江南大学通信原理总复习

通信原理总复习考试题型：选择题15分，填空题15分，计算题70分(2,3看概念)第1章1、信息的度量(含义)离散消息所携带的信息量I=-log2P(x)(bit)P(x)为该消息发生的概率离散信源的平均信息量(信息炳)H=—Z但J2。92户(％)(bit/符号)H：统计平均第i个符号出现的概率；等概率出现，炳最大，其不确定也最大一串符号构成消息时，整个消息的信息量/=—Z仁1n-logP(x)(bit)-I1=-——统计平均Ic气：第i个符号出现的次数F(七):第i个符号出现的概率n:离散消息源的符号数目或I=nH(bit)连续消息的平均信息量：H(x)=_f8f(x)log?f(x)dx—00zf(x)为连续消息出现的概率密度函数2、数字通信系统的主要特点优点：①抗十扰能力强，且噪声不积累②传输差错可控③数字处理灵活④易集成，成本低⑤保密性好缺点：占用带宽大，同步要求高3、信息、消息、信号三者的之间的关系信息是内涵，消息时信息的物理表现形式，信号是载体4、信息源、发送设备、接收设备、信宿的作用分别是什么信息源：把各种消息换成原始电信号发送设备：产生适合于在心道中传输的信号，具有抗信道十扰能力信道：将来自发送设备的信号传送到接收端接收设备：将信号放大和反变换目的是从收到减损接收信号中恢复出原始电信号信宿：把原始电信号还原成相应的消息5、通信系统的主要性能指标及度量一一有效性、可靠性模拟通信系统的主要性能指标：｛有效性：有效传输频带［频带越窄越好］〔可靠性：接收端信噪比数字通信系统的主要性能指标｛有效性：速率、频带利用率〔可靠性：差错率传输速率(传码率：七(Baud)(定义)I传信率：Rb(bit/s)当二进制码元等概率传输时,&B和虬在数量上是相等的在多(M)进制传输中：Rb=RBlog2M(b/s)平均信息速率，Rb=RB'H，H为离散信源的平均信息量带利用率：门=牛(％事门=夺(b/s-Hz)BB差错率：误码率P=错误接收的码元数误信率P=错误接收的比特数e传输总码元数e传输总比特数她八f基带传输：将未经调制的信号直接传送概念：I带通传输：对各种信号调制后传输的总称按消息传递的方向与时间关系，通信方式可分为单工、半双工、全双工第2章6、周期信号、非周期信号、能量信号、功率信号、功率谱密度、能量谱密度的概念，相关函数和谱密度的关系(知道概念)诡时1口］能量信号］频域特性：频谱、频谱密度、能量谱密度、功率谱密度确知信号｛〔功率信号I时域特性：自相关函数、互相关函数cosw决0"［b(w+w^)+8(w—w^)］sinwct0jn［8(w+w^)—8(w—w^)］g，(t)0TSa(^)［时域矩形］tri(t)0?羽(岩)［时域三角形］g，(w)0ESQ(wt)［频域矩形］tri(w)0｝SQ2暗)［频域三角形］周期信号的傅里叶变换：F［s(t)］=工事S(n/)5(f—n/)%f00周期信号芭功率信号能量信号芭非周期信号负频谱和正频谱的模是偶对称的，相位是奇对称的一一能量、功率信号的频域特性是信号的内在本质，时域波形是外在形式能量信号：E=J：S2(t)dt功率p=0频谱密度(连续谱)：S(f)=f^s(t)eJ2n/tdt单位V/Hz能量谱密度：|S(f)|2单位J/HzE=f：|S(f)|2d/自相关函数R(t)=f8s(t)s(t+t)dt8<T<8ooR(0)=ER(t)=R(t)傅氏变换对｛f互相关函数R(t)=f8s(t)s(t+t)dt8<T<812''‘81''2''互能量谱密度：s12(f)=s：s2(f)傅氏变换对代嘴功率信号：P=lim1罗/2S2(t)dtTt8T/2频谱密度(离散，双边)：C=C(n后)=xs(t)e;2nnf0tdt单位V"v丁0量谱密度：p(f)=Z°_8|C(f)|2必fn")C(f)=/C'■8(C，/-nf｛0：其他0单位J/HzP=f：P(f)d^自相关函数1「％R(t)==lim—fs(0s(t+T)血8<t<8—8TT/...一、.TR(t)R(0)-PR(t)-R(t)傅氏变换对｛Pf互相关函数1「t/2R12(t)—lim-fs1(t)s2(t+t)血互功率谱密度：C12(f)-(Cn)^(Cn2)傅氏变换对｛"*第3章7、什么是随机过程，平稳随机过程的特点是什么，白噪声的概念，什么是高斯白噪声，窄带高斯白噪声随机过程是描述随机信号的数学工具，是无穷多个样本函数的总体。随机过程不存在傅氏变换，均值、方差描述了随机过程在各孤立时刻的特征一维概率分布取决于均值和方差；二维概率分布取决于相关函数严平稳特点：①&(t)的一维概率密度函数与t无关二维概率密度函数与时间起点无关，只与时间间隔t有关a(t)=a④方差"2(t)=*⑤R(jq)=R(T)&(0)=E[秘(t)]&(t)的平均功率R(t)—R(t)R(t)<R(0)R(8)-E2[^(t)]-羽—如t)的直流功率-&(0)r(8)-*—&(t)的交流功率广义平稳满足③、⑤输入平稳随机过程乌(t)输出也是平稳随机过程E[§(t)]-aE[g0(t)]-a.H(0)H(0)是直流增益功率谱密度：七⑴=|H(f)2|^f(f)白噪声：如果噪声的功率谱密度在所有频率上均为一常数

=3r(t)=3^(t)2高斯白噪声：白噪声的取值概率分布服从高斯分f(x)==-eH8<x<8高斯过程经过线性变换后还是高斯过程。"2”高斯过程的同相分量和正交分量在同一时刻的取值是互不相关的和统计独立的。窄带高斯白噪声：白噪声通过理想矩形的带通滤波器。窄带的条件｛斜黛£窄带高斯白噪声表达式如t)=%(t)cos[wj+%(t)]V。"0^cs作(t)服从瑞利分布，作(t)服从均匀分布正弦波加窄带高斯白噪声表达式r(t)=Acos(wct+0)+n(t)其包络服从广义瑞利分布一莱斯分布带限白噪声｛低通白噪声莱斯分布•带通白噪声r=击小信号退化为瑞利分布'r=-^2-大信号退化为高斯分布第4章8、信道的概念，什么是广义信道和狭义信道9、香农公式和信道容量噪声：信道中存在但不需要的电信号人为噪声.按来源分类｝人为噪声:(自然噪声：电钻、电火花热噪声V=带限白噪声｛低通白噪声莱斯分布•带通白噪声人为噪声.按来源分类｝人为噪声:(自然噪声：电钻、电火花热噪声V=V4kTRB按性质分类脉冲噪声：电火花-窄带噪声：非所需正弦波起伏噪声：热噪声、散弹、宇宙信道：连接发送端和接收端的通信设备调制信道q(t)tk(t)t①[n(t)]te0(t)e0(t)=k(t)e.(t)+n(t)编码信道广义信道无线电中继通信通信｛卫星通信｛平流层通信天波地波：蜂窝网工处视线：卫星通信无线信道对流层什咨广、"牛厝居、散射｛电离层狭义信道(传输煤质)|、左曰｛流星余迹明线E有线电｛对称电缆有线同轴电缆｛｛｛有线光：光纤m使数字信号码间串扰增大｛恒参信道：乘性干扰基本保持一致一线性失真｛随参信道：干扰会变化一多径效应m使数字信号码间串扰增大经信道传输后数字信号分｛随相信号起伏信号,离散信道：C=max[H(X)—H(*/y)](b/”口)信道容量：信道极限传输的能力｛/付号连续信道：C=BZog2(1+f)—香农公式B信道带宽单位Hz(即=皿号｛S信道输出的信号功率单位WN加性高斯白噪声功率单位W无差错传输是。要求闩VC理想信道§=0当B—8,C—1.44^第5章模拟调制系统'1、AM、DSB、SSB和VSB的时域和频域的表示，以及调制解调原理框图2、AM、DSB、SSB的抗噪声性能、带宽及性能比较3、FM和AM的门限效应，VSB滤波器的传输特性4、频率调制和相位调制相位调制和频率调制的时域表达式、瞬时相位偏移、瞬时频率偏移、相移常数匕、频移常数％、最大相偏、最大频偏5、频分复用的原理(概念)AM(用于无线电广播)

调制模型：m(t)tVTVAqcoswctSg)时域：Sm(t)=(气+m(t))coswctm(t)一般为Acoswt，m2(t)=^2m、/2频域：^Am(w)=n"o[8(w+W0)+8(W-W0)]+2[M(w+wj+M(w-WSg)时域：Sm(t)=(气+m(t))coswct双边带分量不失真的条件W»侬”Ich满调幅|m(t)|gx=A0顽。=芋n=满调幅|m(t)|gx=A0顽。=芋n=^巾?2气2+练2解调方法包络检波法相干解调模型Sm(t)T|BFF|T整流器|T"F|TSo(t)V——5m(t)tIbpfItttLL函TSo(t)coswt输入功率［条件：m(t)=o］S.=P4^=P+P=^02+^!cS.=del+m2(t)输入噪声功率N.="N.=气B输入信噪比公=%2+m2(t)N2noBSg=Ao2+m2(t)虬2noB输出功率大信噪比[Xo+m(t)]»n.(t)So=m2(t)S=1S.=1m2(t)o214输出噪声功率No=N.=气BN=1N.o4l输出信噪比So=m2(t)NoWso=m2(t)NoW调制制度增益ScG=o/No=2m2(t)'句％2+m2(t))ScG=o/No=2m2(t)S//Nf%2+m2(t))带宽3=4,在Ao=|m(t)|max，m2(t)=^°2，G=2/3，m2(t)=lim1/J/2m2(t)dt2Tt8TV2包络检波时，小信噪比：出现门限效应［非相干解调的非线性作用引起的］相干解调时不会出现门限效应，因为信号与噪声可分别进行解调相干解调的相干载波必须同频同相

DSB调制模型：m(t)t相干解调模型：S心(t)T田叨T?f仕)cosWct0DSB调制模型：m(t)t相干解调模型：S心(t)T田叨T?f仕)cosWct0?cosWct不能用包络法一一因为DSB的包络与调制信号的包络不一致时域：S^s/t)=m(t)cosw/频域：Sqsb(w)=：[M(w+wj+M(w-wj]带宽B=2fH输入：缶=吁,S’=m2(t)Ni输出：S0=-5.=im2(t)。214"抖，2n0BS。=m2(t)“on05G=^=2

S/包SSB(用于短波通信)tSssb。)(滤波法)H(w)0

?cosWct(1|w|>W上边带：H(w)={。，|w|vwc下边带：H(w)=-另外书上还有一种相移法'调制模型：m(t)t1|w<wClI、°I。，|w|>wc土士£任上］滤波法：边带滤波器的制作(不适合有直流和低频分量的)技木难点］相干解调模型：Sss/t)T匣刃T相干解调模型：Sss/t)T匣刃T0t还刃Tm'(t)cosWct时域：Sss/t)=2m(t)cosw/+2m(t)sinw/频域：Sssb(w)=-［M(w+wc)+M(w一wc)］.H(w)调制效率n=1。。％带宽B=/H输入：s.=m2(t)叫=%B互=m2(t)输出：$。=4*=土兢布％=叫}=也吁G=-。^=1［因为信号和噪声的正交分量均被抑制］s化希尔波特滤波器的传递函数：H九(w)=(w〃m(w)=一翎成注：在相同的B、缶、N0下，DSB和SSB的抗噪声性能是一样的VSB调制模型：m(t)t彳tHvsb(w)tSssb。)cosWctHvsb(w+wc)+Hvsb(w-wj=常数，|w|VwH(互补对称特性)相干解调模型：SVSB(t)t匝日TVt理tm'(t)cosWct时域：SVSB(t)=[m(t)coswct].hvSB(t)频域：S,sB(w)=1[M(w+Wc)+M(w-Wc)].%B(w)带宽B略大于4其他计算按SSB以上BPF的作用：滤除已调信号频带以外的噪声以上调制方式都是线性调制f调频FM,、非线性调制一角度调制｛调频pM其一般表达式Sm(t)=Acos[wct+^(t)]瞬时相位：wct+^(t)瞬时相位偏移：中(t)瞬时角频率：°网/+饥。]/就瞬时频率偏移：dW(t)]/就调相：Spm(t)=ACOS[W/+Kpm(t)]调频：Sg(t)=Acos[w^t+%Jm(T)dT]制t)=%m(t)%为调相灵敏度(rad/v)gt)=%Jm(T)dTKf为调频灵敏度(rad/s®)单音调制：m(t)=心cosw^t单音调制：m(t)=4川cos叫/S(t)=Acos[wt+mcoswt]^_cRrn^Sf(t)=Acos[w^t+叫cosw^t]调相指数：mp=%4皿一最大相位偏移调频指数:叫=%七扇=Aw/w=/mm△f/fAf为最大相位偏移Jm间接调相：先微分，再调频间接调频：先积分，再调相rz\I6宽带调频：俱」m(T)dT|«-B海靴=2^r〔%,Jm(T)dT|不是《-窄带调频：{《18皿=2/(NBFM){卡森公式：咏=2/m(mf+1){mf»1B；：=2/\mf(WBFM)直接：压控振荡器法优调频FM缺:I间接：阿姆斯特朗法｛优I缺：相干解调NBFM：SNBFM(t)^\BPF*=写直接：压控振荡器法优调频FM缺:I间接：阿姆斯特朗法｛优I缺：相干解调NBFM：SNBFM(t)^\BPF*=写叫=%B顷S°=些N0=1N.=1nQBFM非相干解调(NBFM、WBFM):实现线性调频下，获得较大Af频率稳定度不高频率稳定度好需多次倍频、混频，电路复杂TfTfCT^T|微分|f(t)coswct42j=「厂［Bfm为带通滤波器的带宽］S0—2或“0n0^FM畦="fm42&=叫n0BFM大信噪比：乌=3妃七2m2(t)m(t)为单一余弦频率&=必变G=3m/2^%8兀2%扁3%切0见224nWBFM:GWBFM:G=^m/2(mf+1)(S%o)FM=3(此)2(S%0)4MB4M小信噪比：门限效应，去除方法乎加重去加重频分复用：将可用信道带宽分若干个不交叠的频段，各路信号占据其中一个频段。｛优点：信道利用率高，技术成熟缺点：设备复杂，滤波器难以制作，调制解调会引入非线性失真第六章数字基带传输系统1、数字基带信号波形及其特性单极性不归零码、单极性归零码、双极性不归零码、双极性归零码单NRZ:有直流分量，不适应有交流耦合的远距离传输，只适合计算机内部传输单RZ：可直接提取定时分量双NRZ：等概时，无直流，有利于信道传输｛双日2：能使收发双方保持正确的位同步2、基带传输的常用码型编码原则和波形，特别是AMI码、HDB3码(重点)、差分码(传号差分［1变0不变］，空号差分码［0变1不变］)和CMI码(1交替用“11”和“00”表示，0固定用“01”表示)AMI优：无直流分量，且高、低频分量少，编译码电路简单可提取定时分量缺：长连0,电平不跳变，造成提取定时信息困难unD优：能保证定时信息的提取HDB:3缺：编码复杂，译码简单差分：可用于解决载波相位模糊问题CMI：易于实现，含丰富定时信息稳态波Pv(f)=思=_8区［pG^m/p+(1-p)G2(m/p］所(f一mQ/—叽、*\m=0：直流分量十十〜“士、>■./、/、1(离散谱)m=l:定时分量不存在的情况：以°=一以脆=1交变波：Pu(f)=/>(1—p)|G1(f)—G2(f)|2连续谱随机序列P(f)=Pv⑴+P(f)=诵_8区［PGi(m尤)+(1-P)^(m4)］|25(f-SVU—一8S1S2Sm〃+麟(1一P)|Gj(f)-G2(f)|2双边，(单边书上)：不含有直流分量，低频分量尽量少：定时信息少码型选择原则③：主瓣宽度窄：能适应信息源的变化：检错能力，编译码简单3、无码间串扰的基带传输特性，奈奎斯特第一准则ZH(w+2"%)=*,|w|V正(求奈奎带宽，最大传输速率，第一过零点带宽)1S5Ts数字基带信号传输的基本模型0—;Q孔TG,(w)TC(w)TTTGr(w)T抽样判决TQ孔'九(t)H(w)=G(w)lc(w)Ir侦w)消除码间串扰的基本思想：Zg%九［(*一叽+握=0k=0无码间串扰的时域条件h(k7；)=0,其他理想低通：H(w)—:1iiiii(J)—侦讨冷)奈奎斯特带宽：B=京=4(的)Rb=j=2九媪似=曾=2(B/hz)(1a)兀V|w|V(1+a)兀-_TsTs1,0V|w|V(1ajnTs余弦滚降：H(w)=:[1+si哇(fw),T{0I|w|>也匹h(t)=S(nt/T)•cosa%^"s1心％2^max=牛=：)(B/Z)

B(1+a)就必然可以满足奈奎斯特第1sa=*，B=(1+a)R(Hz)，片=户=2殄，注：只要H(w)在滚降段中心处(£)呈奇对称一准则，a越大衰减越快，定时精度要求低4、基带传输抗噪声性能双：发1判0p(0/1(1a)兀V|w|V(1+a)兀-_Ts^max=牛=：)(B/Z)

B(1+a)就必然可以满足奈奎斯特第发0判1p(0/1)=P(x>vd)=12erf(罗)误码率：4=F(1)p(0/1)+F(0)IpP/1)最佳判决门限：％*=弩饥斜当p(0)=p(1)时"=0，P=1erfc(^2A—)=1erfIc^rr单)信噪比r=EL=2r=业-双c-2单2%1单：发1判0p(0/1)=p(x<v^)=j+jerf^A-)发0判1p(0/1)=p(x>vd)=1jerf(金)误码率：Pe=F(1)p(0/1)+F(0)Ip%)最佳判决门限：％*=2+号/-胃当p(0)=p(1)时v,*=-，P=1erfc(―^-)=1erflc(■单)a2。22V2c-22erfc(x)是递减函数，erf(x)是递增函数5、部分相应系统一一奈奎斯特第二准则部分相应：人为在抽样时刻加入码间串扰-提高频带利用率频分复用：采用多载波调制一减少码间串扰：给定B，用户越多，有效性越好频域均衡均衡-插入可调滤波器，减小码间串扰均衡-插入可调滤波器，减小码间串扰时域均衡迫零调整法一一预置式均衡器最小均方失真法一一自适应均衡器峰值失真D=jZ",旧。％

^0均方失真e2=3Z"K0*2^06、眼图模型，以及与系统性能的关系得到眼图的方法，眼图模型是如何的，从眼图中可以得到哪些信息（P157）眼图定性反映码间串扰的大小和噪声的大小最佳抽样时刻一眼睛张开最大的时刻定时误差灵敏度一斜边的斜率判决门限一横轴抽样失真一阴影垂高过零点失真一图中阴影、横轴相关区间二进制一个周期一只眼睛，M进制一个周期M-1只眼睛7、时域均衡的技术概念（书上3抽头的例题）直接从时间相应考虑，使包括均衡器（起补偿作用的滤波器）在内的整个基带系统的冲激响应，当采用无限抽头数的横向滤波器时，理论上减小码间串扰是可能的，但完全消除是不可能的第7章数字带通传输系统1、2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK的原理以及调制解调框图（书上）用数字基带信号对载波对高频载波的某一参数（幅度、频率或相位三者之一）进行控制，使高频载波的幅度、频率或相位随数字基带信号的变化而变化。2、2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK的波形，2PSK的倒n现象（p189）3、2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK的抗噪声性能，相互性能比较调制方式解调方式误码率频带宽度判决门限2ASK包络检波1工Pe=：e42fsa2同步检测Pe=1erfIc(rr)4

Pe=-^e：r»1\nr2FSK包络检波1rPe=2e2|f2f1l+2fs无同步检测pe=1erfc(V|)p=^e:r»e^2nr12PSK相干解调PpFerfc(何e22fs0p=^^err»e2"g12DPSK相干解调p°=erfc(Vr)差分相关解调1rPe=2e4采用相干解调的误码率低于采用非相干解调方式的误码率2DPSK是利用前后相邻码元的载波相对相位变化传递数字信息，称相对相依键控同r,2PSK的乩最小，2FSK的频带利用率最低；2ASK对信道特性变化敏感，若传输信道是随参信道，则2FSK具有较好的适应能力4、了解多进制数字调制的原理（主要会画QPSK,QDPSK—产生方法：相乘电路和选择法）（A方式）ab*凡（B方式）aB*凡000°0045°01270°01315°1090°10225°11180°11135°第8章新型数字带通调制技术1、正交振幅调制QAM的原理——振幅、相位联合键控产生方法・'正交调幅法、复合相移法2、掌握最小频移键控（MSK）的基本原理、MSK信号的产生一（非相干:A正交FSK的最小频率间隔丁、〔相干（务％）：质MSK是一种相位连续、包络恒定并且占用带宽最小的二进制正交FSK1、正交振幅调制QAM的原理——振幅、相位联合键控产生方法・(①延迟法解调方式｛②包络法(③相干解调3、了解高斯最小频移键控的基本原理GMSK的缺点是有码间串扰4、OFDM的基本原理(并行:B°fdm=^，[并行：Bofdm=WRb—Nlog2MTs

=Nlo.q2MTs—Nlog2MTs=Nlog2MTs1=Nlog2MBOFDMN+11—iog°M2BOFDM2第9章模拟信号的数字传输数字化：抽样、量化、编码1、采样定理;理想采样、自然采样、平顶采样原理、特点、时域频域表示理想采样:低：fs^2fH-奈奎斯特速率带：B=fH-fL，fs=2B(1+^)ms(l)t|LFF|tm(t)