通信原理(总复习)-通信培训课件.pptx

1、通信原理通信原理第第1章章 绪绪 论论 内容：通信的基本概念，通信系统的组成，通信系内容：通信的基本概念，通信系统的组成，通信系统的分类与通信方式，信息及其度量，通信系统的统的分类与通信方式，信息及其度量，通信系统的主要性能指标。主要性能指标。重点：重点：1.通信系统的一般模型，模拟和数字通信系通信系统的一般模型，模拟和数字通信系统模型。（统模型。（框图，各部分基本功能框图，各部分基本功能）2信息及其度量（信息的熵）。信息及其度量（信息的熵）。3主要性能指标主要性能指标有效性和可靠性。有效性和可靠性。难点：难点：1.通信系统的主要性能指标。通信系统的主要性能指标。2求信息的信息量。求信息的信息

2、量。3.数字通信的优缺点数字通信的优缺点 优点优点抗干扰能力强，且噪声不积累抗干扰能力强，且噪声不积累传输差错可控传输差错可控便于处理、变换、存储便于处理、变换、存储便于将来自不同信源的信号综合到一起传输便于将来自不同信源的信号综合到一起传输易于集成，使通信设备微型化，重量轻易于集成，使通信设备微型化，重量轻易于加密处理，且保密性好易于加密处理，且保密性好 缺点：缺点：需要较大的传输带宽需要较大的传输带宽对同步要求高对同步要求高 4.通信系统的分类（按信号）通信系统的分类（按信号）按调制方式分类：基带传输系统和带通（调制）传输系统按调制方式分类：基带传输系统和带通（调制）传输系统 按信号特征分

3、类：模拟通信系统和数字通信系统按信号特征分类：模拟通信系统和数字通信系统 按传输媒介分类：有线通信系统和无线通信系统按传输媒介分类：有线通信系统和无线通信系统 按信号复用方式分类：频分复用、时分复用、码分复用按信号复用方式分类：频分复用、时分复用、码分复用 5.通信方式通信方式 按消息传递方向与时间关系分：单工、半双工和全双工通信按消息传递方向与时间关系分：单工、半双工和全双工通信 按数据代码排列方式分：并行传输和串行传输按数据代码排列方式分：并行传输和串行传输 6.计算离散信源的信息量、熵计算离散信源的信息量、熵 （b）221loglog()()IP xP x 121222221()()lo

4、g()()log()()log()()g()(/(1.46)MMMiiiH xP xP xP xP xP xP xP x loP x 比特 符号）7.通信系统的主要性能指标：通信系统的主要性能指标：有效性和可靠性有效性和可靠性模拟通信系统模拟通信系统 有效性：可用有效性：可用有效传输频带（带宽）有效传输频带（带宽）来度量。来度量。可靠性：可用可靠性：可用接收端最终输出信噪比（接收端最终输出信噪比（So/No）来度量。来度量。数字通信系统数字通信系统 有效性：用有效性：用传输速率传输速率和和频带利用率频带利用率来衡量。来衡量。可靠性：用可靠性：用误码率误码率和和误信率误信率表示表示码元传输速率码

5、元传输速率RB:信息传输速率信息传输速率Rb：频带利用率频带利用率：误码率误码率 误信率误信率8.计算计算码元速率码元速率RB、信息速率信息速率Rb、频带利用率、误码率频带利用率、误码率、误信率、误信率)B(1TRB)b/s(log2MRRBb)B/Hz(BRBHz)b/(sBRbb传输总码元数错误码元数eP传输总比特数错误比特数bP)b/s(HRRBb第第3章章 随机过程随机过程 内容：随机过程的基本概念，平稳随机过程，高斯、内容：随机过程的基本概念，平稳随机过程，高斯、窄带随机过程，平稳随机过程通过线性系统，正弦波窄带随机过程，平稳随机过程通过线性系统，正弦波加窄带高斯噪声，高斯白噪声和带

6、限白噪声。加窄带高斯噪声，高斯白噪声和带限白噪声。重点：重点：1.1.随机过程的数字特征。随机过程的数字特征。2.2.平稳随机过程的特性平稳随机过程的特性各态历经性。各态历经性。3.3.高斯过程的一维概率密度函数的特性。高斯过程的一维概率密度函数的特性。4 4正弦波加窄带高斯过程。正弦波加窄带高斯过程。5 5平稳随机过程通过线性系统的特点。平稳随机过程通过线性系统的特点。6 6高斯白噪声和带限白噪声。高斯白噪声和带限白噪声。难点：难点：1.1.平稳随机过程的相关函数与功率谱密度。平稳随机过程的相关函数与功率谱密度。2 2平稳随机过程通过线性系统的特点。平稳随机过程通过线性系统的特点。3 3正弦

7、波加窄带高斯噪声。正弦波加窄带高斯噪声。1.随机过程的数字特征：随机过程的数字特征：均值均值（数学期望）、（数学期望）、方差、相关函数方差、相关函数 2.平稳过程的自相关函数平稳过程的自相关函数 平稳过程自相关函数的定义：平稳过程自相关函数的定义：平稳过程平稳过程自相关函数的性质自相关函数的性质 (t)的平均功率的平均功率 的偶函数的偶函数 R()的上界的上界即自相关函数即自相关函数R()在在 =0有最大值。有最大值。(t)的直流功率的直流功率 表示平稳过程表示平稳过程(t)的交流功率的交流功率。当均值为。当均值为0时，有时，有 R(0)=2 。)()0(2tER)()(RR)0()(RR22

8、a)()(tER2)()0(RR)();,()()(),(21212211121RdxdxxxfxxttEttR 3.平稳随机过程的自相关函数与其功率谱密度是一对傅平稳随机过程的自相关函数与其功率谱密度是一对傅里叶变换。里叶变换。维纳维纳-辛钦关系辛钦关系 4.平稳过程的归一化总平均功率平稳过程的归一化总平均功率 5.高斯过程重要性质高斯过程重要性质 高斯过程若是广义平稳的，则也严平稳。高斯过程若是广义平稳的，则也严平稳。如果高斯过程在不同时刻的取值是不相关的，那么它们也如果高斯过程在不同时刻的取值是不相关的，那么它们也是统计独立的。是统计独立的。高斯过程经过线性变换后生成的过程仍是高斯过程。

9、高斯过程经过线性变换后生成的过程仍是高斯过程。6.平稳随机过程通过线性系统平稳随机过程通过线性系统若线性系统的输入是平稳的，则输出也是平稳的。若线性系统的输入是平稳的，则输出也是平稳的。且)()(fPRdffPRtES)()0()(2)()()()()()(20fPfHfPfHfHfPii)0()()(0HadhatE 7.窄带随机过程窄带随机过程 结论结论1：一个均值为零的窄带平稳高斯过程一个均值为零的窄带平稳高斯过程(t)，它的，它的同相分量同相分量 c(t)和正交分量和正交分量 s(t)同样是平稳高斯过程，而同样是平稳高斯过程，而且均值为零，方差也相同。此外，在同一时刻上得到的且均值为零

10、，方差也相同。此外，在同一时刻上得到的 c和和 s是互不相关的或统计独立的。是互不相关的或统计独立的。结论结论2：一个均值为零，方差为一个均值为零，方差为 2的窄带平稳高斯过程的窄带平稳高斯过程(t)，其包络，其包络a(t)的一维分布是瑞利分布，相位的一维分布是瑞利分布，相位 (t)的一的一维分布是均匀分布，并且就一维分布而言，维分布是均匀分布，并且就一维分布而言，a(t)与与 (t)是统计独立的是统计独立的。8.白噪声白噪声n(t)、高斯白噪声、低通白噪声（、高斯白噪声、低通白噪声（带限白噪带限白噪声声）、带通白噪声、窄带高斯白噪声）、带通白噪声、窄带高斯白噪声 9.窄带高斯白噪声平均功率窄

11、带高斯白噪声平均功率BnN0fBffBfnfPccn其它0222)(0cfBBBnR2cossin)(0HHHfffnR22sin)(0其它02)(0HnffnfP第第4章章 信信 道道 内容：信道的定义、分类及其数学模型，有线信道举例、内容：信道的定义、分类及其数学模型，有线信道举例、无线信道举例，信道特性对信号传输的影响，信道的噪无线信道举例，信道特性对信号传输的影响，信道的噪声，信道容量。声，信道容量。重点：重点：1.有线（恒参）信道特性及其对信号传输的影响。有线（恒参）信道特性及其对信号传输的影响。2随参信道的三个特点及其对信号传输的影响。随参信道的三个特点及其对信号传输的影响。3信道

12、的加性噪声。信道的加性噪声。4信道的数学模型。信道的数学模型。5信道容量的概念及求法。信道容量的概念及求法。难点：难点：1.恒参、随参信道特性及其对信号传输的影响。恒参、随参信道特性及其对信号传输的影响。2信道的数学模型。信道的数学模型。3信道容量的概念及求法。信道容量的概念及求法。1.信道：信道：是以传输媒质为基础的信号通道，是连接发送端和接收端的通信设备。是以传输媒质为基础的信号通道，是连接发送端和接收端的通信设备。2.信道分类（按传输媒质不同）信道分类（按传输媒质不同）无线信道、有线信道无线信道、有线信道 3.信道中的干扰：信道中的干扰：有源干扰有源干扰（噪声）（噪声）无源干扰无源干扰（

13、传输特性不良）（传输特性不良）4.电磁波（无线电波）的传播方式分类：电磁波（无线电波）的传播方式分类：地波、天波、视线传播地波、天波、视线传播 5.信道模型的分类：信道模型的分类：调制信道、编码信道调制信道、编码信道 调制信道调制信道乘性干扰乘性干扰特点：当没有信号时，没有乘性干扰。特点：当没有信号时，没有乘性干扰。加性干扰加性干扰特点：当没有信号时，仍有加性干扰。特点：当没有信号时，仍有加性干扰。调制信道分类：调制信道分类：随参信道（随参信道（k(t)作随机变化）作随机变化）恒参信道（恒参信道（k(t)变化很慢或很小）变化很慢或很小）)()()()(tntetkteio 6.线性系统（恒参信

14、道）中无失真条件：线性系统（恒参信道）中无失真条件：振幅频率特性：为水平直线振幅频率特性：为水平直线 相位频率特性：为通过原点的直线相位频率特性：为通过原点的直线 7.随参信道（变参信道）的随参信道（变参信道）的特性（共性）特性（共性）：衰减随时间变化衰减随时间变化 时延随时间变化时延随时间变化 多径效应（概念、特点）多径效应（概念、特点）8.信道容量信道容量：指信道能够传输的最大平均信息速率：指信道能够传输的最大平均信息速率 离散信道容量离散信道容量 C 每个符号能够传输的平均信息量最大值每个符号能够传输的平均信息量最大值 Ct 单位时间（秒）内能够传输的平均信息量最大值单位时间（秒）内能够

15、传输的平均信息量最大值 信息传输速率信息传输速率R (b/s)式中式中 r 单位时间内信道传输的符号数单位时间内信道传输的符号数 (比特比特/符号符号)(b/s)/()(max)(yxHxHrCxPt)/()(max)(yxHxHCxP)/()(yxHxHrR 9.连续信道的信道容量连续信道的信道容量 高斯白噪声背景下的连续信道的信道容量公式（香农公式）高斯白噪声背景下的连续信道的信道容量公式（香农公式）连续信道的容量连续信道的容量Ct和和信道带宽信道带宽B、信号功率信号功率S及及噪声功率谱密噪声功率谱密度度n0三个因素有关。三个因素有关。14.信道容量的计算（连续信道为主）信道容量的计算（连

16、续信道为主）)/(1log2sbNSBCt)/(1log02sbBnSBCt第第5章章 模拟调制系统模拟调制系统 内容：幅度调制的原理及抗噪声性能，非线性调制内容：幅度调制的原理及抗噪声性能，非线性调制（角度调制）的原理及其抗噪声性能，各种模拟调制（角度调制）的原理及其抗噪声性能，各种模拟调制系统的比较，频分复用系统的比较，频分复用(FDM)和调频立体声。和调频立体声。重点：重点：1.幅度调制的原理及抗噪声性能。（计算）幅度调制的原理及抗噪声性能。（计算）2.非线性调制的原理及频率调制系统的抗噪声非线性调制的原理及频率调制系统的抗噪声性能。性能。3.各种模拟调制系统的性能比较。各种模拟调制系统

17、的性能比较。4.频分复用频分复用(FDM)的概念。的概念。难点：难点：1.幅度调制的抗噪声性能分析。幅度调制的抗噪声性能分析。2.非线性调制的原理及频率调制系统的抗噪声非线性调制的原理及频率调制系统的抗噪声性能分析。性能分析。1.调制调制 把信号转换成适合在信道中传输的形式的一种过程。把信号转换成适合在信道中传输的形式的一种过程。调制信号调制信号、载波、载波调制、载波、载波调制、已调信号、已调信号、解调（检波）的概念。、解调（检波）的概念。2.常见的模拟调制常见的模拟调制 幅度调制（线性调制）：调幅（幅度调制（线性调制）：调幅（AM）、双边带）、双边带(DSB)、单边带、单边带(SSB)和残和

18、残留边带留边带(VSB)角度调制（非线性调制）：频率调制角度调制（非线性调制）：频率调制(FM)、相位调制、相位调制(PM)3.调幅（调幅（AM）时域表示式时域表示式 频谱：频谱：调制器模型调制器模型 可用包络检波法解调。可用包络检波法解调。条件条件m(t)|A0。否则，否则，“过调幅过调幅”。AM信号的频谱由载频分量、上边带、下边带三部分组成信号的频谱由载频分量、上边带、下边带三部分组成00()()coscos()cosAMcccstAm ttAtm tt01()()()()()2AMccccSAMM AM信号的信号的带宽、功率、调制效率带宽、功率、调制效率当当|m(t)|max=A0时（时

19、（100调制），调制效率最高，这时调制），调制效率最高，这时 max 1/3 4.双边带双边带(DSB)时域表示式时域表示式 频谱：频谱：DSB信号的信号的带宽（带宽（2fH）、功率）、功率(无载波功率无载波功率)、调制效率（、调制效率（100）解调：不能用包络检波，需用相干检波（较复杂）。解调：不能用包络检波，需用相干检波（较复杂）。HAMfB2ScAMPPtmAP2)(2220 2220SAMAMmtPPAmtttmtscDSBcos)()()()(21)(ccDSBMMS 5.单边带调制（单边带调制（SSB）产生产生SSB信号的方法有两种：滤波法和相移法。信号的方法有两种：滤波法和相移法

20、。上边带频谱图上边带频谱图 SSB信号的时域表示式信号的时域表示式 SSB信号的信号的带宽（带宽（fH）、节省功率、）、节省功率、需用需用相干解调相干解调。ttmttmtsccSSBsin)(21cos)(21)(7.相干解调与包络检波相干解调与包络检波 相干解调相干解调相干解调器的一般模型相干解调器的一般模型 包络检波包络检波适用条件：适用条件：AM信号信号，且要求，且要求|m(t)|max A0，包络检波器结构：包络检波器结构：通常由半波或全波整流器和低通滤波器组成通常由半波或全波整流器和低通滤波器组成 8.线性调制系统的抗噪声性能线性调制系统的抗噪声性能 解调器输出信噪比定义解调器输出信

21、噪比定义 制度增益定义：制度增益定义：式中输入信噪比式中输入信噪比Si/Ni 的定义是：的定义是：DSB调制系统的性能调制系统的性能 输入信噪比输入信噪比 输出信噪比输出信噪比 DSB调制系统的调制系统的制度增益为制度增益为2。也就是说，也就是说，DSB信号的解调器使信噪信号的解调器使信噪比改善一倍。这是因为采用相干解调，使输入噪声中的正交分量被比改善一倍。这是因为采用相干解调，使输入噪声中的正交分量被消除的缘故。消除的缘故。2oo2oo()()Sm tNn t解调器输出有用信号的平均功率解调器输出噪声的平均功率iiNSNSG/00)()(22tntsNSimii功率解调器输入噪声的平均平均功

22、率解调器输入已调信号的BntmNSii02)(2122oo01()()414im tSm tNn BN2o0111()444iiNn tNn B SSB调制系统的性能调制系统的性能输入信噪比输入信噪比输出信噪比输出信噪比SSB调制系统的调制系统的制度增益为制度增益为1。因为在因为在SSB系统中，信系统中，信号和噪声有相同表示形式，所以相干解调过程中，号和噪声有相同表示形式，所以相干解调过程中，信号信号和噪声中的正交分量均被抑制掉，和噪声中的正交分量均被抑制掉，故信噪比没有改善。故信噪比没有改善。GDSB=2GSSB，但是，两者的抗噪声性能是相同的但是，两者的抗噪声性能是相同的（在在相同的输入信

23、号功率，相同的输入噪声功率谱密度，相相同的输入信号功率，相同的输入噪声功率谱密度，相同的基带信号带宽条件下，这两种调制方式的输出信噪同的基带信号带宽条件下，这两种调制方式的输出信噪比是相等的。比是相等的。）但但SSB所需的传输带宽仅是所需的传输带宽仅是DSB的一的一半，因此半，因此SSB得到普遍应用。得到普遍应用。BntmBntmNSii02024)()(4122oo001()()16144m tSm tNn Bn B2o0111()444iiNn tNn B AM包络检波的性能包络检波的性能 大信噪比情况大信噪比情况输入信噪比输入信噪比输出信噪比输出信噪比制度增益制度增益GAM总是小于总是小

24、于1，这说明包络检波器对输入信噪比没有这说明包络检波器对输入信噪比没有改善，而是恶化了改善，而是恶化了 小信噪比时的小信噪比时的门限效应、门限值。门限效应、门限值。BntmANSii02202)(2oo0()Sm tNn B2oo220/2()/()AMiiSNm tGSNAm t 9.角度调制的角度调制的基本概念基本概念 角度调制信号的一般表达式为角度调制信号的一般表达式为 PM信号表达式信号表达式式中式中 Kp 调相灵敏度，调相灵敏度，单位是单位是rad/V FM信号表达式信号表达式式中式中Kf 调频灵敏度调频灵敏度，单位是，单位是rad/s V。PM与与 FM的区别：的区别：PM是相位偏

25、移随调制信号是相位偏移随调制信号m(t)线性变化，线性变化，FM是相位偏移随是相位偏移随m(t)的积分呈线性变化。的积分呈线性变化。)(cos)(ttAtscm ct+(t)(t)信号的信号的瞬时相位瞬时相位；(t)瞬时相位偏移瞬时相位偏移。d ct+(t)/dt=(t)称为称为瞬时角频率瞬时角频率d(t)/dt 称为称为瞬时频偏瞬时频偏。()cos()FMcfstAtKmd)(cos)(tmKtAtspcPM 单音调制单音调制FM与与PM 设调制信号为单一频率的余弦波设调制信号为单一频率的余弦波 则则mp=Kp Am 调相指数调相指数，表示最大的相位偏移，表示最大的相位偏移)(cos)(tm

26、KtAtspcPM()coscos2mmmmm tAtAf tFM()coscoscfmmstAtK Ad cosncfmAtm sitfmfmmmK AfmffmK Afmfmf 调频指数调频指数，表示最大的，表示最大的相位偏移相位偏移最大角频偏最大角频偏 最大频偏最大频偏。FM与与PM之间的关系之间的关系 由于由于频率和相位之间存在微分与积分的关系频率和相位之间存在微分与积分的关系，所以，所以FM与与PM之间之间是可以是可以相互转换相互转换的。的。10.窄带调频（窄带调频（NBFM）带宽带宽BNBFM=2fH 11.宽带调频（宽带调频（WBFM）调频信号的带宽调频信号的带宽理论上调频信号的

27、频带宽度为无限宽。理论上调频信号的频带宽度为无限宽。实际上实际上 边频幅度随着边频幅度随着n的增大而逐渐减小，因此调频信的增大而逐渐减小，因此调频信号可号可近似认为具有有限频谱近似认为具有有限频谱。有效带宽有效带宽用卡森（用卡森（Carson）公式计算）公式计算 调频信号的功率分配调频信号的功率分配:调频信号的平均功率等于未调载波的调频信号的平均功率等于未调载波的平均功率，即平均功率，即调制后总的功率不变调制后总的功率不变，只是将原来载波功率，只是将原来载波功率中的一部分分配给每个边频分量中的一部分分配给每个边频分量)(2)1(2HHfFMfffmB 13.调频信号的解调调频信号的解调 相干解

28、调：相干解调仅适用于相干解调：相干解调仅适用于NBFM信号信号 非相干解调非相干解调 调频系统的抗噪声性能（非相干解调时）调频系统的抗噪声性能（非相干解调时）大信噪比时大信噪比时FM非相干解调器输出端的非相干解调器输出端的输出信噪比输出信噪比为为（了解）（了解）考虑考虑m(t)为单一频率余弦波时为单一频率余弦波时制度增益制度增益 加大调制指数，可使调频系统的抗噪声性能迅速改善。加大调制指数，可使调频系统的抗噪声性能迅速改善。调频系统抗噪声性能好的这一优越性是以增加其传输带宽来调频系统抗噪声性能好的这一优越性是以增加其传输带宽来换取的。换取的。222o23o03()8fmA K m tSNn f

29、22oo03/22fmSAmNn f2ooFMFM/3/2fiimSNBGmSNf23(1)FMffGmm调制调制方式方式传输带宽传输带宽抗噪声性能抗噪声性能设备复设备复杂程度杂程度主要应用主要应用AM2fm简单简单中短波无线电广播中短波无线电广播DSBDSB2fm中等中等应用较少应用较少SSBSSBfm复杂复杂短波无线电广播、话音短波无线电广播、话音频分复用、载波通信、频分复用、载波通信、数据传输数据传输VSBVSB略大于略大于fm 近似近似SSBSSB复杂复杂电视广播、数据传输电视广播、数据传输FM中等中等超短波小功率电台（窄超短波小功率电台（窄带带FMFM）；调频立体声广）；调频立体声广

30、播等高质量通信（宽带播等高质量通信（宽带FMFM）14.各种模拟调制系统的比较（各种模拟调制系统的比较（抗噪声性能、抗噪声性能、传输带宽、特传输带宽、特点应用点应用）oo/SNoo0AM13imSSNn foo0DSBimSSNn foo0SSBimSSNn fmffm)1(22oo0FM32ifmSSmNn f 15.频分复用（频分复用（FDM）复用：复用：解决如何利用一条信道同时传输多路信号的技术。解决如何利用一条信道同时传输多路信号的技术。分类：频分复用（分类：频分复用（FDM）、时分复用（时分复用（TDM）、码分复）、码分复用（用（CDM）。）。目的目的：充分利用信道的频带资源，提高信

31、道利用率充分利用信道的频带资源，提高信道利用率 频分复用（频分复用（FDM）是一种按频率来划分信道的复用方式。）是一种按频率来划分信道的复用方式。总结：总结：幅度调制和角度调制的相关基本概念，时幅度调制和角度调制的相关基本概念，时域表示式、频谱、功率、带宽、调制指数、域表示式、频谱、功率、带宽、调制指数、频偏等。频偏等。幅度调制抗噪声性能。幅度调制抗噪声性能。（计算）（计算）FMFM调制的功率、带宽、调频指数、频偏等。调制的功率、带宽、调频指数、频偏等。（计算）（计算）各种模拟调制系统的比较各种模拟调制系统的比较第第6章章 数字基带传输系统数字基带传输系统内容：数字基带传输系统的基本结构，基带

32、传输的常用码型，内容：数字基带传输系统的基本结构，基带传输的常用码型，基带信号的频谱特性，基带脉冲传输与码间干扰，无码间干基带信号的频谱特性，基带脉冲传输与码间干扰，无码间干扰的基带传输特性，基带传输系统的抗噪声性能，眼扰的基带传输特性，基带传输系统的抗噪声性能，眼 图，部图，部分响应和时域均衡技术。分响应和时域均衡技术。重点：重点：1.1.基带传输的常用码型，基带信号的频谱特性。基带传输的常用码型，基带信号的频谱特性。2 2.无码间干扰的基带传输特性。无码间干扰的基带传输特性。3.3.部分响应系统。部分响应系统。4.4.基带传输系统的抗噪声性能分析。基带传输系统的抗噪声性能分析。5.5.检测

33、系统性能的实验手段检测系统性能的实验手段眼眼 图。图。难点：难点：1.1.基带信号的频谱特性分析。基带信号的频谱特性分析。2.2.无码间干扰的基带传输特性及抗噪声性能分析。无码间干扰的基带传输特性及抗噪声性能分析。3.3.部分响应系统，时域均衡原理及实现方法。部分响应系统，时域均衡原理及实现方法。1.数字基带信号数字基带信号、数字基带传输系统、数字基带传输系统、数字带、数字带通传输系统通传输系统 的概念的概念 2.几种基本的基带信号波形几种基本的基带信号波形 3.基带信号的频谱特性基带信号的频谱特性 数字基带信号是一个随机脉冲序列，可以把数字基带信号是一个随机脉冲序列，可以把s(t)分分解成稳

34、态波解成稳态波v(t)和交变波和交变波u(t)，交变波的功率谱，交变波的功率谱Pu(f)是连续谱，稳态波的功率谱是连续谱，稳态波的功率谱Pu(f)是离散谱是离散谱221)()()1()()()(fGfGPPffPfPfPSvusmSSSSmffmfGPmfPGf)()()1()(221由上式可见：由上式可见：二进制随机脉冲序列的功率谱二进制随机脉冲序列的功率谱Ps(f)可能包含连续谱（第一项）可能包含连续谱（第一项）和离散谱（第二项）。和离散谱（第二项）。连续谱总是存在的，连续谱总是存在的，这是因为代表数据信息的这是因为代表数据信息的g1(t)和和g2(t)波波形不能完全相同，故有形不能完全相

35、同，故有G1(f)G2(f)。谱的形状取决于。谱的形状取决于g1(t)和和g2(t)的频谱以及出现的概率的频谱以及出现的概率P。根据连续谱可以确定随机序列根据连续谱可以确定随机序列的带宽。的带宽。离散谱是否存在，取决于离散谱是否存在，取决于g1(t)和和g2(t)的波形及其出现的概率的波形及其出现的概率P。一般情况下，它也总是存在的，但对于双极性信号一般情况下，它也总是存在的，但对于双极性信号 g1(t)=-g2(t)=g(t)，且概率，且概率P=1/2（等概）时，则没有离散分量（等概）时，则没有离散分量(f-mfs)。根据离散谱可以确定随机序列是否有直流分量和定时根据离散谱可以确定随机序列是

36、否有直流分量和定时分量。分量。单极性（双极性）单极性（双极性）NRZ和和RZ矩形脉冲序列的功率谱矩形脉冲序列的功率谱 二进制基带信号的带宽主要依赖单个码元波形的频谱函数二进制基带信号的带宽主要依赖单个码元波形的频谱函数G1(f)和和G2(f)。时间波形的占空比越小，占用频带越宽。时间波形的占空比越小，占用频带越宽。单极性基带信号是否存在离散线谱取决于矩形脉冲的占空比。单极性基带信号是否存在离散线谱取决于矩形脉冲的占空比。单极性单极性NRZ信号中没有定时分量，若想获取定时分量，要进行信号中没有定时分量，若想获取定时分量，要进行波形变换；单极性波形变换；单极性RZ信号中含有定时分量，可以直接提取它

37、。信号中含有定时分量，可以直接提取它。“0”、“1”等概的双极性信号没有离散谱，也就是说没有直流等概的双极性信号没有离散谱，也就是说没有直流分量和定时分量。分量和定时分量。4.几种常用的传输码型几种常用的传输码型 AMI码、码、HDB3 码码、双相码、密勒码、双相码、密勒码、CMI码码的的编译码。编译码。5.数字基带信号传输系统的组成（框图和各部分功能）数字基带信号传输系统的组成（框图和各部分功能）两种误码原因：两种误码原因：码间串扰码间串扰、信道加性噪声、信道加性噪声 数字基带信号传输模型数字基带信号传输模型 基带传输系统的总传输特性基带传输系统的总传输特性 6.无码间串扰的基带传输特性无码

38、间串扰的基带传输特性 时域条件时域条件 频域条件频域条件抽样判决)()()()(RTGCGH为其他整数kkkThs,00,1)(iSsTTiH)2(ST奈奎斯特奈奎斯特(Nyquist)第一准则第一准则（码元间隔为（码元间隔为TS时）时）消除码间串扰基带传输特性判断（有无消除码间串扰基带传输特性判断（有无ISI的验证）的验证）将将H()在在 轴上以轴上以2/Ts为间隔切开为间隔切开，（2 RB）然后分段沿然后分段沿 轴平移到轴平移到(-/Ts,/Ts)区间内，区间内，(-RB,RB)将它们进行叠加，其结果应当为一常数（不必一定是将它们进行叠加，其结果应当为一常数（不必一定是Ts）例：例：7无码

39、间串扰的传输特性无码间串扰的传输特性 理想低通特性理想低通特性 带宽带宽 ,称为称为奈奎斯特带宽奈奎斯特带宽fN，若输入数据以若输入数据以RB=1/Ts波特的速率进行传输，则在抽样时刻上不存在码间波特的速率进行传输，则在抽样时刻上不存在码间串扰串扰(RBmax)。若以高于若以高于1/Ts波特的码元速率传送时，将存在码间串扰。波特的码元速率传送时，将存在码间串扰。通常将此带宽通常将此带宽B称为称为奈奎斯特带宽奈奎斯特带宽fN，将，将RB称为称为奈奎斯特速率奈奎斯特速率。RBmax=2fN 此基带系统所能提供的此基带系统所能提供的最高频带利用率最高频带利用率为为另外，当另外，当 RBmax=n R

40、B,输入数据以输入数据以RB 波特的速率进行传输，则在抽样时刻波特的速率进行传输，则在抽样时刻上不存在码间串扰上不存在码间串扰,否则存在码间串扰。否则存在码间串扰。B=1/2(Hz)STssSTTTH,0,)(/2(B/Hz)BRB 余弦滚降特性余弦滚降特性 为了解决理想低通特性存在的问题，可以使理想低通滤为了解决理想低通特性存在的问题，可以使理想低通滤波器特性的边沿缓慢下降，这称为波器特性的边沿缓慢下降，这称为“滚降滚降”。一种常用的滚降特性是余弦滚降特性，如下图所示：一种常用的滚降特性是余弦滚降特性，如下图所示：只要只要H()在滚降段中心频率处（与奈奎斯特带宽相对应）在滚降段中心频率处（与

41、奈奎斯特带宽相对应）呈奇对称的振幅特性，呈奇对称的振幅特性，就必然可以满足奈奎斯特第一准就必然可以满足奈奎斯特第一准则，从而实现无码间串扰传输。则，从而实现无码间串扰传输。奇对称的余弦滚降特性 为滚降系数，为滚降系数，用于描述滚降程度。它定义为用于描述滚降程度。它定义为/Nff其中，其中，fN 奈奎斯特带宽，奈奎斯特带宽，f 超出奈奎斯特带宽的扩展量超出奈奎斯特带宽的扩展量 几种滚降特性和冲激响应曲线几种滚降特性和冲激响应曲线滚降系数滚降系数 越大，越大，h(t)的拖尾衰减越快的拖尾衰减越快滚降使带宽增大为滚降使带宽增大为 余弦滚降系统的最高频带利用率为余弦滚降系统的最高频带利用率为/Nff(

42、1)NNBfff22Bd/Hz(1)(1)NBNfRBf当当=0时，即为前面所述的理想低通系统；时，即为前面所述的理想低通系统；当当=1时，即为升余弦频谱特性时，即为升余弦频谱特性 1的升余弦滚降特性的的升余弦滚降特性的h(t)满足抽样值上无串扰的传输条件，满足抽样值上无串扰的传输条件，且且各抽样值之间又增加了一个零点各抽样值之间又增加了一个零点，而且，而且它的尾部衰减较快它的尾部衰减较快(与与t2 成反比成反比)，这有利于减小码间串扰和位定时误差的影响。，这有利于减小码间串扰和位定时误差的影响。但这种系统所占频带最宽，是理想低通系统的但这种系统所占频带最宽，是理想低通系统的2倍，因而频带倍，

43、因而频带利用率为利用率为1波特波特/赫，是二进制基带系统最高利用率的一半。赫，是二进制基带系统最高利用率的一半。8.基带传输系统的抗噪声性能基带传输系统的抗噪声性能在无码间串扰条件下，由信道噪声引起的误码率。在无码间串扰条件下，由信道噪声引起的误码率。分析模型分析模型图中图中 n(t)加性高斯白噪声，均值为加性高斯白噪声，均值为0，双边功率谱密度为，双边功率谱密度为n0/2。抽样判决 理想低通，余弦滚降、三角形特性、梯形特性等理想低通，余弦滚降、三角形特性、梯形特性等H（）WW(1-)W(1+)W0105实际带宽，奈奎斯特带宽，频带利用率，实际带宽，奈奎斯特带宽，频带利用率，RB，RBmax，

44、消除消除码间串扰基带传输特性判断。码间串扰基带传输特性判断。8.基带传输系统的抗噪声性能基带传输系统的抗噪声性能 二进制双极性基带系统的总误码率二进制双极性基带系统的总误码率(P(1)=P(0)=时）时）二进制单极性基带系统的总误码率二进制单极性基带系统的总误码率(P(1)=P(0)=时）时）比较双极性和单极性基带系统误码率可见，比较双极性和单极性基带系统误码率可见，当比值当比值A/A/n n一定时，一定时，双极性基带系统的误码率比单极性的低，抗噪声性能好。双极性基带系统的误码率比单极性的低，抗噪声性能好。此外，此外，在等概条件下，双极性的最佳判决门限电平在等概条件下，双极性的最佳判决门限电平

45、为为0 0，与信号幅度无，与信号幅度无关，因而关，因而不随信道特性变化而变，不随信道特性变化而变，故能保持最佳状态。而故能保持最佳状态。而单极性单极性的最佳判决门限电平的最佳判决门限电平为为A/2A/2，它，它易受信道特性变化的影响易受信道特性变化的影响，从而，从而导致误码率增大。因此，导致误码率增大。因此，双极性基带系统比单极性基带系统应用双极性基带系统比单极性基带系统应用更为广泛。更为广泛。1(0/1)(1/0)2ePPP1122nAerf122nAerfcneAerfcP2221 9.眼图眼图 眼图是指通过用眼图是指通过用示波器示波器观察接收端的基带信号波形，从而估计和调整系统观察接收端

46、的基带信号波形，从而估计和调整系统性能的一种方法。性能的一种方法。（概念）（概念）因为在传输二进制信号波形时因为在传输二进制信号波形时,示波器显示的图形很像人的眼睛，故名示波器显示的图形很像人的眼睛，故名“眼图眼图”。眼图的眼图的“眼睛眼睛”张开的越大，且眼图越端正，表示码间串扰越小；反之，张开的越大，且眼图越端正，表示码间串扰越小；反之，表示码间串扰越大。迹线越细，噪声越小，迹线越粗，噪声越大。（表示码间串扰越大。迹线越细，噪声越小，迹线越粗，噪声越大。（由眼由眼图判断性能图判断性能）10.部分响应系统（部分响应系统（部分响应波形、部分响应系统的概念、特点部分响应波形、部分响应系统的概念、特

47、点）人为地在码元的抽样时刻引入码间串扰，人为地在码元的抽样时刻引入码间串扰，并在接收端判决前加以消除，从并在接收端判决前加以消除，从而可以达到改善频谱特性、而可以达到改善频谱特性、使频带利用率提高到理论最大值使频带利用率提高到理论最大值、并、并加速传输加速传输波形尾巴的衰减波形尾巴的衰减和降低对定时精度要求的目的。通常把这种波形叫和降低对定时精度要求的目的。通常把这种波形叫部分响部分响应波形应波形。利用部分响应波形传输的基带系统称为利用部分响应波形传输的基带系统称为部分响应系统部分响应系统。特点：特点：能实现能实现2波特波特/赫赫的频带利用率，且传输波形的的频带利用率，且传输波形的“尾巴尾巴”

48、衰减大和收衰减大和收敛快。敛快。11.均衡器均衡器（均衡器的概念、分类均衡器的概念、分类）什么是均衡器？为了减小码间串扰的影响，通常什么是均衡器？为了减小码间串扰的影响，通常需要在系统中插入一种需要在系统中插入一种可调滤波器可调滤波器来校正或补偿来校正或补偿系统特性。这种起补偿作用的滤波器称为系统特性。这种起补偿作用的滤波器称为均衡器均衡器。均衡器的均衡器的种类：种类：频域均衡器频域均衡器：是：是从校正系统的频率特性出发从校正系统的频率特性出发，利用一个可调滤波器的频率特性去补偿信道或利用一个可调滤波器的频率特性去补偿信道或系统的频率特性，使包括可调滤波器在内的基系统的频率特性，使包括可调滤波

49、器在内的基带系统的带系统的总特性接近无失真传输条件。总特性接近无失真传输条件。时域均衡器：时域均衡器：直接校正已失真的响应波形，直接校正已失真的响应波形，使使包括可调滤波器在内的整个系统的包括可调滤波器在内的整个系统的冲激响应满冲激响应满足无码间串扰条件。足无码间串扰条件。第第7章章 数字带通传输系统数字带通传输系统内容：二进制数字调制原理及抗噪声性能，二进制数字调制系统的性内容：二进制数字调制原理及抗噪声性能，二进制数字调制系统的性能比较，多进制数字调制原理，多进制数字调制原理和多进制数字调能比较，多进制数字调制原理，多进制数字调制原理和多进制数字调制系统的抗噪声性能。制系统的抗噪声性能。重

50、点：重点：1二进制数字调制原理。二进制数字调制原理。2.二进制数字调制系统的噪声性能分析。二进制数字调制系统的噪声性能分析。3.二进制数字调制（不同调制体制）系统的性能比较。二进制数字调制（不同调制体制）系统的性能比较。4.多进制数字调制系统的原理分析。多进制数字调制系统的原理分析。难点：难点：1.二进制数字调制系统的抗噪声性能分析。二进制数字调制系统的抗噪声性能分析。2多进制数字调制系统的原理及抗噪声性能分析多进制数字调制系统的原理及抗噪声性能分析。1.数字调制的概念、数字调制技术分类数字调制的概念、数字调制技术分类（模拟调制的方法、（模拟调制的方法、键控法）键控法）基本键控方式：基本键控方