通信原理考研资料

1、Part (5)1.基本概念调制 把信号转换成适合在信道中传输的形式的一种过程。广义调制 分为基带调制和带通调制（也称载波调制）。 狭义调制 仅指带通调制。在无线通信和其他大多数场合，调制一词均指载波调制。调制信号 指来自信源的基带信号。 载波调制 用调制信号去控制载波的参数的过程。载波 未受调制的周期性振荡信号，它可以是正弦波，也可以是非正弦波。已调信号 载波受调制后称为已调信号。解调（检波） 调制的逆过程，其作用是将已调信号中的调制信号恢复出来。解调器输入信噪比定义解调器输出信噪比定义输出信噪比反映了解调器的抗噪声性能。制度增益定义门限效应输出信噪比不是按比例地随着输入信噪比下降，而是急剧

2、恶化的现象称为门限效应。同步解调器不存在门限效应。2. 调制的目的提高无线通信时的天线辐射效率。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。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。3基本规律和技巧第一部分 线性调制前提：信道和滤波器都是理想的，幅频特性是常数1，所有的载波振幅也为1。1、一般情况下，一个基带信号（或低通信号）乘以高频正弦或余弦载波后，平均功率减半，若再通过单边带滤波器，平均功率又减半，这是由于上下边带所携带功率相等的缘故。2、具有窄带噪声形式（例如单边带调制信号）的已调信号通过相干解调器后，平均功率减为四分之

3、一，这是由于其正交分量被滤除的缘故。其余形式的已调信号通过相干解调器后，平均功率减半。3、包络检波器输出有用信号等同原调制信号，故其平均功率与调制信号平均功率一致；输出噪声与输入噪声平均功率一致。4、包络检波器的输出有用信号的平均功率等于调制信号的平均功率，输出噪声功率等于输入噪声功率。5、相干解调器输出噪声双边带功率谱密度形状有低通滤波器决定，与其形状相同。6、窄带高斯噪声同相分量和正交分量的双边带功率谱密度相同，为窄带高斯噪声双边带功率谱密度的两倍，带宽为窄带高斯噪声带宽的一半。7、带通滤波器的中心频率即载波频率。模拟通信系统一般模型AM通信系统包络检波法模型AM通信系统相干解调法模型结论

4、：在大信噪比时，采用包络检波器解调得到的调制制度增益与同步检测法给出的结果相同，并且采用包络检波器解调时的性能与同步检测器时的性能几乎一样。DSB通信系统相干解调法模型SSB通信系统相干解调法模型例1. 已知调制信号为m(t)M()，带宽为m，载波为：cosct填写下表:例2. 设某信道具有均匀的单边带功率谱密度，在该信道中传输AM信号，并设调制信号的频带限制在10kHz,而载波为100kHz,边带信号的功率为10kW，载波功率为40 kW。若接收机的输入信号在加至解调器之前，先经过一理想的带通滤波器，试问：（1） 写出该理想带通滤波器的传输特性？（2） 分别画出采用包络检波法和相干解调法进行

5、解调时的调制解调框图。（3） 分别计算以上两种解调方式下解调器输入端的信噪功率比、解调器输出端的信噪功率比以及相干解调器输出端的噪声功率谱密度，并用图形表示出来？解：分析由题知故：（1）包络检波法（2）（3）相干解调法（2）（3）（4）例3. 设某信道具有均匀的双边带功率谱密度，在该信道中传输上边带信号，并设调制信号的频带限制在10kHz,功率为10kW，而载波为100kHz。若接收机的输入信号在加至解调器之前，先经过一理想的带通滤波器，试问：（1） 写出该理想带通滤波器的传输特性？（2） 画出相干解调法进行解调时的调制解调框图。（3） 计算解调器输入信噪功率比、输出信噪功率比以及输出噪声功率

6、谱密度，并用图形表示出来？解：分析由题知故：（1）（2）（3）（4）第二部分 角度调制1、基本概念物理意义表达式瞬时相位瞬时相位偏移瞬时角频率瞬时角频偏PM：瞬时相位偏移随基带信号而线性变化，即 调相灵敏度，含义是单位调制信号幅度引起PM信号的相位偏移量，单位是rad/V。 FM：瞬时频率偏移随基带信号而线性变化，即 调频灵敏度，单位是rad/sV。2、FM与PM之间的关系3、单音调制 调相指数，表示最大的相位偏移调频指数 ：表示最大的相位偏移最大角频偏 ：最大频偏：4、卡森公式 5、窄带高斯噪声同相和正交分量的双边带功率谱密度及带宽若其双边带功率谱密度为，则其同相分量和正交分量均为低通型噪声

7、（直观的看，是因为同相分量和正交分量的功率谱分别从零点搬移到处，才形成窄带高斯噪声的功率谱），其双边带功率谱密度为，带宽为窄带高斯噪声带宽的一半。6、鉴频器鉴频器输出电压与输入信号的瞬时角频偏成正比。故大信噪比时，输出信号：瞬时频偏为，故 为鉴频器灵敏度，单位为V/rad/s。 输出噪声：理想微分电路的功率传输函数为7、调制增益8、窄带调频与宽带调频（倍频）例4.设一宽带FM系统，载波振幅为100V，频率为100MHz，调制信号的频带限制在5kHz，最大频偏为，并设信道噪声功率谱密度是均匀的，其单边带功率谱密度为，试求：（1） 接收机输入端理想带通滤波器的传输特性。（2） 解调器输入端的信噪功

8、率比（3） 解调器输出端的信噪功率比（4） 若以AM调制方法传输，并以包络检波器进行解调，试比较在输出信噪比和所需带宽方面有何不同。解：分析由题知：，故（1）（2）（3） 验证：和推导的结果是一致的。注意：由于不是单频信号，一般不要通过求来计算调制增益，如果要通过来计算，则结论应和上述推导过程得到的结果一致。如果经仔细检查不一致，要通过上述的推导来求解，而不是直接用计算调制增益。因为这时的很可能给出了。这道题书中给出的有问题。(4) AM包络检波时 例5. 已知某调频波的振幅是10 V，瞬时频率为试确定：（1）此调频波的表达式；（2）此调频波的最大频偏、调频指数和频带宽度；（3）若调制信号频率

9、提高到2103Hz，则调频波的最大频偏、调频指数和频带宽度如何变化？解：分析瞬时角频率偏移 瞬时角频率 由题知：瞬时频率为故（1）（2）(3) 例6 在上述宽带调频方案中，设调制信号是=15 kHz的单频余弦信号，NBFM信号的载频 =200 kHz，最大频偏 =25 Hz；混频器参考频率= 10.9 MHz，选择倍频次数 = 64， =48。 (1) 求NBFM信号的调频指数；(2) 求调频发射信号（即WBFM信号）的载频、最大频偏和调频指数。解： 分析 由题可知，该题是由窄带调频产生宽带调频信号（1） NBFM信号的调频指数为（2）调频发射信号的载频为(3) 最大频偏为(4) 调频指数为第

10、三部分 关于路径损耗的解题思路例7 已知调制信号是8MHz的单频余弦信号，且设信道噪声单边带功率谱密度是，信道损耗。若要求输出信噪比是40dB，试求：（1）100%调制时，AM信号的带宽和发射功率；（2）调频指数为5时，FM信号的带宽和发射功率。解：分析：这是一道典型的关于路径损耗的题，用上面总结的思路即可求解。注意，所谓的100%调制是指中，为单频余弦信号时，。（1）（2）4典型的推导、结论和框图大信噪比时AM非相干解调输出信噪比计算解调器输入的信号加噪声的合成波形，输出有用信号，输出噪声，故，DSB解调器与SSB解调器抗噪声性能比较前提：解调器的输入噪声功率谱密度相同；解调器输入信号的功率

11、也相等。线性调制调相法模型残留边带滤波器经过乘法器后经过低通滤波器后输出故要求注意：奇对称点的横坐标为载波。移相法SSB调制器方框图优点：不需要滤波器具有陡峭的截止特性。缺点：宽带相移网络难用硬件实现。调频系统与调幅系统比较大信噪比情况下，AM信号包络检波器的输出信噪比为设AM信号为100%调制。且m(t)为单频余弦波信号，则当， Part (6)第一部分 AMI码与HDB3码对传输用的基带信号的主要要求: 对代码的要求：原始消息代码必须编成适合于传输用的码型； 对所选码型的电波形要求：电波形应适合于基带系统的传输。 1. AMI码（传号交替反转码）编码规则：传号(“1”)极性交替，空号(“0

12、”)不变。例：信码an： 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 AMI: +1 0 -1 0 0 +1 0 0 0 0 0 -1 0 +1 特点： （1）无直流分量和仅有小的低频分量； （2） 二电平三电平1B/1T码(一个二进制符号变换成一个三进制符号所构成的码)； （3）易于检错； （4）编、译码简单； （5）当出现长的连0串时，不利于定时信息的提取。2. HDB3码 编码规则： （1） 当连“0”个数不超过3时，仍按AMI码的规则编，即传号极性交替； （2）当连“0”个数超过3时，4个连“0”为一组，当该组四连“0”与其前一组四连“0”之间有奇数个传号码，用000V取代

13、该组四连“0” 。V极性与其前非零码极性一致，V本身满足极性交替； （3）当该组四连“0”与其前一组四连“0”之间有偶数个（包括0个）传号码，用B00V取代该组四连“0” 。B极性与其前一非零码极性相反，V极性与B极性一致，V本身满足极性交替；例如：1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1HDB3 +V -1 +1 -B 0 0 -V +1 -1 +1 0 0 0 +v 0 +1 译码：凡遇到 -1 0 0 0 -1 +1 0 0 0 +1 +1 0 0 +1 -1 0 0 -1 译成： 0 0 0 0 例：HDB3： 0 +1 0 0 0 +1 -1+1 -1 0 0 -1

14、 0 +1 0 -1代码： 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1特点:1）无直流分量、低频分量小；2）连0串不会超过3个，对定时信号的恢复十分有利；3）编码复杂，译码简单。第二部分 无码间串扰传输1 无码间串扰的时域条件基带传输系统的数学模型：发送滤波器至接收滤波器总的传输特性为：输入信号： 识别点波形： 为了判定第k个码元的值，应在瞬间对r(t)抽样。故得到当数字基带信号传码率，无码间串扰的时域条件（假设）举例：2.奈奎斯特第一准则及其准确把握 前提：信道中所传数字基带信号的传码率为，在此前提条件下，奈奎斯特第一准则表述为其中为无码间串扰传输传码率为的基带信号时所需

15、的最小信道带宽即奈奎斯特带宽。注意：若不从基带信号传码率求其所需信道的最小带宽即奈奎斯特带宽时，即指理想信道本身带宽或非理想信道的等效带宽。3、解题技巧判断无码间串扰条件，假定待传数字基带信号传码率为i利用奈奎斯特第一准则移位判断或利用下述方法：已知理想低通传输特性时，设其带宽为，则可求出其满足无码间串扰时所能传输的最大传码率，结论如下：ii当信道传输特性为非理想时，首先找到其斜边的中点，该中点横坐标对应该信道的等效带宽，即把该非理想的传输特性等效成为一个带宽为的理想传输特性，这时，判断其有无码间串扰同i。注意：若题中给出的是角弧度，则有。正问题反着问。如何选择合适的传输特性例1：为了传送码元

16、速率的数字基带信号，试问系统采用如图所示的那一种传输特性较好？并简要说明理由。分析：由题知，故可按解题技巧（2）分步求解。解：已知Baud从无码间串扰角度考虑：（1） 传输函数（a）实际带宽，等效带宽，最大传码率（波特）, ，可满足无码干。Baud/Hz（2） 传输函数（b） 实际带宽，等效带宽，最大传码率（波特）, ，可满足无码干。Baud/Hz（3） 传输函数（c） 实际带宽，最大传码率（波特）, ，可满足无码干。Baud/Hz故（a）、（b）、(c)都满足无码间干扰条件。从频带利用率方面比较：（a），(c)大于（b）,所以选择（a），(c)。从收敛速度方面比较：（c）为理想低通，响应是型

17、，尾部以衰减，较慢。(a)为三角特性，响应是型，尾部以衰减，较快。从易实现角度方面考虑：（c）难以实现。(a)较易实现。所以选传输函数(a)较好。例2：设基带传输系统的发送滤波器、信道及接收滤波器的总特性为,若要求以波特的速率进行数据传输，试分析图示各种是否能消除码间干扰？分析：由题知，故可按解题技巧（1）求解，有两种方法。解 (1)传输函数（a）(2) 传输函数（b）(3) 传输函数（c） (4) 传输函数（d）所以只有传输函数（c）可满足无码间干扰。例3：设某数字基带传输系统的传输特性H(w)如下图所示，其中a为常数且0a1。求（1） 在无码间干扰条件下，该系统的最大码元传输速率为多少？此

18、时的频带利用率为多少？ （2） 与理想低通比较，由于码元定时误差的影响引起的码间串扰是增大还是减小？分析：题中没告诉传码率。但给出了奇对称点，故可按奇对称点的特点求解。解：（1）图示系统的的奇对称点横坐标为w0，故此系统等效的理想低通带宽为，则无码间干扰的最大码元速率为 Baud。 此时系统的实际带宽为，所以系统的频带利用率为：（2）由于定时误差引起的码间串扰和系统的收尾快慢有关，收尾越快，则由于定时误差引起的码间串扰就越小。理想低通冲激响应尾部以衰减，较慢。图中所示系统响应尾部以衰减，较快。因此与理想低通相比较，所给系统由于码元定时误差引起的码间串扰要小些。例4：已知基带传输系统总特性为：

19、（1） 传输速率为时，在抽样点有无码间串扰？为什么？（2） 系统的频带利用率为多大？（3） 与带宽为的理想低通特性比较，由于码元定时误差所引起的码间串扰是增大还是减小？为什么？解：分析：该题属于无码间干扰的判断，关键是要找到所给基带传输特性所能满足无码间干扰的最大传码率。故信道的实际带宽为，其滚降系数，其等效带宽为，所以其能满足无码间干扰的最大传码率为。（1），满足无码间串扰的条件，故在抽样点无码间串扰。（2）（3）与带宽为的理想低通特性比较，码元定时误差所引起的码间串扰减小，因为系统响应尾部以衰减，比理想低通特性系统响应拖尾衰减快。4、眼图5、部分响应系统定义：人为地在码元的抽样时刻引入码间

20、串扰，并在接收端判决前加以消除，从而可以达到改善频谱特性、使频带利用率提高到理论最大值2baud/Hz、并加速传输波形尾巴的衰减和降低对定时精度要求的目的。通常把这种波形叫部分响应波形。若用g(t)作为传送波形，且传送码元间隔为Ts，则在抽样时刻:发送码元与其前后码元相互干扰，而与其它码元不发生干扰。设输入的二进制码元序列为，在抽样点上的取值为+1和-1，则当发送码元时，接收波形g(t)在抽样时刻的取值为:为避免由于错误引起的无码传播，作“预编码相关编码模2判决”处理：预编码： 相关编码： 模2判决： 原理框图如（a）所示，实际组成框图如（b）所示。一般形式的部分响应系统(m=1,2，N)为N

21、个冲激响应波形的加权系数，其取值可为正、负整数（包括取0值）。例题5：设部分响应系统输入信号为四进制（0，1，2，3），相关编码采用第IV类部分相应。当输入序列为21303001032021，（1）试求相对应的预编码序列、相关编码序列和接收端恢复序列（2）求相关电平数；若输入信号改为二进制，相关电平数又为何值？（3）试画出包括与编码在内的第IV类部分相应系统的方框图。解：分析由：第IV类部分相应加权系数分别为，其余系数，因此利用：得：（1）（2）第I，IV类部分响应信号的相关电平数为，四进制时，相关电平数为7；二进制时，相关电平数为3。（3）第IV类部分相应系统的方框图常见的五类部分响应波形 ：目前应用较多的是第类和第类。原因如下：第类频谱主要集中在低频段，适于信道频带高频严重受限的场合。第类无直流分量，且低频分量小，便于边带滤波，实现单边带调制，因而在实际应用