现代通信原理复习资料整合

1、现代通信原理教学要求第一章绪论1通信、通信系统的定义；通信：从一地向另一地传递消息（信息或消息的传输和交换）；通信系统：实现消息传递所需的一切技术设备和信道的总和称为通信系统2 通信系统的一般模型及各框图作用；信息源：消息的发源地，把各种消息转换成 原始电信号（称为消息信号或 基带信号）。 发送设备：将信源和信道匹配起来，即将信源产生的消息信号变换成适合在信道中传输的信号。 信道：传输信号的物理媒质。噪声源：不是人为加入的设备，而是信道中的噪声以及通信系统其它各处噪声的集中表示。接收设备：功能是放大和反变换（如滤波、译码、解调等），其目的是从受到干扰和减损的接收信号中正确恢复原始电信号。受信者

2、（信宿）：传送消息的目的地。（将原始电信号还原成相应的消息）。3基带信号、频带信号、模拟信号、数字信号的含义；基带信号：信息源把各种消息转换成原始电信号的信号。频带信号（带通信号）：（经过调制以后的信号称为已调信号，特点：携带信息，适合在信 道中传输）信号的频谱具有带通形式且中心频率远离零频。模拟信号（连续信号）：凡信号参量的取值连续（不可数，无穷多），称为模拟信号。数字信号（离散信号）：凡信号参量只可能取有限个值，称为数字信号。信源编码与译码：信源编码的作用是提高信息传输的有效性，完成模 /数（A/D）转换；信 源译码是信源编码的逆过程。信道编码与译码：数字信号在信道传输时会因为各种原因产生

3、差错，为了减少差错则在信 息码中按照一定的规则加入监督码， 组成抗干扰编码，接收端译码器则按照一定规则解码， 发现错误或纠正错误，从而提高心态的抗干扰能力（提高可靠性）。数字调制与解调：数字调制就是把数字基带信号的频谱搬移到高频处，形成适合在信道中传输的频带信号。数字解调就是采用相干解调或非相干解调还原为数字基带信号。同步：同步是保证数字通信系统有序、准确、可靠工作的前提条件。（载波同步、位同步、群同步和网同步）。数字通信的主要特点：（1）抗干扰能力强而且噪声不累加；（2）差错可控；（3）易于与各 种数字终端接口，用现代计算技术对信号进行处理、加工、变换、存储，从而形成智能网；（4）易于集成化

4、，从而使通信设备微型化；（5）易于加密处理，且保密强度高。 缺点：占 用带宽大，需要同步。5 通信系统分类（按传输媒质、信号复用方式）；按传输媒质分类：有线通信系统（用导线作为传输媒质完成通信：架空明线、同轴电缆、 光导纤维、波导等。）和无线通信系统（依靠电磁波在空间传播达到传递消息的目的：短波 电离层传播、微波视距传播、卫星中继等。）按信号复用方式分类：传输多路信号有三种复用方式，频分复用（用频谱搬移的方法使不 同信号占据不同的频率范围）、时分复用（用脉冲调制的方法使不同信号占据不同的时间区 间）、码分复用（用正交的脉冲序列分别携带不同信号）。6.信息量的含义；自信息量、平均信息量（熵）、一

5、条消息的信息量计算； 信息量的含义：对消息中不确定的度量（可能性越小，信息量越大）。自信息量：a=2时： 二后俺算术平均信息量：1/符号数平均信息量（熵）：每个符号等概率出现时，熵最大：* 日« = S羽lb应=IbM （bit/符号7.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、频带利用率定义、误码率、误信率的计算；模拟通信系统：有效性：有效传输频带来度量；可靠性：接收端最终输出信噪比来度量。数字通信系统：有效性：传输速率来衡量；可靠性：差错率来衡量。码元传输速率FBd：简称传码率，又称符号速率等。% = *（B）信息传输速率Fb:简称传信率，又称比特率。fQ fi.Q

6、 H （b/s）频率利用率：单位频带内的码元传输速率。7 = （B/Hz）误码率：发生差错码元数在传输总码元数中所占的比例p _错误接收码元数_里* _传送总码元数_ N误信率：发生差错的比特数在传输总比特数中所占的比例p _错误接收比特数b _传送总比特数第二章随机过程1 .随机过程的基本概念；随机过程：无穷多个样本函数的总体叫做随机过程。2. 描述随机过程统计特性的两类方法；随机过程的统计特性可以用分布函数或概率密度函数来描述。（实际工作中用数字特征来描述随机过程的统计特性）3. 平稳随机过程的基本概念及分类；平稳随机过程：统计特性不随时间的推移而变化。（只与时间间隔有关）。宽平稳随机过程

7、或广义平稳随机过程：自相关函数仅是T的函数。严平稳随机过程或狭义平稳随机过程：分布特性与t无关。严平稳随机过程一定是宽平稳随机过程。4. 平稳随机过程自相关函数的主要性质；（D（平均功率）（2）（直流功率.C3） R（0） ¥ 交流功率（方差）当均值为0时*有（4）（r 的偶函数）（5）|尺的上界）5. 高斯随机过程的定义及重要性质；高斯随机过程（正态随机过程）：若随机过程F的任意幷维22分布都服从正态，则称它为髙斯过程，重要性质:(1'若髙斯过程是广义平稳的，则也是狭义平稳的孑若高斯过程中的随机变童之间互不相关*则它们也是统计独立的(3)若干个高斯过程的代数和的过程仍是高斯

8、型J6高斯白噪声的定义、功率谱密度和自相关函数;咼斯白噪声：白噪声是高斯分布的，则称之为高斯白噪声。功率谱密度和自相关函数:Pg用 / 2OT玖3 =专 (W/Hz)RCr) =7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。第三章信道与躁声1. 信道的定义与分类；信道：以传输媒质为基础的信号通道，有狭义信道和广义信道之分。狭义信道：仅是指信号的传输媒质。广义信道：不仅是传输媒质，还包括通信系统张的一些转换装置。2. 调制信道和编码信道的定义；调制信道特点；调制信道：指从调制器的输出端到解调器的输入端所包含的发转换装置、媒质和收转换装 置三部分。编码信道：指编码器的输出端到译码

9、器的输入端的部分，包括调制器、调制信道和解调器' 调制信道特点：(1) 有一对或多对的输入、输出端(2) 绝大多数的信道都是线性的，即满足线性叠加定理(3) 信号通过信道具有固定的或时变的延迟时间(4) 信号通过信道会受到固定的或时变的损耗(5) 即使没有信号输入，在信道的输出端仍可能有一定的输出(噪声)3 恒参信道和随参信道的含义、特点恒参信道：传输媒质是基本不随时间变化的，所构成的广义信道通常属于恒参信道; 随参信道：传输媒质随时间随机快变化，则构成的广义信道通常属于随参信道4 理想恒参信道特性；(a) 幅频特性：1(b) 相频特性：(c) 群迟延-频率特性： 特点：(1) 对信号

10、在幅度上产生固定衰减(2) 对信号在时间上产生固定的迟延5 随参信道的特点；(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。6 分集接收技术的含义及分集方式;分集接收技术：是指接收端按照某种方式使它收到的携带同一信息的多个信号衰落特性相互独立，并对多个信号进行特定的处理，以降低合成信号的电平起伏，减少各种衰落对接 收信号的影响。其包含两重含义：一是分散接收，使接收端能得到多个携带同一信息的、 统计独立的衰落信号；二是集中处理，即接收端把收到的多个统计独立的衰落信号进行适 当的合并，从而降低衰落的影响，改善系统性能。分集方式：空间分集、频率分集、时间分

11、集。7 通信系统噪声分类(按性质)；噪声按性质分类：单频噪声(主要是无线电干扰，频谱特性可能是单一频率)、脉冲噪声(在 时间上无规则的突发脉冲波形)、起伏噪声(是一种连续波随机噪声，包括热噪声、散弹噪 声和宇宙噪声)。8 起伏噪声特点与分类；起伏噪声是一种频谱很宽的噪声，其有热噪声、散弹噪声和宇宙噪声，均属于高斯噪声， 且功率谱密度在很宽的频带范围都是常数。因此起伏噪声通常被认为是近似的高斯白噪声。9 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。 香农公式含义：(1)増大信号功率S可以増加信58容著信号功事于无穷大.则信道容也趙于 无穷大*即litn

12、 C bm B lb' 1 4- -p * oo(2)减小噪卤功寧W(或建小酸齊功率谱帘度廿可H增加信道容量，若噪声功率趋于 莓(或噪声功率谱憶度也于零几则信道容量趋于无旁大.即lim C 二 lim B th打】增大信道带宽启可以增加仿適容lb但不能使ffiiSSHX限制增大倍道带宽占 越于无穷大时.伯道容量的极限值为tim C 二 lim H lbJ- I be % 1* 44 3 22)jtD%w若传输速率小于錚于ftrar容量.刪理论上可战实现无整ti传.蒼传输速事大于 信通容at*剧不可能实现无赠错传输.N=nB。10多经传播定义。从同一发射点发出的信号，经由多条路径传输后到

13、达同一接收点，总接收信号为多路信号 之合成的现象。第四章模拟调制系统1. 调制的定义、调制方式的分类；调制：使载波的某个参量随基带信号的规律而变化，这一过程称为(载波)调制。调制方式的分类：根据调制信号的形势可以分为模拟调制和数字调制；根据载波的选择可 以分为以正弦波作为载波的连续波调制和以脉冲串作为载波的脉冲调制等。2. AM调制器的一般模型；幅度调制器的一般模型：AM调制器的一般模型：3. AM信号、DSB言号的产生、时域波形、频谱图、带宽;AMDSB4 输入信噪比、输出信噪比、调制制度增益的定义;输入信噪比:解调器输入已调信号的平均功率解调器输人噪声的平均功率输出信噪比: _解调器输出有

14、用信号的平均功率=必2 疋一 解调器输出噪声的平均功率殊调制制度增益:5.调频、调相信号的一般表达式；3m（） = A cos<wcr + Kz）（4 - 4工）调相:调频:式中5 凶门是信号的瞬时相位毕"称为相对于叫土的瞬时相位偏移皿轉+侃小/水 是信号的瞬时频率,dO/dr称为相对于载额叫的瞬时频偏.sPM(f)=月 cosfr + K評1(f)K(wz(r) dr I8 6.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;设单频调制信号m（r） = coswr则调頻信号小才 +丄KA *$FM（z> A cos 叫瓷 Hm A cos 叫t +

15、mt sin6/m叮 式中.K&为最大角频偏.记为%为调制角频率"KpAjnA/% 九(4 一 48)(4 - 49)(4 e 50)祢为调频指数，它对调频波的性质有举足轻重的彩响。®不同"调频波的频潸结构不同。 一个广泛用来计算凋频波频带宽度的公式（卡森公式为= 2（杓 + l）/ro = 2（A/ + /m）（4-51）当窄带调频）时FM = 2f©当叭1（宽带调频）时Bfm a 2A/7 各种调制系统抗噪声性能比较（定性）8.门限效应：输入信噪比下降到某一门限值时，输出信噪比急剧下降的现象称为门限效应。第五章数字基带传输系统数字基带信号:常

16、道倍号形成器11 11-1 数字基带传输系统组成框图及作用;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（主要通过码型变换 和波形变换来实现，目的是与信道匹配，便于传输，减小码间串扰，利于同步提取和抽样 判决）信道：它是允许基带信号通过的媒质。接收滤波器：主要作用是滤除带外噪声，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，在规定时刻（由位定时脉冲控制）对接收 滤波器的输出波形进行抽样判决，以恢复或再生基带信号。2 常用的几种数字基带信号的码型；AMI码、HDB3码3. 二进制单极性不归零码、双极性不归零码的功率谱密度图；双极性不归

17、零码：屮f）% =上（不归零码）'T4. AM、HDB3码的编、译码规则；书上 P103-P1045 基带信号奈奎斯特第一准则；6.码间串扰及产生，带来的影响；码间串扰及产生：数字基带信号通过基带传输系统时，由于系统（主要是信道）传输特性 不理想，或者由于信道中加性噪声的影响，使收端脉冲展宽，延伸到邻近码元中去，从而 造成对邻近码元的干扰，我们将这种现象称为码间串扰。影响：可能会引起误码或带来错误的判决。7 .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；P107-P1118. 眼图模型及观察方法；眼图模型:抉时刻观察方法：用一个示波器跨接在接收滤波器的输出端，然后调整示波器水平

18、扫描周期，使 其与接收码元的周期同步。9. 均衡器的定义及分类。均衡器：可调或不可调滤波器可以校正或补偿系统特性，减小码间串扰的影响，这种起补 偿作用的滤波器称为均衡器。分类：按照调整方式可分为手动均衡器和自动均衡器，自动均衡器又可以分为预置式均衡 器和自适应均衡器。第六章模拟信号的数字传输1. 模拟信号数字化的两种方法；波形编码方法分类； 模拟信号数字化的两种方法： 波形编码和参量编码；波形编码方法分类：脉冲编码调制（PCM和增量调制（ M。2. 低通信号和带通信号的抽样定理；低通信号抽样定理：一个频带限制在赫兹内的时间连续信号枫匕几如果以秒的间隔对 它进行等间隔抽样则册（门将核所得到的抽样

19、值宪全确定.T,-1/2/h是抽样的最大时间 间隔*它玻称为奈奎斯特间隔.带通信号的抽样定理:当模拟信号楓（"是懾高频率为十”带宽为B的带通型信号时，A可表示为 人=打占 + 上,0 < * < 1（6-4）式中*卅是小于九/日的最大整数.这时.能恢复出带油信号桝（r）的懺小抽样騎率为 人=I + £ | 冲（6-5）I町八秤ZS壬氏 Q母 J *磬事：*拾憎，翳対1卜辽当模拟信号刑匕是窄带信号，即如B时，能恢复出窄带信号旳心）的最小抽样蕨睾 丿严2凤实际中广泛应用的高频窄带信号通常都満足人血因此对窄帯信号通常連率抽 样可按/, = 2B选择，而不用选A = 2

20、/h<3. 脉冲调制的分类；脉冲调制可以分为：脉幅调制（PAM、脉宽调制（PDM和脉位调制（PPM4. PCM系统组成框图；<a/dSA抽样卜+箱化编码信道叫(“低通m(r)MM心）5. 十三折线（A律PCM的编、译码方法及量化误差的计算第七章数字频带传输系统1、数字调制的三种调制方式；基本的三种数字调制方式： 振幅键控（ASK、移频键控（FSK和移相键控（PSK或 DPSK。开关电路2、2ASK信号、2PSK信号的调制方法，2PSK信号相干解调原理框图及波形;2ASK信号的两种调制方法：（a）采用模拟相乘的方法实现（b）采用数字键控的方法实现ffi 7 - 1二进制振幅健控值号调

21、制器珮理樞图GO 模拟相乘法* 4 数字键控法2FSK信号的调制方法：（1）采用模拟调频电路实现（2）采用数字键控的方法来实现选通开艾基带信号1选通开关图7 * 4 数字懺控法实现2FSK信号的原理图2PSK相干解调：疋如軋带通a二低通抽柑i<A.山e愉电滤液器oo判决器ccwwjl定时1脉冲3、会画2ASK 2PSK 2DPSK 2FSK相对码波形；4、会计算2ASK 2PSK 2FSK信号带宽，会画2ASK 2PSK信号的功率谱示意图;2ASK信号带宽：政ask=2B; B=1/Ts2PSK信号带宽：B2psk=2B; B=1/Ts2FSK信 号带宽：B2FSK=|f2-f1|+2f

22、s2ASK功率谱示意图：2PSK功率谱示意图:5、二进制数字调制系统的抗噪声性能比较（定性）；第九章现代数字调制解调技术1、正交振幅调制的含义；正交振幅调制：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，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信息 传输。2、MSK的含义及特点；垠小移频键控MSK（Minimum Frequency-shift-keying）ft二进制连续相位FSK的一种 特殊形式，称为磺小移频键控。所谓“最小”是指这种调制方式能以慑小的调制指数（0和 获得正交信号.在给定同样的频带内* MSK能比2PSK传输更高的数据速率

23、*且在带外的 频谱分量要比2PSK衰减得快。特点：(1) 何SK信号是恒定包络信号辛(2) 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 期间内线性地变化为土时和(3) 在一个码元期间内.信号应包括四分之一载波周期的戟数倍信号的频率偏移等 于1 /4Th相应的调制指数后。屛3、MSK言号的时间波形图、附加相位图。女-11 1| +1|+ I | +1 +t+l <lt2一U2JC x算3鬣3k 4x 4k V 一 哥图9-6附加相位函数久(C的波形09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、码分复用、数字复接的含义； 多路复用：实现在同一信道中

24、同时传输多路信号；频分复用：指按照频率的不同来复用多路信号的方法；时分复用：是利用各信号的抽样值在时间上不相互重叠来达到在同一信道中传输多路信号 的一种方法。码分复用：是靠不同的编码来复用多路信号的一种复用方式。数字复接：将若干个低等级的支路比特流合成为高等级比特流的过程称为数字复接，实质 上是对数字信号的时分多路复用。2、频分复用系统组成原理；3、PCM基群帧结构、信息传输速率、每路时隙时间宽度、每比特时间宽度。第十一章同步原理1. 同步的含义及分类；同步：指收发双方在时间上步调一致，故又称为定时。分类：按照同步的功用分为：载波同步、位同步、群同步和网同步；按照获取和传输同步 信息方式的不同又可以分为外同步法（插入导频法）和自同步法（直接法）。2. 平方环法提取载波的原理框图；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