通信原理1-1-概述

通信原理1-1_概述目录contents引言信号与信道模拟调制技术数字基带传输技术数字频带传输技术复习与总结01引言掌握通信系统的基本原理和关键技术，理解通信系统的组成、工作原理和性能评估方法。培养分析和解决通信问题的能力，为从事通信技术研发、系统设计、网络规划等工作打下基础。了解通信技术的最新发展动态和应用前景，拓宽专业视野和创新能力。课程目的与意义

通信系统基本概念通信系统的定义通信系统是实现信息传递的系统，包括信源、信道、信宿等组成部分。通信方式根据信号传输方式的不同，通信系统可分为模拟通信系统和数字通信系统。通信系统的性能指标衡量通信系统性能的主要指标包括有效性、可靠性和经济性等。课程内容本课程将介绍通信系统的基本原理和关键技术，包括模拟通信系统和数字通信系统的分析、设计和性能评估方法，以及通信网络的基本概念和关键技术等。课程安排本课程共分为多个章节，每个章节涵盖一个或多个主题，通过理论讲解、案例分析、实验验证等多种方式帮助学生掌握相关知识和技能。同时，课程还将安排作业、测验、考试等环节，以检验学生的学习成果。课程内容与安排02信号与信道123模拟信号是连续变化的物理量，数字信号则是离散的。模拟信号与数字信号确定性信号可以用明确的数学函数描述，而随机信号则具有不确定性。确定性信号与随机信号周期信号具有重复性，非周期信号则不具有。周期信号与非周期信号信号分类及特性03加性噪声与乘性噪声加性噪声独立于信号存在，乘性噪声则与信号相乘。01有线信道与无线信道有线信道通过物理媒介传输信号，无线信道则通过空气或真空。02恒参信道与随参信道恒参信道的参数不随时间变化，随参信道的参数则随时间变化。信道类型与特性信道容量是指在给定条件下，信道能够传输的最大信息量。信道容量定义香农公式及应用信道编码与调制香农公式给出了在给定信噪比下，信道容量的理论上限，对于通信系统的设计具有重要的指导意义。为了提高通信系统的性能，需要对信号进行编码和调制，以适应信道的特性并实现高效传输。030201信道容量与香农公式03模拟调制技术抗噪性能分析幅度调制在信噪比（SNR）较低时性能较差，因为噪声会直接影响振幅的检测。线性调制与非线性调制AM和DSB属于线性调制，其解调过程相对简单，但抗噪性能较弱。幅度调制基本原理通过改变载波的振幅来传递信息，如AM（调幅）和DSB（双边带）调制。幅度调制原理及抗噪性能通过改变载波的频率或相位来传递信息，如FM（调频）和PM（调相）调制。角度调制基本原理角度调制在信噪比（SNR）较高时性能较好，因为噪声对频率或相位的影响相对较小。抗噪性能分析FM和PM属于宽带调制，其占用频带较宽，但抗噪性能较强。宽带调制与窄带调制角度调制原理及抗噪性能误码率与信噪比关系不同调制方式的误码率随信噪比变化的特性不同，一般角度调制的误码率性能优于幅度调制。频带利用率幅度调制和角度调制的频带利用率不同，角度调制的频带利用率一般高于幅度调制。系统复杂性与成本不同调制方式的系统复杂性和成本也有所不同，需要根据实际应用场景进行选择。模拟调制系统性能比较04数字基带传输技术数字基带信号频谱特性带宽频谱效率数字基带信号及其频谱特性01020304未经调制的数字信号，直接表达数字信息的电压或电流脉冲信号。数字基带信号的频谱包含丰富的频率成分，其带宽取决于信号的比特率和波形。数字基带信号所占用的频率范围，与信号的比特率和波形有关。单位带宽内传输的信息量，是数字通信系统的重要性能指标。基带传输常用码型NRZ码（非归零码）高电平和低电平分别表示二进制数“1”和“0”，电压或电流在整个比特时间内保持不变。传输码用于实际传输的码型，如NRZ码、RZ码、双相码等。线路码用于改善基带信号传输性能的编码方式，如AMI码、HDB3码等。RZ码（归零码）在每个比特时间的中间时刻，电压或电流归零，形成一个个的脉冲。双相码每个比特时间内，电压或电流有正、负两种变化，提高了信号的抗干扰能力。眼图通过示波器观察接收端基带信号波形，可以清晰地看到一个个的“眼睛”形状，称为眼图。眼图可以反映信号的幅度、时间间隔、噪声容限等性能。误码率的计算通常采用长时间统计的方法来计算误码率，即统计一定时间内接收端错误判断的比特数与总比特数的比值。误码率与信噪比的关系在数字通信系统中，误码率与信噪比有着密切的关系。一般来说，信噪比越高，误码率越低；反之，信噪比越低，误码率越高。误码率在数字通信中，由于噪声、干扰等因素的影响，接收端可能会错误地判断发送端发送的比特值，这种错误称为误码。误码率是衡量数字通信系统性能的重要指标之一。眼图与误码率分析05数字频带传输技术2ASK（二进制振幅键控）利用代表数字信息“0”或“1”的基带矩形脉冲去键控一个连续的载波，使载波时断时续地输出。有载波输出时表示发送“1”，无载波输出时表示发送“0”。2FSK（二进制频移键控）利用载波的频率变化来传递数字信息。在二进制频移键控中，载波的频率随着二进制数字信号在“0”和“1”之间变换而变换。2PSK（二进制相移键控）利用载波的相位变化来传递数字信息，而振幅和频率保持不变。在2PSK信号中，通常是用初始相位0和π分别表示二进制“0”和“1”。二进制数字调制原理MASK（多进制振幅键控）01振幅键控是正弦载波的幅度随数字基带信号而变化的数字调制。当数字基带信号为二进制时，则为二进制振幅键控。若数字基带信号为多进制时，则为多进制振幅键控。MFSK（多进制频移键控）02频移键控是利用载波的频率变化来传递数字信息。在MFSK中，载波的频率随着M进制数字信号在M个频率点之间变换而变换。MPSK（多进制相移键控）03相移键控是利用载波的相位变化来传递数字信息，而振幅和频率保持不变。在MPSK中，载波的相位有M种不同的状态，分别对应M进制数字信号的M个不同电平。多进制数字调制原理要点三误码率误码率是衡量数据在规定时间内数据传输精确性的指标，误码率=传输中的误码/所传输的总码数*100%。对于不同的数字调制方式，其误码率性能有所不同。要点一要点二频带利用率频带利用率是指系统传输的信息速率与占用频带宽度的比值。对于不同的数字调制方式，其频带利用率也有所不同。抗干扰能力抗干扰能力是指数字调制系统在受到干扰时仍能保持正常工作的能力。不同的数字调制方式具有不同的抗干扰能力。例如，PSK调制方式在抗相位干扰方面具有较好的性能，而FSK调制方式在抗频率干扰方面具有较好的性能。要点三数字调制系统性能比较06复习与总结包括信源、信道、信宿以及调制解调等部分，了解各部分的功能和作用。通信系统的基本组成掌握信号与噪声的定义、分类及特性，理解其对通信系统性能的影响。信号与噪声的基本概念了解模拟通信和数字通信的基本原理、优缺点及适用场景。模拟通信和数字通信熟悉常用调制方式（如AM、FM、PM等）和解调方法的原理及实现过程，理解其在通信系统中的重要性。调制与解调技术重点内容回顾疑难问题解答如何区分模拟信号和数字信号？答模拟信号是连续变化的物理量，而数字信号是离散的、不连续的物理量。调制的作用是什么？答调制的作用是将基带信号转换为适合在信道中传输的已调信号，以提高信号的传输效率和可靠性。为什么需要解调？答解调的作用是将接收到的已调信号还原为原始的基带信号，以便后续处理和使用。通信系统中信道的作用是什么？答信道是传输信号的媒