通信原理重点知识总结

通信原理重点知识总结内容摘要：

 它是 AMI 码的一种改进型，改进目的是为了保持 AMI 码的优点而克服其缺点，使连“ 0”个数不超过 3 个。  编码规则： （ 1）检查消息码中“ 0”的个数。 当连“ 0”数目小于等于 3 时， HDB3 码与AMI 码一样， +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 与前一个相邻的非“ 0”脉冲的极性相同 (这破坏了极性交替的规则，所以 V 称为破坏脉冲 )，并且要求相邻的 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 同时满足（ 3）中的两个要求； （ 5） V 码后面的传号码极性也要交替。  例： 消息码： 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 AMI 码： 1 0 0 0 0 +1 0 0 0 0 1 +1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 +1 HDB 码： 1 0 0 0 –V +1 0 0 0 +V 1 +1B 0 0 –V +B 0 0 +V 1 +1 其中的 V 脉冲和 B 脉冲与 1 脉冲波形相同，用 V 或 B 符号表示的目的是为了示意该非“ 0”码是由原信码的“ 0”变换而来的。  HDB3 码的译码： HDB3 码的编码虽然比较复杂，但译码却比较简单。 从上述编码规则看出，每一个破坏脉冲 V 总是与前一非“ 0”脉冲同极性 (包括 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。  双相码：又称曼彻斯特（ Manchester）码  用一个周期的正负对称方波表示“ 0”，而用其反相波形表示“ 1”。  “0”码用“ 01”两位码表示，“ 1”码用“ 10 ”两位码表示  例： 消息码： 1 1 0 0 1 0 1 双相码： 10 10 01 01 10 01 10  优缺点： 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，所以含有丰富的位定时信息，且没有直流分量，编码过程也简单。 缺点是占用带宽加倍，使频带利用率降低。  密勒码：又称延迟调制码  编码规则： “1”码用码元中心点出现跃变来表示，即用“ 10”或“ 01”表示。 “0”码有两种情况： 单个 “0”时，在码元持续时间内不出现电平跃变，且与相邻码元的边界处也不跃变， 连 “0”时，在两个“ 0”码的边界处出现电平跃变，即 00”与“ 11”交替。  例：图 (a)是双相码的波形； 图 (b）为密勒 码的波形；若两个“ 1”码中间有一个“ 0”码时，密勒码流中出现最大宽度为 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。  CMI 码： CMI码是传号反转码的简称。  编码规则：“ 1”码交替用“ 1 1”和“ 0 0”两位码表示；“ 0”码固定地用“ 01”表示。  波形图举例：如下图 (c)  CMI 码易于实现，含有丰富的定时信息。 此外，由于 10为禁用码组，不会出现 3 个以上的连码，这个规律可用来宏观检错。  数字基带信号传输系统的组成  基本结构  信道信号形 成器（发送滤波器）：压缩输入信号频带，把传输码变换成适宜于信道传输的基带信号波形。  信道：信道的传输特性一般不满足无失真传输条件，因此会引起传输波形的失真。 另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。  接收滤波器： 它用来接收信号，滤除信道噪声和其他干扰，对信道特性进行均衡，使输出的基带波形有利于抽样判决。  抽样判决器：对接收滤波器的输出波形进行抽样判决，以恢复或再生基带信号。  同步提取：用同步提取电路从接收信号中提取定时脉冲  码间串扰  两种误码原因：  码间串扰  信道加性噪声  码间串扰 原因：系统传输总特性不理想，导致前后码元的波形畸变 、展宽并使前面波形出现很长的拖尾， 蔓延到当前码元的抽样时刻上， 从而对当前 码元的判决造成干扰。  码间串扰严重时，会造成错误判决。  无码间串扰的条件  时域条件 如上所述，只要基带传输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，并在其他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（这里假设信道和接收滤波器所造成的延迟 t0 = 0）抽样，则应有下式成立  为其他整数k kkTh s ,0 0,1)( 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，在其他所有抽样点上均为零，就不存在码间串扰。 由理想低通特性还可以看出，对于带宽为 B=1 / 2 (Hz)ST 的理想低通传输特性： 若输入数据以 RB = 1/Ts 波特的速率进行传输，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。 通常将此带宽 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利用率为 / 2 ( B / H z )BRB  极限传输速率 2fN，极限频带利用率（ 2Baud/HZ）  眼图 眼图可以定性反映码间串扰的大小和噪声的大小，眼图还可以用来指示接收滤波品器的调整，以减小码间串扰，改善系统性能。 同时，通过眼图我们还可以获得有关传输性能的许多信息。  最佳抽样时刻是“眼睛”张开最大的时刻；  定时误差灵敏度是眼图斜边的斜率。 斜率越大，对位定时误差越敏感；  图的阴影区的垂直高度表示抽样时刻上信号受噪声干扰的畸变程度；  图中央的横轴位置对应于判决门限电平；  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可能发生错判；  图中倾斜阴影带与横轴相交的区间表示了接收波 形零点位置的变化范围，即过零点畸变，它对于利用信号零交点的平均位置来提取定时信息的接收系统有很大影响。 最 佳 抽 样 时 刻对 定 时 误 差 的 灵 敏 度噪 声 容 限抽 样 失 真过 零 点 失 真判 决 门 限 电 平 第 7 章数字带通传输系统 数字信号的传输方式分为 基带传输 和 带通传输。  数字调制：把数字基带信号变换为数字带通信号（已调信号）的过程。  数字带通传输系统：通常把包括调制和解调过程的数字传输系统。  数字调制技术有两种方法：  利用模拟调制的方法去实现数字式调制；  通过开关键控载波，通常称为 键控法。  基本键控方式： 振幅键控 (ASK)、频移键控 (FSK)、相移键控 (PSK)  要求会画 2ASK 2PSK 波形 2ASK 信号解调方法 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（通常默认为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可能同相，也可能反相，这种相位关系的不确定性将会造成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全部出错。 这种现象称为 2PSK 方式的 “倒π”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 性能最好， 2FSK次之， 2ASK 最差 [例 ] 采用 2FSK 方式在等效带宽为 2400Hz 的传输信道上传输二进制数字。 2FSK 信号的频率分别为 f1 = 980 Hz， f2 = 1580 Hz，码元速率 RB = 300 B。 接收端输入（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的误码率； （ 3）同步检测法解调时系统的误码率。 【解】 （ 1）根据式 ()，该 2FSK 信号的带宽为 2 F S K 2 1 2 1 5 8 0 9 8 0 2 3 0 0 1 2 0 0 H zsB f f f        （ 2）由于误码率取决于带通滤波器输出端的信噪比。 由于 FSK 接收系统中上、下支路带通滤波器的带宽近似为 2 2 6 0 0 H zsBB f R   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。 又由于接收端输入信噪比为 6dB，即 4 倍，故带通滤波器输出端的信噪比应为 4 4 16r   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 2 8 411 1022reP e e      （ 3）同理可得同步检测法解调时系统的误码率 85211 e 3 . 3 9 1 02 3 2rePe r     [例 ] 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 = 106 B，信道中加性高斯白噪声的单边功率谱密度 n0 = 2  1010 W/Hz。 今要求误码率不大于 104。 试求 (1)采用差分相干解调时，接收机输入端所需的信号功率； (2)采用相干解调 码反变 换时，接收机输入端所需的信号功率。 【解】 (1)接收端带通滤波器的带宽为 62 2 10 H zBBR   其输出的噪声功率为 2 1 0 6 40 2 1 0 2 1 0 4 1 0 Wn nB        所以， 2DPSK 采用差分相干接收的误码率为 41 102 rePe 求解可得  又因为 22/2 nra 所以，接收机输入端所需的信号功率为 2 2 4 38 . 5 2 8 . 5 2 4 1 0 3 . 4 1 0 W2na         （ 2）对于相干解调 码反变换的 2DPSK 系统， 2 1 ( )39。 eeP P erf r   根据题意有 41039。 eP  因而 41 ( ) 10erf r  即 4( ) 1。