Spezialkurs für elektronische Kommunikation - Austausch von Baoyan-Notizen

Vorwort

Weitere Abschlussnotizen finden Sie unter : Professioneller Kurs für elektronische Kommunikation - Baoyan Note Sharing

 

Allgemeine Grundlagen - Schwerpunkt

• Der Zeitbereich ist begrenzt, was dem unendlichen Frequenzbereich entspricht (der Zeitbereich wird mit der Rechteckfunktion multipliziert, und im Frequenzbereich entspricht dies der Faltung mit der Abtastfunktion, und die Abtastfunktion ist in der Frequenz unendlich Domain)
• Bandbegrenzte Funktion im Frequenzbereich, muss im Zeitbereich unendlich sein
• Die Methode zur tatsächlichen Messung der Impulsantwort: Messen Sie zuerst die Sprungantwort des Systems und leiten Sie dann die Impulsantwort ab
• Methode zur Fehlerreduzierung bei Verwendung einer Rechteckwelle anstelle einer Impulsantwort: Die Impulsbreite ist so klein wie möglich und die Impulsamplitude so groß wie möglich

Modulation (Spektrumverschiebung)

• Bewegen Sie das Spektrum des Basisbandsignals zu hohen Frequenzen, um ein Signal zu bilden, das für die Übertragung in dem Kanal geeignet ist
• Dieser Vorgang erfordert einen Multiplikator, der mit dem Träger multipliziert wird, um zu erreichen
• Grund
  • Hochfrequente Signale eignen sich besser zur Übertragung im Kanal
  • Um eine Antenne in der richtigen Länge zu verwenden
  • Der Hochfrequenzbereich ist breiter, es können mehr Signale übertragen werden und ein Frequenzmultiplexverfahren kann realisiert werden
• Eigenschaften von Bandsignalen
  • Tragen Sie ursprüngliche Basisbandinformationen
  • geeignet für die Übertragung im Kanal
  • Das Spektrum des Signals hat eine Bandpassform mit einer Mittenfrequenz weit von Null

Demodulation

• Der umgekehrte Modulationsprozess, bei dem das ursprüngliche Basisbandsignal aus dem empfangenen modulierten Signal wiederhergestellt wird, ist im Wesentlichen eine Spektrumverschiebung

• kohärente Demodulation

  • Multipliziere das modulierte Signal mit dem lokalen Träger unter Verwendung eines Multiplizierers
  • Funktioniert mit allen linearen Modulationen
  • Einschränkung: Es muss ein lokaler Träger (kohärenter Träger) bereitgestellt werden , der strikt mit dem empfangenen modulierten Träger synchronisiert ist und gleichfrequent und in Phase ist
  • Multipliziere mit dem empfangenen modulierten Signal und entferne die Tiefpasskomponente durch ein Tiefpassfilter, um das ursprüngliche Basisband-modulierte Signal zu erhalten
  • Geeignet zur Demodulation aller linear modulierten Signale

• Inkohärente Demodulation (Hüllkurvenerkennung)

  • Gilt nur für AM-Signale mit $|m(t){|}_{binein}\le {EIN}_{}$, das heißt, wenn die Hüllkurve (Amplitude) des AM-Signals nicht verzerrt ist
  • Kann durch Halbwellen- oder Vollwellengleichrichter + Tiefpassfilter implementiert werden

Nyquist-Abtastgesetz (Zeitbereich)

• Funktion: Um die begrenzte Abtastrate zur Wiederherstellung des Originalsignals ohne Verzerrung zu nutzen, muss also nicht das analoge Signal selbst übertragen werden, sondern nur diese diskreten Abtastwerte können übertragen und empfangsseitig wiederhergestellt werden das ursprüngliche analoge Signal
• $f_{}\ge 2f_{}$
• Wenn das bandbegrenzte Signal (bandbegrenzt im Frequenzbereich) mit einer Abtastrate abgetastet wird, die nicht niedriger ist als das Doppelte der höchsten Frequenz des ursprünglichen Signals, kann das erhaltene diskrete Abtastsignal das ursprüngliche Signal genau bestimmen
• Abtastsignal: Periodische Wiederholung des ursprünglichen Signalspektrums mit der Abtastkreisfrequenz

Bandpass-Sampling-Theorem

Originalcode, Inverscode, Komplementcode

• Base
  • Die Hardware des Computers bestimmt, dass alle im Computer gespeicherten Daten im Wesentlichen im Binärcode gespeichert sind
  • Der Operator im Rechner, nur der Additionsoperator
  • Um die Addition zur Erzielung einer Subtraktion zu verwenden, wird das Vorzeichenbit ** (0 für positiv, 1 für negativ) eingeführt
  • Der Generierungsprozess des Originalcodes, des inversen Codes und des Komplementcodes soll das Problem der Computersubtraktion und Einführung des Vorzeichenbits lösen
• Originalcode: Die einfachste Darstellung von Maschinenzahlen, das höchste Bit stellt das Vorzeichenbit dar, und die anderen Bits speichern den Absolutwert der Binärzahl
• Inverscode: Der Inverscode einer positiven Zahl ist immer noch gleich dem Originalcode, der Inverscode einer negativen Zahl ist ihr Originalcode, mit Ausnahme des Vorzeichenbits, das bitweise invertiert wird
• Komplementcode: Das Komplement einer positiven Zahl ist gleich ihrem ursprünglichen Code; das Komplement einer negativen Zahl ist gleich dem Komplement +1

Die Beziehung zwischen Korrelation und Faltung

• Sowohl die Korrelation als auch die Faltung zielen auf die Wechselwirkung zwischen zwei Signalen ab, und die Korrelation konzentriert sich mehr auf die Beschreibung der Ähnlichkeit zwischen den beiden
• Der Hauptunterschied zwischen Korrelation und Faltung besteht darin, dass bei der Faltungsoperation eine der Funktionen umgekehrt wird und dann das Gleitprodukt summiert wird, während die Korrelation nicht umgekehrt wird
• Mit anderen Worten, Faltung ist eine Korrelationsoperation, die eine der Funktionen um 180° umkehrt und dann eine Korrelationsoperation durchführt.
• Die Hauptanwendung der Faltung liegt in der digitalen Signalverarbeitung.Um den Ausgang eines Signals zu finden, das durch das LTI-System läuft (genauer gesagt,die Nullzustandsantwort), kann die Faltung der Erregung und der Systemfunktion verwendetwerden Berechnung

Die Beziehung zwischen schneller Fourier-Transformation (FFT) und diskreter Fourier-Transformation (DFT)

• Die Grundidee der FFT besteht darin, die ursprüngliche N-Punkt-Sequenz unter Verwendung der 2-Punkt-Strategie wiederum in eine Reihe kurzer Sequenzen zu zerlegen (die Signalsequenzen im Zeitbereich werden gemäß der Paritätseigenschaft angeordnet) , und dann verwenden wir DFT um diese kurzen Sequenzen zu berechnen und geeignete Kombinationen zu bilden, um die wiederholten Multiplikationsoperationen zu löschen, und um den Zweck zu erreichen, die Struktur zu vereinfachen und schnelle Operationen zu realisieren.
• Die Essenz besteht darin, die beiden Eigenschaften von DFT zu verwenden: Periodizität und Symmetrie
• Komplexität der N-Punkt-DFT: $N^2$ komplexe Multiplikationen,$(N-1)N$ komplexe Additionsoperationen,$O\left({Frauen\; )}^2\right)$
• Komplexität der N-Punkt-FFT: $\frac{}{2}lo{g}_{}N$ komplexe Multiplikationen,$Nlo{g}_{}N$ Additionen,$O(Nlog\_\_{}_{}N)$

unterbrechen

• Kurze Einführung : Interrupt ist eine Operation, die die CPU veranlasst, das ausgeführte Programm zu beenden und sich anderen speziellen Dingen zuzuwenden
• Warum Interrupts verwenden?
  • Hardwarefehleralarm und -verarbeitung
  • Unterstützung der gleichzeitigen Ausführung mehrerer Programme , Verbesserung der Betriebseffizienz von Computersystemen
  • Echtzeitverarbeitungsfunktion _ _
• Basiskonzept
  • Insgesamt 256 Interrupts, Interruptnummer 00H-0FFH
  • Je nachdem, ob eine Maskierung erlaubt ist , wird sie unterteilt in: maskierbarer Interrupt und nicht maskierbarer Interrupt
  • Je nach Quelle der Interrupt - Anforderung wird diese unterteilt in: interner Interrupt und externer Interrupt
  • Interne Interrupts sind nicht maskierbar
  • Externe Interrupts können in maskierbare Interrupts und nicht-maskierbare Interrupts unterteilt werden
    • Interrupts von NMI-Pins (nicht maskierbarer Interrupt), die nicht maskiert werden können, wie z. B. Stromausfall, Speicherlese- und -schreibfehler, Busparitätsfehler usw. , werden flankengetriggert
    • Pin-Interrupts von INTR (Interrupt Request Signal) können maskiert werden
  • Wenn ein Flag-Bit IF im Flag-Register auf 0 gesetzt ist, kann der Interrupt von INTR abgeschirmt werden , das heißt, er wird nicht durch den Interrupt von INTR unterbrochen
• Hauptprozess
  • Grundprozess : fünf Stufen: Unterbrechungsanforderung, Unterbrechungsentscheidung, Unterbrechungsantwort, Unterbrechungsdienst und Unterbrechungsrückgabe
  • Zuerst empfängt die CPU das Interrupt-Anforderungssignal, durchläuft die Interrupt-Entscheidung und tritt in die Interrupt-Antwortstufe ein
    • Dann beginnt die CPU, die Szene zu schützen (schiebt die aktuell ausgeführte Adresse und andere Informationen in den Stack), tritt in die Interrupt-Serviceroutine ein, um den Interrupt auszuführen, und stellt dann die Szene wieder her (legt die Szeneninformationen in den Stack).
  • Kehren Sie abschließend zum Haltepunkt des ursprünglichen Programms zurück und fahren Sie mit der Ausführung des ursprünglichen Programms fort
  • Der Teil, der das [Unterbrechungsprogramm] tatsächlich ausführt, befindet sich in der Unterbrechungsdienstphase

Das Konzept des Rauschens, der Unterschied zwischen Rauschen und Interferenz

• Lärm ist inhärent, omnidirektional, die ganze Zeit, wahllos
• Störungen sind von außen, zu unterschiedlichen Zeiten und an unterschiedlichen Orten sind die Störungen unterschiedlich
• Um die Größe von Rauschen und Interferenzen zu messen, SNR (Signal-Rausch-Verhältnis), SIR (nützliches Signal-Rausch-Leistungsverhältnis, Signal-Rausch-Verhältnis) und SINR (Signal-Rausch-Rausch-Verhältnis). )
• Je größer diese Verhältnisse sind, desto geringer ist natürlich der Einfluss von Rauschen und Interferenzen und desto besser ist der Empfang.

So unterdrücken Sie Rauschen

• Rauschen wird hauptsächlich in zwei Teile unterteilt: Kanalrauschen und Geräterauschen , das hauptsächlich durch die thermische Bewegung von Elektronen verursacht wird
• Daher ist die Verwendung von Temperatur zur Unterdrückung von Rauschen ein sehr wichtiger Weg
• Zweitens ist das Kanalrauschen durch Gaußsches additives weißes Rauschen AWGN gekennzeichnet, das gleichmäßig im Spektrum verteilt ist, d. h. je größer die Empfängerbandbreite ist, desto mehr Kanalrauschen wird empfangen.
• Kombiniert man diese beiden Faktoren, um ein niedriges Kanalrauschen zu haben, ist es offensichtlich, je niedriger die Betriebstemperatur, desto besser, und je kleiner die Kanalbandbreite, desto besser.

Energiesignal und Leistungssignal

Sowohl Energie als auch Leistung basieren auf unendlichen Zeitintegralen

• **Energie: **Integral des Quadrats der Signalamplitude über ein unendliches Intervall
• **Leistung:**Das Verhältnis von Energie zu "unendlich langer Zeit". (Dieser Ausdruck ist nicht streng, dient nur dem Verständnis)
• **Energiesignal: **Begrenzte Energie, 0 Leistung, Fourier-Transformation möglich
• **Leistungssignal: **Unbegrenzte Energie, begrenzte Leistung, keine Fourier-Transformation
• Einheitsimpulssignal, kein Energiesignal (Parseval-Theorem, die Energie der Impulsfunktion im Frequenzbereich ist unendlich)
• Ein begrenztes periodisches Signal muss ein Leistungssignal sein

Der wesentliche Unterschied zwischen DCT und FFT

• DCT ist eine Reell-zu-Real-Transformation, die hauptsächlich zur Signalkomprimierung verwendet wird
• FFT ist eine Reell-zu-Komplex-Transformation, die in den Frequenzbereich transformiert
• Da DCT keine Imaginärteilberechnung beinhaltet, hat es den doppelten Berechnungsumfang und eine schnellere Berechnungsgeschwindigkeit als DFT.
• Das Durchführen von DFT an dem neuen Signal (Symmetrie des ursprünglichen Signals + Übersetzung, echtes gerades Signal) ist das Durchführen von DCT an dem ursprünglichen Signal

Warum können zufällige Signale nicht durch ein Spektrum dargestellt werden? Und es muss in Bezug auf die spektrale Leistungsdichte ausgedrückt werden?

• Da das Spektrum eines Zufallssignals zufällig ist, ist das Spektrum jeder Realisierung unterschiedlich (das Spektrum ist zufällig, sowohl das Amplitudenspektrum als auch das Phasenspektrum sind zufällig), aber das Leistungsspektrum ist festgelegt, da das Leistungsspektrum per Definition das ist Magnitude im Quadrat Der statistische Durchschnitt der Funktion und nicht das bloße Quadrat des Spektrums, das ein statistisches Konzept hat
• Das Leistungsspektrum verschiedener Realisierungen des Zufallssignals ist also gleich
• Darüber hinaus ist die Frage, ob ein Zufallssignal eine Fourier-Transformation durchführen kann, in der theoretischen Analyse unmöglich, da das Zufallssignal unendlich lang ist und allgemein als unendlich energiereich angesehen wird, aber in praktischen Anwendungen werden die Abtastwerte abgeschnitten, also tatsächlich die Das Wesentliche der Zufallssignal-Spektrumanalyse ist Das obige ist, ein Signal endlicher Länge zu verwenden, um das Spektrum des ursprünglichen nicht abgeschnittenen Signals zu schätzen (Schätzung des Leistungsspektrums), so dass das Zufallssignal Fourier-transformiert werden kann. In der Praxis gibt es auch die Praxis, das Leistungsspektrum auf der Grundlage der Fourier-Transformation zu schätzen, wie z. B. das hundertfache Schreiben der Realisierung des Signals, das Abfangen der ersten 100 Signalpunkte, das Durchführen der Fourier-Transformation und das anschließende Quadrieren dieser Fourier-Transformationen und Dies ist die Periodogramm-Methode unter der traditionellen Leistungsspektrum-Schätzung
• Das Leistungsspektrum des Zufallssignals ist nicht gleich dem Leistungsspektrum des einmal realisierten Zufallssignals