《通信原理》考试大纲-5-15.doc

通信原理考试大纲考试科目基本要求及适用范围概述 本通信原理考试大纲适用于电子信息、通信工程等专业的考试。主要内容包括信号与随机信号分析，各种模拟调制和数字调制原理，同步原理。要求考生对基本概念及定理，有较深入的了解，熟练掌握各种通信方法的基本原理和应用，并具有综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力。一、考试内容：（一）绪论1、通信系统模型（要求会画图）：（1）书p230 图7.1 （a）模拟通信系统、（b）数字通信系统、（c）模拟信号数字传输系统7.1 （a）模拟通信系统模型7.1 （b）数字通信系统模型7.1（c）模拟信号数字传输系统模型：（2）第四章模拟通信系统中调制和解调的原理图：调制原理图：书p99 单边带调制 图4.11（a）书p104 残边带调制图4.17解调的原理图：书p105同步解调：（3）书p104 图5.1 数字基带信号传输系统方框图2、定义或概念：书p2 基带信号和频带信号很多信源输出的信号，含有丰富的低频成分，即，其频谱在低频附近（例如我们说的语音在3004kHz，再例如数字电路输出的TTL信号）。这些信号我们统称为基带信号。所谓基带信号 是指没有经过调制（进行频谱搬移和变换）的原始电信号，其特点是信号频谱从零频附近开始，具有低通形式。l 频带信号：n 将基带信号从低频段调制到高频段后的信号（又称“已调信号/已调波”）3、数字通信系统和模拟通信系统的区别（共8点）其中书p23 有7点，书p6 有1点p23 有7点：1）数字信号易于再生 2）数字电路有更好的抗干扰能力 3）数字电路更可靠，成本更低 4）数字设备可靠性高、数字硬件实现灵活 5）时分复用信号比频分复用的模拟信号更简单 6）不同类型的数字信号在传输和交换中看出相同信号 7）数字业务，容易实现用数据包书p6 有1点 8）数字通信系统和模拟通信系统性能评估方法不同4、通信系统的质量指标：有效性和可靠性。模拟通信系统：书p6 有效性信息量和可靠性信噪比数字通信系统：书p78有效性信息量、码元速率、信息速率和可靠性误码率、误信率5.习题 书p13-7 求误码率和信息速率注意信息速率单位是bit/s，数值与码元速率相同；误码率=10/ （100003600）6. 【习题】设一信息源的输出由128个不同符号组成。其中16个出现的概率为1/32，其余112个出现概率为1/224。信息源每秒发出1000个符号，且每个符号彼此独立。试计算该信息源的平均信息速率。解：每个符号的平均信息量为 H(X)=16log232 +112log2224 =6.404 bit/符号 已知码元速率RB=1000 Baud ,故该信息源的平均信息速率为Rb= RBH(X)=6404 bit/s注：求对数值可以不计算出来，但是要给出等式和单位（二）确知信号分析 1、定义或概念：（要求用文字叙述或公式表示都可以）书p1415 确知信号和随机信号 周期信号 功率信号和能力信号 线性系统和非线性系统 时不变系统和时变系统2、书p19 公式2.17反傅立叶变换和2.18傅立叶变换 公式2.19矩形脉冲或门函数的频谱注意：横纵坐标轴的坐标（考试的时候不要代入出错）3、周期信号傅立叶变换、频谱的一般形式书p20 公式2.26与书p26 公式2.38 周期信号的功率谱密度 联合记忆4、书p20表2.1 几个典型的傅立叶变换：门函数、符号函数、锯齿或三角的傅立叶变换，具体结合 书p273图7.44中两个函数的傅立叶变换注：书p273这里用到了时延特性 见 书p23表2.2书p23表2.2 会放大、时延、卷积、频移几个特性即可5、书p2425能量、功率，公式2.29、公式2.30和帕塞瓦尔(Parseval)定理，公式2.32、公式2.33帕塞瓦尔(Parseval)定理6、书p28，公式2.43 带宽定义：以能量谱或功率谱下降3 dB 内的频率间隔。7、信号通过线性系统 书p29，公式2.48、公式2.49 记住是平方项信号通过线性系统不失真的条件：用下面四种说法中一种即可：1）书p29 信号经过线性系统后，输出信号与输入信号相比，只有衰减、放大和时延，而没有波形的失真；2）书p30公式2.52、公式2.53；3）书p30 系统的振幅频率特性是一个不随频率变化的常数 系统的相位频率特性应该与频率成直线关系，而且该直线通过原点或；4）书p30 在信号频带内满足 传递函数的模 是常数 在信号频带内满足；8、习题书p31 例题 （要列出等式，直接写出答案不给分）9、习题书p39-1 图P2.1 求傅立叶变换 结合几个典型的傅立叶变换中的门函数，答案为0.002 Sa（0.001）（三）随机信号分析1、随机过程的数字特征；书p47公式3.36期望、书p31公式2.59自相关函数【习题】设随机过程(t)可表示成(t)=2cos(2t +) ，式中是一个离散随机变量，且(=0)=1/2、(=/2)=1/2，试求数学期望E(1)及自相关函数(0，1)。解：在t=1时，(t)的数学期望为(1)= = (=0)+(=) =2cos0+2cos =1在t1=0时，t2=1时，(t)的自相关函数(0，1)= = =(=0)+(=) =+ =22、两个随机变量 统计独立和相关 的关系：书p4849两个随机变量统计独立，则它们必不相关 两个随机变量不相关，则它们不一定统计独立3、随机过程的定义：书p4950要求是上课时候内容：在一个随机试验中，每次观测时得到一个样本，这些试验结果即全体样本值在每个时刻的取值构成了一个随机变量，这些随机变量的全体就叫随机过程。4、书p54平稳随机过程定义：随机过程任意n维联合密度与时间起点无关,只与时间间隔有关。 “宽（或广义）平稳过程”定义：（1）均值函数为常数（2）方差函数均为常数（3）自相关函数只与两个时间点之间的时间差有关，而与时间起点无关。5、维纳辛钦定理:平稳随机过程的自相关函数与功率谱密度互为傅里叶变换，即：书p59公式3.78和3.79 即:是的傅氏变换，反变换是:6、白噪声的功率谱 书p63公式3.927、窄带高斯噪声、正弦波加窄带高斯的 包络 分别服从瑞利分布、广义瑞利分别（或莱斯分布）。其中，广义瑞利分布（或莱斯分布）与信噪比有关：信噪比小时，接近于瑞利分布信噪比大时，接近于高斯分布。8、匹配滤波器功能：为了获得最大的输出信噪比：书p72公式3.110，最大的输出信噪比为：9、习题书p88-15 求高斯信号的最大输出信噪比答案：（四）模拟通信系统 1、书p89 调制和解调的定义。 2、书p94常规调制方法（要求中英文）：振幅调制（AM），双边带调制（DSB），单边带调制（SSB）和残留边带调制（VSB）。 3、线性调制系统的调制增益G、带宽B、平均功率S： 振幅调制（AM），G=2/3双边带调制（DSB），G=2单边带调制（SSB），G=1残留边带调制（VSB），G=14、书p109模拟通信系统的门限效应时的 增益为多少；G=2/35、角调制中 （1）调频信号的带宽：书p116公式4.63 （2）频偏的表示方法6、预加重和去加重满足什么条件信号不失真：书p121公式4.737、习题 书p123-5 求调频波的带宽B频偏为1M公式B=B=2（1+0.01）=2.02MHz（注意带单位）（五）数字信号的基带传输：1、 知道实现什么功能：是脉冲形成器（书p124公式5.1）2、 基带传输的常用码型：7种单极性码、单极性归零码、双极性码、双极性归零码、差分码、AMI码、HDB3码。定义：差分码（1表示“电平跳变”；0表示“不跳变”）、AMI码（1用“+”“-”交替表示；0用“0电平”表示）3、 书p130图5.6 要求会编出HDB3码4、 书p135公式5.17基带信号功率谱三项的物理意义5、 基带脉冲传输的码间干扰 定义 书p141基带脉冲传输过程中，当波形失真比较严重时，可能出现前面几个码元的波形同时串到后面，对后面某一个码元的抽样判决产生影响，这样影响就称作码间干扰。6、 定义码间干扰的解决方法：部分响应系统和时域均衡；7、 码元速率与误码率关系：码元速率越大，误码率越大；书p1588、设计一个部分响应系统解决码间干扰（按以下四个步骤）：书p1671）给出公式：书p166公式5.91、5.932）给出原理框图： 书p167 图5.38（a）3）给出技术手段：预编码-相关编码-模2判决4）给出编码 11101001要求：给出最后模2运算的结果（六）现代数字调制技术 1、二进制数字调制方法与带宽B；调制方法 ASK FSK PSK2、习题 书p228-12 求带宽（注意单位，单位写错扣分）已知信息速率为4800bit/s那么 码元速率 4800/3=1600Baud/s（因为是8进制）带宽=21600=3200Hz3、（1）PSK误码率由什么构成？ 书p190 由漏报和虚报构成 （2）书p202公式6.93 要求：能求出2DPSK的误码率先求PSK的误码率再求DPSK的误码率：4、书p206 多进制数字调制信号的 信息速率和码元速率 是二进制的10logM倍；5、调制方法的性能比较，即对信噪比的要求ASK 信噪比最大 书p205FSK PSK 信噪比最小也即，对信噪比的要求是：2PSK比2FSK小3dB，2FSK比2ASK小3dB。6、书p192 图6.14 要求 根据已知条件能画出 PSK 和DPSK的时域波形（七）模拟信号的数字传输1、书p256表7.2 编码；1）计算某一位电平，编码原则和计算参考 书p257，比如求第9号量化级4位码为1101的量化电平。2）求量化电平数Q、均匀量化时 量化信噪功率比 书p248通常，这时，如果用分贝表示，则注：k是表示量化阶的二进制码元个数注意：单位dB3）给出编码要求编出折叠码和格雷码2、 传输PCM信号码元传输不丢失信息时，码元速率和最小带宽要满足什么条件？（1） 码元速率设为低通信号，最高频率为，抽样速率，如果量化电平数为Q，采用M进制代码，每个量化电平需要的代码数为，因此码元速率为。（2） 所需的最小带宽假设抽样速率为，因此最小码元传输速率为，此时所具有的带宽有两种：（理想低通传输系统） （升余弦传输系统） 3、 增量调制 书p273 求功率谱密度。1） 要会求误码率，书p271，设平均在 时间内发生一个无码，即，误码时电压幅度为2 ，宽度为 2）会求频谱（书p273图7.44中两个函数的傅立叶变换）3）会求传递函数经过理想积分器 经过RC电路 4）会求功率谱密度，注：已知（条件会给出）（八）同步1、同步的功能 书p291：通信系统能否有效、可靠地工作，很大程度上依赖于有无良好的同步系统，同步系统的好坏直接影响通信质量的好坏，甚至会影响通信能否正常进行；2、书p306307 要求掌握 位同步的相位误差、同步建立时间、同步带宽。（注意单位、各个变量的含义）（1）相位误差为360/n（2）同步建立时间为（3）同步带宽为 见书p307 例二、考试要求（一）考1、了解模拟通信系统和数字通信系统的模型。 2、理解信息量、平均信息量的概念，并熟练掌握其计算。考3、理解有效性和可靠性的概念，并熟练掌握传码率、传信率、误码率和误信率的计算。（二）1、了解随机过程、平稳随机过程的定义。熟悉掌握随机信号的均值、方差、协方差以及相关函数的计算。 2、理解平稳随机过程的各态历经性，灵活运用平稳随机过程自相关函数的性质。3、熟练掌握随机过程通过线性系统的各种参数的计算。200092（三）1、理解幅度调制及其解调的原理，熟练掌握系统的抗噪声性能计算。院2、理解调频波和调相波的调制与解调原理，熟练掌握调频波的各种参数、系统的抗噪声性能计算，并灵活运用改善系统性能的方法。共（四）1、掌握数字基带信号的传输波形和码型。2、了解基带信号的频谱特性。3、灵活运用系统无码间串扰的基带传输特性。4、熟练掌握数字信号传输系统带宽的计算。5、熟练掌握匹配滤波器的设计与计算。（五）1、熟练掌握ASK、FSK、PSK、DPSK信号的调制与解调的原理、方框图及其各点波形，并