通信原理[第一章绪论] 山东大学期末考试知识点复习
通信原理复习要点
奈奎斯特第一准则 根据H()判断接收信号是否满足抽样点上无失 真条件 两种满足奈奎斯特第一准则传输系统 最小带宽信号（理想低通系统） – 脉冲波形及其频谱特性 – 奈奎斯特带宽（速率、间隔） – 频带利用率、优缺点 升余弦系统 – 带宽与传输速率关系 – 频带利用率 – 优缺点
判断下列系统是否有码间干扰?
m
f4 s2m G (m fs)2(fm fs)3 4 fsG (f)2
g ( t) R e c t(t) G (f) S a (f) T sS a (fT s) 33
P s(f) 3 1 6 m S a 2 (3 fT s)(f m fs) 1 T 2 sS a 2 (3 fT s)
（1）计算信道容量；
（2）求无误码传输的最高符号速率。
解：（1）由已知条件
10lgS10dB ， 则 S10， 所 以
N
N
C B lo g 2 ( 1 N S ) 2 .3 1 0 3 lo g 2 ( 1 1 0 ) 8 1 0 3 b /s
（2）无误码传输时， RbC8103bit/s
通信原理复习要点
第一章复习要点
通信系统基本组成 信息量计算、主要性能指标
第二章复习要点
常用函数的傅里叶变换
第三章复习要点
F.T
平稳随机过程（各态历经性，R( )P ( f )） 高斯随机过程、窄带随机过程、正弦波加窄带高 斯噪声 平稳随机过程通过线性系统
第四章复习要点
信道的数学模型 调制信道特性对信号传输的影响（恒参、随参） 噪声的分类 连续信道容量的计算
1)写出该双极性信号的功率谱密度的表示式，并 画出功率谱密度图；
2)由该双极性信号中能否直接提取频率为fs的分 量？若能，试计算该分量的功率。 g(t)
(完整版)通信原理知识点
第一章1.通信的目的是传输消息中所包含的息。
消息是信息的物理表现形式，信息是消息的有效内容。
.信号是消息的传输载体。
2.根据携载消息的信号参量是连续取值还是离散取值，信号分为模拟信号和数字信号．，3.通信系统有不同的分类方法。
按照信道中所传输的是模拟信号还是数字信号（信号特征分类），相应地把通信系统分成模拟通信系统和数字通信系统。
按调制方式分类：基带传输系统和带通（调制）传输系统。
4.数字通信已成为当前通信技术的主流。
5.与模拟通信相比，数字通信系统具有抗干扰能力强，可消除噪声积累；差错可控；数字处理灵活，可以将来自不同信源的信号综合刭一起传输；易集成，成本低；保密性好等优点。
缺点是占用带宽大，同步要求高。
6.按消息传递的方向与时间关系，通信方式可分为单工、半双工及全双工通信。
7.按数据码先排列的顾序可分为并行传输和串行传输。
8.信息量是对消息发生的概率（不确定性）的度量。
9.一个二进制码元含1b的信息量；一个M进制码元含有log2M比特的信息量。
等概率发送时，信源的熵有最大值。
10.有效性和可靠性是通信系统的两个主要指标。
两者相互矛盾而又相对统一，且可互换。
在模拟通信系统中，有效性可用带宽衡量，可靠性可用输出信噪比衡量。
11.在数字通信系统中，有效性用频带利用率表示，可靠性用误码率、误信率表示。
12.信息速率是每秒发送的比特数；码元速率是每秒发送的码元个数。
13.码元速率在数值上小于等于信息速率。
码元速率决定了发送信号所需的传输带宽。
第二章14.确知信号按照其强度可以分为能量信号和功率信号。
功率信号按照其有无周期性划分，又可以分为周期性信号和非周期性信号。
15.能量信号的振幅和持续时间都是有限的，其能量有限，（在无限长的时间上）平均功率为零。
功率信号的持续时间无限，故其能量为无穷大。
16.确知信号的性质可以从频域和时域两方面研究。
17.确知信号在频域中的性质有4种，即频谱、频谱密度、能量谱密度和功率谱密度。
通信原理第一章
任何人、任何时候在任何地方以任意的方式进行通信。
1.1.1 通信系统的一般模型（主要培养全局系统的概念） 通信: 从一地向另一地传递和交换信息。
通信系统：实现信息传递所需的一切技术设备和传输媒质基于点与点之间的通信系统的模型用图1 -1 来描述。
送设备信道接收设备受信者噪声源接收端信息源：消息的产生地，其作用是把各种消息转换成原始电信号，称之为基带信号。
包括：电话机、电视摄像机和电传机、计算机等。
前者是模拟信源，输出模拟信号；后者是数字信源，输出数字信号。
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。
变换方式是多种多样的，比如：放大、调制、编码等等； 信道：指传输信号的物理媒质。
包括：大气（自由空间）、明线、电缆或光纤。
模拟信号：凡信号参量的取值是连续的或取无穷多个值的，且直接与消息相对应的信号。
数字信号：凡信号参量只能取有限个值，并且常常不直接与消息相对应的信号。
通信系统分为模拟通信系统+数字通信系统。
1. 模拟通信系统模型图1-4 模拟通信系统模型信息源调制器信道解调器受信者噪声源课程重点调制器：原始基带信号变换成适合信道传输的信号；从信号与系统的角度：调制器=频带搬移。
调制后的信号称为已调信号、频带信号。
已调信号有三个基本特征：一：携带有完整的基带信息二：适合在信道中传输三：信号的频谱具有带通形式且中心频率远离零频，因而已调信号又称频带信号。
信道编译码 数字信号在信道传输时，由于噪声、衰落以及人为干扰等，将会引起差错。
为了减少差错，信道编码器对传输的信息码元按一定的规则加入保护成分（监督元），组成所谓“抗干扰编码”。
接收端的信道译码器按一定规则进行解码，从解码过程中发现错误或纠正错误，从而提高通信系统抗干扰能力，实现可靠通信。
作用：提高通信系统抗干扰能力。
数字调制与解调 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。
基本的数字调制方式有振幅键控ASK、频移键控FSK、绝对相移键控PSK、相对（差分）相移键控DPSK。
通信原理期末考试复习参考题（含答案）
通信原理期末考试复习参考题（含答案）通信原理期末考试复习参考试题⼀、填空题（总分24，共12⼩题，每空1分）1、数字通信系统的有效性⽤传输频带利⽤率衡量，可靠性⽤差错率衡量。
2、模拟信号是指信号的参量可连续取值的信号，数字信号是指信号的参量可离散取值的信号。
3、⼴义平均随机过程的数学期望、⽅差与时间⽆关，⾃相关函数只与时间间隔有关。
4、⼀个均值为零⽅差为2n σ的窄带平稳⾼斯过程，其包络的⼀维分布服从瑞利分布，相位的⼀维分布服从均匀分布。
5、当⽆信号时，加性噪声是否存在？是乘性噪声是否存在？否。
6、信道容量是指：信道传输信息的速率的最⼤值，⾹农公式可表⽰为：)1(log 2NSB C +=。
7、设调制信号为f （t ）载波为t c ωcos ，则抑制载波双边带调幅信号的时域表达式为t t f c ωcos )(，频域表达式为)]()([21c c F F ωωωω-++。
8、对最⾼频率为f H 的调制信号m （t ）分别进⾏AM 、DSB 、SSB 调制，相应已调信号的带宽分别为 2f H 、 2f H 、 f H 。
9、设系统带宽为W ，则该系统⽆码间⼲扰时最⾼传码率为 2W 波特。
10、PSK 是⽤码元载波的相位来传输信息，DSP 是⽤前后码元载波的相位差来传输信息，它可克服PSK 的相位模糊缺点。
11、在数字通信中，产⽣误码的因素有两个：⼀是由传输特性不良引起的码间串扰，⼆是传输中叠加的加性噪声。
12、⾮均匀量化的对数压缩特性采⽤折线近似时，A 律对数压缩特性采⽤ 13 折线近似，µ律对数压缩特性采⽤15 折线近似。
⼆、简答题（总分18，共4⼩题） 1、随参信道传输媒质的特点？（3分）答：对信号的衰耗随时间变化、传输的时延随时间变化、多径传播 2、简述脉冲编码调制的主要过程。
(6分)抽样是把时间连续、幅值连续的信号变换为时间离散，幅值连续的脉冲信号；量化是把时间离散、幅值连续的脉冲信号变换为幅值离散、时间离散的多电平脉冲信号；编码是把幅值、时间均离散的多电平脉冲信号⽤⼀组数字序列表⽰。
通信原理 知识点 总结
通信原理知识点总结一、信号传输信号传输是指将信息从一个地方传输到另一个地方的过程。
信号传输可以通过导线、光纤、无线电波等介质进行。
在信号传输中，需要考虑信道的带宽、信号的功率与频率等因素，以确保信息的传输质量。
1.1 信道带宽信道带宽是指信道所能通过的频率范围。
对于有限带宽的信道，信号的频率必须控制在信道可通过的频率范围内，以避免频率分量丢失。
通常情况下，信道带宽越宽，传输的信息量就越大。
1.2 信号功率信号功率是指信号的能量大小。
在传输过程中，信号的功率要足够大才能克服传输介质的阻力，保证信息传输的可靠性。
而过大的功率会引起干扰，影响其他信道的正常传输。
1.3 信号频率信号频率是指信号的周期性变化，它是信号传输中非常重要的一个参数。
信号的频率决定了信号的波形和频谱特性，对信号的编码、调制和解调等过程都有影响。
二、编码调制编码调制是指将数字信号或模拟信号转换成适合传输的信号的过程。
在通信中，对于数字信号，需要通过编码将其转换成模拟信号，再通过调制的方式转换成适合传输的信号；而对于模拟信号，则可以直接进行调制。
编码调制的过程主要包括数字信号的编码、调制器的调制和解调器的解调等步骤。
2.1 数字信号的编码数字信号的编码是将数字信号转换成模拟信号的过程。
在编码过程中，需要考虑信号的时域特性、频域特性和效率等因素，以确保信号在编码后能够准确地表示原始信息。
2.2 调制器的调制调制器是将编码后的信号，通过改变其幅度、频率或相位等特性，转换成适合传输的信号的装置。
调制的方式有很多种，如调幅调制、调频调制和调相调制等，不同的调制方式适用于不同的传输介质和传输要求。
2.3 解调器的解调解调器是接收端用来将调制信号还原成原始信号的装置。
解调器必须能够准确地将信号的幅度、频率或相位等特性恢复，以保证信息的传输质量。
三、传输介质传输介质是指信息在传输过程中所经过的物理媒介，包括导线、光纤和空气等。
不同的传输介质有着不同的特性，对信号的传输速率、传输距离和传输质量都有影响。
通信原理期末总结6
数字系统
某信源符号集由A 某信源符号集由A、B、C、D、E，F组成， 组成， 设每个符号独立出现， 设每个符号独立出现，其出现概率分别为 1/2，1/4, 1/8，1/16，1/32，1/32。试求 1/2， 1/8，1/16，1/32，1/32。 每个符号的信息量分别为多少？ （1）每个符号的信息量分别为多少？ 该信息源符号的平均信息量。 （2）该信息源符号的平均信息量。 该信源的最大可能平均信息量， （3）该信源的最大可能平均信息量，条 件是什么？ 件是什么？ 信息量及平均信息量） （信息量及平均信息量） 四进制系统中每秒传输1000个四进制符号， 四进制系统中每秒传输1000个四进制符号， 个四进制符号 求此系统的码元速率和各符号独立等概时的信 息速率。（码元速率和信息速率的定义及关系） 。（码元速率和信息速率的定义及关系 息速率。（码元速率和信息速率的定义及关系）
计算1秒传送100个画面所需要的信道容量 计算1秒传送100个画面所需要的信道容量； 个画面所需要的信道容量； S/N=30dB，传送所需要的带宽是多少？ 若S/N=30dB，传送所需要的带宽是多少？
2.一幅图像在电话线上实现传真传输，大约 2.一幅图像在电话线上实现传真传输， 一幅图像在电话线上实现传真传输 2.25 ×105个像素，每个像素有12个亮度等 个像素，每个像素有12个亮度等 亮度等概率，电话电路具有3kHz的带 级，亮度等概率，电话电路具有3kHz的带 宽和30dB的信噪比 的信噪比， 宽和30dB的信噪比，试求在该电话线上传 输一张传真图片需要的最小时间。 输一张传真图片需要的最小时间。 分析： 分析：
sSSB (t )
cos ω ct
s SSB (t )
x
s p (t )
LPF
通信原理期末考试复习题及答案(1)
27.平稳随机过程协方差函数C(τ)与自相关函数R(τ)和均值m的关系为：（）
A. B. C. D.
28.以奈奎斯特速率进行抽样得到的以下抽样信号，仅用理想低通滤波器不可能将原始信号恢复出来的是（）
A.自然抽样B.曲顶抽样C.理想抽样D.平顶抽样
29.由发送端发送专门的同步信息，接收端把这个专门的同步信息检测出来作为同步信号的方法，被称为：（）
5．在抗加性高斯白噪声的性能方面，有2PSK > 2FSK > 2ASK。（√）
6．消息中包含的信息量与消息发生的概率密切相关。（√）
7．随机过程的频谱特性能用其傅里叶变换表达式来表示。（×）
8．信道的无失真传输要求其振幅特性与频率无关，传输群时延与频率无关。（√）
9．从对信道特性变化的适应性而言，2ASK比2FSK、2PSK性能要差。（√）
16.为了传送码元速率RB= 103Bd的数字基带信号，试问系统采用图3所示的哪一种传输特性较好？（）
图3
17.若输入信噪比相同，则下列数字调制中，（）的相干解调误码率最大。
A. 2ASKB. 2FSKC. 2PSKD. 2DPSK
18．下面哪种波形一定有直流分量？（）
A．单极性码B．双极性非归零码C．双极性归零码D．双极性码
十六设基带系统的频率特性如图bd速率传输信号讨论二进制情况下各系统是否可以实现无码间串扰传bits速率传输信息讨论多进制情况下各系统是否可以实现无码间串扰传图a为理想矩形无码间串扰的最大码元速率为rb的整数倍故有码间串扰
通信原理期末考试复习题及答案
一、填空题
1.数字通信系统的有效性用衡量，可靠性用衡量。
32.设r为接收机输入端信噪比，则2FSK调制系统非相干解调的误码率计算公式为：（）
通信原理各章重要知识
第一部 各章重要习题及详细解答过程第1章 绪论1—1 设英文字母E 出现的概率为0.105，x 出现的概率为0.002。
试求E 及x 的信息量。
解：英文字母E 的信息量为105.01log 2=E I =3.25bit 英文字母x 的信息量为002.01log 2=x I =8.97bit 1—2 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、l/8、l/8/、3/16和5/16。
试求该信息源符号的平均信息量。
解：平均信息量，即信息源的熵为∑=-=ni i i x P x P H 12)(log )(=41log 412-81log 812-81log 812-163log 1632-165log 1652- =2.23bit/符号1—3 设有四个消息A 、BC 、D 分别以概率1/4、1/8、1/8和l/2传送，每一消息的出现是相互独立的，试计算其平均信息量。
解：平均信息量∑=-=ni i i x P x P H 12)(log )(=41log 412-81log 812-81log 812-21log 212-=1.75bit/符号1—4 一个由字母A 、B 、C 、D 组成的字。
对于传输的每一个字母用二进制脉冲编码，00代替A ，01代替B ，10代替C ，11代替D ，每个脉冲宽度为5ms 。
(1)不同的字母是等可能出现时，试计算传输的平均信息速率。
(2)若每个字母出现的可能性分别为P A =l/5，P B =1/4，P C =1/4，P D =3/10 试计算传输的平均信息速率。
解：(1)不同的字母是等可能出现，即出现概率均为1／4。
每个字母的平均信息量为∑=-=ni i i x P x P H 12)(log )(=41log 4142⨯-=2 bit/符号因为每个脉冲宽度为5ms ，所以每个字母所占用的时间为 2×5×10-3=10-2s每秒传送符号数为100符号／秒 (2)平均信息量为∑=-=ni i i x P x P H 12)(log )(=51log 512-41log 412-41log 412-103log 1032-=1.985 bit/符号平均信息速率为 198.5 比特/秒1—5 国际莫尔斯电码用点和划的序列发送英文字母，划用持续3单位的电流脉冲表示，点用持续1个单位的电流脉冲表示；且划出现的概率是点出现概率的l/3；(1)计算点和划的信息量；(2)计算点和划的平均信息量。
通信原理 第1章
缺点： 缺点：
需要较大的传输带宽 对同步要求高
第1章 绪论 章
1.3 通信系统分类与通信方式
1.3.1 通信系统的分类
按通信业务分类：电报通信系统、电话通信系统、数据 按通信业务分类：电报通信系统、电话通信系统、 通信系统、 通信系统、图像通信系统 … … 按调制方式分类：基带传输系统和带通（频带或调制） 按调制方式分类：基带传输系统和带通（频带或调制） 传输系统
1.1 通信的基本概念
实现通信的方式和手段： 实现通信的方式和手段： 非电的：如烽火台、 旌旗、消息树… 非电的：如烽火台、 旌旗、消息树 电的：如电报、电话、广播、电视、遥控、 电的：如电报、电话、广播、电视、遥控、 遥测、因特网和计算机通信等。 遥测、因特网和计算机通信等。
1.1 通信的基本概念
1.3 通信系统分类与通信方式
串行传输 ：将数字信号码元序列以串行方式一个码元接 一个码元地在一条信道上传输
优点：只需一条通信信道， 优点 只需一条通信信道，节省线路铺设费用 只需一条通信信道 缺点：速度慢 速度慢， 缺点 速度慢，需要外加码组或字符同步措施
其他分类方式： 其他分类方式：
同步通信和异步通信； 同步通信和异步通信；专线通信和网通信
在工程应用中，习惯把一个二进制码元称作 比特 在工程应用中，习惯把一个二进制码元称作1比特 。
1.4 信息及其度量
若有M个等概率波形（ ），且每一个波形的出现 若有 个等概率波形（P = 1/M），且每一个波形的出现 个等概率波形 ）， 是独立的，则传送 进制波形之一的信息量为 是独立的，则传送M进制波形之一的信息量为
1.2 通信系统的组成
信道：将来自发送设备的信号传送到接收端的物理媒质。 信道：将来自发送设备的信号传送到接收端的物理媒质。 是信号传输的通道，分为有线信道和无线信道。 是信号传输的通道，分为有线信道和无线信道。 噪声源：集中表示分布于通信系统中各处的噪声。 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。 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。 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， 受信者（信宿）：把原始电信号还原成相应的消息，如扬声 ）：把原始电信号还原成相应的消息 器等。 器等。
通信原理_(完整)
第2章 信道
消 息
信号
信 源
发 送 设 备
信 道
噪声
接 收 设 备
信 宿
发送端
接收端
通信系统模型
信道
信道：信号传输的通道（媒介）。Βιβλιοθήκη 信道狭义信道 广义信道
狭义信道：传输媒介 广义信道：传输媒介及有关的设备
狭义信道
架空明线
有线信道
对称电缆
同轴电缆
光纤
无线信道
狭义信道
有线信道
中长波地波
用途 相位键控PSK、 DPSK、 数据传输、 数字微波、 空间 QPSK等 通信
其他高效数字调制QAM、数字微波、 空间通信 MSK等
脉幅调制PAM 中间调制方式、 遥测 中间调制方式 遥测、 光纤传输 市话、 卫星、 空间通信 军用、 民用电话 电视电话、 图像编码
脉冲模拟调制
脉冲 数字 调制 脉冲数字调制
24k的值应在ttst0瞬间对rt抽样此抽样值为抽样时刻采样周期与码元同宽时偏保证最大信噪比由码型决定信息序列输出序列判决信号码间干扰随机噪声加性干扰第k个基本接收波形在抽样时刻的取值确定的依据常数无码间干扰的基带传输理想的传输波形无码间干扰的基带传输奈奎斯特第一准则如果信号经传输后整个波形发生变化但只要其特定点的抽样值保持不变仍然可以准确无误地恢复原始信码这就是奈奎斯特第一准则又称为第一无失真条件的本质
连续信道/模拟信道。
编码信道：
编码器输出端到译码器输入端的所有设备和媒介。 研究编码时，常用编码信道。 离散信道/数字信道。
连续信道：信道输入、输出的信号取值是连续的。 离散信道：信道输入、输出的信号取值是离散的。
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第一章 绪论
重点与难点解析
一、本章重点与难点
1．通信与通信系统的基本概念。
2．通信系统的组成及各部分的作用。
3．数字通信系统和模拟通信系统的比较。
4．数字系统性能优化——有效性和可靠性。
二、重点与难点解析
1．通信与通信系统的基本概念
通信：传输与交换消息的过程。
电通信：用电信号携带所要传递的消息，然后经过各种电信道进行传输与交
换，以达到通信的目的。
通信系统：为完成通信任务所需的一切设备和传输媒质所构成的总体。
2．通信系统的组成和各部分的作用
通信系统的一般模型如图1．1所示：
(1)信源：即原始电信号的来源，它的作用是把原始消息信号转换为相应的
电信号。这样的电信号通常称为消息信号或基带信号。一般基带信号的频率都比
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较低，而且最高频率与最低频率之间的比值很大，可以远大于l。
(2)发送设备：基带传输时，发送设备只要有放大器、滤波器等即可。但通
常基带信号需要经过调制以后，将频谱搬移到较高的频率范围后再传输，这种经
过调制后频谱变高的信号称为频带信号，对于频带信号的传输称为频带传输。当
采用频带传输时，发送设备主要包括调制器、振荡器、放大器、滤波器等。
(3)信道与噪声：在发送设备和接收设备之间用于传输信号的媒质称为信道，
目前常用的信道有架空明线、电缆、光缆等有线信道和中长波、短波、微波等无
线信道。
信号在处理和传输过程中都会受到各种噪声的干扰，从而使信号产生失真。
噪声主要来自信道，但也分散在通信系统的其他部分。为方便起见，在通信系统
的一般模型中把噪声集中画在一起，以噪声源表示。
(4)接收设备：接收设备的功能与发送设备相反，其作用是从受噪声影响的
有噪信号中区分信号和噪声，对其进行必要的处理和变换，以恢复相应的基带信
号。
(5)收信者：其作用是将恢复出来的基带信号转换成相应的消息。
3．数字通信系统与模拟通信系统的比较
数字通信系统与模拟通信系统相比，其主要优点如下：
(1)抗噪声性能好。
(2)数字接力通信(中继)时可以消除噪声的积累。
(3)可以采用信道编码降低误码率，提高通信质量。
(4)便于加密。
(5)便于处理、存储和交换。
(6)便于和计算机等连接，综合传递各种消息，使通信系统功能增强。
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其主要缺点是占用的频带比较宽。
4．提高数字通信可靠性的技术
(1)以付出带宽换取可靠性，如无线扩频调制CDMA，可扩展带宽成百上千倍，
甚至当信噪比小于1，即0dB以下时，仍可有较强抗干扰性，正确接收信号。
(2)降低传输速率，即在同样信息量的条件下延长传输时间可提高可靠性。
(3)采用适当的信号波形及均衡措施，可消除信号码元波形间干扰，提高正
确判决概率。第五章基带数字信号传输理论的奈奎斯特三个准则，有效地解决了
“符号间干扰”(ISI)问题。
(4)选用调制与解调方式提高可靠性，如采用数字调频较调幅有较好的接收
质量，最佳接收的解调方式优于包络解调效果。
(5)优良的信号设计可提高抗干扰能力，发送信号序列表示不同信号的码字
或波形函数之间的相关性。
(6)提高抗干扰能力，减少差错最有效、也最常用的方法是利用差错控制编
码。前面已经提到，它是以增加冗余而实施自动纠错或检错重发的技术措施，或
者在要求的误码率不变时，采用纠错码可以降低对信噪比的要求。