通信原理重点知识总结.doc

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1、第一章绪论1、通信的目的：传递消息中所涉及的信息。2、信息：是消息中涉及的有效内容3、模拟信号信号的参量取值是持续（不可数、无穷多）的（抽样信号未量化仍为模拟信号）数字信号信号的参量取值是可数的有限的4、按照信道中传播的是模拟信号还是数字信号，相应地把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统；按照传播媒介、通信系统可分为有线通信系统和无线通信系统5、模拟消息 原始电信号（基带信号）；基带信号 已调制信号（带通信号） 6、数字通信系统模型信源编码与译码目的：提高信息传播的有效性完毕模/数转换 信道编码与译码目的：增强抗干扰能力，提高可靠性基本的数字调控方式有振幅键控（ASK）、频移键控(FSK)、

2、绝对相移键控(PSK)、相对（差分）相移键控(DPSK)按同步的公用不同，分为载波同步、位同步、群（帧）同步、网同步7、数字通信的特点长处抗干扰能力强，且噪声不积累传播差错可控便于用现代数字信号解决技术对数字信息进行解决、变换、存储。（便于将来自不同信源的信号综合到一起传播）易于集成，使通信设备微型化，重量轻易于加密解决，且保密性好缺陷：需要较大的传播带宽对同步规定高8、按信号复用方式分类：频分复用、时分复用、码分复用 按信号特性分类：模拟通信系统和数字通信系统按传播媒介分类：有线通信系统和无线通信系统 频分复用是用频谱搬移的措施是不同信号占据不同的频率范畴；时分复用是用脉冲调制的措施使不同的

3、信号占据不同的时间区间；码分复用是用正交的脉冲序列分别携带不同的信号。9、单工、半双工和全双工通信单工通信：消息只能单方向传播的工作方式半双工通信：通信双方都能收发消息，但不能同步收发的工作方式全双工通信：通信双方可同步进行收发消息的工作方10、信息及其度量P（x）表达信息发生的概率，I表信息中所含的信息量上式中对数的底：若a = 2，信息量的单位称为比特(bit) ，可简记为b 若a = e，信息量的单位称为奈特(nat)，若a = 10，信息量的单位称为哈特莱(Hartley) 。一般广泛使用的单位为比特，这时有【例1】 设一种二进制离散信源，以相等的概率发送数字“0”或“1”，则信源每个

4、输出的信息含量为 在工程应用中，习惯把一种二进制码元称作1比特。若有M个等概率波形（P = 1/M），且每一种波形的浮现是独立的，则传送M进制波形之一的信息量为若M是2的整幂次，即 M = 2k，则有当M = 4时，即4进制波形，I = 2比特，当M = 8时，即8进制波形，I = 3比特。【例2】对于非等概率状况设：一种离散信源是由M个符号构成的集合，其中每个符号xi (i = 1, 2, 3, , M)按一定的概率P(xi)独立浮现，即，且有 则x1 , x2, x3, xM 所涉及的信息量分别为于是，每个符号所含平均信息量为由于H(x)同热力学中的熵形式相似，故称它为信息源的熵 【例3】

5、 一离散信源由“0”，“1”，“2”，“3”四个符号构成，它们浮现的概率分别为3/8，1/4，1/4，1/8，且每个符号的浮现都是独立的。试求某消息02130 的信息量。 【解】此消息中，“0”浮现23次，“1”浮现14次，“2”浮现13次，“3”浮现7次，共有57个符号，故该消息的信息量每个符号的算术平均信息量为若用熵的概念来计算：则该消息的信息量以上两种成果略有差别的因素在于，它们平均解决措施不同。前一种按算数平均的措施，成果也许存在误差。这种误差将随着消息序列中符号数的增长而减小。当消息序列较长时，用熵的概念计算更为以便。11、通信系统重要性能指标通信系统的重要性能指标：有效性和可靠性有

6、效性：指传播一定信息量时所占用的信道资源（频带宽度和时间间隔），或者说是传播的“速度”问题。可靠性：指接受信息的精确限度，也就是传播的“质量”问题。12、模拟通信系统：有效性：可用有效传播频带来度量。可靠性：可用接受端 最后输出信噪比来度量。 13、数字通信系统有效性：用传播速率和频带运用率来衡量。 （1）码元传播速率RB：定义为单位时间（每秒）传送码元的数目，单位为波特（Baud），简记为B。式中T 码元的持续时间（秒）（2）信息传播速率Rb：定义为单位时间内传递的平均信息量或比特数，单位为比特/秒，简记为 b/s ，或bps 。（简称传信率、比特率）码元速率和信息速率的关系或对于二进制数字

7、信号：M = 2，码元速率和信息速率在数量上相等。对于多进制，例如在八进制（M = 8）中，若码元速率为1200 B，则信息速率为3600 b/s。（3）频带运用率：定义为单位带宽（1赫兹）内的传播速率，即或可靠性：用差错率来衡量，差错率常用误码率和误信率表达。（1）误码率Pe（2）误信率（又称误比特率）在二进制中有第二章确知信号1、确知信号：是指其取值在任何时间都是拟定的可预知的信号2、确知信号的类型按照周期性：周期信号 非周期信号按照能量与否有限：能量信号 功率信号若信号s（t）的能量等于一种有限正直，且平均功率为零，则称s（t）为能量有限信号，简称能量信号，其特性：信号的振幅和持续时间均

8、有限，非周期性。若信号s（t）的平均功率等于一种有限正值，且能量为无穷大，则称s（t）为功率有限信号，简称功率信号，其特性：信号的持续时间无限。 第三章随机过程1、通信系统中常用的热噪声近似为白噪声，且热噪声的取值正好服从高斯分布。2、白噪声n (t)定义：功率谱密度在所有频率上均为常数的噪声，即 双边功率谱密度或 单边功率谱密度式中 n0 正常数第四章信道1、按照媒质的不同，信道可以分为两大类：无线信道和有线信道。2、根据难距离、频率和位置的不同，电磁波的传播重要分为地波、天波（电离层反射波）和视线传播三种。视线传播：频率 30 MHz距离: 和天线高度有关 式中，D 收发天线间距离(km)

9、例 若规定D = 50 km，则由式(4.1-3)3、多径效应：信号通过几条途径达到接受端，并且每条途径的长度（时延）和衰减都随时间而变，即存在多径传播现象。多径传播对信号的影响称为多径效应。 4、信号包络因传播有了起伏的现象成为衰落；多径效应引起的衰落成为快衰落，由季节天气引起的衰落成为慢衰落。5、衰落和频率有关，称其为频率选择性衰落，将（1/）HZ称为次两条途径的有关带宽。6、为使信号基本不受多径传播的影响，规定信号的带宽不不小于多径信道的有关带宽（1/m）。7、持续信道容量(1)可以证明式中 Ct 信道的容量S 信号平均功率 （W）； N 噪声功率（W）； B 带宽（Hz）。设噪声单边

10、功率谱密度为n0，则N = n0B；故上式可以改写成：由上式可见，持续信道的容量Ct和信道带宽B、信号功率S及噪声功率谱密度n0三个因素有关。 (2)当S或N，S/N, Ct当S ，或n0 0时S/N ，Ct 。B,Ct但是，当B 时，Ct将趋向何值？令：x = S / n0B，上式可以改写为： 运用关系式 上式变为 上式表白，当给定S / n0时，若带宽B趋于无穷大，信道容量不会趋于无限大，而只是S / n0的1.44倍。这是由于当带宽B增大时，噪声功率也随之增大。 （3）Ct和带宽B的关系曲线：上式还可以改写成如下形式：式中Eb 每比特能量；Tb = 1/B 每比特持续时间。上式表白，为了

11、得到给定的信道容量Ct，可以增大带宽B以换取Eb的减小；另一方面，在接受功率受限的状况下，由于Eb = STb，可以增大Tb以减小S来保持Eb和Ct不变。 【例4.6.2】已知黑白电视图像信号每帧有30万个像素；每个像素有8个亮度电平；各电平独立地以等概率浮现；图像每秒发送25帧。若规定接受图像信噪比达到30dB，试求所需传播带宽。 【解】由于每个像素独立地以等概率取8个亮度电平，故每个像素的信息量为Ip = -log2(1/ 8) = 3 (b/pix)(4.6-18)并且每帧图像的信息量为IF = 300,000 3 = 900,000 (b/F)(4.6-19)由于每秒传播25帧图像，因

12、此规定传播速率为Rb = 900,000 25 = 22,500,000 = 22.5 106 (b/s) (4.6-20)信道的容量Ct必须不不不小于此Rb值。将上述数值代入式：得到22.5 106 = B log2 (1 + 1000) 9.97 B最后得出所需带宽B = (22.5 106) / 9.97 2.26 (MHz)第5章 模拟调制系统1基本概念调制 把信号转换成适合在信道中传播的形式的一种过程。广义调制 分为基带调制和带通调制（也称载波调制）。 狭义调制 仅指带通调制。在无线通信和其她大多数场合，调制一词均指载波调制。调制信号 指来自信源的基带信号 载波调制 用调制信号去控制

13、载波的参数的过程，使载波的某一种或某几种参数按照调制信号的规律而变化。载波 未受调制的周期性振荡信号，它可以是正弦波，也可以是非正弦波。已调信号 载波受调制后称为已调信号。解调（检波） 调制的逆过程，其作用是将已调信号中的调制信号恢复出来。 2、调制的目的 提高无线通信时的天线辐射效率。把多种基带信号分别搬移到不同的载频处，以实现信道的多路复用，提高信道运用率。扩展信号带宽，提高系统抗干扰、抗衰落能力，还可实现传播带宽与信噪比之间的互换。3、调制方式 模拟调制 数字调制 常用的模拟调制幅度调制：调幅、双边带、单边带和残留边带角度调制：频率调制、相位调制 在频谱构造上，幅度调制的频谱完全是基带信

14、号频谱在频域内的简朴搬移(精确到常数因子)。由于这种搬移是线性的，因此，幅度调制一般又称为线性调制。调幅时域体现式双边带调制时域体现式单边带调制时域体现式式中，“”表达上边带信号，“+”表达下边带信号。希尔伯特变换：上式中Am sinwmt可以看作是Am coswmt 相移p/2的成果。把这一相移过程称为希尔伯特变换，记为“ ”，则有这样，上式可以改写为把上式推广到一般状况，则得到 残留边带滤波器的特性：H(w)在wc处必须具有互补对称（奇对称）特性, 相干解调时才干无失真地从残留边带信号中恢复所需的调制信号。相干解调器原理：为了无失真地恢复原基带信号，接受端必须提供一种与接受的已调载波严格同

15、步（同频同相）的本地载波（称为相干载波），它与接受的已调信号相乘后，经低通滤波器取出低频分量，即可得到原始的基带调制信号。小信噪比时的门限效应当(Si /Ni)低于一定数值时，解调器的输出信噪比(So /No)急剧恶化，这种现象称为调频信号解调的门限效应。 门限值 浮现门限效应时所相应的输入信噪比值称为门限值，记为(Si /Ni) b。4非线性调制（角度调制）原理角度调制与幅度调制不同的是，已调信号频谱不再是原调制信号频谱的线性搬移，而是频谱的非线性变换，会产生与频谱搬移不同的新的频率成分，故又称为非线性调制。与幅度调制技术相比，角度调制最突出的优势是其较高的抗噪声性能；代价是角度调制占用比幅

16、度调制信号更宽的带宽。 5、去加重就是在解调器输出端接一种传播特性随频率增长而滚降的线性网络Hd (f) ，将调制频率高频端的噪声衰减，使总的噪声功率减小。但是，由于去加重网络的加入，在有效地削弱输出噪声的同步，必将使传播信号产生频率失真。因此，必须在调制器前加入一种预加重网络Hp(f) ，人为地提高调制信号的高频分量，以抵消去加重网络的影响。显然，为了使传播信号不失真，应当有这是保证输出信号不变的必要条件。6、多种模拟调制系统的比较调制方式传播带宽设备复杂限度重要应用AM2fm简朴中短波无线电广播DSB2fm中档应用较少SSBfm复杂短波无线电广播、话音频分复用、载波通信、数据传播VSB略不

17、小于fm近似SSB复杂电视广播、数据传播FM中档超短波小功率电台（窄带FM）；调频立体声广播等高质量通信（宽带FM）n 特点与应用u AM：长处是接受设备简朴；缺陷是功率运用率低，抗干扰能力差。重要用在中波和短波调幅广播。u DSB调制：长处是功率运用率高，且带宽与AM相似，但设备较复杂。应用较少，一般用于点对点专用通信。u SSB调制：长处是功率运用率和频带运用率都较高，抗干扰能力和抗选择性衰落能力均优于AM，而带宽只有AM的一半；缺陷是发送和接受设备都复杂。SSB常用于频分多路复用系统中。u VSB调制：抗噪声性能和频带运用率与SSB相称。在电视广播、数传等系统中得到了广泛应用。u FM：

18、 FM的抗干扰能力强，广泛应用于长距离高质量的通信系统中。缺陷是频带运用率低，存在门限效应。7、频分复用（FDM）:频分复用是一种按频率来划分停产的运用方式。在FDM中，信道的带宽被提成多种互相不重叠的频段（子通道），每路信号占据其中的一种子通道，并且各路之间必须留有未被使用的频带（防护频带）进行分隔，以避免信号重叠。第六章数字基带传播系统n 数字基带信号 未经调制的数字信号，它所占据的频谱是从零频或很低频率开始的。n 数字基带传播系统 不经载波调制而直接传播数字基带信号的系统，常用于传播距离不太远的状况下。n 数字带通传播系统 涉及调制和解调过程的传播系统u 几种基本的基带信号波形 p 单极

19、性波形：该波形的特点是电脉冲之间无间隔，极性单一，易于用TTL、CMOS电路产生；缺陷是有直流分量，规定传播线路具有直流传播能力，因而不适应有交流耦合的远距离传播，只合用于计算机内部或极近距离的传播。 p 双极性波形：当“1”和“0”等概率浮现时无直流分量，有助于在信道中传播，并且在接受端恢复信号的判决电平为零值，因而不受信道特性变化的影响，抗干扰能力也较强。 p 单极性归零(RZ)波形：信号电压在一种码元终结时刻前总要回到零电平。一般，归零波形使用半占空码，即占空比为50%。从单极性RZ波形可以直接提取定期信息。与归零波形相相应，上面的单极性波形和双极性波形属于非归零(NRZ)波形，其占空比

20、等于100。p 双极性归零波形：兼有双极性和归零波形的特点。使得接受端很容易辨认出每个码元的起止时刻，便于同步。p 差分波形：用相邻码元的电平的跳变和不变来表达消息代码 ，图中，以电平跳变表达“1”，以电平不变表达“0”。它也称相对码波形。用差分波形传送代码可以消除设备初始状态的影响。p 多电平波形（理解）：可以提高频带运用率。图中给出了一种四电平波形2B1Q。 u 几种常用的传播码型l AMI码：传号交替反转码p 编码规则：将消息码的“1”(传号)交替地变换为“+1”和“-1”，而“0”(空号)保持不变。p 例： 消息码： 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 AM

21、I码： 0 -1 +1 0 0 0 0 0 0 0 1 +1 0 0 1 +1 p AMI码相应的波形是具有正、负、零三种电平的脉冲序列。p AMI码的长处：没有直流成分，且高、低频分量少，编译码电路简朴，且可运用传号极性交替这一规律观测误码状况；如果它是AMI-RZ波形，接受后只要全波整流，就可变为单极性RZ波形，从中可以提取位定期分量p AMI码的缺陷：当原信码浮现长连“0”串时，信号的电平长时间不跳变，导致提取定期信号的困难。解决连“0”码问题的有效措施之一是采用HDB码。 l HDB3码：3阶高密度双极性码p 它是AMI码的一种改善型，改善目的是为了保持AMI码的长处而克服其缺陷，使连

22、0”个数不超过3个。 p 编码规则：（1）检查消息码中“0”的个数。当连“0”数目不不小于等于3时，HDB3码与AMI码同样，+1与-1交替；（2）连“0”数目超过3时，将每4个连“0”化作一小节，定义为B00V，称为破坏节，其中V称为破坏脉冲，而B称为调节脉冲；（3）V与前一种相邻的非“0”脉冲的极性相似(这破坏了极性交替的规则，因此V称为破坏脉冲)，并且规定相邻的V码之间极性必须交替。V的取值为+1或-1.（4）B的取值可选0、+1或-1，以使V同步满足（3）中的两个规定； （5）V码背面的传号码极性也要交替。 p 例：消息码： 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0

23、 0 0 0 0 0 1 1AMI码： -1 0 0 0 0 +1 0 0 0 0 -1 +1 0 0 0 0 0 0 0 0 -1 +1HDB码： -1 0 0 0 V +1 0 0 0 +V -1 +1-B 0 0 V +B 0 0 +V -1 +1其中的V脉冲和B脉冲与1脉冲波形相似，用V或B符号表达的目的是为了示意该非“0”码是由原信码的“0”变换而来的。p HDB3码的译码： HDB3码的编码虽然比较复杂，但译码却比较简朴。从上述编码规则看出，每一种破坏脉冲V总是与前一非“0”脉冲同极性(涉及B在内)。这就是说，从收到的符号序列中可以容易地找到破坏点V，于是也断定V符号及其前面的3个

24、符号必是连“0”符号，从而恢复4个连“0”码，再将所有-1变成+1后便得到原消息代码。l 双相码：又称曼彻斯特（Manchester）码 p 用一种周期的正负对称方波表达“0”，而用其反相波形表达“1”。 p “0”码用“01”两位码表达，“1”码用“10 ”两位码表达 p 例：消息码： 1 1 0 0 1 0 1双相码： 10 10 01 01 10 01 10p 优缺陷： 双相码波形是一种双极性NRZ波形，只有极性相反的两个电平。它在每个码元间隔的中心点都存在电平跳变，因此具有丰富的位定期信息，且没有直流分量，编码过程也简朴。缺陷是占用带宽加倍，使频带运用率减少。l 密勒码：又称延迟调制码

25、 p 编码规则：“1”码用码元中心点浮现跃变来表达，即用“10”或“01”表达。“0”码有两种状况：单个“0”时，在码元持续时间内不浮现电平跃变，且与相邻码元的边界处也不跃变，连“0”时，在两个“0”码的边界处浮现电平跃变，即00”与“11”交替。p 例：图(a)是双相码的波形；图(b）为密勒码的波形；若两个“1”码中间有一种“0”码时，密勒码流中浮现最大宽度为2Ts的波形，即两个码元周期。这一性质可用来进行宏观检错。用双相码的下降沿去触发双稳电路，即可输出密勒码。 l CMI码：CMI码是传号反转码的简称。p 编码规则：“1”码交替用“1 1”和“0 0”两位码表达；“0”码固定地用“01”

26、表达。p 波形图举例：如下图(c)p CMI码易于实现，具有丰富的定期信息。此外，由于10为禁用码组，不会浮现3个以上的连码，这个规律可用来宏观检错。 u 数字基带信号传播系统的构成p 基本构造p 信道信号形成器（发送滤波器）：压缩输入信号频带，把传播码变换成合适于信道传播的基带信号波形。p 信道：信道的传播特性一般不满足无失真传播条件，因此会引起传播波形的失真。此外信道还会引入噪声n(t)，并假设它是均值为零的高斯白噪声。p 接受滤波器： 它用来接受信号，滤除信道噪声和其她干扰，对信道特性进行均衡，使输出的基带波形有助于抽样判决。p 抽样判决器：对接受滤波器的输出波形进行抽样判决，以恢复或再

27、生基带信号。p 同步提取：用同步提取电路从接受信号中提取定期脉冲 u 码间串扰p 两种误码因素： 码间串扰 信道加性噪声p 码间串扰因素：系统传播总特性不抱负，导致前后码元的波形畸变、展宽并使前面波形浮现很长的拖尾，蔓延到目前码元的抽样时刻上，从而对目前码元的判决导致干扰。 p 码间串扰严重时，会导致错误判决。u 6.4.2 无码间串扰的条件u 时域条件 如上所述，只要基带传播系统的冲激响应波形h(t)仅在本码元的抽样时刻上有最大值，并在其她码元的抽样时刻上均为0，则可消除码间串扰。也就是说，若对h(t)在时刻t = kTs（这里假设信道和接受滤波器所导致的延迟t0 = 0）抽样，则应有下式成

28、立上式称为无码间串扰的时域条件。 也就是说，若h(t)的抽样值除了在t = 0时不为零外，在其她所有抽样点上均为零，就不存在码间串扰。 由抱负低通特性还可以看出，对于带宽为的抱负低通传播特性：若输入数据以RB = 1/Ts波特的速率进行传播，则在抽样时刻上不存在码间串扰。若以高于1/Ts波特的码元速率传送时，将存在码间串扰。一般将此带宽B称为奈奎斯特带宽，将RB称为奈奎斯特速率。 此基带系统所能提供的最高频带运用率为极限传播速率2fN，极限频带运用率（2Baud/HZ）u 眼图眼图可以定性反映码间串扰的大小和噪声的大小，眼图还可以用来批示接受滤波品器的调节，以减小码间串扰，改善系统性能。同步，

29、通过眼图我们还可以获得有关传播性能的许多信息。p 最佳抽样时刻是“眼睛”张开最大的时刻；p 定期误差敏捷度是眼图斜边的斜率。斜率越大，对位定期误差越敏感；p 图的阴影区的垂直高度表达抽样时刻上信号受噪声干扰的畸变限度；p 图中央的横轴位置相应于判决门限电平；p 抽样时刻上，上下两阴影区的间隔距离之半为噪声容限,若噪声瞬时值超过它就也许发生错判；p 图中倾斜阴影带与横轴相交的区间表达了接受波形零点位置的变化范畴，即过零点畸变，它对于运用信号零交点的平均位置来提取定期信息的接受系统有很大影响。第7章数字带通传播系统 数字信号的传播方式分为基带传播和带通传播。n 数字调制：把数字基带信号变换为数字带

30、通信号（已调信号）的过程。n 数字带通传播系统：一般把涉及调制和解调过程的数字传播系统。n 数字调制技术有两种措施：u 运用模拟调制的措施去实现数字式调制；u 通过开核心控载波，一般称为键控法。u 基本键控方式：振幅键控(ASK)、频移键控(FSK)、相移键控(PSK)u 规定会画2ASK 2PSK波形2ASK信号解调措施 非相干解调(包络检波法) 相干解调(同步检测法) 波形图中，假设相干载波的基准相位与2PSK信号的调制载波的基准相位一致（一般默觉得0相位）。但是，由于在2PSK信号的载波恢复过程中存在着的相位模糊，即恢复的本地载波与所需的相干载波也许同相，也也许反相，这种相位关系的不拟定

31、性将会导致解调出的数字基带信号与发送的数字基带信号正好相反，即“1”变为“0”，“0”变为“1”，判决器输出数字信号所有出错。这种现象称为2PSK 方式的“倒”现象或“反相工作”。对同一解调方式，采用相干解调方式的误码率低于非相干解调方式。在抗加行高斯白噪声方面，相干2PSK性能最佳，2FSK次之，2ASK最差例7.2.2 采用2FSK方式在等效带宽为2400Hz的传播信道上传播二进制数字。2FSK信号的频率分别为f1 = 980 Hz，f2 = 1580 Hz，码元速率RB = 300 B。接受端输入（即信道输出端）的信噪比为6dB。试求：（1）2FSK信号的带宽；（2）包络检波法解调时系统

32、的误码率；（3）同步检测法解调时系统的误码率。【解】（1）根据式(7.1-22)，该2FSK信号的带宽为 （2）由于误码率取决于带通滤波器输出端的信噪比。由于FSK接受系统中上、下支路带通滤波器的带宽近似为 它仅是信道等效带宽（2400Hz）的1/4，故噪声功率也减小了1/4，因而带通滤波器输出端的信噪比比输入信噪比提高了4倍。又由于接受端输入信噪比为6dB，即4倍，故带通滤波器输出端的信噪比应为 将此信噪比值代入误码率公式，可得包络检波法解调时系统的误码率 （3）同理可得同步检测法解调时系统的误码率 例7.2.3 假设采用2DPSK方式在微波线路上传送二进制数字信息。已知码元速率RB = 1

33、06 B，信道中加性高斯白噪声的单边功率谱密度n0 = 2 10-10 W/Hz。今规定误码率不不小于10-4。试求(1)采用差分相干解调时，接受机输入端所需的信号功率；(2)采用相干解调-码反变换时，接受机输入端所需的信号功率。【解】(1)接受端带通滤波器的带宽为 其输出的噪声功率为 因此，2DPSK采用差分相干接受的误码率为 求解可得又由于因此，接受机输入端所需的信号功率为（2）对于相干解调-码反变换的2DPSK系统，根据题意有 因而 即 查误差函数表，可得 由r = a2 / 2sn2，可得接受机输入端所需的信号功率为 多进制相移键控(MPSK)在右图中示出当k = 3时，qk取值的一例

34、图中示出当发送信号的相位为q1 = 0时，可以对的接受的相位范畴在p/8内。对于多进制PSK信号，不能简朴地采用一种相干载波进行相干解调。例如，若用cos2pf0t作为相干载波时，由于cosqk = cos(2p-qk)，使解调存在模糊。这时需要用两个正交的相干载波解调。 n 正交相移键控(QPSK)p 4PSK常称为正交相移键控(QPSK)p 格雷(Gray)码n 4PSK信号每个码元具有2 比特的信息，现用ab代表这两个比特。n 两个比特有4种组合，即00、01、10和11。它们和相位qk之间的关系一般都按格雷码的规律安排，如下表所示。 QPSK信号的编码n QPSK信号矢量图（A方式图

35、7-35，B方式图7-39）n 格雷码的好处在于相邻相位所代表的两个比特只有一位不同。由于因相位误差导致错判至相邻相位上的概率最大，故这样编码使之仅导致一种比特误码的概率最大。 n 多位格雷码的编码措施：格雷码又称反射码。 第9章模拟信号的数字传播1、数字化3环节：抽样、量化、编码2、抽样定理：设一种持续模拟信号m(t)中的最高频率 fH，则以间隔时间为T 1/2fH的周期性冲激脉冲对它抽样时，m(t)将被这些抽样值所完全拟定。n 带通模拟信号的抽样定理设带通模拟信号的频带限制在fL和fH之间，如图所示。即其频谱最低频率不小于fL，最高频率不不小于fH，信号带宽B = fH fL。可以证明，此

36、带通模拟信号所需最小抽样频率fs等于式中，B 信号带宽； n 商(fH / B)的整数部分，n =1，2，； k 商(fH / B)的小数部分，0 k 1。当fL = 0时，fs 2B，就是低通模拟信号的抽样状况；当fL很大时，fs趋近于2B。fL很大意味着这个信号是一种窄带信号。许多无线电信号，例如在无线电接受机的高频和中频系统中的信号，都是这种窄带信号。因此对于这种信号抽样，无论fH与否为B的整数倍，在理论上，都可以近似地将fs取为略不小于2B。均匀量化器对于小输入信号很不利，为改善小信号时的信号量噪比，常采用非均匀量化，非均匀量化不能改善大信号u 比较13折线特性和15折线特性的第一段斜

37、率可知，15折线特性第一段的斜率（255/8）大概是13折线特性第一段斜率（16）的两倍。因此，15折线特性给出的小信号的信号量噪比约是13折线特性的两倍。但是，对于大信号而言，15折线特性给出的信号量噪比要比13折线特性时稍差。这可以从对数压缩式看出，在A律中A值等于87.6；但是在m律中，相称A值等于94.18。A值越大，在大电压段曲线的斜率越小，即信号量噪比越差。国内用13折线。（必会）【例P256】设输入电话信号抽样值的归一化动态范畴在-1至+1之间，将此动态范畴划分为4096个量化单位，即将1/2048作为1个量化单位。当输入抽样值为+1270个量化单位时，试用逐次比较法编码将其按照

38、13折线A律特性编码。【解】设编出的8位码组用c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8表达，则：1) 拟定极性码c1：由于输入抽样值+1270为正极性，因此c1 = 1。2) 拟定段落码c2 c3 c4：由段落码编码规则表可见，c2值决定于信号抽样值不小于还是不不小于128，即此时的权值电流Iw128。目前输入抽样值等于1270，故c21。在拟定c21后，c3决定于信号抽样值不小于还是不不小于512，即此时的权值电流Iw512。因此鉴定c31。 同理，在c2 c311的条件下，决定c4的权值电流Iw1024。将其和抽样值1270比较后，得到c41。这样，就求出了c2 c3 c4111，并

39、且得知抽样值位于第8段落内。3) 拟定段内码c5 c6 c7 c8：段内码是按量化间隔均匀编码的，每一段落均被均匀地划分为16个量化间隔。但是，由于各个段落的斜率和长度不等，故不同段落的量化间隔是不同的。对于第8段落，其量化间隔示于下图中。由编码规则表可见，决定c5等于“1”还是等于“0”的权值电流值在量化间隔7和8之间，即有Iw = 1536。目前信号抽样值Is = 1270，因此c5=0。同理，决定c6值的权值电流值在量化间隔3和4之间，故Iw = 1280，因此仍有Is Iw，因此c7=1。最后，决定c8值的权值电流Iw = 1216，仍有Is Iw，因此c8=1。这样编码得到的8位码组

40、为c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8 11110011，它表达的量化值应当在第8段落的第3间隔中间，即等于(1280-1216)/2 = 1248（量化单位）。将此量化值和信号抽样值相比，得知量化误差等于1270 1248 = 22（量化单位）。顺便指出，除极性码外，若用自然二进制码表达此折叠二进制码所代表的量化值（1248），则需要11位二进制数（）。信源编码，减少码元数目，提高有效性信道编码，增长冗余度，提高可靠性u 准同步数字体系(PDH)n ITU提出的两个建议：n E体系 国内大陆、欧洲及国际间连接采用n T体系 北美、日本和其她少数国家和地区采用n E体系的速率：n 基

41、本层(E-1)：30路PCM数字电话信号，每路PCM信号的比特率为64 kb/s。由于需要加入群同步码元和信令码元等额外开销(overhead)，因此实际占用32路PCM信号的比特率。故其输出总比特率为2.048 Mb/s，此输出称为一次群信号。n E-2层：4个一次群信号进行二次复用，得到二次群信号，其比特率为8.448 Mb/s。n E-3层：按照同样的措施再次复用，得到比特率为34.368 Mb/s的三次群信号n E-4层：比特率为139.264 Mb/s。n 由此可见，相邻层次群之间路数成4倍关系，但是比特率之间不是严格的4倍关系。 n E体系的一次群构造p 1帧：由于1路PCM电话信

42、号的抽样频率为8000 Hz，抽样周期为125 ms，即1帧的时间。p 时隙(TS)：将1帧分为32个时隙，每个时隙容纳8比特。在32个时隙中，30个时隙传播30路语音信号，此外2个时隙可以传播信令和同步码。其中时隙TS0和TS16规定用于传播帧同步码和信令等信息；其她30个时隙，即TS1TS15和TS17TS31，用于传播30路语音抽样值的8比特码组。p 时隙TS0的功能：在偶数帧和奇数帧不同。规定在偶数帧的时隙TS0发送一次帧同步码。帧同步码含7比特，为“0011011”，规定占用时隙TS0的后7位。时隙TS0的第1位“*”供国际通信用；若不是国际链路，则它也可以给国内通信用。TS0的奇数

43、帧留作告警(alarm)等其她用途。在奇数帧中，TS0第1位“*”的用途和偶数帧的相似；第2位的“1”用以区别偶数帧的“0”，辅助表白其后不是帧同步码；第3位“A”用于远端告警，“A”在正常状态时为“0”，在告警状态时为“1”；第48位保存作维护、性能监测等其她用途，在没有其她用途时，在跨国链路上应当全为“1” 。p 时隙TS16的功能：可以用于传播信令，但是当无需用于传播信令时，它也可以像其她30路同样用于传播语音。信令是电话网中传播的多种控制和业务信息，例如电话机上由键盘发出的电话号码信息等。在电话网中传播信令的措施有两种。一种称为共路信令(CCS)，另一种称为随路信令(CAS)。共路信令

44、是将各路信令通过一种独立的信令网络集中传播；随路信令则是将各路信令放在传播各路信息的信道中和各路信息一起传播。p 在此建议中为随路信令作了具体规定。采用随路信令时，需将16个帧构成一种复帧，时隙TS16依次分派给各路使用。如图中第一行所示。p 在一种复帧中按照下表共用此信令时隙。在F0帧中，前4个比特“0000”是复帧同步码组，后4个比特中“x”为备用，无用时它全置为“1”，“y”用于向远端批示告警，在正常工作状态它为“0”，在告警状态它为“1”。在其她帧（F1至F15）中，此时隙的8个比特用于传送2路信令，每路4比特。由于复帧的速率是500帧/秒，因此每路的信令传送速率为2 kb/s。第11

45、章差错控制编码码重：把码组中“1”的个数目称为码组的重量，简称码重。码距：把两个码组中相应位上数字不同的位数称为码组的距离，简称码距。码距又称汉明距离。例如，“000”晴，“011”云，“101”阴，“110”雨，4个码组之间，任意两个的距离均为2。最小码距：把某种编码中各个码组之间距离的最小值称为最小码距(d0)。例如，上面的编码的最小码距d0 = 2。为检测e个错码，规定最小码距 d0 e + 1为了纠正t个错码，规定最小码距d0 2t + 1为纠正t个错码，同步检测e个错码，规定最小码距P313318u 例：设分组码(n, k)中k = 4，为了纠正1位错码，由上式可知，规定监督位数 r 3。若取 r = 3，则n = k + r = 7。我们用a6 a5 a0表达这7个码元，用S1、S2和S3表达3个监督关系