通信原理上册

1、通信原理教案基础部军事高技术教研室 高浪目 录第一章 绪论 1第三章 信道 5第四章 模拟调制系统 12第五章 数字基带传输系统 28第六章 正弦载波数字调制系统 52第七章 模拟信号的数字传输 74第八章 数字信号的最佳接收 95第十一章 同步原理 106第十三章 扩频通信 118第一章 绪 论一定义1. 通信传输信息以语言、图像、数据、文本等媒体，通过电(光)信号将信息由一方传输到另一方。2模拟通信与数字通信信道中传输的是模拟信号时为模拟通信。信道中传输的是数字信号时为数字通信。3模拟信号与数字信号（1）模拟信号基带信号(一般指未调制过的信号)瞬时值状态数无限，如正弦信号、语音信号、图像信

2、号等。已调信号(载波一般为正弦信号)的参数状态数无限。（2）数字信号基带信号的瞬时值状态数有限。如计算机.电报机等输出的信号。已调信号的参数状态数有限。*注: 也可称ASK 、FSK 、PSK等数字已调信号为连续信号,因为他们的瞬时值在某一范围内连续取值。二模拟通信与数字通信的基本概念1模拟通信（1）点点单路通信系统调制器： 使信号与信道相匹配, 便于频分复用等发滤波器：滤除调制器输出的无用信号收滤波器：滤除信号频带以外的噪声 一般设n(t)为高斯白噪声，ni(t)为窄带白噪声 *注: 模拟通信也可进行加密无调制解调器的模拟通信系统较简单，本书不予讨论.此系统为单向通信系统即单工通信系统,当A

3、、B都有调制解调器时可实现双工通信。（2）点-点多路通信系统点对点多路通信系统除解决信息传输技术外，还必须解决信息复用技术，即在发端将多路信号复接在一起、在收端将已复接在一起的多路信号进行分接处理。在模拟通信中只能用频分复用(FDM)技术。（3）通信网通信网中涉及到传输、复用、交换、网络四大技术。通信原理这门课只介绍传输和复用技术。2数字通信 下图为点-点单路数字通信系统模型，有关单元功能如下： 信源: 可以是模拟信源，也可以是数字信源(离散信源)。 信源编码: 对模拟信号进行A/D变换和压缩，对数字信号进行压缩。 信道编码: 提高通信可靠性，Pe 2)系统中一般Pbf时，R(t)有明显的频率

4、选择性衰落。当信号带宽Bf时，R(t)时强时弱，与发射单频信号时现象相似。 为了不引起明显的频率选择性衰弱，B应小于f（数字信号码元宽度一般为3 m5m ），且采用一定措施确保信号正确传输。3. 5 随参信道特性的改善一分集接收技术分别接收若干个独立地携带同一信息的信号，并将它们合并在一起，这些信号同时被衰减掉的概率很小，因而可改善随参信道的传输特性。1分集方法（1）频率分集 各频率之差大于相关带宽。（2）时间分集 用同一频率在不同时刻传输同一信息。（3）时频分集 (混合分集之一) 例如：四时四频分集 信息代码 时频编码 00 f1、f2、f3、f4 将一个四进制码元宽度时间Ts等分 01 f

5、2、f3、f4、f1 为4个时间段，分别传输4个载频 10 f3、f4、f1、f2 信号，不同代码传输顺序不同。在Ts 11 f4、f1、f2、f3 内只要能正确接收到一个频率，就可 判断在Ts内传输的信息代码。（4）其它：空间分集，角度分集，极化分集。2合并方法（1）最佳选择式 选信噪比最好的一个作为接收信号。（2）等增益相加 将各信号以相同增益放大、相加。（3）最大比相加 将各信号与信噪比成正比地放大、相加。效果：（3）最好，（1）最差。二扩频技术在第十三章扩频通信中介绍。3. 6 信道的加性噪声只介绍噪声带宽及窄带白噪声的有关概念：n(t)：白噪声。双边带功率谱密度 单边带功率谱密度n0

6、/2fmfmn000Pn（f）Pn（f） N不可能无穷大，故白噪声的频率范围应是有限的。在分析系统抗噪性能时，认为接收滤波器为带宽Bi=Bn的理想带通滤波器。一般Bi C，则不可能实现无差错传输。通常，把实现了极限传输速率且无差错(或差错为任意小)的通信系统，称为理想通信系统。第四章 模拟调制系统4. 1 引 言点-点通信系统 本章研究各种调制、解调方式、系统的可靠性和有效性。1正弦调制 C(t)=cosct （1）模拟调制 m(t)为模拟信号，AM、DSB、SSB、VSB、FM、PM（2）数字调制 m(t)为数字信号，ASK、FSK、PSK等。2脉冲调制 C(t)为脉冲周期信号（1）脉冲无编

7、码调制 用模拟信号m(t)改变脉冲的幅度(PAM)、宽度(PDM)、相位(PPM)（2）脉冲编码调制(PCM) m(t)为模拟信号，用m(t)对脉冲串进行幅度调制后得到PAM，再对PAM量化编码得到PCM信号（3）增量调制(M) m(t)为模拟信号，根据采样信号与预测信号之差进行一位编码（4）脉冲数字调制 m(t)为数字信号，常用多进制脉位调制PPM3复合调制：对同一载频进行两种或更多种的调制称为复合调制。例如，对一个FM信号再进行一次振幅调制，所得结果为调频调幅波。这里的调制信号可以不相同。4多级调制：用同一基带信号实施两次或更多次的调制过程，如AM/FM用m(t)进行AM调制，再用此AM信

8、号对另一载波进行FM调制.4.2 幅度调制系统原理及抗噪性能一调制、解调方法用滤波法产生AM、DSB、SSB、VSB信号的原理如下：采用不同的H(f)可得到DSB、SSB、VSB、AM1AMH(f)为理想带通滤波器。 SAM(t)=A+m(t)cosctAM信号波形如下图所示，其频谱同S(f)，信号带宽B=2fH解调包络检波要求 A+m(t)0 ，上图(c)不满足此要求。相干解调fHfLPF0隔直 2DSB（或DSB-SC）H(f)为理想带通， SDSB(t)=m(t)cosctDSB信号波形如下图所示，频谱同S(t)，B=2fH解调不能用包络检波法解调DSB信号。相干解调：方框图同AM相干解

9、调。请自己画出各点频谱。载波同步方法：发端插入小功率导频，收端用锁相环或窄带带通滤波器提取相干载波。3SSB 推导SSB信号的时域表达式： 下边带带通滤波器可等效为 载波为cosct 是m(t)的希尔伯特变换，sinct是cosct的希尔伯特变换。 同理 载波为cosct 当载波为sinct时 单边带时域式中的系数可为任一常数。据时域表达式可用相移法产生SSB信号，如下图所示。解调相干解调 方框图同AM，自己画各点频谱。插入强载波包络检波。 此为AM信号故可用包络检波法解调SSB信号。强载波Acosct的获取方法：(1) 发端插入小功率导频，收端提取后放大得。(2) 不发导频，收端的振荡器输出

10、作为强载波，语音单边带允许频率误差4VSB当fL很小时，无法用滤波法得到SSB信号，而只能得到VSB信号。 VSB系统模型 令 H(f)=GT(f)C(f)GR(f) 对H(f)的要求: H(f+fC)+ H(f-fC)=C 证明： 当 VSB系统的频率特性及相干解调原理如下图所示VSB的插入强载波包络检波解调法原理如下： AM信号 线性调制含义: 将m(t)频谱线性地搬移到fc两边。二线性调制系统的抗噪性能分析AM，DSB，SSB相干解调抗噪性能，AM包络检波的门限效应1相干解调BPF带宽W等于信号带宽B，B1时,包络检波的可靠性同相干解调。 ni(t)时，E(t)A+m(t)+nc(t)

11、mo(t)=m(t)，no(t)=nc(t) 可得: 当 A+m(t)fH时，B=2f，与基带信号频率无关。PM：KP 调相灵敏度B=2(f+fH) 与基带信号有关，是变化的，故很少用。FM的频谱：设m(t)=AmcosmtSFM(t)=Acos(ct+mfsinmt)，频谱 无穷多个频率分量，其幅度正比于Jn(mf) n阶贝赛尔函数B=2(mf+1)fH， n mf+1时Jn(mf)比较小，忽略不计例：mf=3 fc两边不对称，不能用单边带信号传输信息。窄带调频当时为窄带调频。二调频方法1直接调频 问题: 载频fc不稳定VCO一般为LC、RC振荡器，频率稳定度为10-32窄带调频倍频3锁相调频 条件：环路自然谐振频率fnBAM，调频系统的输出信噪比大于调幅系统的输出信噪比，即调频系统丢失的信源信息量少，它的信道容量大于调幅系统。4. 5