理工類專業(yè)課復(fù)習(xí)資料-通信原理快速?gòu)?fù)習(xí)資料

加密加密解密習(xí)資料模擬通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)是利用模擬信號(hào)來(lái)傳遞信息的通信系統(tǒng)信息源(簡(jiǎn)稱信源)：把各種消息轉(zhuǎn)換成原始電信號(hào)，如麥克風(fēng)。信源可分為模擬信源和數(shù)的物理媒質(zhì)。分為有線信道和無(wú)線信道兩大類。信號(hào)。受信者(信宿)：把原始電信號(hào)還原成相應(yīng)的消息，如揚(yáng)聲器等。原始電信號(hào)(基帶信號(hào))已調(diào)信號(hào)(帶通信號(hào))數(shù)字通信系統(tǒng)模型數(shù)字通信系統(tǒng)是利用數(shù)字信號(hào)來(lái)傳遞信息的通信系統(tǒng)輸?shù)挠行缘谰幋a與譯碼目的：增強(qiáng)抗干擾能力密與解密目的：保證所傳信息的安全數(shù)字調(diào)制與解調(diào)目的：形成適合在信道中傳輸?shù)膸ㄐ盘?hào)保持步調(diào)一致(1)抗干擾能力強(qiáng)，且噪聲不積累(2)傳輸差錯(cuò)可控(3)便于處理、變換、存儲(chǔ)(4)便于將來(lái)自不同信源的信號(hào)綜合到一起傳輸(5)易于集成，使通信設(shè)備微型化，重量輕(6)易于加密處理，且保密性好(1)需要較大的傳輸帶寬(2)對(duì)同步要求高(1)按通信業(yè)務(wù)分類：電報(bào)通信系統(tǒng)、電話通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、圖像通信系統(tǒng)(2)按調(diào)制方式分類：基帶傳輸系統(tǒng)和帶通(調(diào)制)傳輸系統(tǒng)(3)調(diào)制傳輸系統(tǒng)又分為多種調(diào)制，詳見(jiàn)書(shū)中表1-1(4)按信號(hào)特征分類：模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)(5)按傳輸媒介分類：有線通信系統(tǒng)和無(wú)線通信系統(tǒng)(6)按工作波段分類：長(zhǎng)波通信、中波通信、短波通信(7)按信號(hào)復(fù)用方式分類：頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用、碼分復(fù)用(1)模擬通信系統(tǒng)：可用有效傳輸頻帶來(lái)度量。(2)數(shù)字通信系統(tǒng)：碼元傳輸速率RB：定義為單位時(shí)間(每秒)傳送碼元的數(shù)目，單位為波特(Baud)6、通信的目的：傳遞消息中所包含的信息半雙工和全雙工通信的度量。一個(gè)二進(jìn)制碼元含1b的信息量；一個(gè)概率發(fā)送時(shí)，信息源的熵有最大值。 (1)按照周期性區(qū)分：周期信號(hào)和非周期信號(hào) (2)按照能量區(qū)分：能量信號(hào)和功率信號(hào)：3、確知信號(hào)在頻域中的性質(zhì)有四種，即頻譜、頻譜密度、能量譜密度和功率譜密度。4、確知信號(hào)在時(shí)域中的特性主要有自相關(guān)函數(shù)和互相關(guān)函數(shù)。等于信號(hào)的能量；功率信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)R(0)等于信號(hào)的平均功率。7單模階躍(7單模階躍(程是一族隨機(jī)變量的集合。函數(shù)描述。(t)的譜密度集中在中心頻率fcfffc的條件，且fc(t)為窄帶隨機(jī)過(guò)程。的完全統(tǒng)計(jì)描述只需要它的數(shù)字特征。即滿足f<<fc的條件，且fc遠(yuǎn)離零頻率，則稱該(t)為窄帶隨機(jī)過(guò)程。(1)無(wú)線信道－電磁波(含光波)(2)有線信道－電線、光纖2、無(wú)線信道(電磁波)的傳播主要分為地波、天波和視線傳播三種。導(dǎo)體導(dǎo)體絕緣層實(shí)心介質(zhì)導(dǎo)體n2n1折射率( n2n折射(n2n1折射D損耗與波長(zhǎng)關(guān)系D損耗與波長(zhǎng)關(guān)系解密0.70.70.91.11.3光波波長(zhǎng)()信息源加密噪聲源調(diào)制信道編碼信道eotf[ei(t)]+n(t)eitfn(t)調(diào)制信道數(shù)學(xué)模型n(t)－噪聲電壓eotkteitnt－調(diào)制信道數(shù)學(xué)模型當(dāng)沒(méi)有信號(hào)時(shí)，沒(méi)有乘性干擾。7、編碼信道的輸入和輸出信號(hào)是數(shù)字序列，編碼信道對(duì)信號(hào)的影響是使傳輸?shù)臄?shù)字序列發(fā)道的特性。的。9、恒參信道的主要傳輸特性通常用振幅~頻率特性和相位~頻率特性來(lái)描述。失真；可以用線性網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行補(bǔ)償。的元器件不理想造成的。接收端中用于調(diào)制解調(diào)或頻率變換的振蕩器的頻率誤差引起的。17、隨參信道的特性：(1)衰減隨時(shí)間變化(2)時(shí)延隨時(shí)間變化(3)多徑效應(yīng)：信號(hào)經(jīng)過(guò)幾條路徑到達(dá)接收端，而且每條路徑的長(zhǎng)度(時(shí)延)和衰減都隨(1)確知信號(hào)：接收端能夠準(zhǔn)確知道其碼元波形的信號(hào)(2)隨相信號(hào)：接收碼元的相位隨機(jī)變化遠(yuǎn)存在于通信系統(tǒng)中。著率。(1)人為噪聲－例：開(kāi)關(guān)火花、電臺(tái)輻射(2)自然噪聲－例：閃電、大氣噪聲、宇宙噪聲、熱噪聲(1)脈沖噪聲：(2)窄帶噪聲：(3)起伏噪聲：24、信道容量－指信道能夠傳輸?shù)淖畲笃骄畔⑺俾省?5、連續(xù)信道容量(香農(nóng)定理)：(SC=Blog|1+|N)(b/s)N－噪聲功率(W)；B－帶寬(Hz)故上式可以改寫(xiě)成：(S)C=Blog|1+|(b/s)\nB)0log21+S=Slog2(1+x)1/xn0S\n0B)n0limCt=limSlog(3)0(B)wx(3)0(Ct=Blog2|1+\1/x1/xS) |=Blog2n0B)log2e~1.44(E/T)(E)|1+|=Blog|1+|\n0B)\n0)PP擬調(diào)制系統(tǒng)的比較。在信道中傳輸?shù)男问降囊环N過(guò)程。2、載波調(diào)制－用調(diào)制信號(hào)去控制載波的參數(shù)的過(guò)程。3、解調(diào)(檢波)－調(diào)制的逆過(guò)程，其作用是將已調(diào)信號(hào)中的調(diào)制信號(hào)恢復(fù)出來(lái)。4、調(diào)制的目的：(為什么要進(jìn)行載波調(diào)制？)(1)提高無(wú)線通信時(shí)的天線輻射效率。(2)把多個(gè)基帶信號(hào)分別搬移到不同的載頻處，以實(shí)現(xiàn)信道的多路復(fù)用，提高信道利用率。(3)擴(kuò)展信號(hào)帶寬，提高系統(tǒng)抗干擾、抗衰落能力，還可實(shí)現(xiàn)傳輸帶寬與信噪比之間的互2、在某些具有低通特性的有線信道中，特別是在傳輸距離不太遠(yuǎn)的情況下，基帶信號(hào)可以不經(jīng)過(guò)載波調(diào)制而直接進(jìn)行傳輸。(1)近程數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中廣泛采用(2)基帶傳輸方式也有迅速發(fā)展的趨勢(shì)(3)基帶傳輸中包含帶通傳輸?shù)脑S多基本問(wèn)題(4)任何一個(gè)采用線性調(diào)制的帶通傳輸系統(tǒng)，可以等效為一個(gè)基帶傳輸系統(tǒng)來(lái)研究。(1)不含直流，且低頻分量盡量少；(2)應(yīng)含有豐富的定時(shí)信息，以便于從接收碼流中提取定時(shí)信號(hào)；(3)功率譜主瓣寬度窄，以節(jié)省傳輸頻帶；(4)不受信息源統(tǒng)計(jì)特性的影響，即能適應(yīng)于信息源的變化；(6)編譯碼簡(jiǎn)單，以降低通信延時(shí)和成本。這一規(guī)律觀察誤碼情況AMI碼的缺點(diǎn)：當(dāng)原信碼出現(xiàn)長(zhǎng)連“0”串時(shí)，信號(hào)的電平長(zhǎng)時(shí)間不跳變，造成提取定時(shí)I編碼規(guī)則：I(3)V與前一個(gè)相鄰的非“0”脈沖的極性相同(這破壞了極性交替的規(guī)則，所以V稱為破壞(4)B的取值可選0、+1或-1，以使V同時(shí)滿足(3)中的兩個(gè)要求；(5)V碼后面的傳號(hào)碼極性也要交替。7、碼間串?dāng)_的原因：(1)碼間串?dāng)_(2)信道加性噪聲是影響基帶傳輸系統(tǒng)性能的兩個(gè)主要因素。種方法。P172頁(yè)小結(jié)制：把數(shù)字基帶信號(hào)變換為數(shù)字帶通信號(hào)(已調(diào)信號(hào))的過(guò)程。(1)利用模擬調(diào)制的方法去實(shí)現(xiàn)數(shù)字式調(diào)制；(2)通過(guò)開(kāi)關(guān)鍵控載波，通常稱為鍵控法。01t01tt101tte2ASK(t)ace2ASK(t)bde2ASK(t)ace2ASK(t)bdeASKtf模擬調(diào)制法(相乘器法)t 乘法器(2)2ASK信號(hào)解調(diào)方法：非相干解調(diào)(包絡(luò)檢波法)和相干解調(diào)(同步檢測(cè)法)非相干解調(diào)(包絡(luò)檢波法)abcd1ttt1001t相干解調(diào)(同步檢測(cè)法)tcos(3)功率譜2ASK信號(hào)的功率譜是基帶信號(hào)功率譜Ps(f)的線性搬移(屬線性調(diào)制)。P2ASK(f)fccfcfccfcfsfc+fsfc-2fsfc+2fs振蕩器1e(t)基帶信號(hào)反相器振蕩器2f2選通開(kāi)關(guān)帶通濾波器低通濾振蕩器1e(t)基帶信號(hào)反相器振蕩器2f2選通開(kāi)關(guān)帶通濾波器低通濾波器O1帶通濾波器2低通濾波器包絡(luò)檢波器gt帶譜，而離散譜由載波分量確定。2ASK信號(hào)的帶寬是基帶信號(hào)帶寬的兩倍，若只計(jì)譜的主瓣(第一個(gè)譜零點(diǎn)位置)，則有B2ASK=2fs，其中fs=1/Ts。即2ASK信號(hào)的傳輸帶寬是碼元速率的兩倍。K(1)2FSK信號(hào)的產(chǎn)生方法：選選通開(kāi)關(guān)相相加器A/相干解調(diào)相乘器輸出cosO1t定時(shí)輸出cosO1t定時(shí)脈沖cocosO2t判決器相乘器B/非相干解調(diào)帶通濾帶通濾波器1檢波器輸出e2FSKe2FSK(t)抽樣判決器帶通濾波器2(3)功率譜密度相位不連續(xù)2FSK信號(hào)的功率譜由連續(xù)譜和離散譜組成。其中，連續(xù)譜由兩個(gè)中心位于f1連續(xù)譜的形狀隨著兩個(gè)載頻之差的大小而變化，若|f1–f2|<fs，連續(xù)譜在fc處出現(xiàn)單e2PSK(t)e2PSK(t)cdeB2FSK=f2-f1+2fs其中，fs=1/Ts為基帶信號(hào)的帶寬。圖中的fc為兩個(gè)載頻的中心頻率。發(fā)送“0”時(shí)發(fā)發(fā)送“0”時(shí)發(fā)送“1”時(shí)0n=〈",1110111tTscosoctcos0ePSK(t)0cosoct"1800移相acoscosoctb僅在于當(dāng)P=1/2時(shí)，其譜中無(wú)離散譜(即載波分量)，此時(shí)2PSK信號(hào)實(shí)際上相當(dāng)于抑制載號(hào)作用下的調(diào)幅信號(hào)。(2)二進(jìn)制差分相移鍵控(2DPSK僅在于當(dāng)P=1/2時(shí)，其譜中無(wú)離散譜(即載波分量)，此時(shí)2PSK信號(hào)實(shí)際上相當(dāng)于抑制載號(hào)作用下的調(diào)幅信號(hào)。(2)二進(jìn)制差分相移鍵控(2DPSK)：是利用前后相鄰碼元的載波相對(duì)相位變化傳遞數(shù)字信息，所以又稱相對(duì)相移鍵控。fabcde110011tTttt10011t干載波的基準(zhǔn)相位與2PSK信號(hào)的調(diào)制載波的基準(zhǔn)相位一致(通常默法辨認(rèn)信號(hào)碼元的起止時(shí)刻。為了解決上述問(wèn)題，可以采用差分相移鍵控(DPSK)體制。C/功率譜密度P2PSKf ffcfcfscffcfcfsc1或0DPSK號(hào)的波形如下：表示數(shù)字信息“表示數(shù)字信息“10100000000”1”110000t11010tt00011011110t11010tt00011011110(a)絕對(duì)碼(b)相對(duì)碼(c)2DPSK0011100111011010參考e2e2DPSK(t)cosct180差分碼可取傳號(hào)差分碼或空號(hào)差分碼。其中，傳號(hào)差分碼的編碼規(guī)則為bn=anbn1上式的逆過(guò)程稱為差分譯碼(碼反變換)，即an=bnbn1相干解調(diào)(極性比較法)加碼反變換法的相對(duì)碼也可能是“1”和“0”倒置，但經(jīng)差分譯碼(碼反變換)得到的絕對(duì)碼不會(huì)發(fā)生任ead帶通濾波ead帶通濾波器相乘器低通濾波器抽樣判決器碼反變換器fe2DPSK(t)f輸出b脈沖abctdtef(abctdtef(絕對(duì)碼)ced低通濾波器抽樣判決器e(t)輸出b定時(shí)脈ced低通濾波器抽樣判決器e(t)輸出b定時(shí)脈沖延遲Ts差分相干解調(diào)(相位比較)法帶通濾波器a相乘器01101011tattbtctd t e111K系統(tǒng)中可能使碼元產(chǎn)生錯(cuò)誤，錯(cuò)誤程度通常用誤碼率來(lái)衡量。(2)2FSK要求的場(chǎng)合，多采用包絡(luò)檢波法。13、二進(jìn)制調(diào)制系統(tǒng)的性能比較(1)誤碼率相干解調(diào)非相干解調(diào) 1(2erfc1(2erfc2e12e2FSK 1(2erfc1(2erfc12e12e2PSK2DPSK12e12e(2)頻帶寬度ASK統(tǒng)和2PSK(2DPSK)系統(tǒng)的頻帶寬度B=B=2.Ts2FSK系統(tǒng)的頻帶寬度B2FSK=f2-f1+(3)對(duì)信道特性變化的敏感性K抽樣信號(hào)量化信號(hào)抽樣信號(hào)量化信號(hào)FSK力；若從設(shè)備復(fù)雜程度考慮：則非相干方式比相干方式更適宜。P234小結(jié)第