通信原理技术.doc

现代通信原理第一章1.通信定义：不在同一地点的双方或多方之间进行迅速有效的信息传递。分类：按在信道中的传输方向（单工、半双工、全双工通信）；按双方传输信息的路数（串行、并行通信）；按传输的控制方式（同步、异步传输）；按与信息的交互方式（点到点、点到多点、多点到多点通信）；按在通信网中的传递方式（两点间直通、分支、交换传输）。2.串行传输需要保持位同步和字同步；并行传输不存在字同步问题但存在并/串、串/并变换问题；同步传输以数据块为单位进行传输数据前后需加上前文、后文，一个数据块称为一帧。3.模拟信号：因变量（连续）完全随自变量（连续或离散）而变化；数字信号：因变量和自变量取值都是离散数值的信号。3.信道系统包括：信源、变换器、信道、反变换器、信宿和噪声源六个部分。4.数字通信优点：1抗干扰能力强；2通信的可靠性高；3可实现复杂系统的远距离控制；4易于加密保密性强；5通信系统易于集成、体积小、重量轻、可靠性高；缺点：占用频带宽。5.通信系统性能指标：有效性和可靠性；有效性一般用信息传输速率来衡量但频带利用率更全面；可靠性取决于系统的抗干扰能力，用输出信噪比衡量，差别来自加性/乘性干扰。6.现代通信的发展方向：光纤通信、移动通信、卫星通信。第二章1.调制;使高频信号的某个参数随基带信号发生相应的变化。利用参数来携带信息的高频信息称为载波；基带信号称为调制信号；调制后的信号成为已调波；在接收端将调制信号还原为基带信号成为解调。2.调制系统的功能特点：1对信号进行频谱搬移；2把基带信号调制到较高的频率；3便于频率分配；4提高系统传输有效性；5提高系统传输可靠性。3.调制的分类：按调制信号（模拟/数字调制）；按载波（连续载波/脉冲载波调制）；按调制器的功能(幅度/频率/相位调制)；按调制前后的频谱结构关系（线性/非线性调制）。4.线性调制：将基带信号的频谱沿频率轴线做线性搬移的过程。分类：常规双边带调制（AM）、抑制载波双边带调制（DSB）、单边带调制(SSB)、残留边带调制(VSB)。5.AM解调方式：1包络检波（用非线性器件和滤波器分离提取出调制信号的包络获得F（t）信息）；2相干解调（通过相乘器将收到的SAM(t)信号与接收机产生的、与调制信号中载波同频同相的本地载波信号相乘，在经过低通滤波获得F（t）信号）AM调制缺陷：效率低。单边带调制分：上/下边带调制，调制方法有：滤波法、移相法、移相滤波法。6.非线性调制：频率调制、相位调制。频率调制分（窄带/宽带调频0.5）；调频信号的产生（直接/间接调频法）解调有（相干/非相干解调）；7.角调制优点：抗干扰性强；缺点：占用频带宽。第三章1.HDB3码优点：解决了AMI码遇到连0串不能提取定时信号的问题。2.脉冲编码调制（PCM）过程：抽样、量化、编码。3.量化：对抽样信号幅度进行离散化处理的过程。均匀量化缺点：确定量化器后，其量化噪声的平均功率值都是固定不变的。因此弱信号的量化信噪比可能无法达到额定要求。4.PCM编码常用的二进制码组：自然二进制码组、折叠二进制码组、格雷二进制码组。PCM通信系统影响因素：1模/数和数/模转换过程；2抽样频率不够引起的抽样信号频率重叠失真；3.低通滤波器特性不理想引起的失真；4收发端抽样脉冲不同步引起的失真。5.信道干扰有：乘性干扰和加性干扰。6.M编码器的组成：相减器、判决器、本地译码器、脉冲源组成。M系统中的量化噪声有：过载量化噪声和一般量化噪声。过载现象：阶梯电压波形跟不上信号的变化产生的失真。7.数字基带传输系统由：发送滤波器、信道、接收滤波器、抽样判决器组成。8.码率：衡量数字通信系统传输速率快慢的指标之一。单位是波特（B）。第四章1.数字基带调制的行式：二进制幅度键控2SAK、频率键控2FSK、相位键控2PSK。2.数字通信系统都采用正弦信号作为载波，因为其形式简单便于产生接受。数字调制有：调幅、调频、调相三种基本调制方式。3.非相干解调系统：带通滤波器、整流器、低通滤波器、抽样判决器。相干解调系统：带通滤波器、相乘器、低通滤波器、抽样判决器。4.二进制移频键控解调方式：相干/非相干解调、鉴频法、过零检测法、差分检波法。四相绝对移相键控调制方法：调相法、相位选择法。.第五章1.有线信道包括：明线、对称电缆、同轴电缆、光纤。无线信道包括：地波传播、短波电离层反射、超短波或微波视距中继、卫星中继、各种散射信道。广义信道包括：传输媒介、发送设备、接受设备、馈线与天线、调制器、解调器。2.双绞线分为：屏蔽型(STP)和非屏蔽型（UTP）两类。同轴电缆结构：内导线、绝缘层、外导体屏蔽层、绝缘保护外层。光导纤维通过（内部全反射）来传输光信号。光纤分：（多模/单模光纤）两类。3.无线传输媒介包括：（红外通信、激光通信、微波通信）三类。微波通信又分为（地面微波接力通信和卫星通信）两种 。4.光纤优点：频带宽、损耗小、数据传输速率高、误码率低、安全保密性好。5.无线视距通信优点：频带宽、通信容量大、传输质量高、可靠性好、投资少见效快、灵活。6.卫星中继通信优点：传输距离远、覆盖地域广、传播稳定可靠、传输容量大。7.为提高信道利用率采用：复用技术和多址技术。复用有（频分复用FDM和时分复用TDM）两种。多址技术有（频分多址、时分多址、码分多址、混合多址）等。频分多路复用是将传输介质的可用带宽分割成一个个“频段”，以便每个输入装置都分配到一个“频段”。传输介质容许传输的最大带宽构成一个信道，因此每个“频段”就是一个子信道。 FDM,频分多路复用的特点是：每个用户终端的数据通过专门分配给它的予信道传输，在用户没有数据传输时，别的用户也不能使用。频分多路复用适合于模拟信号的频分传输，主要用于电话和电缆电视(CATV)系统，在数据通信系统中应和调制解调技术结合使用。TDM,时分多路复用的原理为了提高信道利用率，信号在传输过程中一般采用多路复用的传输方式，即多路信号在同一条信道上传输。所谓时分多路复用，就是利用多路信号（数字信号）在信道上占有不同的时间间隔来进行通信。目前应用较多的是频分多路复用和时分多路复用，前者适用于时间连续信号的传输；后者适用于时间离散信号的传输。8.FDMA，频分多址，是把分配给无线蜂窝电话通讯的频段分为30个信道，每一个信道都能够传输语音通话、数字服务和数字数据。频分多址是模拟高级移动电话服务(AMPS)中的一种基本的技术，是北美地区应用最广泛的蜂窝电话系统。采用频分多址，每一个信道每一次只能分配给一个用户。频分多址还用于全接入通信系统(TACS)。9.TDMA：时分多址 。时分多址是把时间分割成周期性的帧(Frame)每一个帧再分割成若干个时隙向基站发送信号，在满足定时和同步的条件下，基站可以分别在各时隙中接收到各移动终端的信号而不混扰。同时，基站发向多个移动终端的信号都按顺序安排在予定的时隙中传输，各移动终端只要在指定的时隙内接收，就能在合路的信号中把发给它的信号区分并接收下来。10.CDMA又称码分多址，是在无线通讯上使用的技术，CDMA允许所有使用者同时使用全部频带(1.2288Mhz)，且把其他使用者发出讯号视为杂讯，完全不必考虑到讯号碰撞 (collision) 问题。更因其传输特性，用码来区分用户，防止被人盗听的能力大大增强。 CDMA多址技术的原理是基于扩频技术，即将需传送的具有一定信号带宽信息数据，用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行第六章1.差错控制方式：向前纠正、检错重发、混合纠错和信息反馈四种。2.香农公式：C=Wlog2(1+P/N)。W：信道带宽；P/N信噪比。第八章1.同步（载波同步、位同步、群同步、网同步）；载波同步（外同步插入导频法、自同步法直接法）；位同步（外同步、自同步）；群同步（分散插入法、连续插入法）；载波外同步（频域插入法、时域插入法），载波自同步（平方变换法、平方环法、同相正交环法）；位外同步（插入位定时导频法、包络调制法），位自同步（滤波法、包络陷落法、锁相法）；频域插入法（正交插入法、双导频插入法）。二、模拟题一、填空题：1、数字通信系统的主要优点是：（易于集成、体积小、重量轻、可靠性高）。 2、通信是指不在同一地点的（双方）或（多方）之间进行迅速有效的信息传递； 3、通信系统的指标主要应从信息传输的（有效性）和（可靠性）方面来考虑； 4、同步按功能可为（载波同步、位同步、群同步、网同步）。二、选择题：1、 根据已调信号的频谱结构和未调制前信号频谱之间的关系，可把调制信号 分为线性调制和（D）调制两种。A 幅度B 频率C 相位D非线性 2、 对于同一组数字信息而言，它可以根据不现选择得出不同形式的对应基带信号，其频谱结构也将因此（C）。A 相同B 相似C 不同D不确定 3、 信道是所有信号传输媒介的总称，通常分有线信道和（B）两种。A 卫星信道B无线信道C 移动信道D 电磁信道 4、 PAM指的是（C）。A 双边带调幅B 单边带调幅C脉冲振幅调制D振幅键控三、画图题：1、已知二进制代码为：01000010100000000101，试以矩形脉冲为例，分别画出其相应的NRZ码、RZ码、CMI码、双相码、AMI码和HDB3码的波形 ，各种码形的编码原理。 2、 采用2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK方式传送等概率出现的二进制数字信息,已知码元传输速率为100Band,载波频率为300HZ(1)以发送信息101010110为例,画出任意一种适合的2ASK、2FSK、 2PSK、2DPSK的波形(2)提供合适的调制器和解调器原理框图。四、问答题: 1、简述TDMA的基本原理。（答案见上页） 2、对低通模拟信号而言，为了无失真的恢复信号，抽样频率与其带宽有什么关系？发生频谱混叠的原因是什么？ 3、简述码分多路复用的原理，并画出码分多路复用原理框图。（原理：每比特时间被分成m个更短的时间槽，称为码片通常情况下每比特有64或128个码片.每个站点(通道)被指定一个唯一的m位的代码或码片序列。当发送1时站点就发送码片序列，发送0时就发送码片序列的反码。当两个或多个站点同时发送时，各路数据在信道中被线形相加。为了从信道中分离出各路信号，要求各个站点的码片序列是相互正的。）4、分组码的检错和纠错能力与最小码距之间有什么关系？（一种编码的）五、综合题：1、某信息源的符号集由A、 B、 C、 D、E组成， 设每一符号独立出现，其出现的概率分别为 1/4、 1/8、 1/8、 3/16 和 5/16。（1） 试求该信息源符号的平均信息量；（2） 若信息源以 1000B速率传送信息， 试求传送 1 小时的信息量；（3） 试求传送1小时可能达到的最大信息量。 2、已知（7，4）循环码的全部码组为0000000， 0100111，1000101，110001