现代通信原理总结与复习.ppt

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1、现代通信原理 总结与复习总结与复习 现代通信涉及到的现代通信涉及到的几大技术几大技术 n n 信号传输技术（基带、频带）信号传输技术（基带、频带） n n 调制技术（模拟、数字调制）调制技术（模拟、数字调制） n n 多址与复用技术多址与复用技术 n n 纠错编码技术纠错编码技术 n n 同步技术同步技术 n n 交换技术交换技术 n n 模拟信号数字化模拟信号数字化 n n 抗衰落技术抗衰落技术 n n 加密加密 n n 滤波技术滤波技术 n n 这些技术确保各这些技术确保各 种消息信号能有种消息信号能有 效而可靠地从发效而可靠地从发 送端传送到接收送端传送到接收 端端! ! * 2 各章要

2、点各章要点 第第1 1章章 绪论绪论 第第3 3章章 随机过程随机过程 第第4 4章章 信道信道 第第5 5章章 模拟调制系统模拟调制系统 第第6 6章章 数字基带传输系统数字基带传输系统 第第7-87-8章章 数字带通传输系统数字带通传输系统 第第1010章章 信源编码信源编码 第第9 9章章 数字信号的最佳接收数字信号的最佳接收 第第1111章章 差错控制编码差错控制编码 第第12 12 章章 正交编码与伪随机序列正交编码与伪随机序列 第第1313章章 同步原理同步原理 重点的、基本的 重要的、理解的 * 3 Chp1Chp1绪论绪论 n n 基本概念基本概念 点对点通信系统模型 模拟、数

3、字基带、数字频带系统的系统模型 主要的载波调制方式（AM、FM、PM、ASK、PSK、FSK等） 主要的脉冲模拟调制方式（PAM、PDM、PPM等） 通信方式（单工/双工/半双工，串行/并行） 比特率和波特率的概念和区别 误码率和误信率的定义、关系和区别 n n 基本计算基本计算 信息量的计算（I） 离散系统平均信息量计算（H） 多进制系统比特率和波特率的计算及换算 误码率和误信率的计算 n n 典型习题典型习题1.21.2，1-41-4，1-61-6，1-71-7，1-81-8 * 4 “ “点点点点” ”通信系统模型通信系统模型 模拟通信系统框图模拟通信系统框图 * 5 数字频带通信系统框

4、图数字频带通信系统框图 数字基带通信系统框图数字基带通信系统框图 * 6 n n 按消息传递的方向和时间分按消息传递的方向和时间分 -双工通信、半双工通信、单工通信 n n 按数字信号码元排列方法分按数字信号码元排列方法分 -串行传输、并行传输 通信方式分类通信方式分类 * 7 调制方式分类及用途调制方式分类及用途 调制方式调制方式用途举例用途举例 连续波调制连续波调制 模拟模拟 调制调制 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 频率调制(FM)微波中继、卫星通信、广播 相位调制(PM)中间

5、调制方式 数字数字 调制调制 振幅键控(ASK)数据传输 移频键控(FSK)数据传输 相移键控(PSK;DPSK)数据传输 其它高效数字调制 (QAM;MSK.) 数字微波、空间通信 * 8 调制方式调制方式用途举例用途举例 脉冲调制脉冲调制 脉冲脉冲 模拟模拟 调制调制 脉幅调制(PAM)中间调制方式、遥测 脉宽调制(PDM)中间调制方式 脉位调制(PPM)遥测、光纤传输 脉冲脉冲 数字数字 调制调制 脉冲编码调制(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、图像编码 其它编码方式(ADPCM等 ) 中速数字电话 调制方式分类及用

6、途（续）调制方式分类及用途（续） * 9 n n 信息及其度量：信息及其度量： n n 离散独立等概消息的信息量：离散独立等概消息的信息量： n n 离散独立非等概消息的信息量离散独立非等概消息的信息量 熵（统计平均信息量）： 等概时熵最大： 统计平均和算术平均存在一定误差 信息量的计算信息量的计算 * 10 数字通信系统有效性指标数字通信系统有效性指标-传输速率传输速率 n n 码元速率码元速率 R RB B （传码率、波特率）： （传码率、波特率）： 每秒传送的码元个数 单位：波特 Baud，简写Bd 若码元宽度为T，则RB =1/T n n 信息速率信息速率 R R b b （传信率、比

7、特率）：（传信率、比特率）： 每秒传送的信息量 单位：bit/s（bps，比特/秒） n n 频带利用率：频带利用率：单位频带提供的码元传输速率或信息传输速率 意义：把带宽与传输速率相联系，以便更好地考察有效性 * 11 码元速率与信息传输速率的关系码元速率与信息传输速率的关系 n n 若码元速率为若码元速率为R R B B ，信息速率为，信息速率为R R b b ，每个符号有，每个符号有MM 种可能状态，则：种可能状态，则： 如：四进制，每码元如：四进制，每码元2bits2bits信息信息 RB =1200 Baud时， Rb=2400 bit/s 特例：M=2，码元速率等于信息速率（数值相

8、同，单位不同） 等概时： 不等概时： * 12 数字通信系统的可靠性指标数字通信系统的可靠性指标-差错率差错率 n n 误比特率误比特率（误信率）：（误信率）：码元在传输过程中，其信息量丢失的概率码元在传输过程中，其信息量丢失的概率 n n 误码率误码率（误符号率）：（误符号率）：码元在传输过程中被错传码元在传输过程中被错传( (码元丢失码元丢失) )的概率的概率 n n 误比特率与误码率的关系误比特率与误码率的关系 对于二进制：对于二进制：P Pb b = P = Pe e ; 对于M进制： P Pb b P Pe e * 13 自测题自测题 1、十六进制符号的码速率为1200波特 , 则其

9、信息速率为（ ） A、1200b/s；B、2400b/s；C、3600b/s；D、4800b/s 2、数字通信和模拟通信相比，最突出的优点是（ ） A、设备复杂程度低，易于实现。 B、占用频带窄，频带利用率高。 C、便于实现移动通信。 D、抗干扰能力强，通话质量高 3 3、不等概率的二进制码元，其平均信息量为多少（大于、不等概率的二进制码元，其平均信息量为多少（大于、 小于或等于）？什么条件下平均信息量达到最大值小于或等于）？什么条件下平均信息量达到最大值？ 4 4、等概独立的八进制每一波形包含的信息量为（、等概独立的八进制每一波形包含的信息量为（ ） A A、1 bit1 bit； B B、

10、2 bit 2 bit ；C C、3 bit 3 bit ； D D、4 bit 4 bit * 14 Chp3Chp3随机信号分析随机信号分析 n n 基本概念基本概念 随机过程的基本概念及其统计特性的定义 平稳随机过程 n狭义/广义平稳的概念、各态历经性的意义 n自相关相关函数的特性 n平稳随机过程通过线性系统 高斯随机过程 n概念及其重要性质 n高斯白噪声和带限白噪声 窄带随机过程概念、表达式、包络和相位分布特性 n n 基本计算基本计算 均值、方差、自相关函数 功率谱和平均功率 一维概率密度函数和分布函数 高斯白噪声通过线性系统 * 15 * 平稳随机过程平稳随机过程-狭义狭义( (严

11、格严格) )平稳平稳 n n 一般概念：一般概念：统计特性与时间起点无关的随机过程 n n 狭义（严格）平稳：狭义（严格）平稳：（任何n维）分布特性 与时间起 点无关 16 * n n 广义（宽）平稳：广义（宽）平稳：数字特征 与时间起点无关 通常，通信系统中的信号、噪声大多为广义平稳随通常，通信系统中的信号、噪声大多为广义平稳随 机过程。今后所讨论的随机过程，若无特别说明，均指机过程。今后所讨论的随机过程，若无特别说明，均指 广义平稳随机过程广义平稳随机过程 平稳随机过程平稳随机过程-广义广义( (宽宽) )平稳平稳 )(),(: )(: 21 tt RttR atat = = 有关自相关函

12、数只与 无关数学期望与 注意：由式3.2-3和3.2-4、5可知 17 随机过程的各态历经性（遍历性）随机过程的各态历经性（遍历性） 设x(t) 是平稳过程的任一个实现，它的时间平均值为： 任一样本经历了平稳过程的所有可能状态 。 遍历 使计算大为简化 统计平均值=时间平均值 替代 注意： 意义： 含义： * 18 n n 自相关函数的重要性：自相关函数的重要性：可描述平稳随机过程的统计特性，如 数字特征等；与平稳随机过程的谱特性有内在联系 n n 设设 ( (t t) )为实平稳随机过程为实平稳随机过程( (电压或电流电压或电流) )，它的自相关函数为，它的自相关函数为 ： 自相关函数大致图

13、形 平稳随机过程自相关函数的性质平稳随机过程自相关函数的性质 n n 维纳维纳- -辛钦定理辛钦定理（联系时域与频域的桥梁） * 19 输入过程 输出过程 概率分 布 均 值 功率谱密 度 自相关函 数 是线性系统的直流增益； 平稳、高斯平稳、高斯 常数常数 是功率增益 平稳随机过程通过线性系统平稳随机过程通过线性系统 * 20 关于随机过程的功率谱关于随机过程的功率谱 n n 为什么引入功率谱密度（为什么引入功率谱密度（PSD)PSD)？ 由于其不确定性，没有确定的频谱函数，用功率谱密度 描述其频域特性 随机过程属于功率信号 任何平稳随机过程都存在自相关函数及其傅里叶变换（ 功率谱密度） n

14、 n 随机过程的平均功率的求法随机过程的平均功率的求法 * 21 窄带随机过程概念窄带随机过程概念 l波形和频谱示意： l物理含义：包络和相位相 对于载频均为缓慢变化 实际中，大多数通信系统都是窄带型的，通过窄带系统的实际中，大多数通信系统都是窄带型的，通过窄带系统的 信号或噪声必是窄带的信号或噪声必是窄带的( (如广播系统中的中频信号及噪声如广播系统中的中频信号及噪声) )，如果这，如果这 时的信号或噪声又是随机的，则称它们为时的信号或噪声又是随机的，则称它们为窄带随机过程窄带随机过程 l l 条件条件 * 22 根据上式和窄带过程的统计特性，可推出： 同相和正交分量的统计特性同相和正交分量

15、的统计特性 均值均值 0 0、方差为方差为 2 2 的的平稳平稳高斯高斯窄带窄带过程过程 ，它的，它的 且互相关函数 互不相关 统计独立 高斯 均值 0 平均功率相同 结论1 且 均值为0，方差也相同 ： * 23 均值0 、方差为 2 的平稳高斯窄带过程 ，它的 u包络瑞利分布： u相位均匀分布： 且 统计独立 结论2 包络和相位的统计特性包络和相位的统计特性 * 24 低通白噪声（带限白噪声）低通白噪声（带限白噪声） n n 理想白噪声经理想低通滤波器后的输出理想白噪声经理想低通滤波器后的输出 L.P.F 若按抽样定理对带限白噪声抽样， 各抽样值是互不相关的随机变量 * 25 带通白噪声（

16、窄带高斯白噪声）带通白噪声（窄带高斯白噪声） n n 理想白噪声经过理想带通滤波器后的输出理想白噪声经过理想带通滤波器后的输出 n n 带通白噪声的带通白噪声的平均功率平均功率（均值为零）（均值为零） * 26 Chp4 Chp4 信道与噪声信道与噪声 n n 基本概念基本概念 信道的定义与分类 信道的模型 n加性噪声、乘性干扰的概念 恒参/随参信道的概念及其对所传信号的影响 恒参和随参信道的特性 连续信道的信道容量 n n 基本计算基本计算 香农公式的应用与计算 * 27 噪声对传输信号的影响噪声对传输信号的影响 n n 模拟信号波形失真模拟信号波形失真 n n 数字信号误码数字信号误码 n

17、 n 影响信道容量（香农定理）影响信道容量（香农定理） 信道容量C是实现无差错 传输时的最高信息速率 * 28 习题3 某一待传输的图片约含2.25106个像元。为了很好的重 现图片，需要12个亮度电平。假若所有这些亮度电平独立等概 出现，试计算用3min传送一张图片时所需的信道带宽（设信 道中信噪功率比为30dB） 解解: : 比值 * 29 习题4（教材4-7） 设一幅黑白数字相片有400万像素，每个像 素有16个亮度等级。若用3kHz带宽的信道传输它，且信号噪 声功率比等于10dB,试问需要传输多少时间。 解解: : * 30 Chp4 Chp4 模拟调制系统模拟调制系统 n n 基本概

18、念基本概念 幅度调制（AM、DSB-SC、SSB）的概念、表达式 和带宽计算； 幅度调制信号（AM、DSB）的调制和解调方法、抗 噪声性能分析 非线性调制（FM）的概念、表达式、带宽、调频指 数、最大频偏的概念与计算 AM、DSB、SSB、FM的性能比较 n n 基本计算基本计算 幅度调制（AM、DSB）频谱和带宽计算 FM的带宽和参数计算 调制系统的频谱分析 幅度调制系统（AM、DSB）输入、输出信噪比的计 算 n n 典型习题典型习题:5-8,5-10,5-11,5-15:5-8,5-10,5-11,5-15 * 31 比较的前提比较的前提 所有系统在所有系统在“ “同等条件同等条件” ”

19、下进行比较下进行比较： 解调器输入信号功率为解调器输入信号功率为 S Si i 信道噪声信道噪声均值为均值为0 0，单边功率谱密度为，单边功率谱密度为 n n0 0 基带信号基带信号带宽为带宽为 f f mm 其中其中AMAM的调幅度为的调幅度为 100%100% ，正弦型调制信号，正弦型调制信号 * 32 各种模拟调制系统的性能比较各种模拟调制系统的性能比较 调制调制 方式方式 信号信号 带宽带宽 制度制度 增益增益 设备设备 复杂复杂 度度 主要应用主要应用 DSBDSB2B 2B b b 2 2 中等中等较少应用较少应用 SSBSSB B Bb b 1 1 复杂复杂 短波无线电广播，话短

20、波无线电广播，话 音频分多路音频分多路 VSBVSB略大于 略大于 B Bb b 近似近似SSBSSB近似近似SSBSSB复杂复杂商用电视广播商用电视广播 AMAM2B 2B b b 2/32/3简单简单中短波无线电广播中短波无线电广播 FMFM2(m 2(m f f +1)B+1)B b b 3m3m 2 2 f f (m(m f f +1)+1)中等中等 超短波小功率电台（超短波小功率电台（ 窄带窄带FMFM）微波中继）微波中继 ，调频立体声广播（，调频立体声广播（ 宽带宽带FMFM） * 33 1）抗噪声性能：FM最好，DSB/SSB、 VSB次之，AM最差； 2）频谱利用率：SSB最高

21、，VSB较高， DSB/AM次之，FM最差； 3）功率利用率：FM最高，DSB/SSB、 VSB次之，AM最差； 4）设备复杂度：AM最简，DSB/ FM次之， VSB较复杂， SSB最复杂。 性能比较性能比较 * 34 例例5-15-1 假设某信道具有均匀的双边噪声功率谱密度Pn(f)=0.510-3W/Hz， 在该信道中传输DSB-SC信号，并设调制信号m(t)频带限制在5kHz， fC=100kHz，已调信号10kW。若接收机输入信号加至解调器之前，先要 滤除带外噪声。求： 1、滤波器的理想传输特性H() 2、输入信噪比 3、输出信噪比 4、输出的噪声功率谱密度 1、滤波器特性 （1）带

22、宽 B=2fm=10kHz （2）中心频率 fc=100kHz 所以， 2、输入信噪比 Si=10kW, Ni=B 2Pn(f)=10W Si/Ni=1000 3、输出信噪比 GDSB=2,所以，So/No=2Si/Ni=2000 4、输出的噪声功率谱密度 由DSB的噪声功率关系 No= fm2Pno双(f) =Ni/4=2.5W 所以，Pno双(f)=0.25 10-3W/Hz (|f|5kHz) * 35 例例5-25-2 线性调制系统要求输出信噪比为20dB，输出噪声功率为10-9W，发 射机输出端到解调器的输入传输损耗为100dB，求： 1、DSB-SC的发射机功率 2、SSB-SC的

23、发射机功率 解： 假设发射功率为ST， 损耗K=ST/Si=100dB=1010 已知，So/No=20dB=100，No=10-9W 1、DSB-SC G=2 Si/Ni=(So/No)/2=100/2=50 Ni=4No Si=50Ni=200No=210-7W ST =KSi=1010210-7 =2103W 2、SSB-SC G=1 Si/Ni=So/No=100 Ni=4No Si=100Ni=400No=4 10-7W ST = KSi=4103W 说明相同信噪比下DSB的发 射功率小于SSB * 36 * 习题5-13 设某信道具有均匀的单边功率谱密度Pn(f )=10-7 W/

24、Hz，在该信道中传 输振幅调制AM信号，并设调制信号m(t)的频带限制于5kHz，载频是 100kHz，解调器输入端信号的边带功率为1W，载波功率为4W。若接 收机的输入信号先经过一个合适的理想带通滤波器，然后再加至包络检 波器进行解调。试求： 1）解调器输入端的信噪功率比； 2）解调器输出端的信噪比； 3）制度增益G。 解： 37 *38 习题5-15 已知某单频调频波的振幅为10V，瞬时频率为 试求： （1）此调频波的表达式； （2）此调频波的最大频偏、调频指数和频带宽度； （3）若调制信号频率提高到2103Hz，则调频波的频偏、调频指数和 频带宽度如何变化? （4）若最大频偏加倍，调制信

25、号的幅度怎么变化？ * 解： 39 *40 Chp6 Chp6 数字基带传输系统数字基带传输系统 n n 基本概念基本概念 数字基带系统的概念、组成框图 数字基带信号及其频谱特性 传输码的概念和编码规则 码间串扰的概念和消除码间串扰的条件及其理解 二进制单/双极性系统的最佳判决门限和误码率 眼图的概念和作用 部分响应系统的概念 n n 基本计算基本计算 差分、AMI、HDB3的编译码与译码 频带利用率的计算 滚降滤波器的带宽和频带利用率分析 奈奎斯特第一准则的应用分析 n n 典型习题典型习题: :6-7,6-106-7,6-10, ,6-11,6-12,6-146-11,6-12,6-14

26、* 41 输入信号 码型变换 传输波形 信道输出 接收滤波输出 位定时脉冲 恢复的信息 错 误 码 元 引言 1 0 * 42 四种基本码波形的功率谱（双边谱）四种基本码波形的功率谱（双边谱） 1.1.单极单极NRZNRZ矩形脉冲矩形脉冲( ( = =T T B B) ) 2.2.双极性双极性NRZNRZ矩形脉冲矩形脉冲 ( ( = =T T B B ) ) 3.3.单极性单极性RZRZ矩形脉冲矩形脉冲( ( = =T T B B /2)/2) 4.4.双极性双极性RZRZ矩形脉冲矩形脉冲( ( = =T T B B /2)/2) * 43 编码规则：“1” +1、-1交替 “0” 0 译码规

27、则：所有+1、-1均改为1，即可恢复信码 1 AMI 码 传号极性交替码 编码规则：编码规则： u 连“0”个数不超过3个时，遵循AMI的编码规则； u 连“0”个数超过3个时，将第4个“0”改为非“0”脉冲， 记为V+或V-，称为破坏脉冲。 u 相邻V码的极性必须交替出现（确保无直流）； u V码的极性应与前一个非“0”脉冲的极性相同，否则， 将0000更改为B+00V+ 或 B-00V- 。B称为调节脉冲。 u V码之后的传号码极性也要交替(B码和“1”码一起作极性交题） 译码规则：译码规则： u寻找两个相邻的同极性码，后者即为V码； u把V码连同其前3位码均改为0； u所有1均改为1，即

28、恢复信码 2 2 HDBHDB 3 3 码码33阶高密度双极性码阶高密度双极性码 * 44 3 3 差分差分码码用相邻码元用相邻码元电平跳电平跳变变/ /不变表示信息不变表示信息码元码元 差分编码 差分译码 * 45 习题习题6-76-7 已知信息代码为已知信息代码为10110000000001011011000000000101，求相应，求相应 的的AMIAMI码、码、HDB3HDB3码并分别画出它们的波形图码并分别画出它们的波形图( (双极性双极性 不归零波形不归零波形) )。 解：解： 信码： 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0

29、 0 0 0 0 0 1 0 1 AMI： +1 0 -1 +1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1 0 +1 +1 0 -1 +1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1 0 +1 HDB3： +1 0 -1 + 1 0 0 0 V+ B- 0 0 V- 0 +1 0 -1 +1 0 -1 + 1 0 0 0 V+ B- 0 0 V- 0 +1 0 -1 HDB3： +1 0 -1 + 1 0 0 0 +1 -1 0 0 -1 0 +1 0 -1 +1 0 -1 + 1 0 0 0 +1 -1 0 0 -1 0 +1 0 -1 译码： 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0

30、0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 * 46 * 47 基带传输系统组成 基带传输系统模型 数字序列 数字信号 an d(t) y(t) an 不含噪声 * 48 an对应的基带信号 基带传输总特性 an d(t) y(t) an * 49 无无ISIISI传输的条件传输的条件 n n 时域条件：时域条件： n n 频域条件：频域条件： i = 0，1；2 * 50 n n 满足该条件的：满足该条件的： 码元间隔Ts - 奈奎斯特间隔； 码元速率RB = 1/Ts -奈奎斯特速率； 低通滤波器上限频率 fN =fs/2=1/2Ts -奈奎斯特带宽 (

31、N =/Ts） n n 频带利用率：频带利用率： 这是无ISI条件下所能达到的最大值； 当抽样率为kTs 时，亦不会产生ISI， 但B将会减小： n n 评价：评价： 优点：B高； 缺点：h(t)“尾巴”长，对位定时要求高，不可实现 无无ISIISI系统系统-理想低通理想低通 故又称为最 小理论带宽 * 51 n n 滚降系数：滚降系数： n n 对于对于0 0 1 1，有如下结论：，有如下结论： 滚降特性亦可消除ISI，其条件与理想低通滤波器相同 (=0)，N是滚降段中心频率； 带宽带宽： 频带利用率频带利用率： n n 评价：评价： 优点：可实现，且对位定时的精度要求降低 缺点：带宽加大，

32、因而频带利用率降低 n n 滚降系统有多种：滚降系统有多种：直线滚降、三角形特性、余弦滚降等 无无ISIISI系统系统-滚降系统滚降系统 N为无滚降时的截止 频率。对应理想低通 的截止频率，又称奈 奎斯特带宽 * 52 (1)(1)能；能； (3)(3)不能；不能； 设基带传输系统的总特性为设基带传输系统的总特性为H(H( ) )，要求以要求以R R B B = =2/2/T T的速率的速率 进行数据传输，以下各种进行数据传输，以下各种H(H( ) )能否满足抽样点上无能否满足抽样点上无ISIISI的条件的条件 ？ (2)(2)不能不能 (4)(4)能能 例 * 53 设基带传输系统的总特性设

33、基带传输系统的总特性H(H( ) )为如图所示的升余弦滚降特性。为如图所示的升余弦滚降特性。 （1 1）求该系统无）求该系统无ISIISI的最高传码率和频带利用率；的最高传码率和频带利用率； （2 2）若分别以）若分别以2/3T2/3T、1/2T1/2T、3/T3/T的速率传输数据，哪些速率可以消的速率传输数据，哪些速率可以消 除码间干扰？除码间干扰？ 例 解 * 54 Chp7 Chp7 数字调制系统数字调制系统 n n 基本概念基本概念 二进制数字调制的基本概念、波形、功率谱、带宽 二进制数字调制系统的调制器框图、解调器（相干 、非相干）框图及各点波形(2PSK、2DPSK) 二进制数字调

34、制系统的抗噪声性能比较 多进制调制系统的概念、频带利用率计算 n n 基本计算基本计算 二进制数字调制的带宽计算 2PSK、2DPSK框图和波形分析 多进制系统频带利用率的计算 n n 典型典型习题：习题：7-1,7-2,7-4,7-5,7-16,7-177-1,7-2,7-4,7-5,7-16,7-17 * 55 二进制数字调制系统比较二进制数字调制系统比较（1/21/2） 类型类型 载波受载波受 控参量控参量 对应的对应的 模拟调制模拟调制 表达式表达式功率谱功率谱 2ASK2ASK （OOKOOK） 振幅振幅AM AM 连续谱连续谱 离散谱离散谱( ( f f c c ) ) 2FSK2

35、FSK频率频率FMFM 连续谱连续谱 离散谱离散谱( ( f f 1 1 , , f f 2 2 ) ) 2PSK2PSK绝对相位绝对相位DSB-SCDSB-SC连续谱连续谱 2DPSK2DPSK相对相位相对相位DSB-SCDSB-SC连续谱连续谱 注：注：要以2ASK信号为基础来理解2FSK、2PSK信号的表达式、功率 谱、带宽及产生和解调的方法 * 56 二进制数字调制系统比较二进制数字调制系统比较（2/22/2） 类型类型带宽带宽 频带利用频带利用 率率 产生方产生方 法法 解调方法解调方法误码率误码率 2ASK2ASK （OOKOOK） 2 2f f s s 0.50.5 1. 1.模

36、拟调幅模拟调幅 2. 2.键控键控 相干解调相干解调 非相干解调非相干解调 2FSK2FSK | | f f2 2- - f f1 1 | |+2+2f f s s 1. 1.模拟调频模拟调频 2. 2.键控键控 相干解调相干解调 非相干解调非相干解调 2PSK2PSK 2 2f f s s 0.50.5 1. 1.模拟调幅模拟调幅 2. 2.键控键控 相干解调相干解调 2DPSK2DPSK 2 2f f s s 0.50.5 差分编码差分编码 +2PSK+2PSK 相干解调相干解调 （同步检测）（同步检测） 差分相干解调差分相干解调 | f2- f1 |+2fs 2fs * 57 2PSK2

37、PSK信号的产生信号的产生 n n 调制器调制器 模拟调制法（相乘法）：模拟调制法（相乘法）： 键控法：键控法： 0 180 * 58 2PSK2PSK信号波形与相位信号波形与相位 * 59 n n 解调器：解调器：2PSK2PSK信号振幅、频率恒定，只能采用相干解调信号振幅、频率恒定，只能采用相干解调 相干解调（同步检测）：与2ASK信号的相干解调一致 2PSK2PSK信号的解调信号的解调 * 60 2DPSK2DPSK信号的产生信号的产生 n n 产生：产生： 作用？ 2DPSK信号的 带宽B=? * 61 n n 相干解调（极性比较相干解调（极性比较码反变换法）码反变换法） 2PSK信号

38、的解调 相对码 绝对码 2DPSK2DPSK信号的解调信号的解调 * 62 n n 差分相干解调器：差分相干解调器：通过延迟器通过延迟器T T s s 直接比较前后码元之间直接比较前后码元之间 的相位差，故又称的相位差，故又称相位比较法相位比较法。相乘器的作用相当于鉴相。相乘器的作用相当于鉴相。 无需相干载波和码变换器解调的同时已完成码变换器的作用 需增加延迟设备，误码率比2PSK高 * 63 Chp9 Chp9 模拟信号数字化传输模拟信号数字化传输 n n 基本概念基本概念 低通抽样定理的概念 均匀量化和非均匀量化的原理及特性 PCM线性和非线性编码（A律13折线PCM、12位线性 PCM）

39、的概念和编码方法。 TDM原理 n n 基本计算基本计算 抽样频率、抽样频谱的分析 根据实际电平值进行PCM编码及误差分析 PCM的速率及带宽分析与计算 TDM系统的速率、带宽分析与计算 由PCM、滚降、数字调制组成的系统的综合计算 n n 典型习题：典型习题：10-2,10-4,10-5,10-10,10-11,10-15,10-1810-2,10-4,10-5,10-10,10-11,10-15,10-18 * 64 例例. . 某某AA律律1313折线编码器的设计输入范围是折线编码器的设计输入范围是-6, +6V-6, +6V。 若抽样脉冲幅度为若抽样脉冲幅度为-2.4V-2.4V，求编

40、码器的输出码组，对应，求编码器的输出码组，对应 的量化电平值，量化误差以及的量化电平值，量化误差以及1313位线性码组。位线性码组。 段落号段落号 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 段落起段落起 始电平始电平 全程为全程为1 1 0 0 1/1281/1281/641/641/321/321/161/161/81/81/41/41/21/2 全程为全程为 2048(2048( ) ) 0 0 16163232646412812825625651251210241024 段内量化间隔段内量化间隔 k k ( ( ) ) 1 1 1 1 2 2 4 4 8 8 161

41、632326464 段落斜率段落斜率16161616 8 8 4 4 2 2 1 1 1/21/21/41/4 信噪比改善程度信噪比改善程度 Q(dB)Q(dB) 2424242418181212 6 6 0 0 -6-6-12-12 PCMPCM段落码段落码C C 2 2C C3 3C C4 4 000000001001010010011011100100101101110110111111 * 65 -816-816 2 = -16322 = -1632 * 66 * 67 * 68 由PCM、复用、滚降、数字调制组 成的系统的综合计算 最小抽样频率=？与 低通滤波器关系？ 数据速率Rb=

42、？(比 特数/帧fs）无ISI， fH=？ 2PSK信号带宽=? 频带利用率=？ 低通滤波器的作用 ？ * 69 Chp10 Chp10 数字信号的最佳接收数字信号的最佳接收 n n 最佳接收机结构、工作原理及各点波形最佳接收机结构、工作原理及各点波形 p误码率最小准则似然比准则最大似然比准则 p普通接收机和最佳接收机的区别 n n 匹配滤波器接收机结构、工作原理及各点波形匹配滤波器接收机结构、工作原理及各点波形 信噪比最大准则；“匹配”的含义；“信噪比”的含义 * 70 n n 重要概念：码长、码重、码距、最小码距重要概念：码长、码重、码距、最小码距 n n 线性分组码表示符号线性分组码表示

43、符号(n,k)(n,k)：n n是码组总位数，是码组总位数，k k 是信息码位数，监督位的位数：是信息码位数，监督位的位数：r=n-kr=n-k n n 编码效率：编码效率：R=k/nR=k/n n n 抗干扰能力与最小码距的关系抗干扰能力与最小码距的关系 n n 汉明码：汉明码：可纠正可纠正1 1位错码，编码效率最高的线性位错码，编码效率最高的线性 分组码。分组码。(7,4)(7,4)、(15,11) (15,11) 码。码。 码长： n =2r -1 （r3) 信息位： k = n r = 2r r -1 Chp11 Chp11 差错控制编码差错控制编码 * 71 n n mm序列的产生原

44、理：序列的产生原理：周期周期p=2p=2 n n -1-1 n n mm序列的性质序列的性质 m序列的均衡性：“1”的个数比“0”的个数多一个 游程分布特性 移位相加特性 自相关函数及其功率谱 n n mm序列的应用序列的应用 Chp12 Chp12 伪随机序列伪随机序列 * 72 n n 同步的概念、分类、次序同步的概念、分类、次序 载波同步、位同步、帧同步、（网同步） n n 载波同步的方法：载波同步的方法：插入导频法和直接法插入导频法和直接法 n n 位同步的方法：位同步的方法：插入导频法和直接法，与载波同步的插入导频法和直接法，与载波同步的 异同异同 n n 帧（群）同步帧（群）同步

45、起止式同步法、连贯式插入法、起止式同步法、连贯式插入法、 间隔式插入法间隔式插入法 n n 三种同步的应用场合三种同步的应用场合 Chp13 Chp13 同步同步 * 73 三种同步的比较三种同步的比较 分类分类适用系统适用系统具体应用具体应用 同步方法同步方法 外同步外同步自同步自同步 载波同步载波同步 数字数字/ /模拟模拟 通信通信 相干解调相干解调 频域插入导频频域插入导频 时域插入导频时域插入导频 非线性变换非线性变换-滤波滤波 特殊特殊PLLPLL法法 位同步位同步 数字通信数字通信 抽样判决、码反抽样判决、码反 变换、帧同步器变换、帧同步器 最佳接收机中的最佳接收机中的 猝息脉冲

46、猝息脉冲 同上同上同上同上 帧同步帧同步 数字通信数字通信 分清每帧起始点分清每帧起始点 PCMPCM、分组码、卷分组码、卷 积码中适用积码中适用 起止同步法起止同步法 间隔式插入法间隔式插入法 连贯式插入法连贯式插入法 自同步法自同步法 * 74 祝大家考出好成绩！ * 75 例1-3：一部按键电话机上有一部按键电话机上有9 9个数字键（个数字键（0909）及）及“*”“*”和和“ “#”#” 子键。设发射子键。设发射“*”“*”和和“ “#”#”的概率各为的概率各为0.0050.005，发射，发射0909的概率各的概率各 为为0.0990.099。如果以。如果以2 2个键个键/ /秒的速度

47、按压电话，试计算信息速率秒的速度按压电话，试计算信息速率 。 * 76 求白噪声通过求白噪声通过RCRC低通滤波器之后的功率谱、自低通滤波器之后的功率谱、自 相关函数和一维概率密度函数。相关函数和一维概率密度函数。 习题习题 3-93-9 * 77 n n 狭义信道：狭义信道：指信号的传输媒质（习惯上说的信道）指信号的传输媒质（习惯上说的信道） 狭义信道的定义和分类狭义信道的定义和分类 信道 恒参 随参 短波电离层反射（无线） 超短波/微波对流层散射（无线） 无线 微波中继 卫星中继 有线 明线 对称电缆 同轴电缆 光纤（多模光纤） 衰落：信号包络因传播有了起伏的现象衰落：信号包络因传播有了起

48、伏的现象 快衰落：由多径效应引起，包络为瑞利型快衰落：由多径效应引起，包络为瑞利型 慢衰落：由阴影效应引起慢衰落：由阴影效应引起 * 78 恒参信道特性恒参信道特性- - 幅幅频频特性特性 n n 实际电话信道：实际电话信道： 特点特点：仅仅3001100Hz3001100Hz内平坦内平坦 成因：成因：信道中惰性元件信道中惰性元件 影响：影响：频率失真频率失真 模拟信号模拟信号失真失真 数字信号数字信号码元展宽码元展宽ISI ISI 误码误码 解决方法：解决方法： 控制畸变，或使用畸变较小的区域控制畸变，或使用畸变较小的区域 加补偿网络，即均衡加补偿网络，即均衡 n n 理想幅频特性：水平直线理想幅频特性：水平直线 * 79 恒参信道特性恒参信道特性- - 相相频特性频特性 n n 理想相频特性：理想相频特性：直线或理想群延迟特性为水平直线直线或理想