通信原理第九章

通信原理第九章引言通信系统概述信号的调制与解调数字信号的调制与解调通信信道模型通信系统的干扰与噪声通信系统的性能优化通信原理第九章实验与实践contents目录引言CATALOGUE01该章重点讨论了如何在通信系统中有效地传输信号，以及如何处理信号以获得更好的通信性能。信号处理技术是通信系统中的重要组成部分，对于提高通信系统的传输效率和可靠性具有重要意义。通信原理第九章主要介绍了通信系统中的信号处理技术，包括信号的调制、解调、滤波、频谱分析等方面的内容。主题概述信号处理技术是现代通信系统中的核心技术之一，对于通信系统的性能和稳定性具有至关重要的作用。该章所介绍的信号处理技术不仅在通信领域有广泛应用，还可应用于其他领域，如雷达、声呐、图像处理等。掌握信号处理技术对于从事通信和相关领域的技术人员来说是必不可少的，也是进一步研究和开发通信系统的重要基础。重要性及应用领域通信系统概述CATALOGUE02目的地接收并使用信息的设备或人。接收器接收通过信道传输的信号，并将其还原为原始信息形式，如解调器。信道传输信号的媒介，如无线电波、光纤等。信息源产生需要传输的信息，如声音、图像、文字等。发送器将信息转换为适合传输的信号形式，如调制器。通信系统的基本组成通信系统的性能指标衡量通信系统传输信息效率的指标，通常用比特率表示。衡量通信系统传输信息质量的指标，通常用误码率或信噪比表示。衡量通信系统传输信息速度的指标，通常用延迟时间表示。衡量通信系统适应不同业务需求的程度，通常用多路复用和调制解调能力表示。有效性可靠性实时性通用性模拟信号数字信号基带信号频带信号信号的分类与特性01020304连续变化的信号，如语音信号、温度信号等。特性包括幅度、频率和相位的变化。离散的信号，如脉冲编码调制信号。特性包括离散的幅度、时间和相位。未经调制的信号，如未经调制的电信号。特性包括频率较低、噪声较大。经过调制的信号，如调制后的无线电波。特性包括频率较高、噪声较小。信号的调制与解调CATALOGUE03调制是将低频信号（基带信号）附加到高频载波信号上，使其成为适合传输的信号形式。调制的主要目的是将信号的频谱搬移到高频载波的频谱范围内，以便在信道中传输。调制过程中，基带信号的幅度、频率或相位会发生变化，以实现信号的调制。调制的基本概念调制的分类调幅的实现方法调频的实现方法调相的实现方法调制的分类与实现方法调幅、调频、调相。通过改变高频载波的频率，使其与基带信号的幅度或相位成比例变化。通过改变高频载波的幅度，使其与基带信号的幅度成比例变化。通过改变高频载波的相位，使其与基带信号的幅度或相位成比例变化。相干解调、非相干解调（包络解调、同步检波）。解调的方法利用载波信号与已调信号的相干性，通过相乘、低通滤波等操作，将基带信号从已调信号中提取出来。相干解调原理利用已调信号的包络或同步检波等操作，将基带信号从已调信号中提取出来。非相干解调原理解调的方法与原理数字信号的调制与解调CATALOGUE04通过改变载波的振幅表示数字信号的符号。振幅键控通过改变载波的频率表示数字信号的符号。频率键控通过改变载波的相位表示数字信号的符号。相位键控通过组合多个相位状态表示数字信号的符号。多相相移键控数字信号的调制方式QuadraturePhaseShiftKeying(QPSK)：是一种四相相移键控调制方式，利用正交的两个相位载波对二进制数据进行调制。原理：将输入的二进制数据序列经过码型变换和并串变换后，映射到一个复平面上的四个点，然后通过正交调制的方式分别对两个相互正交的载波进行调制，生成QPSK信号。QPSK调制原理首先通过正交解调的方式将QPSK信号分离成两个正交的相位载波，然后通过码型反变换和串并变换将原始的二进制数据序列恢复出来。QPSK具有较高的频谱利用率和较好的抗干扰性能，因此在现代通信系统中得到了广泛应用。QPSK解调原理性能特点解调过程通信信道模型CATALOGUE05信道可以根据传输介质、信号类型、调制方式等进行分类，如无线信道、有线信道、模拟信道、数字信道等。信道分类信道具有不同的特性，如带宽、传输速率、噪声、失真等。这些特性对信号传输的质量和性能有重要影响。信道特性信道的分类与特性多径效应由于信号在传输过程中会经过不同的路径，导致接收端接收到的信号是多个路径传播的信号的叠加，产生多径效应。多径效应会导致信号的失真和衰落。衰落信号在传输过程中会因为多种原因而发生强度的变化，即衰落。衰落可以分为慢衰落和快衰落，对信号的传输质量和性能产生影响。信道的多径效应与衰落信道编码为了提高信号传输的可靠性和抗干扰能力，通常会对信号进行信道编码。信道编码是一种将信息码元转换成适合传输的码元的方法，常用的信道编码有奇偶校验码、循环冗余校验码等。解码原理解码是编码的反过程，即将传输的码元转换成信息码元的过程。解码的方法取决于采用的信道编码方式，常用的解码方法有最大似然解码、差错控制解码等。信道编码与解码原理通信系统的干扰与噪声CATALOGUE06来自相邻信道的信号干扰。邻道干扰相同频率的信号造成的干扰。同频干扰干扰的类型与来源互调干扰：由于信号的非线性传输产生的干扰。干扰的类型与来源来自通信系统外部的电磁波、雷电等。外部干扰内部干扰人为干扰系统内部设备、线路等产生的干扰。有意发出的无线电信号干扰。030201干扰的类型与来源随机噪声信号幅度、频率等随机变化的噪声。脉冲噪声信号中出现突然的幅度跳变。噪声的分类与特性噪声的幅度分布情况。幅度特性噪声在不同频率下的强度。频率特性噪声出现的时间规律。时间特性噪声的分类与特性抗干扰技术与方法扩频技术通过扩展信号的频谱来降低干扰影响。滤波技术通过滤波器滤除特定频段的干扰信号。抗干扰技术与方法将时间划分为多个时隙，避免同时传输多个信号造成的干扰。时分复用动态改变传输频率，躲避干扰信号。跳频技术VS利用多个天线接收信号，提高信噪比。波束成形技术通过调整天线阵列的方向，增强所需方向的信号，抑制干扰方向。天线分集技术抗干扰技术与方法通信系统的性能优化CATALOGUE07多径衰落多径衰落是由于信号在传输过程中经过不同的路径到达接收端，各路径信号的相位和幅度不同，导致信号的幅度波动，影响通信系统的性能。香农公式香农公式是通信系统容量分析的基本理论，它给出了在给定信噪比和带宽条件下，通信系统的最大传输速率。信道编码信道编码是一种通过增加冗余信息来提高通信系统可靠性的技术，常用的编码方式有奇偶校验码、循环冗余校验码等。通信系统的容量分析多输入多输出（MIMO）技术利用多个天线在发射端和接收端实现信号的并行传输，从而提高通信系统的传输速率和可靠性。MIMO原理分集技术通过在多个独立衰落的信号中选取信号较强的一个或多个信号进行合并，以提高接收信号的信噪比，常用的分集技术有空间分集、频率分集等。分集技术波束成形是一种利用多个天线形成指向特定方向的波束，从而提高信号的增益和抗干扰能力。波束成形多天线技术原理与应用

MIMO技术原理与应用空间复用空间复用技术通过在多个独立衰落的信号通道上传输不同数据流，从而实现高速数据传输。空时编码空时编码是一种结合了空间分集和时间分集的编码方式，通过在空间和时间两个维度上对信号进行处理，提高信号的传输性能。协同MIMO协同MIMO技术利用多个基站或用户的协同合作，实现更高效的信号传输和覆盖，提高通信系统的整体性能。通信原理第九章实验与实践CATALOGUE08实验设备信号发生器、示波器、频谱分析仪、天线、调制解调器等。要点一要点二环境搭建搭建实验场地，确保信号传输畅通，避免干扰和噪声。实验设备与环境搭建实验内容与步骤实验内容：调制解调实验、信道编码实