通信原理 课件全套 鲍卫兵 第1-8章 绪论、信道与噪声- 编码技术

7/28/20261

Welcome,欢迎！3-1通信原理7/28/20262通信原理

一、教材：

鲍卫兵编著.通信原理).清华大学出版社二、参考教材：1.樊昌信等.通信原理（第7版）.北京：国防工业出版社2.曹志刚等.现代通信原理.北京：清华大学出版社3.沈振元等.通信系统原理.西安：西安电子科大出版社4.[美]RodgerE.Ziemer等．PrinciplesofCommunications—Systems,ModulationandNoise．JohnWiley&Sons,Inc.5.段吉海等.基于CPLD/FPGA的数字通信系统建模与设计.北京：电子工业出版社三、本课程的性质和主要任务性质：是一门理论性、系统性和专业性很强的专业基础课。四、前导课程两条线索：四个问题：六、成绩评定七、作业要求五、学习方法任务：介绍端到端的传输系统的基本原理，讨论系统的组成、基本技术和性能的分析方法。7/28/20263第一章绪论

§1.1通信的基本概念§1.2通信方式及通信系统的分类§1.3通信系统的模型§1.4信息及其度量§1.5

通信系统的性能指标7/28/2026１.1通信的基本概念1.1.1通信与通信系统通信：是指发送方（人或设备）和接收方之间通过某种传输媒介把信息从一个地方向另一个地方进行传输的过程，即通信就是信息的传输和交换的过程。通信系统：就是完成端到端之间的信息的传输和交换的系统。通信网：就是多用户通信系统互连的通信体系，包括终端设备、传输设备、交换设备、协议和准则等。1）终端设备：电话、电报、监视器（摄像头）、显示器等2）传输设备：电缆、光缆、微波、卫星等3）交换设备：程控交换、ATM交换、光交换等4）协议和准则47/28/20265１.1通信的基本概念1.1.2通信的发展现状与趋势一、通信的发展史1837年：莫尔斯发明的电磁式有线电报机；1864年：马克斯韦尔提出电磁辐射方程；1876年：贝尔发明了电话；1918年：调幅无线电广播、超外差接收机问世；1936年：调频无线电广播开播（阿姆斯特朗）；1937年：发明脉冲编码调制原理（瑞威斯）；1948年：发明晶体管，shannon提出了信息论，通信统计理论开始建立；1958年：发射第一颗通信卫星；1960-1970年：彩色电视问世；阿波罗宇宙飞船登月；数字传输的理论和技术得到了迅速的发展、高速数字电子计算机诞生；1970-1980年：大规模集成电路、商用卫星通信、程控数字交换机、光纤通信系统、微处理器等迅速发展；1980年以后：超大规模集成电路、长波长光纤通信系统广泛应用；综合业务数字网崛起。7/28/20266二、通信技术的发展趋势

融合趋势：PSTN、CATV、计算机网络三网业务融合；语音和 数据融合；电域与光域融合；移动与WLAN融合2)交换技术：电路交换分组交换快速分组交换软交换3)传输手段：电缆微波中继光纤卫星移动4)传输技术：点到点网络光网络5)接入技术：宽带:XDSL，HFC；光网络；无线宽带6)移动通信：1G2G2.5G3G超3G/4G5G7)IP网络的演变：下一代Internet主要研究方向：新一代信息技术：以IP为核心演变成新一代Internet光通信技术：以新一代光网络为核心研究光传输、宽带光接入、自交换光网络、光联网移动通信技术：3G4G5G物联网7/28/202671.2.1通信方式1、按信号传输方向：单工通信SimplexMode

：是指消息只能单方向传输的工作方式。例如广播、遥测、遥控、无线寻呼等。半双工通信Half-DuplexMode

：是指通信双方都能收发消息，但是不能同时进行收发的工作方式。例如使用同一载频的无线电对讲机、问询、检索等。双工通信Full-DuplexMode

：

是指通信双方可以同时进行收发消息的工作方式。例如普通电话通信、计算机之间的高速数据通信。三种方式的示意图：1.2通信方式及通信系统的分类7/28/202681.2.1通信方式

结论：单工和半双工通信可以采用一个信道支持信息的通信，对于全双工通信则需要采用两个信道，或者利用存储技术，在一个信道上支持宏观的全双工通信。

发端收端信道(a)发端发端信道收端收端(b)发端发端收端收端信道信道(c)7/28/202691.2.1通信方式串行传输（serial

transmission）：将数字信号码元序列以串行的方式一个码元接一个码元地在一条信道上传输并行传输（paralleltransmission）

：将代表消息的数字信号码元序列以成组的方式在两条或两条以上的并行信道上的同时传输。特点：速度快，成本高，适合近距离传输。特点：速度慢，需外加同步，成本低，适合长距离传输。2、按时间顺序(在数字通信中)可分为：7/28/202610其它方式，如点与点：专线通信

点与多点：广播电视多点之间：网络通信发送设备101(b)…(a)接收设备发送设备接收设备7/28/2026111.2通信方式及通信系统的分类1.2.2通信系统分类根据信号的形式、特点及关心的问题不同，可以对系统进行分类1、按信号的特征进行分类：2、按消息的物理特征分类：3、按传输媒介分类：

有线通信系统：用导线（如架空明线、同轴电缆、光纤、波导）作为传输媒质的通信系统。如市内电话、有线电视、海底电缆通信。

无线通信系统：利用无线电波进行通信的系统。如短波电离层传播、微波视距传播、卫星中继等。

常用的传输媒介及其主要用途如表1.1所示。电报通信系统电话通信系统数据通信系统图象通信系统模拟通信系统：利用模拟信号传递信息的通信系统。数字通信系统：利用数字信号传递信息的通信系统。4、按业务方式分类：7/28/202612表1.1常用传输媒介频率范围符号传输媒介用途3Hz～30KHz甚低频VLF有线线对

长波无线电音频、电话、数据终端、长距离导航、时标30KHz～300KHz低频LF有线线对

长波无线电导航、信标、电力线通信300Hz～3MHz中频MF同轴电缆

短波无线电调幅广播、移动陆地通信、业余无线电3MHz～30MHz高频HF同轴电缆

短波无线电电视、调频广播、空中管制、车辆通信、导航30MHz～300MHz甚高频VHF同轴电缆

米波无线电电视、调频广播、空中管制、车辆导航、导航300MHz～3GHz特高频UHF波导

分米波无线电电视、空间遥测、雷达导航、点对点通信、移动通信3GHz～30GHz超高频SHF波导

厘米波无线电微波通信、卫星通信、空间通信、雷达30GHz～300GHz极高频EHF波导

毫米波无线电雷达、微波接力、射电天文学105～107GHz紫外、可见光、红外光纤

激光空间传播光纤通信返回7/28/2026135、按信号的复用方式分类：频分复用FDM用频谱搬移的方法使不同信号占据不同的频率范围；时分复用TDM用抽样或脉冲调制方法使各路不同信号占用不同的时间区间；码分复用CDM用一组包含互相正交的码字的码组携带多路信号。通信系统可以分为：基带传输系统和频带（调制）传输系统。6、按调制方式分类：基带传输特点：信号在其原始的频带内进行传输。如语音信号不经过处理直接传输的模拟通信方式；再如传输速率为64Kbit/s的数字信号直接传输的通信方式。2)频带传输的特点：对各种信号调制后再传输的总称。如利用调频FM台传送的广播信号；利用卫星信道传输的图像信号；利用有线电视电缆传送的有线电视信号目前主要的调制方式及其用途如表1.2所示：7/28/202614表1.2常用的主要调制方式及其用途调制方式主要用途连

续

波

调

制线性调制常规双边带调幅AM广播单边带调制SSB载波通信、短波无线电话通信双边带调制DSB立体声广播残留边带调制VSB电视广播、传真非线性调制频率调制微波中继、卫星通信、广播相位调制中间调制方式数字调制幅移键控ASK数据传输频移键控FSK数据传输相移键控PSK数字传输最小频移键控MSK等数字微波、空间通信脉冲数字调制脉冲模拟调制脉幅调制PAM中间调制方式、遥测脉宽调制PWM中间调制方式脉位调制PPM遥测、光纤传输脉冲数字调制脉码调制PCM市话中继线、卫星、空间通信增量调制DM军用、民用数字电话差分脉码调制DPCM电视电话、图象编码矢量编码调制VCM语音、图象压缩编码7/28/2026151.3通信系统模型通信系统的一般模型如下图所示。1.3.1通信系统一般模型(a)GeneralBlockDiagram(b)Examplenoise信道7/28/202616信源：产生消息的设备或人，把消息转化为原始电信号。发送设备：信号变换，使之适于信道传输，并送往信道。信道：是信号传输的通道。信道中有干扰的影响接收设备：发送设备的逆变换，从接收的信号中恢复出原信号，送到受信者受信者：把信号转换为相应的可理解的消息noise1.3.1通信系统一般模型1、各部分的作用：噪声源：系统固有，不希望有；有内部、外部噪声。7/28/2026171.3.1通信系统一般模型2、☆注意：消息、信息、信号三个概念信号可以分为模拟信号和数字信号模拟信号特征：幅度连续，时间可连续也可以不连续。数字信号特征：幅度离散，一般时间也离散。模拟信号和数字信号间可相互转换：A/D、D/A转换3、通信系统分类：模拟通信系统：利用模拟信号传递消息的通信系统。数字通信系统：利用数字信号传递消息的通信系统。消息：随机状态的描述，信息的物理表现形式，有不同的形式信息：消息的实质内容，待知但不可预测，抽象概念信号：消息的载体，变成可传输、处理的形式7/28/2026181.3.2模拟通信系统的模型1、模拟通信系统模型☆注意两种变换：1）原始消息与电信号之间的转换---传感器2）原始电信号与适于信道传输的高频信号之间的转换--调制解调器☆调制解调器的作用：调制：信号变换，把低频频谱搬到高频段，适合信道传输，提高发射效率和抗干扰能力。解调：信号变换，调制的逆变换。7/28/2026192、需要研究的问题：

1）基带信号的特性

2）调制与解调原理

3）已调信号的特性

4）在有噪声的情况下系统的性能。3、模拟通信的优缺点：

优点：简单、易于实现。

缺点：1）抗干扰能力差

2）不易于保密通信

3）设备不易于大规模集成

4）不适应飞速发展的计算机通信的要求1.3.2模拟通信系统的模型7/28/2026201.3.3数字通信系统的模型1、数字通信系统模型

数字通信系统模型框图如下图所示。信息源加密器噪声源译码器编码器调制器信道解调器解密器受信者1）编码器：①信源编码：一、对模拟信源完成A/D转换；二、提高信息的传输效率，把数字信号进一步压缩处理。其方法有PCM、ADPAM、DM、SBC等；②信道编码：提高传输中的可靠性，对数字信号进行处理，进行纠错编码，如线性分组码、卷积码、循环码等；2）加密器：为提高数字通信的保密性，可通过加密器对数字信号进行逻辑运算加密处理；--数据加密、数据扰乱3）同步：收发两端信号在时间上保持步调一致，即必须严格同步，否则无法恢复正确内容。如载波同步、码元同步、帧同步等7/28/2026211.3数字通信系统的模型举例：WCDMA通信模型信源解码信源编码Interleaving信道编码交织deinterleaving去交织信道解码加扰解扰扩频解扩调制解调射频发射射频接收无线信道7/28/2026221.3.3数字通信系统的模型2、需要研究的问题：

1）数字基带信号的特性（A/D变换）；

2）数字调制与解调原理；

3）已调信号的特性；

4）数字通信系统的抗干扰性能；

5）信道编码、译码（差错控制）；

6）加密；

7）同步。3、数字通信的主要特点：优点：1）高可靠性、可纠错性

2）易于加密处理

3）适合现代数字信号处理

4）可综合传输各种业务，通信功能强，更适合现代通信。缺点：1）占用较大的传输带宽

2）对同步要求较高，因而系统设备较复杂7/28/2026231.4信息及其度量1.4.1信息的基本概念信息：消息中包含的有意义的内容。消息中信息的多少可以用"信息量"来衡量。1.4.2信息的度量方法1、信息量：消息中含信息多少的度量，用I表示。思考：如何判断消息中含的信息量？信息量与什么因素有关呢举例:1）直观定义：与消息发生的概率成反比，单一符号I=-logaP(x)，其中P(x)—离散消息发生的概率.

如果一个事件发生的概率是1，那么它的信息量就是0。2）相加性:

I=-Σnilog2Pini——第i个符号出现的次数，Pi——第i个符号出现的概率a=2，单位：bit（比特）10，单位：Hartley（哈特莱）e，单位：Nit（奈特）7/28/2026241）shannon关于离散消息平均信息量的定义

如离散消息各符号发生的概率如下所示。符号xix1x2……xn符号发生概率P(xi)P(x1)P(x2)……P(xn)每个符号的平均信息量（也称为熵）为H(x)：

2、平均信息量:H=-ΣPilog2Pi

bit/符号☆等概率离散平均信息量的定义若序列{x1,x2,……,xm}，m个符号发生的概率相等，为1/m，则这个序列每个符号的平均信息量为H=Hmax=log2m可以证明，当每个符号等概率出现时，平均信息量最大。7/28/2026252）、shannon关于连续消息平均信息量的定义当连续消息出现的概率密度为f(x)时，连续消息的平均信息量为：3、举例【例1.4-1】某离散信息源输出为x1,x2,…..,x8共8个不同符号，其中4个符号出现的概率分别为P(x1)=P(x2)=1/16，P(x3)=1/8，P(x4)=1/4，其余符号等概出现。求信息源的平均信息量H(x)=?1.4信息及其度量bit/符号7/28/202626解:(1)设点和划出现的概率分别为P点和P划，由已知条件知P划=P点、且P点+P划=1，所以P划=，P点=。1.4信息及其度量【例1.4-2】国际莫尔斯电码用点和划的序列发送英文字母，划用持续3单位的电流脉冲表示，点用持续1个单位的电流脉冲表示；且划出现的概率是点出现概率的1/3。(1)计算点和划的信息量；

(2)计算点和划的平均信息量。则点的信息量为划的信息量为(2)点和划的平均信息量为7/28/2026271.5通信系统的性能指标

通信系统的性能指标有：有效性、可靠性、适应性、标准性、经济性及维护使用等。主要指标有效性和可靠性指标。1.5.1模拟通信系统的性能指标有效性：在给定的信道内能够传输消息的内容的多少；可靠性：在给定的信道内接收信号的准确程度。有效性指标：用每路信号所需的传输带宽来衡量，带宽越窄，有效性越好；2)可靠性指标：用解调器输出信噪比SNR来衡量，信噪比越大，可靠性越好。思考题：如何衡量模拟通信系统的有效性和可靠性？7/28/202628RB与Rb的关系：对于M进制的码元，Rb=RBlog2M。(独立等概)

Rb=RB*H(独立不等概)2）可靠性指标：误码率Pe。误码率越小，可靠性越高。传码率（码元传输速率）RB：每秒钟传输的码元数量，单位是波特（Baud）。RB=1/Tb传信率（信息传输速率）Rb：单位时间内传输的信息量，单位是bit/s，比特/秒，或bps(bitpersecond)1.5.2数字通信系统的性能指标1)有效性指标：a)传输速率:有传码率和传信率;

b)频带利用率。系统频带利用率(η)：单位频带上的传信息速率(单位：B/Hz、波特/赫兹)例如，语音信号数字化传输时，一般要求误码率小于0.001。误码率（码元差错率）Pe=传输码元的总数（正+误）传输中出错的码元总数7/28/2026293、有效性与可靠性之间的基本矛盾

通常有效性和可靠性是互相制约的。对于同样传输媒介，提高有效性，将降低系统的可靠性；提高系统的可靠性，将会降低系统的有效性。不同的通信系统，在设计的时候需要具体问题具体分析。如在通信网中，语音信号的信噪比要求在20--40dB的范围内，而对于电视信号，要求信噪比在40dB以上。系统传输的总码组数（帧数）出错的码组数（帧数）Pg=误组率(误帧率):误信率(误比特率):系统传输的总信息量（比特数）出错的信息量（比特数）Pb=有效性与可靠性互相矛盾---用shannon定理解决7/28/202630【例1.5-2】已知某四进制数字传输系统的信息速率为2400b/s，接收端在0.5h内共收到216个错误码元，试求该系统的误码率Pe

。解题思路：先求码元速率；再求半小时内传送的总码元个数；最后求误码率Pe解:由于码元宽度为100μs，则码元速率为【例1.5-1】设一个信号源输出八进制等概率符号，其码元宽度为100μs。试求其码元速率和信息速率。由，得其信息速率为7/28/202631第一章绪论

作业:2、3、5、7实践项目通信原理7/28/202632第二章信道与噪声

§2.1信道及其分类§2.2信道的模型§2.3恒参信道特性及其对传输特性的影响§2.4随参信道特性及其对传输特性的影响§2.5分集接收§2.6信道的加性噪声§2.7信道容量通信原理7/28/202633第二章信道与噪声

本章重点：信道的分类几种典型的常用信道恒参信道和随参信道的主要特点以及对传输信号的影响信道的加性噪声信道容量的概念通信原理7/28/2026342.1信道及其分类一、为什么要研究信道？信道是通信系统必不可少的组成部分，信道的特性和信道中的噪声对质量影响极大。研究信道和噪声是研究通信问题的基础。二、信道定义：信号传输的通道，主要指各种物理传输媒质，有时包括某些设备。其特性为H(ω)。三、信道分类1.按传输信号类型分:模拟信道：传输模拟信号的信道.如：电话线数字信道：传输数字信号的信道.如：数字电话信道2.按使用方式分：公用信道：通过PSTN为用户提供信道如PSTN，DDN.专用信道：两点或多点之间的线路固定不变，如，民航系统，电力系统。7/28/202635狭义：无线：中波，短波，微波，卫星（软信道）有线：明线，双绞线，电缆，光纤（硬信道）广义:媒介+转换器在内的那段通路恒参：明线，双绞线，电缆，光纤调制随参：短波电离层反射、各种散射编码无记忆记忆3．按范围大小分：调制信道：调制器输出端到解调器输入端的部分编码信道：编码器输出端到译码器输入端的部分2.1信道及其分类传输信号的具体媒质调制信道编码信道2.1-17/28/2026362.2信道的模型

何谓信道模型？可等效为二端对或多端对的网络，分别如图2.2-1(a)和图2.2-1(b)其输入和输出的关系：乘性干扰加性干扰2.2.1调制信道模型把信道的共性概括为一个模型的表述，表征信号通过信道后的变化和影响。这里只分析广义信道2.3(a)2.3(b)7/28/2026372.2信道的模型2.2.2编码信道（数字信道）模型1、关心的问题：数字信号经信道传输后的差错情况，即误码特性，所以编码信道的模型用数字转移概率来表示误码、传码的特性。2、无记忆二进制对称信道，模型如图所示。P(1/1)、P(0/0)为正确转移概率P(1/0)、P(0/1)为错误转移概率3、多进制信道模型7/28/2026382.3恒参信道特性及其对传输特性的影响什么叫恒参信道？k(t)基本不随时间变化的信道2.3.1典型的恒参信道1、明线：平行而相互绝缘的架空裸线线路。传输损耗低2、双绞线：在同一保护套内有许多对相互绝缘的双导线的传输媒质。干扰小、特性稳定、损耗大、带宽稍大。一、

有线信道7/28/2026392.3恒参信道特性及其对传输特性的影响AvayaRJ-45JakesRJ-45应用举例：用于市话中继线路和用户线路，在许多局域网如以太网、令牌网中也采用高等级的UTP电缆进行连接。7/28/202640特点：损耗大、带宽容量大、特性稳定

3、同轴电缆：由同轴的两个导体构成，外导体是一个圆柱形的空管（在可以弯曲的同轴电缆中，它可以由金属丝编织而成，内导体是金属线（芯线）。它们之间填充的介质可能是塑料，也可能是空气。2.3恒参信道特性及其对传输特性的影响容量频带损耗明线小(4~12路)窄(≤27k~150kHz)小双绞线中(24~60路)中(≤108k~252kHz)中同轴电缆大(300~10800路)宽(≤3M~60MHz)大三种信道比较：如下表：7/28/2026412.3恒参信道特性及其对传输特性的影响10BASE5MediaSpecificationThickCoaxialCableTransceiver应用举例：7/28/2026422.3恒参信道特性及其对传输特性的影响10BASE57/28/2026432.3恒参信道特性及其对传输特性的影响4、光纤信道概念：光波为载波，光导纤维为介质。传输容量大，是数字信道组成：光源、光纤线路、光电检测器1）光源：发光二极管、激光管2）光调制器：直接数字式调制--利用光载波脉冲的有无来实现二进制数字调制3）光检测器：直接检测式检测器--利用PIN光电二极管或雪崩光电二极管(APD)实现光强度检测。

7/28/2026442.3恒参信道特性及其对传输特性的影响4）光纤：以石英玻璃为材料的光导纤维，其物理构成如下光纤由三部分组成：纤芯、包层和保护层。原理：外层折射率小于内层折射率，当入射角大于一定值时，光波全反射而沿纤芯传播7/28/202645特点：损耗低、频带宽、重量轻、传输距离远、不怕腐蚀、不受电磁干扰。单模光纤：d<10um，只能传输一种光波波长的光纤多模光纤：10um<d<50um，同时有几种波长的光在传输。分类：2.3恒参信道特性及其对传输特性的影响应用：单模—长距离，大容量的基础干线光缆传输系统.

多模—中速率，中距离光纤数字系统.

如：语音、数据、图像等7/28/2026467/28/2026472.3恒参信道特性及其对传输特性的影响二、无线信道1、地面微波中继信道原理：微波沿直线传播——视线传播：用碟型天线发射和接收，两天线间的最大距离D特点：容量大、频带宽、性能稳定；但有多径传播—信号衰落应用：用于通信干线。7/28/2026482、卫星中继信道原理：通过空间站转发或反射来进行的地球站间的通信。以h=35860km的三个同步卫星为中继站，地球上18100km范围内的信息传输。插图组成：地面站、上行链路、下行链路、卫星转发器应用：用于全球通信，区域通信。例如:传输多路电话、电报、数据和电视。2.3恒参信道特性及其对传输特性的影响特点：面广，距离远，容量大，质量好，成本高。7/28/202649图2.12卫星中继信道概貌返回7/28/202650表1.1常用传输媒介及其主要用途频率范围符号传输媒介用途3Hz～30KHz甚低频VLF有线线对

长波无线电音频、电话、数据终端、长距离导航、时标30KHz～300KHz低频LF有线线对

长波无线电导航、信标、电力线通信300Hz～3MHz中频MF同轴电缆

短波无线电调幅广播、移动陆地通信、业余无线电3MHz～30MHz高频HF同轴电缆

短波无线电电视、调频广播、空中管制、车辆通信、导航30MHz～300MHz甚高频VHF同轴电缆

米波无线电电视、调频广播、空中管制、车辆导航、导航300MHz～3GHz特高频UHF波导

分米波无线电电视、空间遥测、雷达导航、点对点通信、移动通信3GHz～30GHz超高频SHF波导

厘米波无线电微波通信、卫星通信、空间通信、雷达30GHz～300GHz极高频EHF波导

毫米波无线电雷达、微波接力、射电天文学105～107GHz紫外、可见光、红外光纤

激光空间传播光纤通信7/28/2026512.3.2恒参信道的特性及其对传输特性的影响恒参信道对信号传输的影响可以认为是固定不变的或者变化是极为缓慢的。此时，可以认为信道为一线性非时变网络。1、恒参信道的一般特性恒参信号数学模型为：2、理想的恒参信道满足以下两个条件－－无失真传输条件

1）、│H(ω)│＝Ｋ(常数)–幅频特性2）、群迟延τ(ω)＝td(常数)理想的恒参信道可实现无失真传输。当恒参信道特性表示为式中H（ω）是信道传输特性函数。群迟延的含义：相位─频率特性的导数，即7/28/2026522.3.2恒参信道的特性及其对传输特性的影响(a)幅频特性(b)相频特性(c)群迟延－频率特性7/28/2026532.3.2恒参信道的特性及其对传输特性的影响3、实际的恒参信道任何实际信道都不可能是这种理想形式，总会出现一定的幅度-频率失真和相位－频率失真，这种现象称为信道的色散。克服色散的手段，采用幅度和相位均衡器。幅频失真的影响：典型音频电话信道的幅度衰减特性(a)相频特性；(b)群迟延频率特性典型电话信道相频特性和群迟延频率特性模拟信号：波形失真→信噪比下降数字信号：码间干扰→造成误码相频失真的影响：模拟信号：对话音信号影响不大，对视频信号影响大数字信号：码间干扰→误码率增大7/28/2026542.3.2恒参信道的特性及其对传输特性的影响例2.1：如图所示网络，求它的频率特性。判断是否存在幅频失真及相频失真。解：图所示网络的传输函数可以直接写出：由于均为

的函数，因此该网络存在着幅频失真及相频失真。7/28/202655（注：）

2.3.2恒参信道的特性及其对传输特性的影响例2.2：设某恒参信道的传输特性具有相位频率特性，但无幅度失真。它的传输函数为式中，A、b、解：该恒参信道的传输函数为

:由于输出信号为几个幅值不同，并且有不同时延信号的叠加，所以确知信号s(t)通过该信道后输出信号会产生失真。（幅频失真）

T0、td

均为常数。试求确知信号s(t)通过该信道后输出信号的时域表示式，并讨论之。

冲激响应为

输出信号为

7/28/2026562.4随参信道特性及其对传输特性的影响随参信道有以下几种。

1）短波电离层反射

2）超短波流星余迹散射

3）超短波及微波对流层散射

4）超短波电离层散射

5）超短波超视距绕射等1、短波电离层反射信道（1）概念：短波是指波长为100～10m(相应的频率为3～30MHz)的无线电波。（2）短波传播方式：既可沿地表面传播，称为地波传播；也可由电离层反射传播，称为天波传播。（3）电离层传播路径

电离层：是由于太阳辐射的紫外线和X射线形成的，离地面高60～600km的大气层。电离层是由分子、原子、离子及自由电子组成的。电离层结构示意图F12.4.1典型的随参信道7/28/2026572.4.1典型的随参信道（4）工作频率:1)工作频率应小于最高可用频率MUF2)使电磁波在D、E层的吸收较小其中，临界频率f0（能从电离层反射的最高频率）为：（5）多径传播：☆引起多径传播的主要原因：1)电波电离层的一次反射和多次反射;2)几个反射层高度不同;3)电离层不均匀性引起的漫射现象;4)地球磁场引起的电磁波束分裂成寻常波与非寻常波.7/28/2026582.4.1典型的随参信道（a）反射层高度不同（b）一次反射和多次反射（c）寻常波与非寻常波（d）漫射现象多径传播的几种主要形式7/28/2026592.4.1典型的随参信道（6）特点主要优点如下：1）要求的功率较小，终端设备的成本较低；2）传播距离远；3）受地形限制较小；4）有适当的传输频带宽度；5）不易受人为的破坏，该特点在军事上非常有用。主要缺点如下：1）传输可靠性差；电离层中的异常变化会引起较长时间的通信中断。2）需要经常更换工作频率，因而使用较复杂；3）存在快衰落与多径时延失真；4）干扰电平高。（7）应用短波电离层反射信道过去是、现在仍然是远距离传输的重要信道之一。☆多径传播的影响：

引起衰落：快衰落、慢衰落；快衰落使信号的振幅随机变化成瑞利分布。☆解决方法：采用分集接收方法来克服。7/28/2026602.4.1典型的随参信道（1）基本概念：对流层：离地面10~12km以下的大气层称为对流层。对流层散射：在对流层中，由于大气对流层湍流运动等原因产生了不均匀性，故引起散射，如图所示。

（2）传播方式：对流层散射信道是一种超视距的传播信道，可工作在超短波和微波波段。其一跳的传播距离约为100~500km。

（3）对流层信道的特点1）衰落散射信号电平是不断随时间变化，此变化称为衰落。有两类：

慢衰落（长期变化）：慢衰落取决于气象条件；

快衰落（短期变化）：快衰落是由多径传播引起的。2、对流层散射信道2）传播损耗（1）自由空间的能量扩散损耗；（2）散射损耗。7/28/2026613）信道的允许带宽

散射信道是典型的多径信道。由于信源信号到达终端所经过的路程不同，因而各路径信道到达接收点的时间也不相同，结果信号脉冲被展宽，这种现象称为时间扩散简称多径时散。信道的允许带宽与最大多径时延τmax的关系为:（4）应用

1）、干线通信，通常每隔300km左右建立一个中继站。

2）、点对点通信，如海岛与陆地，山区与城市之间的通信。2.4.1典型的随参信道4）耦合损耗

天线在自由空间的理论增益与在对流层散射线路上测得的实际增益之差称为天线与媒质间的耦合损耗。7/28/2026622.4.2随参信道的特性及其对传输特性的影响一、随参信道特点：(与恒参信道相对应)（1）对信号的衰耗随时间而变;

（2）传输的时延随时间而变;

（3）多径传播(引起选择性衰落效应,对通信危害极大)。1、信号表示：发射天线发出的电波经过电离层反射之后，可能由多条路径到达接收天线。接收天线收到的电波，是各条传播路径到达的总和。如果设发射波为f(t)是单频信号，接收端接收到的信号为：式中：μi(t)是第i条路径到达接收端的振幅；

τi(t)是第i条路径的传输时延，随t变化；二、多径效应的瑞利衰落：7/28/2026632.4.2随参信道的特性及其对传输特性的影响2、幅度衰落：在实际中观察，μi(t)、τi(t)的变化非常缓慢，其变化周期远远小于载频的周期，又可将它看成一个窄带随机过程。因此，可以写成由于μi(t)和φi(t)为随机过程，R(t)也是一个随机过程，是一个窄带高斯随机过程，由随机过程的理论知道：合成信号的振幅服从瑞利分布，而相位服从均匀分布。----瑞利衰落7/28/2026642.4.2随参信道的特性及其对传输特性的影响为什么说多径信号是一个高斯过程呢？由概率论中的中心极限定理：如果n个随机变量X1、,X2、…、Xn相互独立，且具有相同的概率分布函数或pdf，它们的均值、方差都存在，则有随机变量当n→∞时，Y的pdf为高斯分布。

在该问题中，以Xc(t)为例进行讨论。这是个随机变量。因为

（1）Xc(t1)是n个随机变量的和，且是相互独立的;

（2）且它们出现的概率相同.所以根据中心极限定理，认为Xc(t1)是高斯变量,同理Xs(t1)也是高斯变量,所以R(t)则为一窄带高斯过程。由于R(t)是窄带高斯过程，则其包络的概率密度函数服从瑞利分布，而相位的pdf服从均匀分布。7/28/2026653-29结论：多径传播对传输信号的影响:（1）瑞利型衰落－－等幅信号变成了调幅信号；（2）频率弥散－－单频信号变成了多频信号。2.4.2随参信道的特性及其对传输特性的影响（3）频率选择性衰落效应－－导致信号中某些频率成分或其倍频波随机性严重衰落。

三、多径效应的频率选择性衰落以两条路径为例，认为到达接收端的两路信号具有相同的幅度和一个时延差。发射信号和接收信号如图2.6-1所示设f(t)F(ω)，r(t)R(ω)2.6-17/28/2026662.4.2随参信道的特性及其对传输特性的影响模型的传递特性为:可将结果H(ω)看成是两个线性网络的级联，即显然H1(ω)满足无失真传输条件。

关键是讨论H2(ω)的幅频特性。对其进行整理，有结论：不同的频率有不同的衰减。如图2.6-2所示。

当ω＝2nπ/τ时，出现传输极点；

当ω＝(2n+1)π/τ时，出现传输零点。7/28/2026672.4.2随参信道的特性及其对传输特性的影响选择性衰落效应：如图2.21所示，在接收到的合成信号R(t)中将失掉一些频率分量，使信号的频谱遭到破坏，这种现象称为频率选择性衰落效应。多径传播--更多的传输零点，失掉的频率更多，失真更严重。解决方法：

（1）限制信号带宽：信号带宽必须小于相关带宽△f＝1/τm，τm为最大多径时延差。经验公式：频带范围＝（1/3~1/5）1/τm

（2）分集接收：对于多径信号，也可以采用分集接收或扩展频谱的方法来改善它的特性7/28/2026682.4.2随参信道的特性及其对传输特性的影响例2.3：假设某随参信道的两径时延差τ为lms，试求该信道在哪些频率上传输衰耗最大？选用哪些频率传输信号最有利？解：假设该随参信道的两条路径对信号的增益强度相同，均为V0

。则该信道的幅频特性为：

当出现传输零点

当出现传输极点

所以在（n为整数)时，对传输信号最有利；

在（n为整数)时,对传输信号衰耗最大。

7/28/2026692.5分集接收分集接收的基本思想：

快衰落信道中接收的信号是到达接收机的各径分量的合成，分集就是分散得到几个合成信号并集中这些信号的意思。只要被分集的几个信号之间是统计独立的，那么经适当的合并后就能使系统性能大为改善。2.5.1分集方式1).空间分集：在接收端架设几副天线，各天线的位置间要求有足够的间距，以保证各天线上获得的信号基本互相独立。2).频率分集：用多个不同载频传送同一个消息，若各载频的频差相隔较远，则各载频信号互不相干。3).角度分集：这是利用天线波束指向不同使信号不相关的原理构成的一种分集方法。4).极化分集：这是分别接收水平极化和垂直极化波而构成的一种分集方法。分集接收技术是一种有效的抗衰落技术，已在短波通信、移动通信系统中得到广泛应用7/28/2026702.5分集接收2.5.2接收方式1).最佳选择式：从几个分散的信号中选择信噪比最好的一个作为接收信号。2).等增益相加式：把几个分散信号以相同的支路增益直接相加的结果作为接收信号。3).最大比值合并：控制各支路增益，使它们分别与本支路的信噪比成正比，然后再相加获得接收信号。分析结果表明：最大比值合并方式性能最好，等增益合并次之，最佳选择方式最差。7/28/2026712.6信道的加性噪声干扰：对有用信号有害的各种波形的总称。噪声：可用随机过程描述的干扰。2.6.1加性噪声的来源及分类1、人为噪声：来源于人类活动造成的其他信号源。

如：外台信号、接触不良的触点等，由不希望有的信号源引起的。2.自然噪声：来自于大自然。由自然界存在的各种电磁波源引起。

如：闪电、大气中的电暴、银河系噪声、大气干扰及宇宙噪声等。3.内部噪声：系统设备本身产生的各种噪声。

如：电阻中自由电子的热运动、半导体中载流子(电子和空穴)的随机产生与复合等。是元器件内部固有的噪声。二、加性噪声的分类1.确知噪声：如电源哼声、自激振荡等；2.随机噪声：不能准确预测其波形；可以分为单频噪声、脉冲噪声和起伏噪声。本章重点介绍起伏噪声。一、

加性噪声的来源7/28/2026722.6信道的加性噪声2.6.2起伏噪声1.热噪声1）产生原因：在电阻一类导体中自由电子的布郎运动引起的噪声2）特点：服从高斯分布，且具有均匀的功率谱密度。

①频带极宽0~1012Hz,视为带内平坦—高斯白色噪声。②均值为0，交流起伏有一定功率损耗，且与R和T有关3）功率谱密度：

①电压功率谱：PV(ω)=2KTR(J/Hz),

即Vn2(t)表示。②电流功率谱：PI(ω)=2KTG(J/Hz),即In2(t)表示。4）表示方法：电阻导体上总存在热噪声，可用电压源或电流源表示。给定带宽可计算输出功率：

①用电压源：P=PV(ω)2B=4KTRB→Vn=√4KTRB。②用电流源：P=PI(ω)2B=4KTGB→In=√4KTGB。7/28/2026732.6信道的加性噪声2.6.2起伏噪声1.热噪声【例2.4】：设一个接收机输入电路的等效电阻等于600Ω，输入电路的带宽等于6MHz，环境温度为27℃，试求该电路产生的热噪声电压有效值。

解：由得到

7/28/2026742.6信道的加性噪声2、散弹噪声1）产生原因：真空电子管和半导体器件中电子发射的不均匀性引起2）特点：服从高斯分布，频带极宽0~1010Hz范围内视为均匀谱—高斯白色噪声。3）功率谱密度：PI(ω)=I(t)q=I0q3、宇宙噪声1）产生原因：天体电磁波的辐射对接收机形成的噪声。2）特点：20~300MHz内，强度与频率的三次方成反比，服从高斯分布；在一般工作频率范围内具有平坦的功率谱密度。注意1：通信系统模型中的噪声源是分散在通信系统各处的噪声的集中表示。通常把加性噪声的主要代表─起伏噪声理解成热噪声、散弹噪声、宇宙噪声的集中表示，均为高斯白噪声。Pn(ω)=n0/2→R(τ)=n0/2δ(τ)2.6.3高斯白噪声和窄带高斯噪声7/28/2026752.6信道的加性噪声注意2：为了减少干扰,常用滤波器滤除部分噪声,进入通信的白色噪声,就为带限白噪声;白色噪声通过窄带系统，就为窄带高斯白噪声。噪声带宽1）噪声等效带宽：2）噪声的相关时间：2.6.3高斯白噪声和窄带高斯噪声7/28/2026762.7信道容量信道容量的定义：

信道中能无误传输的信息速率的极限C，C=max[R]。分为离散信道容量和连续信道容量。2.7.1离散信道的信道容量1、无噪声信道：收到的数码与发送的数码一一对应，收到的平均信息量与信源的信息量相同，在信道中无损失。信道的传输信息速率等于信源发出的信息速率。2、有噪声信道：收端不是与信源一一对应，发送符号以一定的转移概率与收端符号对应。1）发xi收到yj时获得信息量2）发xi收到yj时平均信息量7/28/2026772.7信道容量已知：单位时间内传送的符号数为r，求信息速率R信源：Ht(x)=rH(x)错误：Ht(x/y)=rH(x/y)则：R=Ht(x)-Ht(x/y)=r[H(x)

–H(x/y)]讨论：无噪声时R=rH(x)噪声很大时R=0例2-9-1：设二进制信源符号为0，1，由两个符号组合构成所有的消息，若消息速率每秒传送1000个符号，且两个符号出现概率相等，传输中引起的差错概率为100符号错1个，问该信道的信息传输速率为多少？2.7.1离散信道的信道容量3）信道容量C：C=max[R]=max[Ht(x)-Ht(x/y)]7/28/2026782.7信道容量2.7.2连续信道的信道容量(bit/s)---shannon定理1、公式：信道带宽(Hz)信噪比2).C不变，B↑→S/N↓，B↓→S/N↑，B与S/N矛盾。例如：扩频通信就是利用B

和S/N互换的原理扩展了通信的领域。2、说明:R>C,不可实现Pe=0传输1).C,S/N给定R<C,可实现Pe=0传输3).当N=n0B时，C=Blog2（1+S/N）中当B→时，C=1.44*S/n0。C并不能成为。7/28/2026792.7信道容量解：首先计算每一像元所含的信息量。因为每一像元能以等概率取10个亮度电平，所以每个像元的信息量为每帧图像的信息量为300000×3.32=996000bit；又因为每秒有30帧，所以每秒内传送的信息量为996000×30=29.9×106bit。显然，这就是所需的信息速率。为了传输这个信号，信道容量至少必须等于是29.9×106bit/s。且已知，因此可见，所求带宽B约为3MHz。例2.6

电视图像可以大致认为由300000个小像元组成。对于一般要求的对比度，每一像元大约取10个可辨别的亮度电平（例如对应黑色、深灰色、浅灰色、白色等）。现假设对于任何像元，10个亮度电平是等概率出现的，每秒发送30帧图像；还已知，为了满意地重现图像，要求信噪比为1000（即30dB）。在这种条件下，我们来计算传输上述信号所需的带宽。7/28/2026802.7信道容量解：

(1)因为S/N=30dB，即

例2.7计算机终端通过电话信道传输数据。（1）设要求信道的S/N=30dB，试求该信道的信道容量是多少？

(2)设线路上的最大信息传输速率为48OObit/s，试求所需最小信噪比为多少？

得：S/N=1000

，由香农公式得信道容量为：(2)因为最大信息传输速率为4800bit/s，即信道容量为4800bit/s。由香农公式

得

则所需最小信噪比为1.66。

7/28/202681第二章信道与噪声

作业:1、3、14、15、16通信原理Thanks！7/28/202682第三章模拟调制系统

§3.1线性调制(幅度调制)的原理§3.2非线性调制(角度调制)的原理§3.3模拟调制系统的抗噪声性能§3.4频分复用(FDM)和多级调制通信原理7/28/202683§3.1线性调制(幅度调制)的原理四、模拟调制的应用：一、模拟调制的概念1.频率变换2.实现信道复用3.提高抗干扰性二、调制的功能

三、模拟调制的分类

如军事通信、短波通信、微波中继、模拟移动通信、模拟调频广播和模拟调幅广播等。模拟调制？载波？调制结果？调制信号？已调信号？线性调制（幅度调制）：调制后的频谱线性搬移非线性调制（角度调制）：调制后产生许多新频率成份1.AM2.DSB3.SSB4.VSB1.FM2.PM4.适合信道传输5.实现有效辐射7/28/202684§3.1.1线性调制的基本原理一、幅度调制概述2、幅度调制的原理模型：3、表达式：

已调信号：频域表达式：已调信号的频谱：4、结论：时域表达式：载波信号：1、幅度调制？

1）时域波形上，已调信号的幅度随基带信号的规律而变化；2）频谱结构上，已调信号的频谱是基带信号频谱在频域内的简单的搬移----线性性；3）选择滤波器的特性H(ω)，可以得到各种幅度调制信号。例如，调幅、双边带、单边带及残留边带信号等。7/28/202685二、几种典型的幅度调制§3.1.1线性调制的基本原理如：AM，DSB，SSB，VSB分析思路：模型；信号的时间表达式和时间波形；频谱表达式和频谱图；功率分配；解调方式；特点及应用7/28/202686时域波形：2、时域

表达式:1、AM调制模型:3.1.2振幅调制及仿真条件:输入的调制信号为A0+m(t)，而h(t)为理想的带通滤波器线性调幅条件：调制指数：3、频域

调幅信号的表达式:频谱图：特点：带宽：4、功率分配与效率：5、解调方法：6、特点及应用：载波项边带项载波项边带项7/28/202687AM调制波形图m(t)OtA0+m(t)A0tOcosωc(t)OtOtsAM(t)1-wHw0M(ω)wHpA021sAM(w)-ωc0wωcpA0返回7/28/2026883.1.3双边带调制及仿真时域波形：2、时域

表达式:1、DSB调制模型:问题提出:AM信号既传输信息也传递载波，使效率低，功率浪费。因此提出双边带调幅，即双边带调制。特点：3、频域

表达式:频谱图：特点：带宽：4、功率分配与效率：5、解调方法：6、特点及应用：7/28/202689m(t)Otcosωc(t)Ot1-wHw0M(ω)wH21sDSB(w)-ωc0wωc返回DSB调制波形图sDSB(t)Ot载波反相点O－wcwcw7/28/2026903.1.4单边带调制问题的提出:

AM、DSB的缺点：带宽是信号的2倍，降低有效性。上、下两个边带所包含的信息相同，传送一个边带即可传送全部信息。SSB?：只传送一个边带的调制方式称为单边带调制。频谱如图,SSB信号的带宽是与信号m(t)相同。希尔波特（Hilbert）变换定义：将一个信号波形中的全部频率分量相移-90°后所得的时间信号就叫做原信号的希尔波特变换f(t)。变换公式：性质:

（1）信号和其希尔波特变换有相同的能量谱密度或功率谱密度；推论：（2）、信号和它的希尔波特变换的能量(或功率)相同；（3）、信号和它的希尔波特变换具有相同的自相关函数；（4）、信号和它的希尔波特变换互为正交。用途：（1）、在SSB中，用来实现相位选择，以产生单边带信号

（2）、给出最小相移网络的幅频特性和相频特性之间的关系；7/28/2026911、模型比较：AM、DSB信号在时域、频域较直观，

SSB信号在频域较直观，但在时域难想象。2、频域：表达式：频谱图：3、时域：表达式4、功率：5、产生方法：6、解调方法：7、特点及应用：3.1.4单边带调制例题：设调制信号m(t)为一单音余弦波m(t)＝Amcosωmt，求经单边带调制后的时间表达式及时间波形、频谱表达式及频谱图。7/28/202692返回7/28/202693SSB信号的产生方法：

(1)滤波法

(2)相移法

(3)混合法

返回7/28/2026943.1.5残留边带调制1、VSB的调制模型SSB问题：理想的滤波器难以实现。VSB调制：与SSB相似，但允许滤波器有过渡带，其中一个边带损失恰好被另外一个边带残留部分补偿。2、Hv(ω)的要求及频域表达式3、产生方法4、时域表达式及功率残留边带滤波器。5、应用：电视信号广播系统7/28/2026952、Hv(ω)的要求VSB的解调模型：分析过程如下：经过LPF后，高频成份滤掉，解调输出为：返回7/28/202696【例1】某通信系统发送部分框图如图3一9(a)所示，其中载频,和是要传送的两个基带调制信号，它们的频谱如图3一9(b)所示。

(1)写出合成信号m(t)的频谱表达式，并画出其频谱图。(2)写出已调波s(t)的频域表达式，并画出其频谱图。

(3)画出从s(t)得到和的解调框图。

7/28/202697解：(1)由图3一9(a)知：

其对应的频谱表达式为:频谱图如图3-10（a）所示。(2)由图3一9(a)知:s(t)频谱表达式为:

其频谱图如图3-10(b)所示。

7/28/202698解：(3)解调框图如图3-11所示。7/28/202699§3.2非线性调制（角度调制）的原理3.2.1角度调制的基本概念

线性调制的优点：实现简单，传输信号所需的频带窄(如SSB)，

角度调制的提出：传送的消息内容从语言扩展到了音乐，对音质、音色及抗干扰性有要求，而角度调制能解决这个问题。1、角度调制一般表达式：

2、角度调制的方法角度调制实质：用基带信号去调制载波的频率和相位，调制后信号的频谱不再是调制前信号频谱的线性搬移，而产生出很多新的频率成分--非线性调制。

3、PM波与FM波的关系调相PM：相位随消息信号m(t)变化调频FM：角频率随消息信号m(t)变化7/28/2026100PM波与FM波的关系7/28/2026101例如：一角调波注意：在m(t)没有具体给出之前，仅仅由角调波的时域表达式S(t)是不能确定是PM波还是FM波。在本例题中，分析：根据已知的角调波信号的时域表达式，无法判定该信号是FM波还是PM波，所以无法用前面的关系式求解，直接根据定义求解。求：Δθ=？Δω=？M7/28/20261023.2.2调频信号的带宽1、窄带调频波NBFM结论：NBFM波是由载频分量及边带分量构成。2、宽带调频波WBFM所以BNBFM=2fH区分窄带调频NBFM和宽带调频WBFM的方法：7/28/20261037/28/20261043.2.3调频信号的产生与解调1、调频信号的产生方法直接调频法和间接调频法2、调频信号的解调输入调频信号为：对输入信号微分后得：

用包络检波器将其包络取出，并滤去直流分量后的输出信号为：称为鉴频器灵敏度7/28/2026105§3.3线性调制系统的抗噪声性能3.3.1抗噪声性能分析的一般模型

系统的抗噪声性能：分析解调器输出信号的信噪比，即通信系统的可靠性。要点：

AM、DSB、SSB、VSB的输入信噪比

AM、DSB、SSB、VSB的输出信噪比

AM、DSB、SSB、VSB的调制增益解调模型：解调方法：相干解调非相干解调7/28/20261063.2.2相干解调系统的抗噪声性能定义：输出信噪比是指解调器的输出信号平均功率与输出噪声平均功率之比。1、输出信噪比假设：(1)Sm(t)与ni(t)相互独立；(2)信道是理想的，无衰减定义：输入信噪比是指解调器的输入信号平均功率与输入噪声平均功率之比。2、输入信噪比3、调制制度增益G（信噪比得益）定义调制制度增益为：7/28/20261073.3.3非相干解调系统的抗噪声性能1、输入信噪比

与相干AM解调相同2、输出信噪比

SAM(t)+ni(t)的包络为1）大信噪比情况：2）小信噪比情况：一、AM调制系统的抗噪声性能7/28/2026108结论：在小信噪比（大噪声）情况下，AM系统非相干解调无法恢复原始信号m(t)。门限效应

随着噪声的增大，输入信噪比减小，输出信噪比也相应地减小。当输入信噪比小到某一个特定的数值时，就会出现输出信噪比急剧恶化的现象，这种现象称为门限效应，而该特定的数值称为门限。注意：非相干解调有门限效应；

相干解调无门限效应7/28/2026109二、FM解调输出的性能(S0/N0)

在模拟FM和PM中，FM性能优于PM，故常用FM。在这里就分析FM抗噪声性能。a.比例鉴频器

b.斜率鉴频器

c.相位鉴频器解调模型1）鉴频器解调框图及时域表达式：7/28/2026110【例2】图3一12是对DSB信号进行相干解调的框图。图中n(t)是均值为O、双边功率谱密度为n0／2的加性高斯白噪声，本地恢复的载波和发送载波有固定的相位差。求该系统的输出信噪比。

7/28/2026111解：(1)求输出信号的功率,经乘法器输出的信号分量为:上式经过LPF后的输出信号为:所以，输出信号的功率为：(2)求输出噪声的功率

n(t)经过BPF后变成高斯窄带噪声ni(t)经乘法器输出的噪声分量为：上式经LPF后的输出噪声分量为：则输出噪声功率为：所以输出端的信噪比为：7/28/2026112例题：调制信号的频率为fm

，既用于AM调制也用于FM调制系统，假设两个系统的未调载波相等。当调制时，调频系统的最大频偏为AM带宽的4倍；两个系统中距载波±fm，的那些边带幅度相等。

试求：

1、FM系统的调频指数；

2、AM系统的调制指数。解：7/28/2026113§3.3.4各种模拟调制系统的性能比较1、有效性比较：模拟通信系统的有效性指标是用有效传输频带来度量的，而各种模拟调制系统的频带宽度分别为：7/28/2026114§3.3.4各种模拟调制系统的性能比较2、可靠性比较：比较条件：①发送功率Si相同;②no

相同;③调制信号m(t)的带宽Bb相同，Bb=ωm/2π。

7/28/2026115§3.3.4各种模拟调制系统的性能比较3、结论：1）当n0与输入噪声Si相同时：SSB与DSB相同，且与基带相同；AM由于多余的载波分量，使信噪比比输入下降；FM最好，使输出信噪比比输入大，可大大提高（在Bm=BFM/2(mf+1)2）非同步解调时存在临界信噪比，即输入信噪比的门限值。(Si/Ni)AM=11~14dB(Si/Ni)FM=18~20dB与mf有关3）系统带宽，BAM=BDSB=2fmBSSB=fmBFM=2(mf+1)fm4、应用：1）DSB：低速数传系统；2）VSB：电视、数据；3）AM：无线广播；4）SSB：多路话音通信；5）FM：高速数传、微波中继、广播7/28/2026116§3.4频分复用和多级调制3.4.1频分复用FDM(FrequencyDivisionMultiplexing)4)FDM的工作原理

以SSB为例来说明FDM的基本原理。1、基本概念1)多路复用：多路信号