通信原理复习提纲汇总

1、通信原理复习大纲第一章知识点：1. 什么是信息、消息、通信？信息是指消息中所包含的对受信者有意义的内容(或有效内容)。 消息是指信源所产生的信息的物理表现。通信是指一地向另一地进行消息的有效传递2. 通信系统一般模型具有哪些模块，模拟通信系统、数字通信系统 有哪些模块，各模块具有什么功能。(重点)通信系统一般由信息源、发送设备、信道、噪声源、接受设备、信宿 组成。数字通信系统有信源、信源编码、信道编码、调制、信道、同步。 模拟通信系统有：信源、调制、信道、解调、信宿 信源：将消息转换为电信号的设备。信源编码：降低数字信号的冗余，提高数字信号的有效性 信道编码：增加冗余字符，纠错编码，提高传输的

2、可靠性。 调制：使编码信号特性与信道特性相适应，以通过信道传输 信道：基带信道-可传输很低的频率分量。频带信道-不能传输很低的频率分量。同步：数字通信系统中不可缺少的组成部分。发端、收端间需共同的 时间标准使收端准确知道每个符号的起止时刻，实现同步接收3. 什么是基带信号、什么是频带信号？基带信号：由于未经调制的脉冲电信号所占据的频带通常从直流 和低频开始。因 而称为数字基带信号。频带信号：将各种数字基带信号转换成适于信道传输的数字调制 信号(已调信号或频带信号)4. 数字通信系统具有哪些特点？(1) 由于数字信号的可能取值数目有限，所以在失真没有超过给定值 的条件下，不影响接受的正确判决。(

3、2) 可采用纠错编码等差错控制技术，从而提高系统的抗干扰性。(3) 可采用数字加密技术，从而提高系统的保密度。(4) 可以综合传输各种模拟和数字输入消息，并且便于存储和处理。(5) 和模拟通信设备相比，设计和制造更容易、体积更小、重量更轻。(6) 可以通过信源编码进行压缩，以减小多余度，提高信道利用率。（7）输出信噪比随带宽按指数增长。5. 通信系统可以分为哪些类型？数字通信系统和模拟通信系统6. 通信系统的主要性能指标是什么？提高各项指标可以采用什么方 法？（重点）主要性能指标：有效性、可靠性可以用降低有效性的方法提高可靠性、 也可以用降低可靠性的办法提 高有效性。7. 信息速率（Rb）、码

4、速率（RB）、数字进制（M）之间的计算关 系。Rb=RBlog2 M8. 给定码元概率情况下平均信息量的计算。（重点）I =log2N（N为信息的数目）9. 无线信道分为哪些类型？各自的具有什么样的传播特性？ 地波传播频率：2MHz以下，有一定的绕射能力绕射：电磁波沿弯曲的地球表面传播所具有的能力通信距离：可达数百数千km 天波传播电离层反射4000km 多次可达 10000km频率：230MHz通信距离：单次可达 视线传播频率：30MHZ以上（将穿透电离层）类似光波做视线传播天线高度h与传播距离D（=2d）的关系：D 2=8rh50h （r为地球的等效半径）10. 有线信道分为哪些类型？各自

5、的具有什么样的传播特性？ 明线：本身是导电裸线或带绝缘层的导线。 其传输损耗低，但是易受天气和 环境的影响，对外界噪声干扰比较敏感对称电缆：双绞线双绞线由两根具有绝缘保护层的铜导线组成，把两根导线按一定密度互相缠绕在一起，可降低信号干扰的程度，性能较稳定。同轴电缆由于外导体通常接地，所以能够很好的起到屏蔽作用，可以增强传输11. 信道特性对信号传输有哪些影响？恒参信道对信号传输的影响：畸变的影响：波形失真（相位失真）、码间串扰。 线性失真：频率失真和相位失真-属于线性失真 可用“线性补偿网络”纠正，-“均衡”非线性失真：振幅特性非线性、频率偏移、相位抖动非线性失真 - 难以消除随参信道对信号的

6、影响：变参信道的共性：衰落：衰减随时间变化；传输时延：随时间变化； 多径传播：快衰落。频谱由单一频率变成窄带频谱。三类信号：确知信号随相信号起伏信号问题：1. 画出数字通信系统的一般模型，并简要说明模型中各模块的作用2. 通信系统的性能体系有哪两项主要指标？在实际的模拟或数字系 统中，为提高其中的某一项指标，可采用哪些具体措施？（对应 于每一项指标至少给出两项具体措施）3. 某信息源符号集由A , B, C, D组成，设每个符号独立出现，其 概率分别为1/4, 1/2, 1/8、1/8则该信息源输出符号的平均信息量 是多少？二现片心/学丄十如& _ = 5 彳 ± 十

7、63;第二章知识点：1. 确知信号分为哪些类型？ 周期信号和非周期信号2. 能量信号、功率信号的概念。（重点）能量信号：述严2 若信号的能量为一正有限值：=（Odyoc则信号为能量信号。功率信号： 若信号的平均功率P=iimlf/2s2（t）dt是一个有限的正值，但是其能量无tyT 丄/2限大，则信号为功率信号。3. 信号的功率谱密度、能量谱密度、自相关函数、互相关函数是怎 样定义的？功率谱密度： 设一能量信号为s（t），则其功率谱密度为：P（flim -|ST（f）| 能量谱密度：'设一个能量信号s（t）的能量为E,则其能量由下式决定：E = j：s2（t）dt 自相关函数：能量信号

8、的自相关函数定义Mrs（t）s（t+i）dA t/2M功率信号的自相关函数定义R（1） =|竖丄f/2S（t）s（T）dt 互相关函数：能量信号的互相关函数定义：2代）=广s,（t）s2（t+i）dt彳 t/2-功率信号的互相关函数定义：Ri2（T）丄打+T）dt4. 什么叫随机过程？YT随着时间t而变化的随机变量，称为随机过程。随机过程可以看成是 由一个事件A的全部可能“实现”构成的总体，记为X（A, t）。5. 随机过程的有哪些数字特征，具有什么样的物理意义？（重点） 数学期望：又称统计平均值，表示摆动中心方差：表示偏离摆动中心的程度自相关函数：信号及自身延迟的关联程度6. 什么是白噪声，

9、什么是高斯白噪声？白噪声：是指具有均匀功率谱密度的噪声 Pn（f）即Pn（f） = n0/2 问题：1、什么是功率信号？什么是能量信号？2、随机过程均值、方差的物理意义是什么？ 均值：摆动中心方差：偏离摆动中心的程度第三章知识点1. 什么是调制？调制在通信系统中的作用是什么？用来自信源的基带模拟信号去调制某个载波。 载波是一个确知的周期 性波形频谱搬移：容易辐射实现频率分配多路复用提高抗干扰性还与传输效率有关2. 线性调制中AM、DSB、SSB、VSB调制方法，频谱特性（能给出 功率谱密度图）、带宽、解调方法，抗噪声性能。（重点）振幅（AM :调制方法：MS频谱特性：ATS爪I川 r；.O兀输

10、岀信号的麵谨密度带宽：2fmSdsb ® )=丄M (© + © C) + M (© 05 C)2双边带（DSB :调制方法： 调制信号m（t）没有直流分量时，得到 DSB信号。时域表示式：无直流分量A0s DSB （t m （t） cos os ct频谱特性：两个边带包含相同的信息，无载频分量I下讪带IOO7ft y'o 双边带讷制信号的瓠诸上边帯I-20 -带宽：2fm解调：需要本地载波设接收的DSB言号为 接收端的本地载波为 Ecost 两者相乘后，得到r '(t) = m'(t)co夹 otcos©o + 人)t

11、 + w=2m'(t)cos(A©t +*) +cos(2g)0 + 豹)t + 申低通滤波后，得到1m '(t) cos( Aat +®) 2COS(©o + )t + 申仅当本地载波没有频率和相位误差时，输出信号才等于m (t)/2 。和调制信号仅差一个常数因 子单边带(SSB :调制方法： 两个边带包含相同的信息只需传输一个边带：上边带或下边带要求 m(t)中无太低频率。频谱特性：上辿带上透帚上边帯-几0弘才(a)進渡m信号额谱5V)特性护0琳 了0>> 上辿荼耀波羞特性和信号頻谣产ff)特性. - X- TSfa 丁Cc)下辿芾

12、遞渡器特性和信号頻谱单边带信号的频谥-H4-仆r带宽：fm解调：需要本地载波由于 若z(t) = x(t)y(t)，则有Z()二X()兴Y()单边带信号解调时，用载波 cost和接收信号相乘，相当于 在频域中载波频谱和信号频谱相卷积。残留边带(VSB :调制方法：带宽：解调:fmH(jyNCOS 列/调制信号 屈（f）调制W B VSB W 2 f m接辔COSZQZ3. 什么是信噪比、增益？信噪比：它指音源产生最大不失真声音信号强度与同时发出噪音强度 之间的比率称为信号噪声比，简称信噪比增益：在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间 同一点处所产生的信号的功率密度之比4. 非线

13、性调制。PM、FM调制方法，调频指数的概念，频谱特性、 解调方法，抗噪声性能。（重点）相位调制（PM :调制方法：（1相位调制的定义：若使相位处）随呗0线性变化，即令则称为相位调制。这时，已调信号的表示式为此已调载波的瞬时频率为：若m（t）随t作直线变化，则已调信号就是频率调制信号若m（t）是随t 2变化，则已调信号就是相位调制信号角度调制只能采用相干解调 频率调制(FM :调制方法:(2)频率调制的定义：若使瞬时频率直接随调制信号线 性地变化，则称为频率调制。瞬时频率为园瞬时相位为这时，已调信号的表示式为:上式表明，载波相位随调制信号的积分线性地变化OSf (t) =ACOS僦t+kf Jc

14、osmtdt =ACOSy0t +(3/©m)sin3mt调频指数：已调信号表达式：式中皿MAf/fm为最大频率偏移和基带信号频率之比，称为调制指 数mf频谱特性：a.边频成对b.大部分功率集中在有限带宽内C.当调制指数mfvvl时，带宽B基本等于2码称为窄带调频：B止2Bm d.当 mf > 1 时，带宽 B： B 止 2(MPm)或 B 俺 2(Af + fm)Il紿”3°hf = JO叫 2.05.各种模拟调制系统的性能比 较，各种信号的带宽和调制 信号最大频率之间的关系， 及其抗噪声性能分析比较。几种线性调制方法的发送功率与带宽比较 带宽气Au 叫 5 + 4

15、3/« S =50mf 10.I I I I I I 1 I K I 11 I h I I I 1 I . . 4kfc AuiIIAMDSBSSBVSB发送功率+S2 22/111（重点）问题：互补对称性1、 对于双边带调制，若信号的最高频率为f,则传输带宽为2f 为了保证接收端能无失真地恢复出调制信号，残留边带滤波器的传递 函数在载波频率处具有2、在一个FM系统中，规定其电台的带宽为360kHz，调频指数为5,则其音频信号的最高频率为30KHZ。3、 已知某调频信号中，模拟基带信号 m（t） = acos2兀fmt， f =1kHz，载 波信号是c（t） =8cos27ifct，

16、 fc=10MHz若调频器的频率偏移常数 Kf = 10kHz/V，调制信号m（t）的幅度a = 0.5V， （ 1）请求出该调频信号 的调频指数；（2）写出已调信号表达式；（3）求出已调信号带宽。站=叫EfM丁力Sf(z) = A cosAv(；r + 附 sin itw= 8cos2;rxl0'r+5 sin 2;rxlO切 5=2(V + /)=2x6 f = S2KHz4、若一个余弦波的表达式为f（t）=cos%t，则其频谱密度表达式为O) = ;r5(wMU)十wy、 r 严】ill r .sin(iv-u'o)r/2sii】3+wo)"2hF(w) = 1

17、1 mcosM'cre = Inn 一 尸工2(ir- m)r/2(11+ ivo)r/2=lim £ 网竺zT虫+s於匸凹£?r-jH 22r上式可改写为=:rS(w-lit) + S(w+ iw)第四章知识点1. 什么是低通模拟信号的抽样定理？模拟信号数字化的基本过程包 括哪些？（重点）低通模拟信号抽样定理：若一个连续模拟信号 s（t）的最高频率小于fH则以间隔时间为T -1/2fH的周期性冲激脉冲对其抽样时，s（t）将被 这些抽样值所完全确定。过程：抽样、量化、编码2. 模拟脉冲调制有哪几种类型？脉冲编码调制（PCM、差分脉冲编码调制（DPCM、增量调制（DM

18、。3. 抽样信号的量化原理是什么？均匀量化、非均匀量化原理及其优 缺点。（重点）均匀量化：M个值抽样值区间是等间隔划分的；缺点：对于小输入信号很不利。 非均匀量化：M个值抽样值区间是不均匀划分的；优点：适合于大小 信号。4. A律13折线的原理是什么？ P755. 脉冲编码调制基本原理及过程。要求掌握 PCM编码方法，能根据 给定的抽样值进行PCM编码，计算量化误差，给出对应的11位 自然二进制码。（重点）基本原理：把从模拟信号抽样、量化直到变成二进制符号的基本过程6. 什么是差分脉冲编码调制、增量调制？差分编码调制：是一种对模拟信号的编码模式，与PCM不同每个抽样 值不是独立的编码，而是先根

19、据前一个抽样值计算出一个预测值，再 取当前抽样值和预测值之差作编码用增量调制：可以看成一种最简单的 DPCM当DPC啲量化电平数取为2, 且预测器仍为简单地是一个延迟时间为抽样时间间隔T的延迟线时，DPCM系统就称做增量调制系统。问题：7. 1、采用13折线A律编码，设最小的量化间隔为1个量化单位， 已知抽样脉冲为+98量化单位，贝则1）、试求此时编码器输出码组， 并计算量化误差；、试写出对应于该 7位码（不包括极性码） 的均匀量化11位码。第五章知识点：1. 什么是数字基带传输系统？ 直接传输基带信号的通信方式。2. 几种典型的数字基带信号。单极性、双极性、单极性归零、双极 性归零、差分波形

20、、多电平波形。单极性、双极性信号对应的频W畑多电平波形谱分布情况。带宽与信号的关系，信号中是否存在定时分量和直 流分量。3. 基带传输的常用码型。AMI、HDB3、双相码、差分码、密勒码、 CMI码的编码原理。要求给出二进制序列，能写出相应的码型。（重点）交替变成“ + 1”和“一1” , “0''仍煤建为"0”。0 10 -1AMI码传号交替反转码： 编码规则：“ 1 "例：消息码：0 1 0 1 1 0 0AMI 码：0 +1 0 -1 +1 0 0HDB3码3阶高密度双极性码： 编码规则： 首先，将消息码变换成AMI码，然后，检查AMI码中连“0”的情

21、况： 当没有发现4个以上（包括4个）连“0”时，则不作改变，AMI码 就是HDB3码。当发现4个或4个以上连“ 0”的码元串时，就将第4个“0”变成与 其前一个非“ 0”码元（“+ 1”或“1”）同极性的码元。将这个码元称为“破坏码元”，并用符号“ V ”表示，即用“ +V ” 表示“+ 1”，用“V ”表示“1”。为了保证相邻“ V”的符号也是极性交替：*当相邻“ V ”之间有奇数个非“ 0”码元时，这是能够保证的。*当相邻“ V ”之间有偶数个非“ 0”码元时，不符合此“极性交 替”要求。这时，需将这个连“ 0”码元串的第1个“0”变成“+ 或“-B”。B的符号与前一个非“ 0”码元的符号

22、相反；并且让后面 的非“0”码元符号从V码元开始再交替变化。例：0 1000 0 1 1 000 0 1 1 0 +1000-V +10000 -1 +1 000 0 -1 +1+V -1 +1- B00 -V +1 -1双相码曼彻斯特码： 编码规则：消息码“ 消息码：110双相码：10 10 01 密勒码：编码规则： 消息码“1”用中点处电压的突跳表示，或者说用“ 01”或“10” 示；消息码“ 0” 单个消息码“ 0”不产生电位变化，连 息码则在边界使电平突变，用“11”或CMI码传号反转码： 编码规则：消息码“ 用“ 01”表示。0”0 1 0 101 10 01 10传输码“ 01”消

23、息码“ 1”传输码“ 10”01”交替用“1T和消息码=1双相码=10双相码波形乂_双相码相位.0 X 000011010“ 00”“ 00”001表示 。表示；消息码001001“ 0”“ 0”消息码：1000 AMI 码:-1000 HDB；码:-1000口皿|码=4. 基带信号码间串扰产生原因、消除码间串扰的基本思想。 码间串扰产生的原因 一系统总传输特性H(f)不良基本思想：奈奎斯特准则一传输函数是实函数，且在f二w 处奇对称5. 无码间串扰的传输特性设计。什么是奈奎斯特带宽、奈奎斯特速 率。余弦滚降特性中滚降系数与奈奎斯特带宽和最高频带利用率 之间的关系。(重点)6. 什么是眼图？由

24、眼图模型可以说明基带传输系统的哪些性能？（重点）眼图是指利用实验的方法估计和改善 （通过调整）传输系统性能时在 示波器上观察到的像人的眼睛一样的图形。性能：1、“眼睛”张开最大的时刻是最佳抽样时刻；2、中间水平横线表示最佳判决门限电平；3、阴影区的垂直高度表示接收信号振幅失真范围；4、“眼睛”斜边的斜率表示抽样时刻对定时误差的灵敏度；5、在无噪声情况下，“眼睛”张开的程度，即在抽样时刻的上下两阴影区间的距离之半，为噪声容限；若在抽样时刻的噪声值超过这个 容限，就可能发生错误判决7. 什么是部分响应系统？解决部分响应系统中差错传播现象的有哪些方法和步骤？部分响应系统：利用部分响应波形传输的基带系

25、统8. 什么叫时域均衡？从系统的时域特性考虑，利用一个可调 LC滤波器的频率特性去补偿 基带系统的频率特性，使之满足奈奎斯特准则问题：1、习题5.3或给定码元波形表达式及出现概率情况下，能根据式 5.5-28判断是否存在离散谱线。AMI、HDB3、CMI、2、给定任意二进制码元，要求能写出相应的 差分编码。并能简要说明各种编码相应的编解码原理。3、若信号码速率为64kBaud，采用基带传输，则不产生码间串扰时 需要的信道带宽为多少？经过滚降因子 a=0.2的余弦滤波器进行预滤 波，此时信道带宽为多少？第六章知识点：1. 二进制数字调制原理。2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK调制原理， 产

26、生方法，解调方法，各种调制方法带宽、抗噪声性能的比较。（重要）二进制振幅键控（2ASK）:基本原理：表示式：s（t）=A（t）cos0t代）°<tMT我中，縛0二2n f0为载波的角频率调制方法：相乘电路：包络可以是非矩形的开关电路：包络是矩形的 解调方法：包络检波法（非相干解调）-不利用载波相位信息带宽：等于基带调制信号带宽的两倍（二进制频移键控（2FSK）:基本原理：表示式jAcos®1t+®1）Acos®0t +半0）相干解调法-利用载波相位信息：当发送“ 1”时当发送“ 0”时f =2f0 ）调制方法：调频法：相位连续开关法：相位不连续解调

27、方法：相干收法包络检波法：过零点检测法f1 -怙卜2fc带宽:站二二进制相移键控（2PSK）：基本原理：表示式：s（t）= Acos（%t +e） 调制方法：式中:叫当发送“ 0”时当发送“ 1”时（1）相乘法：用双极性基带不归零矩形脉冲信号 A（t）去和载波相乘。（2）选择法：用开关电路去选择相位相差 的同频我波 解调方法： 必须采用相干接收法f =2f0)当发送“ 0”时当发送“ 1”时日为前一带宽：与2ASK带宽同（等于基带调制信号带宽的两倍（ 二进制差分相移键控（2DPSK）: 基本原理： 表示式设为当前码元和前一码元的相位之差： 则，信号可以表示为式中，=2f0.为载波的角频率;码元

28、的相位。调制方法：间接法产生2DPSK言号解调方法：相位比较法相干解调法：先把接收信号当作绝对相移信号进行相干解调，解调后是相对码，再将此相对码作逆码变换，还原成绝对码。带宽：等于基带调制信号带宽的两倍（f=2f0）总结：产生方法解调方法带宽2 ASK相乘法、幵关 法包貉检波法、 相千.解调法垂芾借号带宽两倍L12FSK调频法、幵关相千接收法. 非相干按收 法 C包錯检测法A/ =-/o|+2/,1F相乘法*谨L择法相千按收法s带信号带宽两倍2DP SK间接法+目匕匕较¥去， 相干解调法C ts性比较 7去）s帯信号带宽两倍2. 多进制数字调制原理，调制解调方法，各种调制方法带宽、抗

29、噪 声性能的比较。多进制振幅键控（MASK）:基本原理：MFSK勺码元采用M个不同频率的载波。设f1为其最低载频，fM为其 最高载频，则MFSK言号的带宽近似等于fM - f1 + f 其中Af是 单个码元的带宽，它决定于信号传输速率。调制方法：双极性脉冲“ +1” 双极性脉冲“ -1 ”第一种方法：相乘法二进制码元“ 1”二进制码元“ 0”第二种方法：选择法解调方法-相干解调法带宽：MASK言号可以看成是多个2ASK言号的叠加。两者带宽相同。3. 在QPSK体制中存在相位突变导致的信号包络起伏大，有哪些方 法可以改进QPSK相位突变问题。4. 掌握QAM数字带通调制技术的基本原理以及对调制系

30、统性能的 改善情况。问题：1、2DPSK、2ASK、2PSK和2FSK,采用相干解调时，抗信道加性 高斯白噪声性能从好到坏排列顺序为 2PSK>2DPSK>2FSK>2ASK2、习题 6.5、6.7騒1/诃“够Yf+KM% y肿例f防一/卜畅川.22亦 .府习昭i flJ没有一个2P£K信号苴吗元传施連率为IMOBtb飯注波黑为 .cos4;rxl0*r),則(1)试向每个码元中包含劣少个姜枝罔期？若发送”旷和T的槪寒分别是0.6和0斗 试求此借号的功車谱密度的表达式«：由義浚波形为4+兀汶皿/可絹载渍频率为2x10* Hi. Slfe每牛码元中起含200

31、0个载浚膜期，$en 1000 /-2xl0绅 /+2血240(2? 3PSKg号的勒聿甫番度为 坐1/)=弓巧/ J +尤(/+兀)盍中，/ =2xlO"Hz.为载波频宰” /=1000； f为棊带倍号取扳性矩形強冲的功率谱靈度；刊丿上M丹-鬥爼/f + £期2八1欣V, f <5(/- ”Q习题<5.7设有一个2DP$K传输系统对情号采距A方式涯码，其码元連率为24QQ Bd.敦波频率齒IgOOHzr若输入码元哼列为011010.弑画出此2DPSK 1W号亭列的 波形国.解上如英£-7所示，第七章知识点：1、载波同步、位同步、群同步、网同步的概念；

32、 载波同步：本地载波和接收信号载波的同步问题位同步：在接收数字信号的一个码元时，判决时刻和码元起止时刻同 步等群同步：除了载波同步和位同步外，还需更高层次的同步，统称为群 同步。网同步：指通信网的时钟同步，解决网中各站的载波同步、位同步、 群同步等问题2、载波同步的方法；插入导频法、直接提取法3、位同步方法；外同步法、自同步法4、群同步方法；集中插入法、分散插入法5、网同步方法。开环法、闭环法第九章知识点1、多路复用的主要方法及基本概念。频分复用（FDM :将多路信号合并起来在同一信道中做多路传输， 这种多路传输的方式称为频分复用。时分复用（TDM :时分复用TDM是采用同一物理连接的不同时段

33、来 传输不同的信号，也能达到多路传输的目的码分复用（CDM :各路信号码元在频谱上和时间上都是混叠的，但 是代表每个码元的码组是正交的。2、如何判断某码组是否正交。码组正交：（ 一 X."2， ,Xi， Xn）y = (y1, y2,y,y”)x- y，s+J1）式中 i 二 1, 2,N互相关系数定义：1 NP（x, y） = z Xi y,C ,、 cN y两码组正交的必要和充分条件：P（X, y） = 03、什么是m序列。m序列是一种由线性反馈移位寄存器产生的周期最长的序列。4、多址技术的主要方法及基本概念时分多址（TDMA）按时间分配地址的通信系统。 频分多址：是按频率分配地址的多路通信系统， 即不同地址的用户使 用不同的载波频率。早知识点：1. 什么是差错控制？分为哪几种类型？差错控制：包括信道编码在内的一切纠正错误手段。 检错重发、前向纠错（FEC）、反馈校验、检错删除2. 检错重发法有哪几种典型方法？自动要求