《通信原理第九章》课件

通信原理第九章目录CONTENTS通信系统概述信号与频谱数字信号的传输信道编码与差错控制通信系统的性能优化无线通信系统01CHAPTER通信系统概述通信系统的基本组成发送设备接收设备将信息转换为适合传输的信号。将传输中的信号还原为原始信息。信息源信道目的地产生需要传输的信息。传输信号的媒介。信息的接收者。通信系统的分类利用导线传输信号的系统，如电话线、光纤等。利用电磁波传输信号的系统，如手机、无线局域网等。利用卫星传输信号的系统，覆盖范围广，但成本较高。传输数字信号的系统，抗干扰能力强，传输质量高。有线通信系统无线通信系统卫星通信系统数字通信系统表示传输的信息量大小，通常用比特率（每秒传输的比特数）来衡量。有效性表示传输的质量和准确性，通常用误码率（传输中出现错误的比特数与总比特数的比值）来衡量。可靠性表示传输的及时性，通常用延迟时间来衡量。实时性表示传输过程中的保密性，通常用加密算法和密钥管理等措施来保证。安全性通信系统的性能指标02CHAPTER信号与频谱连续信号和离散信号、确定信号和随机信号、模拟信号和数字信号。信号的分类时间函数、离散序列、随机过程等。信号的数学描述幅度、频率、相位等。信号的基本参数信号的基本特性频谱是信号在频域的表示，描述了信号中各个频率分量的强度。频谱的概念频谱分析的方法频谱分析的应用傅里叶变换、离散傅里叶变换、快速傅里叶变换等。频谱分析在通信、雷达、声呐等领域有广泛应用。030201信号的频谱分析调制的方式调幅、调频、调相。解调的方法相干解调、非相干解调。调制的基本概念调制是将低频信号加载到高频载波上的过程。信号的调制与解调将连续信号转换为模拟信号进行传输，常见的传输方式有电话线传输、电视信号传输等。模拟信号传输将离散信号转换为数字信号进行传输，常见的传输方式有光纤传输、无线传输等。数字信号传输信号的传输方式03CHAPTER数字信号的传输数字信号在时间轴上由一系列离散的脉冲或电平值表示，每个脉冲或电平代表一个二进制位。通过傅里叶变换，数字信号可以转换为频域表示，呈现出不同的频率成分和频谱特性。数字信号的表示方法数字信号的频域表示数字信号的时域表示基带传输将未经调制的数字信号直接传输，通常用于短距离、低速率的通信系统。频带传输将数字信号调制到一定频率的载波上进行传输，适用于长距离、高速率的通信系统。数字信号的传输方式03调相/调频混合调制（PM/FM）同时利用相位和频率变化来传输数字信息，解调时需要同时检测相位和频率变化。01调相（PM）通过改变载波相位来传输数字信息，解调时需要检测相位变化。02调频（FM）通过改变载波频率来传输数字信息，解调时需要检测频率变化。数字信号的调制解调技术04CHAPTER信道编码与差错控制信道编码是将信息序列按照一定的规则进行变换，以增加信息在传输过程中的抗干扰能力。信道编码的目的是通过增加冗余度来降低信息传输过程中的差错率，提高通信系统的可靠性。信道编码可以分为线性编码和非线性编码两类，其中线性编码包括分组码和卷积码等。信道编码的基本概念线性分组码的编码过程可以用代数方法进行描述，因此也被称为代数编码。常见的线性分组码包括汉明码、奇偶校验码等。线性分组码是一种将信息序列分为固定长度的组，然后对每组进行线性编码的信道编码方式。线性分组码循环码是一类特殊的线性分组码，其码字具有循环移位的性质。循环码的编码器和解码器都可以用有限域上的多项式进行描述，因此也被称为多项式码。循环码具有较好的检错和纠错能力，因此在通信系统中得到了广泛应用。循环码

其他差错控制编码方法其他差错控制编码方法包括卷积码、Reed-Solomon码等。卷积码是一种将信息序列连续进行线性编码的信道编码方式，其编码过程涉及到多个信息位。Reed-Solomon码是一种基于代数几何的纠错码，具有很强的纠错能力，因此在数字通信中得到了广泛应用。05CHAPTER通信系统的性能优化信噪比对通信性能至关重要，信噪比越高，通信质量越好，误码率越低。信噪比的提升可以通过提高信号功率、降低噪声功率来实现，例如采用更先进的信号处理算法和更高效的信号传输技术。在实际应用中，信噪比的测量和评估是通信系统性能评估的重要环节，常用的测量方法包括频谱分析、信号质量分析等。信噪比对通信性能的影响在实际应用中，需要根据不同的通信环境和系统要求选择合适的抗干扰技术，并进行相应的系统设计和参数优化。多径效应是指信号在传输过程中经过不同的路径到达接收端的现象，会导致信号的衰减、失真和干扰。抗干扰技术是解决多径效应的重要手段，包括频域滤波、时域滤波、自适应滤波等，通过滤除干扰信号，提高信噪比，改善通信质量。多径效应与抗干扰技术扩频通信技术是一种利用信息信号的带宽来换取信噪比的技术，通过将信号的频谱扩展到更宽的频带中，降低信号的功率谱密度，提高抗干扰能力。扩频通信技术的优点包括抗干扰能力强、保密性好、抗多径干扰能力强等，因此在军事通信、卫星通信、移动通信等领域得到广泛应用。在实际应用中，扩频通信系统的设计需要考虑扩频码的选择、调制解调方式、抗干扰能力等多个方面，并进行相应的系统优化和性能评估。扩频通信技术06CHAPTER无线通信系统发射机接收机天线信道无线通信系统的基本组成01020304负责将信息转换为电磁波信号，通过天线发送出去。负责接收天线传来的电磁波信号，将其还原为原始信息。用于发射和接收无线电波，实现电磁波与导线的转换。传输电磁波的媒介，可以是空气、水、空间等。无线通信系统使用的频谱资源是有限的，需要合理分配和利用。频谱资源有限各国政府设立的频谱管理机构负责对频谱资源进行分配和管理。频谱管理机构用户需要向频谱管理机构支付一定的频谱使用费。频谱使用费随着技术的发展，频谱共享成为一种有效的频谱利用方式。频谱共享无线通信系统的频谱资源不同用户使用不同的频率进行通信。F