通信原理重点知识总结PPT学习教案

1、会计学1通信原理重点知识总结通信原理重点知识总结第1页/共56页第2页/共56页4发端发端收端收端把各种把各种消息转消息转换成原换成原始电信始电信号号对原始信号对原始信号完成某种变完成某种变换，使之适换，使之适合在信道中合在信道中传输传输信号传输的通信号传输的通道，提供了信源道，提供了信源与信宿之间在电与信宿之间在电气上的联系。分气上的联系。分为有线信道和无为有线信道和无线信道两大类线信道两大类把接收把接收到的信号到的信号反变换，反变换，转换成原转换成原始电信号始电信号将复原将复原的原始电的原始电信号转换信号转换成相应的成相应的消息消息第3页/共56页5第4页/共56页6为信息源的为信息源的熵

2、熵 1212,MMxxxP xP xP x1()1MiiP x21222log()log()log()MP xP xP x， ，121222221( )( ) log( )() log()() log()( ) g( )(/(1.4 6)MMMiiiH xP xP xP xP xP xP xP x loP x比特 符号）第5页/共56页7)/(log2符号bitn第6页/共56页第7页/共56页9)B(1TRB第8页/共56页10)b/s(log2MRRBb)B(log2MRRbB第9页/共56页11)B/Hz(BRBHz)b/(sBRbb传输总码元数错误码元数eP传输总比特数错误比特数bPe

3、bPP 第10页/共56页第11页/共56页信号分成两类：信号分成两类：l能量信号：能量等于一个有限正能量信号：能量等于一个有限正值，但平均功率为值，但平均功率为0.0.l功率信号：平均功率是一个有限功率信号：平均功率是一个有限值，但能量为无限大。值，但能量为无限大。第12页/共56页14第13页/共56页15式中式中njnkkkkjjjjknnnnnaxaxBBBtttxxxf112/1212/2121)(21exp.)2(1),.,.,(；22)(),(kkkkkatEtEa第14页/共56页16无关，则它的无关，则它的n维分布也与时间起点维分布也与时间起点无关，故它也是严平稳的。所以，无

4、关，故它也是严平稳的。所以，高斯过程若是广义平稳的，则也严高斯过程若是广义平稳的，则也严平稳。平稳。第15页/共56页172)(0nfPn)(f0)(nfPn)(0 f)(2)(0nR第16页/共56页18变量之间，不仅是互不相关的，而且还是变量之间，不仅是互不相关的，而且还是统计独立的。统计独立的。f2n)0(0dR)0(2)0(0nR第17页/共56页第18页/共56页20f ei(t)e0(t)ei(t)n(t)图图 调制信道数学模型调制信道数学模型)()()(tntefteio)(tei)(teo)(tn)()()(tetktefii)()()()(tntetkteio第19页/共56

5、页21)()()()(tntetkteio第20页/共56页22信道容量信道容量l从信息论观点，各种信道分二大类：从信息论观点，各种信道分二大类： 离散信道离散信道编码信道（其模型用转移概率表示）编码信道（其模型用转移概率表示）连续信道连续信道调制信道（其模型用时变线性网络表示）调制信道（其模型用时变线性网络表示）1. 1. 离散信道容量离散信道容量编码信道是一种离散信道，可以用离散信道的信道编码信道是一种离散信道，可以用离散信道的信道容量来表征。容量来表征。第21页/共56页23香农公式香农公式 对于带宽有限、平均功率有限的高斯白噪声连续信道，对于带宽有限、平均功率有限的高斯白噪声连续信道，

6、可证，其信道容量为可证，其信道容量为如果白噪声单边功率谱密度为如果白噪声单边功率谱密度为n0(w/Hz)，则，则Nn0B(w)，故故log( / )21 tSCBb sN骣=+桫B为带宽为带宽(Hz)，S为信号平均功率为信号平均功率(w)，N为噪声功率为噪声功率(w)。Ct的单位为的单位为b/s。log( / )201 tSCBb sn B骣=+桫上式是信息论中具有重要意义的上式是信息论中具有重要意义的香农（香农（shannon）公式）公式 第22页/共56页24关于信道容量公式的几个重要结论：关于信道容量公式的几个重要结论：1.若提高信噪比若提高信噪比S/N，则信道容量，则信道容量Ct也提高

7、。也提高。2. 若若n00，则，则Ct ，意味着无干扰信道容量为无穷大。，意味着无干扰信道容量为无穷大。 3.若若S/N保持不变，但增加带宽保持不变，但增加带宽B，则，则Ct也增加，但增加的幅也增加，但增加的幅度很小，这因带宽增加的同时，噪声功率也随之增加。当度很小，这因带宽增加的同时，噪声功率也随之增加。当 时，由洛必塔法可求出时，由洛必塔法可求出 Ct1.44S/n0，即带宽趋于无，即带宽趋于无限时，信道容量仍保持有限值。限时，信道容量仍保持有限值。S/n0S/n0BCt1.44(S/n0)log21 tSCBN骣=+桫第23页/共56页254. 若信息速率若信息速率Rt，则理论上可实现无

8、误差（任意，则理论上可实现无误差（任意小的差错率）传输。小的差错率）传输。 若若RCt，则不可能实现无误传输。，则不可能实现无误传输。 若若R=Ct ，则称为理想通信系统。，则称为理想通信系统。 007410.7400ttS nBKHzCbit sS nBKHzCbit s: 0900 10.0988例，时，时，例题：计算电视中视频图像信号传输的带宽。设每帧例题：计算电视中视频图像信号传输的带宽。设每帧电视图像有电视图像有300000（30万）个像素组成，每个像素用万）个像素组成，每个像素用10个亮度电平表示。个亮度电平表示。 第24页/共56页26假设对于任何像素，假设对于任何像素，1010

9、个亮度电平等概出现。每秒个亮度电平等概出现。每秒发送发送 3030帧图像，要求信噪比帧图像，要求信噪比S/N=1000(S/N=1000(即即30dB)30dB)，计，计算传播信号所需要的最小带宽。算传播信号所需要的最小带宽。解：每个像素的信息量解：每个像素的信息量= = bit32310101122.log/log每帧图像信息量每帧图像信息量= = 300000 3.32996()Kbit每秒传送的每秒传送的(30(30帧帧) )信息量信息量 = = 996 3029.90.()Mb为了传输为了传输29.9Mb29.9Mb的电视图像，信道容量的电视图像，信道容量必须必须 C Ct t 29.

10、9Mb/s 29.9Mb/s第25页/共56页27已知：已知：()1000 30S NdB=图像通信系统的带宽约需要图像通信系统的带宽约需要3MHz()loglog.22110009 9529 929 9 39 95tSCBBNBMMBM=+=郴第26页/共56页第27页/共56页调制的实质是调制的实质是频谱搬移频谱搬移，其作用和目的是：，其作用和目的是：1. 将调制信号（基带信号）转换成适合于信将调制信号（基带信号）转换成适合于信道传输的已调信号（频带信号）道传输的已调信号（频带信号）,提高无线提高无线通信时的天线辐射效率；通信时的天线辐射效率；2. 实现信道的多路复用，提高信道利用率；实现

11、信道的多路复用，提高信道利用率；3. 减少干扰，提高系统抗干扰能力；减少干扰，提高系统抗干扰能力；4. 实现传输带宽与信噪比之间的互换。实现传输带宽与信噪比之间的互换。第28页/共56页)(2) 1(2mmfFMfffmB:1fmmFMfB2:1fmfBFM 2:10fm卡森公式卡森公式窄带调频的带宽窄带调频的带宽大调频指数情况，带宽由最大频偏决定大调频指数情况，带宽由最大频偏决定调频信号的带宽：调频信号的带宽：设设fm是调制信号的最高频率，是调制信号的最高频率， mf是最大频偏是最大频偏 f 与与 fm之比之比。第29页/共56页31第30页/共56页32 0( )dstAm t第31页/共

12、56页33第32页/共56页调制方式信号带宽制度增益设备复杂度主要应用DSB2中等较少应用SSB1复杂短波无线电广播，话音频分多路VSB略大于 近似SSB近似SSB复杂商用电视广播AM2/3简单中短波无线电广播FM中等超短波小功率电台(窄带FM)，微波中继，调频立体声广播(宽带FM)各种模拟调制方式的性能各种模拟调制方式的性能-5mffm) 1(2) 1(32ffmmmfmiffnSm0223mifnS031mifnS0mfooNSmf2mifnS0mf2第33页/共56页第34页/共56页第35页/共56页第36页/共56页 nRsRntnnTtgatr deGCGtgtjRTR21 knS

13、RsRnRksnRssRnstkTntTnkgatgatkTnnTtkTgatkTr000000恢复信息恢复信息码间干扰码间干扰随机干扰随机干扰第37页/共56页39B=1/2 (Hz)ST/2(B/Hz)BRB第38页/共56页40 理想低通传输函数的理想低通传输函数的频带利用率为频带利用率为2Baud/Hz 。这是最大的频带利用率，因为如果系统用高于的码元速这是最大的频带利用率，因为如果系统用高于的码元速率传送信码时，将存在码间串扰。若降低传码率，则系统率传送信码时，将存在码间串扰。若降低传码率，则系统的频带利用率将相应降低。的频带利用率将相应降低。 但理想低通系统在实际应用中存在两个问题

14、：但理想低通系统在实际应用中存在两个问题：一是理想矩形特性的物理实现极为困难；一是理想矩形特性的物理实现极为困难；二是理想的冲激响应二是理想的冲激响应h(t) 的的“尾巴尾巴”很长，衰减很慢，很长，衰减很慢，当定时存在偏差时，可能出现严重的码间串扰。当定时存在偏差时，可能出现严重的码间串扰。第39页/共56页41第40页/共56页42 2 22sin/cos/14/SSSSt Tt Th tt TtT/Nff第41页/共56页43/Nff(1)NNBfff22Bd/Hz(1)(1)NBNfRBf第42页/共56页44则可求得最佳门限电平则可求得最佳门限电平(1) (0/1)(0) (1/0)e

15、PPPPP0deVP) 1 ()0(ln22PPAVnd第43页/共56页第44页/共56页46 振幅键控 频移键控 相移键控第45页/共56页第46页/共56页第47页/共56页抽样信号抽样信号抽样信号抽样信号量化信号量化信号t011011011100100100100编码信号编码信号第48页/共56页Hsff2第49页/共56页第50页/共56页52第51页/共56页53段落序号段落序号段落码段落码c2 c3 c4段落范围段落范围（量化单位）（量化单位）81 1 11024204871 1 0512102461 0 125651251 0 012825640 1 16412830 1 0326420 0 1163210 0 0016第52页/共56页54量化间隔量化间隔段内码段内码c5 c6 c7 c8151 1 1 1141 1 1 0141 1 0 1121 1 0 0111 0 1 1101 0 1 091 0 0 181 0 0 070 1 1 160 1 1 050 1 0 140 1 0 030 0 1 120 0 1 010 0 0 100 0 0