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
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