江南大学通信原理总复习.docx

通信原理复习2012通信原理总复习考试题型：选择题15分，填空题15分，计算题70分（2,3看概念）第1章1、信息的度量（含义） 离散消息所携带的信息量 I=-log2Px (bit) P(x)为该消息发生的概率 离散信源的平均信息量（信息熵） H=-i=1nPxilog2Pxi （bit/符号) H：统计平均 P(xi)：第i个符号出现的概率； 等概率出现，熵最大，其不确定也最大一串符号构成消息时，整个消息的信息量 I=-i=1nnilog2Pxi （bit)I =In 统计平均ni：第i个符号出现的次数Pxi ：第i个符号出现的概率n:离散消息源的符号数目 或 I=nH (bit)连续消息的平均信息量：Hx=-fxlog2fxdxf(x)为连续消息出现的概率密度函数2、数字通信系统的主要特点优点：抗干扰能力强，且噪声不积累 传输差错可控 数字处理灵活 易集成，成本低 保密性好缺点：占用带宽大，同步要求高3、信息、消息、信号三者的之间的关系信息是内涵，消息时信息的物理表现形式，信号是载体4、信息源、发送设备、接收设备、信宿的作用分别是什么信息源：把各种消息换成原始电信号发送设备：产生适合于在心道中传输的信号，具有抗信道干扰能力信道：将来自发送设备的信号传送到接收端接收设备：将信号放大和反变换目的是从收到减损接收信号中恢复出原始电信号信宿：把原始电信号还原成相应的消息5、通信系统的主要性能指标及度量有效性、可靠性模拟通信系统的主要性能指标：有效性：有效传输频带频带越窄越好可靠性：接收端信噪比 数字通信系统的主要性能指标有效性：速率、频带利用率可靠性：差错率 传输速率传码率：RBBaud 传信率：Rb（bit/s) （定义）当二进制码元等概率传输时,RB和Rb在数量上是相等的在多（M）进制传输中：Rb=RBlog2M （b/s）平均信息速率，Rb=RBH ， H为离散信源的平均信息量 带利用率：=RBB BHz =RbB （bsHz) 差错率：误码率 Pe=错误接收的码元数传输总码元数 误信率 Pe=错误接收的比特数传输总比特数概念：基带传输：将未经调制的信号直接传送带通传输：对各种信号调制后传输的总称 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、全双工第2章6、周期信号、非周期信号、能量信号、功率信号、功率谱密度、能量谱密度的概念，相关函数和谱密度的关系（知道概念）确知信号能量信号功率信号 频域特性：频谱、频谱密度、能量谱密度、功率谱密度时域特性：自相关函数、互相关函数 coswct(w+wc)+w-wc sinwctj(w+wc)-w-wc g(t) Sa(w2) 时域矩形 tri(t) 2Sa2(w4) 时域三角形g(w) wSa(wt) 频域矩形 tri(w) w2Sa2(w2t) 频域三角形周期信号的傅里叶变换： Fs(t)=1T0 n=-S(nf0)f-nf0周期信号功率信号 能量信号非周期信号负频谱和正频谱的模是偶对称的，相位是奇对称的能量、功率信号的频域特性是信号的内在本质，时域波形是外在形式能量信号：E=-s2tdt 功率p=0频谱密度(连续谱)：S(f)=-ste-j2ftdt 单位 VHz能量谱密度：|Sf|2单位JHz E=-|Sf|2df自相关函数R=-stst+dt - R0=E R=R-傅氏变换对 R|Sf|2 互相关函数R12=-s1ts2t+dt - 互能量谱密度：S12f=S1*S2f傅氏变换对 R12S12f 功率信号：P=limT1T-T2T2s2tdt 频谱密度(离散，双边)：Cn=Cnf0=1T0-T02T02ste-j2nf0tdt 单位 V量谱密度：pf=n=-Cf2f-nf0 Cf= Cn,f=nf00, 其他 单位JHz P=-p(f)df自相关函数R=limT1T-T2T2sts(t+)dt - R0=P R=R-傅氏变换对 RP(f) 互相关函数R12=limT1T-T2T2s1ts2(t+)dt -互功率谱密度：C12f=Cn)1*(Cn2傅氏变换对 R12C12f 第3章7、什么是随机过程，平稳随机过程的特点是什么，白噪声的概念，什么是高斯白噪声，窄带高斯白噪声随机过程是描述随机信号的数学工具，是无穷多个样本函数的总体。随机过程不存在傅氏变换，均值、方差描述了随机过程在各孤立时刻的特征一维概率分布取决于均值和方差；二维概率分布取决于相关函数严平稳特点：(t)的一维概率密度函数与t 无关 二维概率密度函数与时间起点无关，只与时间间隔有关at=a 方差2t=2 Rt1,t2=R()R0=E2t-t的平均功率 R=R- RR0 R=E2t=a2t的直流功率R0-R=2t的交流功率 广义平稳满足、输入平稳随机过程it输出也是平稳随机过程Eit=a E0t=a.H(0) H(0)是直流增益功率谱密度： P0f=|Hf2|Pif白噪声：如果噪声的功率谱密度在所有频率上均为一常数 Pnf=n02 R=n02()高斯白噪声：白噪声的取值概率分布服从高斯分fx=1x2-(x-a)22x2 -xwc0 ,wwc 下边带：Hw=1 |wwc0 ,|w|wc 另外书上还有一种相移法技术难点滤波法：边带滤波器的制作（不适合有直流和低频分量的）相移法：宽带相移网络Hhw的制作 相干解调模型：SSSBtBPFcoswctLPFmt 时域：SSSBt=12mtcoswct 12mtsinwct频域：SSSBw=12Mw+wc+Mw-wc.Hw调制效率=100% 带宽B=fH输入：Si=m2(t)4 Ni=n0B SiNi=m2(t)4n0B输出：S0=14Si=116m2(t) N0=14Ni S0N0=m2(t)4n0BG=S0N0SINi=1 因为信号和噪声的正交分量均被抑制希尔波特滤波器的传递函数：Hhw=MwMw=-jsgnw注：在相同的B、Si、N0下，DSB和SSB的抗噪声性能是一样的VSB 调制模型： m(t)coswctHVSB（w）SSSB(t)HVSBw+wc+HVSBw-wc=常数，|w|wH（互补对称特性） 相干解调模型：SVSBtBPFcoswctLPFmt 时域：SVSBt=mtcoswct .hVSB(t)频域：SVSBw=12Mw+wc+Mw-wc. HVSB（w）带宽B略大于fH 其他计算按SSB以上BPF的作用：滤除已调信号频带以外的噪声以上调制方式都是线性调制非线性调制角度调制调频FM调相PM 其一般表达式Smt=Acoswct+(t) 瞬时相位：wct+(t) 瞬时相位偏移：(t)瞬时角频率：dwct+(t)dt 瞬时频率偏移：d(t)dt 调相：Spmt=Acoswct+Kpm(t) 调频：SFmt=Acoswct+Kfm()d t=Kpmt Kp为调相灵敏度（radv) t=Kfm()d Kf 为调频灵敏度（rads.v) 单音调制：mt=Amcoswmt 单音调制：mt=Amcoswmt Spmt=Acoswct+mpcoswmt SFmt=Acoswct+mfcoswmt 调相指数：mp=KpAm最大相位偏移调频指数：mf=KfAmwm=wwm=ffm f为最大相位偏移间接调相：先微分，再调频间接调频：先积分，再调相宽带调频：Kfmd6 BNBFM=2fm 窄带调频：Kfmd不是6 卡森公式：BFM=2fm（mf+1)mf1BFM=2fm(NBFM) mf1BFM=2fm.mf(WBFM)调频FM直接：压控振荡器法优：实现线性调频下，获得较大f缺：频率稳定度不高 间接：阿姆斯特朗法优：频率稳定度好 缺：需多次倍频、混频，电路复杂 相干解调NBFM：SNBFMtBPFcoswctLPF微分S0t Si=A22 Ni=n0BFM SiNi=A22n0BFMBFM为带通滤波器的带宽S0=A22 N0=14Ni=14n0BFM S0N0=2A2n0BFM非相干解调NBFM、WBFM： SNBFMtn(t)BPF限幅器鉴频器LPFS0t Si=A22 Ni=n0BFM SiNi=A22n0BFM大信噪比：S0N0=3A2Kf2m2(t)82n0fm3 m(t)为单一余弦频率 S0N0=3A2mf24n0fm2 G=32mf2BfmfmWBFM: G=32mf2(mf+1) (S0N0)FM(S0N0)AM=3(BFMBAM)2小信噪比：门限效应，去除方法预加重去加重频分复用：将可用信道带宽分若干个不交叠的频段，各路信号占据其中一个频段。优点：信道利用率高，技术成熟 缺点：设备复杂，滤波器难以制作，调制解调会引入非线性失真 第六章 数字基带传输系统1、数字基带信号波形及其特性 单极性不归零码、单极性归零码、双极性不归零码、双极性归零码单NRZ：有直流分量，不适应有交流耦合的远距离传输，只适合计算机内部传输单RZ：可直接提取定时分量 双NRZ：等概时，无直流，有利于信道传输 双RZ：能使收发双方保持正确的位同步 2、基带传输的常用码型 编码原则和波形，特别是AMI码、HDB3码（重点）、差分码（传号差分1变0不变,空号差分码0变1不变）和CMI码（1交替用“11”和“00”表示，0固定用“01”表示）AMI优：无直流分量，且高、低频分量少，编译码电路简单可提取定时分量缺：长连0，电平不跳变，造成提取定时信息困难 HDB3：优：能保证定时信息的提取缺：编码复杂，译码简单 差分：可用于解决载波相位模糊问题 CMI：易于实现，含丰富定时信息 稳态波Pvf=m=-|fspG1mfs+(1-p)G2mfs|2(f-mfs) (离散谱)m=0:直流分量m=1：定时分量 不存在的情况：g1t=-g2t,p=12 交变波：Puf=fsp1-p|G1f-G2f|2连续谱随机序列Psf=Pvf+Puf=m=-|fspG1mfs+(1-p)G2mfs|2f-mfs+fsp1-pG1f-G2f2双边，(单边书上)码型选择原则：不含有直流分量，低频分量尽量少：定时信息少 ：主瓣宽度窄 ：能适应信息源的变化 ：检错能力，编译码简单 3、无码间串扰的基带传输特性，奈奎斯特第一准则iH(w+2iTs)=Ts,|w|Ts(求奈奎带宽，最大传输速率，第一过零点带宽) 数字基带信号传输的基本模型anGr(w)C(w)n(t)GR(w)抽样判决anHw=Gr(w) C(w) GR(w) 消除码间串扰的基本思想：nkanhk-nTs+t0=0 无码间串扰的时域条件hkTs=1,k=00,其他 理想低通：Hw=Ts , wTs0 ,wTs ht=SatTs 奈奎斯特带宽：B=12Ts=fN（Hz） RB=1Ts=2fN max=RBB=2(BHz) 余弦滚降：Hw=Ts , 0w1-Ts Ts21+sinTs2Ts-w,1-Tsw(1+)Ts0 ,w1+Ts ht=SatTscostTs1-42t2Ts2 =ffN ，B=1+fNHz，RB=1Ts=2fN ， max=RBB=2（1+）(BHz) 注：只要H（w）在滚降段中心处（fN）呈奇对称，就必然可以满足奈奎斯特第一准则，越大衰减越快，定时精度要求低4、基带传输抗噪声性能双：发1判0 p01=pxvd=12-12erf(vd+A2n)误码率：Pe=P1p01+P0 p01 最佳判决门限：vd*=n22Alnp(0)p(1) 当p(0)=p(1)时vd*=0，Pe=12erfcA2n=12erfc(r单) 信噪比r双=A2n2=2r单=A22n2单：发1判0 p01=pxvd=12-12erf(vd2n)误码率：Pe=P1p01+P0 p01 最佳判决门限：vd*=A2+n2Alnp(0)p(1) 当p(0)=p(1)时vd*=A2，Pe=12erfcA22n=12erfc(r单2) erfcx是递减函数，erfx是递增函数 5、部分相应系统奈奎斯特第二准则部分相应：人为在抽样时刻加入码间串扰提高频带利用率 频分复用：采用多载波调制减少码间串扰：给定B，用户越多，有效性越好 均衡插入可调滤波器，减小码间串扰频域均衡 时域均衡迫零调整法预置式均衡器 最小均方失真法自适应均衡器yk=i=-NNCiXk-i 峰值失真D=1y0k=-,k0|yk| 均方失真e2=1y02k=-,k0yk2 6、眼图模型，以及与系统性能的关系 得到眼图的方法，眼图模型是如何的，从眼图中可以得到哪些信息（p157）眼图定性反映码间串扰的大小和噪声的大小最佳抽样时刻眼睛张开最大的时刻 定时误差灵敏度斜边的斜率 判决门限横轴 抽样失真阴影垂高 过零点失真图中阴影、横轴相关区间二进制一个周期一只眼睛，M进制一个周期M-1只眼睛7、时域均衡的技术概念（书上3抽头的例题） 直接从时间相应考虑，使包括均衡器（起补偿作用的滤波器）在内的整个基带系统的冲激响应， 当采用无限抽头数的横向滤波器时，理论上减小码间串扰是可能的，但完全消除是不可能的第7章 数字带通传输系统1、2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK的原理以及调制解调框图（书上） 用数字基带信号对载波对高频载波的某一参数（幅度、频率或相位三者之一）进行控制，使高频载波的幅度、频率或相位随数字基带信号的变化而变化。2、2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK的波形，2PSK的倒现象（p189）3、2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK的抗噪声性能，相互性能比较调制方式解调方式误码率频带宽度判决门限2ASK包络检波pe=12e-r4 2fsa2同步检测pe=12erfc(r4) pe=1re-r4 r12FSK包络检波pe=12e-r2|f2-f1|+2fs无同步检测pe=12erfc(r2)pe=12re-r2 r12PSK相干解调pe=12erfc(r)2fs0pe=12re-r r12DPSK相干解调pe=erfc(r)差分相关解调pe=12e-r4采用相干解调的误码率低于采用非相干解调方式的误码率2DPSK是利用前后相邻码元的载波相对相位变化传递数字信息，称相对相依键控同r，2PSK的pe最小，2FSK的频带利用率最低；2ASK对信道特性变化敏感，若传输信道是随参信道，则2FSK具有较好的适应能力4、了解多进制数字调制的原理（主要会画QPSK,QDPSK产生方法：相乘电路和选择法）（A方式)abk(B方式)aBk000004501270013151090102251118011135第8章新型数字带通调制技术1、正交振幅调制QAM的原理振幅、相位联合键控 产生方法正交调幅法复合相移法2、掌握最小频移键控（MSK）的基本原理、MSK信号的产生正交FSK的最小频率间隔非相干:1Ts 相干1-0：12Ts MSK是一种相位连续、包络恒定并且占用带宽最小的二进制正交FSKf1=fc+14Tsf0=fc-14Ts 解调方式延迟法 包络法 相干解调 3、了解高斯最小频移键控的基本原理GMSK的缺点是有码间串扰4、OFDM的基本原理并行:BOFDM=N+1Ts ,Rb=Nlog2MTs , b=Nlog2MTs . 1BOFDM= Nlog2MN+1 并行：BOFDM=2NTs ,Rb=Nlog2MTs , b=Nlog2MTs . 1BOFDM= log2M2 第9章 模拟信号的数字传输 数字化：抽样、量化、编码1、采样定理;理想采样、自然采样、平顶采样原理、特点、时域频域表示理想采样:低：fs2fH奈奎斯特速率 带：B=fH-fL，fs=2B(1+kn)mstLPFmt 时域：mt=mtT(t) 频域：Msf=1T-Mf-nfs 自然采样：mts(t)mst=mt.s(t) 时域：mt=mtst,st= A-gt-nTs 频域：Msw=ATs-Sa(nwH）Mw-2nwH 平顶抽样：mtT(t)H(w)mHt1H(w)LPFmt时域：mt=mtTt 频域：Msw=1Ts-Mw-2nwH典型的电话抽样速率