通信原理第4-5章笔记
第四章 信道
信道是将信号从发送端传送到接收端。信道可以分为两种，一种是无线信道（利用电磁波在空间中传播来传输信号）一种是有线信道（利用人造的传导光电信号的媒体来传输信号）。
无线信道：
低频用地波 高频2-30MHz用天波（空气中的电离层反射） 频率高于30MHz的电磁波用视线传播。
传播损耗：发射机输出功率和接收机输入功率的比值
有线信道：
主要有三种：明线。对称电缆，同轴电缆。
光纤，传输光信号的有线信道。两种：一种是阶跃型光纤，一种是梯度型光纤。
光的传播模式有多种，模式是指光纤传播的路径，上述两种光纤中光有多条传播路径，故称为多模光纤。
由于采用发光LED作为光源，导致有很多频率成分，在传输中会出现色散现象， 信号失真，限制传输带宽，
后来为了减小色散，增大传输带宽，后来又研制出单模光纤，采用激光器产生单一频率的光波，光纤中只有一种传播模式。
4.3 信道的数学模型
调制信道: 发送端调制器输出端到接收端调制器输入端之间的部分
编码信道：编码器输出端到解码器输入端 =调制信道+数字调制+数字解调
调制信道中的噪声无论有无信号都存在，所以称为加性噪声、加性干扰。
调制信道模型用加性干扰和乘性干扰表示信道对于信号传输的影响。乘性干扰基本保持恒定的信道称为恒参信道，
编码信道中包含调制信道，所以加性和乘性干扰都对编码信道有影响，会产恒数字码元的错误。所以编码信道主要用表示错误转移概率描述其特性。
恒参信道产生的失真主要是线性失真，随参信道对于信号传输的印象主要是多径效应。多径效应回事数字信号的码间串扰增大。
信道容量是信道能传输的最大平均信息量。
两种度量单位：每个符号能传输的平均信息量最大值；单位时间内能传输的平均信息量最大值
连续信道容量计算：
Ct=Blog2(1+S/N) B为带宽，S为信号平均功率，N为噪声功率。
第五章 模拟调制系统
什么是调制：基带调制和带通调制（载波调制）
一般调制指的是载波调制、
载波调制就是用调制信号来控制载波的参数，使载波的某一个或某几个参数按照调制信号的规律变化。
调制有啥好处:首先，通过调制把低频基带信号的频谱放到高频上，就可以调高发射效率。然后把多个基带信号搬到不同的载频处可实现信道的多路复用。
主要调制方式：
幅度调制:调幅AM 双边带 SDB 单边带 SSB 残留边带VSB
角度调制：频率调制 FM
5.1 幅度调制原理
任何调制都是非线性的过程，但是在频谱结构上，幅度调制是线性搬移频谱。
调幅AM
信号总功率包括两部分，载波功率和边带功率。只有的边带功率与调制信号有关。
双边带调制 DSB
载波不携带信息，信息完全由边带传送。节约了载波功率，但传输带宽仍然是调制信号带宽的两倍。
单边带调制 SSB
双边带中过滤一个即可，有两种方法：滤波法和相移法
滤波法难就难在边带滤波器的截止特性不是陡峭的，会有过渡带。
相移法：
从时域中推导，利用sin 和cos 函数是相移π/2，把这个过程记作是希尔伯特变换，把希尔伯特变换进行傅里叶变换得到：m(t)
通过传递函数为-jsgnω的滤波器即可得到他的希尔伯特变换形式。希尔伯特滤波器实质上是一个宽带相移网络。难点在于宽带相移网络的制作，难以实现相移π/2
残留边带调制
介于SSB和DSB之间的一种折中方式，它既克服了DSB信号占用频带宽的缺点，又解决了SSBSSB信号实现中的困难。
残留边带滤波器的特性在 +-ω处必须具有互相对称(奇对称)特性，相干解调时才能无失真地从残留边带信号中恢复所需的调制信号。
5.1.5 线性调制的一般模型
模型主要是相乘器和冲击响应为h（t）的滤波器组成。
相移法
图5-10特别好
5.1.6 相干解调与非相干解调（包络检波）
相干解调： 从接受的已调信号中恢复原基带信号。
解调与调制的实质一样，均是频谱搬移，所以也可以用一个相乘器和一个载波相乘来实现，图5-12
包络检波是利用半波或者全波整流器和低通滤波器组成。
什么是包络波？
解调器输入是信号加上噪声的混合波形，化简成为Ecos(wt+fi) 这个E就是包络波。
在大信噪比的情况下，通过简化计算输出信号，利用输出功率比噪声功率得到信噪比，然后计算包络波的输入信噪比（这时候的噪声就是普通的高斯白噪声），得到调制制度增益随着A0的减小而增加的，保罗建波器对于输入信噪比没有改善，而是恶化了。
在小信噪比的情况下， 通过简化计算可以得到包络波是一个和噪声有关的量，没有单独的信号项，只有收到调制的信号箱，所以说有用信号是被噪声扰乱的，这部分也只能看作是噪声，所以输出信噪比不是按比例随着输入信噪比下降，而是急剧恶化，这种现象成为解调器的门限效应。
用相干解调的方法解调各种线性调制信号的时候不存在门限效应，这是因为信号与噪声可分别进行调制，解调器输出端总是单独存在有用的信号项。
整体而言，我们得到一个结论：相干解调在大信噪比下是包络的MAX，在小信噪比下无门限效应。
5.3 非线性调制（角度调制）原理
除了调幅，还有调频和调相，这两种称为角度调制
调相就是相位是调制信号导致的相位偏移量的函数，调频就是调制信号导致的相位偏移量是调制信号随时间变化的积分。这两者可以相互转换。（通过积分或微分）
5.3.2 窄带调制
但因调制就是调制信号是单一频率的正弦波
什么是窄带调制？
FM最大瞬时相位偏移量远远小于π/6的时候，此时频谱宽度比较窄，所以称为窄带。但事实上，这个数字不是随便定的，就是把FM信号的一般表达式展开然后利用傅里叶变换，计算出频域表示，当满足通过窄带调制的幅度与原信号基本相同时，得到的数值就是π/6
5.3.5 宽带调频
当不满足π/6的条件时，就是宽带调频。
把电音太藕汁信号用三角公式和正余弦的傅里叶级数展开，可以得到一个超级复杂的式子，表示太欧品信号的频谱是由载波分量和无数边频组成的。我感觉有点像频率分离然后叠加
调频信号的带宽：调频信号的频谱包含无穷多个频率分量，但是我们忽略分量小的边频就可以得到有限频谱。可以得到有效贷款公式：卡森公式B=2(mf+1)fm=2(△f+fm)
5.3.4 调频信号的产生和解调
调频信号的产生：直接调频和间接调频
直接调频 用VCO压控振荡器
间接调频 先积分后调相位就能产生一个NBFM信号，再倍频就可以得到WBFM。
5.6 频分复用
频分复用是一种按照频率来划分信道的复用方式。带宽被分为多分相互不重叠的频段，每一路信号占据一个子通道，并且各路之间必须留有不被使用的防护频带进行分隔，以防止信号重叠。在接收端，采用适当的带通滤波器将多路信号分开，从而恢复出所需要的信号。