通信原理第六版樊昌信·復習課件

第1章緒論通信的目的、信息的概念通信系統(tǒng)的一般模型及各部分功能信號按參量取值的不同可分為模擬信號和數(shù)字信號模擬通信系統(tǒng)中的兩種變換已調(diào)信號的兩個基本特征數(shù)字通信的特點信號的復用方式通信的工作方式：單工；半雙工；全雙工第1章緒論通信的目的、信息的概念1通信系統(tǒng)的主要性能指標：有效性和可靠性模擬系統(tǒng)：有效傳輸帶寬和輸出信噪比數(shù)字系統(tǒng)：傳輸速率（碼元傳輸速率和信息傳輸速率）、頻帶利用率、差錯率（誤碼率和誤信率）信息量與概率之間的關(guān)系、信息量的計算等概時具有最大熵值多進制信號的碼元傳輸速率和信息傳輸速率之間的關(guān)系學習輔導：期末試題精選通信系統(tǒng)的主要性能指標：有效性和可靠性2第2-3章信號隨機過程的數(shù)字特征：均值、方差和自相關(guān)函數(shù)平穩(wěn)過程的自相關(guān)函數(shù)平穩(wěn)隨機過程通過線性系統(tǒng)輸出過程的均值輸出過程的自相關(guān)函數(shù)輸出過程的功率譜密度輸出過程的概率密度分布窄帶隨機過程：同相分量和正交分量第2-3章信號隨機過程的數(shù)字特征：均值、方差和自相關(guān)函數(shù)3第4章信道無線信道中天線高度的確定：天線尺寸不小于電磁波波長的1/10信道分類：恒參信道和隨參信道恒參信道對信號傳輸?shù)挠绊懀赫穹?頻率特性；相位-頻率特性隨參信道的特征：信號的傳輸衰減隨時間而變信號的傳輸時延隨時間而變存在多徑傳播－多徑效應連續(xù)信道的信道容量三要素：信道帶寬(Hz)、信號功率(W)、噪聲功率譜密度(W/Hz)第4章信道無線信道中天線高度的確定：天線尺寸不小于電磁波波4第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)載波調(diào)制、調(diào)制信號、載波、已調(diào)信號的概念AM信號頻譜的構(gòu)成：載頻分量、上邊帶、下邊帶；帶寬調(diào)制效率：AM最大為1/3，DSB為100％。VSB信號對輸出濾波器要求：在載波處必須具有互補對稱（奇對稱）特性。即解調(diào)方式相干解調(diào)：條件包絡檢波制度增益：DSB=2；SSB=1；AM=2/3；FM第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)載波調(diào)制、調(diào)制信號、載波、已調(diào)信號的概念5通信原理第六版樊昌信·復習課件6第6章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶信號單極性波形；雙極性波形；單極性歸零波形；雙極性歸零波形；差分波形（以相鄰碼元的電平跳變和不變來表示消息代碼，而與碼元本身的電位或極性無關(guān)）幾種常用的傳輸碼型AMI碼：0保持不變，1交替的用＋1和-1來表示雙相碼：0碼用01表示；1碼用10表示CMI碼：1碼交替的用11和00表示，0碼固定的用01表示第6章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶信號7HDB3碼：首先，將消息碼變換成AMI碼；然后檢查AMI碼中連“0”的情況：當沒有發(fā)現(xiàn)4個以上（包括4個）連“0”時，則不作改變，AMI碼就是HDB3碼。當發(fā)現(xiàn)4個或4個以上連“0”碼元串時，就將第4個“0”變成與其前一個非“0”碼元（“＋1”或“－1”）同極性的碼元。將這個碼元稱為“破壞碼元”，并用符號“V”表示，即用“+V”表示“＋1”，用“－V”表示“－1”。為了保證相鄰“V”的符號也是極性交替：*當相鄰“V”之間有奇數(shù)個非“0”碼元時，這是能夠保證的。*當相鄰“V”之間有偶數(shù)個非“0”碼元時，不符合此“極性交替”要求。這時，需將這個連“0”碼元串的第1個“0”變成“＋B”或“－B”。B的符號與前一個非“0”碼元的符號相反；并且讓后面的非“0”碼元符號從V碼元開始再交替變化。HDB3碼：首先，將消息碼變換成AMI碼；然后檢查AMI碼中8消息碼：10110000

0000

0000101AMI碼：HDB3碼：信息碼：101100101差分碼：HDB3碼：+1-1000-V+10-1+1000+V-B00-V+10-1+1-1信息碼：+10-1+1000000000000-10+1+10-1+1000+V-B00-V+B00+V-10+1011011100111000010110000000010111消息碼：101100009誤碼產(chǎn)生的原因：碼間串擾（產(chǎn)生原因）和加性噪聲為了使基帶脈沖傳輸獲得足夠小的誤碼率，必須最大限度的減小碼間串擾和隨機噪聲的影響。無碼間串擾的條件：時域條件頻域條件（奈奎斯特第一準則）（無碼間串擾時）基帶系統(tǒng)所能提供的最高頻帶利用率為誤碼產(chǎn)生的原因：碼間串擾（產(chǎn)生原因）和加性噪聲10采用余弦滾將特性濾波器時：基帶傳輸系統(tǒng)的抗噪聲性能二進制雙極性基帶系統(tǒng)：在發(fā)送等概，且在最佳門限電平下，誤碼率僅依賴于信號峰值和噪聲均方根的比值，而與采取的信號形式無關(guān)。眼圖觀察碼間干擾和信道噪聲等因素對系統(tǒng)性能影響程度的實驗手段將示波器接在抽樣判決器的輸入端最佳抽樣時刻是眼睛張開最大的時刻改善數(shù)字基帶系統(tǒng)性能的措施部分響應系統(tǒng)：提高頻帶利用率時域均衡：減小碼間串擾采用余弦滾將特性濾波器時：11部分響應的一般形式部分響應波形的一般形式可以是N個相繼間隔Ts的波形sinx/x之和，其表達式為式中R1、R2、…、RN為加權(quán)系數(shù)，其取值為正、負整數(shù)和零。R1=1，R2=1，其余系數(shù)為0，第Ⅰ類部分響應波形。R1=1，R3=-1，其余系數(shù)為0，第Ⅳ類部分響應波形部分響應的一般形式12在部分響應系統(tǒng)中為了控制差錯傳播，采用“預編碼-相關(guān)編碼-模2判決”。預編碼：dn=andn-1相關(guān)編碼：Cn=dn+dn-1模2判決：bn=[Cn]mod2=[dn+dn-1]mod2=dndn-1=an比如當輸入序列為1001001在部分響應系統(tǒng)中為了控制差錯傳播，采用“預編碼-相關(guān)編碼-模13第7章數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)數(shù)字信號傳輸方式：基帶傳輸和帶通傳輸常用的二進制數(shù)字調(diào)制方式2ASK（OOK）產(chǎn)生方法：模擬調(diào)制和鍵控法解調(diào)方式及各位置時間波形2FSK解調(diào)方法及各位置時間波形2PSK解調(diào)方式及各位置時間波形2DPSK（利用前后相鄰碼元的載波相對相位變化傳遞數(shù)字信息）解調(diào)方式及各位置時間波形性能比較：帶寬、誤碼率學習輔導：P136例題第7章數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)數(shù)字信號傳輸方式：基帶傳輸和帶通傳輸142DPSK2PSK2FSK2ASK非相干解調(diào)相干解調(diào)帶寬2DPSK2PSK2FSK2ASK非相干解調(diào)相干解調(diào)帶寬15第9章模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號數(shù)字化過程包括抽樣、量化和編碼三個步驟低通模擬信號的抽樣定理量化均勻量化：量化電平數(shù)、量化間隔固定，對小輸入信號不利非均勻量化：信號抽樣值小時，量化間隔?。恍盘柍闃又荡髸r，量化間隔大；從而改善小信號時的信號量噪比13折線中各段折線的斜率第9章模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號數(shù)字化過程包括抽樣、量化和16脈沖編碼調(diào)制：從模擬信號抽樣、量化，直到變換成二進制符號的基本過程。逐次比較法編碼的原理13折線法中采用的折疊碼是8位：極性碼；段落碼；段內(nèi)碼段落碼編碼規(guī)則脈沖編碼調(diào)制：從模擬信號抽樣、量化，直到變換成二進制符號的基17段內(nèi)碼編碼規(guī)則：段內(nèi)碼編碼規(guī)則：18例9-2習題9；10；111024153620481152128001234567891011121314151216例9-21024153620481152128001234519第10章數(shù)字信號的最佳接收最大似然準則確知信號的最佳接收W1r(t)S1(t)S0(t)W0t=Ts比較判決積分器積分器第10章數(shù)字信號的最佳接收最大似然準則W1r(t)S1(t20當先驗概率相等時，對于給定的噪聲功率，誤碼率僅和兩種碼元波形之差的能量有關(guān)，而與波形本身無關(guān)。就誤碼率而言，先驗概率相等時最壞的情況。在抽樣時刻上，令輸出信噪比最大的線性濾波器稱為匹配濾波器將消除了碼間串擾并且誤碼率最小的基帶傳輸系統(tǒng)稱為最佳基帶傳輸系統(tǒng)當先驗概率相等時，對于給定的噪聲功率，誤碼率僅和兩種碼元波形21第11章差錯控制編碼差錯控制技術(shù)：檢錯重發(fā)；前向糾錯；反饋校驗；檢錯刪除分組碼：碼重；碼距編碼的檢糾錯能力奇偶監(jiān)督碼線性分組碼監(jiān)督位數(shù)的確定監(jiān)督矩陣和生成矩陣錯誤圖樣和校正子最小碼距就是最小碼重Q=PTS=BHT第11章差錯控制編碼差錯控制技術(shù)：檢錯重發(fā)；前向糾錯；反饋22線性分組碼常見題型監(jiān)督矩陣和生成矩陣的相互轉(zhuǎn)換確定最小碼距，判定檢糾錯能力求分組碼碼組例：已知(7,4)漢明碼的監(jiān)督矩陣為H，設信息位(1010)，用此(7,4)進行信道編碼，①寫出監(jiān)督關(guān)系式②求生成矩陣③求輸出④該碼能糾正幾位錯誤⑤設接收到的(7,4)碼組為(0001100)時,問有無錯誤？線性分組碼常見題型23(n，k)循環(huán)碼生成多項式：因式分解xn+1，從中找到任一(n-k)次因子，該因子即為(n，k)循環(huán)碼的生成多項式個g(x)生成矩陣和監(jiān)督矩陣循環(huán)碼組已知(7,3)循環(huán)碼的生成矩陣為G，①寫出該(7，3)循環(huán)碼的生成多項式g(x)和監(jiān)督矩陣H；②若輸入信息碼為011，寫出對應的循環(huán)碼碼組；③該碼能糾正幾位錯誤？寫出(4，2)循環(huán)碼的生成多項式、生成矩陣和全部碼字(n，k)循環(huán)碼已知(7,3)循環(huán)碼的生成矩陣為G，①寫出該24第1章緒論通信的目的、信息的概念通信系統(tǒng)的一般模型及各部分功能信號按參量取值的不同可分為模擬信號和數(shù)字信號模擬通信系統(tǒng)中的兩種變換已調(diào)信號的兩個基本特征數(shù)字通信的特點信號的復用方式通信的工作方式：單工；半雙工；全雙工第1章緒論通信的目的、信息的概念25通信系統(tǒng)的主要性能指標：有效性和可靠性模擬系統(tǒng)：有效傳輸帶寬和輸出信噪比數(shù)字系統(tǒng)：傳輸速率（碼元傳輸速率和信息傳輸速率）、頻帶利用率、差錯率（誤碼率和誤信率）信息量與概率之間的關(guān)系、信息量的計算等概時具有最大熵值多進制信號的碼元傳輸速率和信息傳輸速率之間的關(guān)系學習輔導：期末試題精選通信系統(tǒng)的主要性能指標：有效性和可靠性26第2-3章信號隨機過程的數(shù)字特征：均值、方差和自相關(guān)函數(shù)平穩(wěn)過程的自相關(guān)函數(shù)平穩(wěn)隨機過程通過線性系統(tǒng)輸出過程的均值輸出過程的自相關(guān)函數(shù)輸出過程的功率譜密度輸出過程的概率密度分布窄帶隨機過程：同相分量和正交分量第2-3章信號隨機過程的數(shù)字特征：均值、方差和自相關(guān)函數(shù)27第4章信道無線信道中天線高度的確定：天線尺寸不小于電磁波波長的1/10信道分類：恒參信道和隨參信道恒參信道對信號傳輸?shù)挠绊懀赫穹?頻率特性；相位-頻率特性隨參信道的特征：信號的傳輸衰減隨時間而變信號的傳輸時延隨時間而變存在多徑傳播－多徑效應連續(xù)信道的信道容量三要素：信道帶寬(Hz)、信號功率(W)、噪聲功率譜密度(W/Hz)第4章信道無線信道中天線高度的確定：天線尺寸不小于電磁波波28第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)載波調(diào)制、調(diào)制信號、載波、已調(diào)信號的概念AM信號頻譜的構(gòu)成：載頻分量、上邊帶、下邊帶；帶寬調(diào)制效率：AM最大為1/3，DSB為100％。VSB信號對輸出濾波器要求：在載波處必須具有互補對稱（奇對稱）特性。即解調(diào)方式相干解調(diào)：條件包絡檢波制度增益：DSB=2；SSB=1；AM=2/3；FM第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)載波調(diào)制、調(diào)制信號、載波、已調(diào)信號的概念29通信原理第六版樊昌信·復習課件30第6章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶信號單極性波形；雙極性波形；單極性歸零波形；雙極性歸零波形；差分波形（以相鄰碼元的電平跳變和不變來表示消息代碼，而與碼元本身的電位或極性無關(guān)）幾種常用的傳輸碼型AMI碼：0保持不變，1交替的用＋1和-1來表示雙相碼：0碼用01表示；1碼用10表示CMI碼：1碼交替的用11和00表示，0碼固定的用01表示第6章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶信號31HDB3碼：首先，將消息碼變換成AMI碼；然后檢查AMI碼中連“0”的情況：當沒有發(fā)現(xiàn)4個以上（包括4個）連“0”時，則不作改變，AMI碼就是HDB3碼。當發(fā)現(xiàn)4個或4個以上連“0”碼元串時，就將第4個“0”變成與其前一個非“0”碼元（“＋1”或“－1”）同極性的碼元。將這個碼元稱為“破壞碼元”，并用符號“V”表示，即用“+V”表示“＋1”，用“－V”表示“－1”。為了保證相鄰“V”的符號也是極性交替：*當相鄰“V”之間有奇數(shù)個非“0”碼元時，這是能夠保證的。*當相鄰“V”之間有偶數(shù)個非“0”碼元時，不符合此“極性交替”要求。這時，需將這個連“0”碼元串的第1個“0”變成“＋B”或“－B”。B的符號與前一個非“0”碼元的符號相反；并且讓后面的非“0”碼元符號從V碼元開始再交替變化。HDB3碼：首先，將消息碼變換成AMI碼；然后檢查AMI碼中32消息碼：10110000

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0000101AMI碼：HDB3碼：信息碼：101100101差分碼：HDB3碼：+1-1000-V+10-1+1000+V-B00-V+10-1+1-1信息碼：+10-1+1000000000000-10+1+10-1+1000+V-B00-V+B00+V-10+1011011100111000010110000000010111消息碼：1011000033誤碼產(chǎn)生的原因：碼間串擾（產(chǎn)生原因）和加性噪聲為了使基帶脈沖傳輸獲得足夠小的誤碼率，必須最大限度的減小碼間串擾和隨機噪聲的影響。無碼間串擾的條件：時域條件頻域條件（奈奎斯特第一準則）（無碼間串擾時）基帶系統(tǒng)所能提供的最高頻帶利用率為誤碼產(chǎn)生的原因：碼間串擾（產(chǎn)生原因）和加性噪聲34采用余弦滾將特性濾波器時：基帶傳輸系統(tǒng)的抗噪聲性能二進制雙極性基帶系統(tǒng)：在發(fā)送等概，且在最佳門限電平下，誤碼率僅依賴于信號峰值和噪聲均方根的比值，而與采取的信號形式無關(guān)。眼圖觀察碼間干擾和信道噪聲等因素對系統(tǒng)性能影響程度的實驗手段將示波器接在抽樣判決器的輸入端最佳抽樣時刻是眼睛張開最大的時刻改善數(shù)字基帶系統(tǒng)性能的措施部分響應系統(tǒng)：提高頻帶利用率時域均衡：減小碼間串擾采用余弦滾將特性濾波器時：35部分響應的一般形式部分響應波形的一般形式可以是N個相繼間隔Ts的波形sinx/x之和，其表達式為式中R1、R2、…、RN為加權(quán)系數(shù)，其取值為正、負整數(shù)和零。R1=1，R2=1，其余系數(shù)為0，第Ⅰ類部分響應波形。R1=1，R3=-1，其余系數(shù)為0，第Ⅳ類部分響應波形部分響應的一般形式36在部分響應系統(tǒng)中為了控制差錯傳播，采用“預編碼-相關(guān)編碼-模2判決”。預編碼：dn=andn-1相關(guān)編碼：Cn=dn+dn-1模2判決：bn=[Cn]mod2=[dn+dn-1]mod2=dndn-1=an比如當輸入序列為1001001在部分響應系統(tǒng)中為了控制差錯傳播，采用“預編碼-相關(guān)編碼-模37第7章數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)數(shù)字信號傳輸方式：基帶傳輸和帶通傳輸常用的二進制數(shù)字調(diào)制方式2ASK（OOK）產(chǎn)生方法：模擬調(diào)制和鍵控法解調(diào)方式及各位置時間波形2FSK解調(diào)方法及各位置時間波形2PSK解調(diào)方式及各位置時間波形2DPSK（利用前后相鄰碼元的載波相對相位變化傳遞數(shù)字信息）解調(diào)方式及各位置時間波形性能比較：帶寬、誤碼率學習輔導：P136例題第7章數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)數(shù)字信號傳輸方式：基帶傳輸和帶通傳輸382DPSK2PSK2FSK2ASK非相干解調(diào)相干解調(diào)帶寬2DPSK2PSK2FSK2ASK非相干解調(diào)相干解調(diào)帶寬39第9章模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號數(shù)字化過程包括抽樣、量化和編碼三個步驟低通模擬信號的抽樣定理量化均勻量化：量化電平數(shù)、量化間隔固定，對小輸入信號不利非均勻量化：信號抽樣值小時，量化間隔?。恍盘柍闃又荡髸r，量化間隔大；從而改善小信號時的信號量噪比13折線中各段折線的斜率第9章模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號數(shù)字化過程包括抽樣、量化和40脈沖編碼調(diào)制：從模擬信號抽樣、量化，直到變換成二進制符號的基本過程。逐次比較法編碼的原理13折線法中采用的折疊碼是8位：極性碼；段落碼；段內(nèi)碼段落碼編碼規(guī)則脈沖編碼調(diào)制：從模擬信號抽樣、量化，直到變換成二進制符號的基41段內(nèi)碼編碼規(guī)則：段內(nèi)碼編碼規(guī)則：42例9-2習題9；10；111024153620481152128001234567891011121314151216例9-21024153620481152128001234543第10章數(shù)