通信原理复习笔记(002)

第四章 信道

4.1 无线信道

  • 即进行电磁波的传输,由于天线尺寸要与发射的电磁波波长相比拟,所以无线信道受到天线的尺寸影响。
  • 可以分为地波:传播路径沿地面
  • 天波:经电离层反射传播
  • 视线传播:犹如两人对视,直线传播,可以用卫星来进行视线传播,也可以增高天线的高度
  • 散射传播:经电离层和对流层的散射等

4.2 有线信道

  • 明线
  • 同轴电缆
  • 双绞线
  • 光纤

4.3 信道的数学模型

4.3.1 调制信道模型

在这里插入图片描述
由此可以得到信道的数学模型为 e o ( t ) = k ( t ) e i ( t ) + n ( t ) e_{o}(t) = k(t)e_{i}(t) + n(t) eo(t)=k(t)ei(t)+n(t)
这个模型一定要记住,以及其中的一些参数的意义:
k ( t ) k(t) k(t):乘性干扰,当其随时间做随机变化时,可称为随参信道,当变化较慢或较小时,称为恒参信道

4.3.2 编码信道模型

  • 二进制如下:
    通信原理复习笔记(002)_第1张图片
    同样的,上图的参数意义要了解掌握:
    P ( 0 / 0 ) P(0 / 0) P(0/0) P ( 1 / 1 ) P(1 / 1) P(1/1) - 正确转移概率
    P ( 1 / 0 ) P(1/ 0) P(1/0) P ( 0 / 1 ) P(0 / 1) P(0/1) - 错误转移概率
    P ( 0 / 0 ) = 1 – P ( 1 / 0 ) P(0 / 0) = 1 – P(1 / 0) P(0/0)=1P(1/0)
    P ( 1 / 1 ) = 1 – P ( 0 / 1 ) P(1 / 1) = 1 – P(0 / 1) P(1/1)=1P(0/1)
    四进制的类比二进制即可

4.4 信道特性对信号传输的影响

4.4.1 失真

  • 群延时
    τ ( ω ) = d θ d ω \tau(\omega) = \frac{d\theta}{d\omega} τ(ω)=dωdθ
    即相位随频率的变化速度
    当群延时为常数时,相位无失真。记住:相位即时间
  • 频率失真
    频率失真->波形畸变->码间串扰
    解决方法:线性网络补偿(也可以用于相位失真)

4.4.2 随参信道

  • 特性:衰减,时延随时间变化
  • 多径效应:信号源可以经过多条信道到达接收端,而每条路径的衰减和时延又不一样
  • 发射信号为单频恒幅正弦波时,接收信号因多径效应变成,包络起伏的窄带信号,这种包络起伏称为快衰落(衰落时间与码元周期可以相比)
  • 多径效应的传输函数频谱图如下:
    通信原理复习笔记(002)_第2张图片
    由此我们可以看到多径效应竟然对于频率具有选择性,这种特性被称为频率选择性衰落
  • 码间串扰
    前一个码元产生拖尾现象,使得后一个码元在抽样时产生错误。

4.5 信道容量

  • 定义:
    信道能够传输的最大平均信息量

4.5.1 C与C_t的区别

C:每个符号所能够传输的平均最大信息量
Ct:单位时间内能够传输的平均最大信息量
香农公式
C t = B log ⁡ 2 ( 1 + S N ) C_{t} =B\log_{2}(1+\frac{S}{N}) Ct=Blog2(1+NS)
由此公式可知,当 C t C_{t} Ct固定时,可以牺牲带宽来换取信噪比的下降

第五章 模拟调制系统

5.1 基本概念(一定要理解且能自己说出来)

5.1.1 调制

调制:把信号转换成适合在信道中传输的一种过程(不一定是载波调制哈
分类:基带调制,带通调制(载波调制)
调制信号:来源于信号源的基带信号
载波调制:用调制信号去控制载波的某些参数
调制的目的:多路复用;提高天线辐射增益;扩展信道带宽,提高抗干扰能力。
调制方式:模拟调制和数字调制
模拟调制:幅度调制:调幅(AM)、双边带(DSB),单边带(SSB),残留边带(VSB)
通信原理复习笔记(002)_第3张图片
角度调制:调频,调相

5.1.2 解调

  • 相干解调
    通信原理复习笔记(002)_第4张图片
    上图的LPF为低通滤波器
    为了无失真地恢复原基带信号,接收端必须提供一个与接收的已调载波严格同步(同频同相)的本地载波(称为相干载波)。
    s m ( t ) s_{m}(t) sm(t) c ( t ) c(t) c(t)相乘后可得 s p ( t ) = s m ( t ) cos ⁡ ω t = 1 2 s I ( t ) + 1 2 s I ( t ) cos ⁡ 2 ω t + 1 2 s Q ( t ) sin ⁡ 2 ω t \begin{aligned} s_{p}(t) &=s_{m}(t) \cos \omega t \\ &=\frac{1}{2} s_{I}(t)+\frac{1}{2} s_{I}(t) \cos 2 \omega t+\frac{1}{2} s_{Q}(t) \sin 2 \omega t \end{aligned} sp(t)=sm(t)cosωt=21sI(t)+21sI(t)cos2ωt+21sQ(t)sin2ωt
    因此再次经过LPF即可
  • 包络检波
    直接检测接收信号的包络即可

5.2 线性调制系统的抗噪声性能

  • 线性调制
    原调制信号进行频谱搬移
  • 门限效应
    当输入信噪比小于一个值后,输出信噪比突然恶化,原因是信号与噪声可分别进行解调,解调器输出端总是单独存在有用信号项。
    门限效应是由包络检波器的非线性解调作用引起的。
    相干解调不存在门限效应。

5.3 非线性调制(角度调制)(PM,FM)

  • 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。

5.4 各种模拟调制系统的比较

通信原理复习笔记(002)_第5张图片

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