上海交通大学通信原理笔记

1、上海交通大学通信原理笔记第一部分1、由于A/D或D/A变换的过程通常由信源编(译)码器实现，所以我们把发端的A/D变换称为信源编码，而收端的D/A变换称为信源译码，如语音信号的数字化叫做语音编码。模拟信号的数字化又要经过抽样、量化、编码三个过程。2、模拟信号数字化的编码方法大致可划分为波形编码、参量编码和混合编码。3、抽样的定义及其抽样的分类：抽样是把时间上连续的模拟信号变成一系列时间上离散的抽样值的过程。分类：A.根据信号分为：低通抽样定理和带通抽样定理；B根据抽样脉冲序列分：均匀抽样定理和非均匀抽样C根据抽样的脉冲波形：理想抽样和实际抽样。理想低通信号的抽样定理：定理：频带限制在(0，fh

2、)的时间连续信号m(t),如果以Tv1/2fh秒的间隔对它进行等间隔抽样，则m(t)将被所得到的抽样值完全确定。意义：若要传输模拟信号，不一定要传输模拟信号本身,可以只传输按抽样定理得到的抽样因此，抽样定理为模拟信号的数字传输奠定了理论基础。Ts=l/(2fH)是最大允许抽样间隔，称为奈奎斯特间隔，相应的最低抽样速率fs=2fH称为奈奎斯特速率。4、理想带通信号的抽样定理：对于带通型信号，如果按fs$2fH抽样，虽然能满足频谱不混叠的要求。但这样选择fs太高了，它会使0fL一大段频谱空隙得不到利用，降低了信道的利用率。5、带通型抽样定理内容:带通均匀抽样定理：带通信号m(t)，其频率限制在fL

3、与fH之间，带宽为B=fH-fL,n=(fL/B)取整数部分，为了节约抽样速率，可在(0_fL)间插入n个下边带，那么抽样频率满足:J匕fi2(f+f)LH2n+1为了使抽样后的频谱相邻间隔相同,常取smaxnsminn+16、脉冲调制脉冲调制就是以时间上离散的脉冲串作为载波，用模拟基带信号m(t)去控制脉冲串的某参数，使其按m(t)的规律变化。按基带信号改变脉冲参量的不同，把脉冲调制又分为脉幅调制(PAM)、脉宽调制(PDM)和脉位调制(PPM)脉冲振幅调制脉冲载波的幅度随基带信号变化的一种调制方式。窄脉冲序列进行实际抽样的两种脉冲振幅调制方式：自然抽样的脉冲调幅和平顶抽样的脉冲调幅。7、模

4、拟信号的量化量化的定义：用预先规定的有限个电平来表示模拟抽样值的过程称为量化。将这有限个电平称为量化电平。抽样是把一个时间连续信号变换成时间离散的信号，而量化则是将取值连续的抽样变成取值离散的抽样值序列。量化会产生量化误差，或称量化噪声。根据量化间隔不同，量化分为均匀量化和非均匀量化量化噪声的均方误差（即平均功率）为（N=Ew一m人丿V一mbf（x）dxqqsq均匀量化：把输入信号的取值域按等距离分割的量化称为均匀量化。在均匀量化中，每个量化区间的量化电平均取在各区间的中点。若一设输入b一a其量化间隔Ai取决于输入信号的变化范围和量化电平数。信号的最小值和最大值分别用a和b表示，量化电平数为M

5、,恻均匀Av=Av=量化时的量化间隔为【讨论】：量化信噪比随量化电平数M的增加而提高。均匀量化器广泛应用于线性A/D变换接口,均匀量化的不足：量化信噪比随信号电平的减小而下降。通常,把满足信噪比要求的输入信号的取值范围定义为动态范围,在遥测遥控系统、仪表、图像信号的数字化接口中,都使用均匀量化器。但在语音信号数字化中,均匀量化有一个明显的不足：量化信噪比随信号电平的减小而下降,通过计算,对语音采用均匀量化，要达到26dB以则需编码成11位代码。8、6dB原理:0z12Av2,/12M2:Nq当M=2nS(o)=10lgm2=20nlg2=6.02n(dB)dBq9、非均匀量化定义：非均匀量化是

6、一种在整个动态范围内量化间隔不相等的量化方式。信号幅度越小，量化间隔v也小；反之亦大。实现方法（压缩扩张技术）：实现非均匀量化的方法之一是把输入量化器的信号x先进行压缩处理，再把压缩的信号y进行均匀量化。常用压缩器大多采用对数式压缩，即y=lnxo广泛采用的两种对数压扩特性是p律压扩和A律压扩。（1）p律压扩特性ln（1+卩x）二y=,0 x1ln（1+卩）式中x压缩器归一化输入电压y压缩器归一化输出电压“压缩器参数（常选卩=255）结论：小信号时，可以改善量化信噪比，大信号时，会降低量化信噪比。相当于增加了输入信号的动态范围。（2）A律压扩特性Axyr1+lnA丿1+ln(Ax),1+InA

7、,0 x1/A,1/Axsi(坪o)n0oiJfsi(y)称为似然函数，它是信号统计检测的依据3、关于最佳接收的准则在数字通信系统中，最直观且最合理的准则是“最小差错概率”准则4、匹配滤波器最佳线性滤波器的设计有两种准则：使输出的信号波形与发送信号波形的均方误差最小，由此导出维纳滤波器；使输出信噪比在某一特定时刻达到最大，由此导出匹配滤波器。2E线性滤波器所能给出的最大输出信噪比为r二_maxn它出现的条件是)=KS*(3)e-j3100这就是最佳线性滤波器的传输函数，由于它是信号频谱的复共扼，故称为匹配滤波器。冲激响应h(t)=1JH)ej0d=1卜KS*()e-丿叫ejtd2兀2兀K2k1

8、2kJ*ej(T10t)ds(T)dTJ卜s(T)e-jTdTe-j(10-1)d=KJS(t)5(tt+1)dT=Ks(tt)2k00为了获得物理可实现的匹配滤波器，要求当t0时有h(t)=0。为了满足这个条件，冲激响应h(t)应满足：S(t0-t)=0,tt0这个条件表明，物理可实现的匹配滤波器其输入端的信号必须在它输出最大信噪比的时刻t0之前结束。对于接收机来说，t0是时间延迟，通常总是希望时间延迟尽可能小，因此一般情况可取t0=T。若输入信号为s(t)，则匹配滤波器的输出信号为so(t)=s(t)*h(t)二严s(t-t)Kt-t)dr70二KR(tt)0匹配滤波器的输出是输入的自相关

9、函数。第三部分同步原理1、同步的定义接收信号和发送信号步调一致性称为同步。同步的分类载波同步、位同步（字同步）、群同步（帧同步）、网同步。当采用相干解调时接收端需要与发射端同频同相的相干载波。这个相干载波的获取就称为载波提取或称为载波同步。数字通信中，消息是相继的码元序列，需知道每个码元的起止时刻。在接收端产生与码元的频率和相位一致的定时脉冲序列的过程称为码元同步或位同步。数字通信中的消息数字流，总是用若干码元组成一个“字”，又用若干“字”组成一句”。在接收端产生与“字”、“句”起止时刻相一致的定时脉冲序列，称为“字”同步和“句”同步，统称为群同步或帧同步。多用户相互通信组成了通信网。在载波同

10、步、位同步和群同步之后，为了保证通信网内各用户之间通信还必须实现网同步，使得在整个网内有统一的时间节拍标准。2、载波同步的方法提取载波的方法分为插入导频法和直接法。在发送有用信号的同时，在适当的频率位置上，插入一个(或多个)称为导频的正弦波，接收端就由导频提取出载波，这类方法称为插入导频法，又称外同步。不专门发送导频信号，而在接收端直接从发送信号中提取载波，这类方法称为直接法若低通滤波器的截止频率为fm,v(t)经低通滤波器后，就可以恢复出调制信号m(t)。然而如果发端加入的导频不是正交载波，则相乘器的输出除了有调制信号外，还有直流分量，这个直流分量通过低通滤波器对数字信号产生影响，这就是发端

11、导频正交插入的原因。3位同步的方法位同步是指从接收的信号中提取码元定时的过程。位同步的方法也可分为插入导频法和直接法两类。这两类方法有时也分别称为外同步法和自同步法。插入导频法：在基带信号频谱的零点插入所需的导频信号同步信号也可以在时域内插入直接法：滤波法已知非归零随机二进制序列，不含位同步频率成分。但是，若对该信号进行某种变换，例如，变成归零脉冲后，则该序列中就有1T的位同步信号分量，经窄带滤波，可滤出此位同步分量，再形成位同步脉冲3G的概念：第三代手机一般是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。-从差错控制角度看，信道可以分为三类:即随机信道、突发信道和混合信道。-随机信道一随机信道中、错码的出现是随机的，且错码之间是统计独立的。-突发信道一码是成串集中出现的。-混合信道一一在随机和突发两种错码-常用的差错控制方法有以下几种：-检错重发一一收端在收到的信码中