《通信原理緒論sxq》課件

通信原理緒論歡迎來到通信原理緒論課程。本課程將探討現(xiàn)代通信系統(tǒng)的基本概念和原理。我們將深入研究信號處理、頻譜分析和各種復用技術(shù)。課程簡介理論基礎學習通信系統(tǒng)的基本概念和原理信號分析掌握時域和頻域分析技術(shù)復用技術(shù)了解各種信號復用方法噪聲與編碼探討噪聲影響和信道編碼技術(shù)通信系統(tǒng)基本概念信源產(chǎn)生需要傳輸?shù)男畔l(fā)送器將信息轉(zhuǎn)換為適合傳輸?shù)男盘栃诺纻鬏斝盘柕拿浇榻邮掌鹘邮詹⑦€原原始信息信號及其特性定義信號是攜帶信息的物理量，可以是電壓、電流或電磁波等。特性幅度頻率相位波形信號的分類按時間特性連續(xù)時間信號和離散時間信號按幅度特性模擬信號和數(shù)字信號按周期性周期信號和非周期信號按確定性確定性信號和隨機信號模擬信號與數(shù)字信號模擬信號幅度連續(xù)變化的信號，如語音、音樂數(shù)字信號幅度離散的信號，如計算機數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)模轉(zhuǎn)換技術(shù)頻譜及其性質(zhì)1定義信號在頻率域上的分布2特性幅度譜和相位譜3應用分析信號的頻率成分，設計濾波器4工具頻譜分析儀，傅里葉變換周期信號與非周期信號周期信號在時間上重復出現(xiàn)的信號，如正弦波非周期信號不重復的信號，如語音或脈沖信號連續(xù)時間信號與離散時間信號連續(xù)時間信號在任意時刻都有定義的信號，如模擬電壓離散時間信號只在特定時刻有定義的信號，如數(shù)字采樣采樣將連續(xù)信號轉(zhuǎn)換為離散信號的過程插值從離散信號重構(gòu)連續(xù)信號的過程時域分析定義研究信號隨時間變化的特性工具示波器，時域波形圖參數(shù)幅度、周期、相位等應用分析信號的瞬時特性和時間關系頻域分析1頻譜分析2傅里葉變換3濾波器設計4調(diào)制解調(diào)頻域分析揭示了信號的頻率組成，對通信系統(tǒng)設計至關重要。傅里葉級數(shù)1定義將周期信號分解為正弦波和余弦波的加權(quán)和2系數(shù)計算通過積分計算各個諧波分量的幅度和相位3收斂性級數(shù)的收斂條件和收斂速度4應用信號分析、濾波器設計、頻譜分析傅里葉變換1時域到頻域的映射2連續(xù)傅里葉變換3離散傅里葉變換4快速傅里葉變換(FFT)傅里葉變換是信號處理中的核心工具，廣泛應用于通信系統(tǒng)分析和設計。信號的采樣與重構(gòu)采樣將連續(xù)信號轉(zhuǎn)換為離散序列量化將采樣值映射到有限數(shù)值集編碼將量化值轉(zhuǎn)換為二進制代碼重構(gòu)從離散樣本恢復連續(xù)信號碼分復用原理使用不同的正交碼分離多個信號擴頻將信號帶寬擴展，提高抗干擾能力應用廣泛用于移動通信系統(tǒng)時分復用1定義多個信號在不同時間段占用同一信道2同步需要精確的時間同步3效率提高信道利用率4應用數(shù)字傳輸系統(tǒng)，衛(wèi)星通信頻分復用原理將可用帶寬分為多個子帶，每個信號占用一個子帶優(yōu)點實現(xiàn)簡單，不需要精確同步缺點頻帶利用效率較低應用廣播電視、無線通信空分復用原理利用空間分離實現(xiàn)多個信號的同時傳輸技術(shù)多天線系統(tǒng)波束成形MIMO技術(shù)帶寬與信道容量帶寬信號占用的頻率范圍信道容量信道能夠無差錯傳輸?shù)淖畲笮畔⑺俾氏戕r(nóng)定理信道容量與帶寬、信噪比的關系信噪比20dB良好信噪比通常認為20dB以上的信噪比可以保證良好的通信質(zhì)量10dB可接受信噪比10dB左右的信噪比對于某些應用來說可以接受30dB高質(zhì)量信噪比30dB以上的信噪比可以實現(xiàn)高質(zhì)量的通信噪聲的概念與類型熱噪聲由電子熱運動引起的隨機噪聲量子噪聲由光子的量子特性引起的噪聲脈沖噪聲由電氣設備開關等引起的短暫干擾1/f噪聲功率譜密度與頻率成反比的噪聲熱噪聲特性白噪聲功率譜密度均勻分布與溫度成正比影響限制了接收器的靈敏度，是通信系統(tǒng)中最常見的噪聲源之一。量子噪聲定義由光子的離散特性引起的噪聲特點在高頻通信系統(tǒng)中更為顯著影響限制了光通信系統(tǒng)的性能應對使用量子糾錯編碼技術(shù)脈沖噪聲1特征短時間高幅度的干擾2來源電氣開關、雷電、電機等3影響可能導致通信系統(tǒng)的突發(fā)錯誤4抑制使用濾波器和糾錯編碼信噪比與誤碼率信噪比增加誤碼率降低通信質(zhì)量提高系統(tǒng)性能改善信噪比與誤碼率呈負相關關系，是評估通信系統(tǒng)性能的重要指標。信道編碼基本概念編碼添加冗余信息以提高抗噪聲能力解碼從接收到的編碼信息中恢復原始數(shù)據(jù)糾錯檢測并糾正傳輸過程中的錯誤信道編碼技術(shù)塊編碼將數(shù)據(jù)分塊處理，如漢明碼、BCH碼卷積編碼連續(xù)處理數(shù)據(jù)流，具有良好的糾錯能力Turbo碼高性能迭代解碼，接近香農(nóng)限LDPC碼低密度奇偶校驗碼，適用于高速通信信道譯碼算法1硬判決譯碼2軟判決譯碼3維特比算法4迭代譯碼不同的譯碼算法適用于不同的編碼方式，需要在性能和復雜度之間權(quán)衡。信息安全與加密技術(shù)對稱加密使用相同密鑰加密解密，如AES非對稱加密使用公鑰私鑰對，如RSA數(shù)字簽名確保信息完整性