通信原理复习提纲5172.docx
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通信原理复习提纲5172
通信原理复习提纲
通信原理复习提纲
第1章绪论
1、通信:
信息的传输与交换,用“电”来传递“信息”的方式简称通信
2、通信系统模型:
模拟通信系统
m(t)
m(t)
i
o
模拟信源
调制器
发滤波器
信道
收滤波器
解调器
信宿
ni(t)
no(t)
噪声n(t)
S
S
)o
()i
(
N
N
A点
B点
数字通信系统
信源
信源编码
加密
信道编码
调制
发滤波器
信道
发同步器
n(t)
Pe
收滤波器
解调
信道译码
解密
信源解码
信宿
P'
e
收同步器
3、信系统的分类:
模拟基带传输系统
模拟通信系统
模拟调制传输系统
通信系统
数字基带传输系统
数字通信系统
数字调制传输系统
模拟通信:
信道中传输的是模拟信号。
数字通信:
信道中传输的是数字信号。
(通信的其他分类方式见教材)
4、通信方式分类:
单工通信、半双工同时、全双工通信
5、性能指标
有效性-----
传输信息的速度。
可靠性-----
传输信息的质量。
(1).模拟通信
有效性:
用有效传输带宽表征传输信息的速度,
B越小,有效性越好
可靠性:
用接受端输出信噪比来量度,
S/N
越大,可靠性越好
1
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(2).数字通信
①传输速率(系统有效性)
a、码元速率Rs:
每秒钟传输的码元数,单位波特
band,Rs也称波特率
b、信息速率Rb:
单位时间传输的信息量,单位
bit/s,Rb称比特率
一个二进制码元的信息量
1bit
一个M进制码元的信息量
log2Mbit
Rb=Rslog2M(bit/s)
Rs
(band)
RS=
log2M
c、频带利用率:
单位频带能传输的信息速率
ηb=
Rb
单位bit/s.Hz
B
②差错率(系统可靠性)
误比特率Pb=
错误码元(比特)数
(误信率)
传输总码元(比特)数
误码元率Ps=
错误码元数(错误信息
量)
(误码率)
传输总码元数(传输总
信息量)
第2章模拟线性调制
线性调制的特点:
已调信号的频谱结构正比于基带信号频谱结构,仅仅是频谱位置的线性搬移。
一、常规调幅(AM)
1、调制
时域表达式:
t+θωc]
sAM(t)=[A
0+f(t)]
·
cos[
频域表达式:
AM
0
0)(
0)
1
[(
0)
F
(
0
)]
S()A(
2
F
带宽:
B
AM
2
f
H
W
基带信号最高频的
2倍
2
输入功率:
PAM
A0
2
f2(t)
Pc
Pf
2
2
Pf
1f2(t)
f
2
(t)
调制效率:
AM
1
2
1
Pc
Pf
2
2
A0
2
f2(t)
f
(t)
2
A0
2
对单频余弦f(t):
f2(t)
Am
2/2
2
通信原理复习提纲
AM
Am
2
AM
2
2
A
2
2
2
2A
0
m
AM
满调幅AM
1。
则
AM
1
效率低,主要是载波功率大,又不携带信息所至。
3
2、解调
(1)、相干解调原理:
sDSB(t)cos
ctf(t)cos2
ct
1
f(t)
1
f(t)cos2
ct
低通滤波后得:
sd(t)
1
f(t)
2
2
2
(2)、非相干解调原理:
包络检波、平方律检波(必须有载波分量才能解调)二、抑制载波的双边带调幅(DSB-SC)
1、调制
时域表达式:
sDSB(t)
f(t)cos
ct
频域表达式:
SDSB(
)
1F(
0)
1F(
0)
2
2
效率
DSB
1
高(抑制了载波)
带宽:
B
f
W
DSB
2H
2
2、解调:
只能相干解调,不能用包络检波解调
三、单边带调制(SSB)
1、产生:
(1)滤波法形成单边带信号一级滤波法
SSSB()
SDSB(
)H()
规一化值
f
要求不低于103
fc
多级滤波法
(2)用相移法实现单边带信号
sUSB(t)
1
ct
1
?
ct
f(t)cos
2
f(t)sin
2
sLSB(t)
1
ct
1
?
ct
f(t)cos
2
f(t)sin
2
3
通信原理复习提纲
2、单边带信号的解调
由于单边带信号抑制了载波,故必须用相干解调法四、残留边带调制(VSB)
1、产生常用滤波法(抑制了载波)
频域表达式SVSB()
1
HVSB()[F(
C)F(
C)]
2
时域表达式s(t)s
DSB
(t)*h(t)
VSB
USB
2、解调VSB抑制了载波,故要用相干解调
五、线性调制系统的抗噪声性能
噪声只对已调信号的接收产生影响,故对通信系统的抗噪声性能研究,可只考虑解调器的抗噪声性能。
1、分析模型
n(t)
s(t)
si(t)
s0(t)
带通滤
低通滤
波器
波器
n0(t)
ni(t)
cd(t)
cosCt
si(t)
ni(t)s(t)
ni(t)
2、双边带调制相干解调的抗噪声性能
S0
E[f2(t)]
Si
E[f2(t)]
输出信噪比
2n0W
输入信噪比
4n0W
N0
Ni
信噪比增益
S0
N0
2
GDSB
Ni
Si
3、单边带调制相干解调的抗噪声性能
S0
Ef2(t)
SiEf
2(t)
S0
N0
1
N0
4n0W
Ni
GSSB
Si
4n0W
Ni
必须注意:
GDSB2,而GSSB1,并不能说明双边带调制抗噪声性能优于单边带调制。
因为上述讨论中双边带的平均功率是单边带信号的2倍。
如果在Si、no、W都在相同的条件下比
较,二者信噪比相等。
4、常规调幅包络检波的抗噪声性能
包络检波一般模型
4
通信原理复习提纲
n(t)
SAM
(t)
Si(t)
S0(t)
带
通
包
络
滤波器
检波器
ni
n0(t)
(t)
大信噪比情况
Si
2
E[f2(t)]
SO
Ef2t
A0
输出信噪比
输入信噪比
4n0W
NO
2noW
Ni
信噪比增益GAM
2E
f2t
AO
2
Ef2t
上式说明
GAM与直流分量AO有关,GAM随AO减小而增加,但对常规调幅来说为了不发生
过调幅AOf
(t)max故总有GAM
1,解调后信噪比恶化。
对1000
0
的调制(AO
f
(t)max),E
f2(t)
AO
。
则最大信噪比增益GAM
2
2
3
小信噪比情况:
f(t)与噪声分不开,调制信号已被噪声干扰,无法解调
第3章
模拟角调制
调频
FM
角调制
(非线性调制)
调相PM
一、角调制的基本概念
1.PM:
sPM(t)
AcosCt
KPMf(t)
(KPM为移相常数)
(t)
Ct
KPMf(t)
d(t)
瞬时相位
瞬时频率
(t)
dt
单频余弦波调制的
PM
ft
A
m
t
()
mcos
df(t)
CKPM
dt
sPM(t)
Acos[
ct
kPMAmcos
mt]
Acos[
ctPMcos
mt]
调相指数
PM
kPMAm
2.FM
sFM(t)
Acos[ctkFM
f(t)dt]
(KFM为频偏常数)
瞬时频率
(t)
C
KFMf(t)瞬时相位
(t)
(t)dt
CtKFMf(t)dt
5
通信原理复习提纲
单频余调制的FM
f(t)
Amcos
mt
sFM(t)Acos[
ctkFMAm
cos
mtdt]
Acos[
ct
FMsin
mt]
kFMAm
max
fmax
调频指数
fmax
kFMAm
最大偏频
FM
fm
2
m
m
二、窄带角调制
窄带角调制条件:
调频或调相引起的瞬时相位偏移远小于
30度
NBFM:
kFM
f(t)dt
6
max
NBPM:
kPM
f(t)max
6
1、窄带调频(NBFM)
sNBFM(t)
Acos
ct
[AkFM
f(t)dt]sin
ct
SNBFM()
A[(
cc)
(
c)]
AkFM
F(
c)
F(
c)
2
c
c
单频调制情况
sNBFM(t)
Acos
ct
AAmkFM
cos
c
mt
cos
c
m
t
2m
2.窄带调相。
sNBPM(t)
Acos[
ct
kPMAf(t)]
Acos
ct
AkPM
f(t)sin
ct
SNBPM()
A[(
c)
(
c)]
jAkPM
F(
c)
F(
c)]
2
也与常规调幅相似,且带宽相等。
三、宽带调频
1、单频信号的宽带调频。
调制信号
f(t)Amcosmt
时域表达式
sFM(t)
Acos
ct
FMsin
mt
=Acosctcos(
FMsin
mt)
Asin
ctsin(FMsinmt)
AJn(FM)cos(cnm)t
n
6
通信原理复习提纲
频域表达式
SFM()
A
Jn(FM)
c
n
m
c
nm
n
带宽:
卡森公式
FM
2(1
FM)fm
2(fm
fmax)
fm----
调制信号最高频,
fmax-----
最大频偏
功率分配
总功率:
PFM
Pc
Pf=
A2
载波功率
Pc
A2
J2
(
FM)
2
2
边带功率
Pf
2
A2
J2
(FM
)
2
n1
四、宽带调相
1、宽带调相信号表达式
调制信号f(t)
Amcos
mt
调相信号sPM(t)
Acos[
ct
kPMAmcos
mt]]
Acos(
ct
PMcosmt)
PMkPMAm
最大角频偏
max
PMm
2、信号频带宽度
BPM
2(PM
1)fm
随调制信号频率变化,不利于充分利用信道频带。
五、调频信号的产生与解调
1、产生
(1)直接调频法----用调制信号改变电抗元件参数,进而改变振荡器频率
(2)倍频法----先产生NBFM信号。
然后倍频和混频成WBFM信号
2、调频信号的解调
(1)非相干解调----适用窄带和宽带调频信号解调
具有线性频率/电压转换关系的鉴频器
(2)相干解调----适应对NBFM信号解调
六、调频系统的抗噪声性能
1、非相干解调的抗噪声性能
输入信噪比
Si
A2
Ni
2N0BFM
S0
3(fmax)2
E[f
2
(t)
A
2
2
输出信噪比
2
N0
fm
f(t)maxn0fm
信噪比增益
GFM
S0
N0
3(
fmax
)
2
E[f2(t)]
BFM
)
Si
Ni
fm
2
(
f(t)max
fm
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通信原理复习提纲
在单频调制时GFM32FM(1FM)
门限效应——当输入信噪比下降到一定程度时,输出信噪比急剧恶化。
2、相干解调的抗噪音声性能
(只适合窄带调频信号)
窄带调频信号输入、输出信噪比
Si
A2
2
A22
Ni
noBNBFM
2nofm
So
3A2k2
FM
E[f2(t)]
No
8no
2fm
3
信噪比增益
GNBFM
So
No
3k2
FME[f2(t)]
fmax
)
2
E[f2(t)]
Si
Ni
2
2f2
6(
2
m
fm
f(t)max
单频调制时
E[f2(t)]
1
,
fmax
fm,常取
1
f(t)
2
2
FM
FM
max
10
则GNBFM0.3
结论:
NBFM相干解调比WBFM非相干解调信噪比增益低得多。
NBFM相干解调不存在门限效应。
七、采用预加重和去加重改善信噪比
八、频分复用(FDM)
复用:
若干独立的信号在同一信道中传送,可提高信道利用率。
复用{频分复用FDM对信道进行频域分割
时分复用TDM对信道进行时域分割
波分复用(CDM)对信道进行波形分割
1、频分复用原理
FDM:
是对信道进行频域分割,每路信号占一个频段,接收端用滤波器将多路信号分开,分别解调和终端处理。
2.多级调制。
目的:
减少载频数量、部件类型,并使滤波器制作容易。
多级调制:
在一个复用系统内,对同一基带信号进行两次或两次以上同种方式的调制。
3、复合调制
两种或两种以上的调制方式形成的复用系统。
九、模拟通信系统的应用举例
1、载波电话系统
载波电话:
在一对传输线上同时传输多路模拟电话,使用SSB的FDM方式,其设备(载
波机)用于长途通信。
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通信原理复习提纲
2、调幅广播
调幅广播采用常规调幅方式
中波载频
535kHz-1605kHz
自由空间传播
地区性广播
短波载频3.9MHz-18MHz
电离层反射
数千公里
调制信号最高频
fm
4.5kHz
电台间隔
B9kHz
3、调频广播
单声道调频广播
调频广播载频
87MHz-108MHz
频带
B
2(fH
fmax)
2(1575)180kHz
电台间隔200kHz
双声道立体声调频广播
4、广播电视
VHFL(1
5)
标准频道{
VHF
VHFH(6
12)载频范围49。
75MHZ---951。
25MHZ
伴音调频
UHF13
68
调制信号最高频
fH
15kHz
最大频偏
fmax
50kHz
调频信号带宽
B
2(
f
H
f