通信原理.doc

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资源描述

1、原创连载深入浅出通信原理(最后更新于 6 月 8 日夜)开场:很多原理一旦上升为理论,常常伴随着繁杂的数学推导,很简单的本质反而被一大堆公式淹没,通信原理因此让很多人望而却步。非常复杂的公式背后很可能隐藏了简单的道理。真正学好通信原理,关键是要透过公式看本质。以复傅立叶系数为例,很多人都只是会套公式计算,真正理解其含义的人不多。对于经常出现的“负频率”,真正理解的人就更少了。连载 1:从多项式乘法讲起连载 2:卷积的表达式连载 3: 利用 matlab 计算卷积连载 4:将信号表示成多项式的形式连载 5:著名的欧拉公式连载 6:利用卷积计算两个信号的乘积连载 7:信号的傅立叶级数展开连载 8:

2、时域信号相乘相当于频域卷积连载 9:用余弦信号合成方波信号连载 10:傅立叶级数展开的定义连载 11:如何把信号展开成复指数信号之和?连载 12:复傅立叶系数连载 13:实信号频谱的共轭对称性连载 14:复指数信号的物理意义旋转向量连载 15:余弦信号的三维频谱图连载 16:正弦信号的三维频谱图连载 17:两个旋转向量合成余弦信号的动画连载 18:周期信号的三维频谱图连载 19:复数乘法的几何意义连载 20:用成对的旋转向量合成实信号连载 21:利用李萨育图形认识复信号连载 22:实信号和复信号的波形对比连载 23:利用欧拉公式理解虚数连载 24: IQ 信号是不是复信号?连载 25: IQ

3、解调原理连载 26:用复数运算实现正交解调连载 27:为什么要对信号进行调制?连载 28: IQ 调制为什么被称为正交调制?连载 29:三角函数的正交性连载 30: OFDM 正交频分复用连载 31: OFDM 解调连载 32: CDMA 中的正交码连载 33: CDMA 的最基本原理连载 34: 什么是 PSK 调制?连载 35: 如何用 IQ 调制实现 QPSK 调制?连载 36: QPSK 调制信号的时域波形连载 37: QPSK 调制的星座图连载 38: QPSK 的映射关系可以随意定吗?连载 39: 如何使用 IQ 调制实现 8PSK?连载 40: 如何使用 IQ 调制实现 16QA

4、M?连载 41:什么是码元?连载 42:各种数字调制方式的性能比较连载 43: 利用 IQ 调制实现 BPSK 调制连载 44: 利用旋转向量理解 BPSK 调制连载 45: 利用旋转向量理解 BPSK 解调(一)连载 46: 利用旋转向量理解 BPSK 解调(二)连载 47: 利用旋转向量理解 BPSK 解调(三)连载 48: 利用复数运算实现 BPSK 调制和解调连载 49: 利用实数运算实现 BPSK 调制和解调连载 50:利用旋转向量理解正交调制连载 51:利用旋转向量理解正交解调(一)连载 52:利用旋转向量理解正交解调(二)连载 53:利用旋转向量理解正交解调(三)连载 54: P

5、SK/QAM 调制仅仅是指映射部分吗?连载 55:调制解调与傅立叶级数展开的关系连载 56:利用求复傅立叶系数的方法实现解调连载 1:从多项式乘法说起多项式乘法相信我们每个人都会做:再合并同类项的方法得到的,要得到结果多项式中的某个系数,需要两步操作才行,有没有办法一步操作就可以得到一个系数呢?下面的计算方法就可以做到:这种计算方法总结起来就是:反褶:一般多项式都是按 x 的降幂排列,这里将其中一个多项式的各项按 x 的升幂排列。平移:将按 x 的升幂排列的多项式每次向右平移一个项。相乘:垂直对齐的项分别相乘。求和:相乘的各结果相加。反褶、平移、相乘、求和这就是通信原理中最常用的一个概念“卷积

6、”的计算过程。连载 2:卷积的表达式利用上面的计算方法,我们很容易得到:c(0)=a(0)b(0)c(1)=a(0)b(1)+a(1)b(0)c(2)=a(0)b(2)+a(1)b(1)+a(2)b(0)c(3)=a(0)b(3)+a(1)b(2)+a(2)b(1)+a(3)b(0)其中:a(3)=a(2)=b(3)=0在上面的基础上推广一下:假定两个多项式的系数分别为 a(n),n=0n1 和 b(n),n=0n2,这两个多项式相乘所得的多项式系数为 c(n),则:c(0)=a(0)b(0)c(1)=a(0)b(1)+a(1)b(0)c(2)=a(0)b(2)+a(1)b(1)+a(2)b(

7、0)c(3)=a(0)b(3)+a(1)b(2)+a(2)b(1)+a(3)b(0)c(4)=a(0)b(4)+a(1)b(3)+a(2)b(2)+a(3)b(1)+a(4)b(0)以此类推可以得到:上面这个式子就是 a(n)和 b(n)的卷积表达式。通常我们把 a(n)和 b(n)的卷积记为:a(n)*b(n),其中的*表示卷积运算符。 连载 3:利用 matlab 计算卷积表面上看,卷积的计算公式很复杂,计算过程也很麻烦(反褶,平移,相乘,求和),实际上使用 Matlab 很容易计算。以上面的 a(n) = 1 1,b(n) = 1 2 5的卷积计算为例: a = 1 1; b = 1 2

8、 5; c = conv(a,b); cc =1 3 7 5后面很多地方的讲解都会用到 matlab,没用过 matlab 的同学,请到网上下载个 matlab 7.0,安装后,将上面前 4 行内容拷贝到命令窗口中执行,即可得到上面的执行结果。为了更好地理解卷积(多项式相乘,相当于系数卷积),我们用 matlab 画一下高中学过的杨辉三角。杨辉三角是一个由数字排列成的三角形数表,一般形式如下:11 11 2 11 3 3 11 4 6 4 11 5 10 10 5 11 6 15 20 15 6 1其中每一横行都表示(a+b)n(此处 n=1,2,3,4,5,6,)展开式中的系数。杨辉三角最本

9、质的特征是,它的两条斜边都是由数字 1 组成的,而其余的数则是等于它肩上的两个数之和。 x=1 1;y=1 1; yy =1 1 y=conv(x,y)y =1 2 1 y=conv(x,y)y =1 3 3 1 y=conv(x,y)y =1 4 6 4 1 y=conv(x,y)y =1 5 10 10 5 1 y=conv(x,y)y =1 6 15 20 15 6 1连载 4:将信号表示成多项式的形式多项式乘法给了我们启发:如果信号可以分解为类似多项式的这种形式:存不存在满足这个条件的 x 呢?前人早就给出了答案,那就是:附:前面推导过程中用到的几个三角公式:连载 5:著名的欧拉公式这就是著名的欧拉公式。对于欧拉公式,大家知道结论就可以了,想知道怎么得来的同学请参考下面的证明。欧拉公式的证明(利用泰勒级数展开):连载 6:利用卷积计算两个信号的乘积

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