通信原理 概论总结.doc

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DSB 由于 G = 2 ，在解调时抑制了一半噪声。 SSB 有效性好，应尽量选用 SSB 方式。 三、AM系统 大信噪比时： G1 ，抗噪性能比 DSB 与 SSB 差 包络检波的门限效应 节4 非线性调制原理 一、FM原理方框 调制：m(t)直接改变决定载波频率的电抗元件的参数，使输出频率 wi ( t ) 随 m( t ) 线性变化。 解调原理：采用鉴频器，等效为微分及包络检波的处理过程。 二、FM信号特点 1).单一频率的m(t)，调频后含有无穷多个频率分量。 2).FM信号的平均功率 P = 1/2 ，亦为载波功率。 3).定义：含 99%以上功率的频率范围为 FM 信号有效带宽 BFM。 4).多频调制时，FM 信号除含载波及各边带频率分量外，还含有各种交叉调制分量，形成无限宽的频谱结构, (为非线性频谱搬移，非线性调制），有效带宽仍是有限的。 节5 非线性调制系统的抗噪声性能 输入信噪比： 输出信噪比： 制度增益： 考虑单一频率调制： 节6 频分复用（FDM）原理 1复用是一种将若干个彼此独立的信号合并为一个可在同一信道上传输的复合信号的方法。目前使用的复用方法有频分复用（FDM），时分复用（TDM），码分复用（CDM）， FDM特点： 1）每路信号的调制载波不同； 2）每路已调信号的频谱不重迭，且为防止邻路信号间串扰，还应留有一定的防护频带Bg，收端用滤波器分路。 优点： 信道复用率高，路数多，分路方便。 设备复杂，分路的滤波器要求高，若信道非线性则产生串扰。 n路信号复用后所要求的信道带宽： 2多级调制 第五章 总结 节1 数字基带信号 数字基带传输系统框图组成： 信道信号形成器、编码信道、接收滤波器、抽样判决器。 时域形式： 基带信号：单极性、双极性；归零、不归零。 频谱结构 ： 稳态波v(t)的功率谱密度Pv(w)： 2.交变波u(t)的功率谱密度Pu(w)： 3.基带信号S(t)的功率谱密度Ps(w)=Pv(w)+Pu(w) 三、常用码型： 对传输码的码型结构要求： 能从相应的基带信号中获取定时信息。( 减少连0，连1的可能 ） 相应的基带信号无直流成份和只有很小的低频成份。 适应性强，不受信息源统计特性P、1-P的影响。 尽可能提高传输速率（传输效率）。 AMI码（传号交替反转码）： 编码规则、AMI码特点。1B / 1T 码型 基本码 HDB3码（三阶高密度双极性码）： 编码规则、HDB3码特点。1B / 1T 码型 改进码 节2 性能分析 一、数字基带传输系统模型： 发送滤波器、恒参信道、噪声叠加、接收滤波器、抽样判决器。 二、码间串扰无噪分析 1时域无码间串扰条件： 2频域无码间串扰条件 ： 3理想低通系统： 频带利用率=码元速率/传输带宽 有效性指标 最高2波特/Hz 4理想特性的逼近“滚降”特性 滚降系数 频带利用率 优点：“尾巴”衰减振荡幅度小，对定时信号的要求可降低。 缺点：无码间串扰的最高频带利用率较低。 三、抗噪分析 误码率Pe Pe = P(1)P(0/1) + P(0)P(1/0) 在均值为0高斯白噪声、双极性基带信号条件下： 在均值为0高斯白噪声、单极性基带信号条件下： sn为接收滤波器输出噪声方差（交流功率） 四、同时存在码间串扰、噪声性能分析-眼图法 1方法原理 2眼图模型 描述眼图与系统性能之间的关系 希望：眼睛张开越大越好（噪声容限大）； 迹线越细越好（码间串扰小） 节3 性能改善 1部分响应系统 解决高的频带利用率与h(t)“尾巴”衰减振荡幅度小、收敛快（定时误差造成码间串扰小）的矛盾。通过人为引入确定串扰的方式。原理框图。 部分响应系统的优点：无码间串扰，频带利用率高（2波特/HZ）。h ( t ) 的“尾巴”振荡幅度小，收敛快（对定时精度要求可降低）。 缺点：抽样判决前的电平数 L。（如第类，L = 2进制，Ck为3电平.0.1.2）易受噪声影响，即抗加性噪声能力弱。 一般形式：若有 L 进制序列 ak ，则 预编码：ak=R1bk+ R2bk-1+RNbk-(N-1) 模 L 加确定 bk， 相关编码：ck=R1bk+ R2bk-1+RNbk-(N-1) 算术加。 模 L 判决：ckmolL 掌握第I、IV类部分响应系统的预编码、相关编码 2均衡 补偿实际系统与理论设计的偏差，从而减少码间串扰。 频域均衡：若插入的滤波网络为 T ()，则系统函数改变为 H()?T ()，通过调整 T () 的参数，最终使 H()?T () = H（）（无码间串扰）。 时域均衡：在数字基带系统中，码间串扰对系统的影响，体现在对样值的影响，引入的滤波器可着重对样值的均衡，使抽样点的码间串扰为0。横向滤波器 峰值畸变： 定义峰值畸变 D 表示所有抽样时刻上得到的码间干扰最大可能值与 k = 0 时刻上的样值之比。 第六章 总结 一、二进制数字调制解调 1时域波形及表达式 2ASK、2FSK、2PSK（倒现象） 2调制与解调方法 2ASK：键控法、模拟幅度调制方法；相干解调、非相干解调（包络检波） 2FSK：键控法、模拟频率调制方法；鉴频法、过零检测法、分路相干或非相干解调、差分检波法 差分检波法适用于信道存在延迟失真的情况。由于输入信号与相邻的延迟信号均受到延迟失真的影响，它们进行相乘比较时（相位相减），可抵消延迟失真的影响。 2PSK：键控法、模拟方法、码变换+ PSK调制产生2DPSK；极性比较法（相干解调）、差分相干解调2DPSK *3频谱特性 2ASK：功率谱由连续谱与载波处的离散谱构成； 带宽 BA = 2BS = 2fS (Hz)； 频带利用率 2FSK：功率谱由连续谱与离散谱构成，离散谱出现在两个载频（f1、f2）位置上； 连续谱谱结构：| f1-f2 | fs 单峰，| f2-f1 | fs 双峰 B2FSK = | f2-f1 | + 2fs 较宽。 频带利用率 2PSK：一般情况下，2PSK的功率谱与2ASK的功率谱相同（仅差系数）即：含连续谱与离散谱。 B2PSK=B2ASK=2BS 当0、1等概时（P=1/2），无离散谱。 4抗噪声性能 解调方式 误码性能 相干OOK 非相干OOK 相干2FSK 非相干2FSK 相干2PSK 差分相干2DPSK *结论： 若 r 相同， PeA PeF PeP 要求 Pe 相同， reA=2reF=4reP 二、最佳接收 最佳接收理论（也即统计、检测与估值理论）是研究构造一个怎样的接收机，使其在信号接收检测中有最好的性能。 1统计判决模型： 统计接收第一数据先验概率，第二数据似然概率密度函数 *2匹配滤波器是满足瞬时输出信噪比最大的最佳线性滤波器。 3最小错误概率的最佳接收机 与实际接收机的性能比较 r=E/n0 4基带系统最佳化 要求：无码间串扰、瞬时输出信噪比最大（使用匹配滤波器） 理想信道、非理想信道下的最佳基带系统组成 三、现代调制技术 1MSK：包络恒定、相位连续、信号频带窄、带外能量小，频带利用率高；抗噪性能： 24PSK：频带利用率比2PSK高，有效性提高； 抗噪性能： 第七章 总结 一、PCM原理 1抽样：满足抽样定理；理想抽样、自然抽样、平顶抽样 2量化 a.基本概念：可能消除随机噪声的影响，可对各个电平确定相应的编码 量化是利用预先规定的有限个电平来表示每一个模拟样值的过程。 量化间隔、量化电平、量化区间 b.均匀量化 设m(t)值域 a , b，量化间隔(量化区间长度)V. 则量化电平数 M =（b - a）/V， 对于第 i 个区间( i = 1, 2 M )： 起点 mi-1 = a + ( i -1) V 终点 mi = a + i V 量化电平 qi = a + i V - V / 2最大量化误差 max = V / 2 c.非均匀量化 好处：使量化噪声对大、小信号的影响大致相同，从而改善小信号时的量化信噪比。 实现：先对抽样值 x = ms(kTs) 压缩，输出 y = g(x) ，然后对 y 均匀量化，等效为对 x 非均匀量化；非均匀量化的关键是压扩技术。 压缩律的压扩技术、A压缩律的压扩技术 *d.13折线A律压扩技术 起 点：Vi-1=E/28-(i-1) i=2,8 V0=0 终 点：Vi =E/28-I i=2,8 V1=E/128 量化区间长度：Vi =(Vi-Vi-1)/16=E/213-I i=2,8 V1=V2=E/211 3编码 编码就是将量化后的多进制数字信号变换成二进制数字代码（逆过程为译码） a.位数 N 的选择：保证可靠性指标（量化信噪比）前提下最小值。 b.编码码型：自然二进制码与折叠二进制码 折叠码特点： 对双极性信号，用最高位表示信号的 +, - 极性，其余各位码表示信号的绝对值，可简化编码过程。 大信号时，误码影响大；小信号时，误码影响小。 *c.编码方法 13 折线 A 律非均匀量化 ( M = 256 )，一般采用折叠码 ( N = 8 )，其 PCM 码构成为: 极性码（C1），段落码（C2C3C4），段内码（C5C6C7C8） 量化单位=13折线A律非均匀量化中最小量化间隔 线性码：以量化单位为量化间隔进行均匀量化后的编码；正值区域应有 M = 2048 个量化区间 二、M原理 表示相邻样值变化规律的码为 M 码 1原理：编码器、译码器 2量化噪声：一般量化噪声、过载量化噪声 K=/Ts=fs，为译码器的最大跟踪斜率。|dm(t)/dt|K，不会过载；Am=fs/2fk为最大不过载幅度；同时A/2 三、PCM与M性能比较 1有效性 PCM：抽样速率 fs 2fm，每一样值用 N 位码表示, 码速率 fB = NfsM：码速率 fB = fs（一般 fs 取得很大） 2可靠性 量化信噪比： *PCM ；M 一般信噪比： PCM ；M 3比较 相同信道带宽条件，即具有相同的信道传输速率fB： fB = fs = Nfsp = 2Nfm 统计看，M抗加性噪声性能优于PCM 只考虑量化噪声的影响PCM总性能优于M 四、TDM 将相邻样值间的空闲时间有规律地安排传送其它样值，以实现许多路信号互不干扰地在同一信道中传送，此即为时分复用，可提高信道的利用率。 1特点：各路信号时间分开，频域混迭。2基群：30路PCM电话复用、60路M电话复用， 信息速率为2.048 Mbit/s 四个基群合成一个二次群, 二次群码速率：8.448 Mb/s 3时分复用优点：复用率高，路数多。 缺点：设备复杂，同步要求高。 概念、目的：获取本地相干载波 方法：插入导频法、直接法 性能：高效率、高精度、同步建立时间快、同步保持时间长 *4. 相差的影响：DSB 解调，输出信噪比下降为cos2倍； SSB 解调，输出信号能量（功率）降为cos2倍，且出现串扰 二、位同步 1概念、目的：获取同频同相时钟 2方法：插入导频法、直接法 3性能：相位误差、同步建立时间、同步保持时间、同步带宽 *4相差影响：最佳接收时，有效积分时间减少，E/n0变小。 三、群（帧）同步 1概念、目的：正确识别码组 2方法：自同步；插入特殊码组法（*连贯式插入法、间隔式插入法） 3性能：漏同步概率、假同步概率、平均建立时间 4. 同步保护：减少漏同步、假同步 *概念：捕捉态、维持态 二.有单频信号m(t)=2cos2000pt,采用AM方式传送，载频fo=1MHz，调幅指数0.5，请写出该AM信号的表示式，并画出频谱示意图。 若传输信道的特性为 接收到的信号是否存在失真？相干解调后的输出信号是否存在失真？ 2.若12路具有3KHz最高频率的信号进行多路频分复用，采用SSB/FM复合调制，设每路SSB信号间的保护带宽2KHz，FM时最大调制频偏 Df = 100KHz , 则传送此复用信号的最小信道带宽为多少？ 二.设最高频率为3KHz的话音信号经DSB调制后，在f0 = 30MHz的高频信道上传送10km。信道传输的功率衰耗为10dB/km，信道中存在高斯白噪声，其双边功率谱密度为n0/2=10-16W/Hz，要求接收输出信噪比S0/N040dB。 1.请画出解调方框图（应注明各方框主要参数）。 2.试确定输出噪声功率谱密度。 3.试确定最小平均发送功率。 八某模拟通信系统，单路模拟调制信号最高频率为4KHz，采用FM方式，最大调制频偏6KHz，则已调信号带宽为多大？ 若此FM信号多路复用，保护带宽为单路已调信号带宽的50%，系统无线传输频段宽度为1MHz，则该系统能容纳多少路信号？ 若需传输的模拟调制信号达120路，保护带宽仍为单路已调信号带宽的50%，请选择模拟调制方式，并确定实际复用带宽为多大？ 三.一个滚降系数为0.5，带宽为30kHz的数字基带系统，无码间串扰的最高传码率为多少？ 若传送的HDB3码为-1+1000+1-1+1-100-1+1-1，则译码输出的信息码为何？ 五.设数字基带传输系统的频带宽度为6KHZ，若分别采用理想低通和=0.5的滚降特性，请确定各自无码间串扰的最高传码率及频带利用率(RB/B)。 四.对2ASK信号进行相干解调，在解调器输入信号功率为S时，输出误码率Pe=10-5 ，若相干载波存在相位误差j=15，则应如何处理才可维持Pe不变？ 六. 某速率为2400 bit/s的数据分别采用2FSK ( Df = 2400 Hz ) 和2ASK方式传