[理学]通信原理总复习

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1、通信原理总复习1数字通信系统的组成2 2第一章 绪论通信通信的概念的概念1通信系统的分类及通信方式通信系统的分类及通信方式3通信系统的主要性能指标通信系统的主要性能指标5通信系统的组成通信系统的组成2信息及其度量信息及其度量43 3第1章 绪 论 本章学习目标：1、掌握通信基本概念。 2、掌握通信系统的组成及各部分的作用。 3、了解通信系统的分类和工作方式。 4、理解数字通信系统的组成及特点。 5、掌握通信系统的有效性和可靠性指标。4一、通信系统的基本模型不同的通信系统均可概括为如下基本模型5 5三、模拟通信和数字通信模拟通信：用模拟信号传消息的通信数字通信：用数字通信传消息的通信相应地的通信

2、系统为模拟通信系统和数 字通信系统。6 61、模拟通信系统模拟通信系统模型问题1：何为基带信号？话音和图像基带信号的 频率范围大致为多少？ 问题2：为何基带信号往往要经过调制以后进行 传输？7 72、数字通信系统模型信源信 源 编 码 器信 道 编 码 器调 制 器信道解 调 器信 道 译 码 器信 源 译 码 器信宿噪声源8 82、数字通信系统模型v信源： 输出的是待传送的信号。它可以是模拟信号，也可以 是数字信号。 v信源编码器： 信源输出为模拟信号时，完成模/数变换；信源输出为 数字信号时，完成压缩编码等功能。 v加密器：用于需要保密通信的系统9 92、数字通信系统模型v信道编码器： 作

3、用是提高可靠性，进行差错控制编码。 v调制器： 将待传输的数字信号适当变化，以适于信道传输。 v 信道： 信号在媒质中传输的通路。 v 噪声源： 信号在信道传输过程中受到的加性干扰。 v 解调器： 将调制信号还原成基带信号10102、数字通信系统模型v信道解码器： 对信号完成纠检错功能 v解密器： 加密的反变换。 v信源解码器： 完成数/模变换或解压缩编码等功能 v信宿： 受信者 v同步系统： 因分散未画出。但它却是数字通信系统中必不可少的 组成部分。11111.3.1 通信系统分类v通信系统的分类方式很多，我们仅介绍如 下的常见方式。 按通信业务：话务通信和非话务通信 按传输媒介：有线通信系

4、统和无线通信系统 按信号特征：模拟通信系统和数字通信系统 按调制方式：基带传输和频带（调制）传输 按工作频段：长波通信、中波通信、短波通信 和微波通信 按信号的复用方式：FDM/TDM/CDM12121.3.2 通信方式按数字信号代码排列的顺序可分为 并行传输：将代表信息的数字序列以成组的方式在 两条或两条以上的并行信道上同时传输 串行传输：串行传输：数字序列以串行方式一 个接一个地在一条信道上传输13131.3.2 通信方式按消息传递的方向与时间关系分为单工通信：消息只能单方向传输的工作方式半双工通信：通信双方都能收发消息，但不 能同时进行收和发的工作方式全双工通信：通信双方可同时进行收发消

5、息 的工作方式在点与点之间的通信系统中1414信息量的单位取决于底a，当a=2时，则信息量的单位为比特（bit）；当a=e时，则信息量的单位为奈特（nite）；当a=10时，则信息量的单位为十进制单位（或 哈特莱）。1515v 主要性能指标 传输速率有效性 差错概率可靠性三、数字通信系统主要性能指标16161、传输速率码元传输速率 信息传输速率频带利用率1717传输速率码元传输速率RBv 码元传输速率(码元速率或传码率):每秒传送的码元 (波形) 数，即码元(波形) 数/ 秒。RB1/ Tb v其单位为波特(Baud), 简称波特率， 常用符 号“B”表示。 v码元速率与数字信号的进制没有关系

6、，只与 码元宽度有关。即码元传输速率仅仅表征单 位内传输的码元数目， 而没有限定码元是 何种进制的， 即码元可以是多进制的， 也 可以是二进制的。 1818v信息传输速率简称传信率， 又称信息速 率。 它表示单位时间（每秒）内传送数 据信息的比特数， 单位为比特/秒， 可 记为“b/s”。 v 在信息论中已定义： 信源发出信息量的 度量单位是“比特”。 一个二进制码元， 即一个“0”或“1”， 在等概率（即P=1/2 ）发送条件下输出1 bit信息， 所以信息 速率的单位是b/s。 传输速率信息传输速率Rb1919【例1.3】某二元码序列的信息速率是 2400bit/s，若改用八元码序列传送该

7、序列， 试求码元速率为多少？【例1.4】某消息用十六元码序列传送时，码 元速率是300 baud，问：其信息速率为多少 ？若码元宽度不变，改用二元码序列传送该 消息，试求信息速率为多少？2020v对二进制传输时可表示为 = 信息传输速率 频带宽度 21212、主要性能指标差错概率误码率：错误接收码元在传送码元总数中 所占的比例。误信率：又称误比特率。是错误接收的信 息量在总传送信息量中的比例。码组差错率：差错码组占总码组的比例。2222（3）误码率与误信率的关系二进制时，Pe=Pb，多进制时，与译码方 式等有关，一般PePb，显然，误码率越小，通信的可靠性越高。【例1.5】某消息以2Mbit/

8、s的信息速率通过 有噪声的信道，在接收机输出端平均每小时 出现72bit差错。试求误信率。2323作业处理：P12页2424*25第2章 信号与信道 2.1 信号分析 2.2 信道的定义与分类 2.3 信道的模型 2.4 信道特性对信号传输的影响 2.5 信道中的噪声 2.6 信道容量2525*26【学习目标】1. 掌握信号的频谱和频带宽度。2. 掌握信道的概念和分类。3. 理解调制信道和编码信道的模型。4. 掌握恒参信道的传输特性。5. 了解变参信道对信号的影响。6. 理解噪声的概念和分类。7. 掌握信道容量的概念。2626*272.1.1基本信号的时时域描述1正弦信号正弦信号和余弦信号，两

9、者仅仅在相位上相 差 ，可以统统称为为正弦信号，一般写为为：式中，K为为振幅， 为为角频频率， 为为初相位 。其波形如图图2-1所示。2727*282单位冲激信号上式表明，除t=0时刻外，单位冲激信号的 函数值处处为零，而在t=0时刻，其函数值 为无限大，并且整个信号与横轴所包围的 面积为1。2828*29当t=0时，有对于任一连续时间函数 ，若它在t=t0时 刻连续，且函数值为 ，则有2929*303. 函数（取样函数）所谓取样函数是指 与t之比构的函数， 以符号 表示。3030*31函数特性：（1） 是 一个偶函数，随着时间t的增大，其函 数值逐渐减小。 （2）当t=0时， 的值最 大且为

10、1。 （3）当 时 ， 的值等于 零。3131*323232*332.2 信道的定义与分类2.2.1 信道的定义义信道，通俗地说说，是指以传输传输 媒质为质为 基 础础的信号通路。具体地说说，信道是指由有线线 或无线电线线电线 路提供的信号通路。信道的作用 是传输传输 信号，它提供一段频带让频带让 信号通过过， 同时时又给给信号加以限制和损损害。 3333信道的定义调 制 器解 调 器编 码 器译 码 器发 转 换 器收 转 换 器媒 质狭义信道调制信道编码信道讨论数字通信一般原理时，常用广义信道。 “广义信道”简称 “信道” 3434*352.5.1噪声的分类类根据噪声的来源不同，噪声可以分

11、为为人 为为噪声和自然噪声两大类类。按照噪声性质质的不同，噪声可以分为为脉 冲噪声、窄带带噪声和起伏噪声三类类。3535*362. 香农公式 假设连续信道的加性高斯白噪声功率为 N（W），信道的带宽为B（Hz），信号功 率为S（W），则该信道的信道容量为 :当信道特性（B、 S和n0）给定以后，上式表示理论上单位时间内可能传输的信息 量的极限数值。3636通信原理第4章 模拟信号的数字传输 37 4.1 脉冲编码调制 4.2 抽样 4.3 抽样信号的量化 4.4 编码和解码 4.5 语音压缩编码技术 4.6 时分复用技术第4章 模拟信号的数字传输 38*39【学习目标】1掌握PCM调制的概念。

12、2掌握抽样定理。3掌握量化的概念和分类。4理解A律13折线非均匀量化编码。5掌握时分复用技术。6掌握PCM30/32路基群的帧结构。7掌握数字复接技术。8理解PDH和SDH数字复接体系。39u数字化3步骤：抽样、量化和编码抽样信号抽样信号量化信号t011011011100100100100编码信号4.1 脉冲编码调制脉冲编码调制404.3.2 均匀量化和量化噪声41n4.3.3 非均匀量化 n非均匀量化的目的：在实际应用中，对于给定的量化器，量化电平数N和量化间隔都是确定的，量化噪声Dq也是确定的。但是，信号的强度可能随时间变化（例如，语音信号）。当信号小时，信号量噪比也小。所以，这种均匀量化

13、器对于小输入信号很不利。为了克服这个缺点，改善小信号时的信号量噪比，在实际应用中常采用非均匀量化。42uu压缩方法压缩方法p数字压扩法：直接利用数字电路和非线性 技术，把压缩和量化合成一体（收端也把 译码和扩张合在一起）构成一个完整的脉 冲编码器和译码器，它依靠数字电路形成 许多折线，用这些折线近似地逼近对数压 扩特性。n现有的国际标准有两种：一种是采用13 折 线近似A 律压缩特性，另一种是采用15 折 线近似律压缩特性。4.3.3 非均匀量化434.3.3 非均匀量化压缩律15折线图形44i 012345678y = i/801/82/83/84/85/86/87/81x=(2i - 1)

14、 / 25501/25 53/2557/25515/2 5531/25563/255127/2551斜率 2551/81/161/321/641/1281/2561/5121/1024段号1234567845n4.4.1 常用二进制码型量化值序号量化电压极性自然二进制码折叠二进制码 15 14 13 12 11 10 9 8正极性1111 1110 1101 1100 1011 1010 1001 10001111 1110 1101 1100 1011 1010 1001 1000 7 6 5 4 3 2 1 0负极性0111 0110 0101 0100 0011 0010 0001 00

15、000000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 01114.4 编码与解码464.4.2 A律13折线码位安排474.4.2 A律13折线码位安排488位码的安排n第1 位码C1的数值“1”或“0”分别表示信号的正 、负极性，称为极性码。n第2 至第4 位码C2C3C4为段落码，代表8 个段 落的起点电平。n第5 至第8 位码C5C6C7C8为段内码，这4 位码 的16 种可能状态用来分别代表每一段落内的 16 个均匀划分的量化级极性码C1段落码C2 C3 C4段内码C5 C6 C7C84.4.2 A律13折线码位安排49n段落码编码规则（自然二进制码）段落序 号段落码 c2 c3 c4段落范 围 （量化 单位） 81 1 11024 2048 71 1 05121 024 61 0 12565 12 51 0 01282 56 40 1 16412 8 30 1 0326420 0 1163210 0 00164.4.2 A律13折线码位安排504.4.2 A律13折线码位安排51【例 4-2】4.4.2 A律