通信原理 第三章 信道

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通信原理ppt课件——第三章

通信原理ppt课件——第三章

输出信号
两条路径信道模型
34
频域表示 信道传输函数为
35
信道幅频特性为
若两条路径的相对时 延差 固定,则信 道的幅频特性为:
36
若两条路径的相对时延差相对时延

是随机参量 ,则信道的幅
频特性为:
多径传播信道的相关带宽 ——信道传输特性相邻两个零点之间的频率间隔
信道最大多径时延差
37
• 如果信号的频谱比相关带宽宽,则会产生严重的频率 选择性衰落,为了减少频率选择性衰落,就应使信号 的频谱小于相关带宽(通常选择信号带宽为相关带宽 的1/3~1/5)
(噪声)。
根据以上几条性质,调制 信道可以用一个二端口线 性时变网络来表示,该网 络称为调制信道模型:
调制信道模型
4
二端口的调制信道模型,其输出与输入的关系有
一般情况下,
可以表示为信道单位冲激响应c(t)与输入
பைடு நூலகம்
信号的卷积, c(t)的傅里叶变换C(w)是信道传输函数:

可看成是乘性干扰
根据信道传输函数 的时变特性的不同,将物理信道分为
21
➢自由空间传播 ——当移动台和基站天线在视距范围之内,这时
电波传播的主要方式是直射波,其传播可以按自由 空间传播来分析。
设发射机输入给天线功率为 (W),则接收天线 上获得的功率为
22
自由空间传播损耗定义为 当发射天线增益和接收天线增益都等于1时
用 dB可表示为
自由空间传播损耗与距离d的平 方成正比,距离越远损耗越大
发送信号
单一频率正弦波
陆地移动多径传播
多径信道一共有n条路径,各条 路径具有时变衰耗和时变传输 时延且各条路径到达接收端的 信号相互独立,则接收端接收 到的合成波为

第三章 信道与信道容量 习题解答

第三章 信道与信道容量 习题解答

6
由于二元信源,等概率分布,信道对称,满足山农的理想观察者原理的三个假设条件,因此计算疑义度: 比特/消息
接收熵速率:
比特/秒
而系统要求的传信率为:
比特/秒,大于 1289比特/秒,故 10秒内无法无失真传递完。
11.已知一个平均功率受限的连续信号,通过带宽
的高斯白噪声信道,试求
(1) 若信噪比为 10,信道容量为多少?
(2) 若要保持信道容量不变,信噪比降为 5,信道带宽应为多少?
(3) 若要保持信道容量不变,信道带宽降为 0.5MHz,信号的功率信噪比应为多少?
(4) 其中有什么规律可总结?
解:根据香农公式:
(1) 信噪比为 10倍,信道容量: (2) 信噪比为 5倍,信道带宽:
比特/秒
(3) 信道带宽为 0.5MHz,信号的功率信噪比:
(2)信源熵速率: 接收熵速率: (3)一消息共有 4000个二元符号,该消息的信息量: 无失真地传递完该消息所需的时间:
10.有一个二元对称信道,其信道矩阵为
,设该信源以 1500符号/秒的速度传输输入符号。现
有一消息序列共有 14000个二元符号,并设其符号等概分布,问从信息传输的角度来考虑,10秒钟内能否 将这消息序列无失真地传递完? 解:根据信道转移矩阵画出下图:

时,根据

得:
作业:1、3(2)、6、7(1)、8、9或 10、11、13、15、16(1)
mW/Hz、限频 、限输入
9
解:设将电阻按阻值分类看成概率空间 X:

按功耗分类看成概率空间 Y:
已知:

通过计算
, ,


通过测量阻值获得的关于瓦数的平均信息量:

通信原理信道与讲义噪声第3章

通信原理信道与讲义噪声第3章

通信中常见的几种噪声
所谓白噪声是指它的功率谱密度函数在整个频率域(-∞<ω <+∞)内是常数,即服从均匀分布。我们称它为白噪声,因为它 类似于光学中包括全部可见光频率在内的白光。
理想的白噪声功率谱密度通常被定义为
Pn
()def
n0 2
( )
式中n0的单位是W/Hz 。
通常,若采用单边频谱,即频率在0到无穷大范围内时, 白噪声的功率谱密度函数又常写成
在通信理论分析中,常常通过求其自相关函数或方差来计算噪 声的功率。
高斯分布的密度函数
正态概率分布函数还经常表示成与误差函数相联系的形 式,所谓误差函数,它的定义式为
互补误差函数
er(fx) 2 xez2dz
π0
er(x f)c1er(xf)2 xez2dz
高斯型白噪声
所谓高斯白噪声是指噪声的概率密度函数满足正态分布 统计特性,同时它的功率谱密度函数是常数的一类噪声。
(a) 一对输入端, 一对输出端; (b) m对输入端,n对输出端
对于二对端的信道模型来说,它的输入和输出之间的关系 式可表示成
eo(t)f[ei(t) ]n(t)
式中, ei(t)——输入的已调信号; eo(t)——信道输出波形; n(t)——信道噪声(或称信道干扰); f[ei(t)]——表示信道对信号影响(变换)的某种函数关系
通信原理信道与噪声第3章
精品jin
3.1 信道特性
信道的定义 通俗地说,信道是指以Байду номын сангаас输媒介(质)为基础的信号通路。
具体地说,信道是指由有线或无线电线路提供的信号通路;抽 象地说,信道是指定的一段频带,它让信号通过,同时又给信 号以限制和损害。 信道的作用是传输信号。

通信原理-信道-PPT课件

通信原理-信道-PPT课件
4
•编码信道模型: 二进制信号、无记忆信道,
0 P(0/1) 1 P(1/1)
P(0/0)
P(1/0)
0 1
其中,P(0/0), P(1/1) - 正确转移概率 P(0/1), P(1/0) - 错误转移概率 转移概率 - 决定于编码信道的特性 P(0/0) = 1 - P(1/0) P(1/1) = 1 - P(0/1)
13
通信卫 星
电离层
地—电离层 波导传 播
电离层
天波传 播
地球
地球 外大气 层及行星 际空间 电波传播
视距传 播 对流层 散射传播 电离层 散射传播 (b)
(a)
14
无线电中继
图1.4.4 无线电中继
15
静止卫星中继通信
16
平流层中继通信
HAPS(High
Altitude Platform Station)
11
(5)散射传播。 这是利用对流层或电离层介质中的不均匀体或流 星余迹对无线电波的散射作用而进行的传播。利用散 射传播实现通信的方式目前主要是对流层散射通信, 其常用频段为 0.2 ~ 5MHz ,单跳距离可达 100 ~ 500km 。 电离层散射通信只能工作在较低频段 30~60MHz, 单跳距离可达1000~2000km,但因传输频带窄,其应 用受到限制。 流星余迹持续时间短,但出现频繁,可用于建立 瞬间通信,常用通信频段为 30~70MHz,单跳通信可 达2000km。实际的流星余迹通信除了利用散射传播外, 还可利用反射进行传播。
3
通常, f [ei(t) ] 可以表示为:k(t) ei(t), 此时, eo(t) = k(t) ei(t) + n(t) 其中k(t)表示时变线性网络的特性 ,称为乘性干扰。

通信原理第三章答案

通信原理第三章答案

通信原理第三章答案在通信原理的学习中,第三章是非常重要的一部分,它涉及到了很多与通信相关的基础知识和原理。

在这一章节中,我们将学习到很多关于信号传输、调制解调、数字通信等方面的知识。

下面,我将对第三章的一些重要问题进行解答,希望能够帮助大家更好地理解这一部分内容。

1. 什么是信号传输?它的作用是什么?信号传输是指将信息从一个地方传送到另一个地方的过程。

在通信系统中,信号传输是非常重要的,它可以帮助我们实现信息的传递和交流。

通过信号传输,我们可以将声音、图像、数据等信息传送到远方,实现远程通信。

2. 什么是调制解调?它的作用是什么?调制解调是指将原始信号转换成适合在信道上传输的信号,以及将接收到的信号转换成原始信号的过程。

调制是为了适应信道的特性,使信号能够有效地在信道上传输;解调则是为了将接收到的信号转换成原始信号,以便我们能够正确地接收和理解信息。

3. 数字通信和模拟通信有什么区别?数字通信和模拟通信是两种不同的通信方式。

在模拟通信中,信号是连续变化的,它可以表示成无限个可能的数值;而在数字通信中,信号是离散的,它只能表示成有限个可能的数值。

数字通信具有抗干扰能力强、传输质量稳定等优点,而模拟通信则更适合传输连续变化的信号。

4. 为什么要进行信号调制?信号调制是为了适应不同信道的特性,使信号能够有效地在信道上传输。

不同的信道具有不同的传输特性,通过调制可以使信号更好地适应这些特性,提高信号的传输质量和可靠性。

5. 什么是码元和波特?码元是数字通信中的基本单位,它是表示数字信号的最小时间间隔。

波特是衡量数据传输速率的单位,它表示每秒传输的码元数。

在数字通信中,码元和波特是非常重要的概念,它们直接影响着数据传输的速率和效率。

通过以上问题的解答,我们对通信原理第三章的内容有了更深入的理解。

希望大家能够通过学习,掌握这些重要的知识点,为以后的通信技术应用打下坚实的基础。

同时,也希望大家能够在学习过程中多加思考,多进行实践,进一步提高自己的理论水平和实践能力。

通信原理第三章 模拟调制系统

通信原理第三章 模拟调制系统

当载波为cosωct时
1 1 ) S ( t ) = m ( t ) cos t m ( t ) sin t LSB c c 2 2
1 1 ) S ( t ) = m ( t ) cos t m ( t ) sin t U SB c c 2 2 当载波为sinωct时
w
w
w
w
1 1 ) S ( t ) = m ( t ) sin t m ( t ) cos t L SB c c 2 2 1 1 ) S ( t ) = m ( t ) sin t m ( t ) cos t U SB c c 2 2
w) , h(t) = H(w) = jsgn(
1
t
3)、Hilbert变换的性质: (1)、信号和它的希尔波特变换具有相同的能量谱密度或相 同的功率谱密度。 推论: (2)、信号和它的希尔波特变换的能量(或功率)相同。 (3)、信号和它的希尔波特变换具有相同的自相关函数。 (4)、信号和它的希尔波特变换互为正交。 4)、Hilterb变换的用途: 在单边带调制中,用来实现相位选择,以产生单边带信号
1 S ( w ) = A w w w w [ M ( w w ) M ( w w )] A M c c c c 2
c(t) 载波 调制 信号 已调 信号 m(t)
-f
H
C(f)
-f c 0 fc
f
M(f)
f
-fL 0 f
L
fH
sm(t)
第三章 模拟调制系统
引言 3.1 幅度调制 标准调幅(AM) 双边带调幅(DSB) 单边带调幅(SSB) 残留边带调幅(VSB) 3.2 角度调制原理 3.3 抗噪声性能 各种幅度调制系统的噪声性能 非线性调制系统的抗噪性能 模拟系统比较

通信原理第三章课后习题答案

通信原理第三章课后习题答案

习题解答3-1.填空题(1) 在模拟通信系统中,有效性与已调信号带宽的定性关系是( 已调信号带宽越小,有效性越好),可靠性与解调器输出信噪比的定性关系是(解调器输出信噪比越大,可靠性越好)。

(2) 鉴频器输出噪声的功率谱密度与频率的定性关系是(功率谱密度与频率的平方成正比),采用预加重和去加重技术的目的是(提高解调器输出信噪比)。

(3) 在AM 、DSB 、SSB 、FM 等4个通信系统中,可靠性最好的是(FM ),有效性最好的是(SSB ),有效性相同的是(AM 和DSB ),可靠性相同的是(DSB 、SSB )。

(4) 在VSB 系统中,无失真传输信息的两个条件是:(相干解调)、(系统的频率特性在载频两边互补对称)。

(5) 某调频信号的时域表达式为6310cos(2105sin10)t t ,此信号的载频是(106)Hz ,最大频偏是(2500)Hz ,信号带宽是(6000)Hz ,当调频灵敏度为5kHz/V 时,基带信号的时域表达式为(30.5cos10t )。

3-2.根据题3-2图(a )所示的调制信号波形,试画出DSB 及AM 信号的波形图,并比较它们分别通过包络检波器后的波形差别。

解:设载波()sin c s t t ,(1)DSB 信号()()()DSB s t m t s t 的波形如题3-2图(b ),通过包络后的输出波形为题3-2图(c)。

(2)AM 信号0()[()]sin AM c s t m m t t ,设0max ()m m t ,波形如题3-2图(d ),通过包络后的输出波形为题3-2图(e)。

结论:DSB 解调信号已严重失真,故对DSB 信号不能采用包络检波法;而AM 可采用此法恢复。

3-3.已知调制信号()cos(2000)cos(4000)m t t t ,载波为4cos10t ,进行单边带调制,试确定该单边带信号的表示式,并画出频谱图。

解法一:若要确定单边带信号,需先求得()m t 的希尔波特变换题3-2图(a )题3-2图(b)、(c)、(d)和(e)ˆ()cos(2000)cos(4000)22sin(2000)sin(4000)mt t t t t故上边带信号11ˆ()()cos ()sin 2211cos(12000)cos(14000)22USB c c s t m t t mt t t t下边带信号为11ˆ()()cos ()sin 2211cos(8000)cos(6000)22LSB c c s t m t t mt t t t其频谱图如题2-3图所示。

通信原理第三章(模拟调制原理)习题及其答案

通信原理第三章(模拟调制原理)习题及其答案

第三章(模拟调制原理)习题及其答案【题3-1】已知线性调制信号表示式如下:(1)cos cos c t w t Ω (2)(10.5sin )cos c t w t +Ω 式中,6c w =Ω。

试分别画出它们的波形图和频谱图。

【答案3-1】(1)如图所示,分别是cos cos c t w t Ω的波形图和频谱图设()M S w 是cos cos c t w t Ω的傅立叶变换,有()[()()2()()] [(7)(5)(5)(7)]2M c c c c S w w w w w w w w w w w w w πδδδδπδδδδ=+Ω+++Ω-+-Ω++-Ω-=+Ω+-Ω++Ω+-Ω(2)如图所示分别是(10.5sin )cos c t w t +Ω的波形图和频谱图:设()M S w 是(10.5sin )cos c t w t +Ω的傅立叶变换,有()[()()] [()()2()()] [(6)(6)] [(7)(5)2(7)(5)]M c c c c c c S w w w w w j w w w w w w w w w w j w w w w πδδπδδδδπδδπδδδδ=++-++Ω+++Ω---Ω+--Ω-=+Ω+-Ω++Ω+-Ω--Ω-+Ω【题3-2】根据下图所示的调制信号波形,试画出DSB 及AM 信号的波形图,并比较它们分别通过包络检波器后的波形差别。

【答案3-2】AM 波形如下:通过低通滤波器后,AM 解调波形如下:DSB 波形如下:通过低通滤波器后,DSB 解调波形如下:由图形可知,DSB 采用包络检波法时产生了失真。

【题3-3】已知调制信号()cos(2000)cos(4000)m t t t ππ=+载波为4cos10t π,进行单边带调制,试确定单边带信号的表达式,并画出频谱图。

【答案3-3】可写出上边带的时域表示式4411ˆ()()cos ()sin 221 [cos(2000)cos(4000)]cos1021 [sin(2000)sin(4000)]sin 1021 [cos12000cos 8000cos14000cos 6000]41 [cos 8000co 4m c c s t m t w t mt w t t t t t t tt t t t t πππππππππππ=-=+-+=+++--s12000cos 6000cos14000]11 cos12000cos1400022t t t t tπππππ+-=+其傅立叶变换对()[(14000)(12000)2+(14000)(12000)]M S w w w w w πδπδπδπδπ=+++-+-可写出下边带的时域表示式'4411ˆ()()cos ()cos 221 [cos(2000)cos(4000)]cos1021 [sin(2000)sin(4000)]sin 1021 [cos12000cos 8000cos14000cos 6000]41 +[cos 8000c 4m c c s t m t w t mt w t t t t t t tt t t t t πππππππππππ=+=+++=+++-os12000cos 6000cos14000]11 cos 8000cos1600022t t t t tπππππ+-=+其傅立叶变换对'()[(8000)(6000)2(8000)(6000)]M S w w w w w πδπδπδπδπ=++++-+-两种单边带信号的频谱图分别如下图。

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copyright
τ i (t ) 影
; 。
41
R(t ) = V (t ) cos[ω 0t + ϕ (t )]
V (t ) = X c2 (t ) + X s2 (t )
X s (t ) X c (t )
→ ∆f ←
ϕ (t ) = tan
V (t )
−1
t
2π f0 + d ϕ ( t ) / dt

copyright 45
τm

△ f = 1/ τ
f


copyright

46
3.8
。 / 。
copyright 47
1


copyright 48
2.
。 1 2 3 4
copyright 49
3.
1 2 3
>
>
copyright 50
3.9 : 、 、 、 ;
copyright
51

copyright
22
然LED衰 然LD衰 。 。 PIN 然APD 衰 。

copyright 23
。 、 。 。 、 。
copyright
24
3.
40~ 40~50km。 50km。

、 。
co 。 、
1耦000km


。 。 。
copyright 26
。 、 。
copyright
36
。 。
copyright 37
2
10~12Km 。
: :100正 :100 正4000参MHz :100正 :100正600参km
copyright 38
3.
VHF UHF 。 、 。
d2 hb d hm
θ
d1
θ
copyright
39
3.7
: ① ② ③ ; ;

copyright
40
1
: A cos ω 0 t :
R (t ) = ∑ µ i (t ) cos ω 0 [t − τ i (t )] = ∑ µ i (t ) cos[ω 0 t + ϕ i (t )]
i =1 i =1 n n
µ i (t ) 影
i i
µ i (t ), τ i (t ), ϕ i (t )
1 2 3 4 5
copyright
2
3. 1


copyright
3

copyright
4
3言 2
、 。 。 。 。 、 、 、 。 、 、 、 、 。

copyright 5


copyright 6

解解解解 调调调调 器器器器

收收收收 转转转转 换换换换 器器器器

媒媒媒媒 质质质质
16
2

copyright
17
k然t衰 k然t衰 n然t衰 n然t衰 。
0、1
copyright
18
3.4
作言
1衰参 。 。 2衰参 。 。 影 。
copyright 19
3衰参 然 衰 。 然 衰。
5
copyright
20
copyright
21
2言
、 、 、 。 。 、 、 、 、 、
电唯ω 电唯ω始t在个个个个个 n唯t在个个个个个个个 电唯ω 电唯ω始t在 电唯ω 电唯ω始t在 t t 始 始 电唯ω 电唯ω在
copyright
11
copyright
12
3
1

2

copyright
13
、 、 。
copyright
14
1
。 P(i/j)-----0
P(0/0) P(0/1) P(1/0)

copyright
52
1衰参 。 2衰参
。 3衰参 。

copyright

53



copyright
54
3作9作参1参
ϕn (ω)
n0/2 w 0
copyright
55
然Gaussian参white参noise衰

ϕ n ( ω)
n0 / 2
R (τ )
(n0 / 2)
ω
τ
n0 n0 ϕn (ω) = ↔ R n (τ) = δ ( τ ) 2 2

copyright
衰。
32
2.

d ϕ (ω ) τ (ω ) = dω
群迟延: 群迟延:相位特性对频率求导



copyright 33
3.6 作
X 60~600 km 3~30 MHz ) 。 。 (HF,
copyright
34
4000km 耦000km
copyright 35

0=0衰 0
f0
f

copyright 42
1
然fading衰
: : 。 。

2 衰
copyright
43
2
f然t衰影
作 影
Af然t正τ0衰 Af然t正τ0正τ衰参 A参 τ0 τ

?
copyright 44
:
1+ e
− jωτ
=
(1 + cos ωτ ) + sin ωτ = 2 cos
2 2
ωτ
2
τ (t ) 1/参参参
、 、 。 。 0作26s 0作26s 。 、 、

copyright 29
3言5

H (ω ) = H (ω ) e
jϕ (ω )
1 2
copyright
; 。
30


copyright
31
1.

:
300Hz
300 1100Hz 1100 2900Hz 2900Hz
; 80 90dB
、 、 。 。
发发发发 转转转转 换换换换 器器器器

调调调调 制制制制 器器器器

信 信
copyright
7



copyright 8
影 衰 影 影 影 影 。
copyright

9
3言3

1、
然1衰参 然2衰参 然3衰参 然4衰参 然5衰参 。
copyright 10




;
2
能需唯t在个个个个个电唯ω始t在个个个个夫个个个个个个能系唯t在 n唯t在


copyright 27
120° 120° 然 。 。 L 然1作5/1作6GHz衰、 然1作5/1作6GHz衰、 C 然4/6GHz衰、 然4/6GHz衰、Ku 然12/14GHz衰、 然20/30GHz衰。 然12/14GHz衰、Ka 然20/30GHz衰。
copyright 28


copyright 56
ϕ
Y
(ω )
n
0
2
-w
w
ω
RY (τ )
-5π -4π -3π -2π -π
0
π 2π 3π 4π 5π
copyright 57
3.10.2
然Band正 然Band正limited衰 。 。
copyright
58
H(w)
1
n(t)
n(t ) = ρ (t ) cos [ωc t + ϕ (t) ]
0 1 : : n
15
P(0/0)+ P(1/0)=1 P(0/1)+ P(1/1)=1
1 P(1/1) : : P(0/n) P(1/n) n
copyright
P(n/n)
0 1 0 1 0 1
1 1
0.9 0.1 0.1 0.9 0.5 0.5 0.5 0.5
copyright
0 1 0 1 0 1
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