《通信原理》樊昌信曹麗娜編著第六版課件第2章課件

THEFIRSTLESSONOFTHESCHOOLYEAR《通信原理》樊昌信曹麗娜編著第六版課件第2章課件目CONTENTS通信系統(tǒng)的基本概念信號(hào)與頻譜信道與噪聲模擬調(diào)制系統(tǒng)數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)模擬信號(hào)的數(shù)字化傳輸錄01通信系統(tǒng)的基本概念信宿接收并使用信息的設(shè)備或人。接收器接收信道傳輸?shù)男盘?hào)并將其還原為原始信息，如揚(yáng)聲器、顯示器等。信道傳輸信號(hào)的媒介，如無(wú)線電波、光纖等。信源產(chǎn)生需要傳輸?shù)男畔⒌脑O(shè)備，如話筒、攝像頭等。發(fā)送器將信源產(chǎn)生的信息轉(zhuǎn)換為適合傳輸?shù)男盘?hào)，如調(diào)制器等。通信系統(tǒng)的組成利用導(dǎo)線傳輸信號(hào)的通信方式，如電話線、光纖等。有線通信利用無(wú)線電波傳輸信號(hào)的通信方式，如手機(jī)、無(wú)線局域網(wǎng)等。無(wú)線通信傳輸連續(xù)信號(hào)的通信方式，如調(diào)頻廣播、模擬電視等。模擬通信傳輸離散信號(hào)的通信方式，如數(shù)字電視、數(shù)字移動(dòng)通信等。數(shù)字通信通信系統(tǒng)的分類表示信息多少的量度，通常用比特（bit）表示。信息量表示事件發(fā)生所包含的信息量，通常用概率的負(fù)對(duì)數(shù)表示。自信息量表示兩個(gè)事件之間的信息關(guān)聯(lián)度，通常用兩個(gè)事件概率乘積的對(duì)數(shù)表示?；バ畔⒘啃畔⒓捌涠攘?1信號(hào)與頻譜確定信號(hào)與隨機(jī)信號(hào)01根據(jù)信號(hào)是否具有確定的數(shù)學(xué)表達(dá)式，可以分為確定信號(hào)和隨機(jī)信號(hào)。確定信號(hào)的波形可以用數(shù)學(xué)表達(dá)式描述，而隨機(jī)信號(hào)的波形則無(wú)法預(yù)測(cè)。連續(xù)信號(hào)與離散信號(hào)02根據(jù)信號(hào)取值方式的不同，可以分為連續(xù)信號(hào)和離散信號(hào)。連續(xù)信號(hào)的取值在時(shí)間或空間上連續(xù)變化，而離散信號(hào)的取值則只在某些特定的時(shí)間或空間點(diǎn)上存在。周期信號(hào)與非周期信號(hào)03根據(jù)信號(hào)是否具有周期性，可以分為周期信號(hào)和非周期信號(hào)。周期信號(hào)的波形每隔一個(gè)固定的時(shí)間間隔重復(fù)出現(xiàn)，而非周期信號(hào)的波形則沒(méi)有這樣的重復(fù)性。信號(hào)的分類信號(hào)在時(shí)間上的平均值，表示信號(hào)的直流分量。平均值表示信號(hào)的大小，用于衡量信號(hào)的強(qiáng)度或幅度。有效值信號(hào)的最大值或最小值，表示信號(hào)的最大幅度。峰值表示信號(hào)存在的時(shí)間長(zhǎng)度。脈沖寬度和持續(xù)時(shí)間信號(hào)的時(shí)域分析將信號(hào)分解成不同頻率的正弦波分量，以便分析其頻率特性。頻譜分析頻譜密度函數(shù)頻譜寬度諧波失真描述信號(hào)在不同頻率下的能量分布。表示信號(hào)所包含的頻率范圍。由于非線性元件引起的信號(hào)波形失真，表現(xiàn)為高次諧波分量。信號(hào)的頻域分析將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào)的一種數(shù)學(xué)方法。傅立葉變換的定義包括線性性、時(shí)移性、頻移性、對(duì)稱性等。傅立葉變換的性質(zhì)在通信、圖像處理、音頻處理等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。傅立葉變換的應(yīng)用傅立葉變換01信道與噪聲信道定義信道是通信系統(tǒng)中的傳輸媒介，負(fù)責(zé)傳輸信息信號(hào)。信道模型分類信道可分為恒定參數(shù)的理想信道和具有隨機(jī)參數(shù)的實(shí)際信道兩類模型。實(shí)際信道特性實(shí)際信道具有頻率選擇性、多徑傳播、衰減和噪聲等特性。信道的定義與模型香農(nóng)公式香農(nóng)公式是計(jì)算信道容量的基礎(chǔ)，它表示了信道容量與信號(hào)的平均功率和噪聲功率之間的關(guān)系。約束條件信道容量的計(jì)算受到信號(hào)功率和噪聲功率的約束。信道容量的定義信道容量是信道傳輸信息信號(hào)的最大速率，單位為比特/秒。信道容量03噪聲對(duì)信號(hào)的影響噪聲會(huì)干擾信號(hào)的傳輸，導(dǎo)致信號(hào)失真、誤碼率增加和通信質(zhì)量下降。01噪聲分類噪聲可分為加性噪聲和乘性噪聲兩類。02噪聲來(lái)源加性噪聲主要來(lái)源于外部干擾和設(shè)備內(nèi)部熱噪聲，而乘性噪聲主要來(lái)源于信號(hào)在傳輸過(guò)程中的失真和畸變。信道中的噪聲01模擬調(diào)制系統(tǒng)調(diào)制的概念調(diào)制是將低頻信號(hào)（基帶信號(hào)）附加到高頻載波信號(hào)上，使其成為適合傳輸?shù)男盘?hào)。調(diào)制的分類根據(jù)調(diào)制信號(hào)的性質(zhì)，調(diào)制可以分為模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制。模擬調(diào)制是指用連續(xù)變化的模擬信號(hào)作為調(diào)制信號(hào)，數(shù)字調(diào)制是指用離散的數(shù)字信號(hào)作為調(diào)制信號(hào)。調(diào)制的概念與分類123幅度調(diào)制是通過(guò)改變高頻載波信號(hào)的幅度，來(lái)反映低頻調(diào)制信號(hào)的變化。幅度調(diào)制的基本原理調(diào)幅信號(hào)的產(chǎn)生可以采用相乘器或非線性變換器，常用的調(diào)幅方法有普通調(diào)幅（AM）和雙邊帶調(diào)幅（DSB）。調(diào)幅信號(hào)的產(chǎn)生調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)可以采用包絡(luò)檢波或同步檢波等解調(diào)方法。調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)幅度調(diào)制角度調(diào)制的基本原理角度調(diào)制是通過(guò)改變高頻載波信號(hào)的相位或頻率，來(lái)反映低頻調(diào)制信號(hào)的變化。調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生可以采用直接調(diào)頻或間接調(diào)頻的方法，其中直接調(diào)頻是用一個(gè)可變電抗元件直接改變振蕩器的頻率，間接調(diào)頻是用可變電抗元件調(diào)節(jié)振蕩器的相位角。調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)可以采用鑒頻器或相位鑒頻器等解調(diào)方法。角度調(diào)制01數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)總結(jié)詞二進(jìn)制振幅鍵控調(diào)制是一種數(shù)字調(diào)制方式，通過(guò)改變載波的振幅來(lái)表示數(shù)字信號(hào)的兩種狀態(tài)。詳細(xì)描述在二進(jìn)制振幅鍵控調(diào)制中，二進(jìn)制信號(hào)控制載波的振幅，當(dāng)信號(hào)為高電平時(shí)，載波振幅為A；當(dāng)信號(hào)為低電平時(shí)，載波振幅為0。通過(guò)這種方式，二進(jìn)制振幅鍵控調(diào)制可以有效地將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。二進(jìn)制振幅鍵控調(diào)制二進(jìn)制頻移鍵控調(diào)制是一種數(shù)字調(diào)制方式，通過(guò)改變載波的頻率來(lái)表示數(shù)字信號(hào)的兩種狀態(tài)?？偨Y(jié)詞在二進(jìn)制頻移鍵控調(diào)制中，二進(jìn)制信號(hào)控制載波的頻率，當(dāng)信號(hào)為高電平時(shí)，載波頻率為f1；當(dāng)信號(hào)為低電平時(shí)，載波頻率為f2。通過(guò)這種方式，二進(jìn)制頻移鍵控調(diào)制可以有效地將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。詳細(xì)描述二進(jìn)制頻移鍵控調(diào)制二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制是一種數(shù)字調(diào)制方式，通過(guò)改變載波的相位來(lái)表示數(shù)字信號(hào)的兩種狀態(tài)。總結(jié)詞在二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制中，二進(jìn)制信號(hào)控制載波的相位，當(dāng)信號(hào)為高電平時(shí)，載波相位為0度；當(dāng)信號(hào)為低電平時(shí)，載波相位為180度。通過(guò)這種方式，二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制可以有效地將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。詳細(xì)描述二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制01模擬信號(hào)的數(shù)字化傳輸抽樣定理是模擬信號(hào)數(shù)字化的基本原理，它說(shuō)明了模擬信號(hào)通過(guò)抽樣方式轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的條件。抽樣定理為模擬信號(hào)的數(shù)字化提供了理論依據(jù)，它告訴我們?nèi)绾芜x擇合適的抽樣頻率以實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的準(zhǔn)確數(shù)字化。抽樣定理抽樣定理的意義抽樣定理定義脈沖編碼調(diào)制定義脈沖編碼調(diào)制（PCM）是一種將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的調(diào)制方式，通過(guò)將模擬信號(hào)的幅度或時(shí)間間隔進(jìn)行量化編碼實(shí)現(xiàn)。PCM的原理PCM的原理是將輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行抽樣、量化和編碼三個(gè)步驟，最終輸出二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)。PCM的特點(diǎn)PCM具有動(dòng)態(tài)范圍大、量化噪聲低、信息傳輸可靠等特點(diǎn)，因此在通信系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。脈沖編碼調(diào)制增量調(diào)制（ΔM）是一種簡(jiǎn)單而實(shí)用的模擬信號(hào)數(shù)字化方法，它通過(guò)比