樊昌信版通信原理课件

通信原理课程欢迎来到通信原理课程。本课程将深入探讨现代通信系统的基础知识和核心概念。我们将从基本理论出发，逐步深入到高级应用。通信原理基本概念信息传输通信的本质是信息的传递和交换。信号处理将信息转换为可传输的信号形式。信道信号传输的媒介，如有线或无线。通信系统的基本组成信源产生待传输的信息。发射机将信息转换为适合传输的信号。信道传输信号的媒介。接收机接收并还原原始信息。信号和信号表示时域表示描述信号随时间的变化。常用于分析信号的时间特性。频域表示描述信号的频率组成。有助于分析信号的频谱特性。连续时间信号和离散时间信号连续时间信号在任意时刻都有定义的信号，如模拟信号。离散时间信号只在特定时刻有定义的信号，如数字信号。信号转换通过采样和重建在两种信号之间转换。傅里叶级数和傅里叶变换1傅里叶级数将周期信号分解为正弦和余弦函数的线性组合。2傅里叶变换将非周期信号转换到频域，分析其频率成分。3应用广泛应用于信号分析、滤波和信号处理。能量和功率能量信号总能量有限，如脉冲信号。功率信号平均功率有限，如正弦信号。计算方法通过积分或求和计算信号的能量和功率。带宽和频带1带宽定义信号所占用的频率范围。2频带类型基带信号和带通信号。3带宽限制影响信号传输质量和速率。4带宽利用提高频谱效率的关键。信噪比和信号功率SNR信噪比信号功率与噪声功率的比值，单位为分贝(dB)。P_s信号功率信号所携带的平均功率。P_n噪声功率系统中不希望出现的随机干扰功率。信道模型与信道容量1理想信道无失真、无噪声的理想传输媒介。2加性白噪声信道考虑加性高斯白噪声的影响。3带限信道考虑带宽限制的实际信道。4信道容量香农定理定义的最大无差错传输速率。调制和解调调制将信息加载到载波上，适应信道特性。传输通过信道传输调制后的信号。解调从接收到的信号中提取原始信息。振幅调制双边带调制保留载波和两个边带，频谱利用率低。单边带调制抑制一个边带，提高频谱利用率。抑制载波调制抑制载波，进一步提高功率效率。频率调制和相位调制频率调制(FM)根据基带信号改变载波频率。抗噪声能力强。相位调制(PM)根据基带信号改变载波相位。与FM相似但实现不同。应用广泛用于无线通信、广播等领域。带通调制信号的发生和接收1信号产生使用调制器将基带信号调制到载波上。2信号传输通过带通信道传输调制信号。3信号接收使用解调器从接收信号中恢复原始信息。数字信号的基带传输脉冲编码将数字信息转换为脉冲序列。眼图分析评估数字信号的质量和时间抖动。波形整形减少码间干扰，提高传输效率。数字信号的带通传输12ASK二进制振幅键控。22FSK二进制频率键控。32PSK二进制相位键控。4QAM正交幅度调制。采样定理和奈奎斯特采样定理1采样过程将连续时间信号转换为离散时间序列。2奈奎斯特频率最小采样频率应不小于信号最高频率的两倍。3欠采样采样频率过低导致频谱混叠。4插值重建从离散样本重建连续信号。量化和编码量化将连续幅度信号转换为离散幅度。引入量化噪声。编码将量化后的数值转换为二进制码字。常用PCM编码。信道编码的基本原理差错控制检测和纠正传输中的错误。冗余信息添加额外比特以提高可靠性。编码增益在相同误码率下降低所需信噪比。循环码和卷积码循环码利用生成多项式的代数结构。适合突发错误。卷积码基于移位寄存器的连续编码。适合随机错误。性能比较卷积码通常性能更好，但复杂度较高。信道分集技术空间分集使用多根天线接收信号。频率分集在不同频率上传输相同信息。时间分集在不同时间发送相同信息。等化技术1信道失真多径传播和频率选择性衰落导致符号间干扰。2线性等化器通过线性滤波器补偿信道失真。3判决反馈等化器利用先前判决结果提高性能。4自适应等化根据信道变化动态调整等化器参数。扩频技术直接序列扩频用伪随机码序列调制信息信号，增加带宽。跳频扩频按伪随机序列在多个频率间跳变。优点抗干扰、低截获概率、多址通信能力。多址接入技术FDMA频分多址，不同用户占用不同频段。TDMA时分多址，不同用户占用不同时隙。CDMA码分多址，用户使用不同扩频码。OFDMA正交频分多址，灵活分配时频资源。蜂窝移动通信系统1蜂窝结构将覆盖区域划分为小区。2频率重用相邻小区使用不同频率。3切换用户在小区间移动时保持通信。4功率控制动态调整发射功率，减少干扰。无线局域网和移动互联网Wi-Fi基于IEEE802.11标准的无线局域网技术。5G第五代移动通信技术，高速率、低延迟。物联网连接各种设备的网络，实现智能化。光纤通信系统光发射机将电信号转换为光信号。光纤传输光信号的媒介。光放大器补偿传输损耗。光接收机将光信号转换回电信号。通信网络体系结构1物理层处理比特流的传输。2数据链路层实现可靠的点对点通信。3网络层负责路由和寻址。4传输层提供端到端的可靠传输。5应用层支持各种网络应用。通信安全和加密对称加密使用相同密钥加密和解密。速度快但密钥管理复杂。非对称加密使用公钥和私钥。安全性高但计算复杂度大。数字签名确保消息完整性和发送者身份。通信技术的发展趋势16G研究更高速率、更低延迟、更广覆盖。2量子通信利用量子特性实现绝对安全的通信。3人工智能智能化网