通信原理第九章目錄CONTENTS通信系統概述信號與頻譜數字信號的傳輸信道編碼與差錯控制通信系統的性能優化無線通信系統01CHAPTER通信系統概述通信系統的基本組成發送設備接收設備將信息轉換為適合傳輸的信號。將傳輸中的信號還原為原始信息。信息源信道目的地產生需要傳輸的信息。傳輸信號的媒介。信息的接收者。通信系統的分類利用導線傳輸信號的系統，如電話線、光纖等。利用電磁波傳輸信號的系統，如手機、無線局域網等。利用衛星傳輸信號的系統，覆蓋范圍廣，但成本較高。傳輸數字信號的系統，抗干擾能力強，傳輸質量高。有線通信系統無線通信系統衛星通信系統數字通信系統表示傳輸的信息量大小，通常用比特率（每秒傳輸的比特數）來衡量。有效性表示傳輸的質量和準確性，通常用誤碼率（傳輸中出現錯誤的比特數與總比特數的比值）來衡量。可靠性表示傳輸的及時性，通常用延遲時間來衡量。實時性表示傳輸過程中的保密性，通常用加密算法和密鑰管理等措施來保證。安全性通信系統的性能指標02CHAPTER信號與頻譜連續信號和離散信號、確定信號和隨機信號、模擬信號和數字信號。信號的分類時間函數、離散序列、隨機過程等。信號的數學描述幅度、頻率、相位等。信號的基本參數信號的基本特性頻譜是信號在頻域的表示，描述了信號中各個頻率分量的強度。頻譜的概念頻譜分析的方法頻譜分析的應用傅里葉變換、離散傅里葉變換、快速傅里葉變換等。頻譜分析在通信、雷達、聲吶等領域有廣泛應用。030201信號的頻譜分析調制的方式調幅、調頻、調相。解調的方法相干解調、非相干解調。調制的基本概念調制是將低頻信號加載到高頻載波上的過程。信號的調制與解調將連續信號轉換為模擬信號進行傳輸，常見的傳輸方式有電話線傳輸、電視信號傳輸等。模擬信號傳輸將離散信號轉換為數字信號進行傳輸，常見的傳輸方式有光纖傳輸、無線傳輸等。數字信號傳輸信號的傳輸方式03CHAPTER數字信號的傳輸數字信號在時間軸上由一系列離散的脈沖或電平值表示，每個脈沖或電平代表一個二進制位。通過傅里葉變換，數字信號可以轉換為頻域表示，呈現出不同的頻率成分和頻譜特性。數字信號的表示方法數字信號的頻域表示數字信號的時域表示基帶傳輸將未經調制的數字信號直接傳輸，通常用于短距離、低速率的通信系統。頻帶傳輸將數字信號調制到一定頻率的載波上進行傳輸，適用于長距離、高速率的通信系統。數字信號的傳輸方式03調相/調頻混合調制（PM/FM）同時利用相位和頻率變化來傳輸數字信息，解調時需要同時檢測相位和頻率變化。01調相（PM）通過改變載波相位來傳輸數字信息，解調時需要檢測相位變化。02調頻（FM）通過改變載波頻率來傳輸數字信息，解調時需要檢測頻率變化。數字信號的調制解調技術04CHAPTER信道編碼與差錯控制信道編碼是將信息序列按照一定的規則進行變換，以增加信息在傳輸過程中的抗干擾能力。信道編碼的目的是通過增加冗余度來降低信息傳輸過程中的差錯率，提高通信系統的可靠性。信道編碼可以分為線性編碼和非線性編碼兩類，其中線性編碼包括分組碼和卷積碼等。信道編碼的基本概念線性分組碼的編碼過程可以用代數方法進行描述，因此也被稱為代數編碼。常見的線性分組碼包括漢明碼、奇偶校驗碼等。線性分組碼是一種將信息序列分為固定長度的組，然后對每組進行線性編碼的信道編碼方式。線性分組碼循環碼是一類特殊的線性分組碼，其碼字具有循環移位的性質。循環碼的編碼器和解碼器都可以用有限域上的多項式進行描述，因此也被稱為多項式碼。循環碼具有較好的檢錯和糾錯能力，因此在通信系統中得到了廣泛應用。循環碼

其他差錯控制編碼方法其他差錯控制編碼方法包括卷積碼、Reed-Solomon碼等。卷積碼是一種將信息序列連續進行線性編碼的信道編碼方式，其編碼過程涉及到多個信息位。Reed-Solomon碼是一種基于代數幾何的糾錯碼，具有很強的糾錯能力，因此在數字通信中得到了廣泛應用。05CHAPTER通信系統的性能優化信噪比對通信性能至關重要，信噪比越高，通信質量越好，誤碼率越低。信噪比的提升可以通過提高信號功率、降低噪聲功率來實現，例如采用更先進的信號處理算法和更高效的信號傳輸技術。在實際應用中，信噪比的測量和評估是通信系統性能評估的重要環節，常用的測量方法包括頻譜分析、信號質量分析等。信噪比對通信性能的影響在實際應用中，需要根據不同的通信環境和系統要求選擇合適的抗干擾技術，并進行相應的系統設計和參數優化。多徑效應是指信號在傳輸過程中經過不同的路徑到達接收端的現象，會導致信號的衰減、失真和干擾?？垢蓴_技術是解決多徑效應的重要手段，包括頻域濾波、時域濾波、自適應濾波等，通過濾除干擾信號，提高信噪比，改善通信質量。多徑效應與抗干擾技術擴頻通信技術是一種利用信息信號的帶寬來換取信噪比的技術，通過將信號的頻譜擴展到更寬的頻帶中，降低信號的功率譜密度，提高抗干擾能力。擴頻通信技術的優點包括抗干擾能力強、保密性好、抗多徑干擾能力強等，因此在軍事通信、衛星通信、移動通信等領域得到廣泛應用。在實際應用中，擴頻通信系統的設計需要考慮擴頻碼的選擇、調制解調方式、抗干擾能力等多個方面，并進行相應的系統優化和性能評估。擴頻通信技術06CHAPTER無線通信系統發射機接收機天線信道無線通信系統的基本組成01020304負責將信息轉換為電磁波信號，通過天線發送出去。負責接收天線傳來的電磁波信號，將其還原為原始信息。用于發射和接收無線電波，實現電磁波與導線的轉換。傳輸電磁波的媒介，可以是空氣、水、空間等。無線通信系統使用的頻譜資源是有限的，需要合理分配和利用。頻譜資源有限各國政府設立的頻譜管理機構負責對頻譜資源進行分配和管理。頻譜管理機構用戶需要向頻譜管理機構支付一定的頻譜使用費。頻譜使用費隨著技術的發展，頻譜共享成為一種有效的頻譜利用方式。頻譜共享無線通信系統的頻譜資源不同用戶使用不同的頻率進行通信。F