通信原理1-1-概述

通信原理1-1_概述目錄contents引言信號與信道模擬調(diào)制技術(shù)數(shù)字基帶傳輸技術(shù)數(shù)字頻帶傳輸技術(shù)復(fù)習(xí)與總結(jié)01引言掌握通信系統(tǒng)的基本原理和關(guān)鍵技術(shù)，理解通信系統(tǒng)的組成、工作原理和性能評估方法。培養(yǎng)分析和解決通信問題的能力，為從事通信技術(shù)研發(fā)、系統(tǒng)設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃等工作打下基礎(chǔ)。了解通信技術(shù)的最新發(fā)展動態(tài)和應(yīng)用前景，拓寬專業(yè)視野和創(chuàng)新能力。課程目的與意義

通信系統(tǒng)基本概念通信系統(tǒng)的定義通信系統(tǒng)是實現(xiàn)信息傳遞的系統(tǒng)，包括信源、信道、信宿等組成部分。通信方式根據(jù)信號傳輸方式的不同，通信系統(tǒng)可分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)衡量通信系統(tǒng)性能的主要指標(biāo)包括有效性、可靠性和經(jīng)濟性等。課程內(nèi)容本課程將介紹通信系統(tǒng)的基本原理和關(guān)鍵技術(shù)，包括模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)的分析、設(shè)計和性能評估方法，以及通信網(wǎng)絡(luò)的基本概念和關(guān)鍵技術(shù)等。課程安排本課程共分為多個章節(jié)，每個章節(jié)涵蓋一個或多個主題，通過理論講解、案例分析、實驗驗證等多種方式幫助學(xué)生掌握相關(guān)知識和技能。同時，課程還將安排作業(yè)、測驗、考試等環(huán)節(jié)，以檢驗學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。課程內(nèi)容與安排02信號與信道123模擬信號是連續(xù)變化的物理量，數(shù)字信號則是離散的。模擬信號與數(shù)字信號確定性信號可以用明確的數(shù)學(xué)函數(shù)描述，而隨機信號則具有不確定性。確定性信號與隨機信號周期信號具有重復(fù)性，非周期信號則不具有。周期信號與非周期信號信號分類及特性03加性噪聲與乘性噪聲加性噪聲獨立于信號存在，乘性噪聲則與信號相乘。01有線信道與無線信道有線信道通過物理媒介傳輸信號，無線信道則通過空氣或真空。02恒參信道與隨參信道恒參信道的參數(shù)不隨時間變化，隨參信道的參數(shù)則隨時間變化。信道類型與特性信道容量是指在給定條件下，信道能夠傳輸?shù)淖畲笮畔⒘?。信道容量定義香農(nóng)公式及應(yīng)用信道編碼與調(diào)制香農(nóng)公式給出了在給定信噪比下，信道容量的理論上限，對于通信系統(tǒng)的設(shè)計具有重要的指導(dǎo)意義。為了提高通信系統(tǒng)的性能，需要對信號進行編碼和調(diào)制，以適應(yīng)信道的特性并實現(xiàn)高效傳輸。030201信道容量與香農(nóng)公式03模擬調(diào)制技術(shù)抗噪性能分析幅度調(diào)制在信噪比（SNR）較低時性能較差，因為噪聲會直接影響振幅的檢測。線性調(diào)制與非線性調(diào)制AM和DSB屬于線性調(diào)制，其解調(diào)過程相對簡單，但抗噪性能較弱。幅度調(diào)制基本原理通過改變載波的振幅來傳遞信息，如AM（調(diào)幅）和DSB（雙邊帶）調(diào)制。幅度調(diào)制原理及抗噪性能通過改變載波的頻率或相位來傳遞信息，如FM（調(diào)頻）和PM（調(diào)相）調(diào)制。角度調(diào)制基本原理角度調(diào)制在信噪比（SNR）較高時性能較好，因為噪聲對頻率或相位的影響相對較小。抗噪性能分析FM和PM屬于寬帶調(diào)制，其占用頻帶較寬，但抗噪性能較強。寬帶調(diào)制與窄帶調(diào)制角度調(diào)制原理及抗噪性能誤碼率與信噪比關(guān)系不同調(diào)制方式的誤碼率隨信噪比變化的特性不同，一般角度調(diào)制的誤碼率性能優(yōu)于幅度調(diào)制。頻帶利用率幅度調(diào)制和角度調(diào)制的頻帶利用率不同，角度調(diào)制的頻帶利用率一般高于幅度調(diào)制。系統(tǒng)復(fù)雜性與成本不同調(diào)制方式的系統(tǒng)復(fù)雜性和成本也有所不同，需要根據(jù)實際應(yīng)用場景進行選擇。模擬調(diào)制系統(tǒng)性能比較04數(shù)字基帶傳輸技術(shù)數(shù)字基帶信號頻譜特性帶寬頻譜效率數(shù)字基帶信號及其頻譜特性01020304未經(jīng)調(diào)制的數(shù)字信號，直接表達數(shù)字信息的電壓或電流脈沖信號。數(shù)字基帶信號的頻譜包含豐富的頻率成分，其帶寬取決于信號的比特率和波形。數(shù)字基帶信號所占用的頻率范圍，與信號的比特率和波形有關(guān)。單位帶寬內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘?，是?shù)字通信系統(tǒng)的重要性能指標(biāo)?；鶐鬏敵Ｓ么a型NRZ碼（非歸零碼）高電平和低電平分別表示二進制數(shù)“1”和“0”，電壓或電流在整個比特時間內(nèi)保持不變。傳輸碼用于實際傳輸?shù)拇a型，如NRZ碼、RZ碼、雙相碼等。線路碼用于改善基帶信號傳輸性能的編碼方式，如AMI碼、HDB3碼等。RZ碼（歸零碼）在每個比特時間的中間時刻，電壓或電流歸零，形成一個個的脈沖。雙相碼每個比特時間內(nèi)，電壓或電流有正、負兩種變化，提高了信號的抗干擾能力。眼圖通過示波器觀察接收端基帶信號波形，可以清晰地看到一個個的“眼睛”形狀，稱為眼圖。眼圖可以反映信號的幅度、時間間隔、噪聲容限等性能。誤碼率的計算通常采用長時間統(tǒng)計的方法來計算誤碼率，即統(tǒng)計一定時間內(nèi)接收端錯誤判斷的比特數(shù)與總比特數(shù)的比值。誤碼率與信噪比的關(guān)系在數(shù)字通信系統(tǒng)中，誤碼率與信噪比有著密切的關(guān)系。一般來說，信噪比越高，誤碼率越低；反之，信噪比越低，誤碼率越高。誤碼率在數(shù)字通信中，由于噪聲、干擾等因素的影響，接收端可能會錯誤地判斷發(fā)送端發(fā)送的比特值，這種錯誤稱為誤碼。誤碼率是衡量數(shù)字通信系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)之一。眼圖與誤碼率分析05數(shù)字頻帶傳輸技術(shù)2ASK（二進制振幅鍵控）利用代表數(shù)字信息“0”或“1”的基帶矩形脈沖去鍵控一個連續(xù)的載波，使載波時斷時續(xù)地輸出。有載波輸出時表示發(fā)送“1”，無載波輸出時表示發(fā)送“0”。2FSK（二進制頻移鍵控）利用載波的頻率變化來傳遞數(shù)字信息。在二進制頻移鍵控中，載波的頻率隨著二進制數(shù)字信號在“0”和“1”之間變換而變換。2PSK（二進制相移鍵控）利用載波的相位變化來傳遞數(shù)字信息，而振幅和頻率保持不變。在2PSK信號中，通常是用初始相位0和π分別表示二進制“0”和“1”。二進制數(shù)字調(diào)制原理MASK（多進制振幅鍵控）01振幅鍵控是正弦載波的幅度隨數(shù)字基帶信號而變化的數(shù)字調(diào)制。當(dāng)數(shù)字基帶信號為二進制時，則為二進制振幅鍵控。若數(shù)字基帶信號為多進制時，則為多進制振幅鍵控。MFSK（多進制頻移鍵控）02頻移鍵控是利用載波的頻率變化來傳遞數(shù)字信息。在MFSK中，載波的頻率隨著M進制數(shù)字信號在M個頻率點之間變換而變換。MPSK（多進制相移鍵控）03相移鍵控是利用載波的相位變化來傳遞數(shù)字信息，而振幅和頻率保持不變。在MPSK中，載波的相位有M種不同的狀態(tài)，分別對應(yīng)M進制數(shù)字信號的M個不同電平。多進制數(shù)字調(diào)制原理要點三誤碼率誤碼率是衡量數(shù)據(jù)在規(guī)定時間內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸精確性的指標(biāo)，誤碼率=傳輸中的誤碼/所傳輸?shù)目偞a數(shù)*100%。對于不同的數(shù)字調(diào)制方式，其誤碼率性能有所不同。要點一要點二頻帶利用率頻帶利用率是指系統(tǒng)傳輸?shù)男畔⑺俾逝c占用頻帶寬度的比值。對于不同的數(shù)字調(diào)制方式，其頻帶利用率也有所不同。抗干擾能力抗干擾能力是指數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)在受到干擾時仍能保持正常工作的能力。不同的數(shù)字調(diào)制方式具有不同的抗干擾能力。例如，PSK調(diào)制方式在抗相位干擾方面具有較好的性能，而FSK調(diào)制方式在抗頻率干擾方面具有較好的性能。要點三數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)性能比較06復(fù)習(xí)與總結(jié)包括信源、信道、信宿以及調(diào)制解調(diào)等部分，了解各部分的功能和作用。通信系統(tǒng)的基本組成掌握信號與噪聲的定義、分類及特性，理解其對通信系統(tǒng)性能的影響。信號與噪聲的基本概念了解模擬通信和數(shù)字通信的基本原理、優(yōu)缺點及適用場景。模擬通信和數(shù)字通信熟悉常用調(diào)制方式（如AM、FM、PM等）和解調(diào)方法的原理及實現(xiàn)過程，理解其在通信系統(tǒng)中的重要性。調(diào)制與解調(diào)技術(shù)重點內(nèi)容回顧疑難問題解答如何區(qū)分模擬信號和數(shù)字信號？答模擬信號是連續(xù)變化的物理量，而數(shù)字信號是離散的、不連續(xù)的物理量。調(diào)制的作用是什么？答調(diào)制的作用是將基帶信號轉(zhuǎn)換為適合在信道中傳輸?shù)囊颜{(diào)信號，以提高信號的傳輸效率和可靠性。為什么需要解調(diào)？答解調(diào)的作用是將接收到的已調(diào)信號還原為原始的基帶信號，以便后續(xù)處理和使用。通信系統(tǒng)中信道的作用是什么？答信道是傳輸信號的媒