通信原理Word格式.docx

1、将来自发送设备的信号传送到接收端的物理媒质。分为有线信道和无线信道两大类。 噪声源：集中表示分布于通信系统中各处的噪声。 接收设备：从受到减损的接收信号中正确恢复出原始电信号。 即基本功能是完成发送设备的反变换，即进行解调、译码、解码等。 受信者（信宿）：信宿是传输信息的归宿点。其作用是将复原的原始信号转换成相应的消息。（2） 模拟通信系统模型模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系统，如图1-2所示。图1-2 模拟通信系统模型该系统中有两种重要变换： 模拟消息原始电信号（基带信号） 基带信号已调信号（带通信号）已调信号有三个基本特征： 携带有信息 适合在信道中传输 信号的频谱具有带通形式

2、且中心频率远离零频，因而已调信号又称频带信号。 模拟通信的主要特点1） 抗干扰能力差；2） 不易于保密通信；3） 设备不易于大规模集成；4） 不适应飞速发展的计算机通信的要求；5） 简单、易于实现。调制的这主要作用是将消息变换为便于传输的信号形式，其本质是频谱搬移。调制可以实现频分多路复用，可以改善通信系统的性能。（3） 数字通信系统模型数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统，如图1-3所示。 图1-3 数字通信系统模型在数字通信系统中除调制外，主要讨论编码和译码问题。1 信源编码与译码：信源编码有两个作用，一是将信息源输出的是模拟语音信号转换成数字信号，即模/数转换；二是设法减少码元

3、数目和降低码元速率，即数据压缩。信源译码是信源编码的逆过程。2 信道编码与译码：为了减少噪声引起的差错，信道编码器对传输的信息码元按一定的规则加入保护成分（监督元），组成所谓“抗干扰编码”。接收端的信道译码器按一定规则进行解码，从解码过程中发现错误或纠正错误，从而提高通信系统抗干扰能力，实现可靠通信。信源编码与译码目的：完成模/数转换，提高信息传输的有效性；信道编码与译码目的：增强抗干扰能力，提高传输的可靠性。3、数字通信的特点与模拟通信系统比较，数字通信系统具有如下优点： 抗干扰能力强，且噪声不积累； 传输差错可控，改善了传输质量； 便于与各种数字终端接口，利用计算机对信号处理、变换、存储，

4、形成智能网； 便于将来自不同信源的信号综合到一起传输； 易于集成，使通信设备微型化，重量轻； 易于加密处理，且保密性好。同时，数字通信系统也具有系统设备复杂、频带利用率低、对同步要求高等缺点。4、通信系统的分类 按通信业务分类： 话务通信和非话务通信。 非话务通信主要是分组数据业务、计算机通信、数据库检索、电子信箱、电子数据交换、传真存储转发、可视图文及会议电视、图像通信等。 电报通信系统、电话通信系统、数据通信系统、图像通信系统等； 按调制方式分类：基带传输系统和带通（调制）传输系统 。 按信号特征分类：模拟通信系统和数字通信系统。 按传输媒介分类：有线通信系统和无线通信系统 。 按工作波段

5、分类：长波通信、中波通信、短波通信等。 按信号复用方式分类：频分复用、时分复用、码分复用 5、通信方式对于点与点之间的通信，按消息传递的方向与时间关系，通信方式可分为单工、半双工及全双工通信三种。在数字通信中，按数字信号代码排列的顺序可分为并行传输和串行传输。1.2.2 信息及其度量 消息：是通信系统的传输对象,是包含有信息的物理量.如:数据符号、图象、语音等，它是信息的载体。 信号：是消息的载体。 信息：是消息中有意义的内容。1、 信息量信息量的定义（1-1）信息量的单位与对数的底a有关：若a = 2，信息量的单位称为比特（bit） ，可简记为b（广泛使用）；若a = e，信息量的单位称为奈

6、特（nat）；若 a = 10，信息量的单位称为哈特莱（Hartley） 。2、 一、填空题1-1-1、信息的含义是：_中所包含的对_者有_的内容。答案：消息，受信，意义1-1-2、通信系统模型中有两个变换，它们分别是_和_。在模拟通信系统中，强调变换的_；而在数字通信系统中，强调变换的_。 答案：非电量 电量，基带信号 频带信号，线性特性，一一对应1-1-3、模拟信号是指信号的参量可_取值的信号，数字信号是指信号的参量可_取值的信号。连续，离散1-1-4、发信机的作用是将（）转换为适于在信道中传输的（），它们的转换一般要经过的三个步骤是（）、（），（）。消息，变换，编码，调制1-1-4、信源

7、编码的两个主要功能是完成_变换和提高消息传输的_性，信道编码的主要功能是提高消息传输的_性，密码编码的主要功能是提高消息传输的_性。A/D，有效，可靠，安全题干：信源编码完成的两个功能是：（1） _，（2） _。A/D变换，压缩信道编码完成的主要功能是：_。提高传输的可靠性信道编码的目的是提高数字信号传输的_性，其代价是减小了数字信号传输的_性。可靠，有效信源编码的目的是_信息冗余度，提高传输_性；信道编码的目的是_信息冗余度，提高传输_性。减小，有效，增大，可靠1-1-5、2FSK信号是时间_、幅值_信号，它属于_信号（数字/模拟取一）。连续，连续，数字1-1-6、数字通信的两个主要缺点是：

8、（1） _，（2） _。带宽大，同步复杂与模拟通信相比，数字通信的主要优点是_能力强，主要缺点是_大。抗干扰，带宽与数字通信相比，模拟通信的主要缺点是_能力差，主要优点是_小。1-1-7、通信系统质量指标的一对主要矛盾是_性和_性。有效，可靠1-1-8、与多进制相比，二进制的_性好，_性差。与二进制数字调制系统相比，多进制数字调制系统的_性要好，_性要差。若两者的码元速率相同，则二进制数字调制系统的信息速率是M进制数字调制系统的_倍。有效，可靠，1log2M1-1-9、有人说：“在码元速率相同的情况下，四进制的信息速率是二进制的两倍”。此话成立的条件是_。等概1-1-10、模拟通信系统的有效性

9、用_表述，数字通信系统的有效性用_表述，把这两个参数联系起来的一个参数是_。 答案：带宽，传输速率，频带利用率1-1-11、频带利用率的含义是单位频带宽度（Hz）的_。传输速率1-1-12、模拟通信系统的有效性用_衡量，可靠性用_衡量。数字通信系统的有效性用_衡量，可靠性用_衡量。带宽，信噪比，传输速率，差错率数字通信系统的主要性能指标是 和 。传输速率，差错率1-1-13、在_条件下，八元离散信源能达到的最大熵是_。若该信源每秒钟发送2000个符号，则该系统的信息速率为_。等概，3bit/符号，6kbit/s1-1-14、在“数字电路”课程中，”bit”的含义是_，在“通信原理”课程中，”b

10、it”的含义是_。二进制码的位，信息量的单位1-1-15、若四进制系统的码元速率是1000Bd，则其信息速率在_情况下等于2000bit/s，在_情况下小于2000bit/s。等概，不等概1-1-16、某独立发送的二进制信源，1符号出现的概率为1/4，该信源的平均信息量为 。等1-1-17、出现概率越 的消息，其所含的信息量越大，出现概率越 的消息，其所含的信息量越小。1-1-18、信道多路复用的方法有 、 和 。1-1-19、所谓“三网融合”是指 、 和 3个网络的融合。计算机通信网，电信网，有线电视网二、简答题1-2-1、画出数字通信系统的一般模型，并简要说明模型中各小方框的作用（如信源编

11、码器的作用等）。答：数字通信系统的一般模型如下图所示：信道编码与译码的作用：信道编码的作用是增强数字信号的抗干扰能力，信道译码是信道编码的逆过程，可实现发现或纠正错码，从而提高系统的可靠性。1-2-2、数字通信有哪些特点？第一，数字传输抗干扰能力强，尤其在中继时，数字信号可以再生而消除噪声的积累；第二，传输差错可以控制，从而改善了传输质量；第三，便于使用现代数字信号处理技术对数字信息进行处理；第四，数字信息易于做高保密性的加密处理；第五，数字通信可以综合传递各种消息，使通信系统功能增强。试述数字通信的优点有哪些？为什么？1-2-3、衡量通信系统的主要质量指标有哪些？具体对数字通信系统和模拟通信

12、系统如何衡量？数字通信系统的主要性能指标是什么？这些指标分别用哪些具体的参数来衡量？1-2-4、在通信系统中，有效性和可靠性是一对主要矛盾，常常可以牺牲一个来换取另一个的改善，请至少列举3个以有效性换取可靠性的例子。1）FM广播：带宽比AM大，但抗噪能力强 2）卫星通信：主载波FM（带宽大，但所需的SNR可减小） 3）FSK：与ASK相比 4）数字通信系统：与模拟通信系统相比 5）扩频技术：如CDMA 6）信道编码 7）升余弦系统：与理想LPF相比在通信系统中，有效性和可靠性是一对主要矛盾，常常可以牺牲一个来换取另一个的改善，请至少列举2个以可靠性换取有效性的例子。1）多进制数字系统：与二进制

13、数字系统相比 2）部分响应系统（频带利用率达到2Bd/Hz，但成为三电平以上信号） 3）各种有损压缩技术三、计算题课后习题全解1-1、1-2、某信息源的符号集由A,B,C,D和E组成，设每一符号独立出现，其出现概率分别为1/4,1/8,1/8,3/16和5/16。试求该信息源符号的平均信息量。解：H（x）= - P（xi）2P（xi） （bit/符号） = -1/42（1/4） -1/82（1/8） -1/82（1/8） -3/162（3/16） -5/162（5/16） = 2.23 （bit/符号）1-3、1-4、一个由字母A、B、C、D组成的字。对于传输的每一个字母用二进制脉冲编码，00

14、代替A，01代替B，10代替C，11代替D，每个脉冲宽度为5ms。（1） 不同的字母是等可能出现时，试计算传输的平均信息速率；（2） 若每个字母出现的可能性分别为PA=1/5, PB=1/4, PC=1/4, PD=3/10，试计算传输的平均信息速率。 解：（1）PA=PB=PC=PD=1/4 Ix = -2（1/4）=2 （bit/字母） 每个字母占两个脉冲宽度， Rb=2bit/（25ms）=200 （bit/s） （2）H（x）=-1/52（1/5） -1/42（1/4） -1/42（1/4） -3/102（3/10） =1.985 （bit/字母） Rb=1.985bit/（25ms）

15、=198.5 （bit/s）1-5、1-6、1-7、1-8、1-9、1-10、已知某四进制数字传输系统的传信率为2400b/s，接收端在半小时内共收到216个错误码元，试计算该系统的误码率Pe。第2章 确知信号2.1 基本要求掌握信号的分类及其特征；掌握信号的频域分析法和频谱的概念；理解傅立叶级数的物理意义；掌握傅立叶变换及其基本性质；掌握（t）函数及其常用性质；理解信号的能量谱和功率谱；掌握相关函数的定义和性质；掌握相关函数与谱密度的关系。2.2 内容提要与与精选例题解析 2.2.1 确知信号的类型 按照周期性区分： 周期信号： T0信号的周期， T0 0 非周期信号 按照能量区分： 能量信

16、号：能量有限， 功率信号： 归一化功率： 平均功率P为有限正值： 能量信号的功率趋于0，功率信号的能量趋于 2.2.2 确知信号的频域性质 2.2.1 功率信号的频谱一、 填空题2-1-1、二、 简答题2-2-1、能量信号的频谱密度S（f）和周期性功率信号的频谱Cn的主要区别是什么？S（f）和Cn的主要区别： S（f）是连续谱，Cn是离散谱； S（f）的单位是V/Hz，而Cn的单位是V。2-2-2、自相关函数有哪些性质？2-3-1、已知周期性方波信号如下图所示，（1）试求该方波信号的频谱。（2）试求该方波信号的功率谱密度。（1） （2）由式： 得出2-3-2、试求周期性信号s（t） = Aco

17、s（t+）的自相关函数。解:先求功率谱密度，然后对功率谱密度作傅里叶变换，即可求出其自相关函数。1） 求功率谱密度：结果为2） 求自相关函数：四、术语解释第3章 随机信号分析基本要求：掌握随机过程的基本概念和数字特征；掌握平稳随机过程的各态历经性、自相关函数的性质、相关函数与功率谱密度的关系；理解高斯随机过程的定义、性质，高斯白噪声；理解随机过程通过线性系统，输出过程的均值、自相关函数和功率谱密度、带限白噪声。3-1-1、随机过程的基本特征是：它是_的函数，但在_上的值却是不确定的，是一个_。时间，某一时刻；，随机变量3-1-2、描述一个随机过程的统计特性有两种方法：_和_。分布特性，数字特征

18、2-1-3、一个随机变量的分布特性包括_和_。概率分布函数，概率密度函数3-1-4、一个随机变量的数字特征是：_、_、和_。数学期望，方差，自相关函数3-1-5、一个平稳随机过程的统计特性与_起点无关。时间一个平稳随机过程的_与时间起点无关。统计特性一个狭义平稳过程的_与时间起点无关。分布特性平稳随机过程的统计特性不随时间的推移而不同，其一维分布与 无关，二维分布只与 有关。平稳随机过程的 特性将不随时间的推移而不同，其一维分布与 无关。3-1-6、广义平稳随机过程的数学期望、方差与_无关，自相关函数只与_有关。时间，时间间隔 题干：一个广义平稳过程的_与时间起点无关。数字特征3-1-7、各态

19、历经性又称为_性，其主要特点是_等于_。遍历，统计平均，时间平均3-1-8、一个均值为零，方差为2的窄带平稳正态过程，其水平分量和正交分量是 过程，均值为 ，方差为 。平稳正太过程、零、23-1-9、白噪声的_为冲击函数形式。自相关函数白噪声的_密度在整个频域内_分布。功率谱，均匀3-1-10、高斯白噪声是指：其_函数为高斯分布、_为均匀分布的噪声。概率密度，功率谱密度3-1-11、一个零均值平稳高斯窄带过程的包络的一维分布服从_分布，相位的一维分布服从_分布。瑞利，均匀3-1-12、高斯过程经由_后的输出仍为高斯型，但其_可能会变化。线性系统，数字特征3-1-13、一个平稳随机过程经由_系统

20、后的输出仍为平稳随机过程。线性3-2-1、什么是广义平稳随机过程？什么是狭义平稳随机过程？它们之间有什么关系？3-2-2、何谓各态历经性？对于一个各态历经性的平稳随机噪声电压来说，它的数学期望和方差分别代表什么？它的自相关函数R（0）又代表什么？3-2-3、什么是窄带随机过程？一个均值为零，方差为 的窄带平稳高斯过程（t） ，其同相分量c（t）和正交分量s（t）是什么样的随机过程？均值与方差分别为多少？3-3-1、某随机相位余弦波（t）=Acos（ct+），其中A和c均为常数，是在（0,2）内均匀分布的随机变量。（1）求（t）的自相关函数，（2）（t） 功率谱密度。3-3-2、试求功率谱密度为

21、n0/2的白噪声通过理想矩形的低通滤波器后的功率谱密度、自相关函数和噪声平均功率。理想低通的传输特性为（1）由上式得|H（）|2= ，|H。故输出信号的功率谱密度为： Po（）=|H（）|2Pi（）= ， |H （2）输出信号的自相关函数为 （3）3-3-3、X（t）是功率谱密度为Px（w）的平稳随机过程，其自相关函数为Rx（），该过程通过下图所示的系统。（1）输出过程Y（t）是否平稳？并证明。（2）求Y（t）的功率谱密度。（1）输出过程Y（t）平稳。证明如下： 由上图可知Y（t）= X（t）+ X（t-T）设系统输入X（t）和Y（t）的关系为f，即Y（t）=f（X（t），现先证明f是线性关系

22、。设y1（t）= f（x1（t）= x1（t）+ x1（t-T）, y2（t）= f（x2（t）= x2（t）+ x2（t-T）则f（ax1（t）+ bx2（t）= ax1（t）+ bx2（t）+ax1（t-T）+ bx2（t-T） = ax1（t）+ ax1（t-T）+ bx2（t）+ bx2（t-T） = ax1（t）+ x1（t-T）+ x2（t）+ x2（t-T） =ay1（t）+by2（t）故f是线性关系，即上图所示系统为线性系统。由于平稳过程通过线性系统的输出也是平稳的，因此，系统输出Y（t）也是平稳的。（2）系统的传递函数H（w）=jw（1+e-jwT）, 故|H（w）|2=2w

23、2（1+coswT） 从而Py（w） = |H（w）|2Px（w） = 2w2（1+coswT）Px（w）3-5-1、平稳平稳统计特性与时间起点无关3-5-2、加性噪声加性噪声以与信号相加的方式出现的噪声3-5-3、高斯噪声高斯噪声概率密度函数为高斯（正态）型的噪声3-5-4、白噪声白噪声功率谱密度函数为均匀型的噪声3-5-5、各态历经性各态历经性统计平均值等于时间平均值的一种随机过程第4章 信道理解信道的定义、分类和模型；掌握恒参信道的传输特性及其对信号传输的影响；掌握随参信道传输媒质的特点，多径传播对信号传输的影响；重点掌握信道容量的概念，香农公式。4-1-1、狭义信道是指信号的_。传输媒介43-1-2、调制信道的范围是从调制器的_端到解调器的_端，它是一种_信道。输出，输入，模拟4-1-3、编码信道是一种_信道，其范围是从编码器_端到解码器_端。数字，输出，输入3-1-4、调制信道分为 和 ，短波电离层信道属于 信道。3-1-5随参信道的传输媒质具有的三个特点是_，_和_。衰耗随时间而变化，时延随时间而变化，多径传播3-1-6、在随参信道中发生瑞利衰落的原因是： ，发生频率选择性衰落的原因是： 。多径传播、多径传播3-1-7、宽频带信号在短波电离层反射信道中传输时，可能遇到的主要衰落类型是 。多3-1-8、当无信号时，加性噪声是否存在？_；乘性噪声