《通信原理大纲》word版

《《通信原理大纲》word版》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、第一章基本概念一、通信系统的基本结构1．通信系统的产生与发展2．信号的调制Ø载波信号：在介质中能有效传输的模拟频率。（通常是较高频率）Ø例如：时变电压载波信号。Ø模拟信号和数字信号：用模拟信号在载波上调制，可获得AM、FM、PM的调制方式；用数字信号在载波上调制，可获得ASK、FSK、PSK、QAM等调制方式。Ø信号调制的目的：选择适合传输介质的频率；提高频率分配的安全性和有效性。3．电磁波谱ØCCIR（ConsaltativeCommitteeInternationalRadio）的频带定义4．带宽和Shannon公式Ø信号带宽：有多种

2、频率合成的通信信号中的最高频率与最低频率之差称为该信号的带宽。Ø信道带宽：传输通道允许通过的最高频率和最低频率之差称为该信道的带宽。ØNyquist公式：在信道无噪声的情况下，数据率的限制仅来源于传输带宽。对二进制信号而言，BHz的带宽可以承载2B(bit/s)的数据率。ØShannon公式：C=Blog2(1+SNRdb)C：信道的信息容量(bit/s)，是理论的信息极限。B：信道带宽(Hz)SNRdb：信道的信噪功率比SNRdb每增加10个分贝，SP/NP即为原来的10倍。Shannon指出，在信道的信息容量不变的情况下，信道带宽和信

3、噪比可对换。二、信号分析1．正弦信号Ø单频电压或电流波形表达式（正弦周期波）Ø时域：正弦波在示波器上的图示。Ø频域：正弦波在频谱仪上的图示。2．非正弦周期波（复杂周期波）Ø非正弦周期波的傅里叶级数展开：任何周期函数都可以写成包含一系列三角函数的数学表达式：其中a=b即：任何后期波形是由一个平均分量和一系列谐波相关的正弦和余弦波组成。称第一次谐波的频率为基频，基频的i倍频率谐波为i次谐波。Ø例：方波的傅里叶级数分解。3．功率和能量谱Ø通过傅里叶级数变换，可以将时域信号特征转换为频域特征，从而构造信号的功率谱分布。Ø例：周期为1ms，截止电平

4、±4V，平均分量0的方波的功率谱示意图。Ø信道带宽受限时，相当于在其上加载了一个低通滤波器，时域波形将发生变化（产生失真）。三、噪声分析Ø噪声：落入信号通信信道中的任何不需要（非目标）的能量（电能）。1．不相关噪声Ø与信号是否出现无关的噪声Ø外部噪声：²大气噪声：大气层自然出现的电气干扰，通常表现为静电以脉冲形式出现，能量散布频率较宽。大气噪声的能量与频率大小成反比，30MHz以上的能量快速消减。²宇宙噪声：大气层以外的噪声（深空噪声）如太阳黑子等。²人为噪声：或工业噪声，如用电器等产生的大范围脉冲。Ø内部噪声：设备或电路内部产生的电气干

5、扰。²散粒噪声：载流子（空穴和电子）到达二极管、场效应管等的输出电极上引起。²渡越时间噪声：载流子通过一个器件传播所需时间为信号周期的适当比例时产生。²热噪声：（布朗噪声或白噪声）导体内部电子的热骚动引起。室温下（T=290）热噪声功率与信道带宽的关系：Ndbm=-14+10lgB(dbm)2．相关噪声Ø与信号的出现相关的噪声。Ø谐波失真：一个单频信号经过一个非线性放大器时，会产生以该频率为基频的倍频信号，造成谐波失真。Ø互调失真：二个以上信号在一个非线性放大器上混合时产生的和频、差频。3．脉冲噪声4．干扰噪声5．噪声因数和噪声系数设放大

6、器带宽功率倍增系数为Ap，内部噪声功率Nd，输入信号功率Sin，输入噪声功率Nin，输出信号功率Sout，输出噪声功率Nout，则：Sout=ApSinNout=ApNin+NdØ噪声因数：F=1时，称放大器为理想放大器。Ø噪声系数：NFdb=10lgF四、通信系统1．模拟与数字通信系统Ø模拟通信系统的模型²模拟信号的衰减限制了传输线路长度，需要使用放大器甚至级联放大器，造成信噪比恶化。Ø数字通信系统的模型²信源编码：对数字信源的压缩；对模拟信源的A/D转换；加密。²信道编码：为信源编码的结果增加冗余数据一提高传输可靠性。²同步：接收端提

7、供的本地载波（相干载波）必须与接收到的已调制载波同频同相。在适当的编码下，接收端可以从信号中获取同步信息。²数据通信：信源发出的信号是数字信号的通信统称为数据通信。²数字通信系统的优点：①抗干扰、抗噪声性能好：通过再生中继去除噪声，实现远距离通信。②具备纠错能力；③具备保密性能；④实现综合业务平台。²数字通信系统的缺点：①占用带宽；②系统设备复杂昂贵。2．通信系统的分类3．通信方式²单工、半双工和双工传输²并行与串行传输4．信息的度量Ø信息量的“大”“小”：人们获得消息后，若事前认为消息对应事件发生的可能性小，则认为该消息的信息量“大”。

8、Ø设消息所代表的事件出现的概率为P(x)，定义该信息含有的信息量为：a=2时，I的单位为bit；a=e时，I的单位为nit；1nit=log2e=1.443bit1bit表示出现概率为1/2的