《通信原理绪论sxq》课件

通信原理绪论欢迎来到通信原理绪论课程。本课程将探讨现代通信系统的基本概念和原理。我们将深入研究信号处理、频谱分析和各种复用技术。课程简介理论基础学习通信系统的基本概念和原理信号分析掌握时域和频域分析技术复用技术了解各种信号复用方法噪声与编码探讨噪声影响和信道编码技术通信系统基本概念信源产生需要传输的信息发送器将信息转换为适合传输的信号信道传输信号的媒介接收器接收并还原原始信息信号及其特性定义信号是携带信息的物理量，可以是电压、电流或电磁波等。特性幅度频率相位波形信号的分类按时间特性连续时间信号和离散时间信号按幅度特性模拟信号和数字信号按周期性周期信号和非周期信号按确定性确定性信号和随机信号模拟信号与数字信号模拟信号幅度连续变化的信号，如语音、音乐数字信号幅度离散的信号，如计算机数据转换模数转换和数模转换技术频谱及其性质1定义信号在频率域上的分布2特性幅度谱和相位谱3应用分析信号的频率成分，设计滤波器4工具频谱分析仪，傅里叶变换周期信号与非周期信号周期信号在时间上重复出现的信号，如正弦波非周期信号不重复的信号，如语音或脉冲信号连续时间信号与离散时间信号连续时间信号在任意时刻都有定义的信号，如模拟电压离散时间信号只在特定时刻有定义的信号，如数字采样采样将连续信号转换为离散信号的过程插值从离散信号重构连续信号的过程时域分析定义研究信号随时间变化的特性工具示波器，时域波形图参数幅度、周期、相位等应用分析信号的瞬时特性和时间关系频域分析1频谱分析2傅里叶变换3滤波器设计4调制解调频域分析揭示了信号的频率组成，对通信系统设计至关重要。傅里叶级数1定义将周期信号分解为正弦波和余弦波的加权和2系数计算通过积分计算各个谐波分量的幅度和相位3收敛性级数的收敛条件和收敛速度4应用信号分析、滤波器设计、频谱分析傅里叶变换1时域到频域的映射2连续傅里叶变换3离散傅里叶变换4快速傅里叶变换(FFT)傅里叶变换是信号处理中的核心工具，广泛应用于通信系统分析和设计。信号的采样与重构采样将连续信号转换为离散序列量化将采样值映射到有限数值集编码将量化值转换为二进制代码重构从离散样本恢复连续信号码分复用原理使用不同的正交码分离多个信号扩频将信号带宽扩展，提高抗干扰能力应用广泛用于移动通信系统时分复用1定义多个信号在不同时间段占用同一信道2同步需要精确的时间同步3效率提高信道利用率4应用数字传输系统，卫星通信频分复用原理将可用带宽分为多个子带，每个信号占用一个子带优点实现简单，不需要精确同步缺点频带利用效率较低应用广播电视、无线通信空分复用原理利用空间分离实现多个信号的同时传输技术多天线系统波束成形MIMO技术带宽与信道容量带宽信号占用的频率范围信道容量信道能够无差错传输的最大信息速率香农定理信道容量与带宽、信噪比的关系信噪比20dB良好信噪比通常认为20dB以上的信噪比可以保证良好的通信质量10dB可接受信噪比10dB左右的信噪比对于某些应用来说可以接受30dB高质量信噪比30dB以上的信噪比可以实现高质量的通信噪声的概念与类型热噪声由电子热运动引起的随机噪声量子噪声由光子的量子特性引起的噪声脉冲噪声由电气设备开关等引起的短暂干扰1/f噪声功率谱密度与频率成反比的噪声热噪声特性白噪声功率谱密度均匀分布与温度成正比影响限制了接收器的灵敏度，是通信系统中最常见的噪声源之一。量子噪声定义由光子的离散特性引起的噪声特点在高频通信系统中更为显著影响限制了光通信系统的性能应对使用量子纠错编码技术脉冲噪声1特征短时间高幅度的干扰2来源电气开关、雷电、电机等3影响可能导致通信系统的突发错误4抑制使用滤波器和纠错编码信噪比与误码率信噪比增加误码率降低通信质量提高系统性能改善信噪比与误码率呈负相关关系，是评估通信系统性能的重要指标。信道编码基本概念编码添加冗余信息以提高抗噪声能力解码从接收到的编码信息中恢复原始数据纠错检测并纠正传输过程中的错误信道编码技术块编码将数据分块处理，如汉明码、BCH码卷积编码连续处理数据流，具有良好的纠错能力Turbo码高性能迭代解码，接近香农限LDPC码低密度奇偶校验码，适用于高速通信信道译码算法1硬判决译码2软判决译码3维特比算法4迭代译码不同的译码算法适用于不同的编码方式，需要在性能和复杂度之间权衡。信息安全与加密技术对称加密使用相同密钥加密解密，如AES非对称加密使用公钥私钥对，如RSA数字签名确保信息完整性