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2004通信之通信原理串讲

来源:网络 【www.cn0711.net】   作者:未知【学习坊转】 [字体: ]
复习提要1

(二)模拟调制

1. 模拟线性调制

(1)模拟线性调制的方式

(2)单频信号调制时模拟线性调制信号表达式

时域表达式

频域表达式

(3)模拟线性调制和解调的一般模型

线性调制信号的调制方法

① 滤波法

双边带信号;滤波

② 相移法

同项分量;正交分量;叠加

线性调制信号的解调方法

① 包检波

AM;插入载波的线性调制信号

② 相干解调

抑制载波的线性调制信号

相干解调原理,P34,图3-10

(4)线性调制系统的抗噪声性能

① 线性调制相干解调的抗噪声性能

P51,(3-90)

P52,(3-98)

② 常规调幅包检波的抗噪声性能

小噪声情况

P54,(3-111)

大噪声情况

P54,(3-113)

门限效应;门限值

P54,文字

P57,图3-35

2.模拟角调制

(1)角调制的基本概念

调频(FM)

调相(PM)

(2) 窄带调频信号

① 时域表达式和频域表达式

P69,(4-19)

P70,(4-22)

② 窄带调频信号与AM信号的比较

P70,文字

(3)单频信号调制的宽带调频

一般时域表达式

P72,(4-27)

调频指数及频偏

P72,(4-27)

时域表达式的级数展开式

P73,(4-34)

频域表达式

P73,(4-35)

宽带调频信号的带宽公式

P74,(4-38)

l 卡森公式(Carson)



(4)调频信号的产生与解调

调频信号的产生

P82~P83

直接调频法(参数变值法),倍频法

调频信号的解调

非相干解调

P84,图4-14

相干解调

P85,图4-16

(5)调频系统的抗噪声性能

非相干解调的抗噪声性能

大信噪比

P88,(4-114),文字

小信噪比

门限效应;门限值

P91,图4-25

门限效应的物理解释

P90,文字

(6)采用预加重和去加重改善信噪比

原因、原理和定义

P93,文字

(7)改善门限效应的解调方法及原理

① 反馈解调器

P96,图4-30,文字

② 锁相环解调器

P97,图4-31

P98,文字

(8)模拟调制应用举例

P5,表1-1;P58~P62;P98~P100

(三)语音信号的数字编码

1.取样

(1)低通取样定理

①取样定理

② 取样信号的时域表达式

P106,文字

③ 取样信号的频域表达式

P107, (5-1)

(2)带通取样定理

P108,(5-3)

定理的定性解释

P108,文字

(3) 取样方式

理想取样;自然取样;平顶取样

(4)对取样方式的总结

时域特性

频域特性

(5)孔径失真及解决办法

P112,文字

2.脉冲编码调制

(1)脉冲编码调制系统构成及原理

P105,图5-1

(2)量化的基本概念



量化的过程及表达

P112,图5-11

(3)均匀量化的量化信噪比

均匀量化量化噪声的平均功率

P118,(5-26)

量化信噪比的定义

P118,文字

正弦信号量化信噪比的推导

P118,(5-27)

量化电平与编码位数的关系

P118,文字

正弦信号量化信噪比的计算公式

P119,(5-28),(5-29),(5-30)

对语音信号均匀量化

P120,图5-16

① 小信号时,量化信噪比的dB值很低

② 动态范围小

(4)非均匀量化

过程:非线性压缩+均匀量化

最佳量化

对数量化

A律对数压缩特性( A law )

① A律对数压缩特性

P125,图5-20

② 压缩特性对信噪比的影响

P126,图5-21

l 小信号

l 大信号

对数压缩特性的折线近似

CCITT建议

A律压缩特性采用13折线近似

m 律压缩特性采用15折线近似

A律13折线的形成

A律13折线的规律

P126,图5-21

A=87.56的物理意义?

P127,图5-23

(5)折叠二进制码组原理及其抗误码能力

折叠二进制码组

P130

(6) A律PCM编码规则

4.自适应差分脉码调制 (ADPCM)

(1) DPCM原理及框图

P141,图6-1

(2) 系统总的量化信噪比SNR

P142,(6-2)

(3)线性预测原理

线性预测器:

极点预测器;零点预测器

P142,图6-2

P143,图6-3

(4)自适应技术

3.增量调制

(1) 简单增量调制原理

P155,图7-1

本地译码信号,重建信号

增量编码的过程

P156,图7-3

斜率编码,

样值编码,PCM

(2) 过载现象和原因

斜率过载

P156,文字

(3) 简单增量调制的量化信噪比

P156,(7-5)

P157,(7-6)

简单增量调制量化信噪比规律:

P157,文字

(4) 数字压扩自适应增量调制

改善动态范围的原理

P157,文字

改善动态范围的效果

P158,图7-5

(5)增量总和调制的特点

P159,文字

(6)简单增量调制的抗误码性能

4.对波形编码的简单小结

(四)多路复用

1.多路复用的方式

频分复用(FDM);

时分复用(TDM);

码分复用(CDM)

2.频分复用的原理及系统

P58,图3-36

3.时分复用的原理及系统

P172,图8-1

4.应用体制

l PCM数字电话系统国际标准

(1)时分复用数字复接系列

P173,表8-1

(2)时分复用技术



复习提要2

(五)数字信号的基带传输

1.数字基带传输系统的组成

◇ 基带传输的概念

系统的组成

P214,图9-13

接收端数字信号再生的过程

P229,图9-25

(1)基带信号的码型设计原则

P191,(3)

(2)常用数字基带信号的码型

常用二元码

P193,图9-1

1B2B码(定义)

P195,图9-3

常用三元码

P198,图9-5

码型应用

P192,表9-1

2.位定时

(1)位定时的意义

P195,图9-3

P229,图9-25

(2)位定时的提取

(国防,11.5,位同步的方法)

①插入导频法

②直接法

滤波法,单极性RZ码

锁相法,锁相环

3.波形传输的无失真条件

(无码间串扰的传输波形)

(1)抽样值无失真的传输条件

奈奎斯特第一准则(Nyquisy Ⅰ)

满足抽样值无失真的充要条件为

① 时域条件

P215,(9-36),(9-37)

② 频域条件

P216,(9-43a),

物理意义分析,P216

(2)无码间串扰的传输波形

① 最窄频带的无串扰波形

A.传递函数(接收波形频谱函数)

P216,(9-46)

B.冲激响应(接收波形)

P217,图9-16

l 时域波形的规律

C.实用性

D.传输能力的极限值

P216~P217,文字

② 升余弦滚降信号

A. 传递函数(接收波形的频谱函数)

P218,(9-47)

滚降系数

B.冲激响应(接收波形)

P218,(9-48)

滚降系数的影响

P218,图9-17,文字

C.传输指标

D.实用性

3.二进制数字基带信号和

多进制数字基带信号的比较

(3)部分响应基带传输系统

① 第Ⅰ类部分响应信号

时域波形和频谱

P222,图9-20

第Ⅰ类部分响应信号的特点

P223,(9-68),文字

P223,(9-69),文字

② 相关编码

引入指定码元的串扰

独立码元,相关编码,相关码元

P225,(9-72)

相关译码,递推运算,差错传播

P225,(9-73)

③ 预编码

绝对码,相对码

P226,(9-74),(9-75),(9-76)

④ 种类和应用

第Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ类部分响应信号

P225,表9-8

P224,文字

(4)数字信号基带传输的差错率

① 二元码的误比特率

基带信号的传输过程

P229,图9-25

对传输过程的分析

误比特率的计算过程及结论

P230,(9-89),(9-94)

误比特率与信噪比的关系

P230,(9-95), (9-96)

② 多元码的差错率

4.伪随机序列与扰码和解扰

(1) m序列

定义,P234

m序列特点,P239

(2) 产生m序列的条件

n级线性反馈移位寄存器

特征多项式,n次多项式

P237,(9-114)

P237,文字

特征多项式是本原多项式

用3级移位寄存器产生m序列

(2)扰码和解扰的基本概念

扰码器和解扰器,P239,P240

规律,P240

效果,P241

(3) 眼图与基带信号传输质量的关系

P241,文字

眼图的指标,P242

P242,图9-38 眼图模型

(4) “迫零”均衡器

时域均衡原理

P243,P244,文字

横向滤波器的设计原则

P245,文字

效果

(六)数字信号的载波(调制)传输

1.二进制数字调制

2ASK、2FSK、2PSK(BPSK)、2DPSK

P252~P262

(1)数字调制信号的时域表达式

(2)数字调制信号的功率谱密度及带宽

① 带宽公式

② 基带信号为矩形信号

③ 基带信号为升余弦滚降信号

(3)调制和解调方法

2ASK、2FSK,非相干解调

2PSK,相干解调

2DPSK,相干解调;差分相干解调

(延迟解调)

(4) BPSK信号的相干解调的载波恢复

载波恢复的必要性,P257

载波恢复的方法

P258,图10-13

锁相环:平方环;科斯塔斯环

载波恢复的问题,P259


0, 相位模糊度
解决问题的办法?2DPSK
(5)数字信号的最佳接收
匹配滤波器的基本原理

P264,(10-32)

P258,文字

(6) 二进制数字调制的误比特率性能

① 误比特率性能

l 最佳接收机误比特率性能

l 的定义

P275,文字

② BER~ 曲线的物理意义

P275,图10-28

P275,文字

l 误比特率性能的比较(排序)

相干解调

2PSK,2DPSK,2FSK,2ASK

③ 信噪比与 之间的转换

与 的关系

P280,(10-130)

2.多进制数字调制

(1)多进制数字调制的方式

2ASK、 2FSK、 2PSK(BPSK)、2DPSK

MASK、MFSK、MPSK(MDPSK)、MQAM

(2)多进制相移键控(MPSK)原理和星座图表示

键控原理

P283,(10-137),(10-138)

MPSK信号矢量图表示

P285,图10-33

MPSK信号星座图表示

(3) 多进制正交幅度调制(MQAM)

正交幅度调制星座图表示

P297,图10-48

正交幅度调制原理,P297

(4) QPSK 信号的调制和解调方法

调制,P286,图10-34

解调,P287,图10-37

3.恒包调制

(1)偏移四相相移键控(OQPSK)

QPSK信号的包起伏现象及原因

P299,文字

P300,图10-52,

P300,图10-53 (a)

偏移四相相移键控的原理

P300,文字

P301,图10-53(b)

P301,图10-54

(2)最小频移键控(MSK)


定义,P301
最小频移键控原理,P302
4.各种数字调制信号的性能比较

频带利用率比较

P310,图10-69

误比特率比较

P311,图10-70,表10-2

5.多进制数字调制的效果 ?

提高频带利用率

数字调制在通信中的应用



数字微波通信: MDPSK ,MQAM

卫星通信:MSK


全球通GSM移动通信,GMSK
GMSK:高斯滤波最小频移键控

形成过程:

基带信号预处理滤波器,MSK调制

高斯低通滤波器,基带信号高频分量衰减


改善已调信号的频域特性
GMSK是MSK的改进型
(七)差错控制编码

1.差错控制编码的基本概念

(1) 常用的差错控制方式

P322,图11-1

(2)差错控制编码分类

分类方法

P324,文字

(3)捡错和纠错的基本原理

编码码组有信息量的冗余度

P325,文字

(4)码距和捡错和纠错能力的关系

码距的定义

P326,文字

码距和能力

P326,文字

(11-2),(11-3),(11-4)

检错和纠错能力的描述:

检几错;纠几错;检几错同时纠几错

2.线性分组码

(1)定义

P331,文字

生成方程,生成矩阵

监督方程,监督矩阵

(2)汉明码

P334,文字

汉明界

P336,(11-30)

P337,(11-31)

(3)循环码

循环码的特点

P339,文字

多项式描述,码组多项式

纠正1位错码的循环汉明码

生成多项式,本原多项式

P341

循环码的编码方法

P344,文字

P344,(11-60),(11-61)

纠正1位错码的循环码的一种译码方法

P349,文字

P349,图11-14

(4)纠正突发错误的交织码

差错类型:独立差错,突发差错

突发差错:一个突发差错引起一连串错误

P361,文字

(北邮P127,文字,图9.7.1)

交织码原理

编码器→交织器 → 突发信道―――

译码器←去交织器←突发信道―――

交织方法

(编码器输出)按列写入,按行读出

反交织方法

按行写入,按列读出(译码器输入)

一连串错误,分散的独立差错

交织码的目的:纠正突发差错

交织码的缺点:有较大的时延


3.卷积码
( n,k,N )
(1) 卷积码的概念
编码方法
P371,图12-1


约束长度N和编码效率
P372,文字
编码效率和约束长度N影响纠错能力
(2) 卷积码的表示
图解表示
树状图,P373,图12-3
格图,P373,图12-4
状态图,P373,图12-5
解析表示,多项式表示
输入系列多项式
P375,(12-2)
连接关系多项式,生成多项式
P375,(12-3),文字
(3) 卷积码译码
译码的基本原理
P383,文字
译码过程
P383,图12-14
4.纠错编码的误比特率性能

P366,(11-95),(11-96),(11-97)

P366,图11-23

5.编码增益

P368;文字

P367,图11-24


6.纠错编码前后的速率和带宽
P366,文字
原信息速率不变,速率增大,带宽加宽
原带宽不变,速率不变,原信息速率减小
(八)通信基本概念
1.通信结构
2.通信中的交换方式
电路交换:程控交换(电话)
分组交换:IP, ATM
传输效率
3.通信的信令和通信协议
4.多址方式及应用
频分多址(FDMA),模拟移动通信,
时分多址(TDMA),GSM移动通信
码分多址(CDMA),CDMA移动通信
3G移动通信
随机多址, 以太
(一)信息论初步
1.信道容量公式,香农(Shannon)公式
P23,(2-55)
2.对香农公式的理解
P23,文字
(3)信道容量的极限值

(4)带宽与信噪比互换

(5)无误码传输的极限值


P24,文字



 

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