通信类笔试必备——通信原理总结学习教案

1、会计学1通信类笔试必备通信类笔试必备(b bi)通信原理总结通信原理总结第一页，共65页。 模拟模拟(mn)(mn)通信系统模型通信系统模型信源信源基带基带信息源信息源调制器调制器信道信道解调器解调器受信者受信者噪声源噪声源第1页/共65页第二页，共65页。数字通信原理(yunl)3 模拟通信系统模拟通信系统(xtng)(xtng)模型模型调制器和解调器调制器和解调器已调信号（频带信号）特征：已调信号（频带信号）特征：l 携带有信息携带有信息l 适合在信道中传输适合在信道中传输l 信号的频谱具有带通形式且信号的频谱具有带通形式且中心频率远离零频中心频率远离零频信息源信息源调制器调制器信道信道解

2、调器解调器受信者受信者噪声源噪声源第2页/共65页第三页，共65页。n值）的信号n信号的某一参量（幅度、频率或相位）离散n时间上不一定离散第3页/共65页第四页，共65页。数字通信原理(yunl)5假设假设离散信源是一个由离散信源是一个由n n个符号个符号(fho)(fho)组成的组成的符号符号(fho)(fho)集，每个符号集，每个符号(fho)(fho)的出现的出现概率为概率为)(ixP 11niixP且有且有每个符号每个符号(fho)所含信息量的统计平均所含信息量的统计平均值（平均信息量）为：值（平均信息量）为：符号）/()(log)()(log)()(log)()(log)()(122

3、11bitxPxPxPxPxPxPxPxPXHniiinn第4页/共65页第五页，共65页。 对数字通信系统的基本要求对数字通信系统的基本要求传得快，即效率高传得快，即效率高传输效率用传输速率描传输效率用传输速率描述述传得准确，即准确可靠传得准确，即准确可靠(kko)(kko)可靠可靠(kko)(kko)性用差错概率描述性用差错概率描述第5页/共65页第六页，共65页。log M= n2信息速率码元速率码元速率 二进制数字通信系统二进制数字通信系统 码元速率码元速率(sl)(sl)信息速率信息速率(sl)(sl) M M进制进制(M=2n)(M=2n)数字通信系统数字通信系统 【例】四进制系统

4、【例】四进制系统(xtng)(xtng)的码元传输速率的码元传输速率rd=2400rd=2400波特，则信息传输速率波特，则信息传输速率2log M=2400 log 24800bpsed22rr第6页/共65页第七页，共65页。fH fL。如果最小抽样速率。如果最小抽样速率fs2fH /m，m是一个不超过是一个不超过(chogu)fH /B的最大整数，的最大整数，那么那么f(t)可完全由其抽样值确定。可完全由其抽样值确定。n带通信号抽样频率可按照带通信号抽样频率可按照2B计计算算第7页/共65页第八页，共65页。变为取值离散的信号第8页/共65页第九页，共65页。量化器信噪比随量化电平数的增

5、加量化器信噪比随量化电平数的增加(zngji)而提高，而提高，信号的逼真度也越好信号的逼真度也越好量化电平数确定时，量化器信噪比量化电平数确定时，量化器信噪比随输入信号功率增加而提高随输入信号功率增加而提高6.024.7720lgxVSNR dBn212qdN 均匀量化器不过均匀量化器不过(bgu)载量化噪声载量化噪声功率仅仅与量化间隔有关，功率仅仅与量化间隔有关，一旦量化间隔确定，一旦量化间隔确定，无论抽样值等于多少，无论抽样值等于多少，不过不过(bgu)载量化噪声功率都相同载量化噪声功率都相同第9页/共65页第十页，共65页。正弦正弦(zhngxin)信号信号76.102.6ndBSNR均

6、匀分布信号均匀分布信号(xnho)6.02SNR dBn6.027.2SNR dBn正态分布信号正态分布信号(xnho)根据信噪比要求计算根据信噪比要求计算n短时语音信号服从正态分布特性短时语音信号服从正态分布特性长语音信号则服从拉普拉斯分布长语音信号则服从拉普拉斯分布第10页/共65页第十一页，共65页。数字通信原理(yunl)n折叠二进码第11页/共65页第十二页，共65页。数字通信原理(yunl)第12页/共65页第十三页，共65页。第13页/共65页第十四页，共65页。数字通信原理(yunl)第14页/共65页第十五页，共65页。的而提出的PCM编码第15页/共65页第十六页，共65页

7、。数字通信原理(yunl)2sMfBMM系统在每一次抽样，只传送一位代码，系统在每一次抽样，只传送一位代码，因此因此(ync)M(ync)M系统的数码率系统的数码率fb =fsfb =fs，要求的最小带宽为要求的最小带宽为MsBf实际应用时实际应用时PCMPCM系统数码率系统数码率bsfNf第16页/共65页第十七页，共65页。在在MM系统中，每一个误码代表造成一个量系统中，每一个误码代表造成一个量阶的误差，所以它对误码不太敏感。对误码阶的误差，所以它对误码不太敏感。对误码率的要求较低。率的要求较低。PCMPCM的每一个误码会造成较大的每一个误码会造成较大(jio d)(jio d)的的误差，

8、尤其高位码元，误码对误差，尤其高位码元，误码对PCMPCM系统的影系统的影响要比响要比MM系统严重些，故对误码率的要求系统严重些，故对误码率的要求较高。较高。第17页/共65页第十八页，共65页。数字通信原理(yunl)群次群次以以1.5Mbps1.5Mbps为基础的系列为基础的系列以以2Mbps2Mbps为基础的系列为基础的系列日 本 体日 本 体制制北美体制北美体制 欧洲体制欧洲体制0 0次群次群 6464 6464 64641 1次群次群 15441544 15441544 204820482 2次群次群 63126312 63126312 844884483 3次群次群 3206432

9、064 4473644736 34368343684 4次群次群 9772897728 139264139264第18页/共65页第十九页，共65页。数字通信原理(yunl)第19页/共65页第二十页，共65页。n相频畸变对模拟话音通信影响不大n相频畸变将会引起严重的码间串扰严重影响数字通信第20页/共65页第二十一页，共65页。数字通信原理(yunl)n线性畸变对信号的主要影响可用幅度频率畸变和相位频率畸变（群迟延频率特性）来衡量第21页/共65页第二十二页，共65页。数字通信原理(yunl)n信道参量随时间作随机快变化n信道模型是线性时变网络第22页/共65页第二十三页，共65页。n频率选

10、择性衰落造成的波形畸变称为“时间弥散”。第23页/共65页第二十四页，共65页。n典型的高斯型白噪声热噪声第24页/共65页第二十五页，共65页。中心中心(zhngxn)(zhngxn)极限定理极限定理热噪声电压热噪声电压(diny)(diny)服从高斯分布，均值为零服从高斯分布，均值为零一维概率密度函数一维概率密度函数 221exp22vp v热噪声可以看作高斯白噪声热噪声可以看作高斯白噪声第25页/共65页第二十六页，共65页。 222exp02 1022 第26页/共65页第二十七页，共65页。 220222exp,02AApI第27页/共65页第二十八页，共65页。2log1/SCBb

11、it sN第28页/共65页第二十九页，共65页。【例】2 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1HDB3码 + 0 0 0 V+ - 0 + - 0 0 0 V- 0 +【例】3 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1HDB3码 + 0 0 0 V+ - + - + B-0 0 V- 0 + 0 -第29页/共65页第三十页，共65页。第30页/共65页第三十一页，共65页。2sissiHTTT 20sieqssiHTHTT其他等等效效基基带带特特性性第31页/共65页第三十二页，共65页。0 0sTsT HsTsT2sT3sT4sT2sT3s

12、T4sT0 h tt第32页/共65页第三十三页，共65页。第33页/共65页第三十四页，共65页。+ +T Ts s低通低通anCnbn码元持续时间码元持续时间第34页/共65页第三十五页，共65页。2T2TS S低通低通anCnbn合成波形合成波形(b xn(b xn) )的数学表达式的数学表达式sin2/sin/2/sssssstTTt Th tt TtTT（）第35页/共65页第三十六页，共65页。第36页/共65页第三十七页，共65页。 102201ssfyP sfyP s为了达到最小差错(chcu)概率，可按以下规则判决y y0 0是最佳划分点是最佳划分点 102112011022

13、2201,(),()ssssfyP srsfyP sfyP srsfyP s判为即判为即在加性高斯白噪声条件下，在加性高斯白噪声条件下，似然比准则和似然比准则和最小差错概率准则最小差错概率准则是等价的是等价的。似然比准则似然比准则第37页/共65页第三十八页，共65页。 00Tuty t s t dth h1 1(t)=s(t)=s1 1(T-t)(T-t)(0tT)(0tT) y t比较器比较器输出输出h h2 2(t)=s(t)=s2 2(T-t)(T-t)(0tT)(0t22频带频带f fh h第45页/共65页第四十六页，共65页。2PSK相干解调存在的问题“倒”现象当恢复的相干载波产

14、生180o倒相时，解调出的数字基带信号将与发送(f sn)的数字基带信号正好是相反，解调器输出数字基带信号全部出错。这种现象通常称为“倒”现象。由于在2PSK信号的载波恢复过程中存在着180o的相位模糊，而且这种模糊不易被发现。所以2PSK信号的相干解调存在随机的“倒”现象差分编码用于解决相位模糊现象。第46页/共65页第四十七页，共65页。数字通信原理(yunl)2fs0.8fsff0f0fsf0-fsf02fsf0-2fsPe(f)（单边谱）ab第47页/共65页第四十八页，共65页。数字通信原理(yunl)h=0.5h=0.7150.80.4Pe(x)1.0 x0.5-1.0-0.5第4

15、8页/共65页第四十九页，共65页。2PSK与2DPSK信号(xnho)的频谱2ASK2FSK第49页/共65页第五十页，共65页。P Pe e小于小于1 1eeePPP11122 1eeePP P12ePerfcr2112ePerfr当相对当相对(xingdu)(xingdu)码的码的误码率误码率Pe1Pe1时时2eePP第50页/共65页第五十一页，共65页。二进制数字(shz)调制系统的误码率公式一览表 横向比较：横向比较：对同一种数字调制对同一种数字调制(tiozh)(tiozh)信号，采信号，采用相干解调方式的用相干解调方式的误码率低于采用非误码率低于采用非相干解调方式的误相干解调方

16、式的误码率码率纵向比较：误码率纵向比较：误码率P Pe e一定情况下，一定情况下，2PSK2PSK、2FSK2FSK、2ASK2ASK系统所需要的信噪比关系系统所需要的信噪比关系22224ASKFSKPSKrrr22236ASKFSKPSKdBdBdBrdBrdBr调制方式调制方式2ASK2ASK2FSK2FSK2PSK/2DPSK2PSK/2DPSK误码率误码率相干解调相干解调非相干解调非相干解调124rerfc/412re122rerfc/ 212re12erfcr12re2PSK2PSK2DPSK2DPSK第51页/共65页第五十二页，共65页。2( )logbBRRBM2log(/ )

17、bBRRMbit s由信息由信息(xnx)(xnx)传输速率传输速率RbRb、码、码元传输速率元传输速率RBRB和进制数和进制数M M之间的关之间的关系系信息传输速率不变，增加进制数信息传输速率不变，增加进制数M M，可以，可以降低码元传输速率，减小信号带宽，节约降低码元传输速率，减小信号带宽，节约频带资源，提高系统频带利用率频带资源，提高系统频带利用率由关系式由关系式码元传输速率不变的情况下，通过增加码元传输速率不变的情况下，通过增加进制数进制数M M，可以增大信息传输速率，从而，可以增大信息传输速率，从而在相同的带宽中传输更多的信息量。在相同的带宽中传输更多的信息量。第52页/共65页第五

18、十三页，共65页。n四电平系统需要比二电平系统增加5倍的功率第53页/共65页第五十四页，共65页。数字通信原理(yunl)方型16QAM星座(xngzu)（标准型16QAM）星型16QAM星座(3,3)(3,1)(-3,3)(-3,1)(-3,-3)(3,-3)(-1,-1)(-1,1)(0,4.61)(0,2.61)(4.61,0)(0,-4.61)(0,-2.61)(2.61,0)(-4.61,0)(-2.61,0)第54页/共65页第五十五页，共65页。数字通信原理(yunl)2221()MsnnnAPcdM222221()428 104 81016MsnnnAAPcdAM 功率(gngl)信号点之间的最小距离为2A所有信号点等概率出现平均发射信号功率方形星座图星形星座图22222221()8 2.618 4.6114.0316MsnnnAAPcdAM 结论：星型星座图与方型星座图功率相差1.4dB第55页/共65页第五十六页，共65页。数字通