通信原理实验随笔

1 前言

水一篇博客

记录一下通信原理实验过程中的东西，后面复习方便查一些概念。

2 【第四章】信道 √

2.1 信道分类

信道的定义：一种物理媒质，用来将来自发送设备的信号传送到接收端信道的分类：

• 有线信道、无线信道
• 广义信道、狭义信道
• 按照系统结构出发：调制信道、编码信道

2.1.1 无线信道

电磁波在自由空间所经历的传播路径

2.1.2 有线信道

2.1.3 调制信道

若按照调制信道出发，信道可分为恒参信道、随参信道

$$e_{_o}(t)=k(t)e_{_i}(t)+n(t)$$

上式为调制信道的一般数学模型，一般来说 $k(t)$ 可以看作是对信号的一种干扰，并且很多的失真都可能随着时间变化，所以 $k(t)$ 只能用随机过程表述，因此这种特性随机变化的信道称为随机参量信道，也就是随参信道。若特性基本不随时间变化，或变化极小，则称为恒参信道。

2.1.4 编码信道

编码信道的输入输出为数字序列，若关注于输入输出，则可以用转移概率来描述编码信道的特性。则误码率为

$$P_{e}={P(0)P(1/0)+}{P(1)P(0/1)}$$

2.2 噪声

2.3 信道容量（计算题）

信道容量的定义：无差错传输时的最大平均信息速率

香农公式：

$$C=B\log_{2}\left(1+\frac{S}{N}\right)$$

例题：

2.4 作业

作业题：

2.5 理解

3 【第六章】数字基带传播系统

3.1 （实验部分）基带传输的常用码型

3.1.1 基本码型图像

根据单极性 / 双极性 | 归零 / 不归零排列组合可以组出四种基本码型，示例如下：

对于给定的二进制信息：

x = [1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0];

四种基本码型图像如下：

四种码型各自的一些特点：

• 单极性不归零：极性单一，有直流分量，简单常用
• 双极性不归零：回复信号的判决电平为 0，不受信道特性变化影响，抗干扰，利于传输
• 单极性归零：可以直接提取定时信息，其他波形提取定时信号的时候采取的过渡波形
• 双极性归零：肯定也可以提取定时信息，别的特点老师没说

3.1.2 基本码型功率谱密度

Q: 功率谱密度有什么用？

A: 功率谱密度可以用来描述信号功率在频率上是如何分布的，能够表示一个信号在不同频率上的功率强度。

Q: 单位是什么？

A: 功率 / Hz 或者 dB / Hz ，表示频率单位上的平均功率。

Q: 怎么看功率谱密度图像？

A：

1. 频率成分：功率谱密度图像可以显示出码序列中存在的频率成分。在图像中，我们可以观察到不同频率上的功率峰值或者功率分布情况。这些峰值或分布可以表示码序列中的频率成分，帮助我们了解信号的频率特性。
2. 噪声特性：功率谱密度图像还可以反映码序列中的噪声特性。噪声通常表现为在不同频率上的功率分布，可以通过功率谱密度图像来观察和分析。例如，如果在图像中存在较高的功率峰值或者功率分布，可能表示码序列中存在噪声成分。
3. 频带利用率：功率谱密度图像可以帮助我们了解码序列的频带利用率。频带利用率表示信号在频域上占据的带宽比例。通过观察功率谱密度图像中的功率分布情况，我们可以估计码序列在频域上的带宽利用情况。

3.2 数字基带信号的特性

常用传输码型：

• $AMI$ 码
• $HDB_3$ 码
  
  

3.3 消除码间串扰

3.4 提高抗噪性能

3.5 眼图

3.6 改善系统性能

3.7 作业

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稳态波和交变波的功率谱叠加后的总公式：

$$P_s(f)=P_{\nu}(f) + P_{u}\left(f\right)$$

$$=$$

$$\sum_{m=-\infty}^{\infty}\left|f_{B}[PG_{1}(mf_{B})+(1-P)G_{2}(mf_{B})]\right|^{2}\delta(f-mf_{B})\tag{稳态波部分}$$

$$+$$

$$f_BP(1-P)\Big|G_1(f)-G_2(f)\Big|^2 \tag{交变波部分}$$

等概所以：

$$P = 1/2$$

三角脉冲所以：

$G_2$ 零码直接为 0 所以带入公式后有：

$$\begin{aligned} P_{s}(f)& =f_{\mathrm{B}}P(1-P)\big|G(f)\big|^{2}+\sum_{-\infty}^{\infty}\big|f_{\mathrm{B}}(1-P)G(mf_{\mathrm{B}})\big|^{2}\delta(f-mf_{\mathrm{B}}) \\ &=\frac{f_{\mathrm{B}}}{4}\left|\frac{A^{2}T_{\mathrm{B}}^{2}}{4}\mathrm{S}a^{4}\left(\frac{\pi fT_{\mathrm{B}}}{2}\right)\right|+\sum_{-\infty}^{\infty}\left|\frac{f_{\mathrm{B}}}{2}G(mf_{\mathrm{B}})\right|^{2}\delta(f-mf_{\mathrm{B}}) \\ &=\frac{A^{2}T_{\mathrm{B}}}{16}Sa^{4}\left(\frac{\pi fT_{\mathrm{B}}}{2}\right)+\frac{A^{2}}{16}\sum_{-\infty}^{\infty}Sa^{4}\left(\frac{m\pi}{2}\right)\delta(f-mf_{\mathrm{B}}) \end{aligned}$$

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4 【第七章】数字调制

4.1 $2ASK$

4.2 $2FSK$

4.3 $2PSK/2DPSK$

4.4 抗噪性能，误码率

4.5 作业

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5 【第十章】信源编码

5.1 抽样过程

5.2 量化过程

5.3 PCM编译码过程

5.4 TDM 原理和 E1 帧结构

5.5 作业

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6 【第十三章】同步

6.1 载波同步

6.2 位同步

6.3 群同步

6.4 作业