现代通信原理考点

1、现代通信原理知识点第一早绪论1、通信、通信系统的定义；通信：从一地向另一地传递消息。通信系统：将信息从信源传到一个或多个目的地2、通信系统的模型及各框图作用;通信系统的一般模型信息源：消息的发源地，把各种消息转换成原始电信号。 发送设备：将信源信号变换成适合在信道中传输的信号。 信道：指传输信号的物理媒质。噪声源：干扰信号的传输。接收设备：放大和反变换，从受到干扰和减损的接收信号中正确恢复出原始电信号 受信者：将复原的原始电信号还原成相应的消息。3、数字通信系统模型及各框图作用；数字通信的主要特点；信道数宇鯛调受信者数字通信系统模型信源编码：1）提高信息传输的有效性；2）完成模/数转换；信源译

2、码：是信源编码的逆过程；信道编码：把抗干扰编码加入传输信息中，提高可靠性；信道译码：将信息进行解码，并且有发现解码错误或纠正错误的功能; 加密：将传输的信息加上密码，保证信息的安全性；解密：将已加密的信息进行解密恢复； 数字调制：形成适合在信道中传输的频带信号； 数字解调：将频带信号还原为数字信号； 主要特点：1）抗干扰能力强2 ）差错可控3）易于与各种数字终端接口4）易于集成化5）易于加密处理，且保密强度高4、 通信系统分类(按传输媒质、信号复用方式)；按传输媒质分：有线通信系统、无线通信系统；按信号复用方式分：频分复用、时分复用、码分复用；5、 信息量的含义；信息量、平均信息量(熵)、一条

3、消息的信息量计算；信息量：对消息中这种不确定性的度量。1I = log alog a P(X) (a= 2,单位：b i )P(x)平均信息量：每个符号所含信息量的统计平均值。H(x) =P(xi)-lbP(xi) P(X2)-lbP(X2) P(Xn)-lbP(Xn)(bit /符号)例：一离散信源由 0, 1，2，3四个符号组成，它们出现的概率分别为 3/8，1/4，1/4，1/8， 且每个符号的出现都是独立的。试求某消息201020130213001203210100321010023102002010312032100120210 的信息量。解：该消息的信息量为：I =23lb8 14

4、lb4 13b4 7lb8=108(bit)3- I108每个符号的算术平均信息量为：I1.89( b i /符号)符号数57每个符号的算术平均信息量为：33111111H lb lb lb lb 1.906(bit/ 符号)88444488该消息的信息量为：1=57 1.906 =108.64(bit)&通信系统的两个主要性能指标；码元传输速率、信息传输速率、频带利用率、 误码率、误信率的计算；通信系统的两个主要性能指标有效性可靠性数字通信系统传输效率准确性模拟通信系统有效带宽信噪比码元传输速率RBd :单位时间内传输码元的数目，单位是波特( Bd)1RBd(Bd)(Ts传输的码元宽度)TS

5、RBd 2 = RBdM lbM ( Bd )信息传输速率 Rd :单位时间内传递的平均信息量或比特数，单位是比特/秒(b/s)Rb =RBd H(b/s)Rb nRBdlbM (b/s)甩 弘(Bd)lbM频带利用率：=-RBd(Bd / Hz)=-Rb(b/(s Hz)BB误码率(码元差错率)错误码元数传输总码元数误信率(信息错误率)c c 错误比特数 Pb: & =传输总比特数第二章随机过程1、随机过程的基本概念；这类事物变化的过程不可能用一个或几个时间t的确定函数来描述;无穷多个样本函数的总体；无穷多个随机变量的总体。2、表征随机过程统计特性的两类方法；分布特性：分布函数、概率密布函数

6、 数字特征：数学期望、方差、相关函数3、平稳随机过程的基本概念及分类；平稳随机过程：指它的统计特性不随时间的推移而变化。 分类： 宽平稳随机过程：数学特征与时间 t无关广平稳随机过程：分布特性与时间 t无关4、平稳随机过程自相关函数的主要性质；自相关函数：R( ) =E (t) (r )1) R(0) =E 2(t)二 S(t)的平均功率2) RD =E2 (t)Ha2(t)的直流功率3) R(.) =R() 的偶函数4) R兰R(0) RD的上界5) R(0)-R(：) u2 方差，(t)的交流功率5、平稳随机过程功率谱密度与自相关函数之间的关系及计算；R()qQJ;P C)er d平稳随机

7、过程的功率谱密度P ()与自相关函数 R()是一对傅里叶变换 关系或维纳一辛钦关系P ()二.；R( )r d 6高斯随机过程的定义及重要性质;高斯随机过程是指随机过程(t)的任意n维(n二1,2,.)分布都是正态分布。性质：1)对于高斯过程，它的分布特性由数字特征决定;2) 广义平稳的高斯工程也是狭义平稳过程；3) 如果高斯过程在不同时刻的取值是不相关的，那么它们是统计独立的;4) 高斯过程经过线性变换(或线性系统)后的过程仍是高斯过程。7、高斯白噪声的定义、功率谱密度和自相关函数； 白噪声：它的功率密度谱均匀分布在整个频率范围内。功率密度谱自相关函数n0Pg =专n0亠2乐1 jTA 。r

8、高斯白噪声：如果是白噪声又是高斯分布的，则为高斯白噪声。8、平稳随机过程通过线性系统后的功率谱密度及统计特性；平稳随机过程通过线性系统后，输出随机过程的功率谱密度等于输入随机过程的功率谱密度 与系统传递函数模平方的乘积。9、窄带随机过程的同相一正交表示及统计特性、包络和相位的统计特性。同相一正交表示式：(t)：c(t)cos ct _ s(t)sin ct统计特性：一个均值为零的窄带平稳高斯过程(t)，它的同相分量 c(t)和正交分量 s(t)也是平稳高斯过程，其均值都为零，方差也相同。包络和相位的统计特性：一个均值为零，方差为二2的窄带平稳高斯过程(t)，其包络a (t)的唯一分布是瑞利分布

9、，相位:(t)的唯一分布是均匀分布，并且就一维分布而言，a (t)与:(t)是统计独立的，即f(a ,：)二 f(a ) f C )第三章信道与躁声1、信道的定义与分类；信道定义：指以传输媒质为基础的信号通道。分类：(1)狭义信道：仅是指信号的传输媒质。分类：1)有线信道 2)无线信道(2) 广义信道：除传输媒质外，还包括通信系统有关的变换装置。分类：1)调制信道2 )编码信道2、调制信道和编码信道的组成及特点；调制信道：1 ）组成：发转换器+ 媒质+收转换器2）特点：a、有一对或多对输入、输出端；b、信道多为线性的；c、 信号通过信道具有固定的或时变的延迟时间和损耗；、d、零输入仍有输出噪声

10、；e、调制信道是模拟信道。编码信道：1 ）组成：调制信道+调制器+解调器2）特点：a、有二进制或多进制；b、信道特性用转移概率来描述；c、编码信道是数字信道；d、是无记忆信道；e、信道的输入、输出都是离散的时间信号。3、恒参信道和随参信道的含义、特点恒参信道：1）含义：信道特性不随时间变化或变化很缓慢。2）理想恒参信道特性： H （）二Ke j tda、幅频特性：H（） =K0 （常数）b、 相频特性：（一次函数）c、 群迟延-频率特性：（）二屮 二td随参信道：1）含义：信道传输特性随时间随机快速变化的信道。2）特点：a、对信号的衰耗随时间随机变化；b、信号传输的时延随时间随机变化；c、多径

11、传播。4、理想恒参信道的及对信号传输的影响；（1）对信号在幅度上产生固定的衰减；（2）对信号在时间上产生固定的迟延。5、非理想恒参信道的的两种失真、产生原因及对信号传输的影响；（1）幅度-频率失真：1）产生原因：由实际信道的幅度频率特性的不理想所引起的。2）对信号传输的影响：a数字：码间串扰；b、模拟：波形失真。（2）相位-频率失真：1）产生原因：信道的相位 -频率特性偏离线性关系。2）对信号传输的影响：a数字：码间串扰6随参信道的特点；特点：1）对信号的衰耗随时间随机变化；2）信号传输的时延随时间随机变化；3）多径传播。7、分集接收技术的含义及分集、合并方式；（1 ）含义：分散接收，集中处理

12、（2） 分集方式：1 ）空间分集2）频率分集3）时间分集（3） 合并方式：1）选择式合并 2）等增益合并 3）最大比值合并8、通信系统噪声来源和噪声对通信性能的影响；分类：（1）按噪声来源分：1）人为噪声 2）自然噪声 3 ）内部噪声（2）按噪声性质分：1）单频噪声 2）脉冲噪声 3 ）起伏噪声9、起伏噪声特点与分类；特点：具有很宽的频带，且始终存在，近似为高斯白噪声 分类：a、热噪声 b、散弹噪声 c、宇宙噪声10、信道容量的概念、香农公式的含义、应用及计算。信道容量：指信道中信息无差错传输的最大速率。香农公式：C =Blb(1 鲁)(b/s) R B ,C ，sB-.，C-；1.44n。1

13、1、多经传播定义。信号从同一出发点出发经过不同的路径同时到达同一终点。第四章模拟调制系统1、调制的定义、作用及目的、调制方式的分类；（1） 定义：用调制信号（低频）去控制载波（高频）的某一参数（幅度、频率、相位），使之按照调制信号的规律而变化的过程。即将基带信号转换成频带信号。（2）作用和目的：1）将基带信号转换成适合于信道传输的已调信号；2）实现信道的多路复用，提高信道利用率；3 ）减小干扰，提高系统抗干扰能力；4）实现传输带宽与信噪比之间的互换。（3）分类：1 ）按调制信号的形式分：a、模拟调制 b、数字调制2）按载波的选择分：a以正弦波作为载波的连续波调制b、以脉冲串作为载波的脉冲调制2

14、、AMI调制器的一般模型；时域：sm（t）二m（t）cos ct h（t）h(t)-1 mft）频域： ）=“（灼 +coc） +M （GO 一鱼c ）H）2COS 埜JAM詞制的一般嘎主3、AM信号、DSB信号的产生、时域波形、频谱图、带宽；SSB信号的时域表示带宽信号bam = 2 f hAM信号(调幅)bam = 2 fHDSB信号(双边带)表达SSB信号Sam (t) =A m(t)COS =A cos ct m(t)cos ctSam (t) =m(t)COS 泣Sam ( J = ”A-；(；： ；%) * (；- )1M (；.-, ： ；：，c) M:.-. c)21Sam(3

15、)=2【M(3 +c) + M - J时域表达式1 1SsSB(t)Am cos mt cOS ct - Am Si，mt SS ct1 1Sjsb (t) =2 Am COSCO mt COSCO ct Am sinmtsinct1 1sLSB(t)珞 cos mtcos ct Am sin mtsin ct上讪扁上辿帝下辿帝+占皿】下边帶4、输入信噪比、输出信噪比、调制制度增益等的计算;输入信噪比:Si解调器输入已调信号的平均功率 s；(t) 帚解调器输入噪声的平均功率 一输出信噪比:ni2(t)蛍一解调器输出有用信号的平均功率 no 一解调器输出噪声的平均功率一调制制度增益:g3Si N

16、i5、直接法（锁相环调制器）产生调频信号的原理框图；6调频、调相信号的一般表达式；定义：使高频载波的频率和相位按调制信号的规律变化而振幅保持恒定的调制方式。调频和调相统称为角度调制。角度调制一般表达式Sm(t) = ACOS们 +(t)瞬时相位日(t)=COct+(t)瞬时相位偏移(t)=Kpm(t)瞬时频率d国 ct+(t) dt瞬时频偏dP(t)小=Kfm(t) dt调相信号Spm (t) =Acos轨t +Kpm(t)调频信号Sfm (t) =Acos冏衣+Kf Jm(t)dt7、宽带调频（单音频调制）的时域表达式及调频指数、带宽、最大频偏的计算;宽带调频单音频调制信号m(t) = Am

17、 cosmt = Am cos2兀fmt瞬时相偏(t) = mf sincomt最大角频偏&O=AmKf调频指数AmKfMAfmf =豹mmfm单音频带宽调频的时域表达式Sfm (t) =AcosQct+mf si neo mtBfm =2(mf +1)fm=2f +fm)带宽mf 1Bfm 比 2 fmmf 10 Bfm 吒2也f最大频偏Af8、各种调制系统抗躁声性能比较（定性）调制方式信号带宽制度增益So/No设备复杂度主要应用DSB2fm2Si no f m中等较少应用SSBfm1Si no f m复杂短波无线电广播话音频分复用等VSB略大于fm近似SSB近似SSB复杂电视广播AM2fm

18、2/31Si3 no fm简单中短波无线电广播FM2(mf +1)fm23m f (mf +1)3 2 Si mf2no fm中等超短波小功 率电台，微 波中继，调 频立体声广 播第五章数字基带传输系统1、数字基带传输系统组成及各部分作用；信道信号形成器：把原始基带信号变换成适合于信道传输的基带信号。信道：允许基带信号通过的媒质。接收滤波器：滤除带外噪声，对信道特性均衡，使输出的基带波形有利于抽样判决。抽样判决器：在传输特性不理想及噪声背景下，恢复或再生基带信号。2、常用的几种数字基带信号的码型及特点；1+ 010 01 1单极性不归零码0特点：极性单一，有直流分量，脉冲之间无间隔双极性不归零

19、码1 + E-E-010 01 1特点：不受信道特性变化的 影响，抗干扰能力较强单极性归零码1D+恵n1D01nnri特点：电脉冲宽度小于码元 宽度，可以直接提取定时信 息双极性归零码iQiPL0 0ltlH1 1runn_r特点：兼有双极性和不归零 码的特点差分码+ E010 10 0 1L 14、AMI、HDB3码的编、译码规则；AMI编码规则：将二进制消息代码“1”交替地变换为传输码的“ +T和“ -1”,而“ 0”保持不变。HDB3码编码规则：1）当信码的连“ 0”个数不超过3时，仍按AMI码的规则进行编制，即 传号极性交替。2）当连“ 0”个数超过3时，则将第4个“0”改为非“ 0”

20、脉冲，记为 +V或-V，相邻V码的极性必须交替出现，一确保编好的码中无直流。3） V码的极性应与前一个非“ 0”脉冲的极性相同，否则，将四连“0”的第一个“ 0”更改为与该破坏脉冲相同极性的脉冲，记为+B或-B。4）破坏脉冲之后的传号码极性也要交替。HDB3码译码规则：1）寻找两个相邻同极性码，后者即为V码。2）将V码连同前面3个码改为“ 0”。3）所有“ +1”、“-1 ”都改为“1”。5、基带信号奈奎斯特第一准则；送 Hg+=）=Ts,|叫iT ss6会根据系统总特性判断是否满足抽样点上无码间串扰条件；2例1:设基带传输系统的发送滤波器、信道及接收滤波器组成总特性为H （ ）,若要以 Ts

21、波特的速率进行数据传输，试验证下图各种H （）能否满足抽样点上无码间串扰的条件。已知 R| RB2虽然RBmax Rb ,但Rpmax不是Rb的整数倍， 故该不能满足无码间串 扰的条件3.,怙严） i4兀15 =壬（2兀）壬2 =TsTs2故该H （国）满足无码间RBmax = 21 =RB串扰传输的条件4hT/15=(2兀)丁2 =Ts2TsDo1 d故该不能满足无码间RB max = 2 1 = *- SrJd-冗。工F1 412FSK信号带宽：B2PSK = | 彳2 fl + 2 fs调制方式误码率（Pe ）相干解调（同步检测）非相干解调（包络检波）2ASK如叫寸）1 -e 422FS

22、K”叫专）1-2一 e22PSK/2DPSK-erfc( J r)21 _r e2在误码率Pe 疋的情况下，2 ASK = 22FSK = 42 PSK在信噪比r 一定的情况下，Pe2 PSK : p52FSK :Pe2 ASK第九章现代数字调制解调技术1、正交振幅调制的含义及特点；1）定义：用两个独立的基带数字信号对两个相互正交的同频载波进行抑制载波的双边带调制。2 ）特点：利用这种已调信号在同一带宽内频谱正交的性质来实现两路并行的数字传输。2、MSK勺含义及特点；1）定义：最小频移键控（MSK）信号是一种包络恒定、相位连续、带宽最小并且严格正交的2FSK信号。2）特点：a、MSK信号是恒定

23、包络信号；b、在码元转换时刻，信号的相位是连续的， 以载波相位为基准的信号相位在一个码元期间内线性的变化-（二/2）c、 在一个码元期间内，信号应包括四分之一载波周期的整数倍，信号的频率偏移 等与1 /（4Ts），相应的调制指数h = 0.5。3、MSK与 2FSK比较；1）主瓣所占频带宽度窄，衰减速率快，邻道干扰小；2）有更高的频谱利用率，更强的抗噪声性能。3、MSK言号的时间波形图、附加相位图。表达式：SMSK(t)二 COS ct r (t)c 一丄=(N出)丄4Ts4 Ts二 fc 丄=(N m)-4Ts4 7Ts例子：已知发送数据序列为1011001011，传输速率为 Rb，载波频率

24、为fs。(2)解：（1）1 4f 4T.设 f2 = fc+丄=8fs第十章复用和数字复接技术1、多路复用、频分复用、时分复用的含义；多路复用：1）定义：实现在同一信道中同时传输多路信号。2）分类：a、频分复用：指按照频率的不同来复用多路信号的方法。b、时分复用：利用各信号的抽样值在时间上不互相重叠来达到在同一 信道中传输多路信号的一种方法。2、频分复用系统组成原理；原理各路基带信号首先通过低通滤波器（LPF限制基带信号的带宽，然后，各信号分别对各自的载波进行调制、合成后送入信道传输。在接收端，分别采用不同中心 频率的带通滤波器分离出各路已调信号，解调后恢复出基带信号。发送端接收端3、PCM基

25、群帧结构、信息传输速率、每路时隙时间宽度、每比特时间宽度。PCM基群帧结构TSOTSO竄匡？T齧.2 it sit. 1 壽 laJ7兰一？7工CH較 口叩地1 1卜舊十汨3叫dacT1討庫CH1-CH1E)话论I.CH1fl-CH29j-16W. :. jnitFDF1F2F4F5FBF9FT0F11F12FimF14F15*占司MEll11D |11*杞画歩芒电一b1 |4|11L 11M- CH2 -UiH CH17:丁卜 CH1S * CH30 彳PCM30/32路制式基群帧结构如上图所示，共由32路组成，其中30路用来传输用户话语，2路用做勤务。每路话音信号抽样速率fs = 8000

26、Hz，故对应的每帧时间间隔为125七。一帧共有32个时间间隔，称为时隙。各个时隙从0到31顺序编号，分别记作TS0,TS1,TS2,TS31。其中，TS1至TS15和TS17至TS31这30个路时隙用来传送 30路电话信号的8位编码码组，TS0分配给帧同步，TS16专用于传送话路信令。每隔 路时隙包含8位码，一帧包含 256个比特。信息传输速率fb =抽样速率 叫路数汇位数抽样速率:fs=8000Hz,路数=32,位数=8每路时隙时间宽度8%每比特时间宽度11 s第十一章同步原理1、同步的含义及分类；同步：（1）定义：指收发双方在时间上步调一致，又称定时。（2）分类：1）载波同步2）位同步3）

27、群同步4）网同步：a外同步法：由发送端发送专门的同步信息（导频），接收端把这个导频提取出来作为同步信号的方法。b、自同步法：发送端不发送专门的同步信息，接收端设法从收到的信号中提取同步信息的方法。2、平方环法提取载波的方法;平方变换法提取载波的方框图机己调平牖助2澤帯二分飆継A騁印件劇* S命平方环法提取载波的方框图cm护 T*鋼佃i f抑制载波的双边带信号：Sm（t） =m（t） cosset输出信号：v0 (t) = 2si n(2c；ict +2日)经过平方率器件后的信号：2e(t) =m(t) cosset1 212=m (t)+_m (t)cos23ct2 2经过平方率器件后的信号：

28、e（t）=为 ang（t nTs）2 cos2cOctnm(t)=1,2 1 1 e(t)=m(t)cos 国 ct =-+-cos2 価 ct2 2g(t)为矩形脉冲时，1 1e(t) = + cos2豹 ct2 2经鉴相器后输出的误差 电压：Vd = Kd sin 2日3、载波同步插入导频的原则；1）导频的频率应当是与载频有关的或者就是载频的频率。2）插入导频的位置与已调信号的频谱结构有关。3）在已调信号频谱中的零点插入导频，且要求其附近的信号频谱分量尽量小。4、载波系统的性能指标；1）高效率：指为了获得载波信号而尽量少消耗发送功率。2）高精度：指接收端提取的载波与需要的载波标准比较，应该

29、有尽量小的相位误差3） 同步建立时间ts :指从开机或失步到同步所需要的时间。ts越小越好。tc越大4）同步保持时间tc :指同步建立后，若同步信号消失，系统还能维持同步的时间。越好。5、载波同步插入导频法收、发端原理框图;6位同步插入导频的原则;在基带信号频谱的零点处插入所需的位定时导频信号。第十二章差错控制编码1、差错控制编码的基本方法和基本原理；（1）基本方法：发送端被传输的信息码后加入一些监督码，使信息码与监督码有一定的关联性，接收端根据这种关联性来进行检错和纠错。（2 ）基本原理：在信息码元序列中加入一定的监督码元，使编成的码组具有一定的检测错误和纠正错误的能力，纠错编码包括检错编码

30、和纠错编码。2、差错控制的三种方式；1 ）检错重发方式：检错重发方式（ARQ）工作方式：1）发送等候（SWARQ工作方式2）混合工作方式3） 连续工作方式：a、退N或往返重发N方式（GBNARQb、选择性重发方式（SNARQ特点：1）编译码简单，容易实现；2）编码效率咼；3）对各种信道的不同错误特性有一定的适应能力；4）不能用于单向传输系统和一点对多点的同播系统;5）不适合实时数据传输。框图：发送端接收端特点：1）适用于一点对多点的同播系统；2）译码延迟固定，适用于实时传输系统;3）编码效率低；前向纠错方框图:式（FFC发送数据终端纠错码编码器纠错码接收数信道译码器据鍰端1噪声接收端混合差错控

31、制方式（HEC）特点：1）同时具有检测错误和纠正错误的能力；2）克服了检错重发方式数据连贯性差、通过率随信道错误率的增加 而迅速降低的严重缺点；3）避免了前向纠错方式为了得到低的错误率，使得编码效率低、需 要很复杂的译码器及不能适应信道错误变化的缺点；4）需要双向信道3、最小码距与检错和纠错能力的关系；码距：指两个码组之间不同比特的个数。最小码距与检错和纠错能力的关系：1 )若码组用于检测 e个错误时，则最小码距：d。_e 12) 若码组用于纠正t个错误时，则最小码距：do_2t3) 若码组用于纠正t个错误，同时检测 e个错误时，则最小码距：de t 1,e t4、线性分组码含义及特点；1)

32、含义：将信息码分组，为每组信息位附加若干监督位且信息位和监督位是由一组线性代数方程联系着的编码。2) 特点：a、任意两许用码之和(对于二进制码这个和的含义是模二和)仍为一许用码，也就是说，线性分组码具有封闭性；b、码组间的最小码距等于非零码的最小码重。5、循环码的概念及特点；1 )定义：将任一码字中的 7个码元排在一个圆周上，则从圆周任一码元开始，按顺时针方 向移动一周，都将构成该码的一个码字。2)特点：a、封闭性(线性性)：任何许用码组的线性和还是许用码组。线性码都包含全零 码，且最小码距就是最小码重。b、循环性：任何许用的码组循环移位后的码组还是许用码组。6循环码编码方法。1 )设m(x)为信息码多项式，用 xn*乘信息码多项式 m(x)，则xn*m(x)的次数小于n ；2) 用 g(x)除 x m(x)，即 xn m(x)r(x)Q(x)g(x)g(x)其中，r(x)是余式，其次数小于n-k ；3) 将余式r(x)加到xn*m(x)之后，即xnm(x) r(x)，它能被g(x)整除，令A( x) = xn上m(x) r (x)，则A(x)就是循环码的码多项式。例子：对于生