通信原理陈启兴第3章

第四章 模拟调制

4.1 学习指导 4.1.1 要点

模拟调制的要点主要包括幅度调制、频率调制和相位调制的工作原理。 1. 幅度调制

幅度调制是用调制信号去控制载波信号的幅度，使之随调制信号作线性变化的过程。在时域上，已调信号的振幅随基带信号的规律成正比变化；在频谱结构上，它的频谱是基带信号频谱在频域内的简单平移。由于这种平移是线性的，因此，振幅调制通常又被称为线性调制。但是，这里的“线性”并不是已调信号与调制信号之间符合线性变换关系。事实上，任何调制过程都是一种非线性的变换过程。 幅度调制包括标准调幅（简称调幅）、双边带调幅、单边带调幅和残留边带调幅。

如果调制信号m(t)的直流分量为0，则将其与一个直流量A0相叠加后，再与载波信号相乘，就得到了调幅信号，其时域表达式为

sAM(t)??A0?m(t)?cos??ct??A0cos??ct??m(t)cos??ct? (4 - 1)

如果调制信号m(t)的频谱为M(ω)，则调幅信号的频谱为

SAM(?)?πA0??(???c)??(???c)??1?M(???c)?M(???c)? (4 - 2) 2调幅信号的频谱包括载波份量和上下两个边带。上边带的频谱结构与原调制信号的频

第8章 最佳接收机

8.1 学习指导 8.1.1 要点

最佳接收机的要点主要包括数字信号的统计特性、数字信号的最佳接收和确知信号的最佳接收。

1. 数字信号的统计特性

假设通信系统中的噪声是均值为0的高斯白噪声，其单边功率谱密度为n0，发送的二进制码元为“0”和“1”，其发送概率分别为P(0)和P(1)，显然，P(0) + P(1) = 1。

如果通信系统的基带截止频率小于fH，则根据低通信号抽样定理，接收噪声电压可以用其抽样值表示，抽样速率要求不小于其奈奎斯特速率2fH。设在一个码元持续时间Ts内以2fH的速率抽样，共得到k个抽样值，即k ＝ 2fHTs。

由于每个噪声电压抽样值ni都是正态分布的随机变量，k 维联合概率密度函数又可以表示为

f(n)?1?2π?n?k?1exp???n0?Ts0?n(t)dt? (8-1)

?2其中，n = (n1, n2, …, nk)是k 维矢量，表示一个码元内噪声的k个抽样值。

码元持续时间Ts、噪声单边功率谱密度n0和抽样数k给定后，f(n)仅决定于该码元期间内噪声的能量

?Ts0n2(t)dt。由于噪声的随机性，每个码元持续时间内噪声的波形和能量都是

5-1 设二进制符号序列为1 0 0 1 0 0 1 ，试求矩形脉冲为例，分别画出相应的单极性、双极性、单极性归零、双极性归零、二进制差分波形和四电平波形。

解 单极性、双极性、单极性归零、双极性归零、二进制差分、四电平波形分别如下图5-6(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)所示。

1 0 0 1 0 0 1 +E (a) 0 1 0 0 1 0 0 1 +E (c) 0 1 0 0 1 0 0 1 +E (e) -E (f) 10 00 01 +E (d) -E 11 +E (b) -E1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 图5-6 波形图

5-2 设二进制随机脉冲序列中的“0”和“1”分别由g(t)和-g(t)表示，它们的出现概率分别为2/5及3/5：

(1) 求其功率谱密度；

(2) 若g(t)为如图题5-2(a)所示波形，Ts为码元宽度，问该序列是否存在位定时分量fs = 1/Ts? (3) 若g(t)改为图题5-2(b)，重新回答题(1)和(2)所问。

g(t)1g(t

9-1设有8个码组：001001B、001010B、010101B、110011B、101011B、101111B、110100B和101000B，试求它们的最小码距。

解 码距（码组的距离）是指两个码组中对应位上数字不同的位数。最小码距d0是指某种编码中各个码组之间距离的最小值。该编码的最小码距d0=1

?1001110???9-2已知一个(7，3)码的生成矩阵为G?0100111，试列出其所有许用码组，并求出其监督矩????0011101??阵。

解 (1) 所有许用码组

由生成矩阵G可以产生所有许用码组: 例如，当信息码为

?a6a5a4??[010]

可得相应的码组为

?1001110???[0100111]

0100111?001??????0011101??同理可得其它许用码组。所有许用码组列表如下：

0000000001110101001110111010(2) 监督矩阵

本题中给出的生成矩阵G是典型阵，即

10011101010011

11010011110100?100?1110???[IQ]

G??010?0111k????001?1101??其中

?1110??

Q??0111????1101??所有

?101??111

习题解答

3-1、 填空题

（1） 在模拟通信系统中，有效性与已调信号带宽的定性关系是（ 已调信号带宽越小，有效性越好），

可靠性与解调器输出信噪比的定性关系是（解调器输出信噪比越大，可靠性越好）。

（2） 鉴频器输出噪声的功率谱密度与频率的定性关系是（功率谱密度与频率的平方成正比），采用预

加重和去加重技术的目的是（提高解调器输出信噪比）。

（3） 在AM、DSB、SSB、FM等4个通信系统中，可靠性最好的是（FM），有效性最好的是（SSB），

有效性相同的是（AM和DSB），可靠性相同的是（DSB、SSB）。

（4） 在VSB系统中，无失真传输信息的两个条件是：（相干解调）、（系统的频率特性在载频两边互补

对称）。

（5） 某调频信号的时域表达式为10cos(2??106t?5sin103?t)，此信号的载频是（106）Hz，最大频

偏是（2500）Hz，信号带宽是（6000）Hz，当调频灵敏度为5kHz/V时，基带信号的时域表达式为（0.5cos10?t）。

3-2、 根据题3-2图（a）所示的调制信号波形，试画出DSB及AM信号的波形图，并比较它们分别通

过包络检波器后的波形差别。

解：设载波s(t)?sin?ct，

（1）DSB信号

第 3 章 CDMA数字蜂窝移动通信

第 3 章 CDMA数字蜂窝移动通信3.1 概述 3.2 码分多址的基本原理 3.3 扩频通信系统 3.4 CDMA系统规划 3.5 CDMA地址码和扩频码

3.6 CDMA技术的特点3.7 CDMA提供的业务 思考与练习题

第 3 章 CDMA数字蜂窝移动通信

3.1 概 述1. CDMA技术的产生与发展 20世纪80年代末, 全球范围从模拟向数字蜂窝技术的突然转 变, 使欧洲的GSM数字技术得以迅速推广, 占据了无可争议的市 场领先地位。几乎与GSM技术同时诞生的还有CDMA技术。与

原来模拟通信系统所采用的FDMA技术和GSM系统所采用的TDMA 技术相对应, CDMA是码分多址(Code Division Multiple Access)技术的英文缩写, 它是在数字技术的分支——扩频通信技

术的基础上发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术。 正是由于它是以扩频通信技术为基础的, 能够更加充分的利用频谱资 源, 更加有效的解决频谱短缺问题, 因此被视为是实现第3代移动

通信的首选。

第 3 章 CDMA数字蜂窝移动通信

IS-9 5A

IS-9 9、IS6 57 CDMA One IS-9 5B

IS-9 5HDR

第 3 章 CDMA数字蜂窝移动通信

第 3 章 CDMA数字蜂窝移动通信3.1 概述 3.2 码分多址的基本原理 3.3 扩频通信系统 3.4 CDMA系统规划 3.5 CDMA地址码和扩频码

3.6 CDMA技术的特点3.7 CDMA提供的业务 思考与练习题

第 3 章 CDMA数字蜂窝移动通信

3.1 概 述1. CDMA技术的产生与发展 20世纪80年代末, 全球范围从模拟向数字蜂窝技术的突然转 变, 使欧洲的GSM数字技术得以迅速推广, 占据了无可争议的市 场领先地位。几乎与GSM技术同时诞生的还有CDMA技术。与

原来模拟通信系统所采用的FDMA技术和GSM系统所采用的TDMA 技术相对应, CDMA是码分多址(Code Division Multiple Access)技术的英文缩写, 它是在数字技术的分支——扩频通信技

术的基础上发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术。 正是由于它是以扩频通信技术为基础的, 能够更加充分的利用频谱资 源, 更加有效的解决频谱短缺问题, 因此被视为是实现第3代移动

通信的首选。

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IS-9 5A

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通信原理第13 同步原理

第13章 同步原理

13.1 概述数字通信系统中的同步种类：载波同步、 码元同步、群同步和网同步。 载波同步：又称载波恢复。

目的：在接收设备中产生一个和接收信号的载波同 频、同相的本地振荡，用于相干解调。 方法： 接收信号中有载频分量时：需要调整其相位。 接收信号中无载频分量时：需从信号中提取载波， 或插入辅助同步信息。2

第13章 同步原理码元同步：又称时钟同步或时钟恢复。 对于二进制信号，又称位同步。目的：得知每个接收码元准确的起止时刻，以便决 定积分和判决时刻。 方法：从接收信号中获取同步信息，由其产生一时 钟脉冲序列，使后者和接收码元起止时刻保持正确 关系。或插入辅助同步信息。

群同步：又称帧同步。目的：将接收码元正确分组。 方法：通常需要在发送信号中周期性地插入一个同 步码元，标示出分组位臵。

网同步：使通信网中各站点时钟之间保持同步。

第13章 同步原理

13.2 载波同步

13.2.1 有辅助导频时的载频提取

用于不包含载频分量的信号。 在发送信号中另外加入一个或几个导频信号。 多采用锁相环(PLL)提取载波。 锁相环原理方框图：鉴相器 环路滤波器 输入信号

压控振荡器

输出导频

图13-1

?1?f4(x)?x5f3???1?x?x2?x3?x5

?x?其结构逻辑图见图3-5(d)。

八进制数67用二进制数表示为110111，对应的本原多项式为

其逻辑图见图3-5(e)。根据互反多项式的定义，f5(x)f5(x)?x5?x4?x2?x?1，

的互反多项式为

?1?f6(x)?x5f5???1?x?x3?x4?x5

?x?其结构逻辑图见图3-5(f)。

对于给定的本原多项式，根据画出的m序列的逻辑图，在给出任意的非全0初始状态条件下，依据移位寄存器的工作原理，我们可以求出具体的m序列{ai}来。在某些情况下，我们并不关心产生m序列移位寄存器的具体结构，而只关心m序列{ai}，即移位寄存器的输出序列。这可以通过求输出序列多项式G(x)的方法得到，输出序列多项式G(x)的系数就是我们所求的输出序列。多项式G(x)称为序列{ai}的生成多项式或序列多项式。事实上，在给定特征多项式和移位寄存

器初始状态的情况下，移位寄存器的输出序列被唯一的确定了。

为简单计，我们假设线性移位寄存器的初始状态为00?01，即除最后一级外，线性移位寄存器的各级存数都为0。这样的假设对于产生m序列的线性移位寄存器是合理的，因为对于产生m序列的线性移位寄存器来说，除0

第3章通信信号的发送

第3章 通信信号的发送3.1 通信信号的功率放大3.2 谐振功率放大器 3.3 宽频带的功率合成(非谐振高频功率放大器) 3.4 倍频器 3.5 天线 3.6 实训:高频谐振功率放大器的仿真与性能分析

第3章通信信号的发送

3.1 通信信号的功率放大高频功率放大器有三个主要任务：① 输出足够的功率； ② 具有高效率的功率转换； ③ 减小非线性失真。

第3章通信信号的发送

3.2 谐振功率放大器3.2.1 谐振功率放大器的基本工作原理 1.工作原理 谐振功率放大器的原理电路如图3.1所示。

第3章通信信号的发送

iC iB + ub - - UBB Cb Cc UCC u BE + V u CE C L + RL u o -

图3.1 谐振功率放大器的原理电路

第3章通信信号的发送

θ=180°,为甲类工作状态θ=90°,为乙类工作状态 θ<90°,为丙类工作状态 图3.2所示工作波形表示了功率放大器工作在丙类 状态。在丙类工作状态下， uBE=UBB+Ubmcosωt 较小，

且uBE>Uon时才有集电极电流流过，故集电极耗散功率小、效率高。

第3章通信信号的发送

图3.1中，输出回路中用LC谐振电路作选