通信系统原理复习
通信原理复习资料
通信：由一地向另一地传递消息。
消息的传递是利用通信系统来实现的。
通信系统：完成通讯过程的全部设备和传输介质。
离散消息：书信、电报、数据连续消息：语音、图片、活的图像。
连续（模拟）信号：通信系统中传输的信号为时间的连续函数。
离散信号：当载荷信息的物理量的改变，在时间上离散。
数字信号：不仅在时间上离散，且取值也离散而有限。
信道种类：有线信道和无线信道。
基带信号：从消息变换过来的原始信号。
基带传输：基带信号直接传输。
信源编码：用来提高传输有效性而对信号采取的处理功能。
是为了提高传输可靠性的纠错编码。
编码：在数字通信系统里，为了某种目的对数字信号进行的变换。
通信系统中传输的具体对象是消息，通信的最终目的是传输信息。
信息的量值和事件发生的概率有关系：概率越大。
信息量越小。
反之也成立。
消息所代表的事件出现概率为P（X）,该消息所含的信息量为:I=㏒a（1/ P（X））=-㏒a（P（X））a=2,比特。
a=10,奈特。
信道：（狭义）传输媒介。
（广义）传输媒介+相关设备。
信道容量：C=B㏒2（1+S/N）（b/s）B:信道带宽 S/N：信号/噪声平均功率。
信噪比。
C：信道可能传输的最大信息速率。
物理意义：在模拟的信道上传输数字信号的时候能够达到的最高速率。
结论：1.任何一个信道，都有信道容量C。
2：给定C，可以用不同的带宽和信噪比的组合来传输。
减小带宽，加大发送功率，增大信噪比。
带宽系统有较好的抗干扰性。
当信噪比太小，不能保证通信质量可以用宽带系统。
调制和编码过程就是实现带宽与信噪比互换的手段。
3:C=1/T T:传输时间。
I=TB㏒2（1+S/N）带宽和时间也可以互换。
10lg S/N=分贝。
传输介质:通信系统中连接收发双方的物理通路，通信过程中消息传送的载体。
传输介质分2类：1.硬传输介质。
双绞线、同轴电缆、光纤。
2.软传输介质。
无线电波、地面微波、卫星链路、激光、红外线。
带宽越宽，数据传输速率就越高。
双绞线可用于传输模拟和数字信号。
通信系统原理考试复习
一、综合概念（填空或简答）1、对现代通信系统与通信网的要求有：高质量、大容量、多业务、长距离、抗干扰。
2、个人通信是实现在任何地点、在任何时间、向任何人、传送任何信息的理想通信，其基本特征是把信息传送到个人。
2、有效性传输技术是指有效地利用信道。
使得有更多的信息通过信道传送并分别接收。
3、通信有效性主要包含两个方面的内容：信源处理技术、信道的利用。
4、可靠性传输技术是保证通信质量可靠。
包括检错与纠错编码技术、信道改善技术、保密技术以及高可靠性的调制解调技术等。
5、微波中继通信是利用微波频率作载波，采用中继（接力）方式在地面上进行的无线电通信。
微波频率在0.3～300GHz范围。
6、按与终端复用设备的连接关系，微波站分为终端站、分路站和中继站。
7、可以沟通干线上两个方向之间通信的站称为分路站。
微波分路站和枢纽站统称微波主站。
8、微波站的主要设备包括发信设备、收信设备、天馈系统、电源设备以及监测控制设备等。
9、按照收发信机转接信号时的接口频带划分，分为3种：基带转接方式、中频转接方式、微波转接方式。
10、地形地物对微波传播的影响主要有反射、折射、散射、绕射和吸收。
11、基带接口是数字复用设备与微波信道设备之间、再生转接中间站收发信机之间的接口。
有两种： 近距离接口——需要连接的设备相距较近。
远距离接口——发送端需将信码码型变换，接收端定时提取和信码再生。
12、在选择数字微波中继通信系统的调制方式时考虑的主要因素有：频谱利用率、抗干扰能力、对传输失真的适应能力、抗衰落能力、勤务信号的传输方式、设备的复杂程度。
13、标准中频频率有70MHz和140MHz两种。
14、对流层不同高度的大气压力、温度和湿度不同，因而其折射率也不同，使其中的微波传播不是按直线而是按曲线前进。
15、引入等效地球半径的概念，可以将电磁波射线看作直线。
16、卫星通信是指地球站之间利用人造地球卫星转发信号实现的无线电通信。
17、同步卫星是指在赤道上空约35800km高的圆形轨道上与地球自转同向运行的卫星。
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1. 通信系统的一般模型信息源（简称信源）：产生各种有用消息，把消息转换成原始电信号，如麦克风。
信源可分为模拟信源和数字信源。
发送设备：产生适合于在信道中传输的信号。
信道：将来自发送设备的信号传送到接收端的物理媒质。
分为有线信道和无线信道两大类。
噪声源：集中表示分布于通信系统中各处的噪声。
接收设备：从受到减损的接收信号中正确恢复出原始电信号。
受信者（信宿）：把原始电信号还原成相应的消息，如扬声器（喇叭）等。
数字通信系统模型数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统信源编码与译码目的：完成模/数转换数据压缩（提高信息传输的有效性） 加密与解密目的：保证所传信息的安全 信道编码与译码目的：增强抗干扰能力数字调制与解调目的：形成适合在信道中传输的带通（调制）信号2. 数字通信系统的优缺点 (为什么要采用数字通信系统？)优点：较强的抗噪能力（抗失真和干扰） 便于加密，容易实现保密通信易于实现集成化（数字设备可靠性高、数字硬件实现灵活） 便于利用计算机进行数字信号处理更适合数字业务，容易实现多网合一（包括与计算机相连） 缺点：需要更宽的传输带宽 （如一路模拟话音为4KHz, 数字话路为64kHz 带宽） 数字通信的优点以带宽为代价 需要复杂的同步系统信息源信源编码信道译码信道编码信 道数字调制加密数字解调解密信源译码受信者噪声源3衡量通信系统的质量指标：（有效性和可靠性指标模拟系统、数字系统分开讨论）1）通信系统的主要性能指标：有效性和可靠性有效性：在给定带宽条件下，能够传输更多的消息。
指传输一定信息量时所占用的信道资源（频带宽度和时间间隔），或者说是传输的“速度”问题。
可靠性：指接收信息的准确程度，也就是传输的“质量”问题。
2）模拟通信系统：有效性：有效传输带宽（与调制方式有关）可靠性：可用接收端最终输出信噪比来度量。
（它是输出端有用信号功率与噪声功率之比）3）数字通信系统有效性：用传输速率和频带利用率来衡量。
通信原理期末总复习重点
3
3 . 23 * 10 Baud
3
第2章的主要知识点
一、随机过程的统计特性
分布函数 Fn ( x1 , x2 , xn ; t1 , t 2 , t n ) P { (t1 ) x1 , (t 2 ) x 2 , (t n ) x n }
2 2 2 2 2
E x 1 cos 0 t E x 1 E x 2 sin 2 0 t E x 2 sin 0 t
2 2 2 2
2
cos
2
0 t sin 2 0 t
2
2 2 （2）R y ( t 1 , t 2 ) E y t 1 y t 2 E x 1 cos 0 t 1 cos 0 t 2 E x 2 sin 0 t 1 sin 0 t 2
e
j 2 f
df n 0 f H
sin H
H
n 0 f H Sa ( H )
第2章的主要知识点
十一、窄带随机过程
1、数学表示 ( t ) a ( t ) cos[ c t ( t )],
a ( t ) 0
(t ) c (t ) cos c t s ( t ) sin c t
dt
0
erfc ( x ) 1 erf ( x )
2
e
2
e
t
2
dt
x
3、概率积分函数 4、Q函数
Q ( x) 1 2 erfc (
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第一章内容1.信息的概念: 消息中包含的有意义的内容, 或者说有效内容。
码元速率（）：单位时间内传输的码元数目, 单位是“波特（Baud）”。
信息率的计算（）：单位时间内传输的信息量, 单位是“比特/秒（bit/s,b/s）”。
2.平均信息量: I=3.通信系统的性能指标（即关系）：传输速率、错误率、安全性、频带利用率、能量利用率、适应性、标准型、经济性, 使用维修。
4.数字通信系统的模型: P4加性高斯白噪声: PPT第一章最后一页第二章内容1.随机变量的数字特征定义及计算1）数学期望: 反映了随机变量取值集中位置 E(X)=2)方差: 反映随机变量取值集中程度 D(X)= =3)矩: 随机变量X的K阶矩的定义为:2.平稳随机过程的定义, 概念及其统计特征计算定义: 广义平稳随机过程: 平均值、方差和自相关函数等与时间起点无关的随机过程。
3.平稳随机过程经过线型系. （P53页—2.10.3）第三章内容1.调制: 在发送端把基带信号频谱搬移到给定的信道通带内的过程；解调: 在接收端把已搬到给定信道通带内的频谱还原为基带信号频谱的过程。
2.振幅调制（AM）的概念、带宽及不失真传.振幅调制（AM）是线性调制, 他包含直流分量, 包络不可能为负, 解调简单, 大部分功率被载波所占用。
带宽为基带带宽fm的两倍, 这个可以不失真传输。
双边带调制的概念、带宽及不失真传输这个也是线性调制, 他没有直流分量, 他不发送时不发送载波, 可以节省发射功率, 解调时需要在接收端加入载波（要求同频同相）, 电路较为复杂。
带宽和AM调制一样。
当然只有带宽够, 并且接收端加入的载波和发射的载波没有频率和相位的差别后才能不失真传输。
单边带调制的概念、带宽及不失真传输线性调制, 没有直流分量, 在双边带调制的基础上, 使用滤波器率掉了一个边带, 这样带宽减半, 其他和双边带一样, 不失真条件也是一样的。
就是对发射端的滤波器斜率要求比较高。
通信原理期末复习重点
第一章绪论1.数字通信系统的组成2.通信系统的分类（按调制方式和复用方式）、3.通信系统主要的性能指标第二章信息论初步第三、四章模拟线性调制和角调制1. 什么是调制？调制的分类（按调制信号和载波分类）2. AM、DSB-SC、SSB的时域表达式、频域表达式、调制、解调的方法3. 希尔伯特变换？写出希尔伯特变换器的递函数，说明它在产生单边带信号中的作用。
4. 抑制载波双边带调制和单边带调制的制度增益，并比较它们的抗噪声性能的优异5. 线性调制，解调的一般模型6. 残留边带滤波器的互补对称特性7. 当调制信号是单频余弦信号时，写出其调频信号的表达式，并给出用瞬时角频率表示的表达式，说明功率是如何分配的？8. 计算带宽的卡森公式9. 调频信号的产生与解调，非相干解调（鉴频）为重点10 用鉴频解调时输出噪声的功率谱有什么特点？大信噪比情况下，信噪比增益与调频指数（频偏比）是什么关系？11 门限效应？哪些模拟调制在什么条件下会出现门限效应？改进门限效应的解调方法是什么？12 欲加重和去加重的用途是什么？13 应用题：用90°相移的两个正交载波可以实现正交复用，即两个载波可分别传输带宽相等的两个独立的基带信号f1（t）和f2（t），而只占用一条信道。
画出原理图，并证明无失真恢复基带信号的必要条件是：信道传递函数H（f）必须满足：H(fc+f)=H(fc-f)，0≤f≤W。
第五、六、七章模拟信号的数字化1 画出PCM原理图，说明各部分的作用？2 低通和带通抽样定理，内插公式3 平顶抽样？失真？4 PCM编码信号的传输速率是占用的带宽是多少？（DPCM的原理）5 最佳量化器的分层电平应该怎样选择？量化电平（重建电平）又该怎样选择？6 A率对数压缩特性，压缩系数？7 若13折线A率编码器的过载电平是5V，输入抽样脉冲幅度是1.2V。
设最小量化间隔为单位2个单位，最大量化器的分层电平是4096单位，求输出编码器的码组，解码输出。
通信系统原理复习
• 习题：7-3到7-8，7-11 • 例题：7-7，7-6
第十一章复习要点
• • • • • • • 重点 1、码距和纠错、检错能力之间的关系 2、汉明码的原理和特性 3、线性分组码、循环码的编译码原理 难点 1、卷积码的原理，卷积码的编码、译码方法 另外需掌握用线性代数的思想，将生成矩阵和监 督矩阵转化成典型的形式。
• 例题2、设某数字传输系统传送二进制码元 的速率为2400Bd，试求该系统的信息速率； 若改为传送十六进制信号码元，码元速率 不变，则这时的系统信息速率为多少？ （设各码元独立等概率出现）
第三章复习要点
重点：（1）窄带随机过程的特性；以及正弦波加窄带随机过程的特性 （2） 如何判断随机过程是平稳随机过程 （3）判断是否满足各态历经性
• 例题2、采用13折线A律编码，设最小的量化级为1个单位， 已知抽样脉冲值为+835单位，求：
• （1）试求此时编码器输出码组，并计算量化误差（段内 码用自然二进码）； • （2）写出对应于该7位码（不包括极性码）的均匀量化11 位码； • （3）对24路最高频率均为4kHz的信号进行时分复用，采 用PAM方式传输。假定所用的脉冲为周期性矩形脉冲，脉 冲的宽度τ为每路应占用时间的一半。试求此24路PAM系 统的最小带宽。
• 习题：6-3，6-4，6-6，6-7， • 6-11，6-12，6-13，6-18 • 需要记得公式：矩形、三角形的信号时域和频域 表达式的互换
第七章复习要点
• 重点 • 1、二进制数字调制解调的基本原理；（波形、框 图，公式的推导过程等） • 2、二进制数字调制的抗噪声性能分析，特别注意 噪声功率的计算，经常会出现发送信号经过信道会 出现衰减，一般都用dB的形式来表示衰落大小，记 得dB只能进行加减，不能乘除； • 3、各种二进制数字调制的带宽、性能的比较 • 4、多进制数字调制的带宽和频带利用率
通信原理复习资料（有用）
通信原理复习资料（有⽤）第1章1、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。
单⼯半双⼯全双⼯串⾏传输：传输慢、但传输距离远。
并⾏传输：传输快、但传输距离近。
两点间直通传输、分⽀传输和交换传输3、信号：是信息的⼀种电磁编码。
信号是信息的载体。
通信系统的基本模弄4、通信系统的主要性能指⽰有效性：是指信息传输的效率。
可靠性：是系统接收信息的准确度。
备注：衡量系统有效性最全⾯的指标是系统的频带利⽤率。
第⼆章⼀、调制的分类：1、根据调制信号分类：模拟调制和数字调制2、根据载波分类：连续载波调制和脉冲载波调制3、根据调制的功能分类：AM、FM、PM4、根据调制前后的频谱关系分类：线性调制和⾮线性调制5、线性调制分为：AM、DSB、SSB、VSB6、单边带调制⽅法有：滤波法、移相法、移相滤波法备注：常规双边带调制（AM）调制效率最低，⽽单边带调（SSB）制效率最⾼解调的⽅法：相⼲解调（同步检波）和⾮相⼲解调（包络检波）。
7、频率调制分为：划分依据是瞬时相位偏移是否⼩于0.5窄带调制（NBFM）宽带调制（WBFM）8、调频分为：直接调频和间接调频间接调频：是选积分，然后再调相如下图：第3章1、PCM （脉冲编码调制）包括三个部分：抽样、量化、编码。
2、数字信息的电脉冲表过程称码型变换。
应该考虑的问题：低频和⾼频频率分量应尽量少，特别是不能含有直流分量；不能有长连0和1码，以便提取同步定时信息；具有⾃检⾃纠能⼒。
3、⼆元码的极性图P534、抽样定理分为：⾃然抽样和平顶抽样（性能⽐⾃然抽样性能好）5、量化分为：均匀量化和⾮均匀量化备注：只要确定了量化器，则⽆论抽样值⼤⼩如何，其量化噪声的平均功率值都是固定不变的；因为，X （T ）较⼩时，输出信噪⽐就很低，弱信号的量化信噪⽐就可能⽆法达到额定要求⽽对还原解调产⽣较⼤的影响。
6、⾮均匀量化分为：A 率13折线（中国使⽤）和U 率15折线。
A=87.6 U=2557、编码：⾃然⼆进制码组、折叠⼆进制码组、格雷⼆进制码组。
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第九章复习要点
重点： 1、基本概念：低通、带通抽样定理；语音信号的频 率范围，实际抽样频率为多少； 2、理解13折线分割方法，均匀量化和非均匀间隔 的划分，均匀量化的量化信噪比的计算方法，。 3、PCM编码方法，包括方框图和具体编码译码方 法，传输速率的计算，用折叠码的好处，线性量 化编码位数和量化信噪比之间的关系。 4、时分复用的原理及应用，E体系的基群结构和参 数，以及复用后系统的带宽 5、这章除了填空题以外，每份试卷都包含一个计算 题和一个实验题。
第六章复习要点
• 重点： • 1、数字基带信号的频谱特性，从基带信号功率谱中如何确定带宽、 定时分量和直流分量 • 2、基带传输常用码型的编译码方法，特别是差分编码、AMI、HDB3。 • 3、基带系统的频带利用率的计算 • 4、基带传输系统的抗噪声性能 • 难点： • 1、根据系统传输函数利用奈奎斯特第一准则判断是否存在码间干扰 • 2、根据速率来判断码间干扰 • 3、码间串扰的概念的理解 • 3、部分响应和时域均衡的作用
通信系统原理
复习
第一章复习要点
• 重点：1、码元速率和信息速率之间的转换 • 2、平均信息量的计算（信源熵） • 3、最大传输速率的计算 • 4、误码率的计算 注意：一定要把log计算出来；一定要记住写单位 习题：1.4 例题1：某信息源的符号集由A，B，C，D和E组成，设每一 符号独立出现，其出现概率分别为1/4,1/8, 1/8,3/16和5/16； 信息源以2000Bd速率传送信息。 （1）求传送1小时的信息量； （2）求传送1小时达到的最大信息量。 （3）求信源的平均信息量和最大传输速率
• 习题：6-3，6-4，6-6，6-7， • 6-11，6-12，6-13，6-18 • 需要记得公式：矩形、三角形的信号时域和频域 表达式的互换
第七章复习要点
• 重点 • 1、二进制数字调制解调的基本原理；（波形、框 图，公式的推导过程等） • 2、二进制数字调制的抗噪声性能分析，特别注意 噪声功率的计算，经常会出现发送信号经过信道会 出现衰减，一般都用dB的形式来表示衰落大小，记 得dB只能进行加减，不能乘除； • 3、各种二进制数字调制的带宽、性能的比较 • 4、多进制数字调制的带宽和频带利用率 频带利用率
第五章复习要点
重点： （1）幅度调制（线性调制）的原理 幅度调制（ 幅度调制 线性调制）的原理，线性调制的抗噪声性 能分析，解调器输入输出信噪比的分析计算； （2）相干解调和非相干解调的区别，门限效应的原因 （3）角度调制的基本概念，特别是功率，调频指数，带宽， 频偏等 重点：布置过的作业
例1：s (t ) = A cos(ωt ) cos(2ωt ) 这是什么调制， 什么是调制信号，什么是载波信号 例2：s(t ) = cos(ωt ) + 6 cos(2ωt ) + cos(3ωt ) （1）求出调幅系数和调制信号频率以及载波 频率 （2）求出频谱函数画出频谱图
• 习题：7-3到7-8，7-11 • 例题：7-7，7-6
第十一章复习要点
• • • • • • • 重点 1、码距和纠错、检错能力之间的关系 2、汉明码的原理和特性 3、线性分组码、循环码的编译码原理 难点 1、卷积码的原理，卷积码的编码、译码方法 另外需掌握用线性代数的思想，将生成矩阵和监 督矩阵转化成典型的形式。
• 例题2、设某数字传输系统传送二进制码元 的速率为2400Bd，试求该系统的信息速率； 若改为传送十六进制信号码元，码元速率 不变，则这时的系统信息速率为多少？ （设各码元独立等概率出现）
第三章复习要点
重点：（1）窄带随机过程的特性；以及正弦波加窄带随机过程的特性 （2） 如何判断随机过程是平稳随机过程 （3）判断是否满足各态历经性 （4）随机信号通过线性系统的性质（均值，自相关函数，功率谱密度等） （5）平稳随机过程功率谱密度的计算 难点：3-5，重点：3-3，3-8，3-9，3-10 例题：1、随机过程 x(t ) = A cos(ωt + θ ) ， A, ω , θ 是相互独立的随机变量，其 中A的均值为2，方差为4，θ 在区间 (−π , π ) 上均匀分布，ω 在区间（-5，5）上 均匀分布。 （1）随机过程x(t)是否平稳？是否各态历经？ （2）求出自相关函数和功率谱密度和功率 （3）求该系统经过书本63页P3-2后的功率谱密度为多少。
第九章复习要点
• 6、这章实验题有两种题型：一是主要以验 证性实验（PCM和时分复用）的原理问题 为主，主要是问答题；另一种以PCM的 MATLAB实验为主，要求读懂程序，并根 据输入数据给出程序的仿真结果。
例题1：在A律PCM语音通信系统中，设语音信号频率范围为 0~4kHz,试写出当归一化输入信号抽样值等于0.3时。 （1）输出的二进制码组是多少，收端译码后的量化误差为多 少。 （2）写出对应于上面的均匀量化11位码 （3）对8路这样的信号进行时分复用后传输，系统的带宽为 多少 （4）若上述时分复用传输信号采用占空比为1/2的矩形脉冲， 则传输系统的主瓣带宽为多少。
例2：某随机相位余弦波 ξ (t ) = A cos(ω t + θ ) ，其 中A和ωc 均为常数，θ 是在（0，2pi）内均匀 分布的随机变量。 （1）求 ξ (t ) 的自相关函数与功率谱密度； （2）讨论 ξ (t ) 是否具有各态历经性。
c
第四章复习要点
• • • • 重点： 1、随机信道的特性 2、散信道的信道容量 3、连续信道容量，即香农定理，以及信道 容量与带宽B，信号功率S，噪声功率谱密 度n0.
• 例题2、采用13折线A律编码，设最小的量化级为1个单位， 已知抽样脉冲值为+835单位，求： • （1）试求此时编码器输出码组，并计算量化误差（段内 码用自然二进码）； • （2）写出对应于该7位码（不包括极性码）的均匀量化11 位码； • （3）对24路最高频率均为4kHz的信号进行时分复用，采 用PAM方式传输。假定所用的脉冲为周期性矩形脉冲，脉 冲的宽度τ为每路应占用时间的一半。试求此24路PAM系 统的最小带宽。