通信原理讲稿第七章
通信原理讲义
通信原理讲义第一章绪论1．1 通信系统的组成１.1．1 通信一般系统模型点对点通信模型:反映了通信系统的共性。
1．1．2 模拟通信与数字通信●消息可以分成两类ﻩﻩ离散消息：消息的状态是可数的或离散型的（如符号、文字等）,也称为数字消息。
连续消息：状态连续变化的消息（如语音、图像）,也称为模拟消息。
●消息与电信号之间必须建立单一的对应关系。
通常,消息被载荷在电信号的某以参量上。
ﻩﻩ数字信号:电信号的参量携带离散消息，该参量离散取值。
模拟信号:电信号的参量携带连续消息，参量连续取值。
●相应的通信系统分成两类ﻩ数字通信系统ﻩﻩ模拟通信系统●模拟信号与数字信号之间可以相互转换在信息源中使用模-数（数-模)转换器,接受端使用数－模（模－数)转换器。
●数字通信比模拟通信更能适应对通信技术越来越高的要求（1）数字传输的抗干扰能力强，中继时可以消除噪声的积累；（2）传输差错可以控制；（3）便于使用现代数字信号处理技术对信息进行处理；（4） 易于加密处理;（5） 可以综合传递各种消息,增强系统功能。
● 模拟通信系统模型（点对点）基带信号：携带信息，但具有频率很低的频谱分量,不适宜传输的原始电信号。
已调信号：基带信号经过调之后转换成其频带适合信道传输的信号，也称频带信号。
调制器:将基带信号转变为频带信号的设备。
解调器：将频带信号转变为基带信号的设备。
模拟通信强调变换的线性特性,既已调参量与基带信号成比例。
● 数字通信系统模型（点对点） 强调已调参量与基带信号之间的一一对应。
数字通信需要解决的问题:（2） 编码与解码：通过差错控制编码消除噪声或干扰造成的差错; （3） 加密和解密：对基带信号进行人为“搅乱”；（4） 同步:发送和接收节拍一致,包括：位同步（码元同步)和群同步、帧同步、句同步或码组同步。
数字通信模型:同步环节的位置不固定,图中没有出现。
消息消息数字基带传输模型：● 数字通信的缺点 比模拟通信占据更宽的频带。
通信原理 (完整)精选全文
数字通信的主要优点：
(a) 失真的数字信号
(b) 恢复的数字信号
数字信号波形的失真和恢复
数字通信的主要缺点：
➢ 占用带宽大 ➢ 设备复杂 ➢ 同步要求高
宽带通信、压缩编码 VLSI、SOC、ASIC 信号处理技术
应用实例：
➢ 数字传输技术：电话、电视、计算机数据等 信号的远距离传输。
➢ 模拟传输技术：有线电话环路、无线电广 播、电视广播等。
狭义信道
有线信道 无线信道
中长波地波 短波电离层反射 超短波、微波视距传输 超短波、微波对流层散射 卫星中继
编码信道 调制信道
信 源
加 密 器
编 码 器
调 制 器
发 转 换 器
信 道
收 转 换 器
解 调 器
解解 码密 器器
信 宿
发送设备
噪 声
接收设备
广义信道
广义信道
调制信道：
调制器输出端到解调器输入端的所有设备和媒介。 研究调制和解调时，常用调制信道。 连续信道/模拟信道。
eo(t)
e0t htei t nt e0t kt ei t nt
n(t)
n(t): 加性干扰 k(t): 乘性干扰
k t 依赖于网络的特性，k t 反映网络特性对 ei t 的作用。
干扰
加性干扰：本地噪声
始终存在
乘性干扰：非理理想信道 与信号共存
sR t sT tht nt
乘性 加性
增量调制DM
军用、 民用电话
Hale Waihona Puke 差分脉码调制DPCM电视电话、 图像编码
其 他 语 言 编 码 方 式 中低速数字电话 ADPCM、 APC、 LPC
按信号复用方式分类
《通信原理》课后习题答案及每章总结(樊昌信,国防工业出版社,第五版)第七章
《通信原理》习题参考答案第七章7-7. 设输入抽样器的信号为门函数)(t G τ，宽度ms 20=τ，若忽略其频谱第10个零点以外的频率分量，试求最小抽样速率。
解：ff f Sa f G t G πτπτπτττsin )()()(==⇔ 在第十个零点处有：10=τf 即最高频率为：Hz f m 500102010103=⨯==-τ根据抽样定理可知：最小抽样频率要大于m f 2，即最小抽样频率为1000KHz7-8. 设信号t A t m ωcos 9)(+=，其中A ≤10V 。
若m(t)被均匀量化为40个电平，试确定所需的二进制码组的位数N 和量化间隔υ∆。
解： 402≥N ，所以N ＝6时满足条件信号m(t)的最大电压为V max ＝19V ，最小电压为V min ＝-1V即信号m(t)的电压差ΔV ＝20V∴V V 5.0402040==∆=∆υ7-10. 采用13折线A 律编码电路，设最小量化间隔为1个单位，已知抽样脉冲值为+653单位： （1） 试求此时编码器输出码组，并计算量化误差； （2） 写出对应于该7位码（不包括极性码）的均匀量化11位码。
（采用自然二进制码。
） 解：（1）极性码为正，即C 7＝1即段落码C 6C 5C 4＝110抽样脉冲值在段内的位置为：653－512＝123个量化单位 由于段内采用均匀量化，第7段内量化间隔为：32251210244=- 而32×3≤123≤32×4，所以可以确定抽样脉冲值在段内的位置在第3段，即C 3C 2C 1C 0＝0011所以编码器输出码组为：C 7C 6C 5C 4C 3C 2C 1C 0＝11100011 量化误差：11)232332512(635=+⨯+- （2）635对应的量化值为：624232332512=+⨯+ 对应的11位自然二进制码元为：010********7-11. 采用13折线A 律编码电路，设接收端收到的码组为“01010011”、最小量化间隔为1个量化单位，并已知段内码改用折叠二进制码：（1）试问译码器输出为多少量化单位；（2）写出对应于该7位码（不包括极性码）的均匀量化11位自然二进码。
通信原理课程教学串讲PPT课件
SSB基本思想 SSB调制模型 波形与频谱 SSB信号解调
传输带宽 抗噪声性能
VSB基本思想 VSB调制模型 波形与频谱 VSB信号解调
传输带宽
线性调制的一般模型
精选
第三章 模拟调制系统
LOGO
线性调制的一般模型
sm(t)[m (t)cocst]
S m ( ) [M ( c ) M ( c )]
CH 5.1
数字基带传输系统的基本组成及各部分的功能； 数字传输系统中产生误码的原因。
LOGO
CH 5.2
传输码的码型选择的一般原则，P135页的6条，要理解。 常用的几种码型：AMI，HDB3，CMI（00，11：1；01：0）
CH 5.3
数字基带信号的频谱特性：P141的公式（5.8）或（5.9），要理解，会应用 其分析问题：连续谱必有，可确定信号带宽；离散谱可能存在，可通过离散谱 分析直流分量，基波分量及谐波分量。
改变载波的相位 信号的表示 调制方法(2) 解调方法(1) 传输频带 抗噪性能
前后码元相对变 化改变载波相位
信号的表示 调制方法(1) 解调方法(2)
传输频带 抗噪性能
性能比较：抗噪声性能，频带利用率，设备复杂度
多进制数字调制精带选宽的计算与4PSK、4DPSK的波形图
第七章 多路复用
LOGO
1. 频分复用（7.1）
m(t)
h(t)
cos(ωct)
精选
sm(t)
第三章 模拟调制系统
LOGO
m(t)
H(ω)
-ωc
H(ω) -ωc
-ωc
h(t) cos(ωct)
ωc ωc ωc
sm(t)
AM,DSB USSB LSSB
通信原理第7章(樊昌信第七版)PPT课件
B 方式
225° 315° 45° 135°
矢量图
10
11
01
A方式
00 参考相位
01 a(0)
00
B方式
第15页/共46页
b(1) 11 a(1)
10 b(0)
双比特码元 ab
a 0（−1） 1（+1） 1（+1） 0（−1）
b 0（−1） 0（−1） 1（+1） 1（+1）
波形
10
11
00
输入 滤波器
sin ct
x
载波 恢复
低通 x1(t) 抽样
滤波器
判决
位定时
低通
抽样
滤波器 x2 (t) 判决
a
并/串 变换 输出
b
存在问题：存在900的相位模糊（0, 90, 180, 270）
解决方案：采用四相相对相位调制，即QDPSK。
第19页/共46页
QPSK 特点：
01
相位跳变：0°,± 90°,± 180°
MFSK信号占用较宽的频带，信道频带利用率不高。
B
fM
f1
2 TB
MFSK一般用于 调制速率(1/TB) 不高的衰落信道 传输场合。
第11页/共46页
§7.4.3 多进制相移键控 （MPSK） 1 基本概念
利用载波的M种不同相位表示数字信息。 信号矢量图（星座图）：
第12页/共46页
随着M的增加，多相制信号可以在相同的带宽中传输 更多比特的信息，从而提高频带利用率。
Pe
M 1 er/2 2
Pe
rb r / log2 M
——每比特的信噪功率比
第40页/共46页
通信原理第七章习题解答
习题7-1.已知单边带信号为 ()()cos ()sin c cs t m t t m t t ωω=+，试证明不能用平方变换法提取载波同步信号。
解： ()()cos ()sin c c s t m t t m t t ωω=+()cos[()]cr t t t ωϕ=+ 其中，()r t =()()arctan()m t t m t ϕ=2222()()()cos [()]1(){1cos 2[()]}2c c e t s t r t t t r t t t ωϕωϕ==+=++窄带滤波后得：()cos 2[()]c e t t t ωϕ=+因为()t ϕ与 ()()m t m t 、有关，因此载波相位不确定，所以不能用平方变换法提取载波。
7-2.已知单边带信号的表示式为 ()()cos ()sin SSB c cs t m t t m t t =+ωω，若采用与抑制载波双边带信号导频插入完全相同的方法，试证明接收端可以正确解调；若发送端插入的导频是调制载波，试证明解调输出中也含有直流分量。
解：(1)在发送端：图7-2-9（a ）中的DSB 信号换成SSB 信号，有()()() ()cos cos sin cos SSB c c c cs t s t a tm t t m t t a t =-ω=ω+ω-ω在接收端：如图7-2-9（a ）()()() ()() ()() ()() ()22sin cos sin cos sin 111sin 21cos 2sin 22221111sin 2cos 2sin 22222c c c c cc cc c cc v t as t t m t t m t t a t a t am t t a m t t a ta m t am t t a m t t a t⎡⎤=ω=ω+ω-ωω⎣⎦=ω+-ω-ω=+ω-ω-ω经过低通滤波器后输出为()2a m t , 再经900 移相后即可得到正确的解调信号m ( t )。
《通信原理》第六版课件(全)
媒质。分为有线信道和无线信道两大类。 2021/8/18 噪声源：集中表示分布于通信系统中各处的噪声。
第1章 绪论
接收设备：从受到减损的接收信号中正确恢复出原始电 信号。
受信者（信宿）：把原始电信号还原成相应的消息，如 扬声器等。
x3,…,
1
xM
所包含的信息量分别为
log2 P(x1) ， log2 P(x2 ) ， ， log2 P(xM )
于是，每个符号所含平均信息量为
H (x) P(x1)[ log2 P(x1)] P(x2 )[ log2 P(x2 )] P(xM )[ log2 P(xM )]
M
P(xi )lo g2 P(xi ) (比特 / 符号） i 1
2021/8/18
第1章 绪论
若用熵的概念来计算：
H
3 8
log
2
3 8
1 4
log 2
1 4
1 4
log 2
1 4
1 8
log
2
1 8
1.906 （比特 / 符号）
则该消息的信息量
I 57 1.906 108.64 (b)
以上两种结果略有差别的原因在于，它们平均处 理方法不同。前一种按算数平均的方法，结果可能存 在误差。这种误差将随着消息序列中符号数的增加而 减小。
(1.4 6)
2021/8/由18 于H(x)同热力学中的熵形式相似，故称它为信息源的熵
第1章 绪论
【例1】 一离散信源由“0”，“1”，“2”，“3”四个符 号组成，它们出现的概率分别为3/8，1/4，1/4，1/8， 且每个符号的出现都是独立的。试求某消息
通信原理第7版第7章PPT课件(樊昌信版)
实验二：数字调制与解调实验
实验目的
掌握数字调制与解调的基本原理和实现方法。
实验内容
设计并实现一个数字调制与解调系统，包括调制器、解调器和信道等部分。
实验二：数字调制与解调实验
01
实验步骤
02
1. 选择合适的数字调制方式，如2ASK、2FSK、2PSK等。
03
2. 设计并实现调制器，将数字基带信号转换为已调信号。
循环码
编码原理
01
循环码是一种具有循环特性的线性分组码，其任意码字的循环
移位仍然是该码的码字。
生成多项式与校验多项式
02
生成多项式用于描述循环码的编码规则，而校验多项式则用于
检测接收码字中的错误。
编码效率与纠错能力
03
循环码的编码效率与线性分组码相当，但纠错能力更强，可以
纠正多个错误。
卷积码
编码原理
06
同步原理与技术
载波同步技术
载波同步的定义
在通信系统中，使本地产生的载波频率和相位与接收到的信号载波保持一致的过程。
载波同步的方法
包括直接法、插入导频法和同步法。直接法利用接收信号中的载波分量进行同步；插入导频法在发送端插入一个导频 信号，接收端利用导频信号进行同步；同步法则是通过特定的同步信号或同步头来实现同步。
归零码（RZ）
在码元间隔内电平回归到零，有利于时钟提取。
差分码（Differential Cod…
利用相邻码元电平的相对变化来表示信息，抗干扰能力强。
眼图与误码率分析
眼图概念
通过示波器观察到的数字基带信号的一种图形表示，可以 直观地反映信号的质量和传输性能。
眼图参数
包括眼睛张开度、眼睛高度、眼睛宽度和交叉点位置等， 用于评估信号的定时误差、幅度失真和噪声影响等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
n
[ an g(t nTS )]cos(2t n )
n
a
b
Fc S Kd 波e 形
f
ak
1 011001
s(t) t
s(t) t
t
t
t
t
g 2FSK信 号
t
图 7-5 2FSK信号波形形成图
2FSK信号产生
振 荡 器1 f1
分类：振幅键控(ASK)、移频键控(FSK)和 移相键控(PSK)三种基本形式
内容：时域表达式、波形图；频域表达式、 频谱图；调制解调器框图、调制解调器工作 原理的数学描述；抗高斯白噪声的性能。
§7.2 二进制数字调制原理
二进制振幅键控（2ASK) 二进制频移键控（2FSK) 二进制相移键控（2PSK) 二进制差分相移键控（2DPSK)
n 180，发送0,概率为1 P
2PSK信号波形与调制
0
Ts A
O －A
1
1
0
t
双 极 性不 归
s(t)
零 码 型 变换
乘 法 器 e2PSK (t)
cos ct (a)
cos ct 18 0°移 相
开 关 电路 0°
e2PSK (t)
s(t)
图 7-11 2PSK信号波形图 (b)
2PSK信号的解调
n
其中:an 0,
发送概率为P
1,
发送概率为1-P
令
s(t) an g(t nTS )
n
则 e0 (t) s(t) cosct
波形与调制器
1
0
1
1
0
0
1
s(t)
Tb
t
载 波 信号 t
2A SK信 号 t
图 7-1 二进制振幅键控信号波形图
乘 法 器 e2ASK (t) s(t)
cos ct
e2PSK (t)
a
带通 a 滤波器
相乘器 c
cos ct b
低通 d 滤波器
抽样 e 判决器 输出
定 时 脉冲
1
1
1
0
0
1
0
0
b
c d
e
第 7 章 正弦载波数字调制系统
§ 7.1 引言 § 7.2 二进制数字调制原理 § 7.3 二进制数字调制系统抗噪声性能 § 7.4 二进制数字调制系统的性能比较 § 7.5 多进制数字调制系统 § 7.6 改进的数字调制方式
§ 7.1 引言
原理：用数字信号控制载波的参数，使已 调信号适合于信道传输。
e2FSK(t)
带通滤波器
1
相乘器
cos1t
cos2t
带通滤波器
相乘器
低通 滤波器
定时脉冲 抽样 输出 判决器
低通 滤波器
(b)
图 7-8 2FSK相干解调原理框图
2FSK信号过零检测解调
a 限幅
e2FSK (t)
b
微分
c
整流
d
脉冲 形成
e
f 低通
输出
(a)
a
b
c d e
图 7-9 2FSK非相干解调波形图
2FSK信号延迟检测解调
带通滤波器 e2FSK(t)
X 延时
低通滤波器 输出
(A2 / 2) cos(0 )t cos[(0 )(t )] ( A2 / 2) cos0 ( A2 / 2)sin 令 cos0 0 则检测输出 ( A2 / 2)
2FSK信号功率谱 B2FSK 2 fs f1 f2
e0 (t) an g(t nTS ) cosct
n
在一个码元期间，数据an
1，发送1, 概率为P an 1，发送0,概率为1 P
在一个码元期间，则有
e2 PSK
cos ct，发送1, 概率为P cosct，发送0,概率为1
P
cos(ct
n )
若用φn表示第n个符号的绝对相位，则有
o，发送1, 概率为P
定时 脉冲
(b)
图 7-3 二进制振幅键解调原理框图
2ASK频谱
e0 (t) an g(t nTS ) cosct
n
s(t) cosct
设 e0(t)的功率谱为PE(f)，s(t)的功率谱为 Ps(f)，则
PE (
f
)
1 4
Ps
(
f
fc)
Ps (
f
fc)
Ps ( f ) fs P(1 P) G( f ) 2
(a)
cos ct
开 关 电路 e2ASK (t)
s(t) (b)
图 7-2 二进制振幅键控信号调制器原理框图
解调器
e2ASK (t)
带通 a 滤波器
全波 b 整流器
低通 c 滤波器
抽样 d 判决器 输出
定时 脉冲
(a)
e2ASK (t)
带通 滤波器
相乘器
低通 滤波器
抽样 输出 判决器
cos ct
2FSK信号可以看作载频分别为f1和f2的 两个2ASK信号的迭加，因此功率谱是 两个2ASK信号功率谱的迭加。
图 7-10 2FSK功率谱图
三、二进制相移键控（2PSK、2DPSK)
在二进制数字调制中，当正弦载波的相 位随二进制数字基带信号离散变化时， 则产生二进制移相键控(2PSK)信号。
通常用已调信号载波的 0°和 180°分别 表示二进制数字基带信号的 0 和 1。 二 进制移相键控信号的时域表达式为
B2ASK 2 fs
图 7-4 二进制振幅键控信号频谱图
二、二进制频移键控（2FSK)
正弦载波的频率随二进制基带信号在f1和f2两个 频率点间变化，则产生二进制移频键控信号 （2FSK信号）。 二进制移频键控信号可以看成是两个不同载波的 二进制振幅键控信号的叠加。 符的若时号二对域进应表制于达基载式带波为信频号率的f12，符则号二对进应制于移载频波键频控率信f1，号0
基带信 号
反相器
选 通 开关 相 加 器 e2FSK (t)
振 荡 器2 f2
选 通 开关
图 7-6 2FSK信号原理框图
2FSK信号非相干解调
e2FSK(t)
带通滤波器
1
包络 检波器
定时脉冲 抽样 输出 判决器
带通滤波器
包络 检波器
(a)
图 7-7 2FSK非相干解调原理框图
2FSK信号相干解调
fs (1 P)2 G(mfs ) ( f mfs )
m
2ASK频谱
G(
f
)
Ts
sin fTs fTs
e
jfTs
PE
(
f
)
Ts 16
sin
(
(f
f
f
fc )Ts c )Ts
2
sin ( f fc )Ts ( f fc )Ts
2
1 (
16
f
fc) ( f
fc )
2ASK频谱
一、二进制振幅键控（2ASK)
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。 设发送的二进制符号序列由0、1序列组 成，发送0符号的概率为P，发送1符号的 概率为1-P，且相互独立。 2ASK时域nTS ) cosct