深入浅出通信原理 订阅
《深入浅出通信原理》内容源于作者在通信人家园上的“深入浅出通信原理”系列连载,汇编并由清华大学出版社出版,是一本基础全面的计算机IT学科普及书。 [1] 展开全文
《深入浅出通信原理》内容源于作者在通信人家园上的“深入浅出通信原理”系列连载,汇编并由清华大学出版社出版,是一本基础全面的计算机IT学科普及书。 [1]
信息
页    数
351 [2]
作    者
陈爱军
定    价
89元
书    名
深入浅出通信原理
出版时间
2018年02月01日
出版社
清华大学出版社
ISBN
9787302483861
深入浅出通信原理内容简介
本书的主要内容源于作者在通信人家园上的“深入浅出通信原理”系列连载,汇编成为继承了连载图文并茂、深入浅出、理论联系实际的特点,并在连载内容的基础上进行了补充和完善。从信号和频谱讲起,以通信模型为主线,对信道、信源编码、信道编码和交织、脉冲成形、调制、天线技术、复用和多址技术等做了系统讲解。 本书针对真正希望搞清楚通信原理的读者编写,适用于高等院校通信专业本科生和研究生、在职的电信行业工程师,也适用于对通信原理具有浓厚兴趣的非通信专业人士。 [1] 
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  • 深入浅出通信原理 用简单易懂的方法解读通信原理
  • 今天是阅读周最后一次荐书,推荐的书是清华大学出版社至今为止销量最好的通信类书籍《深入浅出通信原理》,这本书最早在通信人家园论坛连载,总点击阅读量超过800万,被大家称为通信界的《明朝那些事儿”》。...

    #边缘计算阅读周# 

    读书的人,有梦可做。

    边缘计算社区联合6大出版社邀您一起阅读,一起做追梦人。

    今天是阅读周最后一次荐书,推荐的书是清华大学出版社至今为止销量最好的通信类书籍《深入浅出通信原理》,这本书最早在通信人家园论坛连载,总点击阅读量超过800万,被大家称为通信界的《明朝那些事儿”》。

      

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    以下为书里的部分篇章,阅读一下,文末有惊喜。3b5f112b1c20cf9d50b46ba8b5cd633b.gif1.1什么是通信

    所谓的通信就是指信息的传递和交流,如图1-1 所示。

    6f462ad62d2487e03db21c467f80c95b.png

    一、广义的通信

    广义的通信:无论采用什么方法、使用什么传输媒介,只要将信息从一地传送到另一地,均可称为通信。从这个意义讲,古代的飞鸽传书和利用烽火传递信息都属于通信。古人将书信绑在鸽子腿上,通过鸽子将书信从一个地方传递到另外一个地方,这就是飞鸽传书,如图1-2 所示。

    古代边防前线发现敌情时,点燃烽火台上的烽火,利用浓烟将敌人入侵的消息传递到后方,这就是烽火通信,如图1-3 所示。

    652aa6b429e843c7490e70757b3e17ee.png

    二、狭义的通信

    狭义的通信只包括电信和广播电视。

    1. 电信

    电信是指利用“电”来传递信息的方法,如电报和电话通信。电报通信中的发报机如图1-4所示。电话通信中的电话机如图1-5 所示。

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    2. 广播电视

    广播:听众使用如图1-6 所示的收音机来收听广播电台的声音节目。

    电视:观众使用如图1-7所示的电视机来收看电视台的视频节目。

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    1.2什么是通信系统

    实现信息传递所需的一切技术设备和传输媒质被统称为通信系统。电话通信系统就是指实现声音传递的通信系统,如图1-8 所示。

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    我们在日常生活中接触到的通信系统都比较复杂,但这些复杂的通信系统并不是一蹴而就的,它经历了由简单到复杂、由有线到无线、由模拟到数字的发展历程。

    为了更好地理解通信原理,下面回顾一下通信系统的演变历史。

    一、有线模拟通信系统

    1875年,贝尔发现电流的强弱可以模拟声音大小的变化,由此想到了利用电流来传送声音,发明了电话。最简单的有线电话通信系统如图1-9 所示,主要由话筒、听筒及二者之间的电话线组成。

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    1. 话筒

    话筒又被称为麦克风、送话器,负责将声音的变化转换为电流的变化。曾经在电话通信系统中广泛应用的碳粒式麦克风如图1-10所示。

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    其工作原理如图1-11所示:当声波作用于震动膜片,碳粒被挤压变得紧密,电阻随之减小,电流增大;当声音变小时,碳粒变得疏松,电阻随之增大,电流减小。

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    2. 听筒

    听筒又被称为扬声器、喇叭、受话器,负责将电流的变化转换为声音的变化。如图1-12 所示的就是一种很常见的扬声器,被称为动圈式扬声器。

    其工作原理如图1-13所示:扬声器里有一个线圈,镶嵌在环形磁体的空隙里,当有音频电流通过时,就产生一个随电流规律变化的磁场,在环形磁铁的共同作用下, 线圈带动纸盆振动,发出声音。

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    二、无线模拟通信系统

    有线电话通信需要架设很长的电话线路,部署起来很不方便。1887年赫兹通过试验证实了电磁波的存在。马可尼受赫兹的电磁波试验的启发,1894年开始进行无线电通信试验,并于1896 年发明了无线电报,1899年首次完成了英国与法国之间国际性的无线电通话。

    无线电话通信系统如图1-14所示,主要由话筒、调制器、发射天线、接收天线、解调器和听筒组成。

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    最初的通信系统是用模拟电路实现的,其中传输的信号都是模拟信号,因此被称为模拟通信系统。

    模拟信号存在一个缺点,那就是抗干扰能力差,很容易在传输的过程中受到干扰影响而产生失真。假定从话筒输出一个音频信号,其波形如图1-15 所示。

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    信号经过传输到达听筒,波形很容易发生失真,如图1-16 所示。

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    三、有线数字通信系统

    相对于模拟信号,数字信号有很多优点。

    1. 数字信号抗干扰能力强

    数字信号的抗干扰能力很强。以最常见的二进制数字信号为例,其使用高电平和低电平两种电平分别代表二进制数字0 和1。接收端只需关注采样时刻的电平值,能够区分出高电平和低电平就可以了,并不需要对接收信号的波形太关心,因此信号波形失真对数字信号的影响很小。

    假定发送端发出一串二进制数字010101…,其波形如图1-17 所示。

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    经过传输到达接收端的信号很容易发生失真,波形如图1-18 所示。

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    只要传输线路比较短,信号衰减程度比较小,信号波形失真不是太严重,二进制数字010101…很容易在接收端被正确恢复出来。但如果传输线路很长,信号衰减程度很大,信号到达接收端时波形失真很严重,二进制数字很难被正确恢复出来。有没有什么解决办法呢?

    只要在信号衰减到一定程度、波形失真还不是太严重时插入数字中继器,对数字信号进行放大,恢复理想脉冲波形,再转发出去即可,这就是数字信号的再生,如图1-19所示。

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    由此可见,数字信号通过再生很容易实现远距离传输。有人会说:模拟信号也可以采用类似的方法来实现远距离传输啊,只要在中途对模拟信号进行放大即可,如图1-20 所示。

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    表面上看似可行,实际上存在一个问题:对模拟信号进行放大的同时,叠加在上面的噪声也会被放大,而且累积的噪声会随着传输距离的增加而越来越多,信号质量会越来越差。而数字信号则不同,通过中继器放大时,可以恢复出理想脉冲波形,叠加在脉冲信号上的噪声不会被累积。

    2. 数字信号便于复用传输

    数字信号还便于实现多路信号的复用传输。

    以4路信号的并行传输为例,如图1-21所示,4 路信号只要按时间错开、轮流

    占用传输线路,即可实现4路信号的复用传输。

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    3. 数字信号便于交换

    数字信号很容易利用时隙交换实现用户间的数据交换。

    假定甲用户的数据在A线路的1#时隙中传输,乙用户的数据在H线路的3#时隙中传输。通过时隙交换,很容易将A线路1#时隙中的内容交换到H线路3#时隙中, 如图1-22 所示。

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    4. 数字信号便于加密

    数字信号还便于进行加密和解密。对称加密是一种很常见的加密算法,其工作原理如图1-23 所示。

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    加密:发送方将明文和加密密钥一起经过特殊加密算法处理后,使其变成复杂的加密密文发送出去。

    解密:接收方收到密文后,使用相同的密钥及相同算法的逆算法对密文进行解密, 将明文恢复出来。

    下面看一个例子:明文为101101011011,密钥为011010101001,对二者进行异或运算,得到密文110111110010,这就完成了加密;只要用相同的密钥与密文进行异或运算,就可以得到明文,完成解密,如图1-24 所示。

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    5. 数字信号便于存储

    数字信号可以很方便地保存在如图1-25所示的VCD/DVD光盘、U盘、硬盘或者网盘中。一个小小的U盘就可以轻松存储几百首歌。

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    相对来讲,模拟信号的存储就没有那么方便了。图1-26所示就是过去常见的录音带和录像带,一盘录音带或录像带一般只能存储个把小时的模拟声音信号或模拟视频信号。

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    6. 数字电路的优点多

    处理模拟信号的电路被称为模拟电路;处理数字信号的电路被称为数字电路。数字电路相对于模拟电路有很多优点,如表1-1 所示。

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    正是由于数字信号具有上述诸多优点,数字信号开始在通信系统中得到应用,模拟通信系统逐渐演变为数字通信系统。

    采用了数字通信技术的电话通信系统如图1-27 所示。

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    相对于有线模拟电话通信系统:在发送端增加了模/数转换器用于将模拟语音信号转换成数字信号;在接收端增加了数/模转换器,用于将数字信号转换回模拟语音信号。

    四、无线数字通信系统

    数字通信技术引入无线通信系统后,无线通信系统也由模拟通信系统演变为数字通信系统,如图1-28 所示。

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    相对于无线模拟电话通信系统:在发送端增加模/ 数转换器用于将模拟语音信号转换成数字信号,同时将模拟调制器更改为数字调制器;在接收端将模拟解调器更改为数字解调器,同时增加数/ 模转换器,用于将数字信号转换回模拟语音信号。

    1.3通信系统模型

    通信的过程就是信源和信宿通过信道收发信息的过程。基本的通信系统模型如图1-29 所示。

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    图1-29是一个单向通信系统。广播、电视都属于这类。商用的移动通信系统一般都是双向通信系统,如图1-30 所示。

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    一、信源和信宿

    信源和信宿位于通信系统的两端,如图1-31 所示。

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    信源:位于发送端,负责将原始信息转换为电信号。信宿:位于接收端,负责将电信号转换回原始信息。下面以无线话筒、视频监控、电报通信为例,介绍一下信源和信宿。

    1. 无线话筒

    麦克风作为信源,将声音转换为声音信号发送出去;扬声器作为信宿,将接收到的声音信号转换回声音,如图1-32 所示。

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    2. 视频监控

    摄像头作为信源,将图像转换为图像信号发送出去;显示器作为信宿,将接收到的图像信号转换回图像,如图1-33 所示。

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    3. 电报通信

    发报机作为信源,将携带了文字信息的莫尔斯码转换为脉冲信号发送出去;收报机作为信宿,将接收到的脉冲信号转换回莫尔斯码,如图1-34 所示。

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    二、信道

    信道就是指信息的传输通道。信道对传输的信号是有要求的,信息必须转换成满足信道要求的信号才能在信道中传输,如图1-35 所示。

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    信号通过信道传输时会出现衰减,而且信道上的干扰和噪声也会对信号产生影响,导致信号失真,如图1-36 所示。

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    信号失真严重时会导致误码。要想实现无误码的信息传输,通信系统设计时必须考虑检错和纠错处理。

    三、发信机和收信机

    1. 发信机

    发信机对信源发出的信息进行必要的检错和纠错编码等处理后,将其转换成适合在信道上传输的信号,发送到信道上,如图1-37 所示。

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    2. 收信机

    收信机负责从信道上接收信号,进行检错和纠错处理后,将信息恢复出来发给信宿,如图1-38 所示。

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    1.4信道

    信道的特性决定了信息在信道上的传输形式,而信道的特性又取决于传输媒介。按照传输媒介的不同,通信信道分为有线信道和无线信道。

    一、有线信道

    有线信道的传输媒介为电话线、网线和光纤等导线。

    1. 电话线

    电话线通常作为电话通信中用户侧的传输媒介,如图1-39 所示。

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    常见的电话线如图1-40 所示。

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    2. 网线

    网线通常作为计算机之间通信的传输媒介。计算机之间通过以太网交换机相连,计算机和以太网交换机之间的传输媒介一般采用网线,如图1-41 所示。

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    常见的网线如图1-42 所示。

    3. 光纤

    光纤通常作为光传输设备之间、通信设备之间的传输媒介。

    LTE基站和核心网设备SGW之间通过传输设备相连,基站和核心网设备SGW

    与传输设备之间采用的传输媒介一般都是光纤,如图1-43 所示。

    常见的光纤如图1-44 所示。

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    二、无线信道

    无线信道的传输媒介为自由空间的电磁波。电磁波按照波长的不同分为无线电波、光波、X射线、γ射线。电磁波谱图如图1-45所示。

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    通信中主要用到了无线电波和光波。

    1. 无线电波

    无线电波按波长分为超长波、长波、中波、短波、超短波和微波。

    1)调幅广播 使用长波、中波或短波进行通信,如图1-46 所示。

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    2)调频广播

    使用VHF 频段87~108MHz的微波进行通信,如图1-47 所示。

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    3)电视

    使用VHF频段48.5~92MHz 和167~223MHz、UHF频段223~870MHz 的微波进行通信,如图1-48 所示。

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    4)无线通信

    Wi-Fi:主要使用UHF频段的2.4GHz微波和SHF频段的5GHz 微波进行通信,如图1-49 所示。

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    GSM:主要使用UHF频段的900MHz/1800MHz微波进行通信,如图1-50所示。

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    LTE:主要使用UHF频段的2.5GHz 微波进行通信,如图1-51 所示。

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    5)微波和卫星通信

    使用SHF和EHF频段的7~38GHz微波进行通信。微波接力通信如图1-52所示。

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    卫星通信如图1-53 所示。

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    2. 光波

    1)可见光通信 使用光波中的可见光进行通信。

    LiFi就是一种提出不久的可见光通信技术,如图1-54所示。

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    2)红外通信

    红外遥控:使用波长为940nm的红外线进行通信,如图1-55所示。

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    本文未经许可,不得转载-End-

    以上内容节选自清华大学出版社的通信科普书深入浅出通信原理作者陈爱军,97年毕业于西安交大无线电专业,进入华为,至今20余年。先后从事GSM/CDMA/WiMAX/LTE等无线产品研发工作。这本书针对真正想要搞清楚通信原理的人读者编写。

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  • 陈爱军 深入浅出通信原理 连载001-250 陈爱军 深入浅出通信原理 连载001-250
  • 1.1什么是通信所谓的通信就是指信息的传递和交流,如图1-1 所示。一、广义的通信广义的通信:无论采用什么方法、使用什么传输媒介,只要将信息从一地传送到另一地,均可称为通信。从这个意义讲,古代的飞鸽传书和...
    1.1什么是通信

    所谓的通信就是指信息的传递和交流,如图1-1 所示。

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    一、广义的通信

    广义的通信:无论采用什么方法、使用什么传输媒介,只要将信息从一地传送到另一地,均可称为通信。从这个意义讲,古代的飞鸽传书和利用烽火传递信息都属于通信。古人将书信绑在鸽子腿上,通过鸽子将书信从一个地方传递到另外一个地方,这就是飞鸽传书,如图1-2 所示。

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    二、狭义的通信

    狭义的通信只包括电信和广播电视。

    1. 电信

    电信是指利用“电”来传递信息的方法,如电报和电话通信。电报通信中的发报机如图1-4所示。电话通信中的电话机如图1-5 所示。

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    2. 广播电视

    广播:听众使用如图1-6 所示的收音机来收听广播电台的声音节目。

    电视:观众使用如图1-7所示的电视机来收看电视台的视频节目。

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    1.2什么是通信系统

    实现信息传递所需的一切技术设备和传输媒质被统称为通信系统。电话通信系统就是指实现声音传递的通信系统,如图1-8 所示。

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    我们在日常生活中接触到的通信系统都比较复杂,但这些复杂的通信系统并不是一蹴而就的,它经历了由简单到复杂、由有线到无线、由模拟到数字的发展历程。

    为了更好地理解通信原理,下面回顾一下通信系统的演变历史。

    一、有线模拟通信系统

    1875年,贝尔发现电流的强弱可以模拟声音大小的变化,由此想到了利用电流来传送声音,发明了电话。最简单的有线电话通信系统如图1-9 所示,主要由话筒、听筒及二者之间的电话线组成。

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    1. 话筒

    话筒又被称为麦克风、送话器,负责将声音的变化转换为电流的变化。曾经在电话通信系统中广泛应用的碳粒式麦克风如图1-10所示。

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    其工作原理如图1-11所示:当声波作用于震动膜片,碳粒被挤压变得紧密,电阻随之减小,电流增大;当声音变小时,碳粒变得疏松,电阻随之增大,电流减小。

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    2. 听筒

    听筒又被称为扬声器、喇叭、受话器,负责将电流的变化转换为声音的变化。如图1-12 所示的就是一种很常见的扬声器,被称为动圈式扬声器。

    其工作原理如图1-13所示:扬声器里有一个线圈,镶嵌在环形磁体的空隙里,当有音频电流通过时,就产生一个随电流规律变化的磁场,在环形磁铁的共同作用下, 线圈带动纸盆振动,发出声音。

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    二、无线模拟通信系统

    有线电话通信需要架设很长的电话线路,部署起来很不方便。1887年赫兹通过试验证实了电磁波的存在。马可尼受赫兹的电磁波试验的启发,1894年开始进行无线电通信试验,并于1896 年发明了无线电报,1899年首次完成了英国与法国之间国际性的无线电通话。

    无线电话通信系统如图1-14所示,主要由话筒、调制器、发射天线、接收天线、解调器和听筒组成。

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    最初的通信系统是用模拟电路实现的,其中传输的信号都是模拟信号,因此被称为模拟通信系统。

    模拟信号存在一个缺点,那就是抗干扰能力差,很容易在传输的过程中受到干扰影响而产生失真。假定从话筒输出一个音频信号,其波形如图1-15 所示。

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    信号经过传输到达听筒,波形很容易发生失真,如图1-16 所示。

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    三、有线数字通信系统

    相对于模拟信号,数字信号有很多优点。

    1. 数字信号抗干扰能力强

    数字信号的抗干扰能力很强。以最常见的二进制数字信号为例,其使用高电平和低电平两种电平分别代表二进制数字0 和1。接收端只需关注采样时刻的电平值,能够区分出高电平和低电平就可以了,并不需要对接收信号的波形太关心,因此信号波形失真对数字信号的影响很小。

    假定发送端发出一串二进制数字010101…,其波形如图1-17 所示。

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    经过传输到达接收端的信号很容易发生失真,波形如图1-18 所示。

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    只要传输线路比较短,信号衰减程度比较小,信号波形失真不是太严重,二进制数字010101…很容易在接收端被正确恢复出来。但如果传输线路很长,信号衰减程度很大,信号到达接收端时波形失真很严重,二进制数字很难被正确恢复出来。有没有什么解决办法呢?

    只要在信号衰减到一定程度、波形失真还不是太严重时插入数字中继器,对数字信号进行放大,恢复理想脉冲波形,再转发出去即可,这就是数字信号的再生,如图1-19所示。

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    由此可见,数字信号通过再生很容易实现远距离传输。有人会说:模拟信号也可以采用类似的方法来实现远距离传输啊,只要在中途对模拟信号进行放大即可,如图1-20 所示。

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    表面上看似可行,实际上存在一个问题:对模拟信号进行放大的同时,叠加在上面的噪声也会被放大,而且累积的噪声会随着传输距离的增加而越来越多,信号质量会越来越差。而数字信号则不同,通过中继器放大时,可以恢复出理想脉冲波形,叠加在脉冲信号上的噪声不会被累积。

    2. 数字信号便于复用传输

    数字信号还便于实现多路信号的复用传输。

    以4路信号的并行传输为例,如图1-21所示,4 路信号只要按时间错开、轮流

    占用传输线路,即可实现4路信号的复用传输。

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    3. 数字信号便于交换

    数字信号很容易利用时隙交换实现用户间的数据交换。

    假定甲用户的数据在A线路的1#时隙中传输,乙用户的数据在H线路的3#时隙中传输。通过时隙交换,很容易将A线路1#时隙中的内容交换到H线路3#时隙中, 如图1-22 所示。

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    4. 数字信号便于加密

    数字信号还便于进行加密和解密。对称加密是一种很常见的加密算法,其工作原理如图1-23 所示。

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    加密:发送方将明文和加密密钥一起经过特殊加密算法处理后,使其变成复杂的加密密文发送出去。

    解密:接收方收到密文后,使用相同的密钥及相同算法的逆算法对密文进行解密, 将明文恢复出来。

    下面看一个例子:明文为101101011011,密钥为011010101001,对二者进行异或运算,得到密文110111110010,这就完成了加密;只要用相同的密钥与密文进行异或运算,就可以得到明文,完成解密,如图1-24 所示。

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    5. 数字信号便于存储

    数字信号可以很方便地保存在如图1-25所示的VCD/DVD光盘、U盘、硬盘或者网盘中。一个小小的U盘就可以轻松存储几百首歌。

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    相对来讲,模拟信号的存储就没有那么方便了。图1-26所示就是过去常见的录音带和录像带,一盘录音带或录像带一般只能存储个把小时的模拟声音信号或模拟视频信号。

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    6. 数字电路的优点多

    处理模拟信号的电路被称为模拟电路;处理数字信号的电路被称为数字电路。数字电路相对于模拟电路有很多优点,如表1-1 所示。

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    正是由于数字信号具有上述诸多优点,数字信号开始在通信系统中得到应用,模拟通信系统逐渐演变为数字通信系统。

    采用了数字通信技术的电话通信系统如图1-27 所示。

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    相对于有线模拟电话通信系统:在发送端增加了模/数转换器用于将模拟语音信号转换成数字信号;在接收端增加了数/模转换器,用于将数字信号转换回模拟语音信号。

    四、无线数字通信系统

    数字通信技术引入无线通信系统后,无线通信系统也由模拟通信系统演变为数字通信系统,如图1-28 所示。

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    相对于无线模拟电话通信系统:在发送端增加模/ 数转换器用于将模拟语音信号转换成数字信号,同时将模拟调制器更改为数字调制器;在接收端将模拟解调器更改为数字解调器,同时增加数/ 模转换器,用于将数字信号转换回模拟语音信号。

    1.3通信系统模型

    通信的过程就是信源和信宿通过信道收发信息的过程。基本的通信系统模型如图1-29 所示。

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    图1-29是一个单向通信系统。广播、电视都属于这类。商用的移动通信系统一般都是双向通信系统,如图1-30 所示。

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    一、信源和信宿

    信源和信宿位于通信系统的两端,如图1-31 所示。

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    信源:位于发送端,负责将原始信息转换为电信号。信宿:位于接收端,负责将电信号转换回原始信息。下面以无线话筒、视频监控、电报通信为例,介绍一下信源和信宿。

    1. 无线话筒

    麦克风作为信源,将声音转换为声音信号发送出去;扬声器作为信宿,将接收到的声音信号转换回声音,如图1-32 所示。

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    2. 视频监控

    摄像头作为信源,将图像转换为图像信号发送出去;显示器作为信宿,将接收到的图像信号转换回图像,如图1-33 所示。

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    3. 电报通信

    发报机作为信源,将携带了文字信息的莫尔斯码转换为脉冲信号发送出去;收报机作为信宿,将接收到的脉冲信号转换回莫尔斯码,如图1-34 所示。

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    二、信道

    信道就是指信息的传输通道。信道对传输的信号是有要求的,信息必须转换成满足信道要求的信号才能在信道中传输,如图1-35 所示。

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    信号通过信道传输时会出现衰减,而且信道上的干扰和噪声也会对信号产生影响,导致信号失真,如图1-36 所示。

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    信号失真严重时会导致误码。要想实现无误码的信息传输,通信系统设计时必须考虑检错和纠错处理。

    三、发信机和收信机

    1. 发信机

    发信机对信源发出的信息进行必要的检错和纠错编码等处理后,将其转换成适合在信道上传输的信号,发送到信道上,如图1-37 所示。

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    2. 收信机

    收信机负责从信道上接收信号,进行检错和纠错处理后,将信息恢复出来发给信宿,如图1-38 所示。

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    1.4信道

    信道的特性决定了信息在信道上的传输形式,而信道的特性又取决于传输媒介。按照传输媒介的不同,通信信道分为有线信道和无线信道。

    一、有线信道

    有线信道的传输媒介为电话线、网线和光纤等导线。

    1. 电话线

    电话线通常作为电话通信中用户侧的传输媒介,如图1-39 所示。

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    常见的电话线如图1-40 所示。

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    2. 网线

    网线通常作为计算机之间通信的传输媒介。计算机之间通过以太网交换机相连,计算机和以太网交换机之间的传输媒介一般采用网线,如图1-41 所示。

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    常见的网线如图1-42 所示。

    3. 光纤

    光纤通常作为光传输设备之间、通信设备之间的传输媒介。

    LTE基站和核心网设备SGW之间通过传输设备相连,基站和核心网设备SGW

    与传输设备之间采用的传输媒介一般都是光纤,如图1-43 所示。

    常见的光纤如图1-44 所示。

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    二、无线信道

    无线信道的传输媒介为自由空间的电磁波。电磁波按照波长的不同分为无线电波、光波、X射线、γ射线。电磁波谱图如图1-45所示。

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    通信中主要用到了无线电波和光波。

    1. 无线电波

    无线电波按波长分为超长波、长波、中波、短波、超短波和微波。

    1)调幅广播 使用长波、中波或短波进行通信,如图1-46 所示。

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    2)调频广播

    使用VHF 频段87~108MHz的微波进行通信,如图1-47 所示。

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    3)电视

    使用VHF频段48.5~92MHz 和167~223MHz、UHF频段223~870MHz 的微波进行通信,如图1-48 所示。

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    4)无线通信

    Wi-Fi:主要使用UHF频段的2.4GHz微波和SHF频段的5GHz 微波进行通信,如图1-49 所示。

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    GSM:主要使用UHF频段的900MHz/1800MHz微波进行通信,如图1-50所示。

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    LTE:主要使用UHF频段的2.5GHz 微波进行通信,如图1-51 所示。

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    5)微波和卫星通信

    使用SHF和EHF频段的7~38GHz微波进行通信。微波接力通信如图1-52所示。

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    卫星通信如图1-53 所示。

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    2. 光波

    1)可见光通信 使用光波中的可见光进行通信。

    LiFi就是一种提出不久的可见光通信技术,如图1-54所示。

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    2)红外通信

    红外遥控:使用波长为940nm的红外线进行通信,如图1-55所示。

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    -End-

    以上内容节选自清华大学出版社的通信科普书《深入浅出通信原理》,作者陈爱军,如下为书籍的简介。

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    强烈推荐购买纸质书籍阅读学习,少喝两杯咖啡少抽两包烟,一本好书到家中!

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  • 深入浅出通信原理MIMO合集

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    深入浅出通信原理MIMO合集 深入浅出通信原理是陈爱军的心血之作,于通信人家园连载,此处仅作python代码笔记训练所用 陈老师的连载从多项式乘法讲起,一步一步引出卷积、傅立叶级数展开、旋转向量、三维频谱、IQ调制...

    深入浅出通信原理MIMO合集

    深入浅出通信原理是陈爱军的心血之作,于通信人家园连载,此处仅作python代码笔记训练所用
    陈老师的连载从多项式乘法讲起,一步一步引出卷积、傅立叶级数展开、旋转向量、三维频谱、IQ调制、数字调制等一系列通信原理知识

    连载503

    SISO是常规的单输入单输出系统

    SIMO是单输入多输出系统,采用接收分集技术

    MIMO是多输入多输出系统

    连载504-505

    香农定理:高斯白噪声干扰的带宽受限信道的信道容量(最大信息传输速率)

    $ C=Blog_2(1+\frac{S}{N})$

    其中 B: 信道带宽(Hz), S:信号功率(W), N:噪声功率(W)

    因此通过增大信道带宽和提高信噪比可提升信道容量

    此外N路并行传输亦可N倍实现增大信道容量(空间复用)

    若信道质量差,或只有1根接收天线,N根发送天线传输相同数据提高传输可靠性(发送分集)

    连载508

    信息增益H是指:从接受天线得到的基带信号与发送天线发出的基带信号之比,是信道的频率响应参数

    MIMO的信道矩阵H:
    \[ H= \begin{bmatrix} h_{11}&0&\dots&0\\ 0&h_{22}&\dots&0\\ \vdots&\vdots&\ddots&\vdots\\ 0&0&\dots&h_{nn} \end{bmatrix} \]
    而MIMO系统可并行传输的数据路数由信道矩阵H的秩决定

    秩其实就是有效方程组的个数,能够解调出多少路发送数据

    A = [0.6,0.7,0.8,0.2,0.3,0.5,0.1,0.9,0,0.15,-0.3,0.8,0.48,0.5,0.76,-0.16]
    A = np.reshape(A,(4,4))
    np.linalg.matrix_rank(A)

    若要实现信道矩阵行向量线性无关,在无线环境下需要天线间距大于半个载波波长

    接收端要进行信道估计,得到信道矩阵,计算出信道矩阵的秩,告知发送端从而决定并行数据路数

    连载523:分集

    分集意义:各路信号发生深衰落的可能性小,因此合成信号出错概率小,提高传输可靠性

    连载528-529:整体信道发送图

    矩阵的SVD分解

    通过几个矩阵的乘积拟合已知矩阵

    \(A_{m\times n} = U_{m\times m}*S_{m\times n}*V_{n\times n}^{'}\)

    \(dim(A)=m*n, dim(U)=m*m, U*U' = np.eye(m), dim(S)=m*n, V*V'=eye(n)\)

    对角矩阵S的元素从左上到右下快速减小,忽略较小的元素可减小计算量(PCA思想?)

    补充知识:

    用方波进行脉冲成型,频谱是sinc形状,两侧有较为明显的拖尾,即频谱泄露。通过加窗解决。

    转载于:https://www.cnblogs.com/WindyZ/p/11447507.html

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  • 深入浅出通信原理》连载 前言:深入浅出通信原理(http://www.txrjy.com/thread-394879-1-4.html)从2010年4月8日开始在C114通信人家园上线连载,从多项式乘法讲起,一步一步引出卷积、傅立叶级数展开、旋转向量...

                                     深入浅出通信原理》连载

     

            前言:深入浅出通信原理http://www.txrjy.com/thread-394879-1-4.html)从2010年4月8日开始在C114通信人家园上线连载,从多项式乘法讲起,一步一步引出卷积、傅立叶级数展开、旋转向量、三维频谱、IQ调制、数字调制等一系列通信原理知识,图文并茂,深入浅出,吸引了一大批网友跟帖学习,迄今为止访问量已经超过1200万人次。 

           本文作者:chenaijun

           文章出处:http://www.txrjy.com/thread-394879-1-4.html

     

    一、连载总目录(二)

    连载201:什么是相位(二)
    连载202:如何计算相位(一)
    连载203:如何计算相位(二)
    连载204:如何理解同相和反相
    连载205:同相和反相情况下的相位差
    连载206:如何理解负相位
    连载207:如何确定零相位点
    连载208:如何确定初始相位(一)
    连载209:如何确定初始相位(二)
    连载210:什么是相位差
    连载211:什么是相移
    连载212:相位失真
    连载213:系统的相频特性
    连载214:什么是正交
    连载215:相位超前和滞后(一)
    连载216:相位超前和滞后(二)
    连载217:什么是相干
    连载218:什么是相干解调
    连载219:奈奎斯特第一准则(一)
    连载220:奈奎斯特第一准则(二)
    连载221:奈奎斯特第一准则(三)
    连载222:奈奎斯特第一准则(四)
    连载223:升余弦滚降滤波器
    连载224:脉冲成型滤波器
    连载225:BPSK调制的基带脉冲波形
    连载226:BPSK基带脉冲波形的解调
    连载227:什么是眼图
    连载228:眼图的形成原理
    连载229:频带利用率概念辨析
    连载230:基带系统与频带系统
    连载231:频带带宽与基带带宽的关系
    连载232:双边带调制信号带宽与基带带宽的关系
    连载233:单边带调制信号带宽与基带带宽的关系
    连载234:IQ调制信号带宽与基带带宽的关系
    连载235:数字调制系统的频带利用率
    连载236:增加信道编码后的频带利用率
    连载237:BPSK调制的频带信号波形
    连载238:QPSK调制的频带信号波形
    连载239:QPSK调制信号的包络
    连载240:利用旋转向量理解BBF+IQ调制
    连载241:旋转向量末端的三维立体轨迹图
    连载242:包络的严格定义(一)
    连载243:包络的严格定义(二)
    连载244:IQ信号的三维立体轨迹图
    连载245:IQ信号轨迹在复平面上的投影
    连载246:通过IQ平面信号轨迹分析包络变化
    连载247:IQ信号轨迹和星座图的关系
    连载248:相邻码元相同情况下的IQ信号轨迹
    连载249:QPSK调制的相位转移图
    连载250:为什么要研究信号的包络
    连载251:OQPSK调制的相位转移图
    连载252:OQPSK调制
    连载253:OQPSK调制原理框图
    连载254:OQPSK解调原理框图
    连载255:IQ解调原理回顾(一)
    连载256:IQ解调原理回顾(二)
    连载257:IQ解调原理回顾(三)
    连载258:IQ解调原理回顾(四)
    连载259:利用与冲激函数做卷积的性质理解IQ解调
    连载260:利用IQ调制解调系统传输复信号
    连载261:OFDM基带信号的传输
    连载262:OFDM射频信号的传输
    连载263:利用IQ调制传输OFDM基带信号
    连载264:只发送实部情况下的OFDM频谱
    连载265:实虚部都发送情况下的OFDM频谱(一)
    连载266:实虚部都发送情况下的OFDM频谱(二)
    连载267:实虚部都发送情况下的OFDM频谱(三)
    连载268:两种OFDM信号频谱对比(一)
    连载269:两种OFDM信号频谱对比(二)
    连载270:子载波频率取负值情况下的OFDM频谱(一)
    连载271:子载波频率取负值情况下的OFDM频谱(二)
    连载272:子载波频率取负值情况下的OFDM频谱(三)
    连载273:子载波频率取负值情况下的OFDM频谱(四)
    连载274:正负子载波频率各一半情况下的OFDM频谱
    连载275:正负子载波频率各一半情况下的OFDM调制(一)
    连载276:正负子载波频率各一半情况下的OFDM调制(二)
    连载277:正负子载波频率各一半情况下的OFDM调制(三)
    连载278:正负子载波频率各一半情况下的OFDM调制(四)
    连载279:正负子载波频率各一半情况下的OFDM调制(五)
    连载280:正负子载波频率各一半情况下的OFDM调制(六)
    连载281:多径效应
    连载282:码间串扰(一)
    连载283:码间串扰(二)
    连载284:码间串扰(三)
    连载285:码间串扰(四)
    连载286:码间串扰(五)
    连载287:OFDM解调(一)
    连载288:OFDM解调(二)
    连载289:OFDM解调(三)
    连载290:OFDM符号时长与子载波间隔的关系
    连载291:OFDM子载波间干扰(一)
    连载292:OFDM子载波间干扰(二)
    连载293:OFDM子载波间干扰(三)
    连载294:OFDM循环前缀(一)
    连载295:OFDM循环前缀(二)
    连载296:OFDM循环前缀(三)
    连载297:OFDM循环前缀(四)
    连载298:OFDM循环前缀(五)
    连载299:OFDM循环前缀(六)
    连载300:OFDM循环前缀(七)
    连载301:OFDM循环前缀(八)
    连载302:OFDM循环前缀(九)
    连载303:OFDM参数设计(一)
    连载304:OFDM参数设计(二)
    连载305:复信号的频谱(一)
    连载306:复信号的频谱(二)
    连载307:复信号的频谱(三)
    连载308:复信号的频谱(四)
    连载309:OFDM与复傅立叶级数展开(一)
    连载310:OFDM与复傅立叶级数展开(二)
    连载311:OFDM与复傅立叶级数展开(三)
    连载312:OFDM与离散傅立叶变换
    连载313:离散傅立叶变换(一)
    连载314:离散傅立叶变换(二)
    连载315:离散傅立叶变换(三)
    连载316:离散傅立叶变换(四)
    连载317:离散傅立叶变换(五)
    连载318:离散傅立叶变换(六)
    连载319:离散傅立叶变换(七)
    连载320:离散傅立叶变换(八)
    连载321:离散傅立叶变换(九)
    连载322:离散傅立叶变换(十)
    连载323:离散傅立叶变换(十一)
    连载324:离散傅立叶变换(十二)
    连载325:离散傅立叶变换(十三)
    连载326:离散傅立叶变换(十四)
    连载327:离散傅立叶变换(十五)
    连载328:离散傅立叶变换(十六)
    连载329:离散傅立叶变换(十七)
    连载330:离散傅立叶变换(十八)
    连载331:离散傅立叶变换(十九)
    连载332:离散傅立叶变换(二十)
    连载333:离散傅立叶变换(二一)
    连载334:离散傅立叶变换(二二)
    连载335:离散傅立叶变换(二三)
    连载336:离散傅立叶变换(二四)
    连载337:离散傅立叶变换(二五)
    连载338:离散傅立叶变换(二六)
    连载339:离散傅立叶变换(二七)
    连载340:离散傅立叶变换(二八)
    连载341:离散傅立叶变换(二九)
    连载342:离散傅立叶变换(三十)
    连载343:离散傅立叶变换(三一)
    连载344:离散傅立叶变换(三二)
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    连载346:离散傅立叶变换(三四)
    连载347:离散傅立叶变换(三五)
    连载348:离散傅立叶变换(三六)
    连载349:离散傅立叶变换(三七)
    连载350:离散傅立叶变换(三八)
    连载351:离散傅立叶变换(三九)
    连载352:离散傅立叶变换(四十)
    连载353:离散傅立叶变换(四一)
    连载354:利用DFT进行频谱分析
    连载355:如何提高频谱密度
    连载356:如何提高频谱分辨率(一)
    连载357:如何提高频谱分辨率(二)
    连载358:泄漏效应
    连载359:为什么会产生频谱泄漏(一)
    连载360:为什么会产生频谱泄漏(二)
    连载361:为什么会产生频谱泄漏(三)
    连载362:为什么会产生频谱泄漏(四)
    连载363:为什么会产生频谱泄漏(五)
    连载364:为什么会产生频谱泄漏(六)
    连载365:为什么会产生频谱泄漏(七)
    连载366:为什么会产生频谱泄漏(八)
    连载367:为什么会产生频谱泄漏(九)
    连载368:如何减小频谱泄漏
    连载369:频谱的主瓣和旁瓣
    连载370:为什么会出现主瓣和旁瓣(一)
    连载371:为什么会出现主瓣和旁瓣(二)
    连载372:循环卷积和卷积的区别
    连载373:循环卷积的计算过程
    连载374:形象图示循环卷积的计算过程
    连载375:利用matlab计算循环卷积
    连载376:时域相乘相当于频域做循环卷积
    连载377:验证频域循环卷积定理
    连载378:证明频域循环卷积定理之一
    连载379:证明频域循环卷积定理之二
    连载380:证明频域循环卷积定理之三
    连载381:证明频域循环卷积定理之四
    连载382:通过加窗减小旁瓣泄漏
    连载383:矩形窗
    连载384:汉宁窗
    连载385:汉明窗
    连载386:布莱克曼窗
    连载387:四种窗函数的波形比较
    连载388:四种窗函数的频谱比较
    连载389:窗函数的应用
    连载390:利用IDFT实现OFDM调制之一
    连载391:利用IDFT实现OFDM调制之二
    连载392:利用IDFT实现OFDM调制之三
    连载393:利用IDFT实现OFDM调制之四
    连载394:利用IDFT实现OFDM调制之五
    连载395:利用IDFT实现OFDM调制之六
    连载396:利用IDFT实现OFDM调制之七
    连载397:利用IDFT实现OFDM调制之八
    连载398:利用DFT实现OFDM解调之一
    连载399:利用DFT实现OFDM解调之二
    连载400:利用DFT实现OFDM解调之三
    连载401:利用DFT实现OFDM解调之四
    连载402:OFDM采样频率之一
    连载403:OFDM采样频率之二
    连载404:OFDM采样频率之三
    连载405:OFDM采样频率之四
    连载406:OFDM采样频率之五
    连载407:OFDM采样频率之六
    连载408:OFDM采样频率之七
    连载409:OFDM采样频率之八
    连载410:OFDM信号与周期信号
    连载411:傅立叶系数与DFT的关系之一
    连载412:傅立叶系数与DFT的关系之二
    连载413:傅立叶系数与DFT的关系之三
    连载414:傅立叶系数与DFT的关系之四
    连载415:傅立叶系数与DFT的关系之五
    连载416:傅立叶系数与DFT的关系之六
    连载417:OFDM信号的FT与DFT

    连载418:调制技术
    连载419:标准幅度调制(AM)
    连载420:AM解调
    连载421:AM信号的频谱
    连载422:AM的调制效率
    连载423:双边带调制(DSB)
    连载424:DSB的解调
    连载425:上边带和下边带
    连载426:单边带调制(SSB)
    连载427:SSB解调(一)
    连载428:SSB解调(二)
    连载429:IQ调制(一)
    连载430:IQ调制(二)
    连载431:IQ调制为什么被称为正交调制
    连载432:IQ调制信号的波形图
    连载433:IQ解调原理
    连载434:利用旋转向量理解IQ解调
    连载435:IQ调制解调三维频谱分析
     

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空空如也

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深入浅出通信原理