通信原理复习整理

通信原理复习整理第一章通信：信息的传递；信息的传输和交换通信的目的：传递消息中包含的信息。通信系统一般模型：信源编码：是为了提高有效性，通过减少数据中的冗余。信道编码：通过人为加入冗余，提高数据的抗干扰能力。模拟信号语音与数字信号语音的区别：数字信号的抗干扰能力强，且噪声不累积但是需要较大的传输带宽，而且频带利用率较低。极低频（Extremelylowfrequency，ELF）、超低频（SuperLowFrequency，SLF）、特低频(ULF,UltraLowFrequency)、甚低频（VLF，verylowfrequency）、低频（LF）、中频（MF，MediumFrequency）、高频（HF，Highfrequency）、甚高频（veryHighfrequency）、特高频、超高频、极高频。模拟和数字通信系统的区别：信道不同。模拟是线性关系，数字是一一对应关系。通信方式按消息传递的方向与时间的关系分类：①单工（广播、遥控、无线寻呼）：A发送，B只能接收；②半双工（对讲机、问询及检索）：A、B均可收发消息，但不能同时进行③全双工（视频通话、PSTN网络）：A、B可同时收发消息P9图1-6按数据代码排列方式分并行传输和串行传输，并行（MTP口）：计算机和打印机之间；串行（com口）：键盘信息量：I=loga平均信息量Hx=-i=1M14. 通信系统主要性能指标:有效性、可靠性有效性：传输一定信息量时所占用的信道资源；可靠性：接受信息的准确程度。1）模拟通信系统的有效性：用有效传输频带测量2）模拟通信系统的可靠性：用接收端解调器输出信噪比来度量3）数字通信系统的有效性：用码元传输速率RB、信息传输速率Rb、和频带利用率η4）数字通信系统的可靠性：用误码率Pe和误信率PRP多进制时：Pe≥Pb例题：课后题第二、三章功率信号频谱：C展开成傅里叶级数：S功率信号是时域离散信号能量信号频谱密度：S原信号：S能量信号是频域连续信号一般来说，能量信号都是非周期信号，功率信号都是周期信号，还有少数信号既不是能量信号也不是周期信号连续信号：E= 离散信号：n=-∞当0<E<∞，P=0时，为能量信号；平均功率为有限值，E=∞思考题：分别说明能量信号和功率信号的特性：能量信号的其能量为有限的正值，但其功率等于零；功率信号其能量为无穷大，其平均功率为有限值。随机过程：（用图描述）高斯白噪声服从概率分布密度正态分布（高斯）和功率谱密度（白）严平稳随机过程（均方值有界）一定是宽平稳随机过程；宽平稳随机过程不一定是严平稳随机过程。具有各态历经性的随机过程一定宽平稳，但宽平稳随机过程不一定各态历经各态历经性：随机过程中的任一实现都经历了随机过程的所有可能状态。第四章信道（狭义信道）的功能：将信号从发射端传送到接收端狭义信道：信号的传输媒质。2. 狭义信道分类：有线信道（明线、同轴电缆、对称电缆、光纤）和无线信道（地波传播、短波电离层反射、超短波或微波视距中继、人造卫星中继及各种散射信道）3.广义信道：除了包括传输媒质，还包括信号传输的相关设备4.广义信道分为：调制信道和编码信道、加解密信道5.调制信道是指调制器输出端到解调器输入端的部分，只不过是对已调信号进行某种变换。调制信道分为恒参信道和随参信道。6.编码信道是指编码器输出端到译码器输入端的部分。编码信道分为有记忆信道和无记忆信道。有线信道分三类：明线、对称（平衡）电缆、同轴电缆。架空明线、电缆、中长波地波传播、对称电缆、超短波及微波视距传播、人造卫星中继、光导纤维以及光波视距传播等传输媒质构成的广义信道都属于恒参信道；各种散射属于随参信道。输出的总的错误概率：对于二进制无记忆编码信道：恒参信道特性:恒参信道的传输特性可以等效为一个线性时不变网络。理想恒参信道就是理想的无失真传输信道（特性图）传输特性幅频特性相频特性群迟延-频率特性冲激响应若输入为则输出为例题见书P73随参信道：随参信道的传输媒质具有以下三个特点：(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)多径效应。信号通过几条路径到达接收端，而且每条路径的长度和衰减都随时间而变，即存在多径传播，多径传播对信号的影响成为多径效应。根据噪声的性质分类，噪声可以分为单频噪声、脉冲噪声和起伏噪声。这三种噪声都是随机噪声。脉冲噪声：突发性的产生的，幅度很大，持续时间短。包括工业干扰中的电火花、汽车点火噪声、雷电等。可以克服。窄带噪声：一种连续波干扰。如无线电干扰。可以克服。起伏噪声：具有很宽的频带，并且始终存在。包括热噪声、散弹噪声和宇宙噪声。不可以克服。信道容量是指信道中信息无差错传输的最大速率。信道容量：若噪声n(t)的单边功率谱密度为n0，则在信道带宽B内的噪声功率N=n0B。因此，香农公式的另一形式为例题：P824-2第六章1.不经载波调制而直接传输数字基带信号的系统，成为数字基带传输系统。2.占空比（归零）=有信号区域单极性归零比不归零多了同步数字基带信号都是绝对码单极性、双极性归零、不归零码写法。3.基带传输的常用码型1）AMI码：缺点：原信码出现长连“0”串时，信号电平长时间不跳变，提取定时信号困难2）HDB3码：保持了AMI的优点克服了其缺点，使连续的0不超过3个。 代码： 100001000011000011 AMI码： -10000+10000-1+10000-1+1 HDB3码：-1000-V+1000+V-1+1-B00-V+1-14.基带传输系统的模型数字基带信号传输的定量分析：基带信号：发送滤波器输出： 总冲激响应： 接收滤波器输出：，1：第k个码元波形的抽样值，它是确定ak的依据。2：除第k个码元以外的其他码元波形在第k个抽样时刻上的总和，它对当前码元ak的判决起着干扰的作用，所以称为码间串扰值。由于an是以概率出现的，故码间串扰值通常是一个随机变量。3：输出噪声在抽样瞬间的值，它是一种随机干扰，也要影响对第k个码元的正确判决。5.无码间串扰1）若输入序列的传输速率为：2）最小传输带宽为：（奈圭斯特带宽）3）最高频带利用率为：4）最高传输速率为：R6.滚降系数：若0＜α＜1时，带宽B=(1+α)/2Ts频带利用率η=2/(1+α)波特/赫判断传输特性时，除了看RB和η还可以眼图：1）眼图的“眼睛”张开得越大，且眼图越端正，表示码间串扰越小,反，表示码间串扰越大。2）眼图可以定性反映码间串扰的大小和噪声的大小眼图模型：P1576-17接收二进制双极性波形时，在一个码元周期Ts内只能看见一只眼睛；若接收的是M进制的双极性波形，则在一个码元周期内可以看到纵向显示的（M-1）只眼睛；若接收的是经过码元变换的AMI或HDB3时，眼图中间出现硬一根代表0的水平线；若扫描周期为nTs时，可以看到并排的n只眼睛。思考题6-4构成AMI码和HDB3码的规则是什么？它们各有什么优缺点？答：AMI的编码规则：将消息代码0（空号）仍然变换成传输码0，而把1（传码）交替的变换为传输码的+1，-1„。因此AMI码为三电平序列，三元码，伪三进制，1B/1T码。AMI的优点：（1）0,1不等概率是也无直流。（2）零频附近的低频分量小。（3）整流后及RZ码。（4）编译码电路简单而且便于观察误码情况。AMI的缺点是：连续0码多时，RZ码连0也多，不利于提取高质量的位同步信号。

HDB3的编码规则：先把消息代码变换AMI码，然后去检查AMI码的连零情况，没有四个或者四个以上的连零串时，这时的AMI码就是HDB3码；当出现四个或者四个以上的连零串时，将四个连零小段的第四个0变换于迁移非0符号同极性的符号，称为V符号（破坏码）。当相邻V符号之间有偶数个非零符号时，再将该小段的第一个0变成+B或者-B（平衡码），B符号的极性与前一非零符号的极性相反，并让后面的非0符号从V符号开始再交替变化。HDB3码的优点：保持了AMI的优点，还增加了使连零串减少到至多三个，对于定时信号的恢复是十分有利的。思考题6-6：什么是码间干扰？它是如何产生的？对通信质量有什么影响？答：码间干扰的产生是因为在第k个抽样时刻理想状态时抽样时刻所得的是仅有第k个波形在此时刻被取值，但在实际系统中，会有除了第k个波形以外的波形可能再抽样时刻被取值。码间干扰会导致判决电路对信号进行误判，使信号失真，产生误码，从而通信质量下降。6-7为了消除码间干扰,基带传输系统的传输函数应该满足什么条件？其相应的冲击响应应具有什么特点？冲击响应的特点：，只要在t=kTs时间点上抽样，就能实现无码间串扰。6-13什么是眼图？它有什么作用？由眼图模型可以说明基带传输系统的哪些性能？具有升余弦脉冲波形的HDB3码的眼图应是什么样的图形？

眼图是实验手段估计基带传输系统性能的一种方法。它是指接收滤波器输出信号波形在示波器上叠加所形成的图像。

1.最佳抽样时刻是“眼睛”张最大的时刻；2.对定时误差的灵敏度可由眼睛的斜率决定，斜率越陡，对定时误差就越灵敏；3.图中阴影区域的垂直高度表示信号畸变范围；4.图中央的横轴位置对应判决门限电平；5.在抽样时刻上，上下阴影区的间隔距离之半为噪声容限，即若噪声瞬时值超过这个容限，即可能发生错误判决。

具有升余弦脉冲波形的HDB3码的眼图中间会有一条代表0的水平线第七章1.基带信号为什么要进行调制？调制实现对基带数据信号频谱的“搬移”，即把含有大量低频成分的基带信号频谱搬移到一个很高的频段上去。其目的主要有两个：无线(Wireless)传输，频分多路复用(FDM)。2ASKP181184信号的波形与频谱 2FSKP185188信号的波形与频谱PSKP189信号的波形DPSKP192信号的波形2ASK、2FSK、PSK、DPSK信号调制与解调原理图P181-P194之间== 2ASK、2FSK、PSK、DPSK性能比较，见书P213：性噪比相同时，误码率越低越好；误码率相同时，性噪比越高越好第九章1.模拟信号的数字化过程：抽样→量化→编码2.抽样定理：一个频带限制在0～fH赫兹内的连续时间信号m(t)，如果以不大于1/2fH秒的时间间隔对它进行等间隔抽样，则m(t)将被得到的抽样值信号ms(t)完全确定。3.我们通常把1/2fH秒的时间间隔称作奈奎斯特抽样间隔，把它的倒数2fH（单位“赫兹”）称作奈奎斯特抽样频率，这是保证从抽样值恢复原始模拟信号所要求的最低抽样速率。4.实际在对模拟信号进行抽样时所使用的抽样速率fs应满足：fs≥2fH5. P261抽样过程图解及公式PAM信号：瞬时抽样（平顶抽样）自然抽样（曲顶抽样）均匀量化：将输入信号的变化范围均匀分为M等份，设被抽样模拟信号幅度变化范围a～b，则M份均匀量化的量化间隔为。中国使用A律，跟欧洲国家相同。P276折叠二进制码折叠二进制码的上述特点使得它有一个特别的好处，就是在传输中如果出现误码，对小信号的影响较小。P2789-8表记住计算时要用P277例9-2PCM数字语音通话质量与模拟语音通话有无明线区别？为什么？数字语音通信与比模拟语音通信相比没有噪声的累加，数字语音通信的抗噪性高。抽样频率变低，女生的改变明显。因为女生声音的频率高，需要高频率保证语音质量。第十一章噪声与干扰是通信出现差错的基本原因。2.差错控制角度看，信道可以分为：随机信道、突发信道和混合信道。3.差错控制方法：1）检错重发法：双向信道工作。接收信息方具有检错能力，收到信息无误，回发肯定应答；有误则不发应答或发否定应答。2）前向纠错法：单向信道工作。接收信息方具有纠错能力，发现收到信息有误时，确定误码的位置并按规则予以纠正。3）反馈校验法：双向信道工作。接收信息方简单地将收到信息回传给发送方，由发送方判断前次发送是否无误。4）检错删除4.自动重发(ARQ)系统：（A：AutomaticR:repeatQ:request）5.一般说来，差错控制编码的检纠错能力取决于：在信息码元序列中加入的监督码元的多少。对于一定长度的信息码元序列,加入的监督码元越多，检纠错能力越强。6.在一定长度信息码元序列中加入监督码元的数目越多,差错控制编码的编码效率越低。如信息码长为n,信息码长k，监督码长为r,则编码效率为k/(k+r)=k/n7.一条码组中“1”的个数称为该码组的码重；两码组中不同位的数目称为该两码组的码距。8.某码组集合中含“1”个数最少的码组的码重,称该码组集合的最小码重；某码组集合中不同位数最少的两码组的码距,称该码组集合的最小码距9.只检模式：为检测e个误码，要求最小码距d0≧e+1只纠模式：为纠正t个误码，要求最小码距d0≧2t+1先纠后检，纠检结合模式为纠正t个误码,