大连理工通信原理课件 第3章
通信原理三级 ppt课件
设置 sine wave(正弦信号发生器 ) 的相 关参数, 幅度为 1, 角频率为 200*pi, 抽样 时间间隔定为 1/8000s。 设置 Gain 的 增益参数为 127。 其它采用默认参数即 可,然后进行仿真,观察示波器的波形如下
图
由下图可知,示波器输出结果的 上部分波形为 PCM 编码输出 结果,为二进制 序列, 下半部分 波形为原输入的正弦信号波形。
从而可知, 该 PCM 系统模块能 实 现模拟信号数字化的功能。
PCM译码—— Simulink 仿真设计方案
该模块由 Buffer(缓冲器 ) 、 Reshape (成形器) 、 Relay (继电 模块) 、 Abs (绝对值模块) 、 ALaw Expander (A 率扩张器) 、 Gain (增益模块) 、 Bit to Integer
经 PCM 编码模块和 PCM 译码模 块输出后的波形, 波形呈锯齿状, 近似呈平滑正弦波形。 从而可直
观地得到该 PCM 编译码具有良好 的模数和数模转换能力
03
第三部分
数字调制解调方式
数字通信系统选取 BPSK 作为其数字调制方式
BPSK 调制解调仿真系统主 要采用 Bernoullibinary
数字调制与解调、同步与加密等。
4
Simulink 是 MATLAB 最重要的组
件之一,它提供一个动态系统建模、
仿真和 综合分析的集成环境。
点对点通信系统图
02
第二部分 信源编码 /译码
信源编码 /译码简介
PCM 编码/译码 PCM编译码整体
ppt课件
6
《通信原理》课件
在这份PPT课件中，我们将深入探讨通信原理的重要概念和技术。通过精美的 图片和易于理解的内容，帮助您全面了解通信系统的基本原理和调制解调技 术及其应用，以及信道编码、纠错编码和多址技术。
课程介绍
1 课程内容概述
探讨通信系统基本原理、调制解调技术、信道编码与纠错技术以及多址技术。
讨论传输介质的选择和不 同的编码技术对数据传输 的影响。
调制与解调技术
1 调制技术原理
介绍调制技术的基本原理，包括模拟调制和 数字调制。
2 调制方式与特点
比较不同调制方式的优缺点，包括调幅、调 频和调相。
3 解调技术原理
探讨解调技术的原理和实现方法，包括同步 技术和解调器的设计。
4 解调方法与应用
多址技术
1 多址技术基本原理
说明多址技术在实现多用户并行通信中的基 本原理和应用。
2 分时多址技术
介绍分时多址技术的工作原理和应用领域， 包括时分多址和码分多址。
运营商课程合作
我们的愿景
为运营商培养专业人才，提供 领先的通信技术培训和支持。
课程特色
由资深专家授课，结合实际案 例和实践经验，加深学生对通 信原理的理解。
合作机会
欢迎运营商与我们合作，共同 推进通信行业的发展。
总结
本PPT课件深入浅出地介绍了《通信原理》的关键概念和技术。希望通过这次 学习，您能够全面了解通信系统的原理和技术，并能够应用到实际工作中。
讨论不同场景下的解调方法和实际应用，如 调幅解调、调频解调和调相解调。
信道编码与纠错技术
1 信道编码原理
介绍信道编码的基本原理和作用，以及不同类型的编码方法。
2 奇偶校验及海明码
讲解奇偶校验和海明码的原理，以及如何通过纠错编码提高数据传输的可靠性。
通信原理 课件 ppt
的特性相互影响，决定了通信系统的性能和传输质量。
03
模拟通信原理
模拟信号的调制与解调
无线电波传播方式
无线电波通过直射、反射、折射 、散射等方式传播，受到地形、 建筑物、气候等因素的影响。
无线电波传播损耗
无线电波在传播过程中会受到空 气阻力、地面吸收等因素的影响 ，导致能量逐渐衰减。
无线电波频段
无线电波根据频率可分为长波、 中波、短波等不同频段，不同频 段的无线电波具有不同的传播特 性和应用场景。
调频的特点
调频信号的带宽较大，抗干扰能力强，能够 传输更多的信息。
调相的特点
调相信号的相位信息可以携带信息，具有较 高的保密性。
模拟通信系统的性能分析
信噪比
误码率
信噪比是衡量通信系统性能的重要指标， 表示信号功率与噪声功率的比值。
误码率是衡量数据传输质量的重要指标， 表示传输过程中出现误码的概率。
带宽效率
抗干扰能力
带宽效率是指通信系统传输速率与带宽的 比值，反映了系统的传输效率。
抗干扰能力是指通信系统在存在噪声和干 扰的情况下，能够正常传输信号的能力。
04
数字通信原理
数字信号的调制与解调
数字信号调制
将数字信号转换为适合传输的信 号形式，如调频、调相和调幅等
。
数字信号解调
将已调制的信号还原为原始数字信 号的过程。
通信原理 课件
目录
• 通信系统概述 • 信号与系统基础 • 模拟通信原理 • 数字通信原理 • 无线通信原理 • 通信原理实验与案例分析
通信原理课件
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 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。
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 数字通信系统模拟通信系统● 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ppt课件
通信网络协议与体系结构
OSI模型
开放系统互联参考模型，将通信 协议划分为七个层次，从上到下 依次为应用层、表示层、会话层 、传输层、网络层、数据链路层
和物理层。
协议栈
协议栈是指协议的层次结构，不 同的协议栈对应不同的应用场景
和需求。
路由协议
路由协议用于在路由器之间传递 路由信息，实现网络的互联互通
多址复用技术可以提高频谱利用率和系统容量，包括频分复用、时 分复用和码分复用等。
多址干扰抑制
多址干扰是无线通信中常见的问题，可以通过多种技术手段进行抑 制，如频域滤波、时域滤波和空域滤波等。
06
通信网络原理
通信网络的拓扑结构
星型拓扑
总线型拓扑
每个节点都直接连接到中央节点，便于集 中管理和控制，但一旦中央节点出现故障 ，整个网络将瘫痪。
抗干扰能力强
数字信号在传输过程中不易受到噪声和干扰的影 响，能够保证通信质量。
易于存储和传输
数字信号可以方便地存储在数字存储介质上，并 且可以通过数字通信网络进行传输。
数字信号的调制与解调
调制方式
数字调制方式包括振幅调制、频率调制和相位调制等，可 以根据不同的应用场景选择合适的调制方式。
解调方式
数字解调方式包括相干解调和非相干解调，相干解调需要 使用载波信号，而非相干解调不需要。
连续信号与离散信号
周期信号与非周期信号
周期信号具有重复性，而非周期 信号则不具备。
连续信号在时间或空间上连续变 化，而离散信号则具有间断性。
实信号与复信号
实信号的振幅和相位都是实数， 而复信号则包括实部和虚部。
总结词
信号的分类与特性
确定性信号与随机信号
确定性信号的值可以确定，而随 机信号的值则无法预测。
《通信原理》课件
互联网通信技术及应用
互联网通信技术
01
介绍互联网通信技术的发展历程，包括TCP/IP协议、路由器、
交换机等关键技术的特点和作用。
互联网通信网络
02
介绍互联网通信网络的结构和组成，包括局域网、城域网、广
域网等不同网络的特点和应用。
互联网通信应用
03
介绍互联网通信在各个领域的应用，如电子邮件、即时通讯、
通信协议的标准化组织
国际电信联盟（ITU）
是全球最大的电信标准化组织，负责制定全球电信标准。
Internet工程任务组（IETF）
是负责制定互联网标准的组织，包括TCP/IP协议族和其他互联网相关标准。
电气电子工程师协会（IEEE）
是一个全球性的专业组织，负责制定电气和电子工程领域的标准，包括通信协议标准。
在线视频会议等。
感谢观看
THANKS
信源
产生需要传输的信息，如话筒 、摄像头等。
信道
传输信号的媒介，如无线电波 、光纤等。
信宿
接收并使用信息的设备或人， 如扬声器、显示器等。
通信系统的分类
有线通信
利用导线或光缆传输信号，如电话线、光纤 等。
模拟通信
传输连续变化的信号，如调频广播。
无线通信
利用电磁波传输信号，如手机、卫星通信等 。
数字通信
01
通信协议的分层结构是指将通信 协议划分为不同的层次，每个层 次都有特定的功能和协议规范。
02
常见的分层结构包括OSI七层模 型和TCP/IP四层模型。
OSI七层模型包括物理层、数据 链路层、网络层、传输层、会话 层、表示层和应用层。
03
TCP/IP四层模型包括网络接口层 、网络层、传输层和应用层。
通信原理课件3
R(t)
络和相位受调制的窄带信号，
这种信号称为衰落信号，即
多径传播使信号产生瑞利型
t
衰落。
(2) (2) 从频谱上看：多径传播使 单一谱线变成了窄带频谱，
瑞利衰落（快衰落）
即多径传播引起了频率弥散。
f0 频率弥散
(2）频率选择性衰落 (P62)
---以两径传播为例分析
设信号经两路径到收端,且两路径具相同传输损耗V0和 一个相对时延差τ, 可用下线性网络表信道模型
第三章 信道
本章研究的主要内容：
1，信号在信道中的传输特性 2，信噪比SNR计算
序言
定义：信道是指以传输媒质为基础的信号通道。
信道:
逻辑信道-----如编码信道、调制信道和信息论中研究 的信道等
物理信道-----指连接发射机和接收机之间的信号通道
发射机
信道
(本章研究对象）
接收机
本章主要讨论物理信道！
理想信道：H(ω=ke-jωtd ，τ(ω)=-td
非理想信道:∣H(ω)∣≠k，τ(ω) ≠-ωtd
恒参信道举例
设某恒参信道的幅频特性为 H(ω)=［1+cosωT0］e jtd
其中，td为常数。试确定信号s(t)通过该信道 后的输出信号表示式，并讨论之。 解: H(ω)=［1+cosωT0］e jtd
h(t)=δ==(eet-jjttdtdd)+++1122δ(e(tej-j(ttdTd0+T+0T)e0+)j+12Tδ0 )e(tje-(tdtjTdt0d-) T0) 输出信号
td-sTo0()t)=s(t)*h(t)=s(t-td)+s(t-td+T0)+s(t-
《通信原理》培训PPT课件(第三章)
注意区别 调制信号 f (t ) 和已调信号 (t )
第 3章
模拟调制系统
AM DSB SSB VSB
幅度调制
模拟调制 角度调制
FM PM
3．1
作用：
幅度调制
幅度调制是高频正弦波的幅度随调制信号作线性 变化的过程。从频谱上看，已调信号的频谱仅仅是基 带信号频谱的搬移，故也称线性调制。 基本作用：频率搬移。目的：进行频率变换，使信号 能够有效地传输(辐射)或者实现信道的多路复用。 分类： 1、标准调幅(AM)、 2、抑制载波双边带调幅(DSB) 3、单边带调幅(SSB) 4、残留边带调幅(VSB)
Am AM A0 0 0 2 0 m 0 m Am 0 m 0 m 2
cos(ω0t+θ0)
φAM(t)
AM数学模型
三、AM波的功率和效率 1、功率 调幅波的总平均功率等于信号 AM (t ) 的均方值，即
PAM
由于
2 AM
(t ) A0 cos 0t f (t ) cos 0t 2 A0 f (t )cos 0t
2 2 2 2 2
1 cos 0t 1 cos 20t 而 2
解：由式(3．1)可得
AM (t ) A0 Am cos mt cos 0t
A0 1 AM cos mt cos 0t
式中，βAM＝Am／A。叫做调制指数。由式
f (t ) max A0
AM 1
f(t)的傅里叶变换
F ( ) Am m m
《通信原理电子教案》课件
《通信原理电子教案》课件第一章：通信系统概述1.1 通信系统的定义与分类1.2 通信系统的性能指标1.3 通信系统的基本模型1.4 通信系统的分类与比较第二章：模拟通信系统2.1 模拟通信系统的组成与工作原理2.2 调制与解调技术2.3 模拟通信系统的性能分析2.4 模拟通信系统的应用实例第三章：数字通信系统3.1 数字通信系统的组成与工作原理3.2 数字基带信号传输技术3.3 数字调制与解调技术3.4 数字通信系统的性能分析第四章：信息论基础4.1 信息论的基本概念4.2 信息熵与信道容量4.3 信息传输率与误码率4.4 信息加密与解密技术第五章：现代通信技术5.1 卫星通信技术5.2 光纤通信技术5.3 移动通信技术5.4 互联网通信技术第六章：信号与系统分析6.1 信号的分类与特性6.2 线性时不变系统的性质6.3 傅里叶变换与频谱分析6.4 拉普拉斯变换与复变函数第七章：模拟信号处理7.1 滤波器的设计与分析7.2 信号的采样与恢复7.3 信号的调制与解调7.4 信号的噪声与抗干扰技术第八章：数字信号处理8.1 数字滤波器的设计与实现8.2 快速傅里叶变换（FFT）8.3 数字信号处理的应用实例8.4 数字信号处理软件与硬件实现第九章：信道编码与误码控制9.1 信道编码的基本原理9.2 常用的信道编码技术9.3 误码控制策略与算法9.4 信道编码在通信系统中的应用第十章：计算机通信与网络10.1 计算机通信的基本概念10.2 数据通信与网络模型10.3 传输层与网络层协议10.4 互联网技术及其应用第十一章：无线通信技术11.1 无线通信的基本概念与技术11.2 无线传播特性与信道模型11.3 无线调制与解调技术11.4 无线通信系统的应用与发展趋势第十二章：光纤通信技术12.1 光纤通信的基本原理12.2 光纤的传输特性与损耗12.3 光纤通信系统的设计与设备12.4 光纤通信技术的应用与挑战第十三章：移动通信技术13.1 移动通信系统的基本结构13.2 移动信道的特性与模型13.3 移动通信的调制与解调技术13.4 移动通信系统的演进与5G技术第十四章：网络安全与加密技术14.1 网络安全的基本概念与威胁14.2 数据加密与解密技术14.3 数字签名与认证算法14.4 网络安全协议与体系结构第十五章：通信系统的实验与实践15.1 通信系统实验的目的与意义15.2 通信系统实验的设备与原理15.3 通信系统实验的项目与步骤15.4 通信系统实验结果的分析与评估重点和难点解析本文主要介绍了《通信原理电子教案》课件的十五个章节内容，涵盖了通信系统概述、模拟通信系统、数字通信系统、信息论基础、现代通信技术、信号与系统分析、模拟信号处理、数字信号处理、信道编码与误码控制、计算机通信与网络、无线通信技术、光纤通信技术、移动通信技术、网络安全与加密技术以及通信系统的实验与实践等方面的知识。
《通信原理教学资料》第3章资料PPT课件
初识： 两个集合
特征量： 分布函数，数字特征
定义：严、宽
随 机
平稳 分类
高斯
时域频域特征 维纳-辛钦定理
过
程 通过线性系统的求解
举例：白噪声
应用：窄带随机过程
第3章 随机过程
3.1 随机过程的基本概念
什么是随机过程？
随机：发生前不定，发生后确定 随机试验：抛硬币，样本空间，随机变量
是全部样本函数的集合。
(t1) ={1 (t1), 2 (t1), …, n (t1)}
1 (t )
2 (t)
(t1) 是随机变量！
n (t)
t 0
3.1 随机过程的基本概念
角度2：随机过程是随机变量的集合。
(t1) ={1 (t1), 2 (t1), …, n (t1)}
在一个固定时刻t1上， (t)中的每个样本函数有一个取值 i (t1)全部取值集合{i (t1), i = 1, 2, …, n}是个随机变量， 记为 (t1)。
样本函数集合 随机变量集合 分布函数，数字特征，E[]的计算
3.2 平稳随机过程
严平稳、宽平稳，如何证平稳，数字特征，各态历经性 过程的时域、频域特性，功率概念，维纳-辛钦定理
3.3 高斯随机过程（概念）
3.4 平稳随机通过线性系统：输出平稳，输出功率谱
3.5 窄带随机过程：
窄带，成因，同相、正交分量，振幅相位分布，方法
不同时刻有不同的分布（那时它是随机变量）。
随机过程 (t)的一维分布函数：
F 1 ( x 1 ,t1 ) P [( t1 ) x 1 ]
随机过程 (t)的一维概率密度函数：
f1(x1,t1)F1 (xx1 1,t1)
《通信原理电子教案》课件
《通信原理电子教案》PPT课件第一章：通信系统概述1.1 通信系统的定义与发展历程1.2 通信系统的分类与性能指标1.3 通信系统的基本组成与工作原理1.4 通信系统的应用领域第二章：模拟通信系统2.1 模拟通信系统的组成与特点2.2 调制与解调技术2.3 幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）与相移键控（PSK）2.4 模拟通信系统的性能分析第三章：数字通信系统3.1 数字通信系统的优势与基本组成3.2 数字基带信号传输技术3.3 数字调制与解调技术3.4 数字通信系统的性能评估第四章：信息论基础4.1 信息论的基本概念与目标4.2 信道模型与信道容量4.3 信息编码技术4.4 信息论在通信系统中的应用第五章：现代通信技术5.1 光纤通信技术5.2 无线通信技术5.3 卫星通信技术5.4 移动通信技术5.5 通信系统的未来发展趋势第六章：信号传输与信道6.1 信号传输的基本原理6.2 信道的分类与特性6.3 信道模型及其数学描述6.4 信号在信道中的传输过程与特性第七章：噪声与信噪比7.1 噪声的基本概念7.2 热噪声、起伏噪声与确定性噪声7.3 信噪比（SNR）的定义与计算7.4 信噪比对于通信系统性能的影响第八章：模拟通信系统的性能分析8.1 信号传输中的衰减与失真8.2 通信系统的可靠性分析8.3 通信系统的有效性分析8.4 模拟通信系统的极限容量第九章：数字通信系统的编码技术9.1 数字编码的基本概念与类型9.2 线性分组码、卷积码与TCM码9.3 差错控制编码技术9.4 信息加密与身份验证技术第十章：数字调制与解调技术10.1 数字调制的基本概念与类型10.2 ASK、FSK与PSK的原理与应用10.3 QAM与OFDM调制技术10.4 数字调制系统的性能评估第十一章：无线通信原理11.1 无线通信概述11.2 无线电波传播特性11.3 无线通信系统模型11.4 无线通信的关键技术第十二章：光纤通信技术12.1 光纤通信的基本原理12.2 光纤的传输特性12.3 光纤通信系统组成12.4 光纤通信的关键技术与发展趋势第十三章：卫星通信技术13.1 卫星通信概述13.2 卫星通信系统的工作原理13.3 卫星通信的关键技术13.4 卫星通信的应用领域与发展趋势第十四章：移动通信技术14.1 移动通信的发展历程14.2 移动通信系统的基本原理14.3 移动通信的关键技术14.4 当前移动通信技术标准与未来发展趋势第十五章：通信系统的未来发展趋势15.1 5G通信技术15.2 6G通信技术展望15.3 通信技术与的融合15.4 通信系统的可持续发展与挑战重点和难点解析重点：1. 通信系统的定义、分类、性能指标与基本组成。
通信原理课件
参考资料-1
• 《现代通信原理》 曹志刚 钱亚生编 清华 大学出版社 1992年
• 《信息传输原理》 欧阳长月主编 北京航 空航天大学出版社 1995年
• 《通信系统-电子通信中信号与噪声引论》 A.B.卡尔逊著西安交大出版社 1992年
基本概念
基本概念-2
基本概念-3
通信系统-1
通信系统-2
通信系统-3
参考资料-2
先修课程
• 高等数学 • 概率论与随机过程 • 信号与系统 • 随机信号分析 • 通信电子线路
实验与考试
• 考试：统考笔试，50% • 平时、课堂练习及Project: 50%
一些建议
• 上课时思维紧跟老师积极思考 • 记住概念 • 知道物理含义及其关系 • 注意假设和条件 • 阅读参考资料 • 方法比结果更重要 • 多做习题 • 学会使用仿真工具
信宿
噪声
概率论与统计 率失真理论 信源编码 密码理论
信号处理 调制理论 信道编码
随机过程 伪随机序列
信号处理 解调理论 差错控制编码 滤波理论
教学方法简介
• 重点在概念和原理介绍 • 课堂学习和课外自学结合 • 采用Systemview、Matlab、Opnet等软件
辅助理解 • 实验验证(软件与硬件结合)
课程简介
• 课程内容简介 • 涉及的相关理论 • 教学方法简介 • 所需软件 • 参考资料 • 平时考核与考试
课程内容
信
发送
源
设备
信道 噪声
接收 设备
信宿
涉及的相关理论
电磁场与电 波传播理论
大连理工大学-本科-传递过程-第1章PPT课件
dux/dy—在y方向上的速度梯度，(m/s)/m；
ρ—密度，kg/m3；
ρux —动量浓度，(kg·m/s)/m3； d(ρux)/dy—在y方向上的动量浓度梯度，(kg·m/s)/(m3·m)； ν—运动粘度或动量扩散系数，m2/s。
Fyx
y y0
dux dy
y y0
(1- 4)
式(1-5)的文字表达为： 动量通量=-动量扩散系数×动量律出发，采用数学的方法，来研究动量传递、热
量传递、质量传递的基本规律，以及三传之间的相似性问题。
研究思路：
特点：更注重 推导过程。
根据传递机理
建立过程的物理模型
通过微分衡算推导出描述过程的偏微分方程 再利用数学方法，求得速度、温度、浓度分布 进而得到动量、热量、质量传递规律。
对于双组分（A、B）， 在任一截面y=y0处，单位时间、单位面积所传递的组
分A的质量，即质量通量可表达为：
jA
y y0
DAB
d A
dy
y y0
(1 - 1)
jA—组分A的质量通由量生理，学kg家/(mFic2k·s于)；1855年发现的，称
为费克定律，又称费克第一定律。
DAB—组分A在组分B中的（质量）扩散系数，m2/s；
d x d y d z d
随体导数为：
DF
D
F
ux
F x
uy
F y
uz
F z
4.传递机理
动量、热量、质量的传递既可由分子传递方式，又可由湍流传递方式进行。 其传递机理与流体的流动状态有关。
（1）分子传递：由微观分子热运动产生的传递。
固体（或静止介质）内的导热或分子扩散。 流体层流流动时的三传（动量传递、热量传递、质量传递）。
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17
第3章 信 道 章
窄带高斯噪声
带限白噪声：经过接收机带通滤波器过滤的热噪声 窄带高斯噪声：由于滤波器是一种线性电路，高斯 过程通过线性电路后，仍为一高斯过程，故此窄带 噪声又称窄带高斯噪声。 窄带高斯噪声功率：
Pn =
∫
∞
−∞
P n ( f ) df
式中 Pn(f) － 双边噪声功率谱密度
18
13
第3章 信 道 章
接收信号的分类
确知信号：接收端能够准确知道其码元波形的信号 随相信号：接收码元的相位随机变化 起伏信号：接收信号的包络随机起伏、相位也随机变 化。 通过多径信道传输的信号都具有这种特性
14
第3章 信 道 章
3.4信道中的噪声 信道中的噪声
噪声
信道中存在的不需要的电信号。 又称加性干扰。
6
第3章 信 道 章
3.2.2 编码信道模型
二进制编码信道简单模型 － 无记忆信道模型
P(0 / 0) 0 P(1 / 0) 发送端 P(0 / 1) 1 P(1 / 1) 1 接收端 0
图4-13 二进制编码信道模型
P(0 / 0)和P(1 / 1) － 正确转移概率 P(1/ 0)和P(0 / 1) － 错误转移概率 P(0 / 0) = 1 – P(1 / 0) P(1 / 1) = 1 – P(0 / 1)
4.3.1 调制信道模型
eo (t ) = f [ei (t )] + n(t )
式中
eo (t ) －
ei(t)
f [ei(t)] n(t)
e0(t)
图4-13 调制信道数学模型
ei (t ) － 信道输入端信号电压；
信道输出端的信号电压； n(t ) － 噪声电压。 通常假设： f [ e i (t )] = k (t ) e i (t ) 这时上式变为：
当S → ∞，或n0 → 0时，Ct → ∞。 但是，当B → ∞时，Ct将趋向何值？ 令：x = S / n0B，上式可以改写为：
Ct = S Bn0 S S = log 2 (1 + x )1 / x log 2 1 + n B n n0 S 0 0
利用关系式
x→0
limln(1 + x)1/ x = 1
第3章 信 道 章
噪声等效带宽： B = n 式中
∫
∞
−∞
Pn ( f ) df
2 Pn ( f 0 )
∫ =
∞
0
Pn ( f )df Pn ( f 0 )
Pn(f0) － 原噪声功率谱密度曲线的最大值
噪声等效带宽的物理概念： 以此带宽作一矩形 滤波特性，则通过此 特性滤波器的噪声功率， 等于通过实际滤波器的 噪声功率。 Pn (f0)
并且每帧图像的信息量为 IF = 300,000 × 3 = 900,000 (b/F) 因为每秒传输25帧图像，所以要求传输速率为 Rb = 900,000 × 25 = 22,500,000 = 22.5 × 106 (b/s) 信道的容量Ct必须不小于此Rb值。将上述数值代入式： C t = B log 2 (1 + S / N ) 得到 22.5 × 106 = B log2 (1 + 1000) ≈ 9.97 B 最后得出所需带宽 B = (22.5 × 106) / 9.97 ≈ 2.26 (MHz)
相位失真：相位～频率特性不良引起的
对语音影响不大，对数字信号影响大 解决办法：同上
非线性失真：
出 电 压
输 直线关系 非线性关系
可能存在于恒参信道中 定义： 输入电压～输出电压关系 是非线性的。
其他失真： 频率偏移、相位抖动…
输入电压
图4-16 非线性特性
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第3章 信 道 章
变参信道的影响
变参信道：又称时变信道，信道参数随时间而变。 变参信道举例：天波、地波、视距传播、散射传播… 变参信道的特性：
通信原理
第3章 章 信 道
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第3章 信 道 章
信道分类： 信道分类：
无线信道 － 电磁波（含光波） 有线信道 － 电线、光纤
信道中的干扰： 信道中的干扰：
有源干扰 － 噪声 无源干扰 － 传输特性不良
本章重点： 本章重点：
信道传输特性和噪声的特性，及其对于信号 传输的影响，信道容量。
2
第3章 信 道 章
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第3章 信 道 章
按噪声性质分类
脉冲噪声：是突发性地产生的，幅度很大，其持续 ： 时间比间隔时间短得多。其频谱较宽。电火花就是 一种典型的脉冲噪声。 窄带噪声：来自相邻电台或其他电子设备，其频谱 或频率位置通常是确知的或可以测知的。可以看作 是一种非所需的连续的已调正弦波。 起伏噪声：包括热噪声、电子管内产生的散弹噪声 和宇宙噪声等。 讨论噪声对于通信系统的影响时，主要是考 虑起伏噪声，特别是热噪声的影响。
接收滤波器特性
Pn(f)
噪声等效 带宽
利用噪声等效带宽的概念， 在后面讨论通信系统的性能时， 图4-19 噪声功率谱特性 可以认为窄带噪声的功率谱密度在带宽Bn内是恒定的。
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第3章 信 道 章
3.5 信道容量
信道容量 － 指信道能够传输的最大平均信息速率。
3.5.1 离散信道容量
两种不同的度量单位： C － 每个符号能够传输的平均信息量最大值
衰减随时间变化 时延随时间变化 多径效应：信号经过几条路径到达接收端，而且每条
路径的长度（时延）和衰减都随时间而变，即存在多径传 播现象。下面重点分析Fra bibliotek径效应12
第3章 信 道 章
接收信号可以看作是一个包络和相位随机缓慢变化的窄带 信号：
结论：发射信号为单频恒幅正弦波时，接收信号因多径效 应变成包络起伏的窄带信号。 这种包络起伏称为快衰落 － 衰落周期和码元周期可 以相比。 另外一种衰落：慢衰落 － 由传播条件引起的。
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第3章 信 道 章
本章考点 1. 概念 2. 计算 利用香农公式计算信道容量。 利用香农公式计算信道容量。
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3.1 信道的分类 狭义信道 广义信道
3
第4章 信 道 章
3.2 信道的数学模型
信道模型的分类：
调制信道 编码信道
信 息 源 信 源 编 码 加 密 信 道 编 码 数 字 调 制 数 字 解 调 信 道 译 码 解 密 信 源 译 码 受 信 者
信道 噪声源
调制信道 编码信道
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第4章 信 道 章
上式还可以改写成如下形式：
E /T E S 1 + = B log2 1 + b b = B log2 1 + b Ct = B log2 n n0 B 0 n0 B
式中
Eb －每比特能量； Tb = 1/B － 每比特持续时间。 上式表明，为了得到给定的信道容量Ct，可以增大
eo (t ) = k (t )ei (t ) + n(t ) － 信道数学模型
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第3章 信 道 章
eo (t ) = k (t )ei (t ) + n(t )
因k(t)随t变，故信道称为时变信道。 因k(t)与e i (t)相乘，故称其为乘性干扰。 因k(t)作随机变化，故又称信道为随参信道。 若k(t)变化很慢或很小，则称信道为恒参信道。 乘性干扰特点：当没有信号时，没有乘性干扰。
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第3章 信 道 章
四进制编码信道模型
0 0
1 送
端
发
1
收 端
接
2
2
3
3
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第4章 信 道 章
3.3信道特性对信号传输的影响 信道特性对信号传输的影响
恒参信道的影响
恒参信道举例：各种有线信道、卫星信道… 恒参信道 ⇒ 非时变线性网络 ⇒ 信号通过线性系 统的分析方法。线性系统中无失真条件：
振幅～频率特性：为水平直线时无失真 左图为典型电话信道特性 用插入损耗便于测量
log 2 a = log 2 e ⋅ ln a
上式变为
B→∞
lim Ct = lim
S S S log2 (1 + x)1 / x = log2 e ≈ 1.44 x→0 n n0 n0 0
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第3章 信 道 章
S S S 1/ x lim Ct = lim log2 (1 + x) = log2 e ≈ 1.44 B→∞ x→0 n n0 n0 0
Ct － 单位时间（秒）内能够传输的平均信息量最大 值 两者之间可以互换
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第3章 信 道 章
3.5.2 连续信道容量
可以证明
S Ct = B log 2 1 + N (b / s )
式中 S － 信号平均功率 （W）； N － 噪声功率（W）； B － 带宽（Hz）。 设噪声单边功率谱密度为n0，则N = n0B； 故上式可以改写成：
带宽B以换取Eb的减小；另一方面，在接收功率受限的 情况下，由于Eb = STb，可以增大Tb以减小S来保持Eb和 Ct不变。
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第3章 信 道 章
【例4.6.2】已知黑白电视图像信号每帧有30万个像素；每个像素有8 个亮度电平；各电平独立地以等概率出现；图像每秒发送25帧。若 要求接收图像信噪比达到30dB，试求所需传输带宽。 【解】因为每个像素独立地以等概率取8个亮度电平，故每个像素 的信息量为 Ip = -log2(1/ 8) = 3 (b/pix) (4.6-18) (4.6-19) (4.6-20)
按噪声来源分类
人为噪声 － 例：开关火花、电台辐射 自然噪声 － 例：闪电、大气噪声、宇宙噪声、热 噪声
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第3章 信 道 章