樊昌信版通信原理课件

樊昌信版通信原理课件汇报人：AA2024-01-20目录绪论信号与噪声分析模拟调制系统数字基带传输系统数字带通传输系统模拟信号的数字传输CONTENTS01绪论CHAPTER通信系统的基本任务实现信息的有效、可靠传输。通信系统的性能指标有效性、可靠性、适应性、经济性等。通信的定义通过某种媒体进行的信息传递和交流。通信系统的基本概念通信系统的组成产生和发送信息的设备或源头。传输信息的通道或媒介。接收信息的设备或终端。影响信息传输的干扰因素。信源信道信宿噪声源按传输媒质分类按信号特征分类按工作频段分类按调制方式分类通信系统的分类与特点01020304有线通信和无线通信。模拟通信和数字通信。长波通信、中波通信、短波通信、超短波通信和微波通信等。基带传输和频带传输。信息的定义：消除不确定性或增加确定性的因素。信息量的计算：H(x)=-∑P(xi)log2P(xi)，其中P(xi)为事件xi发生的概率。信息的度量单位：比特(bit)。信息熵的概念：表示信源的平均信息量，用于度量信源的不确定性或冗余度。信息及其度量02信号与噪声分析CHAPTER根据信号是否具有确定性，可分为确定信号和随机信号。确定信号可以用明确的数学函数表示，而随机信号则具有不可预测性。确定信号与随机信号根据信号在时间和幅度上是否连续，可分为连续信号和离散信号。连续信号在时间和幅度上都是连续的，而离散信号则是时间和幅度上离散的。连续信号与离散信号根据信号是否具有周期性，可分为周期信号和非周期信号。周期信号具有重复出现的特性，而非周期信号则不具有这种特性。周期信号与非周期信号信号的分类与描述频谱是描述信号频率特性的物理量，表示信号在不同频率上的分量大小。频谱的概念傅里叶变换频谱分析的应用通过傅里叶变换可以将时域信号转换为频域信号，从而得到信号的频谱。频谱分析在通信、音频处理、图像处理等领域有广泛应用，如滤波器设计、调制与解调等。030201信号的频谱分析噪声可以来自各种源头，如电子设备中的热噪声、环境中的自然噪声、人为干扰等。噪声的来源根据噪声的性质和来源，可分为热噪声、散弹噪声、闪烁噪声、脉冲噪声等。噪声的分类噪声的来源与分类噪声会叠加在信号上，导致信噪比降低，使得接收端难以正确解调信号。信噪比降低由于噪声的干扰，接收端在解调过程中可能出现误码，导致通信质量下降。误码率增加随着通信距离的增加，噪声对信号的影响也会增大，从而限制了通信的有效距离。通信距离受限噪声对信号的影响03模拟调制系统CHAPTER通过改变载波的振幅来传递信息，常见的幅度调制方式有调幅（AM）和双边带调制（DSB）。幅度调制系统对噪声的抵抗能力较弱，因为噪声会直接影响载波的振幅，导致信号失真。为了提高抗噪声性能，可以采用限幅、滤波等技术。幅度调制原理及抗噪声性能抗噪声性能幅度调制原理角度调制原理通过改变载波的频率或相位来传递信息，常见的角度调制方式有调频（FM）和调相（PM）。抗噪声性能角度调制系统对噪声的抵抗能力较强，因为噪声对载波的频率或相位影响较小。在接收端，可以通过鉴频器或鉴相器来提取信号，进一步降低噪声的影响。角度调制原理及抗噪声性能幅度调制与角度调制的比较幅度调制实现简单，但抗噪声性能较差；角度调制实现复杂，但抗噪声性能较好。不同模拟调制方式的比较AM、DSB、FM和PM等调制方式在带宽、信噪比、误码率等方面存在差异，需要根据具体应用场景选择合适的调制方式。模拟调制系统的性能比较

模拟调制系统的应用举例调幅广播调幅广播是一种广泛应用的幅度调制系统，通过调幅方式将音频信号传输到接收端。调频广播调频广播是一种采用调频方式的模拟调制系统，具有音质好、抗干扰能力强等优点。电视信号传输电视信号传输中采用了多种模拟调制方式，如残留边带调制（VSB）等，以实现视频和音频信号的传输。04数字基带传输系统CHAPTER数字基带信号是由数字信息直接控制的矩形脉冲信号，具有离散的取值和连续的时间特性。数字基带信号的定义数字基带信号的频谱是离散的，由一系列离散的频率分量组成，其幅度和相位随数字信息的变化而变化。频谱特性数字基带信号的带宽取决于信号的码元速率和脉冲形状，通常定义为信号频谱中第一个零点到最后一个零点之间的频率范围。带宽数字基带信号及其频谱特性一种简单的二进制码，用高电平和低电平分别表示二进制的“1”和“0”，在整个码元期间电平保持不变。单极性不归零码（NRZ）与单极性不归零码类似，但用正负电平表示二进制的“1”和“0”。双极性不归零码（NRZ-L）在每个码元周期的中间时刻都回归到零电平的码型，有利于减少直流分量。归零码（RZ）利用相邻码元电平的跳变来表示二进制信息，具有自同步能力。差分码基带传输的常用码型在数字通信中，数字基带信号通过信道进行传输时，会受到信道特性和噪声的影响，导致接收端信号的失真。基带脉冲传输由于信道带宽有限和信号频谱的扩展，相邻码元的波形会产生重叠，造成接收端判决时刻上的干扰，即码间串扰。码间串扰码间串扰会导致接收端判决错误概率增加，降低通信系统的性能。码间串扰的影响基带脉冲传输与码间串扰升余弦滚降滤波器在发送端和接收端分别采用升余弦滚降滤波器，可以消除码间串扰并实现无失真传输。奈奎斯特准则为了实现无码间串扰的基带传输，需要满足奈奎斯特准则，即信道带宽至少为信号带宽的两倍。部分响应系统通过引入部分响应技术，可以在不增加带宽的情况下提高频带利用率，同时实现无码间串扰的基带传输。无码间串扰的基带传输特性05数字带通传输系统CHAPTER2ASK（二进制振幅键控）调制原理利用代表数字信息“0”或“1”的基带矩形脉冲去键控一个连续的载波，使载波时断时续地输出。有信号时发送载波，无信号时不发送载波。2FSK（二进制频移键控）调制原理利用数字信号的离散取值特点去键控载波的频率。在二进制数字调制中，载波的频率随着二进制数字信号在“0”和“1”之间变换而在两个频率之间进行切换。2PSK（二进制相移键控）调制原理利用代表数字信息的基带信号来控制载波的相位。一般选择相位差为180°的两种相位，分别代表数字信息的两种状态。二进制数字调制原理123在相同信噪比条件下，2PSK系统的误码率低于2ASK和2FSK系统。误码率比较2ASK、2FSK、2PSK三种调制方式的频带利用率相同，均为1bit/s/Hz。频带利用率比较2PSK系统对信道特性变化比较敏感，而2ASK和2FSK系统相对较好。对信道特性的适应性二进制数字调制系统的性能比较03MPSK（多进制相移键控）调制原理通过改变载波的相位来表示多进制数字信号。MPSK信号可以看作是多个不同相位的载波叠加而成。01MASK（多进制振幅键控）调制原理通过改变载波的振幅来表示多进制数字信号。MASK信号可以看作是多个不同振幅的载波叠加而成。02MFSK（多进制频移键控）调制原理通过改变载波的频率来表示多进制数字信号。MFSK信号可以看作是多个不同频率的载波叠加而成。多进制数字调制原理QAM是一种振幅和相位联合键控的调制方式，它同时利用了载波的振幅和相位来传递信息比特，因此可以在给定的带宽内实现更高的频带利用率。QAM（正交振幅调制）技术OFDM是一种多载波调制技术，它将高速数据流分解成多个并行的低速子数据流，然后分别调制到多个正交子载波上进行传输。OFDM技术具有抗多径干扰能力强、频谱利用率高等优点，被广泛应用于无线通信领域。OFDM（正交频分复用）技术现代数字调制技术简介06模拟信号的数字传输CHAPTER阐述了将模拟信号转换为数字信号时，抽样频率与信号带宽之间的关系，确保信号能够无失真地恢复。抽样定理一种将模拟信号的幅度变化转换为脉冲信号幅度变化的调制方式，实现模拟信号的数字化传输。脉冲振幅调制（PAM）抽样定理及脉冲振幅调制（PAM）模拟信号的量化量化的基本概念将模拟信号的连续幅度值转换为离散的数字值的过程，包括均匀量化和非均匀量化两种方式。量化误差量化过程中引入的误差，可以通过增加量化级数来减小。PCM的基本原理将模拟信号经过抽样、量化和编码三个步骤转换为数字信号的过程。PCM的编码方式包括线性PCM和非线性PCM两种编码