下载文档原格式
国家精品课程通信原理电子科技大学李晓峰第2讲 OFDM802之一OFDM 的原理1.基本思想 正交频分复用（O rthogonal FDM ）——把宽带信道分割为窄小的正交子带，把一条高速传输流变为并行的多条低速流“化宽为窄”，子信道近似平坦最早源于60年代的军用短波通信 ✓短波多径效应造成信道不平坦✓并行、多音或多载波传输2.正交子载波方案子信道互不干扰，而合成的频谱呈矩形，近似LPF 形状，更为充分地利用了频带的整个区域。
带宽，3.利用FFT实现K点的离散傅里叶变换（DFT）802之二1.系统方案纠错编码与交织——信道编码技术，有效降低系统差错导频——帮助载波同步，以便子带对准，保证彼此正交2.循环前缀信道展宽将破坏子带正交性，应对手段：✓保护间隔——留出空隙，避免ISI✓循环前缀——利用循环特性，码元前伸保护3.信道估计估计各子信道的状况，基本方法是利用特定训练码元。
✓信道增益——用于校准接收时的门限✓噪声大小——可求SNR，智能调控：信道好，多元调制，增加传输率；信道差，减少传输率；信道太差，完全空闲；802之三1.成功案例OFDM技术从90年代逐步实用化，成功应用于许多重要的系统：✓数字音频广播（DAB，1995年）✓数字用户环路（DSL，1996年）✓数字视频广播（DVB-T，1997年）✓无线局域网（WLAN-802.11a，1999年；802.11g，2002年）✓WiMAX（802.16d，2004年）✓移动通信长期演进标准（LTE/B3G，2005年）✓第4代移动通信(4G，2005年)2.无线局域网（WiFi）无线局域网（Wireless LAN，俗称WiFi），标准为802.11系列。
✓802.11（97）采用扩频方案，速率1与2Mbps。
✓11a（99）与后来的11g（03）开始采用OFDM方案，带宽20MHz，速率54Mbps。
2.无线局域网（WiFi）无线局域网（Wireless LAN，俗称WiFi），标准为802.11系列。
国家精品课程通信原理电子科技大学李晓峰第2讲传输系统结构与信号带宽502之一频带调制的星座图与信号PSK ：圆周、恒幅 二元：简单两点 ASK ：1-D 直线 QAM ：2-D 高效1. 频带传输信号公式整个信号2. 频带传输框图第n时隙，选择“第i点”，产生相干解调2. 频带传输框图第n时隙，选择“第i点”，产生系统中存在两个完整的基带传输支路：✓成形脉冲——构建RC谱特性，实现无ISI✓匹配滤波——SRC配对，达到最大SNR解调，实现最佳传输2. 频带传输框图第n时隙，选择“第i点”，产生系统中存在两个完整的基带传输支路：✓成形脉冲——构建RC谱特性，实现无ISI✓匹配滤波——SRC配对，达到最大SNR解调，实现最佳传输502之二QPSK调制系统1.举例：QPSK第n时隙，选择“第i点”，产生2.频带传输实现技术第n时隙，选择“第i点”，产生采用相干解调——需要PLL做载波同步（如，平方环、科斯塔斯环）传统的方法：通常设置“中频”，接收机先下变频到中频，在中频进行相干解调2.频带传输实现技术第n时隙，选择“第i点”，产生现代基本方法：✓基带模块（芯片）——采用复杂的DSP算法，功能强大、灵活✓正交调制模块（芯片）——标准结构，高效可靠2.频带传输实现技术第n时隙，选择“第i点”，产生现代基本方法：射频——尽量标准、高效; 基带——采用DSP，充分强大、灵活；✓零中频方案——采用尽量准但不必同步的简单本振，下变频至“零频”✓载波相位估计——在基带进行频偏估计与矫正。
（或者，尝试非相干解调）502之三1.传输信号带宽第n时隙，选择“第i点”，产生1.传输信号带宽频带为300-3300Hz，波特率通常2400。
2.举例：QPSK电话modem第n时隙，选择“第i点”，产生频带为300-3300Hz，波特率通常2400。
2.举例：QPSK电话modem第n时隙，选择“第i点”，产生。
通信原理教案李白萍第一章：通信原理概述1.1 通信系统的定义解释通信系统的概念强调通信系统在现代社会中的重要性1.2 通信系统的分类介绍模拟通信系统和数字通信系统的区别解释无线通信和有线通信的区别1.3 通信系统的基本组成介绍发送端、接收端和信道的基本功能强调调制、解调、编码和解码在通信系统中的作用1.4 通信系统的性能指标介绍传输速率、误码率和信号失真度等性能指标解释这些指标对通信系统的影响第二章：模拟通信系统2.1 模拟通信系统的原理解释模拟通信系统的基本原理强调调制和解调在模拟通信系统中的作用2.2 模拟通信系统的优点和缺点介绍模拟通信系统的优点和缺点强调模拟通信系统在特定应用场景中的适用性2.3 模拟通信系统的应用实例举例说明模拟通信系统在实际应用中的应用强调模拟通信系统在特定行业中的重要性第三章：数字通信系统3.1 数字通信系统的原理解释数字通信系统的基本原理强调编码、解码和数字调制在数字通信系统中的作用3.2 数字通信系统的优点和缺点介绍数字通信系统的优点和缺点强调数字通信系统在现代通信中的重要性3.3 数字通信系统的应用实例举例说明数字通信系统在实际应用中的应用强调数字通信系统在不同行业中的广泛应用第四章：无线通信系统4.1 无线通信系统的原理解释无线通信系统的基本原理强调无线传输技术和频率分配在无线通信系统中的作用4.2 无线通信系统的优点和缺点介绍无线通信系统的优点和缺点强调无线通信系统在现代社会中的便利性和局限性4.3 无线通信系统的应用实例举例说明无线通信系统在实际应用中的应用强调无线通信系统在不同行业中的广泛应用第五章：通信系统的性能评估5.1 通信系统的性能评估方法介绍常用的通信系统性能评估方法强调性能指标在评估通信系统性能中的重要性5.2 误码率的计算和降低解释误码率的计算方法介绍降低误码率的技术和策略5.3 信号失真度的分析和补偿分析信号失真度的原因和影响介绍信号失真度的补偿技术和方法第六章：信号传输技术6.1 信号传输的基本概念介绍信号传输的定义和目的强调信号传输在通信系统中的重要性6.2 同轴电缆传输信号解释同轴电缆的结构和传输原理介绍同轴电缆在不同通信系统中的应用6.3 光纤传输信号解释光纤的结构和传输原理强调光纤通信系统的优点和应用领域第七章：调制与解调技术7.1 调制的基本概念解释调制的定义和目的强调调制在通信系统中的重要性7.2 模拟调制技术介绍调幅、调频和调相的原理和应用强调不同调制技术的优缺点和适用场景7.3 数字调制技术介绍振幅调制、频率调制和相位调制的原理和应用强调数字调制在现代通信系统中的重要性第八章：编码与解码技术8.1 编码的基本概念解释编码的定义和目的强调编码在通信系统中的重要性8.2 模拟编码技术介绍模拟编码的原理和应用强调不同编码技术的优缺点和适用场景8.3 数字编码技术介绍数字编码的原理和应用强调数字编码在现代通信系统中的重要性第九章：信号接收与处理技术9.1 信号接收的基本概念解释信号接收的定义和目的强调信号接收在通信系统中的重要性9.2 模拟信号接收技术介绍模拟信号接收的原理和应用强调不同接收技术的优缺点和适用场景9.3 数字信号接收技术介绍数字信号接收的原理和应用强调数字信号接收在现代通信系统中的重要性第十章：通信系统的安全与隐私10.1 通信系统安全的基本概念解释通信系统安全的重要性强调保护通信系统免受攻击的必要性10.2 加密技术在通信系统中的应用介绍加密技术的原理和应用强调加密技术在保护通信系统安全中的重要性10.3 隐私保护在通信系统中的重要性解释隐私保护的概念强调隐私保护在通信系统中的重要性第十一章：多路复用与解复用技术11.1 多路复用的基本概念解释多路复用的定义和目的强调多路复用在提高通信系统效率中的重要性11.2 模拟多路复用技术介绍频分多路复用（FDM）、时分多路复用（TDM）和波分多路复用（WDM）的原理和应用强调不同多路复用技术的优缺点和适用场景11.3 数字多路复用技术介绍数字时分多路复用（TDMA）、数字频率分配（DAMA）和码分多址（CDMA）的原理和应用强调数字多路复用在现代通信系统中的重要性第十二章：信号处理技术在通信系统中的应用12.1 信号处理的基本概念解释信号处理的目的和重要性强调信号处理技术在通信系统中的应用12.2 滤波器在通信系统中的应用介绍滤波器的作用和类型强调不同滤波器在通信系统中的重要性12.3 信号处理技术在无线通信系统中的应用介绍信号处理技术在无线通信系统中的应用实例强调信号处理技术在提高通信系统性能中的重要性第十三章：现代通信技术的发展趋势13.1 5G通信技术介绍5G通信技术的基本概念和特点强调5G通信技术在推动通信技术发展中的重要性13.2 物联网（IoT）技术解释物联网的概念和应用领域强调物联网技术在通信系统中的应用和前景13.3 边缘计算在通信系统中的应用解释边缘计算的概念和作用强调边缘计算在提高通信系统性能中的重要性第十四章：通信系统的实际应用案例分析14.1 移动通信系统案例分析分析移动通信系统的实际应用案例强调移动通信系统在现代社会中的重要作用14.2 互联网接入技术案例分析分析互联网接入技术的实际应用案例强调互联网接入技术在提供高速互联网服务中的重要性14.3 卫星通信系统案例分析分析卫星通信系统的实际应用案例强调卫星通信系统在不同行业和场景中的重要性第十五章：通信系统的未来发展方向15.1 量子通信技术介绍量子通信的基本概念和特点强调量子通信在提供绝对安全通信中的重要性15.2 集成光学通信技术解释集成光学通信的概念和优势强调集成光学通信在提高通信系统性能中的重要性15.3 通信系统智能化发展介绍通信系统智能化的发展趋势强调智能化技术在提高通信系统效率和可靠性中的重要性重点和难点解析本文教案涵盖了通信原理和相关技术的各个方面，包括通信系统概述、模拟和数字通信系统、无线通信系统、信号传输和接收技术、多路复用与解复用技术、编码与解码技术、通信系统的安全与隐私、信号处理技术在通信系统中的应用、现代通信技术的发展趋势、通信系统的实际应用案例分析以及通信系统的未来发展方向。
国家精品课程
通信原理电子科技大学李晓峰
第2讲均匀量化与最佳量化
602之一
1.量化原理
量化（Quantization）：
一个近似过程，以适度的误差为代价，使无限精度（或较高精度）的数值可以用较少的数位来表示。
日常生活中的“四舍五入”就是最基本的量化方法。
1.量化原理
量化（Quantization）：
一个近似过程，以适度的误差为代价，使无限精度（或较高精度）的数值可以用较少的数位来表示。
2.均匀量化
3.量化误差
3.量化误差
（只要M足够大）
602之二
最佳量化器——量化噪声最小， 。
最佳量化器
1.最佳量化理论 例：8电平高斯量化器，N(0,1)
量化区间的密、疏不等，
随f(x)的高低分布
2.最佳量化器典型例子
最佳量化器——量化噪声达到最小，。
例：8电平高斯量化器，
N(0,1)
3.一般量化噪声计算。
通信原理教案李白萍第一章：通信系统概述1.1 通信系统的定义与分类1.2 通信系统的性能指标1.3 通信系统的组成与工作原理1.4 通信系统的分类及特点第二章：模拟通信系统2.1 模拟通信系统的组成与工作原理2.2 调制与解调技术2.3 幅度调制与解调2.4 频率调制与解调2.5 相位调制与解调第三章：数字通信系统3.1 数字通信系统的组成与工作原理3.2 数字基带信号传输3.3 数字调制与解调技术3.4 数字信号的编码与解码3.5 数字通信系统的性能评估第四章：通信信道与噪声4.1 通信信道的分类与特性4.2 信道模型及其数学描述4.3 噪声的来源与特性4.4 信道容量与误码率4.5 信道编码与解码技术第五章：现代通信技术5.1 卫星通信技术5.2 光纤通信技术5.3 无线通信技术5.4 移动通信技术5.5 物联网通信技术第六章：信号检测与估计6.1 信号检测的基本原理6.2 检测器的设计与性能评估6.3 信号估计的基本方法6.4 信号参数估计的性能分析6.5 信号检测与估计在通信系统中的应用第七章：信息论基础7.1 信息论的基本概念7.2 信息的度量与熵7.3 信道的容量与信息传输率7.4 信息编码与解码技术7.5 信息论在通信系统中的应用第八章：数字信号处理8.1 数字信号处理的基本概念8.2 离散时间信号与系统8.3 数字滤波器的设计与实现8.4 快速傅里叶变换及其应用8.5 数字信号处理在通信系统中的应用第九章：无线通信技术9.1 无线通信系统的基本原理9.2 无线传播模型与信道特性9.3 调制与解调技术在无线通信中的应用9.4 无线通信系统的性能评估9.5 无线通信技术的发展趋势第十章：通信系统实验与实践10.1 通信系统实验的目的与意义10.2 通信系统实验设备的组成与使用10.3 通信系统实验项目与步骤10.4 通信系统实验结果与分析重点和难点解析一、通信系统概述补充说明：性能指标是评估通信系统性能的重要依据，组成与工作原理是理解通信系统的基础。
1.两个二元消息符号1X 与2X 的取值及概率分别为：求它们的熵。
解：利用式21()log Mi i i H X P P ==-∑易见，)(881.07.0log 7.03.0log 3.0)(221bit X H ≈--=)(971.12.0log 2.023.0log 3.02)(222bit X H ≈⨯-⨯-=2.习题二解：（1）最大输出信噪比的时刻为：T（2）（3）最大输出信噪比值:习题三1.2. 一个AM 信号具有如下形式：()[]202cos300010cos6000cos2c s t t t f t πππ=++其中510c f =Hz ；（1） 试确定每个频率分量的功率； （2） 确定调制指数；（3） 确定边带功率、全部功率，以及边带功率与全部功率之比。
解：（1）试确定每个频率分量的功率()[]202cos300010cos 6000cos 220cos 2cos 2(1500)cos 2(1500)5cos 2(3000)5cos 2(3000)c c c cc c s t t t f tf t f t f t f t f t ππππππππ=++=+++-+++-()s t 的5个频率分量及其功率为：20cos 2c f t π：功率为200w ；cos 2(1500)c f t π+：功率为0.5w ；cos 2(1500)c f t π-：功率为0.5w ；5cos 2(3000)c f t π+:功率为12.5w ；5cos 2(3000)c f t π-:功率为12.5w 。
（2）确定调制指数()[][]202cos300010cos 6000cos 22010.1cos30000.5cos 6000cos 2c c s t t t f tt t f tππππππ=++=++因此()0.1cos30000.5cos6000m t t t ππ=+，()max 0.6AM m t β==⎡⎤⎣⎦。
第1章绪论本章教学基本要求：掌握：1. 通信基本概念2. 信息量、主要性能指标计算3. 数字通信系统的组成理解：1. 通信系统的分类2. 通信系统的发展本章核心内容：一、通信的基本概念二、通信系统的组成、分类三、数字通信系统的性能指标四、数字通信技术及发展一、通信的基本概念1. 通信：消息传递的全过程，即信息的传输与交换。
2. 消息：是有待于传输的语言、活动图片和文字、数据等。
3. 信息：消息中包含的有意义的内容。
4. 信号：信息的物质载体。
5. 信息量：度量信息多少的量值，它和消息的总类，消息的重要程度无关，它只反应一个量值。
1）信息量的计算消息中所含信息量与消息出现的概率有关。
（1）信息量（I ）是消息出现的概率（P(x)）的函数：I=I[P(x)] （2）消息出现的概率愈小，它所包含信息量愈大；反之信息量愈小。
且P(x)=1时，I=0，P(x)=0时，I=（3）若干个互相独立事件构成的消息，所含信息量等于各独立事件信息量的和。
I[P(x 1)P (x 2)…P(x n )] = I[P(x 1)]+ I[P(x 2)]+…+ IP(x n )]所以，I=log a)(1x p = - log a p(x) 信息量I 的单位与对数的底数有关：当对数底a 取2时，信息量的单位为比特（bit ）；当对数底a 取e 时，信息量的单位为奈特（nit ）；当对数底a 取10时，信息量的单位为哈特（hart ）。
通常使用的单位为比特。
1比特（bit ）的含义：是信息量的度量单位；一位二进制数不经压缩所含的信息量；一个脉冲波形所含的信息量；一比特等于488微秒。
2）离散信源的平均信息量 （1）离散等概时信息量的计算假设有M(M=2K )个消息，它们是等概的，每条消息的概率P(x)=M1，以2为底时：I=lb )(1x P =lbM=K(bit)（2）离散不等概时信息量的计算某离散信息源输出x 1,x 2,…,x M M 个不同符号，它们出现的概率分别为P(x 1),P(x 2),…,P(x M )。
