通信原理重點(diǎn)知識(shí)總結(jié)(留存版)

　　

【正文】 述數(shù)值代入式： ? ?2lo g 1 /tC B S N?? 得到 ? 106 = B log2 (1 + 1000) ? B 最后得出所需帶寬 B = ( ? 106) / ? (MHz) 第 5 章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 1 基本概念 調(diào)制 － 把信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合在信道中傳輸?shù)男?式的一種過程。 ⑤相干解調(diào)器原理： 為了無失真地恢復(fù)原基帶信號(hào)，接收端必須提供一個(gè)與接收的已調(diào)載波嚴(yán)格同步（同頻同相）的本地載波（稱為 相干載波 ），它與接收的已調(diào)信號(hào)相乘后，經(jīng)低通濾波器取出低頻分量，即可得到原始的基帶調(diào)制信號(hào)。在電視廣播、數(shù)傳等系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。它也稱相對(duì)碼波形。 ? 雙相碼：又稱曼徹斯特（ Manchester）碼 ? 用一個(gè)周期的正負(fù)對(duì)稱方波表示“ 0”，而用其反相波形表示“ 1”。 ? 接收濾波器： 它用來接收信號(hào)，濾除信道噪聲和其他干擾，對(duì)信道特性進(jìn)行均衡，使輸出的基帶波形有利于抽樣判決。 ? 數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)：通常把包括調(diào)制和解調(diào)過程的數(shù)字傳輸系統(tǒng)。 【解】 (1)接收端帶通濾波器的帶寬為 62 2 10 H zBBR? ? ? 其輸出的噪聲功率為 2 1 0 6 40 2 1 0 2 1 0 4 1 0 Wn nB? ??? ? ? ? ? ? ? 所以， 2DPSK 采用差分相干接收的誤碼率為 41 102 rePe???? 求解可得 ? 又因?yàn)?22/2 nra?? 所以，接收機(jī)輸入端所需的信號(hào)功率為 2 2 4 38 . 5 2 8 . 5 2 4 1 0 3 . 4 1 0 W2na ? ??? ? ? ? ? ? ? （ 2）對(duì)于相干解調(diào) 碼反變換的 2DPSK 系統(tǒng)， 2 1 ( )39。可以證明，此帶通模擬信號(hào)所需最小抽樣頻率 fs 等于 2 (1 )s kfBn?? 式中， B － 信號(hào)帶寬； n － 商 (fH / B)的整 數(shù)部分， n =1， 2， … ； k － 商 (fH / B)的小數(shù)部分， 0 k 1。 在確定 c2＝ 1 后， c3 決定于信號(hào)抽樣值大于還是小于 512，即此時(shí)的權(quán)值電流 Iw＝ 512。 信源編碼，減少碼元數(shù)目，提高有效性 信道編碼，增加冗余度，提高可靠性 ? 準(zhǔn)同步數(shù)字體系 (PDH) ? ITU 提出的兩個(gè)建議： ? E 體系 － 我國(guó)大陸、歐洲及國(guó)際間連接采用 ? T 體系 － 北美、日本和其他少數(shù)國(guó)家和地區(qū)采用 ? E 體系的速率： ? 基本層 (E1)： 30 路 PCM 數(shù)字電話信號(hào)，每路 PCM 信號(hào)的比特率為 64 kb/s。 ? 時(shí)隙 TS16 的功能：可以用于傳輸信令，但是當(dāng)無需用于傳輸信令時(shí)，它也可以像其他 30 路一樣用于傳輸語音。 最小碼距： 把某種編碼中各個(gè)碼組之間距離的最小值稱為最小碼距 (d0)。例如， HT 是 H 的轉(zhuǎn)置，即 HT 的第一行為 H 的第一列， HT 的第二行為 H 的第二列等等。 ? G 矩陣的性質(zhì)： 1) G 矩陣的各行是線性無關(guān)的。假設(shè)這時(shí)該式的右端為 S，即 B ? H T = S 將 B = A + E 代入上式，可得 S = (A + E) H T = A ? H T + E ? H T 由于 A ? HT = 0，所以 S = E ? H T 式中 S 稱為校正子。 解： G 化為典型陣， ? ?1 0 0 0 1 0 10 1 0 0 1 1 10 0 1 0 1 1 00 0 0 1 0 1 1kG I Q?????? ????， 由 TPQ? ，則得 監(jiān)督矩陣 ? ? 1 1 1 0 1 0 00 1 1 1 0 1 01 1 0 1 0 0 1rH P I?????????， 又 0TTHA? ，則6501 1 1 0 1 0 00 1 1 1 0 1 0 01 1 0 1 0 0 1aaa?????????????????????，可得信息位和監(jiān)督位之間的關(guān)系： 6 5 4 2 2 6 5 45 4 3 1 1 5 4 36 5 3 0 0 6 5 3000a a a a a a a aa a a a a a a aa a a a a a a a? ? ? ? ? ? ?????? ? ? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ?1 0 11111 1 0001 101 1 1100 1 11 0 00 1 00 0 1TS BH??????????? ? ?????????????，經(jīng)過查表可得 5a 出錯(cuò)，即 糾錯(cuò)后碼組 為： ? ?0001011 ，即 譯碼結(jié)果接收到的 信息碼為 0001。 ? 校正子 S 當(dāng)接收碼組有錯(cuò)時(shí)， E ? 0，將 B 當(dāng)作 A 代入公式 (A ? H T = 0)后，該式不一定成立。 我們將 Q 的左邊加上 1 個(gè) k ? k 階單位方陣，就構(gòu)成 1 個(gè)矩陣 G ? ?10 00 11 101 00 11 000 10 10 100 01 01 1k??????????GQI G 稱為 生成矩陣 ，因?yàn)橛伤梢援a(chǎn)生整個(gè)碼組 ，即有 或者 因此，如果找到了碼的生成矩陣 G，則編碼的方法就完全確定了。由于碼率 k/n = (n r) /n =1 – r/n，故當(dāng) n 很大和 r 很小時(shí) ，碼率接近 1。 第 11 章差錯(cuò)控制編碼 碼重 ： 把碼組中“ 1”的個(gè)數(shù)目稱為碼組的重量，簡(jiǎn)稱碼重。幀同步碼含 7 比特，為“ 0011011”，規(guī)定占用時(shí)隙 TS0 的后 7位。最后，決定 c8 值的權(quán)值電流 Iw = 1216，仍有 Is Iw，所以 c8=1。當(dāng)輸入抽樣值為 +1270 個(gè)量化單位時(shí)，試用逐次比較法編碼將其按照 13 折線 A 律特性編碼。 ? 多位格 雷碼的編碼方法： 格雷碼又稱反射碼。又由于接收端輸入信噪比為 6dB，即 4 倍，故帶通濾波器輸出端的信噪比應(yīng)為 4 4 16r? ? ? 將此信噪比值 代入誤碼率公式，可得包絡(luò)檢波法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的誤碼率 2 8 411 1022reP e e? ? ?? ? ? ? （ 3）同理可得同步檢測(cè)法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的誤碼率 85211 e 3 . 3 9 1 02 3 2rePe r??? ??? ? ? ? [例 ] 假設(shè)采用 2DPSK 方式在微波線路上傳送二進(jìn)制數(shù)字信息。 ? 最佳抽樣時(shí)刻是“眼睛”張開最大的時(shí)刻； ? 定時(shí)誤差靈敏度是眼圖斜邊的斜率。此外，由于 10為禁用碼組，不會(huì)出現(xiàn) 3 個(gè)以上的連碼，這個(gè)規(guī)律可用來宏觀檢錯(cuò)。 ? 例： 消息碼： 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 AMI 碼： 1 0 0 0 0 +1 0 0 0 0 1 +1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 +1 HDB 碼： 1 0 0 0 –V +1 0 0 0 +V 1 +1B 0 0 –V +B 0 0 +V 1 +1 其中的 ?V 脈沖和 ?B 脈沖與 ?1 脈沖波形相同，用 V 或 B 符號(hào)表示的目的是為了示意該非“ 0”碼是由原信碼的“ 0”變換而來的。 與歸零波形相對(duì)應(yīng)，上面的單極性 波形和雙極性波形屬于非歸零 (NRZ)波形，其占空比等于 100％。應(yīng)用較少，一般用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)專用通信。由于這種搬移是線性的，因此， 幅度調(diào)制通常又稱為線性調(diào)制 。 上式表明， 為了得到給定的信道容量 Ct，可以增大帶寬 B 以換取 Eb 的減小；另一方面，在接收功率受限的情況下，由于 Eb = STb，可以增大 Tb以 減小 S 來保持 Eb 和 Ct 不變。 若信號(hào) s（ t）的平均功率等于一個(gè)有限正值，且能量為無窮大，則稱 s（ t）為功率有限信號(hào)，簡(jiǎn)稱 功率信號(hào) ，其特征： 信號(hào)的持續(xù)時(shí)間無限。 試 求 某 消 息 2020202002130 01203210100321010023102020010312032100120210 的信息量。 【解】此消息中，“ 0”出現(xiàn) 23 次，“ 1”出現(xiàn) 14 次，“ 2”出現(xiàn) 13 次， “ 3”出現(xiàn) 7 次，共有 57 個(gè)符號(hào)，故該消息的信息量 )b(1088lo g74lo g134lo g143/8lo g23 2222 ?????I 每個(gè)符號(hào)的算術(shù)平均信息量為 符號(hào)）比特符號(hào)數(shù) /( ??? II 若用熵的概念來計(jì)算： 符號(hào)）（比特 / 81lo g8141lo g4141lo g4183lo g83 2222??????H 則該消息的信息量 )b( ???I 以上兩種結(jié)果略有差別的原因在于，它們平均處理方法不同。 第三章隨機(jī)過程 通信系統(tǒng)中常見的熱噪聲近似為白噪聲，且熱噪聲的取值恰好服從高斯分布。 【例 】 已知黑白電視圖像信號(hào)每幀有 30 萬個(gè)像素；每個(gè)像素有 8 個(gè)亮度電平；各電平獨(dú)立地以等概率出現(xiàn)；圖像每秒發(fā)送 25 幀。 ① 調(diào)幅 時(shí)域表達(dá)式 00( ) [ ( ) ] c o s c o s ( ) c o sA M c c cs t A m t t A t m t t? ? ?? ? ? ? ②雙邊帶調(diào)制時(shí)域表達(dá)式 ttmts cDS B ?co s)()( ? ③單邊帶調(diào)制時(shí)域表達(dá)式 ttAttAtscmmcmmSSB ???? s ins in21c o sc o s21)( ?? 式中，“－”表示上邊帶信號(hào)，“ +”表示下邊帶信號(hào)。 ? SSB 調(diào)制：優(yōu)點(diǎn)是功率利用率和頻帶利用率都較高，抗干擾能力和抗選擇性衰落能力均優(yōu)于 AM，而帶寬只有 AM 的一半；缺點(diǎn)是發(fā)送和接收設(shè)備都復(fù)雜。 ? 雙極性歸零波形 ：兼有雙極性和歸零波形的特點(diǎn)。 ? HDB3 碼的譯碼： HDB3 碼的編碼雖然比較復(fù)雜，但譯碼卻比較簡(jiǎn)單。 ? 數(shù)字基帶信號(hào)傳輸系統(tǒng)的組成 ? 基本結(jié)構(gòu) ? 信道信號(hào)形 成器（發(fā)送濾波器）：壓縮輸入信號(hào)頻帶，把傳輸碼變換成適宜于信道傳輸?shù)幕鶐盘?hào)波形。斜率越大，對(duì)位定時(shí)誤差越敏感； ? 圖的陰影區(qū)的垂直高度表示抽樣時(shí)刻上信號(hào)受噪聲干擾的畸變程度； ? 圖中央的橫軸位置對(duì)應(yīng)于判決門限電平； ? 抽樣時(shí)刻上，上下兩陰影區(qū)的間隔距離之半為噪聲容限 ,若噪聲瞬時(shí)值超過它就可能發(fā)生錯(cuò)判； ? 圖中傾斜陰影帶與橫軸相交的區(qū)間表示了接收波 形零點(diǎn)位置的變化范圍，即過零點(diǎn)畸變，它對(duì)于利用信號(hào)零交點(diǎn)的平均位置來提取定時(shí)信息的接收系統(tǒng)有很大影響。已知碼元速率 RB = 106 B，信道中加性高斯白噪聲的單邊功率譜密度 n0 = 2 ? 1010 W/Hz。 第 9 章模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸 數(shù)字化 3 步驟： 抽樣、量化 、 編碼