(完整版)现代通信原理考点

1、现代通信原理知识点第一章绪论1、通信、通信系统的定义；通信：从一地向另一地传递消息。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；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。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

2、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、)一条消息的信息量计算信息量：对消息中这种不确定性的度量。I=loga(a=2,单位:bit)平均信息量：每个符号所含信息量的统计平均值。H(x)二P(x)lbP(x)

3、+P(x)-lbP(x)+.+P(x)-lbP(x)(bit/符号)1122nn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：8该消息的信息量为：I=2引匕弓+141b牛131b牛7lb8=108(bitI108每个符号的算术平均信息量为：厂=符号数=方7=89(bit/符号)每个符号的算术平均信息量为：33111111H=-3lb；-：lb：_：lb：lb=1.906(bi/符号

4、)88444488该消息的信息量为：I=57x1.906=108.64(b)t6、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R:单位时间内传输码元的数目，单位是波特(Bd)Bd1RBd二(Bd)(T传输的码元宽度)TSSR=RlbM(Bd)Bd2BdM信息传输速率R:dR=RH(b/s)bBd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)RR=RlbM(b/s)R.b1(Bd)bBd=lbM频带利用率n:n=RRBd甘(Bd/Hz)耳=

5、曲/(sHz)误码率(码元差错率)P:e错误码元数传输总码元数误信率(信息错误率)P:b错误比特数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：RK)=Eg(t)g(t+T)R

6、(0)=Eg2(t)=Sg(t)的平均功率R(g)二E2g(t)二a2g(t)的直流功率R(t)二R(-t)t的偶函数R(t)R(0)R(t)的上界5)R(0)-R(x)二q2方差，g(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1R(t)=岔J-P(比伽dogg平稳随机过程的功率谱密度P)与自相关函数r(t)是一对傅里叶变换关系或维纳钦关系P=2R(t)e-jotdrg6、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稚(t)的任意n维(n=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

7、）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；功率密度谱自相关函数P(o)=:R(e)=；5(t)J恥）/T白噪声：它的功率密度谱均匀分布在整个频率范围内。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正交表示及统计特性、包络和相位的统计特性。同相正交表示式：&乂（t）cMt弋（t）

8、simtccsc统计特性：一个均值为零的窄带平稳高斯过程$），它的同相分量和正交分量匚cs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2的窄带平稳高斯过程（t），其包络a(t)的唯一分布是均匀分的唯一分布是瑞利分布，相位p（t）布并且就一维分布而言，I（t）与（t）是统计独立的即f（a,p）二f（a）f（p）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

9、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；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_jda、幅频特性:|H（w）=K0（常数）b、相频特性：叽

10、）=-td（次函数）随机快速变化的信道。c、群迟延频率特性：T（=电竺tdchd随参信道：1）含义：信道传输特性随时间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

11、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（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

12、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+爲）（b/S）R-CA、ST,CT，ST8,CTab、Nl,CT，Nt0,CTaSc、BT,CT，BTa,Ct1.44_11、多经传播定义。n0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

13、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、AM调制器的一般模型；时域：s(t)二m(t)cosht*h(t)mc馳）频域：S(二；M(+)+M()H()mcc的一股棋型3、AM信号、DSB信号的产生、时域波形、频谱图、带宽；SSB信号的时域表示式；信号AM信号（调幅）DSB信号（双边带）产生将m（t）叠加一个直流偏量A后与载波0相乘，则可形成调幅（AM）信号将AM信号中的直流A去掉，则可产生0抑制载波的双边带信号

14、频谱时域波形nAOf/ULkJuuuuuubX)/i带宽B_2fAMHB_2fAMH信号AM信号（调幅）DSB信号（双边带）表达式s(t)_A+m(t)cost_cosrot+m(t)cosrot0ccS()=kA8+)+8(33)AOcc+2M(3+3)+M(33)2ccs(t)_m(t)co3tAMc1S(3)_2M(3+3)+M(33)AM2ccSSB信号时域表达式11s(t)_Acos3tcos31卩Asin3tsin31SSBNmmcmcNm11s(t)_2AcosrotcosrotAsin3tsin31USBm2mcmcNm11s(t)_2Acosrotcos31+Asin3tsi

15、n31LSB2mmcmcNmJ1円）1J八八s鸥/v/v-叫0叫/JL讨网八.八T一叫&叫Jr1込rf卜曲）碑叫/叫0眼占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:输出信噪比:_S2W_mn2(t)imT(tJ励iS_解调器输入已调信号的平均功率甘-解调器输入噪声的平均功率iS_解调器输出有用信号的平均功率No_解调器输出噪声的平均功率oSN调制制度增益：G_n。5、直接法（锁相环调制器）产生调频信号的原理框图；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。角度调制般表达式s(t)二Acost+申(t)瞬时相位0(t)二

16、t+*(t)lrj.c/j1瞬时相位偏移11ic*(t)二Km(t)瞬时频率pdt+叹t)瞬时频偏d*(t)1，z.xF=Kft)调相信号s(t)二Acost+Km(t)PMcp调频信号s(t)=Acost+Kjm(T)d、FM.、cf:；7、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)二Acost二Acos2兀ftmmmm瞬时相偏申（t）二msint最大角频偏A二AK调频指数AKaAfmm=mf=“ffmm单音频带宽调频的时域表达式s(t)二TKcost+msintFMcfm带宽B二2(m+1)f二2(Af+f)FMfmmm1Bu2fmf

17、10Bfmu2AFfFM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SJo设备复杂度主要应用DSB2fm2Snf-om中等较少应用SSBfm1Snf-om复杂短波无线电广播话音频分复用等VSB略大于f近似SSB近似SSB复杂电视广播AM2fm231S3nfom简单中短波无线电广播FM2(m+1)ffm3g(m+1)ff3S2twrom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

18、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；单极性不归零码101E0011特点：极性单一，有直流分量，脉冲之间无间隔双极性不归零码单极性归零码双极性归零码特点：不受信道特性变化的影响，抗干扰能力较强特点：电脉冲宽度小于码元宽度，可以直接提取定时信特点：兼有双极性和不归零码的特点10001I13、二进制单极性不归零码、双极性不归零码的功率谱密度图;4、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“+1”和“-1”，而“0”保持不变。HDB3码编码规则：1）

19、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”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/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；TOC o 1-5 h z2兀i/兀工H（+）=T,pFT H

20、YPERLINK l bookmark107 Isiss HYPERLINK l bookmark109 6、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），若要以丁波特的速率进行数据传输，试验证下图各种H（p）能否满足抽样点上无码间串s22已知R:B2-s2nTsj1兀/nIf1p=t-（2兀）=R=2p=_121Bmax1T4LsssRR二NRbBmaxB虽然aRR,但R不是R的整数倍，故该不能满足无码间串扰的条件ff5T扰的条件。故该H(o)满足无码间串扰传输的条件TOC o 1-5 h z4k1T一(2k)一2bt

21、 HYPERLINK l bookmark83 ssRb2ebbrBmax1Bs2Ts故该不能满足无码间串扰的条件2keb一(2k)一2b1sRb2ebBmaxr1特性较好？并简要说明其理由。例2：为了传送码元速率Rb103B的数字基带信号，试问：系统采用下图中的哪一种传输=4x103兀一(2兀)一2=103,1频带宽度:bSx103(B)=2x103(Hz)4x1Q兀2k=2x103k一(2k)=103,宽度：b2x1(B)=10b)Hz)频带利用率:R103n-氏=2x103=0.5(B/Hz)2x1Qk2kBmax2x103频带利用率二1(b/hz)X1OR=b1RbmaxnbEb103

22、耳B103b2(B/Hz)1=2x103兀一(2兀)一2=x103,Bmax1传输函数（c）和（a）是三角形特性，其冲击响应Sa2（x）型，与时间t成反比，1部收敛快且传输函数较易实现；综上所述，传输函数（c）满足无码间串扰的条件，其三角形滤波特性较易实现，相应的单位冲激响应尾部收敛快，且其频带利用率比（a）高，因此，选择传输函数（c）较好1昌频带宽度：B=2=iq（hz）2兀频带利用率：n=103=1（B/Hz）壮）=Bmax=0=1（B/HZ）maxB103传输函数（b）是理想低通特性，其冲击响应Sa（x）型，与时间t成反比，尾部收尾慢且传输函数难以实现；7、眼图模型及测量方法；1）定义：

23、用来定性测量系统的性能的一种简便的实验方法。2）作用：可以定性反映码间串扰和噪声的大小。3）观察眼图的方法：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扫描8、均衡器及分类。1）定义：在基带系统中插入一种可调（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。2）分类：频域均衡器、时域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及含义；1）波形编码：直接把时域波形变换为数字代码序列，比特率通常在1664kbit/s范围内，接收端重建（恢复）信号的质量好。2）参量编码：利用信号处理技术，提取语音信号的特征参量，再变换成数字代码

24、，其比特率在16kbit/s以下，但接收端重建信号的质量不够好。2、低通信号和带通信号的抽样定理；1）低通抽样定理：一个频带限制在,fH赫内的时间连续信号m），如果以T1段落起始电平I（A）量化间隔AV（A）8102420482341111102416475121024110512326256512101256165128256100128846412801164433264010322216320011611016000014）均匀量化11位码表段落序号非线性码线性码（幅度码）段落码CCC234BBrBBABrBcB-7BnBBB110242512325641285646327168894I

25、U2II181111cccccG7Q000000711001CCCCCQ-7Q000006101001CCCCC7Q000051000001CCCCcaiq000401100001CCCCC7Q003010000001CCCC5678020010000001CCCC10000000000C5C6C7C85678例子：采用13折线A律编码，设最小量化级为1个单位，已知抽样脉冲值为+635单位。（1）试求此时编码器输出码组，并计算量化误差（段内码用自然码二进制）；（2）写出对应于该7位码（不包括极性码）的均匀量化11位码。解:&抽样值I=+6350,.极性码C二10512|Ij=6351024;.

26、码组位于第七段，段落码为CCC=110第七段量化间隔人=32即635c(512+32x3+27)故抽样值位于第3段量化级，段内码为CCCC二0011编码器输出码组为：CCCCCCCC5c61711800011编码器输出码组所表示的量化值为I61+8512+32x3)=+608量化误差为IiI-I127量化误差为27个量化单位2)编码输出码组CCCCCCCC11110001对应的均匀量化11位码为:CCCCCCC1C2C3C4C51607108011000001234567891011第七章数字频带传输系统1、数字调制的三种调制方式；2、2ASK信号、2DPSK信号的调制方法、2PSK信号的解调

27、原理框图;3、2ASK、2PSK、2DPSK、2FSK信号波形、频带利用率；振幅键控(2ASK)表达式y时间波形s(t)ag(t-nT)nsa=0,发送概率为P；an=1发送概率为1-Pg(t)=1,0号T;g(t)=0,其他e(t)=“ag(tnT)cost2ASKnscnHl1:XO1rlTI碍谕碱1jiiji：iii0P1iri1r11移频键控表达式时间波形s(t)二工ag(t-nT)nsa=0,发送概率为P；an=1发送概率为1-Pbn=1,发送概率为P；bn=0,发送概率为1-Png(t)二1,0tT;g(t)=0,其他e(t)=ag(t-nT)costag(t-nT)costns2

28、n振幅键控(2ASK)调制器原理框图二进制不归零信号移频键控（2FSK）调制器原理框图解调器原理框图HAH谴联日IH面1,1iEO4|-d|H|自相1曲1!LITSlitf移相键控（2PSK）2PSKcn申=0o,发送1表达式ys(t)二厶ag(tnT)TOC o 1-5 h znsa=1,发送概率为P；an=1，发送概率为1-Pen=cost,发送概率为P；e2PSK=cost，发送概率为1-2PSKcg(t)=1,0tT;g(t)=0,其他e(t)=yag(tnT)cost HYPERLINK l bookmark157 2PSKnsc申=180),发送0n解调器原理框图移相键控（2PSK

29、）调制器原理框图CQi即貫、严冲Ml3F11工打差分相位键控时间波形LQ10Q表达式g=0,表示数字信息“0”A=k,表示数字信息“1”A=0,表示数字信息“1”A申二兀,表示数字信息“0”（2DPSK）相位:“0”：相位不变（相当于前一码元）差分相位键控（2DPSK）调制器原理框图cos%rL.开戋电歸-T3而石i由和*们t|EMip.rl解调器原理框图4、会计算2ASK、2PSK信号带宽，会画2ASK、2PSK信号的功率谱示意图;5、二进制数字调制系统的抗噪声性能比较（定性）A=0调制方式误码率（P）相干解调（同步检测）非相干解调（包络检波）2ASK;叫）1匚e2e-42FSK：erfc(

30、；)2V21匚e2e-22PSK/2DPSKerfc(,r)12e-r在误码率P一定的情况下，r二2r二4re2ASK2FSK2PSK在信噪比r一定的情况下，PPcdsbI-1ld1*-CH1*卜CH1fl_j|3lLczl呂bcde+1若码组用于纠正t个错误时，则最小码距：d2t+1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，et4、线性分组码含义及特点；0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。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；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。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。设m(X)为信息码多项式，用Xn-k乘信息码多项式口乂)，贝XnmCx)的次数小于