方式分类:基带传输系统和带通(调制)传输系统

按信号特征分类:模拟通信系统和数字通信系统

按传输媒介分类:有线通信系统和无线通信系统

按工作波段分类:长波通信、中波通信、短波通信 …

按信号复用方式分类:频分复用、时分复用、码分复用

通信方式:

单工:消息只能单方向传输的工作方式(广播、键盘)

半双工:双方都能收发消息,但不能同时收发的工作方式(对讲机)

全双工:双方可同时进行收发消息的工作方式(手机、电话)

并行传输和串行传输

并行:速度快,不需要字符同步措施;但需要 n 条通信线路,成本高

串行:只需一条通信信道,节省线路铺设费用;但速度慢,需要外加码组或字符同步措施

数据通信分为:同步通信、异步通信

1.2 信息量

信息:是消息中包含的有效内容

信息量:信息表达的事件概率越小,信息量越大

度量信息量

信息量:1749208486736

1749208563706

平均信息量:1749208583011

例题

1749208602737

主要性能指标——有效性和可靠性

有效性:传输速率RB和Rb、频带利用率

码速(码元速率):1749208691809

信息率(信息传输速率):1749208706912

1749208717253

对于二进制,RB = Rb

频带利用率1749208884137

可靠性:误码率Pe、误信率Pb

1749209014208

对于二进制,Pb = Pe

例题

1.1749209036157

2.1749209047652

1.3 信道

信道的分类:

无线信道 - 电磁波(含光波)

有线信道 - 电线、光纤

信道模型的分类:调制信道和编码信道

1749209350394

恒参信道

定义:乘性干扰k(t)基本不变/缓慢变化

举例:微波中继、卫星中继、卫星通信

理想恒参信道:幅度不变,相位延迟

1749209414867

恒参信道的影响:

振幅~频率特性:为水平直线时无失真

相位~频率特性:为通过原点的直线,即群时延为常数时无失真

17492095127641749209498515

恒参信道会产生的失真

1749209561162

随参信道:

定义:乘性干扰k(t)随t变化

特性:

  1. 信号的传输衰减随时间变化(幅度)
  2. 信号的传输时延随时间变化(相位)
  3. 存在多径传播现象

举例:短波电离层

多径传播(多径效应)

Y = H*S + N

多径效应:信号经过几条路径到达接收端,而且每条路径的时延和衰减都随时间而变。

频移与相干时间:1749209938150

多径效应的影响:时域弥散,频域展宽

1749210089788

多径效应会使数字信号的码间串扰增大。

为了减小码间串扰的影响,要降低码元传输速率,这样信号带宽也将随之减小。

如何抵抗多径效应?

空间、频率、时间分集

分级信号处理的比较:最大比值合并>等增益合并>选择合并

多径效应产生的衰落现象

1749210393669

包络V(t)的一维分布服从 瑞利分布

相位φ(t)的一维分布服从 均匀分布

加性高斯白噪声

时域:高斯分布

频率:功率谱~均匀分布

信道容量——香农公式

信道容量:误码率=0(无差错)时,信道能够传输的最大平均信息速率。

1749210744790

S:信号平均功率(W),N:噪声功率(W),B:带宽(Hz)

1749211030719

要实现无差错传输,必须满足 Rb <= C

信噪比:S / N

(S是信号平均功率,N是噪声功率)

信道容量C的影响因素

信道带宽B、信号功率S、噪声功率谱密度n0

1749210949583

极限值:1749210966556

例题

1749211047546

第二章 信号

  1. 能量;
  2. 频域;
  3. 时域和频域联系;
  4. 随机信号:分析随机信号通过系统;

要记的傅立叶变换对:单边指数、双边指数、矩形、三角波

区分能量信号和功率信号

1749211286628

2.1 能量

时域

瞬时值:s(t)

能量:1749211268159

平均功率:1749211348011

频域(傅立叶变换)

瞬时值:S(w)

能量谱密度ESD:1749211481802

功率谱密度PSD:1749211510366

PSD的性质:非负、偶函数,有限值

能量:1749211606533

平均功率:1749211658468

自相关函数

相关函数在0点时刻最大

能量信号:1749211826967

能量 E = R(0)

1749211950405

功率信号:1749211889094

平均功率 P = R(0)

1749212004143

1749212009654

2.2 常用确知信号

门函数 <-> Sa函数

1749212143463

单位冲激函数

1749212160690

2.3 时域和频域联系

能量信号:1749298073376

功率信号:1749298080300

卷积:时域卷积<->频域相承 , 时域相乘<->频域卷积/2PI1749212292877

2.4 随机信号

随机过程的指标

随机过程:依赖于时间的随机变量的集合

概率密度函数和累积分布函数:

1749212972560

均值:1749213057513

方差:1749213077760

1749213120252

协方差函数:1749213200712

1749307439331

自相关函数:1749213171770

R(t1,t2) = 0 :正交

相关函数和能量

平均功率:1749213476147

直流功率:1749213486865

方差1749213499270

1749213529810

相关函数和功率谱密度:

1749214143418

1749214164134

相关函数是偶函数:

1749213563209

相关函数的上界为平均功率1749213587401

2.5 平稳随机过程

严平稳随机过程:随机过程的任意维分布函数与时间起点无关

广义平稳随机过程:1749213826389

1749213855042

例题

1749213888816

各态历经性

严格:用时间平均代替统计平均

广义:算数均值、算数相关函数1749213998171

满足条件:1749214016203

2.6 高斯随机过程

时域:高斯分布1749214331835

自相关函数是冲激函数

1749214395236

频域:功率谱密度~均匀分布,与频率无关

性质:1749214367714

高斯白噪声:服从高斯分布的白噪声

白噪声:功率谱密度PSD在所有频率上均为常数1749214544432

白噪声的自相关函数:1749214410734

2.7 窄带随机过程

定义:1749214681176

平稳窄带高斯过程的性质:1749214851147

1749214860089

1749214869429

(加性高斯)正弦波+窄带随机过程的性质:

1749214699077

2.8 随机过程通过线性系统

1749215085533

1749215160630

1749215093943

用输出功率谱密度求输出自相关函数:1749215104734

线性系统的两个结论:

  1. 输入过程是平稳的,则输出过程也是平稳的。(自相关函数)
  2. 输入过程是高斯型的,则系统的输出过程也是高斯型的。(概率分布)

例题

1749215356958

第三章 模拟调制系统

  1. 调制的作用
  2. 线性与非线性调制的区别,频谱的结构是否发生变化;
  3. AM(DSB,SSB), FM,PM
  4. 带宽,调制度,最大相移,最大频移

基本概念

调制的作用:

  1. 提高无线通信时的天线辐射效率。
  2. 把多个基带信号分别搬移到不同的载频处,以实现信道的多路复用,提高信道利用率。
  3. 扩展信号带宽,提高系统抗干扰、抗衰落能力,还可实现传输带宽与信噪比之间的互换。

常见的模拟调制:

幅度调制(线性调制):调幅、双边带调制、单边带调制、残留边带调制

角度调制(非线性调制):频率调制、相位调制

线性与非线性调制的区别:

线性调制频谱不改变

线性调制的模型

滤波法

1749216452889

相移法

1749216461653

相干解调与包络检波

相干解调

1749216699184

为了无失真地恢复原基带信号,接收端必须提供一个与接收的已调载波严格同步(同频同相)的本地载波。与接收的已调信号相乘后,经低通滤波器取出低频分量,即可得到原始的基带调制信号。

包络检波

1749216713253

适用条件:AM信号

要求:1749216730049

线性调制系统的抗噪声性能指标

1749216792942

AM调制

1749216923731

波形图:

1749217049467

例题

1749216958792

什么是AM调制过调幅?

1749217016364

AM信号频谱图

AM信号的频谱:载频分量、上边带、下边带

1749217107099

1749217128149

例题

1749217175448

AM包络检波的性能分析

1749217258835

(1)大信噪比情况:输入信号幅度mi(t) >> 噪声n(t)1749217398304

1749217303127

1749217310902

结论:1749217327573

1749298104748

例题

1749217343404

(2)小信噪比情况

解调器的门限效应小信噪比情况,输出信噪比不是按比例地随着输入信噪比下降,而是急剧恶化。

开始出现门限效应的输入信噪比称为门限值。

  1. 门限效应是由包络检波器的非线性解调作用引起的。
  2. 相干解调各种线性调制信号时不存在门限效应。原因是信号与噪声可分别进行解调,解调器输出端总是单独存在有用信号项。
  3. 在大信噪比情况下,AM信号包络检波器的性能几乎与相干解调法相同。

DSB调制(双边带)

1749217699924

例题

1.1749217734203

2.1749217749953

DSB的优缺点:

  1. 调制效率:100%,节省了载波功率
  2. 不能用包络检波,需用相干解调,较复杂。

DSB相干解调的性能

1749217919396

1749217929715

例题

1749217969631

结论:DSB信号相干解调使信噪比改善一倍,因为消除了输入噪声中的正交分量。

SSB调制(单边带)

产生SSB信号的方法:滤波法相移法

什么是SSB调制?

SSB:双边带信号两个边带中的任意一个都包含了调制信号频谱M(w)的所有频谱成分,仅传输其中一个边带。

滤波法

1749218203092

H(w)理想高通特性=>滤除下边带

H(w)理想低通特性=>滤除上边带

SSB的频谱

1749218279928

1749218295853

1749218317693

相移法

1749218341968

SSB信号的解调——相干解调

1749218378144

1749218386691

1749218391785

例题

1749218408417

SSB的优点:SSB信号的实现比AM、DSB要复杂,但SSB调制方式在传输信息时,不仅可节省发射功率,而且它所占用的频带宽度比AM、DSB减少了一半。

1749218452583

VSB调制(残留边带)

好像不考?

VSB:介于SSB与DSB之间的一种折中方式,它既克服了DSB信号占用频带宽的缺点,又解决了SSB信号实现中的困难。

带宽:B = fm + 残留边带带宽

调制方法——滤波法

1749218656586

1749218666865

非线性调制——角度调制

角度调制:频率调制FM、相位调制PM

=>载波的幅度恒定,频率和相位表现为载波瞬时相位的变化。

1749218913062

非线性调制:已调信号频谱不再是原调制信号频谱的线性搬移,而是频谱的非线性变换,会产生与频谱搬移不同的新的频率成分。

与AM相比,角度调制的优势:较高的抗噪声性能

频率调制FM

1749219126347

1749219135000

例题

1749219148819

相位调制PM

1749219172235

1749219184719

例题

1749219299023

总结:

  1. PM相位偏移随调制信号m(t)线性变化FM相位偏移随m(t)的积分呈线性变化
  2. 如果预先不知道调制信号m(t)的具体形式,则无法判断已调信号是调相信号还是调频信号

PM 信号和FM 信号波形:1749219336270

1749219354381

FM

窄带调频NBFM1749219452876

调频信号FM的产生

1749219503764

1749219512423

直接调频法的主要优缺点:

  1. 优点:可以获得较大的频偏。
  2. 缺点:频率稳定度不高

改进途径:采用如下锁相环(PLL)调制器

调频信号FM的解调

1749219565664

鉴频器的种类

振幅鉴频器、相位鉴频器、比例鉴频器、正交鉴频器、斜率鉴频器、频率负反馈解调器、锁相环(PLL)鉴频器

1749219591119

1749219605435

调频FM系统的抗噪声性能

1749219662714

1749219669230

1749219694393

本章总结:

1749219723616

1749219730951

1749219772546

第四章 数字基带传输系统

  1. 设计:无直流(面向传输),定时(同步),频谱(面向传输);
  2. 接收端无ISI (码间串扰);

数字基带信号

数字基带传输系统:不经载波调制直接传输数字基带信号的系统,用于传输距离不太远的情况下。

数字带通传输系统:包括调制和解调过程的传输系统。

4.1 几种常见基带信号波形

单极性不归零波形:1749228841078

  1. 电脉冲之间无间隔,极性单一;
  2. 缺点是有直流分量,要求传输线路具有直流传输能力

双极性不归零波形:1749228881144

等概率时无直流分量,有利于在信道中传输,抗干扰能力也较强。

单极性归零波形:1749270831503

可以直接提取定时信息。

双极性归零波形:1749270858038

兼有双极性和归零波形的特点,便于位同步。

差分波形(相对码波形):1749270876282

多电平波形:1749270927108

提高频带利用率。

基带信号的频谱特性

单极性信号的功率谱密度:1749271010580

双极性信号的功率谱密度:1749271039344

结论:

  1. 1749271096188AMI码和占空比无关,B=fs
  2. 1749271107176
  3. 1749271113685
  4. 1749271143422
  5. 1749358174826
  6. 1749358197794
  7. 1749358220238

4.2 基带传输的常用码型

传输码的码型选择原则:

信道传输特性:

  1. 无直流分量,低频分量少
  2. 信号带宽PSD小
  3. 码型变换过程透明

接收信号:

  1. 自同步(有足够的定时信息用于抽样判决)
  2. 误码率Pe低(自检)

AMI码:传号交替反转码

1749271336577

1749271365056

HDB3码:3阶高密度双极性码

1749271384529

1749271399363

HDB3码的译码:1749271416917

优点:HDB3码是AMI码的一种改进型,使连“0”个数不超过3个

双相码:曼彻斯特码

1749271468079

1749271481753

1749271491570

差分双相码

1749271514990

1749271522283

密勒码:延迟调制码

1749272680273

CMI码:传号反转码

1749272719560

易于实现,含有丰富的定时信息,用来宏观检错,无直流分量

nBmB码——双向码的改进

原信息码流的n位二进制码作为一组,编成m位二进制码的新码组

1B2B:密勒码、CMI码、曼彻斯特码

1B1T:AMI、HDB3

频带利用率:log2 n / log2 m

4.3 传输与码间串扰ISI

信道信号形成器(发送滤波器):压缩输入信号频带,把传输码变换成适宜于信道传输的基带信号波形。

信道:引起传输波形的失真,引入噪声n(t)。

接收滤波器: 接收信号,滤除信道噪声和其他干扰,对信道特性进行均衡,使输出的基带波形有利于抽样判决。

抽样判决器:抽样判决,以恢复或再生基带信号。

同步提取:提取定时脉冲

总传输特性:1749273202634

误码原因:(1)码间串扰 ;(2)信道加性噪声

码间串扰ISI的产生原因1749273386372

无码间串扰的传输特性

无ISI的时域条件:1749273439688

无ISI的频域条件:1749273453305

引入一个可控的ISI

理想低通特性—— RB = Bisi / k,k是整数

奈奎斯特带宽Bisi:1749273316078,B = fm = fs / 2

奈奎斯特速率:1749273504615

1749273532676

最高频带利用率:1749273608095

NRZ的最高频带利用率 = RB / Bisi = 1

RZ的最高频带利用率 = RB / Bisi = 0.5

余弦滚降特性:改善时域,代价频域

等效低通时无ISI的频域条件:H(ω)的频谱在RB/2处奇对称

滚降系数:1749273638890

1749273658559

带宽:1749395644165

最高频带利用率:1749361640652

1749273703869

判断是否满足无ISI:

奈奎斯特第一准则:1749273846602

用下面的式子判定:1749273892396

例题

1.1749273908537

2.1749273932998

4.4 基带传输系统的抗噪声性能

数字基带系统发生误码的原因:码间串扰、加性噪声

二进制双极性基带系统

最佳门限电平:使误码率最小的判决门限电平。

等概率时,1749274192954

系统总误码率:1749274217819

erfc()是减函数。

例题

1749274249837

二进制单极性基带系统

等概率时,1749274281637

系统总误码率:1749274295627

例题

1749274307497

最佳波形:双极性

1749274346329

4.5 眼图——观察码间串扰ISI

通过用示波器观察接收端的基带信号波形,从而估计和调整系统性能。传输二进制信号波形时, 示波器显示的图形像眼睛。

1749274421299

阴影越宽,噪声越大

1749376967942

4.6 部分响应——提高频带利用率

什么是部分响应?

1749274623606

1749274701092

第Ⅰ类部分响应

预编码:避免差错传播问题。

1749274864150

1749274871244

差错传播问题:

1749274913115

产生差错传播的原因:在构造的部分响应波形g(t)形成过程中,在有控制地引入码间串扰的过程中,使原本互相独立的码元变成了相关码元。

第ⅠV类部分响应

1749275001052

1749275008601

L进制的响应信号的相关电平数为(2L-1)

例题

1749275059635

部分响应系统优缺点

优点:能实现最大的频带利用率2B/Hz;传输波形的“尾巴”衰减大、收敛快可以放松对位定时信号抖动的要求

缺点:L进制时,部分响应波形的相关编码电平数超过L个。同样输入信噪比条件下,部分响应系统的抗噪声性能要比非响应系统差

4.7 均衡器——减少码间串扰

什么是均衡器?

为了减小码间串扰的影响,通常需要在系统中插入一种可调滤波器来校正或补偿系统特性。

抽样时刻输出值:1749377117874

均衡器的种类

频域均衡器包括均衡器在内的基带系统的总特性满足无失真传输条件。在信道特性不变,且传输低速数据时适用1749275387521

时域均衡器利用均衡器产生的时间波形去直接校正已畸变的波形,使包括均衡器在内的整个系统的冲激响应满足无码间串扰条件。在高速数据传输时适用

1749275392696

第五章 模拟信号的数字化——ADC

  1. ADC(PCM编码):抽样、量化、编码;
  2. PCM + 时域复用

1749275880916

5.1 抽样

抽样后的PAM信号还是模拟信号。

最小抽样频率:fs

奈奎斯特速率:2fH,fH = B

低通:1749275690045

带通:1749383453628,B = fH - fL

抽样后的幅度变化:

1749383834734

5.2 量化

  • 均匀量化:M个抽样值区间是等间隔划分
  • 非均匀量化:压扩器 + 均匀量化;

对数压扩:μ律15折线(美国、日本)压扩、A律13折线(欧洲和中国)

量化电平:将抽样值的范围划分成M个区间,每个区间用一个电平表示。

量化误差 = |实际 - 量化|

均匀量化

量化间隔:1749276140972

平均信号量噪比:1749276190524

其中,量化电平数为M,输入信号抽样值在区间[-a, a]内具有均匀的概率密度。

例题

1749276236204

5.3 编码——PCM脉冲编码调制

为什么用二进制编码?

二进制码具有抗干扰能力强,易于产生

PCM常见二进制码:自然二进码、折叠二进码和格雷二进码

折叠二进制码FBC:对小信号的容错性好

1749380805651

格雷码:任何相邻电平的码组,只有一位码位发生变化,即相邻码字的距离恒为1。

模拟脉冲调制的种类:

脉冲振幅调制(PAM)、脉冲宽度调制(PDM)、脉冲位置调制(PPM)

1749276513290

PCM:模拟信号抽样、量化,直到变换成为二进制符号的基本过程

1749276581608

码位数:

  • 码位数越多,量化分层越细,量化误差就越小,通信质量更好
  • 码位数越多,设备越复杂,总的传码率增加,传输带宽加大

非均匀量化——A律13折线、u律15折线

小信号时的量化信噪比:A<u

A律13折线

1749276618765

段落码C2C3C4:

1749298122777

1749276677640

段内码c5 c6 c7 c8:

1749276807052

1749276698987

例题

1749276822195

最小的量化级间隔Δ :

1749277467695

  • 在保证小信号时,量化间隔相同的条件下,7位非线性编码与11位线性编码等效。(会转换)
  • 掌握用Δ表示的段落起始电平及每段的最小量化间隔。(ppt上习题)

均匀量化

A律13折线:2048个均匀量化级,均匀量化需要编11位码

而非均匀量化,只要编7位码。

A律13折线码 -> 均匀量化码:电平量化单位数对应的2进制码,补齐11位

PCM的性能分析

PCM系统中的噪声:量化噪声、加性噪声

N为二进制编码位数,M是量化电平数:1749277188589

输出信号量噪比:1749388287714

码元速率:1749277146936

最小传输带宽(奈奎斯特带宽):1749277215140

传输带宽:1749277225207

已知占空比,求带宽:1749390200426

fs是采样频率,fH(fm)是最高频率:1749277233694

例题:

1749277352645

5.4 改进PCM

DPCM差分脉冲编码调制

DPCM:仅用前面的1个抽样值预测当前的抽样值,通过传输差值序列,而降低比特数N。

最小传输带宽:1749277680454

ΔM增量调制——1位二进制码

当DPCM系统中量化器的量化电平数取为2时,DPCM系统就成为增量调制系统,进一步减小差值序列N=1,fs=4~5B。

最小传输带宽(奈奎斯特带宽):1749277751958

传输带宽:1749277885374

码元速率:1749277881404

量化噪声:

17492778240401749277812501

量化噪声产生的原因?/ 量化噪声的形式

一般量化噪声: 编译码时用阶梯波形去近似表示模拟信号波形,由阶梯本身的电压突跳产生失真。

过载量化噪声: 信号变化过快引起失真,它发生在输入信号斜率的绝对值过大时。

防止过载噪声的条件:1749278017722

例题:

1749277906694

5.5 时分复用

1749278041292

准同步数字体系(PDH)

E体系:我国大陆、欧洲及国际间连接

T体系:北美、日本和其他少数国家和地区

需要额外的开销:1749278102678

同步数字体系(SDH)

  • 整个网络中各设备的时钟来自同一个极精确的时间标准
  • 无需额外开销, STM,严格的4倍关系

第六章 正弦载波数字调制系统

  1. 调制:ASK + PSK -> QAM;FSK -> MSK -> GMSK;
  2. 解调:相干和非相干;

为何需要载波调制?

  1. 数字基带信号的功率谱从零频开始而且集中在低频段,因此只适合在低通型信道中传输
  2. 常见的实际信道是带通型的,因此必须用数字基带信号对载波进行调制,使基带信号的功率谱搬移到较高的载波频率上;
  3. 无线通信中常用的1/4波长天线。

???星座图的角度???

1749278807445

6.1 二进制调制

2ASK(振幅),也叫OOK

波形:1749279026170

2ASK的调制1749279549767

功率谱密度:1749279578034

2ASK的功率谱:连续谱、离散谱

带宽:1749279635773

例题:

1.1749279682225

2.1749279689276

2ASK的解调
1.非相干解调(包络检波)1749279817317

包络检波器:整流-低通

总误码率:1749279844665

r是解调器输入信噪比

例题:

1749279868290

2.相干解调(同步检测法)

等概时,

最佳判决门限:1749279964989

解调器输入端的信噪比:1749280010382

误码率:1749279993166

大信噪比时,误码率:1749280026404

相干解调(同步检测法)和非相干解调(包络检波法)对比:
  1. 相同的信噪比条件下,抗噪声性能:同步检测法>包络检波法
  2. 大信噪比时,两者性能相差不大
  3. 包络检波法不需要相干载波,设备比较简单
  4. 包络检波法存在门限效应,同步检测法无门限效应

例题:

1.1749280173676

2.1749280211433

2FSK(频移)

波形:1749280265467

2FSK的调制

1749280325103

所以,采用键控法,相位与原序列无关

1749280283026

功率谱密度:

1749280384865

1749280395111

1749280401450

1749280405443

带宽:1749280430964

2FSK的功率谱:连续谱、离散谱

例题:

1749280505981

2FSK的解调
1.非相干解调

1749280561499

总误码率:1749280588650

例题:

1749280638429

1749280644674

2.相干解调(同步检测法)

1749280662910

总误码率:1749280673563

大信噪比的总误码率:1749280687134

例题:

1749280719359

3.其他解调方法:鉴频法、差分检测法、过零检测法

过零检测法:1749280762025

例题:

1749280779986

总结:1749280828356

2PSK(相移)——绝对相位键控

1749284680434

例题:

1749284693668

2PSK的调制

1749284717233

功率谱密度:

1749284793254等概时,2PSK没有离散谱(载波分量)

带宽:1749284807884

2PSK的解调——相干解调

1749284876187

总误码率:1749284890497

大信噪比时,1749284900150

例题:

1.1749284912592

2.1749284927852

2PSK的倒Pi现象:

1749284956203

2DPSK(差分相移)——相对相位键控

克服了PSK相位模糊的缺点

1749285004004

2DPSK的调制

1749285056195

1749285049997

1749285063172

1749285101155

功率谱密度:2DPSK信号和2PSK信号的功率谱密度完全一样

1749285982920

1749298046103

带宽:1749285164784

2DPSK的解调
1.相干解调(极性比较法-加码反变换法)

1749285203558

总误码率:1749285212532

例题:

1749285223693

2.差分相干解调(相位比较法)

1749285252714

总误码率:1749285264203

例题:

1749285277024

总结
  1. 差分相干解调不需要专门的相干载波,不需要码反变换器。
  2. 2DPSK抗加性白噪声性能比2PSK的要差。

例题:

1749285349964

???MSK(最小频移)——FSK的改进

最小频率间隔

接收信号的相位相干1749286241263

接收信号的相位非相干1749286251764

调制度

1749286276680

MSK的特点:

1749286351690

GMSK(高斯MSK)

用高斯滤波,用ISI码间串扰换取更窄的带宽。

6.2 二进制数字调制系统性能比较

误码率Pe:1749285464528

信噪比r:Pe一定的时候1749286029599

带宽B:1749285484375

1749285488552

对信道特性变化的敏感:1749286659326

6.3 各种调制方式之间的关系

调制方式 关系
FSK = 两个不同载波的 ASK 合成
PSK = 幅度恒定的 ASK
DPSK = 差分编码 + PSK
MSK = 相位连续的 FSK调制的带宽

6.4 多进制数字调制:M = 2^N

频带利用率:提高M,MFSK可以改善误码率,MPSK可以提高频带利用率

1749286905387

α:滚降系数

功率谱密度:

MASK可看作多个2ASK的叠加

1749287133247

带宽:

17492872487491749287240158

1749287346705

MFSK

星座图:1749411310377

带宽:1749411332469

多进制数字调制的优缺点

优点:提高频带利用率,误码率减小,适合高速数据传输,抗干扰能力可优化,星座图设计灵活

缺点:对信噪比要求更高,实现复杂度增加,对信道非线性敏感,功率效率下降(不能充分利用发射机功率)

例题:

1.1749287443147

2.1749287456754

第七章 数字信号的最佳接收

  1. 最佳接收机;
  2. 最佳基带系统
  1. 最小误差概率准则对应的最佳检测器是 最大似然检测器 ,在最大似然准则下,最佳检测器是 匹配滤波器 ,这两者 是等效的
  2. 二进制确知信号的最佳形式是2PSK

最小差错概率接收准则

1749527896065

7.1 接收机结构

1749287906244

解调器:相关器、匹配滤波器

判决器:最大后验概率 MAP、最大似然 ML;最小距离 MD

7.2 误码性能分析

1749288084957

1749288097907

1749527807137

为什么最佳接收机性能一定优于普通接收机?

最佳接收机通过匹配滤波、最优判决准则以及对信号结构的充分利用,在相同信噪比条件下能获得最低的误码率

7.3 相关接收机

1749288407839

7.4 匹配滤波器

匹配滤波器:用线性滤波器对接收信号滤波时,使抽样时刻输出信噪比最大的线性滤波器

1749288435709

匹配滤波器的冲激响应函数:

1749288475526

输出信噪比在码元截止时刻达到最大:1749288495496

7.5 最佳传输系统设计准则(在发送信号功率一定的约束条件下,误码率最小):

1749288561195

第八章 多路复用和多址技术

TDM:时分复用(抽样之后的复用见第5章);

FDM:频分复用,需要额外频率保护带。但OFDM(正交频分复用)可以混叠;

CDM:码分复用(扩频通信),可以在基带、带通

CDM

Walsh码

用正交的码空间(Walsh码)分开不同用户的数据

互相关函数:1749289453673

Walsh码的自相关特性不好(多个峰值),无法确定码元起止。

m序列(伪随机过程)

一个码元周期内,单峰的自相关函数

周期:

1749289598431

框图:

1749289621743

反馈系数(特征方程):

1749289635388

本原多项式:产生周期最长的特征方程

=> 给定一个本原多项式,可以写出m序列

m序列的性质:

  1. 均衡性:“1”的个数比“0”的个数多一个
  2. 游程:序列中取值相同的一段元素,游程长度:所含的元素长度
  3. 游程总数:1749289851541
  4. 长度为“i”的游程:1749289867152
  5. m序列的自相关函数:1749289885078

m序列的应用:时延测量,测距,扩频通信(这个只需了解特点)

例题:

ppt

第九章 差错控制编码

分组码:一般性质(系统码)

线性分组码:汉明码、循环码

卷积码

差错控制编码的原理

1749457930223

码速:k / n

1749457992378

1749458086239

差错控制的方式

1749458177638

几种简单的编码

1.奇偶监督码——检测奇数个错码

1749458306273

2.恒比码

1749458345177

3.正反码

1749458429989

4.线性分组码

含:汉明码、循环码、卷积码

性质

  1. 最小码重 = 最小码距(由封闭性决定)
  2. 1749458675877

生成矩阵G

编码:1749290164124

Ik是单位矩阵

监督矩阵

译码:1749290207210

生成矩阵与监督矩阵关系:

1749290218404

伴随式

1749459206598

s=0,接收到的码组正确;否则错误

e是接收到的码组

错误图样

给出‘错误图样’,等价于给出‘监督矩阵(生成矩阵)’

5.汉明码

1749290344800

1749466749037

n-k = 最高项次数m

6.循环码

1749290411951

1749290417009

1749290420068

生成多项式g(x)

1749467180051

1749467142603

生成矩阵G(x)

1749467478891

例题:

1749468210528

译码——检错和纠错

1749468356916

7.卷积码(n , k , N)

1749290478704

编码:看ppt

1749290509054

第十章 同步原理

  1. 收、发双方能步调一致协调工作
  2. 载波同步,位同步,群同步,网同步

同步种类:载波同步、码元同步、群同步和网同步。

10.1 载波同步

方法:1749290611356

性能:1749290664324

?????分析固定相差

10.3 群同步(帧同步)

将接收码元正确分组

方法:1749290738368

性能:1749290747785

错误码元最大数:m

帧同步码长度: n

漏同步概率P1:

允许巴克码错

1749290789631

假同步概率P2:

不允许信息码错

1749290806816

同步平均建立时间ts:

1749290823537

题型总结:

1749290884068

posted @ 2025-06-06 19:20  EanoJiang  阅读(39)  评论(0)    收藏  举报