北京交通大学通信原理吐血总结

根据起点电平确定段落码，选定区间。16为基数，2为倍数 每个区间均分为16份，得到量化间隔
A律13折线特性曲线（量化） x轴按2的幂次非非均匀分为8段 y轴均匀分为8段，与x轴的8段相对应 13是指一一三象限各有7段，但中间连接部分斜率一一样 第一一象限共分为128层，第一一、三象限合计共256层 最小小量化单位δ=幅值÷2048 编码：采用用折叠二二进制编码 时分多路复用用：根据抽样定理，每路信号抽样值之间留有空隙，利用用这种空隙便可以传输其他信号的抽样值。这样就可以沿一一条信道同时传送若干路基带信号。 时隙：每路信号所占用用的时间间隔。N个时隙的总时隙称为一一帧 帧周期与抽样时间间隔有关
随机信号通过系统
平稳随机信号，通过线性系统 E[Y(t)]=E[X(t)]H(0)=常数 RY(tao)=Rh(tao)*Rx(tao) SY(w)=|H(w)|^2SX(w)（注意：是模的平方方） 概率分布：输入入信号是高高斯随机信号，则输出也是高高斯随机信号 随机信号通过乘法器的功率谱
高高斯随机过程进程中两不同时刻的随机变量不相关，则等价于统计独立立。线性变换后仍是高高斯信号 高高斯白白噪声 是带宽无无限、功率谱为均匀值的特殊随机过程 n0,单边功率谱密度W/Hz 自自相关函数是强度为n0/2的单位冲激函数 限带白白噪声（通过滤波器）
HDB3码解码规则 ⺫目目标要把原来的取代节（4个连零）找到。 若3连零前后非非零脉冲同极性，则将后一一个非非零码译为0，如+1000+1，译为10000。不是同极性，则不用用改动 若2连零前后非非零脉冲同极性，则两零前后都译为0，如-100-1，则译为0000。不是同极性，不用用改动 最后将所有的-1变为+1，即得原消息代码
模拟信号编码传输——属于信源编码
模拟信号连续波调制，均以高高频正弦信号作为载波。已调波的受控参量也是模拟的，因此，模拟信号的模拟传输。 脉冲编码调制PCM——抽样、量化、编码 低通信号抽样定理：以抽样频率fs=2fm，或抽样时间间隔Ts=1/2fm，等间隔抽样，则f(t)将被所得到的抽样信号f(t)完全确定。 量化 1、均匀量化（线性量化）：模拟信号f(t)取值范围内等间隔分层 量化信噪比比不一一致，小小信号量化信噪比比低，大大的高高。 量化噪声：误差或失真 量化信噪比比
二二进制PCM中：就是二二进制 所以，Rb=RB，通过Rb=k*fs，求抽样速率。 根据量化级数M，得到二二进制编码位数k 要求多大大帧的Rb就用用fs乘该帧的比比特数，该帧的比比特数由路数和每路比比特数决定。 由此可⻅见Rb随着所要包含的比比特数的增加而而增加，所以B也会成比比例的增加。 编码电平，直接求出，不需要考虑中间电平。编码后的量化误差可能会大大于半个量化级 译码电平，需要人人为加上半个量化电平。译码后的量化误差一一般小小于半个量化级 差分DPCM 信号两个相邻取样值之间的幅值变化通常小小于信号幅值，将差值的数值进行行量化，可用用较少的码位数编码 两个相邻取样值之间的相关性，使信息传输存在多余度，通过预测的方方法减小小多余度 增量调制 本时刻抽样值>前一一时刻抽样值，则编码1 < ， 0 量化误差 过载失真
数字信号基带传输
码形设计的原则 1、便于定时提取 2、不含直流分量，低频成分少，频谱相对集中 3、一一定的自自检能力力 4、不产生生误码扩散 5、适合不同统计特性的信源 6、编码效率高高、编译码设备简单 常用用码形 传号差分码是异或，空号差分码是同或。均设0 HDB3码编码规则 取节：相邻V之间奇数个非非0码就取000V；偶数个非非0码就取B00V 定符号：V的取值，第一一个V+，以后交替+—，然后1与B的符号交替变化
码间干扰
模拟调制系统，对于引起信号接收质量降级的主要因素，均强调了加性高高斯白白噪声干扰。对于数字基带传输，另一一个误码重要因素是码间或符号间串扰。需考虑发送形成与接收滤波器特性。 Nyquist第一一准则 码间干扰产生生的原因：前面面码元波形的拖尾蔓延到当前码元的抽样时刻，从而而对当前码元的判决造成干扰 内容：如果速率为Rb的二二元基带序列传输系统响应，以间隔为Tb=1/Rb进行行定时抽样的频谱（序列之和）为常数，则无无码间干扰。 理想低通基带传输系统 如果基带传输系统是截止止频率BN=1/2Ts的理想低通滤波器，则数字信号以RB=1/Ts=2BN速率传输时，不会产生生码间干扰。RB为Nyquist速率（最高高速率），Ts为Nyquist时间间隔。反之，如果速率 为RB=1/Ts的码流，无无码间干扰所需的系统最小小带宽为BN=1/2RB。Nyquist带宽。 有效性：频带利用用率=传码率/带宽。2波特/Hz，理论最大大值 升余弦滚降基带传输系统 B=（1+α）/2Ts 利用用率2/(1+α) 由BN推得Rb
模拟线性调制系统的解调
相干解调 也叫同步检波，由乘法器和低通滤波器组成，适用用于所有幅度调制信号的解调。关键是接收端必须提供一一个与接收的已调载波严格同步（同频同相的本地载波）相干载波
w0一一个归0，一一个到2w0 非非相干解调 包络检波适用用于AM调制信号，包络含有直流分量
线性调制系统的噪声性能分析
PM是使调制信号正比比的控制载波相位 kFM—Hz/V,kPM—rad/V
调频指数和调相指数均是最大大相位偏移 单音音角角Hale Waihona Puke Baidu调制
FM与PM频谱（卡农公式）
对不同频率的调制信号，FM可以视为恒定带宽调制 调频指数相当大大时，带宽近似取两倍频偏 调频指数<0.5时，带宽近似两倍fm
调频波的非非相干解调的抗噪声性能
模拟通信系统的主要性能指标
有效性：用用信号的有效传输带宽来衡量。 在信道传输带宽一一定的条件下，每路信号的有效传输带宽越小小，信道中同时传输的信号的路数就越多，系统的有效性就越高高。 可靠性：用用输出信噪比比来衡量 信噪比比SNR=信号平均功率/噪声平均功率 越大大越好
数字通信系统的主要性能指标
有效性：信息传输速率，简称为传信率或比比特率 数字基带信号——复用用方方式，充分利用用信道带宽 数字频带信号——多元调制 传信率Rb=比比特宽度的倒数=fs抽样速率（抽样时间间隔就是码元时⻓长） 传码率RB=Rb/k 频带利用用率，物理含义是单位带宽传输速率 可靠性：差错概率Pe 传信率决定效率，传码率决定带宽 3dB对应2倍，6dB对应4倍！！ 随机信号可以看做一一组随机函数（多个函数）在几几个共同时间点的集合；也可以看成一一组随机变量（一一个函数）在各个时刻的集合 均方方值代表平均总功率=方方差代表平均交流功率+均值平方方代表平均直流功率 干广广义平稳的条件是：均值为常数，自自相关函数只与时间间隔有关 平稳随机过程具有确定的自自相关函数，因此也有其确定的功率谱
通过带通滤波器后，是（0，σ^2）的高高斯分布，用用n0*B求
窄带平稳高高斯随机信号的包络为瑞利分布，相位为均匀分布，两者统计独立立 N(0,σ^2)的窄带平稳高高斯随机信号，同相分量和正交分量也是，同一一时刻，两者互不相关，统计独立立 窄带：是指系统的频带比比起中心心频率小小的多的系统 白白：噪声的功率谱密度服从均匀分布 高高斯：是指噪声的概率密度函数服从正态分布 正弦波加窄带高高斯噪声的同相分量是（A,σ^2），正交分量是（0,σ^2）,两者统计独立立 包络服从赖斯分布
模拟调制系统性能比比较
（1）抗噪声性能：FM最好，AM最差 （2）频带利用用率：SSB最高高，FM最差 （3）功率利用用率：FM最高高，AM最差 （4）设备复杂度：AM最简，SSB最复杂 ⻔门限效应： 当包络检波器的输入入信噪比比降低到一一个特定的数值后，检波器的输出信噪比比出现急剧恶化的一一种现象
模拟调制系统的抗噪声性能用用解调器的解调增益衡量 但是。⻅见下面面总结。。。。。 接收机前端模型
解调器输入入信噪比比
解调器输出信噪比比
解调增益
不同调制方方式下的解调增益 1、DSB调制系统 Si=1/2*f(t)^2 Ni=n0*2fm So=1/4*f(t)^2 No=1/4Ni G=2 2、SSB调制系统 Si=f(t)^2 Ni=n0*fm So=1/4*f(t)^2 No=1/4Ni G=1 注意：DSB和SSB在计算时带宽不同，DSB和AM相同 解调增益G的大大小小只是各自自经过相干解调后的本身身信噪比比的改善程度，并不说明谁更好。 对比比结论： （1）SSB节省一一半带宽，同时介入入的噪声功率Ni也比比DSB小小一一半 （2）在相同调制信号f(t)时，已调信号功率Si，SSB比比DSB大大一一倍 （3）解调增益衡量解调器对输入入信噪比比的改善程度，仅用用来评价解调器本身身的抗噪声性能，如用用来比比较一一种解调方方式采用用不同解调方方法时的抗噪声性能 （4）不同调制系统的性能评价，相同输入入信号功率Si和相同噪声功率谱n0/2，比比较输出信噪比比。DSB和SSB输出信噪比比相同，所以抗噪声性能相同 3、AM调制系统 包络检波 得到的完全就是⺫目目标信号 Si=1/2*A^2+1/2*f(t)^2，是调制时的功率 Ni=n0*2fm So=f(t)^2 No=Ni，前后噪声功率无无变化。
结果与相干解调相同。 大大输入入信噪比比时，与相干解调相同，Max=2/3 小小输入入信噪比比时，信号被噪声淹没，⻔门限效应 相干解调 Si=1/2*A^2+1/2*f(t)^2 Ni=2n0*fm So=1/4f(t)^2 No=1/4Ni 输出信号与DSB相同
模拟非非线性调制
角角度调制 FM是使载波在某一一固定载频f0条件下，以调制信号f(t)去控制载波频率，在f0的基础上的增减“频偏”与信号f(t)成正比比变化
调频波的非非相干解调 鉴频（鉴频器）：微分（|H(w)|是一一条过原点的直线）——包络检波（得到A0*kFM*f(t)） 调频波的解调系统
抗噪声性能 Si=1/2A^2 Ni=n0BFM
对于单音音（基本都是单音音）：
窄带3倍平方方 宽带3倍立立方方 ⻔门限效应，阈值SNRth=10dB ⻔门限效应是由非非线性导致的，包络检波等。如果只是相干解调不存在这一一问题。 频分多路复用用 按频率分割信号，共用用信道传输
（1）若Xmin=-Xmax,f(t)在区间均匀分布，S=Xmax^2/3，SNR=M^2 （2）Xmin=-Xmax，SNR=3M^2/Kcr^2 （3）单音音信号，SNR=1.8+6k 成立立条件 （1）必须单音音，正弦波 （2）量化动态范围=信号动态范围 2、语音音信号的PCM 非非均匀量化（非非线性量化）：模拟信号。。。。。。。不等间隔 小小信号分层密，大大信号分层疏。因此不会因信号的幅度变化而而有大大的改变，提高高平均量化信噪比比，提高高小小信号的量化信噪比比 实现方方法：均匀量化+压缩和扩张 PCM语音音量化电平数M=2^8=256 按13折线的编码步骤 （1）极性码c7，+=1，-=0 （2）段落码c6c5c4 （3）段内码c3-c0
调制的分类
1、按调制信号的类型分： 模拟调制、数字调制 2、调制器的不同功能分 幅度调制、频率调制、相位调制
模拟线性调制
调幅AM s(t)=[A+f(t)]cos(w0*t) 调幅指数β=|f(t)|max/A<=1
频谱包括载波w0（载频分量）和以载波角角频率w0为中心心的上边带（USB）和下边带（LSB），两边带上下对称。 两边带均含有调制信号（交流）的信息，且在调制后将基带带宽B增大大两倍2fm。fm是基带信号的最高高频率，基带信号的带宽。 功率分配和效率 平均功率（均方方值、平方方后平均）Pam=1/2*A^2+1/2*f(t)^2=Pc+Pf 载波平均功率、信号平均功率 调制效率
单音音调制f(t)=Acoswt,1/2*A^2,满调幅，效率1/3。 双边带DSB信号（抑制载波的） s(t)=f(t)coswt 调幅调相波 占用用带宽与AM相同 调制效率高高，100% P=1/2*f(t)^2 单边带SSB信号 DSB信号的上下边带含有完全相同的传输信息，只传输，为节省一一半带宽，节省发送功率。 调幅调频波，带宽B=fm 滤波法： 在双边带基础上利用用边带滤波器。利用用低通滤波器可取下边带，利用用高高通滤波器可取用用上边带 相移法：
希尔博特变换器的传递函数，带宽相移⺴网网络，信号幅度不变，每个频率成分一一律相移-90 利用用相移⺴网网络，使DSB信号的上下边带的相位符号反相，消除 残留边带VSB 残留边带滤波器，对一一个边带不完全抑制，保留小小部分；对另一一个边带不完全通过，保留大大部分 滤波器+-w0，1/2幅值处，互补滚降对称