南京工程学院通信原理--期末总复习提要.ppt

1通信原理总复习总复习2总复习l本次考本次考试题型型n一、填空题（本题10空,每空1分,共10分）n二、单项选择题（共10小题，每小题1分共10分）n三、是非题（共10小题，每小题1分共10分）n四、简答题(本题2小题,每小题5分，共10分)n五、作图题（本题2小题,每小题5分，共10分）n六、计算题（本题5小题,每小题10分，共50分）3总复习l第第1章章n数字通信系统基本模型4总复习l第第1章章n信息及其度量u信息量u平均信息量n通信系统主要性能指标u有效性p模拟通信系统有效传输频带p数字通信系统传输速率、频带利用率u可靠性p模拟通信系统接收端最终输出信噪比p数字通信系统差错率（误码率or误比特率）5总复习l第第1章章n传输速率u码元传输速率u信息传输速率p等概传输时，n频带利用率频带利用率n差错率差错率u误码率误码率6总复习l第第1章章n例题u第9页例6，例107总复习l第第2章章n随机过程的基本概念u定义u分布函数和概论密度函数u数字特征n平稳随机过程u严平稳和宽平稳u各态历经性（时间平均代替统计平均）u频谱特性p（维纳-辛钦关系）8总复习l第第2章章n高斯过程u如果随机过程(t)的任意n维（n=1,2,.）分布均服从正态分布，则称它为正态过程或高斯过程。u高斯过程的n维分布只依赖各个随机变量的均值、方差和归一化协方差。u广义平稳的高斯过程也是严平稳的。u如果高斯过程在不同时刻的取值是不相关的，那么它们也是统计独立的。u高斯过程经过线性变换后生成的过程仍是高斯过程。9总复习l第第2章章n平稳随机过程通过线性系统n窄带随机过程u一个均值为零的窄带平稳高斯过程(t)，它的同相分量c(t)和正交分量s(t)同样是平稳高斯过程，而且均值为零，方差也相同。此外，在同一时刻上得到的c和s是互不相关的或统计独立的。u一个均值为零，方差为2的窄带平稳高斯过程(t)，其包络a(t)的一维分布是瑞利分布，相位(t)的一维分布是均匀分布，并且就一维分布而言，a(t)与(t)是统计独立的，即有10总复习l第第2章章n高斯白噪声和带限白噪声u白噪声n(t)n习题uP22页例1，例2（即书P45页2-1,2-2）双边单边11总复习l第第3章信章信 道道n信道的定义和分类u广义信道p调制信道p编码信道编码信道调制信道12总复习l第第3章信章信 道道n信道的数学模型u调制信道数学模型u编码信道模型f ei(t)e0(t)ei(t)n(t)图 调制信道数学模型P(1/0)P(0/1)0011P(0/0)P(1/1)图 二进制编码信道模型发送端接收端13总复习l第第3章信章信 道道n信道特性对信号传输的影响u恒参信道p幅频失真p相频失真u随参信道p多径效应（快衰落）p频率选择性衰落相关带宽n信道中的噪声u噪声等效带宽图 噪声功率谱特性 Pn(f)14总复习l第第3章信章信 道道n连续连续信道容量n连续信道的容量Ct和信道带宽B、信号功率S及噪声功率谱密度n0三个因素有关。n当给定S/n0时，若带宽B趋于无穷大，信道容量不会趋于无限大，而只是S/n0的1.44倍。n习题：40页例12,1315总复习l第第4章模拟调制系统章模拟调制系统n概述u调制目的u调制定义u调制分类n幅度调制u调幅（调幅（AM）16总复习l第第4章模拟调制系统章模拟调制系统n幅度调制u调幅（调幅（AM）17总复习l第第4章模拟调制系统章模拟调制系统n幅度调制u双边带调制（DSB）18总复习l第第4章模拟调制系统章模拟调制系统n幅度调制u双边带调制（DSB）19总复习l第第4章模拟调制系统章模拟调制系统n幅度调制u单边带调制（SSB）20总复习l第第4章模拟调制系统章模拟调制系统n幅度调制u残留边带（VSB）调制21总复习l第第4章模拟调制系统章模拟调制系统n相干解调与包络检波u相干解调需要载波同步，适用于所有线性调制需要载波同步，适用于所有线性调制22总复习l第第4章模拟调制系统章模拟调制系统n相干解调与包络检波u包络检波不需要载波同步，只适用于不需要载波同步，只适用于AM23总复习l第第4章模拟调制系统章模拟调制系统n线性调制系统的抗噪声性能uDSB调制系统24总复习l第第4章模拟调制系统章模拟调制系统n线性调制系统的抗噪声性能uDSB调制系统p制度增益pDSB信号的解调器使信噪比改善一倍。这是因为采用相干解调，使输入噪声中的正交分量被消除的缘故。25总复习l第第4章模拟调制系统章模拟调制系统n线性调制系统的抗噪声性能uSSB调制系统26总复习l第第4章模拟调制系统章模拟调制系统n线性调制系统的抗噪声性能uSSB调制系统制度增益在在SSB系统中，信号和噪声有相同表示形式，所以相干解调过程中，系统中，信号和噪声有相同表示形式，所以相干解调过程中，信号和噪声中的正交分量均被抑制掉，故信噪比没有改善。信号和噪声中的正交分量均被抑制掉，故信噪比没有改善。27总复习l第第4章模拟调制系统章模拟调制系统n非线性调制（角度调制）u调频信号的带宽（卡森（Carson）公式）u调频信号的功率分配p调频信号的平均功率等于未调载波的平均功率，即调制后总的功率不变，只是将原来载波功率中的一部分分配给每个边频分量。28总复习l第第4章模拟调制系统章模拟调制系统n非线性调制（角度调制）u窄带调频（NBFM）与宽带调频u阿姆斯特朗（Armstrong）法u相干解调仅适用于NBFM信号n频分复用(FDM)n习题：55页例1，例429总复习l第第5章模拟信号的数字化章模拟信号的数字化n数字化3步骤：抽样抽样、量化量化和编码编码抽样信号抽样信号量化信号t011011011100100100100编码信号30总复习l第第5章模拟信号的数字化章模拟信号的数字化n低通模拟信号的抽样定理n最低抽样速率2fH称为奈奎斯特速率奈奎斯特速率。与此相应的最小抽样时间间隔称为奈奎斯特间隔奈奎斯特间隔。31总复习l第第5章模拟信号的数字化章模拟信号的数字化n带通模拟信号的抽样定理n抽样信号的量化u量化器的平均输出信号量噪比随量化电平数M的增大而提高。u非均匀量化：改善小信号时的信号量噪比n脉冲编码调制u折叠码的优点:对于小信号有利。由于语音信号小电压出现的概率较大，所以折叠码有利于减小语音信号的平均量化噪声。32总复习l第第5章模拟信号的数字化章模拟信号的数字化n带通模拟信号的抽样定理n抽样信号的量化u量化器的平均输出信号量噪比随量化电平数M的增大而提高。u非均匀量化：改善小信号时的信号量噪比n脉冲编码调制u折叠码的优点:对于小信号有利。由于语音信号小电压出现的概率较大，所以折叠码有利于减小语音信号的平均量化噪声。33总复习l第第5章模拟信号的数字化章模拟信号的数字化n预测编码n差分脉冲编码调制（DPCM）n增量调制n一般量化噪声与过载量化噪声u增大fs34总复习l第第5章模拟信号的数字化章模拟信号的数字化n时分复用mi(t)低通1低通2低通N信道低通1低通2低通N同步旋转开关m1(t)m2(t)m2(t)m1(t)mN(t)mN(t)35总复习l第第5章模拟信号的数字化章模拟信号的数字化nE体系的一次群结构偶帧TS0*1A1 1 1 1 1帧同步码奇帧TS0*0 0 1 1 0 1 1话路(CH1 CH15)话路(CH16 CH30)125s16帧1复帧16帧32个时隙F0F1F2F3F4F5F6F7F8F9F10F11F12F13F14F158 bit CH30(1 bit=488.3ns)8 bit(1 bit=488.3ns)保留TS10TS12TS14TS16TS18TS9TS11TS13TS15TS17TS4TS6TS2TS0TS8TS5TS7TS3TS1TS20TS22TS28TS26TS24TS30TS19TS21TS23TS29TS27TS25TS3136总复习l第第5章模拟信号的数字化章模拟信号的数字化n例题：129页例1037总复习l第第6章数字基带传输系统章数字基带传输系统n几种基本的基带信号波形38总复习l第第6章数字基带传输系统章数字基带传输系统n单极性归零波形和单极性不归零波形的频谱时钟分量39总复习l第第6章数字基带传输系统章数字基带传输系统n双极性归零波形和双极性不归零波形的频谱40总复习l第第6章数字基带传输系统章数字基带传输系统n基带传输的常用码型u选择原则p不含直流，且低频分量尽量少；p应含有丰富的定时信息，以便于从接收码流中提取定时信号；p功率谱主瓣宽度窄，以节省传输频带；p不受信息源统计特性的影响，即能适应于信息源的变化；p具有内在的检错能力，即码型应具有一定规律性，以便利用这一规律性进行宏观监测。p编译码简单，以降低通信延时和成本。41总复习l第第6章数字基带传输系统章数字基带传输系统n基带传输的常用码型uAMI码：传号交替反转码uHDB3码：3阶高密度双极性码u编码规则：（1）检查消息码中“0”的个数。当连“0”数目小于等于3时，HDB3码与AMI码一样，+1与-1交替；（2）连“0”数目超过3时，将每4个连“0”化作一小节，定义为B00V，称为破坏节，其中V称为破坏脉冲，而B称为调节脉冲；（3）V与前一个相邻的非“0”脉冲的极性相同(这破坏了极性交替的规则，所以V称为破坏脉冲)，并且要求相邻的V码之间极性必须交替。V的取值为+1或-1；42总复习l第第6章数字基带传输系统章数字基带传输系统nHDB3码：3阶高密度双极性码u编码规则：u（4）B的取值可选0、+1或-1，以使V同时满足（3）中的两个要求；u（5）V码后面的传号码极性也要交替。n例：消息码：1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 l 1AMI码：-1 0 0 0 0+1 0 0 0 0 -1+1 0 0 0 0 0 0 0 0 -1+1HDB码：-1 0 0 0 V+1 0 0 0+V -1+1-B 0 0 V+B 0 0+V -l+1其中的V脉冲和B脉冲与1脉冲波形相同，用V或B符号表示的目的是为了示意该非“0”码是由原信码的“0”变换而来的。43总复习l第第6章数字基带传输系统章数字基带传输系统l码间串扰码间串扰n消除码间串扰的基本思想44总复习l第第6章数字基带传输系统章数字基带传输系统l码间串扰码间串扰n无码间串扰的时域条件无码间串扰的时域条件n无码间串扰的频域条件（奈奎斯特无码间串扰的频域条件（奈奎斯特(Nyquist)第一准第一准则）则）45总复习l第第6章数字基带传输系统章数字基带传输系统l码间串扰：码间串扰：奈奎斯特(Nyquist)第一准则l频域条件的物理意义频域条件的物理意义p将H()在 轴上以2/Ts为间隔切开，然后分段沿轴平移到(-/Ts,/Ts)区间内，将它们进行叠加，其结果应当为一常数（不必一定是Ts）。p这一过程可以归述为：一个实际的H()特性若能等效成一个理想（矩形）低通滤波器，则可实现无码间串扰。46总复习l第第6章数字基带传输系统章数字基带传输系统l眼图模型眼图模型47总复习l第第6章数字基带传输系统章数字基带传输系统l部分响应系统部分响应系统n人为地在码元的抽样时刻引入码间串扰，并在接收端判决前加以消除，从而可以达到改善频谱特性、使频带利用率提高到理论最大值、并加速传输波形尾巴的衰减和降低对定时精度要求的目的。48总复习l第第6章数字基带传输系统章数字基带传输系统l部分响应系统部分响应系统n带来差错传播，采用预编码技术解决。预编码技术解决。n“预编码预编码相关编码相关编码模模2判决判决”过程。49总复习l第第6章数字基带传输系统章数字基带传输系统n时域均衡u直接校正已失真的响应波形，使包括可调滤波器在内的整个系统的冲激响应满足无码间串扰条件。n例题u76页例5。50总复习l第第7章数字带通传输系统章数字带通传输系统n二进制振幅键控(2ASK）51总复习l第第7章数字带通传输系统章数字带通传输系统n二进制振幅键控(2ASK）52总复习l第第7章数字带通传输系统章数字带通传输系统n二进制振幅键控(2ASK）53总复习p非相干解调过程的时间波形 54总复习l第第7章数字章数字带通通传输系系统n2FSK信号的产生方法 p采用模拟调频电路来实现：信号在相邻码元之间的相位是连续变化的。p采用键控法来实现：相邻码元之间的相位不一定连续。55总复习u第7章数字带通传输系统p非相干解调56总复习n第7章数字带通传输系统u2PSK在2PSK中，通常用初始相位0和分别表示二进制“1”和“0”。因此，2PSK信号的时域表达式为 式中，n表示第n个符号的绝对相位：因此，上式可以改写为57总复习u2PSK信号的调制器原理方框图p模拟调制的方法 p键控法 58总复习u2PSK信号的解调器原理方框图和波形图：59总复习n二进制差分相移键控（2DPSK）u2DPSK原理p2DPSK是利用前后相邻码元的载波相对相位变化传递数字信息，所以又称相相对相移相移键控控。p假设为当前码元与前一码元的载波相位差，定义数字信息与 之间的关系为 60总复习相应的2DPSK信号的波形如下：由此例可知，对于相同的基带信号，由于初始相位不同，2DPSK信号的相位可以不同。即2DPSK信号的相位并不直接代表基带信号，而前后码元的相对相位才决定信息符号。61总复习p2DPSK的相干解调器原理图和各点波形 62总复习u2DPSK信号的解信号的解调方法之二：差分相干解方法之二：差分相干解调(相位比相位比较）法法 63总复习n二进制数字调制的误码率曲线64总复习n频带宽度u2ASK系统和2PSK(2DPSK)系统的频带宽度u 2FSK系统的频带宽度65总复习u第7章数字带通传输系统u习题101页例5