通信原理小结

消失信息量

信道丢失信息量

信道能传输的最大可能信息速率为信道容量：
C max{ R}
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香农定理：
C B log 2 (1 s / N ) B log 2 (1 s / n0 B)
b/s
三要素：n0、B、s
B s / N 原理，保持C不变。
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B fs
2ASKVSB
滤波法 相干检测 法 合成法
1 e 4 r
r
fs B 2fs
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2.
形 式
2FSK
产生方法 解调方法 滤波+包络检 测 （h 2~5） 频谱带宽
Pe
包络检测法
r 2
相 位 离 散
键控法 （频选法）
非 鉴频法 相 （h无限制） 干 过零检测 （h无限制）
n k
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5.无码间干扰的基带传输系统：
rb 2 f N 信道带宽 B f N 抽样间隔 Ts 1 / 2 f N 奈比第一准则：
频率利用率： rb / B 2波特/ Hz 实际特性：H()具有升余弦升降特性 ，是最佳传输特性：
0 (1 ) / Ts Ts H() Ts / 2[1 sin Ts / 2( / Ts ) (1 ) / Ts (1 ) / Ts 0 (1 ) / Ts
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、时域均衡. 横向滤波器 无限长. h T
n
c
N i N

n
( t ns )
i s
有限长. e( t )
c (t i )
1 y0
效果度量.：最小峰(直畸变准则)： D
C2 均方畸变准则 ： 1 2 y0
y
k 0 2 k
k
y
k 0
自动均衡器： 预置式 自适应.
非 相 干
r 相干法 1 2 B D B C 2 . 5 ~ 5 f s （双通道） e 2 （h 3~5） h 2, BC BD 相干：
h 2, 相连相离之

h 1, 能量集 中于x 0.5内
1 e 2 2r
r2
h=0.5时, MSK
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h(t ) sin(t / s ) / t / s cos(t s ) /(1 4 t s )
2 2
与 有关，当 1 时 1 1 2
6.抗噪声性能：
y(kTs ) Ak nk (kTs )
二元双极性码，在二元等概情况下，最佳门限 d=0
Hi f ( x) log a f ( x)dx


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信源产生信息的平均速率： R rH b/s r个字符，每个字符信息量为H。 对于频带为B的连续信号，以奈氏速率抽样 ：
R 2BH
离散信道的信道容量 ：
R rH ( x) H ( x / y)
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ps ( f ) f s p(1 p) G1 ( f ) G2 ( f )
2
m


f s pG1 (mf s ) (1 p)G2 (mfs ) ( f mf s )
2
f s 1 / Ts
当
离散谱、连续谱
g1 (t ) g 2 (t ) g (t ) ， p 1 / 2 即二元双极性等概序列
在衰落信道中、多径信道中也能传输
小于1200 b/s
多进制数字调制
幅度 MASK MSK 频率 MFSK 相位 QPSK/QDPSK
APK 振幅相位联合键控 单序号 0---f1f2 1---f2f1 多序号00----f1f2f3f4……..
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时频调制-- - -------
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第三章 基带传输
1． 基带信号波形：矩形、升余弦 单极性、双极性、 单极性归零、双极性归零、差分、
多电平 2． 基带信号的频谱： a.独立码元序列：
g1 (t nTs ) sn (t ) g 2 (t nTs )
以P 以1-P
s (t )
n
s

n
(t )
差分检测 （h无限制）

h 2, 相连相离之 BD BC 2.5 ~ 5fs h 2, BC BD h 1, 能量集 中于x 0.5内
1 2
e
相干：
1 e 2 2r
r2
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2FSK
形 式 产生方法
解调方法
频谱带宽
Pe
包络检测法
相 调频法 位 2 1 连 h 2 Ts 续 数字调频法
幅度（DSB，SSB，VSB） 模拟 角度（FM，PM）
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1.ASK 信号
形式 产生方 解调方法 频谱带宽 法 键控 包络检测 法 ASK1 相干检测 有 fc 法
Pe
r 4
2ASKDSB
B
2fs
1 2
e
2ASKSSB
滤波法 相干检测 法 合成法
ps ( f ) f s G ( f )
2
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b .相关码元序列:（不要求）
s(t )
2
k
a g (t kT )
k s
2 m

ps ( f ) m1 fs
2
G(mf )
s 2

2
( f mf s )
2
f s G ( f ) {R(0) m1 2 [ R(k ) m1 ] cos 2kfTS }
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7、部分响应系统. 目的：利用码间串扰，使频带利用率从12。 五种部分响应特点。 共同之处：采用预编码.—相关编码—模L判决。
8、 均衡网络.（不要求） 为什么要均衡？什么是均衡？校正系统线性失真。 、频域均衡. 幅度均衡. 有源，无源 相位均衡.
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ASK： 1.易受传输信道电平变化的影响 2.抗噪声能力差 近期改善：电路技术、滤波、多电平、部分响应 可用 大于4800b/s传输（数字） FSK：
抗噪声，抗衰落性能优于ASK，频带利用率低于PSK
适合于在衰落中信道（电离层，散射）中
600~1200b/s
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PSK 在恒参信道中，性能最好，频带利用率高于FSK
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第四章 数字调制系统
一. 为什么要采用数字调制系统 1. 2. 基带信号： 含丰富 LF，信道多为BP. 基带Pe大.
3.一个信道只能传输一路，不适于构成频分复用 二. 调制 1. 作用
1）频带搬移
2）多路复用
3）提高 Pe
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2. 分类
正弦 幅度 2 ASK（DSB，SSB，VSB） 数字 角度 FSK，PSK，DPSK 调制 PAM，DPM，PDM 脉冲 PCM，M，DPCM
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二、脉冲振幅调制(PAM) PAM, PDM, PPM
1. 自然抽样
A Ms () Sa (nH )M( 2nH ), T 1 / 2f H T
2. 平顶抽样
1 M s () H()M( 2nH ) T
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(2n 1) / m 传输零点
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信道容量
一．消息，信息的含义、度量：
信息量
I log a 1 / p
（等概）
不等概，每个符号的平均信息量：
H ( x) p( xi ) log 2 p( xi )
一条 消息m个符号的消息的信息量：
I mH
连续消息：相对熵，相对平均信息量 ：
f (v) v / 2 exp(v / 2 )
具有性质：
（1）.
E (v) / 2
（2）.
E (v 2 ) 2 2 方差 （2 - / 2) 2
v 时
f (v) f
max
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4
(3) . v 2In2 1.117时 (4) .
f (v)dv 1 / 2
0
ຫໍສະໝຸດ Baidu
v
称为中值
k2 / 2
p(v ) 0.39
p(v k ) e
2 ．频率选择性衰落
多经途传播引起，最大多径时差 m，相邻传输零点间 隔 f 1 / m 对于两径传播 ， 传输极点 2n / m 当传播信号带宽大于 f 时，影响明显增大。
第五章 模拟信号数字传输
一、抽样定理
带限信号抽样
1 M s () M( ns ) T n
ms ( t ) m( t ) ( t )
1 s 2H , Ts 2f H
带通信号抽样
f H nB kB, 0 k 1
fs 2B 2(f H nB) / n 2B(1 k / n)
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二、模拟信号量化
1、均匀量化 量化间隔： v 量化电平： 量化信号时：
ba 量化端点：mi m
a iv
mi mi 1 qi 2
Sq / N q
M
E[m (kTs )]
2 q
E[m(kTs ) m q (k t s )]2
mi m i1
Nq
i 1 M
k 1
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• 3.常用码型： 编码规则 AMI码 信号交替反转
HDB3码 裂相码 改进AMI
1 1,1 0 1,1
Miller码 改进裂相 PST码 成对选择二进码 +、-模式
谱特点 无直流,谱与信号源统计特性有关, 可检错，有连0 无直流,谱与信号源统计特性有关, 可检错，无连0 无直流，频带宽，定时好。比特 纠错 无直流，频带宽，定时好，比特 纠错 无直流，定时好
pe min 1 / 2[1 erf ( A / 2 n )] Q( A / n )
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二元单极性码，在二元等概情况下，最佳门限 d=A/2
pe min 1 / 2[1 erp( A / Q 2 n )] Q( A / 2 n )
性能比较：功率利用率 频带利用率
通信原理 小结
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第二章 小结
一．信道模型：
狭义信道 架空明线，电线、光纤、电离层等。 信道 调制信道 恒参
广义信道


编码信道 有记忆信道
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随参 无记忆信道（各码元无关）
2
调制信道 编码信道 根据乘性干扰分：
eo(t ) ei (t ) n(t ) 加性干扰
若 k(t)缓变、不变 恒参信道，反之，随参信道。 二．恒参信道：以幅频特性，相频特性描述，仅引起衰 减和失真,不产生新的频率。 三．随参信道：三个特性：对信号的衰减时变，迟延时 变。多径输出。
乘性干扰
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1.瑞利衰落 多径输入是单频信号发生频率弥散，变成窄带随机过 程。且多径信号合成高斯过程，其包络V(t)服从瑞利分布。 相位服从均匀分布。这种衰落称瑞利衰落。
形式
产生方法
解调方法
频谱带宽
Pe
2PSK 调相法 相位选择 法 2DPSK （码变换）
乘一低通 相干 鉴相法

相干
1 e r 2 r
1 r e 2
2 DPSK 差分相干
乘一低通 （码变换）
BPSK 2fs
差分
BMSK BPSK
rb rbps
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系统性能特点：（在话音通信系统中）
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4.基带脉冲与码间干扰:
模型 发送波形 接收波形
s (t )
n
g (t nT )
s

y (t )
基带传输特性：
n
A g
n

R
(t nTs ) nR (t )
H() G T ()C()G R ()
码间干扰：
y(t ) Ak g R (t nTs ) nR (kTs )
( x q i ) 2 f ( x )dx
i 1 电子工程学院信息技术系
Sq ( q i )
2

mi
m i1
f ( x )dx
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Sq 2 2 M 1 M 对于(-a,a)均匀分布： Nq 2、非均匀量化
a. µ 律压缩