通信原理大纲-2014

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1、通信原理复习大纲第一章1. RB，Rb，H（x），Pe2. 系统性能指标 有效性和可靠性（有效性：带宽和频带利用率；可靠性：误码率或者输出信噪比）3. 通信系统的主要复用方式：时分复用 频分复用 码分复用等。4. 通信系统的通信方式 按消息传递的方向和时间的关系分：单工通信 双工通信 半双工通信按数字信号的码元排列方式分：串行传输和并行传输第三章1. 平稳随机过程 统计特性不随 时间而变，一维概率分布与t无关，二维分布仅与时间间隔有关2. 高斯随机过程 服从高斯分布3. 高斯白噪声 概率密度服从高斯分布，功率谱密度服从均匀分布，相关函数与功率谱函数是一对傅里叶变换对4. 窄带随机过程包络服从瑞

2、利分布，相位服从的均匀分布；5. 窄带随机过程+正弦信号 包络服从广义瑞利分布（或者莱斯分布）6. 白噪声 是指功率谱密度在整个频域上都均匀分布噪声第四章1. 信道中的噪声有两种 乘性噪声 有信号时才有乘性噪声 加性噪声 与信号有无无关2. 信道分为恒参信道和随参信道 随参信道的特性：（1）衰减随时间变化（2）时延随时间变化（3）多径效应：信号经过几条路径到达接收端，而且每条路径的长度（时延）和衰减都随时间而变，即存在多径传播现象。 随参信道中由于存在多径效应而产生快衰落，快衰落包括瑞利型衰落、频率弥散和频率选择性衰落。3. 信道容量-香农公式 S 信号平均功率 （W）； N 噪声功率（W）；

3、 B 带宽（Hz）由上式可见，连续信道的容量Ct和信道带宽B、信号功率S及噪声功率谱密度n0三个因素有关。 掌握利用香农公式计算系统容量，c是无差错传输时，信息传输速率的理论极限。 带宽B趋向无穷大时，容量，而并非趋向于无穷大。第五章1、调制 把信号转换成适合在信道中传输的形式的一种过程。2、载波调制 用调制信号去控制载波的参数的过程。3、解调（检波） 调制的逆过程，其作用是将已调信号中的调制信号恢复出来。 4、调制的目的：（为什么要进行载波调制？）（1）提高无线通信时的天线辐射效率。（2）把多个基带信号分别搬移到不同的载频处，以实现信道的多路复用，提高信道利用率。（3）扩展信号带宽，提高系统

4、抗干扰、抗衰落能力，还可实现传输带宽与信噪比之间的互换。5. AM、DSB 、SSB表达式及信号带宽 AM、DSB 、SSBvsb都属于线性调制，而FM PM都属于非线性调制6.调制器7.解调器 相干解调器 带通滤波器特性与已调信号的频率特性有关非相干解调（包络解调）存在门限效应，相干解调不存在门限效应8. FM PMPM ：若瞬时相偏 ，则称调相，表达式 则瞬时频偏 ；FM ：若瞬时频偏，表达式： 则瞬时相偏：；调频指数： 调制信号为单频正弦信号时，表达式 某单音调频信号V，则调制指数 为 10 ，最大频偏为 10KHz ，带宽为 22 KHz 。在调频系统中采用预加重和去加重技术以提高解调

5、器高频信号的输出信噪比9.抗噪声性能 1）DSB抗噪声性能 （会求输入信噪比 输出信噪比） 输入信号功率：输入噪声功率 输入信噪比：输出信号功率 输出噪声功率 输出信噪比 DSB系统的调制制度增益 G=2 2）SSB抗噪声性能 G=1 尽管双边带与单边带的调制制度增益G不等，但两者的抗噪声性能相同。 3） AM抗噪声性能 当采用单频信号的100%调制时， G=2/310. 性能比较 抗噪声性能(可靠性比较) FM DSB/SSB AM 带宽节省方面（有效性） SSB DSB/AM FM第六章 数字基带传输系统1. 单极性、双极性码波形对应图形的画法，2. 差分码、AMI 与 HDB3码的编码及

6、其译码，对应码图形的画法。差分码：通常采用这样的编码规则：差分码相邻码元发生变化表示信息“1”，差分码相邻码元不发生变化表示“0”。数字信息 的差分码为：（）。译码规则 ：前后码相异，译为 “1”；前后码相同，译为“0”.例： 差分码为 （），则原码为 1 0 1 0 1 1 0.AMI 的编码规则：将二进制消息代码“1”(传号)交替地变换为传输码的“+1”和“-1”，而“0”(空号)保持不变。 消息代码： 1 00 1 1 0000000 1 1 00 1 1 AMI码： +1 00 1 +1 0000000 -1 +1 00 -1 +1HDB3码的编码：(1)码的变换 将消息代码中的4个连

7、“0”码用“000V”或者“B00V”代替。 若两4连0串间有奇数个“1”码，则0000-000V; 若两4连0串间有偶数个“1”码，则0000-B00V. 其他消息代码保持不变。(2)加符号 对“1”码、“V”码和“B”码加符号。首先将“1”码和“B”码极性交 替，然后“V”码符号与前一非零码的符号相同。例原码： 1 000 0 0 1 1 0 0 0 0 0000 1 0000 HDB3码： +1 000 +V 0-1 +1 -B00-V +B00+V -1 000-V 例设输入二进制数据序列为101100000100000000，求其HDB3。解 HDB3的编码过程分三个步骤。第一步：找

8、出四连0组，为清楚起见，用方框框出，如图6.3.7(a)所示。第二步：用特殊序列代替连0序列，第一个特殊序列可任意选择，100V或000V均可，本例中第一个特殊序列选择100V。如图6.3.7(b)所示。第三步：将“1”和“V”标上极性“1”或“1”，如图6.3.7(c)所示。具体标法是：输入数据中的“1”和特殊序列中的“1”作为一个整体极性交替，第一个“1”的极性可任意选择，本例中选择 “1”。第一个特殊序列中的“V”与其前第一个“1”的极性相同，后面的“V”则依次极性交替。由于第一个特殊序和第一个“1”的极性均可任意选择，所以同一数据序列的HDB3可有四种不同的形式。图 编码过程(一)图

9、HDB3的波形HDB3的译码步骤：(1) 根据“V”的极性特点，找出特殊序列。由于编码时，每个“V”的极性与其前第一个“1” 的极性相同，所以，在接收序列中一旦出现连续两个同极性码时，两个同极性码的后一个即为“V”，此“V” 与其前的三位码就是一个特殊序列。(2) 确定特殊序列是000V还是100V，进而将特殊序000V或100V中的“1”和“V”都恢复为0。如果特殊序列的第一个码元位置有脉冲，不管是正脉冲还是负脉冲，都说明此特殊序列是100V，将“1” 和“V”都改为0；如果特殊序列的第一个码元位置没有脉冲，说明此特殊序列是000V，只要将“V”改为0就行了。(3) 将正、负脉冲都恢复为“1

10、”，零电平恢复为“0”。例 接收HDB3的波形如图所示。求原信息序列。解 (1) 根据译码方法首先确定“V”的位置，如图6.3.11(b)所示。(2) 将000V和100V中的“1”和“V”改为0，如图6.3.11(c)所示。(3) 恢复原信息序列，如图所示。图 求原信息序列的步骤3. 数字基带传输系统存在两种干扰： 码间串扰和加性干扰；因此若系统不存在码间串扰时，系统的误码率仍不为0.4. 码间串扰：在传输数字信号时，波形畸变可引起相邻码元波形之间发生部分重叠，造成码间串扰。5. 掌握系统无码间串扰的判定 无码间串扰的条件 ： 或者1）掌握最大频带利用率的求解， 2）判断有无码间串扰依据：，

11、若n为整数，则可以以RB速率实现无码间窜扰传输，否则不可以。3) 数字基带通信系统时域波形衰减越快，对定时的要求越低。6. 无码间串扰的系统： 理想低通特性的系统余弦滚降系统。 理想低通特性的系统最大频带利用率为 B/Hz ； 滚降系数为的滚降系统最大频带利用率为B/Hz7. 眼图可以定性的观察到数字通信系统中的 码间串扰 和 加性噪声 的大小。观察眼图时 ，需将示波器接在抽样判决器之前第七章 数字带通传输系统1、数字调制：把数字基带信号变换为数字带通信号（已调信号）的过程。2、数字解调：在接收端通过解调器把带通信号还原成数字基带信号的过程称为数字解调。3、数字调制技术有两种方法：（1）利用模

12、拟调制的方法去实现数字式调制；（2）通过开关键控载波，通常称为键控法。4、基本键控方式：振幅键控、频移键控、相移键控。 振幅键控 频移键控 相移键控5、振幅键控（2ASK）：是利用载波的幅度变化来传递数字信息，而其频率和初始相位保持不变。6、2ASK/OOK信号的产生方法通常有两种：模拟调制法和键控法。7、2ASK信号解调方法 ：非相干解调（包络检波法） 和 相干解调（同步检测法）8、频移键控：是利用载波的频率变化来传递数字信息。9、2FSK信号的产生方法：（1）采用模拟调频电路来实现： （2）采用键控法来实现。10、2FSK信号的解调方法：非相干解调和相干解调。11、相移键控（2PSK）：利

13、用载波的相位变化来传递数字信息，而振幅和频率保持不变。12、二进制绝对相移方式：以载波的不同相位直接去表示相应二进制数字信号的调制方式。13、二进制差分相移键控（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，所以又称相对相移键控。相应的2DPSK信号的波形如下：14、通信系统的抗噪声性能是指：系统克服加性噪声影响的能力。15、在数字通信系统中可能使码元产生错误，错误程度通常用误码率来衡量。1. 2ASK 、2PSK、2DPSK、2FSK 信号的带宽及其对应调制波形的画法。设信息速率为1024Kbit/s，则2DPSK信号的带宽为 2048 KHz， 2PSK 信号的带宽为 2

14、048 KHz, 2ASK信号的带宽为 2048 KHz, 则QPSK信号的带宽为 1024 KHz。2. 重点掌握DPSK差分解调器及其各点波形画法，误码率公式。 差分相干解调器 3. 2PSK系统中若接收端的载波与发送端的同频率但反相，则解调则会出现 倒现象。为了克服此现象可以采用2DPSK. 4. ASK 、PSK、DPSK、FSK 各系统的性能比较调制与解调方式2ASK2PSK2DPSK2FSK相干解调Pe（相干+码反变换）非相干解调Pe没有非相干解调（差分相干解调）式中： ， 1）可靠性（误码率） 2PSK2DPSK2FSK2ASK 2）有效性（带宽） 2ASK/ 2PSK /2DP

15、SK相同，2FSK最差第九章 模拟信号的数字传输1、模拟信号抽样、量化、编码过程。（1）模拟信号首先被抽样。（通常抽样是按照等时间间隔进行的，）模拟信号被抽样后，成为抽样信号，它在时间上是离散的，但其取值仍然是连续的，是离散模拟信号。（2）第二步是量化。量化的结果使抽样信号变成量化信号，其取值的离散的，所以量化信号是数字信号。（3）第三步是编码。最基本和最常用的编码方法是脉冲编码调制（PCM），它将量化后的信号变成二进制码元。2、抽样定理：设一个连续模拟信号m(t)中的最高频率 fH，则以间隔时间为T 1/2fH的周期性冲激脉冲对它抽样时，m(t)将被这些抽样值所完全确定。3、恢复原信号的条件

16、是：即抽样频率fs应不小于fH的两倍。这一最低抽样速率2fH称为奈奎斯特速率。与此相应的最小抽样时间间隔称为奈奎斯特间隔。5、此带通模拟信号所需最小抽样频率fs等于式中，B 信号带宽； n 商(fH / B)的整数部分，n =1，2，； k 商(fH / B)的小数部分，0 k 1。4、周期性脉冲序列有4个参量：脉冲重复周期、脉冲振幅、脉冲宽度和脉冲相位（位置）5、3种脉冲调制：（1）脉冲振幅调制(PAM)（2）脉冲宽度调制(PDM)（3）脉冲位置调制(PPM)（a）模拟基带信号 (b) PAM信号 (c) PDM信号 (d) PPM信号6、量化分为：（1）均匀量化：抽样值区间是等间隔划分的；

17、（2）非均匀量化：抽样值区间是非均匀划分的。7、对于给定的信号最大幅度，量化电平数越多，量化噪声越小，信号量噪比越高。8、量化分为均匀量化和非均匀量化；非均匀量化时，小信号的量化间隔也 小，大信号的量化间隔也 大；从而提高小信号的量化信噪比，以改善实际的通话质量。9、 在PCM中常采用两种压缩率 A律压扩和律压扩。10、 增量调制时当系统的抽样速率为fs,量化台阶为时，系统的最大跟踪斜率为 K=，当最大跟踪斜率K满足时，不会出现过载现象；反之则会存在。增量调制中存在两种量化噪声：一般量化噪声和过载量化噪声。M是将模拟信号变换成仅由1位二进制码组成的数字信号序列.11、 掌握pcm编码的方法及量

18、化误差的求解。极性码 段落码 段内码X1 X2X3C4 X5X6X7X8 13折线编码取样一次编8位码，需经三个步骤： (1) 确定样值的极性。(2) 确定样值的段号。(3) 确定样值在某段内的级号。第十章 数字信号的最佳接收1. 掌握相关形式的最佳接收机 对对于二进制系统，若S0(t)对于“1”码，S1(t)对于“0”码，则0、1等概时对应的相关形式的最佳接收机2. 掌握匹配滤波形式的最佳接收机 及其最大输出信噪比r0max=2E/n0对对于二进制系统，若S0(t)对于“1”码，S1(t)对于“0”码，则0、1等概时对应的匹配滤波形式的最佳接收机最大输出信噪比r0max=2E/n0（E为信号

19、的能量，n0为噪声的单边带功率谱密度）与S0(t)匹配的匹配滤波器的冲击响应为 ；与S1(t)匹配的匹配滤波器的冲击响应为 ；练习题一 填空题1. 某信源产生a、b、c、d四个符号，若各符号的出现是相互独立且出现概率分别为1/2、1/4、1/8、1/8，试求该信源的平均信息量。2. 数字通信系统的有效性指标码元速率RB定义是 ，单位 。信息速率定义是 ，单位 。3. 在等概条件下，八元离散信源能达到最大熵是 3bit/符号 ，若该信源每秒钟发送2000个符号，则该系统的信息速率为 6000b/s 。4. 一个M进制基带信号，码元周期为TS秒，则传码率为 1/Ts ，若码元等概出现，一个码元所含

20、信息量为 。 5.数字信息1010110的差分码为:()。 一组差分码为10101100101，则对应的原始码为 6.在数字通信系统中，眼图是用实验方法观察 码间干扰 和 噪声 对系统性能的影响。 7.已知信息代码为10000 0000 011001000001，其AMI码为 ，HDB3码为 。 已知一组HDB3码为+1000+1-1+1-100-1+1-1+1000+1，则对应的原始码为 8.在数字通信系统中，接收端采用均衡器的目的是 减少或消除码间干扰 。 9.设系统带宽为B赫兹，则该系统无码间干扰时最高传码率为 2B 波特。10.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

21、用 13 折线近似，律对数压缩特性采用15 折线近似。11.数字通信系统的有效性用 传输频带利用率 衡量，可靠性用 误码率 衡量。12.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。13.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。14.一个均值为零方差为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。15.当无信号时，加性噪声是否存在？ 是 乘性噪声是否存在？ 否 。16.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：。17.在数字通信中，产生误码的因素有两个：一是由传输

22、特性不良引起的 码间串扰，二是传输中叠加的 加性噪声 。18.对最高频率为fH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 2fH 、 2fH 、 fH 。19. 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。20. 调频信号的调频指数mf= ,最大频偏为 Hz，带宽为 Hz。二 画图题1. 设信息序列为100000000001100001，试编为AMI 码和HDB3码（第一个非零码编为+1），并画出相应波形。（6分）2.设发送数字信息为1001101，试分别画出OOK、2FSK、2PSK及2DP

23、SK信号的波形示意图。(对2FSK信号,“1”对应Ts=2Tc，“0”对应Ts=Tc；其余信号Ts=Tc，其中Ts为码元周期，Tc为载波周期；对2DPSK信号，代表“0”、代表“1”，参考相位为0；对2PSK信号，代表“0”、代表“1”。)3 已知数字信息an=1011010，分别以下列两种情况画出2PSK、2DPSK信号的波形。 (1) 码元速率为1200 Baud，载波频率为1200 Hz。(2) 码元速率为1200 Baud，载波频率为1800 Hz。4 已知数字信息为an=1100101，码元速率为1200Baud，载波频率为2400 Hz。(1) 画出相对码bn的波形(采用单极性全占

24、空矩形脉冲)。(2) 画出相对码bn的2PSK波形。5. 假设在某2DPSK系统中，载波频率为2400 Hz，码元速率为2400 Baud。已知信息序列为an=1010011。(1) 试画出2DPSK波形。(2) 若采用差分相干解调法接收该信号，试画出解调系统方框图及各点波形。三 计算题1. 现有一个由16个等概符号组成的信源消息符号集，各符号间相互独立，每个符号的宽度为0.1ms。计算：（1）平均信息量；（2）码元速率和平均信息速率；（3）该信源工作70分钟后所获得的信息量；（4）若在工作70分钟后发现了10个差错比特，求传输的误比特率和误符号率。2. 采用13折线A律编码，最小量化间隔为1

25、个量化单位，已知抽样脉冲值为-95量化单位：（1）试求此时编码器输出码组，并计算量化误差；（2）写出对应于该7位码的均匀量化11位码。解：（1）已知抽样脉冲值I0-95，设码组的8位码分别为C1C2C3C4C5C6C7C8。因为I064，且I00，故C11又因为I0512，且I0BVSB BSSBc、BDSB BAM = BVSB BSSBd、BDSB BAM BVSB = BSSB27、用示波器观测眼图时，其信号应取自接收机的： ( )a、接收滤波器前b、接收滤波器后c、抽样判决前d、抽样判决后28、采用13折线A率对信号进行非均匀量化编码，通常编码输出是用_位二进制数表示。a、6b、7c、

26、8d、929、为了防止M编码过程的过载现象出现，可以采取以下哪种措施：( )a、减小量化台阶b、增大量化台阶c、减小采样速率d、增大采样周期30、假设分组码的最小码距为5则它能检测误码的位数至少为：( )a、2b、3c、4d、531、理想白噪声的单边功率谱密度可以表示为： ( )a、b、门函数 c、冲击函数 d、常数32、AM信号解调时出现的“门限效应”是由_造成的。a、信噪比过高 b、信噪比过低 c、低通滤波器 d、载波频率漂移33、FM信号和PM信号从波形上看，( )a、容易区分 b、难以区分 c、毫无关系 d、可以观测幅度的变化进行区分34、在“0”、“1”等概率出现情况下，以下包含直流

27、成分最大码是：( )a、差分码 b、AMI码 c、单极性归零码 d、HDB3码35、如果系统满足理想低通传输特性，则频带利用率可以达到：( )a、1B/Hz b、1bit/Hz c、2B/Hz d、2bit/Hz36、十六进制的每一波形包含的信息量为 。a、1bit b、2 bit c、3bit d、4bit37、2DPSK信号和2PSK信号从波形上看 。a、容易区分 b、难以区分 c、毫无关系 d、可以观测幅度的变化进行区分38、为了解决连0码而无法提取位同步信号的问题，人们设计了 。a、AMI码b、多进值码c、HDB3码d、差分码39、假设分组码的最小码距为6则它能纠正的误码位数至少为 。

28、a、2b、3c、4d、540、模拟信号解调的“门限效应”有可能出现在_信号的解调中。a、DSBb、AMc、PMd、SSB41、在“0”、“1”等概率出现情况下，包含直流成分的码是 。a、AMI码b、双极性归零码c、单极性归零码d、HDB3码42、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43、PCM均匀量化信噪比随着_增大而增大。a、量化级数b、量化台阶c、噪声功率d、采样频率44、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： a、b、c、d、45、发端发出检错码，收

29、端译码器判决码组中有无错误出现，再把判决信号送回发端，发端根据判决信号将收端认为有错的消息重发到收端，直到正确接收为止。这种差错控制的工作方式被称为：a、FECb、ARQc、IFd、HEC46、用示波器观测眼图时，其信号应取自接收机的： a、接收滤波器前b、接收滤波器后c、抽样判决前d、抽样判决后47、以下哪种编码与传输信号的极性无关：a、多进值码b、双极性归零码c、单极性归零码d、差分码48、采用13折线A率对信号进行非均匀量化编码，通常编码输出是用_位二进制数表示。a、6b、7c、8d、949、已知二进制无记忆信源0，1，相应出现的概率为p和(1-p)，当熵取最大值时，p等于：a、0b、0

30、.25c、0.5d、150、CCITT规定，数字通信中语音信号的抽样频率是：a、 8kHz b、 16kHz c、 4kHz d、 12kHz51、八进制的每一波形包含的信息量为 。a、1bit b、2 bit c、3bit d、4bit52、FM信号和PM信号从波形上看 。a、容易区分 b、难以区分 c、毫无关系 d、可以观测幅度的变化进行区分53、根据山农公式可知为了使信道容量趋于无穷大，不可以采取下列措施：a、噪声功率为零b、噪声功率谱密度始终为零c、信号发射功率为无穷大 d、系统带宽为无穷大54、假设分组码的最小码距为5则它能纠正的误码位数至少为 。a、2b、3c、4d、555、AM信

31、号解调时出现的“门限效应”是由_造成的。a、信噪比过高 b、信噪比过低 c、低通滤波器 d、载波频率漂移56、如果系统满足理想低通传输特性，则频带利用率可以达到：a、1B/Hz b、1bit/Hz c、2B/Hz d、2bit/Hz57、不论是数字的还是模拟的通信系统，只要进行相干解调都需要：a、载波同步 b、网同步 c、位同步 d、群同步58、通常6位偶监督码的信息位数为：a、2b、3c、4d、559、设r为接收机输入端信噪比，则2ASK调制系统非相干解调的误码率计算公式为： a、b、c、d、60、低频成分少，频带比较窄，另外即使有长连0码时也能提取位同步信号编码是：a、AMI码b、多进值码

32、c、HDB3码d、差分码61、一个信号，用fs500Hz的抽样频率对它理想抽样，若抽样后的信号经过一个截止频率为400Hz的理想低通滤波器，则输出端有以下频率：a、20Hz200Hz400Hz b、 20Hz180Hz3800Hzc、20Hz200Hz300Hz d、180Hz220Hz380Hz62、传输速率为9600B的数据流，所需要的最小传输带宽为：a、1.6kHz b、3.2kHz c、4.8kHzd、9.6kHz63、均值为零的窄带平稳高斯噪声加上一个正弦信号，它们相加之后的包络一维分布服从：a、高斯分布b、均匀分布c、瑞利分布d、莱斯分布64、在数字基带传输系统中，设发送1符号和0符号的概率分别为P(1)和P(0)，抽样时刻样值分别为A和0，为了使输出误码率最小，最佳判决门限应为 a、A/2 b、c、