现代通信原理教程 课件全套 黄文淮 第0-8章 引言、绪论、信道 -信道与差错控制

现代通信原理教程引言

明确：

为什么要学？“why”

学什么？“what”

如何学？“how”

哪里可学？“where”

课程定位

通信工程、电子信息工程、物联网工程

等专业的一门重要专业基础课程是必修课、核心主干课

是一门专业的标志性课程是“信息与通信工程”学科研究生入学考

试课程之一起着承前启后的作用

课程目标

掌握通信系统的基本概念、基本理论、基本技术和系统性能分析方法；掌握基本的分析、设计思想和方法；熟悉仿真工具的应用；了解通信新技术的应用和发展；具备获取知识、分析问题解决问题、动手实践、团结协作的能力；建立专业的观点、系统的观点、模型分析的观点、工程的观点；为本领域的进一步学习和研究奠定坚实的基础，适应现代信息社会对通信类、电信类、物联网类人才的需求。

课程体系

由浅入深分为五个部分：

通信基础知识模拟通信原理数字通信原理通信的同步技术信道编码技术

包括八章内容：

第1章绪论第2章信道第3章模拟调制系统第4章数字信号的基带传输第5章基本的数字调制系统第6章模拟信号的数字传输第7章同步原理第8章信道编码与差错控制

课程特点

具有理论性强、知识综合、难度大等特点；是一门理论性和实践性都很强的专业基础课；学习时要注意数学分析方法，更要注意数学分析所得结论的物理概念、物理意义；学习时要注意用系统的观点、模型的观点、工程的观点、辩证的观点，思考问题、分析问题、解决问题。

课程考核方式

最终总成绩包括：平时成绩：20%

实验成绩：10%

考试成绩：70%课程参考教材《通信原理》，樊昌信，国防工业出版社，2001.《通信原理》，马海武，北京邮电大学出版社，2004.《现代通信系统仿真教程》，陈树新等，清华大学出版社，

2007.《通信原理及SystemView仿真测试》，易立强等，西安电子

科技大学出版社，2012.《通信原理学习指导》，张辉等，西安电子科技大学出版

社,

2003.《通信原理学习与考研指导》，沙济彰，科学出版社,

2004.《数字通信系统的SystemView仿真与分析》，青松等，北京

航空航天大学出版社，2001.《MATLAB/SIMULINK实用教程》，张化光，孙秋野等，

人民邮电出版社，2009.《SystemView通信仿真开发手册》，孙屹，戴妍峰等，国

防工业出版社，2004.课程参考网站武汉科技大学通信原理网站：

/ec/C69/Index.htm

西安电子科技大学通信原理网站：9/txgc/东南大学通信原理网站：/jpkc/declare/2006txyl/old/1.htm北京交通大学通信原理网站：/course/xnjp/dzxy/txxtyl南京邮电大学通信原理网站：

85/tongxin/index.aspx研学论坛：/杨百翰大学的AnalogandDigitalCommunications：/ee/class/ee444/麻省理工学院的TransmissionofInformation：/6.441/www/第1章绪论内容1.1通信的发展1.2通信系统的组成1.3通信系统分类及通信方式

1.4信息及其度量1.5数字通信系统的主要性能指标1.6模拟通信系统的主要性能指标1.7通信系统仿真工具简介1.1通信的发展消息、信息和信号通信通信发展概况通信发展概况1.古代：

公元前800年(周朝)，周幽王烽火戏诸侯。应用光通信的见证－最简单的二进制数字通信。通信发展概况2.近代：

1837年：莫尔斯发明电报系统。

1876年：贝尔发明电话。通信发展概况

3.现代

20世纪60年代以后：数字通信技术进入高速发展阶段。近20多年：数字通信迅猛发展；光纤通信也携手同行。两者都成为现代通行网的主要支柱。

通信发展概况塞缪尔·莫尔斯（SamuelFinleyBreeseMorse1791-1872）通信发展概况贝尔（1847-1922）美国电话发明者通信发展概况

1876年3月10日，美国发明家贝尔发明世界上第一部电话，并获美国专利局批准的电话专利。这是2005年8月11日拍摄的美国新泽西州默里山贝尔实验室博物馆内的世界第一部电话。

通信发展概况

麦克斯韦在物理学中的最大贡献是建立了统一的经典电磁场理论和光的电磁理论，预言了电磁波的存在。1873年，麦克斯韦完成巨著《电磁学通论》，这是一部可以同牛顿的《自然哲学的数学原理》相媲美的书，具有划时代的意义，是牛顿以后科学史上的又一座丰碑。

麦克斯韦(JamesClerkMaxwel1831～1879)英国物理学家通信发展概况赫兹对人类最伟大的贡献是用实验证实了电磁波的存在。

赫兹（1857-1894）德国物理学家

这个证明成了近代科学史上的一座里程碑。赫兹的发现具有划时代的意义，它不仅证实了麦克斯韦发现的真理，更重要的是开创了无线电电子技术的新纪元。为了纪念他在电磁波发现中的卓越贡献，后人将频率的单位命名为赫兹。

1.2通信系统的组成通信系统一般模型模拟通信系统模型数字通信系统模型

一、通信系统一般模型通信系统：完成通信这一过程的全部设备和传输媒介。消息的产生地，作用为把各种消息转换成原始电信号，可以是模拟信号也可以是数字信号。如：摄象机、光驱、。将信源和信道匹配起来。变换方式多样，在需要频谱搬移的场合，调制是最常见的变换方式。如广播电台、传输信号的物理媒质。包括无线信道：和有线信道。通信系统中各种设备以及信道中所固有的，分为内部噪声和外部噪声。将噪声源看成各处噪声集中加入到信道的。完成发送设备的反转换，进行解调、译码、解码等。如收音机、电视机。传输信息的归宿点，作用为将复原的原始信号转换成相应的消息。如喇叭、显示器。信道中的信号(a)时间连续模拟信号(b)时间离散模拟信号(a)幅度离散数字信号(b)幅度连续数字信号模拟信号数字信号二、模拟通信系统模型

频谱搬移，将基带信号变换成频带信号将频带信号恢复成基带信号三、数字通信系统模型噪声源信源信道编码信源编码调制器信道解调器信宿信道译码信源译码提高数字信号传输的有效性、模/数转换、数据扰乱、数据加密进行差错控制三种数字通信系统：数字频带、数字基带、模拟信号数字化传输四、数字通信系统特点

优点：抗干扰能力强，可靠性高体积小，功耗低，易于集成便于进行各种数字信号处理有利于实现综合业务传输便于保密

缺点：占用频带宽对同步要求高、系统和设备比较复杂

1.3通信系统的分类及通信方式按消息的物理特征按调制方式按信号特征按传输媒介按复用方式

一、通信系统的分类1、按消息的物理特征电报通信系统电话通信系统数据通信系统图像通信系统。。。。2、按调制方式分类将未经调制的信号直接传送，如音频市内电话。基带传输：频带传输：对各种信号调制后传输的总称，常见的调制方式见表1–1。表1-1常见的调制方式

调制方式用途连续波调制线性调制常规双边带调制AM广播双边带调幅DSB立体声广播单边带调幅SSB载波通信、短波无线电残留边带调幅VSB电视广播、传真非线性调制频率调制FM微波中继、卫星通信、广播相位调制PM中间调制方式数字调制振幅键控ASK数据传输频移键控FSK数据传输调制方式用途数字调制相移键控PSK、DPSK等数据传输其他高效数字调制QAM、MSK等数字微波、空间通信脉冲调制脉冲模拟调制脉幅调制PAM中间调制方式、遥测脉宽调制PWM中间调制方式脉位调制PPM遥测、光纤传输脉冲数字调制脉码调制PCM市话、卫星、空间通信增量调制ΔM军用、民用电话差分脉码调制DPCM电视电话、图像编码其他语言编码方式ADPCM中低速数字电话续表模拟通信系统3、按信号特征分类数字通信系统

4、按传输媒质分类有线通信系统无线通信系统

5、按信号复用方式分类频分复用通信系统时分复用通信系统

码分复用通信系统。。。。二、通信方式按消息传送的方向与时间分单工通信

半双工通信全双工通信按数字信号码元排序方式分串行传输并行传输演示1.4信息及其度量信息量的概念平均信息量的概念如何度量信息？－－首先要解决的问题。一、信息量的概念信息量与消息出现概率之间的关系信息量是消息出现概率的函数；消息出现的概率越小，所包含的信息量就越大；若某消息由若干个独立消息所组成，则该消息所包含的信息量是每个独立消息所含信息量之和。例1：信息量的概念进行一个具有16个等可能结果的随机试验。每一个结果具有的信息量为多少？例2：信息量的概念设某消息由a、b、c、d四种符号组成，其概率分别为求cabacabdacbdaabcadcbabaadcbabaacdbacaacabadbcadcbaabcacba的信息量。二、平均信息量的概念平均信息量——指每个符号所含信息量的统计平均值例3：平均信息量的概念用平均信息量的概念来计算例2中消息所含的信息量。例4：平均信息量的概念由二进制数字1、0组成的消息试推导以α为变量的平均信息量，并绘出α从0到1取值时的曲线。1.5数字通信系统的主要性能指标有效性:码元传输速率信息传输速率频带利用率可靠性:误码率（码元差错率）误信率（信息差错率）码元传输速率RS：简称传码率，又称符号速率。表示：单位时间内传输码元(信号)的数目单位:波特（Baud），记为B。

例如:

若1秒内传2400个码元，则传码率为2400B。数字信号有多进制和二进制之分，但码元速率与进制数无关，只与传输的码元长度T有关:1.传输速率信息传输速率Rb简称传信率，又称比特率。表示：单位时间内传递的平均信息量或比特数；单位：比特/秒，可记为bit/s、

b/s或bps。码元速率和信息速率的关系

等概传输时

【例题】

若码元速率为600Baud，那么等概四进制时的信息速率为1200b/s。相反，若信息速率为1800b/s，那么等概八进制时的码元速率为600Baud。【例题】已知四进制离散等概信源（0、1、2、3），求发送每一符号时所传送的信息量。若每个符号（码元）宽度为1ms，求相应的码元速率和信息速率。

2.频带利用率η意义：比较不同通信系统的有效性时，单看它们的传输速率是不够的，还应看在这样的传输速率下所占的信道的频带宽度。真正衡量数字通信系统传输效率的应当是单位频带内的码元传输速率，即：

或

3.差错率误码率（码元差错率）：指错误的码元在总码元数中所占的比例，即

误信率（信息差错率）:指错误接收的信息量在传送信息总量中所占的比例，即误码率和误信率的关系:【例题】有一个4PSK数字通信系统，现传输20个码元，其中错了2个码元，那么误码率为10%；如果每个错误码元有一个比特错误，那么误比特率为5%；如果每个错误码元有两个比特错误，那么误比特率为10%；【例题】已知某四进制数字传输系统的信息传输速率为2400（bit/s），接收端在半小时内共收到216个错误码元，试计算该系统的误码率。1.6模拟通信系统的主要性能指标

通信系统的主要性能指标是有效性和可靠性。有效性:指在给定信道内所传输的信息内容的多少，或者说是传输的“速度”。可靠性:指接收信息的准确程度，也就是传输的“质量”。1.6模拟通信系统的主要性能指标

通信系统的主要性能指标是有效性和可靠性。有效性:指在给定信道内所传输的信息内容的多少，或者说是传输的“速度”。可靠性:指接收信息的准确程度，也就是传输的“质量”。有效性:用有效传输频带来度量。可靠性:用接收端最终输出信噪比来度量。说明：不同调制方式在同样信道信噪比下所得到的最终解调后的信噪比是不同的。两者是互相矛盾的，也是可互换的。1.7通信系统仿真工具简介1.通信系统仿真工具概述

通常情况下，通信系统仿真使用的工具有SystemView和Matlab/Simulink，2.SystemView软件简介

SystemView是一个信号级的系统仿真软件，主要用于电路与通信系统的设计和仿真，它是一个强有力的动态系统分析工具，能满足从数字信号处理、滤波器设计直到复杂的通信系统等不同层次的设计和仿真要求。【小结】1.通信系统构成①模拟通信系统结构框图及各部分功能简介。②数字通信系统结构框图及各部分功能简介，与模拟系统的差异。③数字通信系统的特点2．通信系统分类①常用的分类方法和名称。②各种通信方式的含义。【习题与作业】练习题1．通信从本质上讲就是实现信息传递功能的一门科学技术，若按传输媒质进行分类，通信可分为（）和（）两大类。2．通信系统中，信道是个抽象的概念，即可理解为传输信号的通路，通常信道中传送的信号可分为数字信号和模拟信号，由此通信可分为（）和（）。3．模拟信号与数字信号之间的区别是什么？4．数字通信的优点是什么？5．试画出数字基带传输系统的模型？6．以无线广播系统为例，说明通信系统模型中各方框包含的具体内容是什么？【习题与作业】7.数字通信系统的主要性能指标是什么？8.设某数据通信系统的信息传输速率为56kbps，试求传送二进制码元时的码元传输速率？若用同样码元传输速率，却改为16进制的码元传输，则信息传输速率为多少？9.设在125微秒内传输256个二进制码元，计算信息传输速率是多少？若该信码在2秒内有三个码元产生误码，试问其误码率是多少？10.已知八进制数字信号的传输速率为1600Baud，试问变换为二进制数字信号时的传输速率为多少？11.已知二进制数字信号的传输速率为2400bps，试问变换成四进制数字信号时的传输速率为多少？【习题与作业】本章作业第1-1、1-2、1-3、1-6、1-7、1-9题

第2章信道内容

2.1信道的定义

2.2信道的模型

2.3信道加性噪声

2.4恒参信道及其传输特性

2.5随参信道及其传输特性2.6信道容量2.7通信信道的SystemView仿真实验2.1信道的定义研究信道的目的信道的定义狭义信道广义信道信道的分类狭义信道：有线信道和无线信道广义信道：调制信道和编码信道调制信道和编码信道无记忆信道有记忆信道编码信道随参信道：如短波电离层反射、对流层散射等恒参信道：如明线、对称电缆、同轴电缆、光纤调制信道广义信道无线信道：如短波电离层反射、对流层散射等信道有线信道：如明线、对称电缆、同轴电缆、光纤等狭义信道2.2信道模型调制信道模型编码信道模型

一、调制信道模型调制信道特点：具有一对（或多对）输入端和输出端；绝大部分信道是线性的，即满足叠加性和齐次性；信号通过信道需要一定的延迟时间；信道对信号有损耗（固定损耗或时变损耗）；即使没有信号输入，在输出端仍有一定的功率输出。一、调制信道模型调制信道模型：

ei(t)eo(t)时变线性网络eo(t)=f[ei(t)]+n(t)一、调制信道模型通常，f[ei(t)]

可以表示为：k(t)ei(t)，此时，

eo(t)=k(t)ei(t)+n(t)eo(t)=f[ei(t)]+n(t)当k(t)=常数，称为恒(定)参(量)信道 例如，同轴电缆当k(t)

常数，称为随(机)参(量)信道 例如，移动蜂窝网通信信道二、编码信道模型★二进制信号、无记忆信道：0110P(0/0)P(0/1)P(1/1)P(1/0)二、编码信道模型01233210接收端发送端★四进制编码信道模型：2.3信道加性噪声一、加性噪声的来源人为噪声自然噪声内部噪声二、噪声的种类单频噪声脉冲噪声起伏噪声

三、起伏噪声

热噪声散弹噪声宇宙噪声

2.4恒参信道及其传输特性有线信道无线视距中继卫星中继信道恒参信道的传输特性一、有线信道明线对称电缆：双绞线同轴电缆常用的同轴电缆有两类：50Ω和75Ω光纤表面涂层包层芯区n1n2折射率折射率n1n22a二、无线视距中继★频率：30MHz以上★类似光波做视线传播（将穿透电离层）地面接收天线传播路径发射天线三、卫星中继恒参信道一般特性恒参信道传输特性可等效为线性时不变网络。线性时不变网络可用幅频特性和相频特性来表征，即：理想恒参信道相频失真理解实际信道幅频失真：相频失真：其他影响因素及措施畸变的影响:使波形失真、码间串扰。线性失真:

幅频失真和相频失真－属于线性失真可用“线性补偿网络”纠正——“均衡”非线性失真:振幅特性非线性、频率偏移、相位抖动…

非线性失真——难以消除【例2-1】如图所示网络，求它的频率特性。判断是否存在幅频失真及相频失真。四、恒参信道的传输特性

无失真传输：是指信号通过系统后，输出信号

与输入信号只有放大(或衰减)和时延。无失真传输系统的幅频特性和相频特性如下图所示。(a)幅频特性(b)相频特性(c)群时延—频率特性幅频失真

若信道的幅频特性不理想，信号经过信道传输后各个频率分量获得的增益不相同，此时对应的时域信号波形就会出现波形畸变。

(a)原始信号(b)幅频失真示例2.5随参信道及其传输特性

一、电离层反射信道

★电离层：距离地面60~600km

的大气层(a)一次反射与两次反射(b)反射区高度不同二、陆地移动信道

陆地移动通信主要使用的频段为VHF(甚高频，频率范围：30MHz—300MHz)和UHF(特高频，频率范围：300MHz—3000MHz)。

随参信道的特点多径效应的瑞利衰落多径效应的频率选择性衰落

三、随参信道的传输特性随参信道的特点信号的衰耗随时间随机变化信号传输的时延随时间随机变化多径传播多径效应的瑞利衰落设有n条路径，并设输入信号为

则收端接收信号为：

多径效应的瑞利衰落结论：

（1）多径传播使单一频率的正弦信号变成了包络和相位受调制的窄带信号，这种信号称为衰落信号（2）从频谱上看，多径传播使单一谱线变成了窄带频谱，即多径传播引起了频率弥散。多径效应的频率选择性衰落并设输入信号为设多径传播的路径只有两条则收端接收信号为：

其频域表示式为：信道传输函数为：多径效应的频率选择性衰落信道传输函数为：则多径效应的频率选择性衰落结论：当即或时，出现传播极点；当即或时，出现传播零点；多径效应的频率选择性衰落定义多径传播信道相关带宽为：

工程设计中，信号带宽为相关带宽的1/5~1/3。即：

【例2-2】

某随参信道的两径时延差Δ为1ms，试求该信道在哪些频率上传输衰耗最大？选用哪些频率传输信号最有利？

2.6信道容量一、信道容量定义

信道容量：是指信道中信息无差错传输的最大速率二、离散信道的信道容量互信息量：

物理含义：某个符号传递的信息量。三、离散信道的信道容量平均每个符号传递的信息量为：或说明：对于一定的信道，是一定的，而不同的，将对应不同的，其中某一种概率分布对应的将最大，表示为：

结论：C是每个符号平均能够传送的最大信息量，即信道容量。信道容量另一定义：其中：【例2-3】设信息源由符号0和1组成，顺次选择两符号构成所有可能的消息。如果消息传输速率是每秒1000符号，且两符号出现的概率相等。传输中，平均每100符号中有一个符号不正确，试问这时传输信息的速率是多少？四、连续信道的信道容量

或说明：增大信号功率可以增加信道容量，若信号功率趋于无穷大，则信道容量也趋于无穷大。减小噪声功率（或减小噪声功率谱密度），可以增加信道容量，若噪声功率趋于零，则信道容量趋于无穷大。增大信道带宽可以增加信道容量，但不能使信道容量无限制增大。

2.7通信信道的SystemView仿真实验仿真参数

输入正弦信号：幅值为1V，频率为40kHz；瑞利信道：30条多径，多普勒频移为5Hz；采样率：128Hz；采样点数：1024，系统循环次数为1。2.7通信信道的SystemView仿真实验输入信号波形图输入信号功率谱图2.7通信信道的SystemView仿真实验瑞利信道后输出波形图瑞利信道后输出频谱图小结

信道的定义(狭义信道和广义信道)狭义信道分类(有线信道和无线信道)广义信道分类(调制信道和编码信道)调制信道分类(恒参信道和随参信道)恒参信道对信号影响(幅频失真、相频失真)随参信道对信号影响（瑞利型衰落和频率弥散、频率选择性衰落）加性噪声：起伏噪声是加性噪声的典型代表，主要包括热噪声、散弹噪声和宇宙噪声，它们均是高斯白噪声。信道容量

及【习题与作业】1．已知电话信道的带宽为3.4kHz，试求接收端信噪比S/N=30dB时的信道容量；若要求信道能传输4800bps的数据，则接收端要求最小信噪比为多少dB？2．计算机终端通过电话信道传输计算机数据，电话信道带宽为3.4kHz，信道输出的信噪比S/N为20dB。该终端输出128个符号，各符号相互统计独立，等概出现。试(1)求信道容量；(2)求无误码传输的最高符号速率。3．设高斯信道的带宽为4kHz，信号与噪声的功率比为63，试确定利用这种信道的理想通信系统之传信率和差错率？4．假设某随参信道的两径时延差为1ms，试求该信道在哪些频率上传输损耗最大？选用哪些频率传输信号最有利？【习题与作业】5.设某随参信道的最大多径时延差等于3ms，为了避免发生选择性衰落，试估算在该信道上传输的数字信号的码元脉冲宽度？6.具有6.5MHz带宽的某高斯信道，若信道中信号功率与噪声功率谱密度之比为45.5MHz，试求其信道容量？7.香农公式有何意义？信道容量与“三要素”的关系如何？8.目前常见的信道中，哪些属于随参信道？随参信道的特点如何？对信号产生哪些影响？【习题与作业】本章作业第2-1、2-6、2-7、2-10题第3章模拟调制系统内容3.1线性调制3.2非线性调制3.3频分复用3.4线性调制系统的抗噪声性能3.5调频系统抗噪声性能分析3.6模拟调制方式性能比较3.7AM调制解调的SystemView仿真

3.1线性调制内容：双边带调幅AM抑制载波双边带调制DSB-SC单边带调幅SSB残留边带调幅VSB讲解思路：调制和解调原理频域分析性能分析一、双边带调幅AM1．AM信号时域表达式及时域波形图

2．AM信号频域表达式及频域波形图时域波形图频域波形图Matlab仿真的AM信号频谱一、双边带调幅AM3．AM信号平均功率4．AM信号调制效率比较低时，如果m(t)为常数，则如果m(t)为正弦波时，一、双边带调幅AM5．AM信号的解调相干解调法LPFBPF一、双边带调幅AM非相干解调法——包络检波法

LPFBPFLEDAM小结优点：结构简单，实现容易。缺点：功率效率非常低频谱效率也不高，为信号最高频率的2倍应用：中短波段AM广播。二、抑制载波双边带调制（DSB-SC）BPF1．DSB信号时域表达式及时域波形图

2．DSB信号频域表达式及频域波形图时域波形图频域波形图Matlab仿真的DSB信号频谱Matlab仿真的调制信号与已调信号Matlab仿真的噪声与信号Matlab仿真的DSB信号频谱Matlab仿真的DSB信号频谱二、抑制载波双边带调制（DSB-SC）3．DSB信号平均功率4．DSB信号解调LPFBPF三、单边带调制（SSB）

1．SSB信号的滤波法产生2．SSB信号的频域表达式及频谱图

其中频域波形图Matlab仿真的LSSB-AM信号与频谱Matlab仿真的LSSB-AM信号噪声频谱三、单边带调制（SSB）3．SSB信号的时域表达式及其波形设

则

一般信号

三、单边带调制（SSB）4．SSB信号的相移法产生三、单边带调制（SSB）5.SSB信号平均功率和频带宽度

发送功率为

频带宽度为

三、单边带调制（SSB）6．SSB信号的接收LPFBPF频域表示四、残留边带调制（VSB）1．VSB调制原理的传输特性为:

其中它具有互补对称特性

四、残留边带调制（VSB）2．VSB解调原理LPFBPF3．VSB滤波器传输特性因此要求:四、残留边带调制（VSB）4．VSB信号发送功率和频带宽度【例3-1】

已知调制信号，载波为，分别写出AM、DSB、USB、LSB信号的表示式，并画出频谱图。

3.2非线性调制内容：角度调制的概念调频信号带宽调频信号解调

一、角度调制的概念1．频率调制2．相位调制二、调频信号带宽窄带调频：

1．NBFM频带宽度非线性的与AM比较Matlab仿真的FM信号Matlab仿真的FM信号频谱二、调频信号带宽2．WBFM频带宽度设调制信号为：

则：

此时：

其中：

有无穷个频率分量【例3-1】

已知某单频调频波的振幅是10V，瞬时频率为试求：此调频波的表达式；此调频波的频率偏移、调频指数和频带宽度；若调制信号频率提高到，调频波的频偏、调频指数和频带宽度如何变化？【例3-1】（1）（2）（3）三、调频信号解调

1．调频信号非相干解调原理BPF包络检波微分器LPF鉴频器

——称为鉴频器灵敏度

3.3频分复用一、频分复用(FDM)

SSB调制LPFSSB调制LPFSSB调制LPFSSB解调BPFSSB解调BPFSSB解调BPF╋123二、复合调制和多级调制3.3频分复用复合调制----对同一载波进行两种或更多种的调制。例如，对一个调频波再进行一次振幅调制，所得结果就变成了调频调幅波。多级调制----将同一基带信号实施两次或更多次的调制过程，前后级的调制方式可以是相同的，也可以是不同的。【例3-2】设有一个频分多路复用系统，副载波用SSB调制，主载波用FM调制。如果有60路等幅的音频输入通路，则每路频带限制在3.3kHz以下，防护频带为0.7kHz。（1）如果最大频偏为800kHz，试求传输信号的带宽；（2）试分析与第1路相比，第60路输出信噪比降低的程度（假定鉴频器输入的噪声是白噪声，且解调器中无去加重电路）。3.4线性调制系统的抗噪声性能内容：抗噪声性能分析模型线性调制系统抗噪声性能分析

一、抗噪声性能分析模型带通滤波器解调器╋二、线性调制系统抗噪声性能分析BPF╋LPF╳1．DSB调制系统性能二、线性调制系统抗噪声性能分析2．AM调制系统性能二、线性调制系统抗噪声性能分析3．SSB调制系统性能1．调频系统抗噪声性能3.5、调频信号抗噪声性能分析

带通限幅鉴频低通解调器（1）输入信噪比（2）输出信噪比a、大信噪比情况其中：请参考：曹志刚等.《现代通信原理》.P86鉴频器输出为：有用信号噪声项噪声角均匀分布微分电路的功率传输函数为：

设：

b、小信噪比情况经过分析可知，当输入信噪比减小到一定程度时，解调器的输出中不存在单独的有用信号项，信号被噪声扰乱，因而输出信噪比急剧下降，这种情况与AM包络检波时相似，称为“门限效应”。【例3-3】设一宽带频率调制系统，载波振幅为100V，频率为100MHz，调制信号的频带限制于5kHz，，最大频偏，并设信道中噪声功率谱密度是均匀的，n0

为（单边谱），试求：接收机输入端理想带通滤波器的传输特性解调器输入端的信噪功率比解调器输出端的信噪功率比若m(t)以振幅调制方法传输，并以包络检波器检波，试比较在输出信噪比和所需带宽方面与频率调制系统有何不同？【例3-3】(1)(2)(3)(4)3.6模拟调制系统的性能比较

有效性比较

可靠性比较

3.7AM调制解调的SystemView仿真仿真参数基带信号：幅值2V，频率128Hz，初始相位0载波信号：幅值1V，频率1024Hz，初始相位0噪声参数：均值为0，方差为1的AWGN噪声采样率：8KHz采样点数：512点解调方式：相干解调3.7AM调制解调的SystemView仿真加噪前后调制信号时域和频域波形对比3.7AM调制解调的SystemView仿真解调信号与原始信号对比波形小结

1．调制方式（四种）2．模拟调制分类：线性调制和非线性调制

模拟信号

数字信号

基带信号

连续波

脉冲波

载波

类型时域表达式解调方法带宽用途AM包络检波相干解调广播DSB相干解调立体声广播SSB相干解调短波无线电话通信VSB相干解调电视广播、传真3．线性调制5．各模拟调制系统的抗噪声性能小结

4．非线性调制对各种模拟调制系统的有效性和可靠性进行比较可知：SSB带宽最窄，有效性最好，其次是VSB，接下来是DSB、AM，而FM的带宽最宽；但FM的输入信噪比最大，可靠性最好，其次是DSB、SSB、VSB，而AM的抗噪声性能最差。当AM、FM采用非相干解调时，存在门限效应，相干解调不存在门限效应。门限效应一旦出现，输出信噪比将急剧恶化。6．各模拟调制系统的比较小结

【习题与作业】1.线性调制相干解调时，若采用不同频率、不同相位的载波，有什么影响？2.什么叫门限效应？哪些模拟调制在什么情况下会出现门限效应？3.试比较单边带信号的滤波法与相移法的区别？4.一个幅度为Ac、频率为fc的未调载波和带宽为2fm（fm为调制信号的带宽）的窄带白噪声加在一起，通过理想包络检波器，求高载波信噪比情况下的输出信噪比？5.抑制载波双边带调制和单边带调制中，若基带信号均为3kHz限带低频信号，载频为1MHz，接收信号功率为1mW，加性高斯白噪声双边功率谱密度为10-3uW/Hz。接收信号经带通滤波器后，进行相干解调。(1)比较解调器输入信噪比？(2)比较解调器输出信噪比？【习题与作业】6.2MHz载波受10kHz单频正弦调频，峰值频偏为10kHz，求(1)调频信号的带宽？(2)调频信号幅度加倍时，调频信号的带宽？(3)调制信号频率加倍时，调频信号的带宽？7.设某信道具有均匀的双边噪声功率谱密度为0.5×10-3W/Hz，在该信道中传输振幅调制信号，并设调制信号的频带限制在5kHz，而载频是100kHz，边带功率为10kW，载波功率为40kW，若接收机的输入信号先经过一个合适的理想带通滤波器，然后再加至包络检波器进行解调。试求(1)解调器输入端的信噪功率比？(2)解调器输出端的信噪功率比？(3)调制度增益？【习题与作业】本章作业第3-3、3-7、3-9题

第4章数字信号基带传输系统内容4.1数字基带信号的波形4.2数字基带信号的传输码型4.3数字基带信号功率谱分析4.4数字基带信号的传输及码间干扰4.5眼图4.6均衡4.7基带通信系统仿真实例

基带传输系统噪声源信源信道编码信源编码调制器信道解调器信宿信道译码信源译码数字基带信号来自数据终端的原始数据信号，或者模拟信号经数字化处理后的数字信号频谱都是从零频或零频附近开始，其功率主要集中在一个有限的频带范围内基带传输频带传输

不经过调制直接进行数字信号的传输称为数字信号的基带传输。数字基带信号含有大量的低频分量以及直流分量。数字基带传输和数字频带传输基带传输频带传输经过调制，利用载波传输调制后的频带信号的传输方式称为数字信号的频带传输。数字基带传输和数字频带传输脉冲形成器输入发送滤波器定时脉冲输出信道信号形成器信道接收滤波器抽样判决器同步提取恢复原来基带信号

三、基带传输系统将原始二进制序列变换成比较适合信道传输的码型，并提供同步定时信息将输入的矩形脉冲变换成适合信道传输的波形

常为有线信道会引入噪声滤除带外噪声，对信道特性进行均衡4.1数字基带信号的波形图5-3数字基带信号的常用码型单极性NRZ

双极性NRZ

单极性RZ

双极性RZ

差分码

4.2数字基带信号的传输码型AMI码

HDB3码用“000V”或“B00V”代替“四连0”B码和V码各自都应始终保持极性交替变化的规律，以便确保输出码中没有直流成分。V码必须与前一个信码同极性，以便和正常的AMI码区分开来。HDB3码编码规则：CMI码密勒码

双相码

DMI码编码规则：对于输入二元码“0”，若前面变换码为01或11，则DMI码为01；若前面变换码为10或00，则DMI码为10。对于输入二元码“1”，则DMI码00和11交替变化。密勒码编码规则：“1”码用码元持续中心点出现跃变来表示，即用10或01来表示，如果是连“1”时则须交替。“0”码有两种情况，单个“0”时，在码元持续时间内不出现电平跃变，且与相邻码元的边界处也不跃变；连“0”时，在两个“0”码的边界处出现电平跃变，即00和11交替。

4.2数字基带信号的传输码型DMI码多进制码

“0”码用01表示，“1”码用00和11交替表示。

CMI码编码规则：4.3数字基带信号功率谱分析一、数字基带信号的功率谱密度

数字基带信号的表示其中：其中：v(t)的功率谱密度

一、数字基带信号的功率谱密度

u(t)的功率谱密度

一、数字基带信号的功率谱密度

s(t)的功率谱密度

一、数字基带信号的功率谱密度

单边带双边带

二、功率谱密度计算举例

1．单极性不归零码当P=0.5时二、功率谱密度计算举例

2．单极性归零码当P=0.5时m为奇数：

m=0：m为偶数：

有直流有离散谱无离散谱二、功率谱密度计算举例

3．双极性码

不归零时：归零时：无直流无离散谱演示4.4数字基带信号的传输及码间干扰一、码间串扰的概念

发送滤波器信道接收滤波器抽样判决噪声GR(f)C(f)GT(f)二、码间串扰的数学分析

基带传输抽样判决H(f)其中：

可得：

二、码间串扰的数学分析

第j个码元的值其他码元值总和—码间干扰噪声三、码间串扰的消除

要消除码间串扰

求和凑零无法实现波形截断困难抽样点为零四、奈圭斯特准则1、无码间串扰基带传输系统的要求

两条要求

抽样点上无码间串扰或

h(t)尾部衰减快2、理想基带传输系统

T为码元持续时间102、理想基带传输系统h(t)的零点间隔等于T，在理论上，可以用持续时间为T的码元进行传输而无码间串扰。传输带宽：B=1/(2T)Hz传输速率:RS=(1/T)波特速率带宽比:RS/B＝2Baud/Hz理想低通滤波器在实际中是不可能存在的

why?3、无码间串扰的等效特性

思考：什么样的滤波器可以满足无串绕要求，而且又能实现呢？频域上无法实现矩形幅度特性滤波器。即使能实现，也要求有一个非常精确的抽样点，如果稍微偏离，码间干扰将急剧增加。

答案：就是一些有过渡特性的滤波器。

3、无码间串扰的等效特性

奈奎斯特1928年给出了一条解决途径，他证明了为得到无码间串扰的传输特性，系统传输函数不必为矩形，而容许是具有缓慢下降边沿的任何形状。

－－称为奈奎斯特准则。要求：即：在（，）区间内能叠加成一个矩形频率特性，演示4、升余弦滚降传输特性

1滚降系数：升余弦滚降：4、升余弦滚降传输特性

【例4-1】某基带系统的频率特性是截止频率为1MHz、幅度为1的理想低通滤波器。求此基带系统无码间串扰的码速率。设此系统传输信息速率为3Mbps，能否无码间串扰传输？（2）设传输M进制信号，则（1）即当采用8n进制信号时，码速率，可以【例4-2】

11设某数字基带传输系统的传输特性如下

检验该系统能否实现无码间干扰传输？试求该系统的最大码元传输速率为多少？这时系统的频带利用率为多少？可以4.5眼图

演示

眼图模型

最佳判决时刻最佳判决门限电平过零点失真信号失真斜率噪声容限4.6均衡

一、概述1、均衡器的用途

--减小码间串扰2、均衡器的种类：

频域均衡器：使系统总传输特性满足奈奎斯特准则；时域均衡器：横向滤波器。二、时域均衡1、概念二、时域均衡1、实现可用矩阵形式表示为：

其中：

三抽头横向滤波器，输入序列输出序列。【例4-3】

4.7基带通信系统仿真实例

一、仿真目的(1)通过实验进一步掌握、了解数字基带传输系统的构成及其工作原理。(2)观察数字基带传输系统接收端的眼图，掌握眼图的主要性能指标。二、仿真原理图5.7基带通信系统仿真实例

三、仿真参数基带信号速率：128波特；采样频率：10240Hz；每码元采样点数：80；仿真点数：5000；仿真时间：0~488.18359375e-3s；采样间隔：97.65625e-6s；脉冲波形：RootCosine型，脉冲宽度，7.8125e-3s；四、仿真模型五、仿真结果成形滤波前后信号波形图SystemView00100e-3100e-3200e-3200e-3300e-3300e-3400e-3400e-31500e-30-500e-3-1AmplitudeTimeinSecondsSink1400100e-3100e-3200e-3200e-3300e-3300e-3400e-3400e-31500e-30-500e-3-1AmplitudeTimeinSecondsSink15001e+31e+32e+32e+33e+33e+34e+34e+35e+35e+30-50-100-150-200-250-300-350-400PowerdBmFrequencyinHz(dF=2.048Hz)PowerSpectrum001e+31e+32e+32e+33e+33e+34e+34e+35e+35e+30-20-40-60-80PowerdBmFrequencyinHz(dF=2.048Hz)PowerSpectrum五、仿真结果加噪前后波形时域频域对比图SystemView00100e-3100e-3200e-3200e-3300e-3300e-3400e-3400e-33210-1-2-3AmplitudeTimeinSecondsSink1200100e-3100e-3200e-3200e-3300e-3300e-3400e-3400e-31500e-30-500e-3-1AmplitudeTimeinSecondsSink15001e+31e+32e+32e+33e+33e+34e+34e+35e+35e+30-20-40-60-80PowerdBmFrequencyinHz(dF=2.048Hz)PowerSpectrum001e+31e+32e+32e+33e+33e+34e+34e+35e+35e+30-20-40-60PowerdBmFrequencyinHz(dF=2.048Hz)PowerSpectrumofSink12(dBm50ohms)MixedRadix五、仿真结果接收端滤波前后信号波形时域、频域对比图SystemView00100e-3100e-3200e-3200e-3300e-3300e-3400e-3400e-31.51500e-30-500e-3-1-1.5AmplitudeTimeinSecondsSink1100100e-3100e-3200e-3200e-3300e-3300e-3400e-3400e-33210-1-2-3AmplitudeTimeinSecondsSink12001e+31e+32e+32e+33e+33e+34e+34e+35e+35e+30-20-40-60PowerdBmFrequencyinHz(dF=2.048Hz)PowerSpectrum001e+31e+32e+32e+33e+33e+34e+34e+35e+35e+30-20-40-60PowerdBmFrequencyinHz(dF=2.048Hz)PowerSpect五、仿真结果接收信号眼图五、仿真结果接收信号与原始信号对比图小结

1．码型编码①最基本二元码的数字基带波形最基本的数字基带波形分别是单极性NRZ、双极性NRZ、单极性RZ、双极性RZ和差分码。单极性波形有直流，且接收端判决电平不固定，因而应用受限。双极性波形等概时无直流，且接收端判决电平固定为零，因而应用广泛。与NRZ相比，RZ码波形的主要缺点是带宽大，主要优点是位与位之间易于分清，尤其是单极性RZ码波形存在fs离散分量，可用于位定时。差分码的特点是，即使接收端收到的码元极性与发送端完全相反，也能正确进行判决。

②常用的1B/1T码常用的1B/1T码有AMI码、HDB3码、PST码，它们都是把1位二进制信码变换成1位三电平取值的码。这三种码型都有无直流的特点，而且同步信息丰富，但AMI的缺点是连“0”码过多时提取定时信息困难，HDB3码的缺点是编码比较复杂，而PST码的缺点是在识别时需要提供“分组”信息，即需要建立帧同步。

③常用的1B2B码常用的1B2B码有Manchester码、Miller码、CMI码、DMI码，它们都是把1位二进制码变换成2位二进制码。它们都有无直流、同步信息丰富等优点，但它们的缺点是码元传输速率增加一倍，因此所需信道带宽也要增大。④多进制码多进制码是用一个码元去代表一组二进制码，在码元速率相同，即其传输带宽相同的情况下，可提高信息传输速率小结

2．基带信号功率谱。二进制基带信号功率谱包括连续谱和离散谱两部分：连续谱可用于决定带宽，离散谱用于查看是否存在直流和其他单频分量，尤其是位定时分量3．无码间干扰时域条件频域条件三类系统：①理想LPF系统②滚降系统③部分响应系统小结

4．信道噪声的影响单极性情况:双极性情况:【习题与作业】1.设基带传输系统的发送滤波器、信道及接收滤波器组成的总传输特性为，若要求以Baud的速率进行数据传输，试验证下图所示的各种满足消除抽样点上码间干扰的条件否？2.简述Nyquist第一准则的含义？3.某二进制数字基带系统所传送的是单极性基带信号，且数字信号“1”和“0”的出现概率相等。(1)若数字信息为“1”时，接收滤波器输出信号在抽样判决时刻的值A=1V，且接收滤波器输出噪声是均值为0、均方根值为0.2V的高斯噪声，试求这时的误码率Pe；(2)若Pe不大于10-5，确定A至少应该是多少？【习题与作业】4.已知二进制序列为10000011000000111100，确定相应的AMI码和HDB3码，并分别画出它们的波形。5.设有一通信信道，频带为600～3000Hz，现若要传输的基带数字信号的频带为0～1200Hz，试问(1)该信号能否直接在此信道中进行传输？(2)分别采用DSB和SSB进行传输，调制器所需载波的频率应如何选择？6.为了传送码元速率的数字基带信号，试问系统采用下图中所画的哪一种传输特性较好？并简要说明其理由。3-1、【习题与作业】本章作业第4-4、4-5、4-8、4-11、4-15题

第5章基本的数字调制系统内容5.1二进制振幅调制5.2二进制频率调制5.3二进制绝对相位调制5.4二进制相对相位调制5.5二进制数字调制系统性能比较5.6多进制调制系统5.7二进制数字调制系统的仿真

5.1二进制振幅调制一、正弦波数字调制作用

为了使数字信息在带通信道上传输应把数字基带信号的频谱搬移到合适的带通频带上。二、正弦波数字调制概念

用基带数字信号控制高频正弦载波，把基带数字信号变换成频带数字信号，这就是正弦波数字调制三、三种基本数字调制四、模拟调制与数字调制的比较

（1）载波相同（2）调制目的相同（3）调制参数相同

不同点有：（1）调制信号不同（2）调制过程不同（3）解调过程不同相同点有：一、二进制幅度键控2ASK

1．2ASK信号的表达式和波形B(t)----单极性NRZ2．2ASK信号的产生方法(a)相乘法(b)键控法演示二、2ASK信号的功率谱及带宽B(t)--单极性NRZ三、2ASK信号的解调及系统误码率BPF包络检波判决输出1、非相干解调法00100111001原始信息整流后波形LPF后波形判决后波形演示2、相干解调法BPFLPF判决输出演示3、2ASK的抗噪声性能

相干解调法设则其中而经LPF后：抽样器的输出为：

抽样器的输出为：

发“1”时概率密度函数为：

发“0”时概率密度函数为：A为信号振幅为噪声方差。

其中：包络检波法当发“1”时

其概率密度函数为

其中

服从广义瑞利分布式中为零阶修正贝塞尔函数。当发“0”时最佳门限值可近似为

此时包络检波器的输入只有窄带噪声5.2二进制频率调制1．2FSK信号的表达式和波形B(t)----单极性NRZ演示一、二进制频率键控2FSK2．2FSK信号的产生方法（a）模拟调频法(b)

键控法FM二、2FSK信号的功率谱及带宽0演示（a）非相干解调（b）相干解调演示演示三、2FSK信号的解调及系统误码率（c）2FSK的抗噪声性能

1．相干解调法当发“1”时，其中：下支路信号为：判决器输入为：

上支路信号为：同理可得：总误码率为：2．非相干解调法当发“1”时，上支路信号为：下支路信号为：当y2>y1时，造成误码。当给定一个y1的值时：

发送“1”而错判成“0”的概率为

同理可得：总误码率为：

【例5-1】

设发送数字信息序列为1101101100，码元速率为1000Baud，现采用键控法产生2FSK信号，并设f1=1kHz，对应“1”；f2=1.5kHz，对应“0”。若两振荡器输出振荡初相均为0，画出2FSK信号波形，并计算其带宽和频带利用率。

5.3二进制绝对相位调制1．2PSK信号的表达式和波形000011112．2PSK信号的产生方法演示一、二进制绝对相位键控2PSK二、2PSK信号的功率谱及带宽三、二进制绝对相移信号解调及系

统误码率演示相干载波的提取和相位模糊输出相位有多个可能值，为的整数倍相位模糊-----载波提取方法：2PSK的抗噪声性能

2PSK相干解调设则当“1”、“0”等概率，最佳门限为

，此时

得5.4二进制相对相位调制1．2DPSK信号波形第一种情况的波形如下：一、二进制相对相位键控2DPSK2．DPSK信号的产生方法例：基带信号00111001的2DPSK信号产生过程如下：演示二、2DPSK信号的功率谱及带宽2DPSK信号的带宽与2PSK信号的带宽相同，即2DPSK信号与2PSK信号功率谱密度是相同的，其表达如三、DPSK信号的解调及系统误码率DPSK的相干解调演示

差分相干解调演示③2DPSK的抗噪声性能DPSK差分相干解调系统的误码率为：DPSK相干解调-码反变换法系统的误码率为5.5二进制调制系统的性能比较

一、频带宽度

二、误码率的比较

【例5-2】

采用二进制数字调制通信系统传输0、1等概出现的数字信息，若设发射机输出端已调信号振幅A=10V，信道传输的（功率）衰减为60dB，接收机解调器输入端噪声功率Ni=5μW，求下列情况下的误码率Pe:（1）2ASK相干解调；（2）2ASK非相干解调；（3）2PSK相干解调；（4）2DPSK相干解调；（5）2DPSK差分相干解调。【例5-3】

已知2FSK信号的两个载频为f1=2225Hz（对应“1”），f2=2025Hz（对应“0”），信息速率Rb=300bit/s，信道频率范围为300~3300Hz，信道输出端信噪比rc=3dB，试计算：该2FSK信号带宽；采用非相干解调时的误码率Pe;采用相干解调时的误码率Pe;与上例的误码率进行比较。【例5-3】解答：（4）与上例的误码率计算结果按递减顺序排列

三、对信道特性变化的敏感性比较

在2FSK系统中，不需要人为地设置判决门限，它是直接比较两路解调输出的大小来做出判决。2PSK系统中，判决器的最佳判决门限为零，接收机容易保持在最佳判决门限状态。但2ASK系统中，判决器的最佳判决门限为a/2，它与接收机输入信号的幅度有关。当信道特性发生变化时，接收机输入信号的幅度将随着发生变化，从而导致最佳判决门限也将随之而变。这时，接收机难以保持在最佳判决门限状态，因此2ASK对信道特性变化敏感，性能最差。

四、设备的复杂程度比较

发送端设备的复杂程度相差不多，而接收端的复杂程度则与所选用的调制和解调方式有关。对于同一种调制方式，相干解调的设备要比非相干解调时复杂；而同为非相干解调时，2DPSK的设备最复杂，2FSK次之，2ASK最简单。5.6多进制数字调制系统一、多进制数字振幅调制系统

b(t)：多进制数字基带信号g(t)：基本门函数1．时域表达式及波形图2．MASK信号的产生方法

一、多进制数字振幅调制系统

3．MASK信号的带宽及频带利用率

4．MASK信号的解调方法（相干解调及非相干解调）【例5-4】

若四进制代码与电平的对应关系为：画出当信码为11100100001010001110时的四进制基带信号波形和4ASK信号波形。二、多进制数字频率调制系统

1．MFSK系统方框图2．MFSK信号的带宽及频带利用率二、多进制数字频率调制系统

频带利用率不高三、多进制数字相位调制系统

1.多相制的表示式及相位配置π/4体系

π/2体系

2.四进制绝对移相(4PSK或QPSK)

三、多进制数字相位调制系统

4PSK信号的波形图

4PSK信号的产生方法

相位选择法正交调制法三、多进制数字相位调制系统

4PSK信号的解调

三、多进制数字相位调制系统

【例5-5】

若4PSK系统采用π/4体系，画出当信码为00110100100000011011时的4PSK信号波形。3.差分四进制移相(DQPSK)三、多进制数字相位调制系统

DQPSK信号的波形图

DQPSK信号的产生方法：

绝对码变成相对码，再对相对码进行绝对调相双比特码进行差分编码

方法一：方法二：模4加

双比特码进行差分编码

三、多进制数字相位调制系统

DQPSK信号的解调

相干解调——码反变换法三、多进制数字相位调制系统

四、正交幅度调制（QAM）

1、16QAM星座图2、一般表达式四、正交幅度调制（QAM）

3、16QAM信号的产生4、16QAM信号解调

四、正交幅度调制（QAM）

5.7二进制频移键控系统的仿真

2FSK系统的仿真模型参数基带信号码元速率：100波特；

载波Ⅰ、载波Ⅱ信号频率：1000Hz、2000Hz；采样频率：20000Hz；仿真点数：3500；仿真时间：0~174.95e-3s；采样间隔：50e-6s；

5.7二进制频移键控系统的仿真

调制信号和已调信号的波形图调制信号和2FSK信号的频谱图

5.7二进制数字调制系统的仿真

调制信号的波形2ASK抽样时钟、待抽样信号和抽样保持信号的波形图信号的波形两路抽样保持信号的波形图

5.7二进制数字调制系统的仿真

调制信号和解调信号的波形图小结

1．数字调制数字调制是指：调制信号是数字信号，载波是正弦波的调制。由于数字信号可视作模拟信号的特例（取值离散），因而数字调制也可视作模拟调制的特例。2．二进制数字调制系统比较小结

3．多进制调制小结

与二进制调制相比，多进制数字调制的优点是：可以提高频带利用率，这样，在传输带宽B相同时，可提高信息传输速率；或者，在信息传输速率相同时，可减小传输带宽B。两者均表明：提高了有效性