通信原理（2）

分集接收就是采用两种或两种以上的不同的方法接收同一信号，以减少衰减带来的影响，是一种有效的抗衰落的措施。其基本思想是将接收到的信号分成多路的独立不相关信号，然后将这些不同能量的信号按不同的规则合并起来。时间分集，频率分集，空间分集

码间串扰：数字信号通过传输系统时，由于系统的传输特性不理想，或者由于信道中加性噪声的影响，使收端脉冲展宽，延伸到邻近码元，从而对邻近码元造成干扰。

根据奈奎斯特准则，数字基带系统无码间串扰的充要条件是，在当前抽样时刻只有该时刻的输入码元信号，而其他码元在该时刻的值为0。可以通过信道均衡和部分响应系统来实现无码间串扰传输，信道均衡可以通过数字均衡器或自适应均衡器，利用迫零算法，均方误差算法等来达到无码间串扰的效果。

匹配滤波器是一种最佳线性滤波器，其作为最优滤波器，依据的最优准则是输出信噪比最大。由于匹配滤波器的传输函数与输入信号有关，信号不同则匹配滤波器也不同。且匹配滤波器的输出信号与输入信号之间有严重的波形失真，因此只能用于数字信号的接收，不能用于模拟信号的接收和滤波。

多径衰落：无线信道中发射机和接收机之间的传播路径非常复杂，通常可以通过多条路径到达接收端，此时到达接收端的信号是不同幅度和相位的信号的叠加，此时造成的衰落叫做多径衰落

抗多径衰落的措施：

CDMA：码分多址技术，是采用不同的码字将位于不同地点的多个用户接入与共用通信系统的方法

FDMA：频分多址技术，采用调频的多址技术

TDMA：时分多址技术，采用时分的多址技术

FDMA是将业务信道划分为不同的频段，分配给不同的用户。

TDMA是将业务信道在不同的时间分配给不同的用户。

CDMA是所用用户在同一时间、同一频段上根据不同的编码获得业务信道

测距：雷达通过天线向外发射一类线性调频连续波，并接收目标的反射信号。反射波与发射波的形状相同，只是时间上有一个延迟，通过测量这个延迟，且已知电磁波在大气中的传播速度，则可以计算出与目标的距离

测速：此时由于目标是运动的，则反射信号中包含一个由目标的相对运动所引起的多普勒频移，通过测量发射信号与接收信号的频率差，再经过相关计算可以得到目标的速度

数字通信中，经常将数字信号在复平面上表示，以直观的表示信号以及信号之间的关系。这种图示就是星座图。星座图上包含了很多信息。理论分析得到，影响数字传输系统误码率的关键因素的其星座图中最邻近信号点之间的距离。信号点距离越大，则系统的误码率越低。

眼图：为了衡量基带传输系统的新能优劣，在实验室中，通常用示波器观察接收信号波形的方法来分析码间串扰和噪声对系统性能的影响，这就是眼图分析法，利用示波器的余辉作用，将扫描所得到的每一个码元波形重叠在一起从而形成眼图。眼图中包含丰富的信息，从眼图上可以观察出码间串扰和噪声的的影响。

首先给出了一些通信的基本概念，然后是通信系统的组成，模拟通信系统，数字基带通信系统，数字频带通信系统，模拟信号的数字化和PCM等等

现在的通信系统大部分都是数字通信系统，由信源，发送设备，信道，接收设备，信宿。发送设备中又有信源编码，信道编码，调制；接收设备中又有解调，信道译码，信源译码

信源编码实际上就是压缩编码，提高信号的有效性，信道编码实际上是通过增加监督位和冗余，提高信号的抵御噪声的能力，增加信号的可靠性

模拟通信：

2Baud/Hz

1Baud/Hz

连续波调制和脉冲调制，连续波调制又分为模拟调制和数字调制，模拟调制：AM，FM，PM

数字调制：ASK，FSK，PSK，DPSK

脉冲调制又分为脉冲模拟调制和脉冲数字调制，脉冲模拟调制：PAM，PDM，PPM

脉冲数字调制：PCM，DPCM，DM（增量调制）

AM可用相干解调和非相干解调，非相干解调例如包络检波法，其实现起来比较简单，但是有门限效应，只有在信噪比较大的时候才能使用

在星座图中，每个点表示一个调制的信号，星座图中的欧氏距离反映了其的抗噪声性能，欧氏距离越大抗噪声性能越好，所以16QAM比16PSK的抗噪声性能更好，16QAM是在一个正方形上分布的，16PSK是在一个幅度一样的圆上分布的，相邻两点的欧氏距离小

PCM的过程：采样，量化，编码

均匀量化和非均匀量化

非均匀量化能够提高小信号的量化信噪比，很多信号的归一化有效值比较小，例如语音信号只有20%左右

A律（13折线法）和u律（15折线法）

眼图，眼睛张开高度的一半表示了噪声容限，判决门限位于上下高度的中线上，最佳抽样时刻

匹配滤波器，相关接收机

最大后验概率准则在输入等概的时候可以转换的最大似然，实际应用中是利用星座图中最小欧式距离准则

把高速的数据流利用正交子载波转换成低速的数据流，这些正交的子载波在频谱上是有重叠的，提高了频谱效率。

移动通信的发展史，1G-4G，5G，

1G：FDMA

2G：GSM系统，用了TDMA

3G：CDMA，分为3种，WCDMA，CDMA-2000，TD-SCDMA

4G：OFDMA

FDMA：给不同的用户划分不同的频段，每个用户在不同的频段上进行数据的传输，需要保护间隔

TDMA：不光分频，还在每个频段上划分了不同的时隙，每个用户在不同的时隙上传输数据。

CDMA：不同的用户采用不同的码字，相邻的小区采用能用相同的频率

硬切换：越区切换时要先与原小区断开连接，再与新小区建立连接，容易掉话

软切换：越区连接时先与新小区建立连接再与原小区断开连接

2G时是先频分复用后时分复用，相邻小区之间用的是不同的频点，一台手机在同一时刻上只能工作在一个频点上

3G中CDMA是用不同的码字区分，相邻的小区可以用同样的频点

空间的分集增益，接收端能收到独立的一系列信号，这些信号包含同一信息，能通过一些手段加以利用，加权或者输出信噪比最大的，得到更好的输出。

时间分集增益，频率分集增益

时间分集增益：rake接收机，3G，CDMA，到达rake接收机的时间不同

频率分集增益：在某些频率上衰落比较大，在某些频率上衰落比较小

提高信号的抗干扰性，扩频后频带比较宽带来频率上的分集增益

频率选择性衰落：多径效应（OFDM可以抵抗）

平坦衰落

快衰落：多普勒频移

无差错条件下，传输信息的最大速率；

提高信道容量可以通过提高信噪比和信道带宽来实现，在一定条件下带宽可以和信噪比相互转换

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