通信原理第六版樊昌信·复习课件

第1章绪论通信的目的、信息的概念通信系统的一般模型及各部分功能信号按参量取值的不同可分为模拟信号和数字信号模拟通信系统中的两种变换已调信号的两个基本特征数字通信的特点信号的复用方式通信的工作方式：单工；半双工；全双工第1章绪论通信的目的、信息的概念1通信系统的主要性能指标：有效性和可靠性模拟系统：有效传输带宽和输出信噪比数字系统：传输速率（码元传输速率和信息传输速率）、频带利用率、差错率（误码率和误信率）信息量与概率之间的关系、信息量的计算等概时具有最大熵值多进制信号的码元传输速率和信息传输速率之间的关系学习辅导：期末试题精选通信系统的主要性能指标：有效性和可靠性2第2-3章信号随机过程的数字特征：均值、方差和自相关函数平稳过程的自相关函数平稳随机过程通过线性系统输出过程的均值输出过程的自相关函数输出过程的功率谱密度输出过程的概率密度分布窄带随机过程：同相分量和正交分量第2-3章信号随机过程的数字特征：均值、方差和自相关函数3第4章信道无线信道中天线高度的确定：天线尺寸不小于电磁波波长的1/10信道分类：恒参信道和随参信道恒参信道对信号传输的影响：振幅-频率特性；相位-频率特性随参信道的特征：信号的传输衰减随时间而变信号的传输时延随时间而变存在多径传播－多径效应连续信道的信道容量三要素：信道带宽(Hz)、信号功率(W)、噪声功率谱密度(W/Hz)第4章信道无线信道中天线高度的确定：天线尺寸不小于电磁波波4第5章模拟调制系统载波调制、调制信号、载波、已调信号的概念AM信号频谱的构成：载频分量、上边带、下边带；带宽调制效率：AM最大为1/3，DSB为100％。VSB信号对输出滤波器要求：在载波处必须具有互补对称（奇对称）特性。即解调方式相干解调：条件包络检波制度增益：DSB=2；SSB=1；AM=2/3；FM第5章模拟调制系统载波调制、调制信号、载波、已调信号的概念5通信原理第六版樊昌信·复习课件6第6章数字基带传输系统数字基带信号单极性波形；双极性波形；单极性归零波形；双极性归零波形；差分波形（以相邻码元的电平跳变和不变来表示消息代码，而与码元本身的电位或极性无关）几种常用的传输码型AMI码：0保持不变，1交替的用＋1和-1来表示双相码：0码用01表示；1码用10表示CMI码：1码交替的用11和00表示，0码固定的用01表示第6章数字基带传输系统数字基带信号7HDB3码：首先，将消息码变换成AMI码；然后检查AMI码中连“0”的情况：当没有发现4个以上（包括4个）连“0”时，则不作改变，AMI码就是HDB3码。当发现4个或4个以上连“0”码元串时，就将第4个“0”变成与其前一个非“0”码元（“＋1”或“－1”）同极性的码元。将这个码元称为“破坏码元”，并用符号“V”表示，即用“+V”表示“＋1”，用“－V”表示“－1”。为了保证相邻“V”的符号也是极性交替：*当相邻“V”之间有奇数个非“0”码元时，这是能够保证的。*当相邻“V”之间有偶数个非“0”码元时，不符合此“极性交替”要求。这时，需将这个连“0”码元串的第1个“0”变成“＋B”或“－B”。B的符号与前一个非“0”码元的符号相反；并且让后面的非“0”码元符号从V码元开始再交替变化。HDB3码：首先，将消息码变换成AMI码；然后检查AMI码中8消息码：10110000

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0000101AMI码：HDB3码：信息码：101100101差分码：HDB3码：+1-1000-V+10-1+1000+V-B00-V+10-1+1-1信息码：+10-1+1000000000000-10+1+10-1+1000+V-B00-V+B00+V-10+1011011100111000010110000000010111消息码：101100009误码产生的原因：码间串扰（产生原因）和加性噪声为了使基带脉冲传输获得足够小的误码率，必须最大限度的减小码间串扰和随机噪声的影响。无码间串扰的条件：时域条件频域条件（奈奎斯特第一准则）（无码间串扰时）基带系统所能提供的最高频带利用率为误码产生的原因：码间串扰（产生原因）和加性噪声10采用余弦滚将特性滤波器时：基带传输系统的抗噪声性能二进制双极性基带系统：在发送等概，且在最佳门限电平下，误码率仅依赖于信号峰值和噪声均方根的比值，而与采取的信号形式无关。眼图观察码间干扰和信道噪声等因素对系统性能影响程度的实验手段将示波器接在抽样判决器的输入端最佳抽样时刻是眼睛张开最大的时刻改善数字基带系统性能的措施部分响应系统：提高频带利用率时域均衡：减小码间串扰采用余弦滚将特性滤波器时：11部分响应的一般形式部分响应波形的一般形式可以是N个相继间隔Ts的波形sinx/x之和，其表达式为式中R1、R2、…、RN为加权系数，其取值为正、负整数和零。R1=1，R2=1，其余系数为0，第Ⅰ类部分响应波形。R1=1，R3=-1，其余系数为0，第Ⅳ类部分响应波形部分响应的一般形式12在部分响应系统中为了控制差错传播，采用“预编码-相关编码-模2判决”。预编码：dn=andn-1相关编码：Cn=dn+dn-1模2判决：bn=[Cn]mod2=[dn+dn-1]mod2=dndn-1=an比如当输入序列为1001001在部分响应系统中为了控制差错传播，采用“预编码-相关编码-模13第7章数字带通传输系统数字信号传输方式：基带传输和带通传输常用的二进制数字调制方式2ASK（OOK）产生方法：模拟调制和键控法解调方式及各位置时间波形2FSK解调方法及各位置时间波形2PSK解调方式及各位置时间波形2DPSK（利用前后相邻码元的载波相对相位变化传递数字信息）解调方式及各位置时间波形性能比较：带宽、误码率学习辅导：P136例题第7章数字带通传输系统数字信号传输方式：基带传输和带通传输142DPSK2PSK2FSK2ASK非相干解调相干解调带宽2DPSK2PSK2FSK2ASK非相干解调相干解调带宽15第9章模拟信号的数字传输模拟信号数字化过程包括抽样、量化和编码三个步骤低通模拟信号的抽样定理量化均匀量化：量化电平数、量化间隔固定，对小输入信号不利非均匀量化：信号抽样值小时，量化间隔小；信号抽样值大时，量化间隔大；从而改善小信号时的信号量噪比13折线中各段折线的斜率第9章模拟信号的数字传输模拟信号数字化过程包括抽样、量化和16脉冲编码调制：从模拟信号抽样、量化，直到变换成二进制符号的基本过程。逐次比较法编码的原理13折线法中采用的折叠码是8位：极性码；段落码；段内码段落码编码规则脉冲编码调制：从模拟信号抽样、量化，直到变换成二进制符号的基17段内码编码规则：段内码编码规则：18例9-2习题9；10；111024153620481152128001234567891011121314151216例9-21024153620481152128001234519第10章数字信号的最佳接收最大似然准则确知信号的最佳接收W1r(t)S1(t)S0(t)W0t=Ts比较判决积分器积分器第10章数字信号的最佳接收最大似然准则W1r(t)S1(t20当先验概率相等时，对于给定的噪声功率，误码率仅和两种码元波形之差的能量有关，而与波形本身无关。就误码率而言，先验概率相等时最坏的情况。在抽样时刻上，令输出信噪比最大的线性滤波器称为匹配滤波器将消除了码间串扰并且误码率最小的基带传输系统称为最佳基带传输系统当先验概率相等时，对于给定的噪声功率，误码率仅和两种码元波形21第11章差错控制编码差错控制技术：检错重发；前向纠错；反馈校验；检错删除分组码：码重；码距编码的检纠错能力奇偶监督码线性分组码监督位数的确定监督矩阵和生成矩阵错误图样和校正子最小码距就是最小码重Q=PTS=BHT第11章差错控制编码差错控制技术：检错重发；前向纠错；反馈22线性分组码常见题型监督矩阵和生成矩阵的相互转换确定最小码距，判定检纠错能力求分组码码组例：已知(7,4)汉明码的监督矩阵为H，设信息位(1010)，用此(7,4)进行信道编码，①写出监督关系式②求生成矩阵③求输出④该码能纠正几位错误⑤设接收到的(7,4)码组为(0001100)时,问有无错误？线性分组码常见题型23(n，k)循环码生成多项式：因式分解xn+1，从中找到任一(n-k)次因子，该因子即为(n，k)循环码的生成多项式个g(x)生成矩阵和监督矩阵循环码组已知(7,3)循环码的生成矩阵为G，①写出该(7，3)循环码的生成多项式g(x)和监督矩阵H；②若输入信息码为011，写出对应的循环码码组；③该码能纠正几位错误？写出(4，2)循环码的生成多项式、生成矩阵和全部码字(n，k)循环码已知(7,3)循环码的生成矩阵为G，①写出该24第1章绪论通信的目的、信息的概念通信系统的一般模型及各部分功能信号按参量取值的不同可分为模拟信号和数字信号模拟通信系统中的两种变换已调信号的两个基本特征数字通信的特点信号的复用方式通信的工作方式：单工；半双工；全双工第1章绪论通信的目的、信息的概念25通信系统的主要性能指标：有效性和可靠性模拟系统：有效传输带宽和输出信噪比数字系统：传输速率（码元传输速率和信息传输速率）、频带利用率、差错率（误码率和误信率）信息量与概率之间的关系、信息量的计算等概时具有最大熵值多进制信号的码元传输速率和信息传输速率之间的关系学习辅导：期末试题精选通信系统的主要性能指标：有效性和可靠性26第2-3章信号随机过程的数字特征：均值、方差和自相关函数平稳过程的自相关函数平稳随机过程通过线性系统输出过程的均值输出过程的自相关函数输出过程的功率谱密度输出过程的概率密度分布窄带随机过程：同相分量和正交分量第2-3章信号随机过程的数字特征：均值、方差和自相关函数27第4章信道无线信道中天线高度的确定：天线尺寸不小于电磁波波长的1/10信道分类：恒参信道和随参信道恒参信道对信号传输的影响：振幅-频率特性；相位-频率特性随参信道的特征：信号的传输衰减随时间而变信号的传输时延随时间而变存在多径传播－多径效应连续信道的信道容量三要素：信道带宽(Hz)、信号功率(W)、噪声功率谱密度(W/Hz)第4章信道无线信道中天线高度的确定：天线尺寸不小于电磁波波28第5章模拟调制系统载波调制、调制信号、载波、已调信号的概念AM信号频谱的构成：载频分量、上边带、下边带；带宽调制效率：AM最大为1/3，DSB为100％。VSB信号对输出滤波器要求：在载波处必须具有互补对称（奇对称）特性。即解调方式相干解调：条件包络检波制度增益：DSB=2；SSB=1；AM=2/3；FM第5章模拟调制系统载波调制、调制信号、载波、已调信号的概念29通信原理第六版樊昌信·复习课件30第6章数字基带传输系统数字基带信号单极性波形；双极性波形；单极性归零波形；双极性归零波形；差分波形（以相邻码元的电平跳变和不变来表示消息代码，而与码元本身的电位或极性无关）几种常用的传输码型AMI码：0保持不变，1交替的用＋1和-1来表示双相码：0码用01表示；1码用10表示CMI码：1码交替的用11和00表示，0码固定的用01表示第6章数字基带传输系统数字基带信号31HDB3码：首先，将消息码变换成AMI码；然后检查AMI码中连“0”的情况：当没有发现4个以上（包括4个）连“0”时，则不作改变，AMI码就是HDB3码。当发现4个或4个以上连“0”码元串时，就将第4个“0”变成与其前一个非“0”码元（“＋1”或“－1”）同极性的码元。将这个码元称为“破坏码元”，并用符号“V”表示，即用“+V”表示“＋1”，用“－V”表示“－1”。为了保证相邻“V”的符号也是极性交替：*当相邻“V”之间有奇数个非“0”码元时，这是能够保证的。*当相邻“V”之间有偶数个非“0”码元时，不符合此“极性交替”要求。这时，需将这个连“0”码元串的第1个“0”变成“＋B”或“－B”。B的符号与前一个非“0”码元的符号相反；并且让后面的非“0”码元符号从V码元开始再交替变化。HDB3码：首先，将消息码变换成AMI码；然后检查AMI码中32消息码：10110000

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0000101AMI码：HDB3码：信息码：101100101差分码：HDB3码：+1-1000-V+10-1+1000+V-B00-V+10-1+1-1信息码：+10-1+1000000000000-10+1+10-1+1000+V-B00-V+B00+V-10+1011011100111000010110000000010111消息码：1011000033误码产生的原因：码间串扰（产生原因）和加性噪声为了使基带脉冲传输获得足够小的误码率，必须最大限度的减小码间串扰和随机噪声的影响。无码间串扰的条件：时域条件频域条件（奈奎斯特第一准则）（无码间串扰时）基带系统所能提供的最高频带利用率为误码产生的原因：码间串扰（产生原因）和加性噪声34采用余弦滚将特性滤波器时：基带传输系统的抗噪声性能二进制双极性基带系统：在发送等概，且在最佳门限电平下，误码率仅依赖于信号峰值和噪声均方根的比值，而与采取的信号形式无关。眼图观察码间干扰和信道噪声等因素对系统性能影响程度的实验手段将示波器接在抽样判决器的输入端最佳抽样时刻是眼睛张开最大的时刻改善数字基带系统性能的措施部分响应系统：提高频带利用率时域均衡：减小码间串扰采用余弦滚将特性滤波器时：35部分响应的一般形式部分响应波形的一般形式可以是N个相继间隔Ts的波形sinx/x之和，其表达式为式中R1、R2、…、RN为加权系数，其取值为正、负整数和零。R1=1，R2=1，其余系数为0，第Ⅰ类部分响应波形。R1=1，R3=-1，其余系数为0，第Ⅳ类部分响应波形部分响应的一般形式36在部分响应系统中为了控制差错传播，采用“预编码-相关编码-模2判决”。预编码：dn=andn-1相关编码：Cn=dn+dn-1模2判决：bn=[Cn]mod2=[dn+dn-1]mod2=dndn-1=an比如当输入序列为1001001在部分响应系统中为了控制差错传播，采用“预编码-相关编码-模37第7章数字带通传输系统数字信号传输方式：基带传输和带通传输常用的二进制数字调制方式2ASK（OOK）产生方法：模拟调制和键控法解调方式及各位置时间波形2FSK解调方法及各位置时间波形2PSK解调方式及各位置时间波形2DPSK（利用前后相邻码元的载波相对相位变化传递数字信息）解调方式及各位置时间波形性能比较：带宽、误码率学习辅导：P136例题第7章数字带通传输系统数字信号传输方式：基带传输和带通传输382DPSK2PSK2FSK2ASK非相干解调相干解调带宽2DPSK2PSK2FSK2ASK非相干解调相干解调带宽39第9章模拟信号的数字传输模拟信号数字化过程包括抽样、量化和编码三个步骤低通模拟信号的抽样定理量化均匀量化：量化电平数、量化间隔固定，对小输入信号不利非均匀量化：信号抽样值小时，量化间隔小；信号抽样值大时，量化间隔大；从而改善小信号时的信号量噪比13折线中各段折线的斜率第9章模拟信号的数字传输模拟信号数字化过程包括抽样、量化和40脉冲编码调制：从模拟信号抽样、量化，直到变换成二进制符号的基本过程。逐次比较法编码的原理13折线法中采用的折叠码是8位：极性码；段落码；段内码段落码编码规则脉冲编码调制：从模拟信号抽样、量化，直到变换成二进制符号的基41段内码编码规则：段内码编码规则：42例9-2习题9；10；111024153620481152128001234567891011121314151216例9-21024153620481152128001234543第10章数