通信原理知识点.docx

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通信原理知识点

通信原理复习资料

一、基本概念

第一章

1、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

2、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

3、数字通信的特点

优点：

（1）抗干扰能力强，且噪声不积累

（2）传输差错可控

（3）便于处理、变换、存储

（4）便于将来自不同信源的信号综合到一起传输

（5）易于集成，使通信设备微型化，重量轻

（6）易于加密处理，且保密性好

缺点：

（1）需要较大的传输带宽

（2）对同步要求高

4、通信系统的分类

（1）按通信业务分类：

电报通信系统、电话通信系统、数据通信系统、图像通信系统

（2）按调制方式分类：

基带传输系统和带通（调制）传输系统

（3）调制传输系统又分为多种调制，详见书中表1-1

（4）按信号特征分类：

模拟通信系统和数字通信系统

（5）按传输媒介分类：

有线通信系统和无线通信系统

（6）按工作波段分类：

长波通信、中波通信、短波通信

（7）按信号复用方式分类：

频分复用、时分复用、码分复用

5、通信系统的主要性能指标：

有效性和可靠性

有效性：

指传输一定信息量时所占用的信道资源（频带宽度和时间间隔），或者说是传输的“速度”问题。

可靠性：

指接收信息的准确程度，也就是传输的“质量”问题。

（1）模拟通信系统：

有效性：

可用有效传输频带来度量。

可靠性：

可用接收端最终输出信噪比来度量。

（2）数字通信系统：

有效性：

用传输速率和频带利用率来衡量。

可靠性：

常用误码率和误信率表示。

码元传输速率RB：

定义为单位时间（每秒）传送码元的数目，单位为波特（Baud）

信息传输速率Rb：

定义为单位时间内传递的平均信息量或比特数，单位为比特/秒

6、通信的目的：

传递消息中所包含的信息

7、通信方式可分为：

单工、半双工和全双工通信

8、信息量是对信息发生的概率（不确定性）的度量。

一个二进制码元含1b的信息量；一个M进制码元含有log2M比特的信息量。

等概率发送时，信息源的熵有最大值。

第二章

1、随机过程是一类随时间作随机变化的过程，它不能用确切的时间函数描述。

2、随机过程具有随机变量和时间函数的特点，可以从两个不同却又紧密联系的角度来描述：

①随机过程是无穷多个样本函数的集合②随机过程是一族随机变量的集合。

3、广义平稳随机过程：

（1）均值与t无关，为常数；

（2）自相关函数只与时间间隔有关。

4、高斯过程的概率分布服从正态分布，它的完全统计描述只需要它的数字特征。

5、瑞利分布、莱斯分布、正态分布是通信中常见的三种分布：

正弦载波信号加窄带噪声的包络一般为莱斯分布；当信号幅度大时，趋近于正态分布；幅度小时，近似为瑞利分布。

6、窄带随机过程：

若随机过程ξ（t）的谱密度集中在中心频率fc附近相对窄的频带范围∆f内，即满足∆f<

7、白噪声n（t）:

功率谱密度在所有频率上均为常数的噪声，即

双边功率谱密度

单边功率谱密度

第3章

1、信道分类：

（1）无线信道－电磁波（含光波）

（2）有线信道－电线、光纤

2、无线信道（电磁波）的传播主要分为地波、天波和视线传播三种。

3、有线信道主要有明线、对称电缆和同轴电缆三种。

4、信道模型的分类：

调制信道和编码信道。

－调制信道数学模型

◆因k（t）随t变化，故信道称为时变信道。

◆因k（t）与ei（t）相乘，故称其为乘性干扰。

◆因k（t）作随机变化，故又称信道为随参信道。

◆若k（t）变化很慢或很小，则称信道为恒参信道。

◆乘性干扰特点：

当没有信号时，没有乘性干扰。

5、调制信道分类：

随参信道和恒参信道。

随参信道：

特性随机变化得信道称为随机参量信道，简称随参信道。

恒参信道：

信道特性基本上不随时间变化，或变化极慢极小。

称为恒定参量信道，简称恒参信道。

恒参信道：

幅频特性相频特性群时延特性

无失真条件：

当恒参信道的幅频特性为常数、相频特性是一条过原点的直线或群时延特性为常数时可以实现无失真传输

恒参的影响：

幅频失真－信道的幅频特性在信号频带范围内不是常数。

相频失真－信道的相频特性在信号频带范围内不是线性函数的。

群时延失真－群时延特性在信号频带范围内不是常数。

16、随参信道：

又称时变信道，信道参数随时间而变。

17、随参信道的特性：

（1）衰减随时间变化

（2）时延随时间变化

（3）多径效应：

信号经过几条路径到达接收端，而且每条路径的长度（时延）和衰减都随时间而变，即存在多径传播现象。

多径传播使信号产生了瑞利型衰落。

多径传播引起了频率弥散现象。

频率选择性衰落：

频率选择性衰落是指随参信道对信号的衰落与频率有关，信号

中的某些频率分量被信道衰落掉了，这是多径传播的另一重要特征

19、将信道中存在的不需要的电信号统称为噪声。

22、按噪声来源分类

（1）人为噪声－例：

开关火花、电台辐射

（2）自然噪声－例：

闪电、大气噪声、宇宙噪声、热噪声

热噪声：

来自一切电阻性元器件中电子的热运动。

23、按噪声性质分类

（1）脉冲噪声：

（2）窄带噪声：

（3）起伏噪声：

24、信道容量－指信道能够传输的最大平均信息速率。

香农公式

第4章

AM:

时域：

AM调幅指数：

调制效率：

频谱：

功率：

DSB:

时域：

频域：

功率：

相干解调SSB：

滤波法：

相移法：

第5章

1、数字基带信号：

未经调制的数字信号，它所占据的频谱是从零频或很低频率开始的。

2、在某些具有低通特性的有线信道中，特别是在传输距离不太远的情况下，基带信号可以不经过载波调制而直接进行传输。

3、研究数字基带传输系统的原因：

（1）近程数据通信系统中广泛采用

（2）基带传输方式也有迅速发展的趋势

（3）基带传输中包含带通传输的许多基本问题

（4）任何一个采用线性调制的带通传输系统，可以等效为一个基带传输系统来研究。

4、传输码的码型选择原则：

（1）不含直流，且低频分量尽量少；

（2）应含有丰富的定时信息，以便于从接收码流中提取定时信号；

（3）功率谱主瓣宽度窄，以节省传输频带；

（4）不受信息源统计特性的影响，即能适应于信息源的变化；

（5）具有内在的检错能力，即码型应具有一定规律性，以便利用这一规律性进行宏观监测。

（6）编译码简单，以降低通信延时和成本。

功率谱：

7、码间串扰的原因：

（1）码间串扰

（2）信道加性噪声

8、码间串扰：

是指由于系统传输总特性不理想，导致前后码元的波形畸变并使前面波形出现很长的拖尾，从而对当前码元的判决造成的干扰。

9、码间串扰和信道噪声是影响基带传输系统性能的两个主要因素。

10、眼图：

是指通过用示波器观察接收端的基带信号波形，从而估计和调整系统性能的一种方法。

最佳抽样时刻是“眼睛”张开最大的时刻；

定时误差灵敏度是眼图斜边的斜率。

斜率越大，对位定时误差越敏感；

图的阴影区的垂直高度表示抽样时刻上信号受噪声干扰的畸变程度；

眼图中央的横轴位置对应于判决门限电平；

抽样时刻上，上下两阴影区的间隔距离之半为噪声容限,若噪声瞬时值超过它就可能发生错判；

图中倾斜阴影带与横轴相交的区间表示了接收波形零点位置的变化范围，即过零点畸变，它对于利用信号零交点的平均位置来提取定时信息的接收系统有很大影响。

第6章

3、数字调制技术有两种方法：

（1）利用模拟调制的方法去实现数字式调制；

（2）通过开关键控载波，通常称为键控法。

在抗加性高斯白噪声方面，相干2PSK性能最好，2DPSK其次，2ASK最差

误码率:

（3）对信道特性变化的敏感性

如果抗噪声性能是最主要的：

则考虑相干2PSK和2DPSK，而2ASK最不可取；

如果要求较高的频带利用率：

则应选择相干2PSK、2DPSK及2ASK，而2FSK最不可取；

如果要求较高的功率利用率：

则应选择相干2PSK和2DPSK，而2ASK最不可取；

若传输信道是随参信道：

则2FSK具有更好的适应能力；

若从设备复杂程度考虑：

则非相干方式比相干方式更适宜。

第7章

1、数字化过程包括三个步骤：

抽样、量化和编码。

抽样的分类:

根据抽样间隔分：

均匀抽样和非均匀抽样

根据抽样脉冲分：

理想抽样和实际抽样

3、抽样定理：

设一个连续模拟信号m（t）中的最高频率

4、恢复原信号的条件是：

这一最低抽样速率2fH称为奈奎斯特速率。

与此相应的最小抽样时间间隔称为奈奎斯特间隔。

理想抽样：

抽样定理中分析的样值序列是单位冲激序列抽样的结果

自然抽样：

在实际抽样电路中抽样脉冲总会持续一定的时间，在脉宽期间其幅度可以随信号幅度而变化，

平顶抽样：

在实际抽样电路中抽样脉冲的持续时间内，脉冲的幅度不变

量化：

利用预先规定的有限个电平来表示模拟抽样值的过程称为量化。

量化的目的：

用有限种幅度表示连续、无限种的幅度，以便其后用有限长的数字序列表示有限种的幅度，从而最终实现模拟信号的数字化。

量化的作用：

将取值连续的抽样变成取值离散、有限的抽样。

8、量化分为：

（1）均匀量化：

抽样值区间是等间隔划分的；

（2）非均匀量化：

抽样值区间是非均匀划分的。

量化输出电平和量化前信号的抽样值一般不同，即量化输出电平有误差。

这个误差称为量化噪声，并用信号功率与量化噪声功率之比衡量其对信号影响的大小

9、对于给定的信号最大幅度，量化电平数越多，量化噪声越小，信号量噪比越高。

10、平均信号量噪比为

M为量化电平数或写成

量化器的平均输出信号量噪比随量化电平数M的增大而提高。

均匀量化的缺点：

（1）即信号量噪比随信号电平的减小而下降，这样，小信号时的量化信噪比难以达到给定的要求。

（2）通常，把满足信噪比要求的输入信号的取值范围定义为动态范围。

因此，均匀量化时满足要求的输入信号动态范围小。

非均匀量化的目的：

改善小信号时的信号量噪比，

扩大输入信号的动态范围

12、脉冲编码调制（PCM）

极性码段落码段内码

C1C2C3C4C5C6C7C8

最小的量化级间隔，它仅有输入信号归一化值的1/2048，记为Δ，代表一个量化单位

与自然二进码相比，折叠二进码的一个优点是，对于语音这样的双极性信号，只要绝对值相同，则可以采用单极性编码的方法，使编码过程大大简化。

另一个优点是，在传输过程中出现误码，对小信号影响较小。

第八章：

信道分类：

从差错控制角度看

随机信道：

错码的出现是随机的

突发信道：

错码是成串集中出现的

混合信道：

既存在随机错码又存在突发错码

两个码组之间不同位数的多少直接决定着其检错纠错能力的大小，不同的位数越多，其检错纠错能力越强。

编码效率，简称码率：

码重：

把码组中“1”的个数称为码组的重量

码距：

把两个码组中对应位上数字不同的位数称为码组的距离，又称汉明距离

最小码距体现了码组的纠错、检错能力。

码组之间的最小距离越大，说明码组间的差别越大，抗干扰能力就越强。

为检测e个错码，要求最小码距d0>=e+1

为了纠正t个错码，要求最小码距d0>=2t+1

为纠正t个错码，同时检测e个错码，要求最小码距

当监督码元和信息码元之间为线性关系时，称其为线性分组码，这样监督码元与信息码元之间的关系可用模2加代数方程描述。

系数矩阵H决定着信息码元和监督码元之间的监督关系，称之为线性分组码的监督矩阵或校验矩阵

生成矩阵是在已知信息码元时确定相应的许用码组

汉明码是一种可以纠正单个随机错误的线性分组码。