第一章 绪论
1. 数字通信系统模型
通信系统结构：信源-发送设备-传输媒质-接收设备-收信
数字通信系统模型：信源-信源编码-信道编码-调制-信道-解调-信道解码-信源解码-收信 其中干扰主要来至传输媒质或信道部分 信源编码的作用： 信道编码的作用：
2. 香农信道容量公式
对上式进行变形后讨论其含义：令
0b E S C N N W
=，代入上式有 ()()021C W
b E N C W =-，讨论当信
道容量C 固定时，0b E N 和W 的关系。注意，W 的单位是Hz ，S
N
是瓦特比值！ （1） 00b E N C W W ↑?↑?↓→，功率可以无限换取带宽 （2）
0 1.6b W C W E N dB ↑?↓?↓→-，带宽不能无限换取功率
（3）
max 22log 1log 1P P R C I W I TW N N ????=?=+?=+ ? ????
?，信噪比P
N 一定时，传输
时间和带宽也可以互换
第三章 模拟线性调制
1. 调制分类
A. AM （双边带幅度调制）
载波 ()
()0cos c c C t
A t ωθ=+
已调信号 产生方式：将调制信号()
f t 加上一个直流分量0A 然后再乘以载波()
cos c c t ωθ+
AM 调制信号信息包含在振幅中
其频谱为 实现频谱的搬移，注意直流分量的存在。 B. DSB-SC （抑制载波双边带调制）
产生方式：相对于AM 调制，仅是00A =，即不包含直流分量 DSB-SC 调制信号信息包含在振幅和相位中
已调信号 其频谱为
C. SSB （单边带调制）
产生方式：DSB 信号通过单边带滤波器．．．．．．，滤除不要的边带
已调信号 实际物理信号频谱都是ω的偶函数，可去掉其中一个边带，节省带宽和功率
任何信号．．．．()
f t 可以表示为正弦函数的级数形式，仅讨论单频正弦信号的单边带调制不失一般性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
()()()cos cos DSB m m c c s t t t ωθωθ=++
令0c θ=，0m θ=，式中“-”取上边带，“+”取下边带
()()()()()cos cos sin sin SSB m c m c s t t t t t ωωωω=
通过移相相加或相减可以得到相应边带的调制信号。 D. VSB （残留边带调制）
产生方式：DSB 信号通过残留边带滤波器．．．．．．．可得VSB 信号
已调信号 锐截止滤波器物理难实现，低频丰富的信号很难分力，故保留另一边带的一部分 滤波器在c ω处具有滚将特性，系统函数满足
()()VSB c VSB c H H const ωωωω-++=
2.
模拟线性调制 信号生成模型
信号的频域表示
()()()()
()()()()*cos c c c s F FT t H F F H ωωωωπωωωωω????==++-????
时域表示
()()()()()
()()()()()()()cos *cos cos cos sin sin c
c c c c c s t f t t h t h f t t
d h f t t d h f t t d ωττωττττωωττττωωττ
∞
-∞∞
-∞∞
-∞
=
??=--??=
-+-???
设 ()
()cos I c h t
h t t ω=，()()sin Q c h t h t t ω=，则有
()()()()()()()cos sin cos sin c I c Q I c Q c s t t h f t d t h t f t d s t t s t t
ωτττωττ
ωω∞
∞
-∞
-∞
=-+-=+?
?
式中，()
()()*I I s t
h t f t =，()()()*Q Q s t h t f t =
由此可得线性调制相移法一般模型
3.
相干解调模型
（1） 标准调幅和双边带调幅
接收信号 ()()()()0
cos AM c
c
s t
f t A t ωθ=++
解调信号
()()()()()()
()()()00cos cos cos 1cos 2cos 2
P AM c c c c c c c s t s t t f t A t t f t A t ωφωθωφωθφθφ??=+=+++??????=++++-???? 讨论当频率和相位不同时的情况。
（2） 单边带调幅
接收信号 ()
()()()()?cos sin SSB c c c c
s t
f t t f t t ωθωθ=++
解调信号 ()
()()cos P SSB c s t
s t t ωφ=+
（3） 残留边带
接收信号 ()
()()VSB DSB VSB S S H ω
ωω=
解调信号 ()()()()()cos 1P VSB c j j VSB
c SVB c S S FT t S e S e φφ
ωωωφωωωωπ-??=+??
??=-++?? 代入()
DSB S ω可以求解
第四章 模拟角度调制
1. 原理、相应公式及相互关系
使载波的相角随调制信号变化，载波振幅不变，分频率调制和相位调制 a)
调相波
若已调信号的相角随调制信号幅度线性变化，得到的是调相波，即相位调制（PM ）。
()()PM c c PM t t K f t θωθ=++
()()()cos cos cos PM c c PM c c m PM m s t A t K f t A t A K t ωθωθω????=++=++????
其中，m PM A K 称为调相指数，即最大相移。 b)
调频波
若已调信号的频率随调制信号的幅度线性变化，得到的是调频波，即频率调制（FM ）。
()()c FM t K f t ωω=+
()()()()()c c FM t t d t t K f t d t θωωθ=
=++??
()()()cos FM c c FM s t A t K f t d t ωθ??=++??
?
单频信号调制时，调频指数
m FM
m
m
A K ω
ωω?=
，也是最大相移，而相应的最大频移为
()
max
FM K f t ω?=
c)
二者关系
对于同一信号()
f t ，
如果先对信号积分再进行相位调制，得到的是信号的频率调制； 如果先对信号微分再进行频率调制，得到的是信号的相位调制。
2.
窄带调频、频谱及信号矢量表示
要求最大相移远小于于30度，即
()
max
6
PM K f t π
或 ()()
max
6
FM
K f t d t π
?
窄带调频
()()()
()()()
()()(
)
()()()
cos cos cos sin sin cos sin FM c c FM c c FM c c FM c c FM c c s t A t K f t dt
A t K f t dt t K f t dt A t AK f t dt t ωθωθωθωθωθ=++??=+-+??≈+-+????
由上式可以画出相应的调制框图。 进行傅里叶变换可以讨论频谱。
()()()()()()()()()()c
c
c c c c c c j j j j FM c c FM
c c c c j j j j c c FM c c F S A e
e
AK e e j
j F F A e e AK e e θθθθθθθθωπωπδωωδωωδωωδωωω
ωωωωπδωωδωωπωωωω----????
=-++---+????
??-+??=-+++-??
??-+????
对比AM 频谱，同样含有直流分量，及上下两个边带，若()
f t 带宽为m W ，则NBFM 信号带宽为2m W 。
3.
调频信号的产生和解调 a)
宽带角度调制信号的产生
直接法：直接由调制信号控制压控振荡器，是输出频率按照调制信号的规律变化。 调频时直接用调制信号控制振荡器，调相时由调制信号的微分信号控制振荡器。 缺点：VCO 频率稳定度不高，需要稳定中心频率；频偏达不到要求，需要倍频器。 间接法：由窄带调制器和倍频器组成。
阿姆斯特朗间接法，加入混频器将倍频器分开，只改变载频，不改变频偏。
相干解调适用于窄带角调信号，宽带角调信号需要用非相干解调。 鉴频器解调
鉴频器结构：微分器加包络检波器 解调原理： ()
()cos FM c c FM s t
A t K f t dt ωθ??
=++???
()()()sin FM c FM c c FM ds t A K f t t K f t dt dt
ωωθ????=-+++????
?
微分后的信号是一个调频调幅信号，振幅和相位都包含信息，通过包络检波器检出振幅中包含的信息。 对于PM 解调，可根据PM 与FM 的关系解调。 锁相环解调
第五章 脉冲编码调制（PCM ）
1. PCM 原理图
发送端：模拟信号()
x t →预滤波→抽样→()
x n →量化编码→数字信道 接收端：自数字信道→波形解码→()?x n →重建滤波器→()
?x t
2. 抽样定理 a)
低通抽样
连续信号的带宽限制在()
0,H f ，如果抽样频率s f 大于或等于2H f ，信号可无失真恢复。
抽样信号： ()
()()()2T s s s
s
n n n s
t t nT n n T π
δδδωωωδωω∞
∞
∞
=-∞
=-∞
=-∞
=
-?
-=-∑
∑
∑
抽样后的信号：
()()()()()()()
1
1*=2s T s n s s s n n s
x t x t t x t
nT X n X n T δωωδωωωωπ∞
=-∞
∞
∞
=-∞=-∞
==
-?
??--????∑∑∑
信号重建：
()()()()()
()()()()*s s s
s
s n s H
s H
s s
H
s n n x t T x t h t T x nT h t
nT T x nT Sa t
nT x nT Sa t
nT ωωωπ
∞
=-∞
∞
∞
=-∞
=-∞
==-????=-=
-????
∑∑∑
结论：任何一个带限信号()
x t 都可以展开成以抽样信号()
Sa x 为基本信号的无穷级数，各分量系数是原信号在相应时刻s nT 的抽样值。 b)
带通抽样
抽样频率：21s M f B N
??
=+
??
?
，其中()/H H L M f f f =-，N 为不大于()/H H L f f f -的最大整数。 3.
标量、矢量量化的概念
标量量化：将一个连续幅度值的无限数集合映射成一个离散幅度值的有限数集合
量化误差：()
()12
2
1
L
k q k
x k
k x y p x dx σ+==
-∑?
矢量量化：输入为N 维连续幅度值的矢量，输出为有限个N 维离散幅度值的矢量 4.
Lloyd-Max 量化器
基于量化器的最小均方误差设定信号的分割{}
k x 和及相应的量化电平{}
k y 。 最佳分割：()
,,1,1
2k opt k opt
k opt x y y -=
+ 最佳量化电平：()()1,,1,,,k opt k opt k opt k opt
x x x k opt x x x xp x dx y p x dx
++=
?
?
5. 均匀量化器及误差公式
在量化范围内，量化步长恒定，对于均匀分布的信号，均匀量化器是最佳的。 噪声性能：量化范围()
,V V -，量化电平数L ，量化间隔2/k V L ?=?=
量化噪声2
22
1
1
112
12L
L
q
k k
k P P
σ
=?=?=∑∑
当信号不过载时，量化噪声为222
2123q
V L
σ
?== 即，均匀量化器的量化噪声受量化电平数的影响，电平数越多，误差越小。
第九章 数字信号基带传输
1. 二元码码型 单极性非归零码
双极性非归零码
单极性归零码
双极性归零码
差分码
2.
基带数字信号的功率谱及其解释
基带数字信号()
x t 可以分为稳态分量()v t 和交变分量()
u t 。
()()()()()()()
()2212122
12
1
11
101011x s s
m s
s s s S p p G f G f pG p G f T T m m m pG p G f T T T T δδ∞
==
--++-??????
+
+-- ? ? ? ? ? ??????
?∑
解释：
a) 基带数字信号的功率谱包含连续谱和离散谱 b) 功率谱第一项由交变分量()
u t 产生
c) 第二项由平稳分量()
v t 产生的直流成分，对于双极性码该项为0
d) 第三项由平稳分量产生的离散谱，对于提取同步信号重要，特别是1s s f T =成分；但对于双极
性码该项为0，不能直接提取同步信号
e) 由()
x t 功率谱分析，可以确定信道带宽、如何提取同步信号 3.
奈奎斯特抽样准则及其频域含义 信道传输函数
()0
0d
j t c ke
W H ωωωω-?≤?=?>??
单位脉冲()
t δ通过信道后的输出即为()
H ω。 令1k =，相应的时域表达式为
()()()()
()()sin c d c c c d c d W t t W W y t h t Sa W t t Sa W t t τπππ??-????====-=??-
即单位脉冲响应为一个抽样函数，在,1,2,c
k k W π
τ=
=处取零点。
基带数字信号通过()
H ω后输出一系列抽样函数，要求各抽样函数最大幅度之间间隔
c
W π
，这样每隔c
W π
进行抽样判决，可正确区分各码元，因此有码元传输速率c
B W R π
=
，而信道带宽2c W B π
=，
由此可得2B R B =
奈奎斯特抽样准则：当基带传输系统具有理想LPF 特性时，以截止频率（系统带宽）的2倍速率传输数字信号能够消除码间串扰。 4.
实际滚降系统及其带宽含义 基带传输系统()H
f 为升余弦滤波器：
()
00
2
00122cos 240
f W W
f W W H f W W f W W W f W
π?<-????+-? ?=-<
?
?>??
其中，W 为绝对带宽，W 0=1/2T 代表矩形频谱的最小奈奎斯特带宽或升余弦频谱-6dB 带宽（半振幅点），W-W0为“超量带宽”，r =(W -W 0)/W 0为滚降系数。 5. 传输失真的原因 码间串扰、噪声
6.
最佳基带传输系统：匹配滤波器和时间相关器
最佳的准则：数字通信系统中为最大输出信噪比准则——匹配滤波器（是信号加强，噪声衰减，在抽样判决时有最大的信噪比） 匹配滤波器系统函数：
()()()00*j t j t i i H kG e kG e ωωωωω--==-
相应的最大瞬时功率信噪比
0max 0
2E
n ρ=
其中，()2
12i E G d ωωπ
∞
-∞
=
?
为输入能量，白噪声功率谱()0
2
n n S ω=
。 匹配滤波器——当线性滤波器的传递函数()
H ω为输入信号的共轭时，可在白噪声背景下取得最大输出信噪比。
W
匹配滤波器时域响应： ()
()
0i h t
kg t t =-
匹配滤波器输出的时域形式：
()()()()()()
00o i i i g t g h t d k g g t t d kR t t ττττττ
∞
∞
-∞
-∞
=
-=-+=-?
?
由此可得，匹配滤波器输出()
o g t 为输入()
i g t 的自相关函数的延迟0t 。 显然，当0t t =时有最大值 ()()()20o i g t
R g t dt E ∞
-∞
==
=?
结论：匹配滤波器输出信号分量的最大振幅仅与输入信号的能量有关，与输入信号波形无关，信噪比也在0t t =时最大。
匹配滤波和相关器关系：对于0t t =而言，输出信噪比最大，匹配滤波器和时间相关器等价，后者可替代匹配滤波器实现最佳接收；匹配滤波器是建立在信号和噪声具有不同频谱的基础上提出的“频谱匹配”的检测方法；相关接收机是利用信号和噪声具有不同时间特性，采用“波形匹配”检测信号；两种方法从不同域处理信号，实质等价。 7.
部分响应系统概念，相关编码和预编码
高速数据传输，码间串扰不能很好的消除，需要采用部分响应技术
部分响应技术：在一个以上码元区间引入一定数量的码间串扰，等价于在一个以上的码元区间引入一定的相关性（人为的有规律的串扰）
考虑由两个在时间上间隔一码元周期T s 的Sa (x )叠加来代替原来的Sa (x )，由于前后两个Sa (x )正负相反，相互抵消，波形拖尾加速衰减
设二进制序列为{}
k x ，
相关编码：1k k k y x x -=+（代数加，电平值相加） 判决准则：若21??k k y x =→=+或二进制1 若21??k k y x =-→=-或二进制0 若0?k y =→判决为前判决的反码 举例：0 0 1 0 1 1 0
预编码：1k k k w w x -=⊕（二进制模二加）
（差分编码，使得判决时仅根据当前值进行，不依赖于前面的判决，避免差错传播） 带预编码的举例：
二进制信号{x k }： 0 0 1 0 1 1 0 预编码w k ： 0 0 1 1 0 1 1 双极性码： -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1 相关编码y k ： -2 0 +2 0 0 +2 判决准则：若20??k k y x =±→= 若01??k k y x =→=
解码： 0 1 0 1 1 0 总结：二进制→预编码→双极性码→相关编码 8.
信道均衡的目的，均衡技术
目的：实际系统中，信道特性()
c H ω不可能知道，且发送和接收滤波器不可能完全实现最佳特性，码间串扰也总是存在的，在接收机抽样判决前需要用一可调滤波器对失真进行补偿，信道均衡便是对系统中的线性失真进行矫正的过程。对频域均衡使整个系统传递函数满足无失真传输条件，时域均衡使整个系统的冲击响应满足无码间串扰条件。
技术：横向均衡器、自动均衡器、预置式均衡器、自适应均衡器、判决反馈均衡器 9.
扰码和解扰
在发送端将传送码变为近似0、1等概率和前后独立的随机码
目的：避免出现长串“0”或“1”，便于提取比特定时信息；使信号频谱扩散，避免对其他系统的干扰；扰码是确定性的，可在接收端解扰。
扰码的实现：输入数据序列⊕随机序列?信道传输序列 解扰的实现：一致同步随机序列⊕信道传输序列?复原数据 10. M 序列发生器
n 次多项式f (x )满足以下条件时称其为本原多项式： a) f (x )既约，即不可分解因式 b) f (x )是(x m +1)的因子,m =2n -1 c) f (x )不是(x q +1)的因子,q 01m m f x a a x a x =+++ 相应的M 序列发生器为 特征多项式的系数i a 对应图中的i a ，当0i a =时可以不画出抽头，从左到右x 阶数递增。 注意所有的M 序列发生器都有01m a a ==。 以上m 序列发生器可以产生长为2m -1的伪随机序列。 第十章 数字信号的载波传输 1. 数字载波传输的原因 a. 某些信道，如无线信道，数字基带信号不能直接传输 b. 大多数有线信道是带通信道，低频响应不好，不适合直接传输数字基带信号 c. 实现多路复用，完成频率分配，提高信道利用率 d. 减小噪声的干扰 2. ASK 、FSK 和PSK 信号的产生和解调 a. ASK b. FSK c. PSK/DPSK 产生方法：相乘法、相位选择法 解调方法：相干解调，关键是恢复载波 载波恢复：平方环、科斯塔斯环，二者都用到锁相环，出现相位模糊问题 解决方法：差分相移键控（DPSK ） 2DPSK ：对二进制数字基带信号进行差分编码，得到相对码后再进行绝对调相 绝对码→相对码→绝对调相→ 信道 →解调→反码变换→ 3. 载波恢复技术 载波恢复：平方环、科斯塔斯环，二者都用到锁相环，出现相位模糊问题 4. BPSK 解调的相位模糊问题 平方环和科斯塔斯环有相同的鉴相特性sin 2d d u K φ=?， 使0d u =成立的条件是n φπ?=，即锁相环的工作稳态 因此，恢复出来的本地相干载波可能存在0，π相位模糊问题。 差分编码 载波发生器 二进制信号 DPSK DPSK 信号 带通 本地载波 低通 抽样判决 定时信息 反码变换 二进制信号 5. DPSK （见2c ） 6. 多进制调制的概念和种类 概念：在每个符号间隔内发送M 种符号，每个符号传送的信息log 2M bit 。 分类：MASK 、MFSK 、MPSK 、MQAM MASK ：() (){}cos ,,0,1,,1MASK n s c i i n S t a g t nT t a A i M ω?? =-∈=-???? ∑ MPSK ：()()(){}2cos ,0,1, ,1s MPSK s c i n s E S rect t nT t n n i M T ωφφφ??= -+∈=-??∑ MFSK ：() 2cos ,0,1, ,1s i i s E S t t i M T ω= =- 7. QPSK 和QAM 调制/解调原理和框图，QAM 星座图 QPSK 即4PSK cos cos cos sin sin cos sin ,0,1,2,3i c i i c i c i c i c S a t a t a t A t B t i ωφφωφωωω??=+=-??=+= cos ,sin i i i i A a B a φφ==，各有两种取值。 输入二进制2位一组进入串并转换器，上下各一路。 QPSK 解调为上述过程逆过程，将接收信号分两路，用正交载波相干解调，在并/串转换输出结果。 QAM 调制：利用正交载波对两路多进制基带信号分别进行双边带抑制载波调幅。 QAM 信号的同相和正交载波分量可以分别独立地以ASK 传输数字信号，若两通道的基带信号分别为： ()x t 和()y t ，则有：()()()cos sin QAM c c S t x t t y t t ωω=+ 第十一章 差错控制编码和线性分组码 1. 差错控制的方式 a. 检错重发（ARQ ） 发送端→编码→能检错的码→信道 接收端：发现错误，反馈信道，重新发送 b. 前向纠错（FEC ） 发送端→编码→能检错的码→信道 接收端：发现并纠正错误，无需反馈 c. 混合纠错（HEC ） 发送端→编码→能检错的码→信道 接收端：发现并纠正错误，超出纠错能力，反馈信道，要求重发 2. 香农信道编码定理 若有扰信道容量为C ，发送端以速率R 发送信息（R () nE R P e -≤ 3. 分组码检错和纠错和最小码距的关系 码重：码组中非零元素的个数 码距：码组对应位不同的位数 分组码的检错和纠错能力与码组的最小码距有关。 假设最小码距为d min ： a. 能检测的错误位数：min 1e d ≤- b. 能纠正的错误位数：() min 0.51t d ≤- c. 能纠正t 个错误同时检测e 个错误：min 1 d t e e t ≥++≥ 4. 监督方程、监督矩阵H ，生成矩阵G ，H 和G 的关系 对于线性分组码(n,k )，其监督码元位数为r=n-k ，相应地也可以得到r 个监督方程，每个方程包含一个监督码元，监督码元使信息码元满足监督方程。 例如，对于(7,4)码，码组形式为：a 6a 5a 4a 3a 2a 1a 0，其中a 6a 5a 4a 3为信息码元，a 2a 1a 0为监督码元，若规定校验子S 1S 2S 3= 000表示无错误，其余情况可以各指示其中一位错误： a 0： S 1S 2S 3 = 001 a 1： S 1S 2S 3= 010 a 2： S 1S 2S 3= 100 a 3： S 1S 2S 3= 011 a 4： S 1S 2S 3 = 101 a 5： S 1S 2S 3= 110 a 6： S 1S 2S 3= 111 这样可以得到监督方程为： S 1: a 6 +a 5 +a 4 +a 2 = 0 S 2: a 6 +a 5 +a 3 +a 1 = 0 S 3: a 6 +a 4 +a 3 +a 0 = 0 将接收信息代入监督方程可以得到校验子S 1S 2S 3，从而确定是否有错及相应的错误位。 以上监督方程可以表示成矩阵形式： HA T = 0T 其中，H 为r*n 的矩阵，相当于r 个监督方程，A = [a 6 a 5 a 4 a 3 a 2 a 1 a 0]，0 = [0 0 0 0 0 0 0] H 的典型形式：H = [ P r*k I r ] 将码元向量A 写成信息向量和监督向量形式： [A k A r ] 监督方程可表示为： A r T = P A k T → A r = A k P T → A = [A k A k Q ] = A k [ I k Q ] = AG 生成矩阵 G = [ I k Q ]，其中 Q = P T 5. 矫正子和错误图样的关系 设接收码组为B ，则定义 E = B – A ，其中 E = [e n -1, e n -2, ,e 0], e i = 0表示第i 位无错。 B = E + A ，由监督矩阵有 S 1*r = (HB T )T = BH T = (E + A )H T = E H T E 称为错误图样，当校正子S 变化后，错误图样也发生变化。 6. 循环码的概念和性质 一种分组系统码，包括k 位信息位和r 为监督位 任一许用码字经过左右任意位移位后仍为许用码字 若A (D )为一个许用码字，经过左移i 位后变为A (i)(D )，仍为许用码字，且有 A (i)(D ) = D i A (D ) mod(D n +1) 7. 码多项式的按模运算 按模运算，所有的加减法都是模2加，例如 8. 生成多项式g (D ) 对于循环码(n,k)，其生成多项式g (D )定义为前k -1位都为0的码组对应的多项式n-k 或r 阶多项式，换句话说，生成多项式对应的是信息位除了最低位其余都为0的码组。 生成多项式是唯一的，码组连0个数不会超过k-1。 生成多项式的求解： 长为n 的码组，其生成多项式是D n +1的一个因式，给定监督位数r ，可以对D n +1进行分解，凑出生成多项式。 9. 循环码编码过程 编码过程既是给定信息位M (D )和生成多项式g (D )，求监督位r (D )的过程。 ()()()()()r A D M D g D D M D r D ==+ ()()()r r D A D D M D =+ ()()mod ()()mod ()r r D r D g D D M D g D ≡= 10. 循环码编码电路 右边开关结构不变，左边的移位寄存器级联部分结构由生成多项式决定，实质上是一个模2除法器。由上图寄存器级联结构可知，该码组的生成多项式为 6543()1g D D D D D =++++，注意与M 序列发生器的区别，不要混淆。 工作过程： a. 首先K1断开，K2、K3闭合，逐位输入信号位，此过程编码器输出端输出通过K2直接输出信号位M (D )，同时信号位通过K3进入移位寄存器，计算生成多项式g (D )； b. 一组信号位M (D )输入完毕后，移位寄存器开始逐位输出监督位r (D )，此时断开K2、K3停止信 息位M (D )输入，K1闭合输出监督位r (D )； 11. 对接收码组B (D )检错 接收码组B (D ) 计算校正子：S (D ) = B (D ) mod g (D ) 根据校正子，通过查表得到错误图样E (D ) 译码 A (D ) = B (D ) + E (D ) 第十二章 卷积码和维特比译码 1. 卷积码的编码方法 卷积码的概念：(n,k,m ) -- k 表示每次输入到编码器的信息比特数，称为k 元组码字；n 表示每个k 元组码字对应的卷积码输出，即编码器的模2加法器个数；m 为编码记忆，表示当前信息码组前的m 个码组。 编码过程：每次输入一组k 元组码字，相应的得到一个n 元卷积码组字 以上即为卷积码编码器示意图，每次（每个单位时间）输入一组k 元组码字，寄存器内信息比特右移k 位，相应的得到一组n 元组码字，顺序采样得到输出。这样每输入一组k 元组码字就得到一组n 元组码字，即卷积码。 设计卷积码编码器的关键是确定每个模2加法器输入输出之间的关系，一般都已给定，例如： (1)21(2)2i i i i i i i C m m m C m m ---=++= + 以及 (1)(2) () n i i i i C C C C = （n 个模2加法器输出地串联） 由此关系式可以得到输入输出之间的关系，相应的卷积码输出：01,,C C 。 2. 树图*、状态图和网格图 以(2,1,2)卷积码为例，给定编码器结构或者以上模2加关系式，可以画出相应的树图、状态图和网格图。一种编码器结构如下： 由编码器可得： (1)12(2)2 i i i i i i i C m m m C m m ---=++=+ 由寄存器内的数据21i i m m --可定义四个状态，输入为i m ，可以得到下表： 状态 m i -2m i -1 00 01 10 11 输入 m i 0 1 0 1 0 1 0 1 输出 C 1C 2 00 11 10 01 11 00 01 10 新状态 m’i -2m’i -1 00 01 10 11 00 01 10 11 根据上表可以画出树图、状态图和网格图。 树图：起点m i -2m i -1 m i =000，分支向上代表输入1，分支往下代表输入0，在分支线上标注当前输出C 1C 2，节点处标注当前状态。 状态图：先画出四个状态S 0，S 1，S 2，S 3，根据上表m i -2m i -1 m’i -2m’i -1的转换关系在图中以箭头线标出，线旁边标注输入输出m i / C 1C 2。 网格图：首先确定网格图节点，节点数不能过少，对于(2,1,2)卷积码，若输入信息组数为L ，则网格图节点数可选为L+m+1。 3. 维特比译码 维特比译码基于网格图进行，根据接收卷积码序列，n 位一组，在每一个时刻的各状态中寻找一条幸存路径，使得路径上对应的输出序列与接收序列的汉明距离最小。 通信基础知识题库文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688] 通信与网络技术基础题库 一、填空题： 1、单工数据传输是在两个数据站之间只能沿单个方向进行数据传输。半双工数据传输是在两个数据站之间可以在两个方向上进行数据传输，但不能同时进行。全双工数据在两个数据站之间，可以在 两个方向上同时进行数据传输。 2、数据在一条信道上按位传输的方式称为串行传输，在多条信道上同时传输的方式称为并行传输。 3、数据传输方式按数据是否进行调制可分为基带传输和频带传输(或宽带传输) ； 4、按数据传输的同步方式可分为同步传输和异步传输；按数据传输的顺序可分串行传输和并行传输。 5、频带传输系统与基带传输系统的主要区别是在收发两端增加调制解调器，以完成信号频谱的搬移。 6、目前常见MODEM的主要功能是数字信号与模拟信号间的相互转换。 7、多路复用的理论依据是信号的分割原理，在频分多路复用的各子频带间留有一定的保护频带，其目的是减少各子频带间信号的串扰。统计时分多路复用与时分多路复用的主要区别是采用了动态分配集合信道时隙技术。 8、在传送106bit的数据，接收时发现1位出错，其误码率为 10-6。 9、RS-232C规定使用的标准连接器为 25 芯。 10、通常在纠、检错编码中引入的监督码元越多，码的纠、检错能力越强。奇偶校验码能检测出奇数个错。 11、采用存贮转发的数据交换技术有报文交换、分组交换。不能实现异构终端间的相互通信的交换技术有电路交换。 12、计算机网络按介质访问控制方法可分为以太网、令牌环网、令牌总线网等。 13、以太网的介质访问控制常采用CSMA/CD算法，即发送站要进行监听，若线路空闲，则发送，在发送过程中，若发生冲突，则等待一个随机时间片后再试。若线路忙，则继续监听，直到线路空闲。以太网应遵循的标准是 IEEE802.3 。 14、常见网卡接口类型有 RJ-45接口、 BNC接口、 AUI 接口，用于接双绞线的接口是 RJ-45接口。常见网卡总线类型PCI总线、 ISA总线等，用于插主板上白色插槽的是 PCI总线。 15、常见集线器按延扩方式分常见的有级联、堆叠二类。 16、采用VLAN技术的主要目的是控制不必要的广播，防止广播风暴，提高网络的安全性。划分VLAN的方法主要有基于端口、MAC地址、协议、IP地址四种。不同的VLAN间不能（能、不能）直接相互通信。遵循的标准是 IEEE802.1Q 。 17、光纤分布式数字接口FDDI采用反向双环结构的网络。 18、ATM是以信元为单位的分组交换技术，其长度为 53 字节。 19、无线局域网WLAN由无线网卡、无线网桥AP 、天线等组成的，它遵循的标准有IEEE802.11b 。 20、集线器、普通交换机、路由器、网关分别工作在第一、二、 三、七层上的网络互联设备。 21、公共传输网络常见的有 PSTN 、 X.25 、 FR 、 DDN 、ISDN 等。 22、ISDN可分为 N-ISDN 、 B-ISDN ，它们采用的技术分别是帧中继技术、 ATM 技术。 23、IPv4地址的长度为 32 bit，IP地址常分为 A、B、C、D、E 等5类。 24.模拟信号数字化的转换过程包括抽样、量化和编码 三个步骤。 25.有两种基本的差错控制编码，即检错码和纠错码，在计算机网络和数据通信中广泛使用的一种检错码为 CRC 。 机械工业 《微 波 技 术》（第2版） 董金明 林萍实 邓 晖 编著 习 题 解 一、 传输线理论 1-1 一无耗同轴电缆长10m ，外导体间的电容为600pF 。若电缆的一端短路, 另一端接有一 脉冲发生器及示波器，测得一个脉冲信号来回一次需0.1μs ，求该电缆的特性阻抗Z 0 。 [解] 脉冲信号的传播速度为t l v 2=s /m 10210 1.010 286 ?=??= -该电缆的特性阻抗为 0 0C L Z = 00C C L =l C εμ= Cv l = 8 121021060010 ???=-Ω33.83= 补充题1 写出无耗传输线上电压和电流的瞬时表达式。 [解] (本题应注明z 轴的选法) 如图,z 轴的原点选在负载端,指向波源。根据时谐场传输线方程的通解 ()()()()()())1()(1..210...21.??? ? ???+=-= +=+=--z I z I e A e A Z z I z U z U e A e A z U r i z j z j r i z j z j ββββ 。为传输线的特性阻抗式中02. 22.1;;,Z U A U A r i == :(1),,21 2. 2. 的瞬时值为得式设??j r j i e U U e U U -+ == ??? ? ?+--++=+-+++=-+-+)()cos()cos([1),() ()cos()cos(),(21021A z t U z t U Z t z i V z t U z t U t z u ?βω?βω?βω?βω 1-2 均匀无耗传输线，用聚乙烯(εr =2.25)作电介质。(1) 对Z 0=300 Ω的平行双导线，导线的半径 r =0.6mm ，求线间距D 。(2) 对Z 0 =75Ω的同轴线，导体半径 a =0.6mm ，求外导体半径 b 。[解] (1) 对于平行双导线(讲义p15式(2-6b )) 0C L Z = r D r D ln ln πεπμ=r D ln 1εμπ =r D r ln 120ε=300= Ω Z L 补充题1图示 普通电话线路带宽约3KHz，在保证不失真的情况下，其最大码元速率是多少？如果采用16进制调制方式，最大信息传输速率是多少？ 根据P18的公式2.1有：RB=2fN=2BN 则有：RB＝2×3＝6 KB 如果采用16进制调制方式，根据P11的公式1.3有：Rb=RB log 2 N 则有：Rb＝RB log 2 N =6 ×log 2 16＝24Kb/s 答：最大码元速率是6 KHz。最大信息传输速率是24Kb/s 设在200μS内传输了500个二进制码元，求比特率是多少？如果在10S内有8个误码，其误码率是多少？解：RB=500×106÷200＝2.5×106B Rb=RB log 2 N＝2.5×106bit/s Pe=8/(10×2.5×106)= 3.2×10-7＝3.2×10-5％答：比特率是2.5×106bit/s。 如果在10S内有8个误码，其误码率是3.2×10-5％。12分） 1.空分交换——在数字交换网络中，任一输入线与任一输出线（或任一复用线与任一复用线）之间的信息交换，称为空分交换。 2移动通信——移动通信是指通信的双方，至少有一方是在移动中进行信息交换的。 3.分组交换——分组交换是用分组来传输和交换信息的。它是将用户传送的数据划分成一定长度，每个部分叫一个分组，在每个分组的前面加一个分组头。 4．多址连接——多址连接是指在卫星的覆盖区内，各地球站通过同一个卫星，能同时实现多个方向多个地球站之间相互联系通信的一种方式。 5同步卫星——卫星的运转周期与地球自转周期相同，与地球上任一点都保持相对静止这样的卫星称为同步卫星 2、什么是WAP技术？它有什么特点？ 答：WAP技术是将移动电话与互联网结合起来，使人们可以通过移动终端随时随地的接入互联网，它是专门为窄带宽、高延时、小屏幕、有限存储容量、低处理能力的无线环境量身定做的。它的特点是： （1）独立于网络标准（可以在GSM、GPRS、CDMA上运行）（2）适用于无线数据的传输机制。（3）开放的标准，独立于生产厂商。 （4）WAP可以从服务器上下载应用，能快速提供新的服务。（5）移动互联网可以通过掌上服务，把用户和互联网结合在一起。 3、GPRS是什么？它有什么优点？GPRS服务会怎样收费？ 答：GPRS是通用分组无线业务，它是GSM标准化组织制定的一套标准，以实现移动分组数据业务。GPRS 的优点是： ①速度快。最高可达171Kbit/s，支持IP协议，与数据网络建立连接的时间仅几秒钟。 ②利用率高。GPRS具有按需分配频率资源和网络传输资源，用户时间利用率高，资金利用率高。 ③GPR可以充分利用现有的无线网络覆盖，投资少，功能强。GPRS服务是按流量计费的。 4、简述卫星通信系统的基本工作过程。 答：地球站A与地球站B传送电话信号的卫星通信系统基本工作过程如下：（1）当甲地用户与乙地用户通话时，要把甲地的市内通信线路送来的电话 信号在发端地球站A的终端设备中进行多路复用，成为多路复用电话的基带信号，在发信设备的调制器中对中频载波（如70MHz）进行调制、中频滤波，然后再由发信设备进行上变频，把70MHz的已调波变换成微波载频（f1）的已调波。载频为f1的已调波在经射频功率放大送入地球站A的发射天线发向空间的通信卫星。 （2）通信卫星把经天线接收的信号首先进行低噪声放大，然后变成另一微 波载频（f2）的已调波，在经卫星发信机功率放大，再由卫星发射天线发回接乙地收地球站B。 （3）接收地球站B将收到卫星发回的微弱信号用高增益天线接收后首先 由地球站B接收设备的低噪声放大器进行放大，在将载频为f2的已调波进行下变频，变成载频为中频（如70MHz）的已调波后，再中频滤波、解调成为多路复用的基带信号，该信号再终端设备中进行多路分解后，经市内通信线路送给收端用户。 5、试画出光波分复用（WDM）系统的示意图，并简述其基本原理。答：光波分复用（WDM）系统的示意图如下： 波分复用是将不同波长的光载波信号（携带各种类型的信息）在发送端经复用器（亦称会波器）汇合在一起，并藕合到光线路的同一根光纤中传输；在接收端经分波器（亦称解复用器或去复用器）将各种波长的光载波分离后由光接收机相应的处理而恢复原信号，如图所示。 二、名词解释 1.解调:从已调信号中恢复出原调制信号的过程。 2.扩频:扩展频谱通信（简称扩频通信）技术是一种信息传输方式，其信号所占有的频带宽度远大于所传信息必需的最小带宽；频带的扩展是通过一个独立的码序列来完成，并用编码及调制的方法来实现的，与所传信息数据无关；在接收端则用同样的码进行相关同步接收、解扩及恢复所传信息数据。 3.信息：消息中的有效内容，其含量用信息量衡量。或以适合于通信，存储或处理的形 式来表示的知识或消息 4.复用：多个用户同时使用同一信道进行通信而不互相干扰。 5.蓝牙技术：蓝牙（Blue Tooth）是一种短距离无线通信技术，是实现语音和数据无线传输的全球开放性标准。其使用跳频（FH／SS）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）等先进技术，在小范围内建立多种通信与信息系统之间的信息传输。 6.调制：调制是将基带信号的频谱搬移到某个载频频带再进行传输的方式。 7.基带：基带是由消息转换而来的原始信号所固有的频带。 8.接入网：由核心网和用户驻地网之间的所有实施设备与线路组成，是为传送电信业务提供所需传送承载能力的实施系统，可经维护管理（Q3）由电信管理网进行配置和管理，主要接口包括：用户网络接口（UNI）、业务节点接口（SNI）和维护管理接口（Q3）。三、简答题 1.简述多普勒频移 移动台（如超高速列车、超音速飞机等）的运动达到一定速度是，固定点接收到的载波频率将随运动速度不同而产生不同的频移，即产生多普勒效应 微波通信簡介 微波通信（Microwave Communication），是使用波长在0.1毫米至1米之间的电磁波——微波进行的通信。微波通信不需要固体介质,当两点间直线距离内无障碍时就可以使用微波传送。 利用微波进行通信具有容量大、质量好并可传至很远的距离,因此是国家通信网的一种重要通信手段,也普遍适用于各种专用通信网。 我国微波通信广泛应用L、S、C、X诸频段,K频段的应用尚在开发之中。由于微波的频率极高,波长又很短,其在空中的传播特性与光波相近,也就是直线前进,遇到阻挡就被反射或被阻断,因此微波通信的主要方式是视距通信,超过视距以后需要中继转发。 一般说来,由于地球幽面的影响以及空间传输的损耗,每隔50公里左右,就需要设置中继站,将电波放大转发而延伸。这种通信方式,也称为微波中继通信或称微波接力通信。长距离微波通信干线可以经过几十次中继而传至数千公里仍可保持很高的通信质量。 微波站的设备包括天线、收发信机、调制器、多路复用设备以及电源设备、自动控制设备等。为了把电波聚集起来成为波束,送至远方,一般都采用抛物面天线,其聚焦作用可大大增加传送距离。多个收发信机可以共同使用一个天线而互不干扰,我国现用微波系统在同一频段同一方向可以有六收六发同时工作,也可以八收八发同时工作以增加微波电路的总体容量。多路复用设备有模拟和数字之分。模拟微波系统每个收发信机可以工作于60路、960路、1800路或2700路通信,可用于不同容量等级的微波电路。数字微波系统应用数字复用设备以30路电话按时分复用原理组成一次群,进而可组成二次群120路、三次群480路、四次群1920路,并经过数字调制器调制于发射机上,在接收端经数字解调器还原成多路电话。最新的微波通信设备,其数字系列标准与光纤通信的同步数字系列(SDH)完全一致,称为SDH微波。这种新的微波设备在一条电路上,八个束波可以同时传送三万多路数字电话电路(2.4Gbit/s)。 微波通信由于其频带宽、容量大、可以用于各种电信业务的传送,如电话、电报、数据、传真以及彩色电视等均可通过微波电路传输。微波通信具有良好的抗灾性能,对水灾、风灾以及地震等自然灾害,微波通信一般都不受影响。但微波经空中传送,易受干扰,在同一微波电路上不能使用相同频率于同一方向,因此微波电路必须在无线电管理部门的严格管理之下进行建设。此外由于微波直线传播的特性,在电波波束方向上,不能有高楼阻挡,因此城市规划部门要考虑城市空间微波通道的规划,使之不受高楼的阻隔而影响通信。 卫星通信系统基础知识 卫星通信简单地说就是地球上（包括地面和低层大气中）的无线电通信站间利用卫星作为中继而进行的通信。卫星通信系统由卫星和地球站两部分组成。卫星通信的特点是：通信范围大；只要在卫星发射的电波所覆盖的范围内，从任何两点之间都可进行通信；不易受陆地灾害的影响（可靠性高）；只要设置地球站电路即可开通（开通电路迅速）；同时可在多处接收，能经济地实现广播、多址通信（多址特点）；电路设置非常灵活，可随时分散过于集中的话务量；同一信道可用于不同方向或不同区间（多址联接）。 1、卫星通信系统基本概念 1.1系统组成 卫星通信系统由卫星端、地面端、用户端三部分组成。卫星端在空中起中继站的作用，即把地面站发上来的电磁波放大后再返送回另一地面站，卫星星体又包括两大子系统：星载设备和卫星母体。地面站则是卫星系统与地面公众网的接口，地面用户也可以通过地面站出入卫星系统形成链路，地面站还包括地面卫星控制中心, 及其跟踪、遥测和指令站。用户段即是各种用户终端。 叮搬迅地球』占 1.2卫星通信网络的结构 点对点：两个卫星站之间互通；小站间信息的传输无需中央站转接；组网方式简单。 星状网：外围各边远站仅与中心站直接发生联系，各边远站之间不能通过卫星直接相互通信（必要时，经中心站转接才能建立联系）。 网状网：网络中的各站，彼此可经卫星直接沟通。 混合网：星状网和网状网的混合形式 星状网网状网混合网 1.3卫星通信的应用范围 长途电话、传真 电视广播、娱乐 计算机联网 电视会议、电话会议 交互型远程教育 医疗数据 应急业务、新闻广播交通信息、船舶、飞机的航行数据及军事通信等 1.4卫星通信使用频率 电波应能穿过电离层，传输损耗和外部附加噪声应尽可能小 有较宽的可用频带，尽可能增大通信容量 较合理的使用无线电频谱，防止各宇宙通信业务之间及与其它地面通信业务之间产生相 互干扰 1. 用一台计算机作为主机，通过通信线路与多台终端相连，构成简单的计算机连机系统。 2. 系统中所有数据处理都由主机完成，终端没有任何处理能力，仅起着字符输入、结果显示等作用。 3. 在大型主机－终端系统中，主机与每一台远程终端都用一条专用通信线路连接，线路的利用率较低。 4. ISO是国际标准化组织。 5. OSI/RM的全称是开放系统互连基本参考模型。 6. OSI/RM共有七层，因此也称为OSI七层模型。 7. 计算机网络是利用通信设备和线路把地理上分散的多台自主计算机系统连接起来，在相应软件（网络操作系统、网络协议、网络通信、管理和应用软件等）的支持下，以实现数据通信和资源共享为目标的系统。 8. 现代计算机网络能够实现资源共享。 9. 现代计算机网络中被连接的自主计算机自成一个完整的系统，能单独进行信息加工处理。 10. 计算机网络自主性是指连网的计算机之间不存在制约控制关系。 11. 计算机网络中计算机之间的互连通过通信设备及通信线路来实现。 12. 计算机网络要有功能完善的网络软件支持。 13. 计算机网络中各计算机之间的信息交换必须遵循统一的通信协议。 14. 一个计算机网络是由资源子网和通信子网构成。 15. 计算机网络的资源子网负责信息处理。 16. 通信子网由用作信息交换的通信控制处理机、通信线路和其他通信设备组 成的独立的数据信息系统组成，它承担全网的数据传递、转接等通信处理工作。 17. 网络操作系统建立在各主机操作系统之上的一个操作系统，用于实现在不 同主机系统之间的用户通信以及全网硬件和软件资源的共享，并向用户提供统 一的、方便的网络接口，以方便用户使用网络。 18. 网络数据库系统可以集中地驻留在一台主机上，也可以分布在多台主机上。向网络用户提供存、取、修改网络数据库中数据的服务，以实现网络数据库的 共享。 19. 计算机网络具有信息交换、资源共享、均衡使用网络资源、分布处理、数 据信息的综合处理、提高计算机的安全可靠性的功能 20. 信息交换是计算机网络最基本的功能，主要完成计算机网络中各节点之间 的系统通信。用户可以在网上收发电子邮件，发布新闻消息，进行电子购物、 电子贸易、远程教育等。 21. 资源共享是指网络用户可以在权限范围内共享网中各计算机所提供的共享 资源，包括软件、硬件和数据等。这种共享不受实际地理位置的限制。资源共 享使得网络中分散的资源能够互通有无，大大提高了资源的利用率。它是组建 计算机网络的重要目的之一。 一级建造师通信与广电精讲讲义之微波和卫星传输系统 1L411030微波和卫星传输系统 需掌握的内容：SDH数字微波系统构成 熟悉的内容：微波信号的衰落及克服法 了解的内容：卫星通信及VSAT通信系统的网络结构和工作特点 1L411031掌握SDH数字微波系统构成 一、SDH数字微波调制 SDH微波的调制就是将SDH数字码流通过移频、移幅或移相的方式调制在微波的载波频率上，然后经过放大等处理发送出去，实现远距离的传输。 目前大容量的SDH微波均采用64QAM或128QAM的调制技术，少数设备采用256QAM调制技术。 二、SDH微波中继通信系统的组成 一个SDH微波通信系统可由端站、分路站、枢纽站及若干中继站组成。一个微波通信系统的容量配置一般由一个备用波道和一个或一个以上的主用波道组成，简称N+l。 1．终端站处于微波传输链路两端或分支传输链路终点。向若干方向辐射的枢纽站，就其每一个方向来说也是一个终端站。这种站可上、下全部支路信号即低次群路，配备SDH数字微波传输设备和SDH复用设备。可作为监控系统的集中监视站或主站。 2．分路站也叫双终端站，处在微波传输链路中间。作用： 1)可以将其传输的部分或全部主用波道在该站通过复用设备（ADM）上、下业务考试大◇一级建造师 2)可以将其传输的部分或全部主用波道在该站通过数字配线架（DDF)直通。 3)可以作为监控系统的主站，也可用作受控站。 3．枢纽站是指位于微波传输链路上，包含有三个或三个通信方向的站。作用： 1) 需完成数个方向的通信任务。即在系统N+1配置的情况下，此类站要完成一个或多个主用波道STM-1信号或部分支路的主用波道STM-1的转接或上、下业务。 2) 一般可作为监控系统的主站。 4．中继站是指处在微波传输链路中间，没有上、下话路功能的站。 分类：可分为再生中继站，中频转接站，射频有源转接站和无源转接站。 由于SDH数字微波传输容量大，一般只采用再生中继站。 再生中继站对收到的已调信号解调、判决、再生，转发至下一方向的调制器。这种站上不需配置倒换设备，只装有数字微波通信设备，具有站间公务联络和无人值守功能。 【 第一章）、掌握通信系统的模型，以及各部分的功能？（P101 是指发岀信息的信息源，或者说是信息的发岀者。信源：变换器的功能是把信源发岀的信息变换成适合在信道上传输的信号。变换器（发送设备）：信道是信号传输媒介的总称信道：反变换器是变换器的逆变换。反变换器（接收设备）： 是指信息传送的终点，也就是信息接收者信宿： 但在实际通信系统中又是客噪声源并不是一个人为实现的实体，噪声源：各类干扰的统称。观存在的。 ）2、信噪比定义（P9电子系统中信号与噪声的比例信噪比指一个电子设备或者分别代表信号和噪声的P其中P 和其计算方法是dB , 10lg（P/P），信噪比的计量单位是NNSS有效功率 、信息量的计算3 P（x）的关系式为消息所含的信息量I与消息x岀现的概率 、信息熵的计算（即平均信息量）4 叭工）二-送品9）吨』弋］g ^Tribal） 包括模拟通信，数字通信系5、通信系统的性能指标：有效性和可靠性：由什么指标来衡量（统） （P11）有效性（传输速度（数字），带宽（模拟））：传输速度：在给定信道内能传输的信息 的量） 资源的利用率（频率，时间和功率可靠性（传输质量）：指接收信息的准确程度）（dB，分贝模拟系统：信噪比数字系统：误比特率 、传输速率：信息速率、码元速率，二者关系（会计算、单位）、误码率的计算、频带利6 ）用 率（真正衡量数字通信系统有效性的指标）（P11），即符号（码元）速率：表示单位时间内传输 的符号个数，记为RB,单位是波特（baud每秒的符号个数。 成反比T与码元间隔RB. 这里的码元可以是二进制的，也可以是多进制的，即码元速率与符号进制没有关系 信息速率：表示单位时间内传输的信息量，或是单位时间内传输的二进制符号个数称为信息速率, 又称数码率，记为Rb，单位是bit/s 对于二进制信号RB= Rb 对于一般的M进制信号Rb= RB*log2M 式中，M为符号的进制数 7、模拟信号、数字信号（特征，P4） 模拟信号是指信息参数在给定范围内表现为连续的信号，其特点为幅度连续的信号；电话、传真、 电视信号等 卫星通信基础知识五E I R G T值的意义 集团标准化办公室：[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN] 卫星通信基础知识（五）EIRP值，G/T值的意义 在卫星通信中常常看到 EIRP、G/T 他们是什么意思呢 EIRP EIRP(Effective Isotropic Radiated Power)有效全向辐射功率 EIRP也称为等效全向辐射功率，它的定义是地球站或卫星的天线发送出的功率（P）和该天线 增益（G）的乘积，即： EIRP=P*G 如果用dB计算，则为 EIRP(dBW) = P(dBW) + G(dBW) EIRP表示了发送功率和天线增益的联合效果。 EIRP是卫星通信和无线网络中的一种重要参数。有效全向辐射功率EIRP为卫星转发器在指定 方向上的辐射功率。它为天线增益与功放输出功率之对数和，单位为dBW。EIRP的计算公式为 EIRP = P – Loss + G式中的P为放大器的输出功率，Loss为功放输出端与天线馈源之间的馈线损耗，G 为卫星天线的发送增益。 通过对比同一颗通信卫星的C频段EIRP分布图和Ku频段EIRP分布图可知，C频段转发器的服务区大，通常覆盖几乎所有的可见陆地，适用于远距离的国际或洲际业务；Ku频段转发器的服务区小，通常只覆盖一个大国或数个小国，只适用于国内业务。C频段转发器的EIRP通常为36到 42dBW，G/T通常为-5到+1dB/k，地面天线的口径一般不小于1.8米；Ku频段转发器的EIRP通常为44到56dBW，G/T通常为-2到+8dB/k，地面天线口径有可能小于1米。另一方面，C频段因为电波 传播通常不受气候条件的影响，适用于可靠性较高的业务；Ku频段转发器则因电波传播可能遭受降雨衰耗的影响，只适用于建网条件较差、天线尺寸和成本受限的业务。下表是亚洲卫星公司四颗卫星的最大EIRP、G/T值 地面站性能指数G/T值是反映地面站接收系统的一项重要技术性能指标。其中G为接收天线增益，T 为表示接收系统噪声性能的等效噪声温度。G/T值越大，说明地面站接收系统的性能越好。 目前，国际上把G/T≥35dB/K的地面站定为A型标准站，把G/T≥31.7dB/K的站定为B型标准站，而把G/T＜31.7dB/K的站称为非标准站。 第一章通信网基础知识 1、信号是信息传输的载体 2、模拟信号：信号波形模拟信息的变化而变化，幅度连续。数字信号：幅度离散的信号，即信号的幅值被限制在有限个数值之内，是离散的。 3、通信方式：单工通信，半双工通信，双工通信 4、信息传输方式：并行传输、串行传输。串行传输中如何解决码组或字符的同步问题，目前有两种不同的解决办法，异步传输方式和同步传输方式 5、通信系统一般由信源、变换器、信道、反变换器、信宿和噪声源构成。通信系统的根本任务是将信息从信源传送到信宿。 6、按照信道中传输的信号分类：模拟通信，数字通信，数据通信。模拟通信系统是以模拟信道传输模拟信号的系统，数字通信系统是以数字信号的形式传输模拟信号的系统，数据通信使随计算机和计算机网络的发展而出现的一种新的通信方式，它是指信源、信宿处理的都是数字信号，而传输信道既可以是数字信道也可以是模拟信道的通信过程或方式。通常，数据通信主要是指计算机(或数字终端)之间的通信。 7、通信系统的主要性能指标：有效性和可靠性。 模拟通信系统的有效性用信道的传输带宽来衡量，有效带宽越大，则传输的话路越多，因此模拟通信系统的有效性常常用信道内传输的话路多少来表示。采用复用技术可以提高系统的有效性。模拟通信系统的可靠性通常用整个通信系统的输出信噪比来衡量。 数字通信系统的主要性能指标有传输速率、传输差错率、信噪比和系统的频带利用率(衡量系统的有效性指标)。 8、通信网就是由一定数量的节点(包括终端设备和交换设备)和连接节点的传输链路相互有机地组合在一起，协同工作，以实现2个或多个用户间信息传输的通信系统。 9、通信网的基本构成要素(硬件)是终端设备、传输链路和交换设备。 10、交换设备是现代通信网的核心要素，其基本功能是完成接入交换节点链路的汇集、转接接续和分配，实现1个呼叫终端(用户)和它所要求的另1个或者多个用户终端之间的路由选择的连接。 11、通信网的基本组网结构主要有网状型、星型、复合型、环型、线型、总线型和树型。 12、通信网的分层结构：垂直描述是从功能上将网络分为信息应用层、业务网层和接入与传输网层。水平描述是基于通信网实际的物理连接来划分的，可分为核心网，接入网和用户驻地网，或广域网，城域网和局域网等。 13、通信网的质量要求：接通的任意性与快速性；信号传输的透明性与传输质量的一致性；网络的可靠性与经济的合理性。 14、协议是指系统间互换数据的一组规则，主要是关于相互交换信息的格式、含义、节拍等。 15、开放系统互连参考模型(OSI/RM)7层模型从下到上分别为物理层、数据链路层、网 常用卫星通信天线简介 天线是卫星通信系统的重要组成部分，是地球站射频信号的输入和输出通道，天线系统性能的优劣影响整个通信系统的性能。地球站与卫星之间的距离遥远，为保证信号的有效传输，大多数地球站采用反射面型天线。反射面型天线的特点是方向性好，增益高，便于电波的远距离传输。 反射面的分类方法很多，按反射面的数量可分为双反射面天线和单反射面天线；按馈电方式分为正馈天线和偏馈天线；按频段可分为单频段天线和多频段天线；按反射面的形状分为平板天线和抛物面天线等。下文对一些常用的天线作简 单介绍。 1．抛物面天线 抛物面天线是一种单反射面型天线，利用轴对称的旋转抛物面作为主反射面，将馈源置于抛物面的焦点F上，馈源通常采用喇叭天线或喇叭天线阵列，如图1所示。发射时信号从馈源向抛物面辐射，经抛物面反射后向空中辐射。由于馈源位于抛物面的焦点上，电波经抛物面反射后，沿抛物面法向平行辐射。接收时，经反射面反射后，电波汇聚到馈源，馈源可接收到最大信号能量。 图1 抛物面天线 抛物面天线的优点是结构简单，较双反射面天线便于装配。缺点是天线噪声温度较高；由于采用前馈，会对信号造成一定的遮挡；使用大功率功放时，功放 重量带来的结构不稳定性必须被考虑。 2．卡塞格伦天线 卡塞格伦天线是一种双反射面天线，它由两个发射面和一个馈源组成，如图2所示。主反射面是一个旋转抛物面，副反射面为旋转双曲面，馈源置于旋转双曲面的实焦点F1上，抛物面的焦点与旋转双曲面的焦点重合，即都位于F2点。从从馈源辐射出来的电磁波被副反射面反射向主反射面，在主反射面上再次被反射。由于主反射面的焦点与副反射面的焦点重合，经主副反射面的两次反射后，电波平行于抛物面法向方向定向辐射。对经典的卡塞格伦天线来说，副反射面的 第一章 1、掌握通信系统的模型，以及各部分的功能？（P10） 信源：是指发出信息的信息源，或者说是信息的发出者。 变换器（发送设备）：变换器的功能是把信源发出的信息变换成适合在信道上传输的信号。 信道：信道是信号传输媒介的总称 反变换器（接收设备）：反变换器是变换器的逆变换。 信宿：是指信息传送的终点，也就是信息接收者 噪声源：各类干扰的统称。噪声源并不是一个人为实现的实体，但在实际通信系统中又是客观存在的。 2、信噪比定义（P9） 信噪比指一个电子设备或者中信号与噪声的比例 信噪比的计量单位是，其计算方法是10()，其中和分别代表信号和噪声的 3、信息量的计算 消息所含的信息量I与消息x出现的概率P(x)的关系式为 4、信息熵的计算（即平均信息量） 5、通信系统的性能指标：有效性和可靠性：由什么指标来衡量(包括模拟通信，数字通信系统）（P11） 有效性（传输速度（数字），带宽（模拟））： 传输速度：在给定信道内能传输的信息的量 资源的利用率(频率，时间和功率) 可靠性（传输质量）：指接收信息的准确程度 模拟系统：信噪比(，分贝) 数字系统：误比特率 6、传输速率：信息速率、码元速率，二者关系（会计算、单位）、误码率的计算、频带利用率（真正衡量数字通信系统有效性的指标） （P11） 符号（码元）速率：表示单位时间内传输的符号个数，记为，单位是波特（），即每秒的符号个数。 与码元间隔T成反比 这里的码元可以是二进制的，也可以是多进制的，即码元速率与符号进制没有关系 信息速率：表示单位时间内传输的信息量，或是单位时间内传输的二进制符号个数称为信息速率，又称数码率，记为，单位是 对于二进制信号 对于一般的M进制信号*2M 式中，M为符号的进制数 7、模拟信号、数字信号（特征，P4） 模拟信号是指信息参数在给定范围内表现为连续的信号，其特点为幅度连续的信号；电话、传真、电视信号等 数字信号：幅值被限制在有限个数值之内，它不是连续的而是离散的；电报信号、数据信号。 卫星通信的基础知识 卫星通信概述 1.卫星通信的基本概念与特点 定义：卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站，转发或反射无线电波，在两个或多个地球站之间进行的通信。卫星通信又是宇宙无线电通信形式之一，而宇宙通信是指以宇宙飞行体为对象的无线电通信，它有三种形式： （1）宇宙站与地球站之间的通信；（直接通信） （2）宇宙站之间的通信；（直接通信） （3）通过宇宙站转发或反射而进行的地球站间的通信。（间接通信） 第三种通信方式通常称为卫星通信，当卫星为静止卫星时称为静止卫星通信。 大多数通信卫星是地球同步卫星（静止卫星：轨道在一定高度时卫星与地球相对静止）。静止卫星是指卫星的运行轨道在赤道平面内。轨道离地面高度约为35800km （为简单起见，经常称36000km）。 静止卫星通信的特点 （1）静止卫星通信的优点 a 通信距离远，且费用与通信距离无关（只要在卫星波束范围内两站之间的传 输与距离无关） b 覆盖面积大（三颗卫星即可覆盖所有地方），可进行多址通信（一发多收） c 通信频带宽（带宽为500M），传输容量大 d 信号传输质量高，通信线路稳定可靠 e 建立通信电路灵活、机动性好（只要卫星覆盖到，均可建立地面站进行通信） f 可自发自收进行监测 （2）静止卫星通信的缺点 a 静止卫星的发射与控制技术比较复杂（所以国内做卫星发射的很少）。 b 地球的两极地区为通信盲区（轨道与赤道平行，切线方向下来无法到达两 极），而且地球的高纬度地区通信效果不好。 c 存在星蚀（卫星在地球和太阳之间）和日凌（地球在太阳和卫星之间）中断 现象。——（现今可通过处理缩短这种现象） 卫星通信基础知识 一、电磁波 振动的电场和磁场在空间的传播叫做电磁波。 由收音机收到的无线电广播信号，由电视机收到的高频 电视信号，医院里物理治疗用的红外线，消毒和杀菌用的紫外线，透视照相用的X射线，以及各种可见光，都属于电磁波。 二、电磁波的频率、波长 人们用频率、波长和波速来描述电磁波的性质。 频率是指在单位时间内电场强度矢量E（或磁场强度矢量H）进行完全振动的次数，通常用f表示。波长是指在波的传播方向上相邻两个振动完全相同点之间的距离，通常用λ表示。波速是指电磁波在单位时间内传播的距离，通常用v 表示。频率f，波长λ，和波速v之间满足如下关系： v=λf 如果一电磁波在一秒内振动一次，该电磁波的频率就是1Hz ，在国际单位制中，波速的单位是m/s(米/秒) ，波长的单位是m(米) ，频率的单位是Hz. 对于无线电信号，它属于电磁波，它的传播速度为光速，即每秒约前进30万公里。 例如：对于一个频率为98MHz的调频广播节目，其波长为300,000,000米除98,000,000Hz，等于3.06米。 不同的频率的（或不同波长）电磁波具有不同的性质用途。人们按照其频率或波长的不同把电磁波分为不同的种类，频率在300GHz(1GHz=109Hz)以下的波称为无线电波，主要用于广播，电视或其他通讯。频率在3×1011Hz-4×1014Hz 之间的波称为红外线，它的显著特点是给人以“热”的感觉，常用于医学上的物理治疗或红外线加热，探测等，频率在3.84×1014HZ-7.69×1014Hz之间的波为可见光，它能引起人们的视觉，频率在8×1014Hz-3×1017Hz之间的波称为紫外线，具有较强的杀菌能力，常用于杀菌，消毒，频率在3×1017 Hz-5×1019Hz之间的波称为X射线（或伦琴射线）它的穿透能力很强，常用于金属探测，人体透视等， 第一章 1．移动通信的发展简述 主流标准编码典型特征 第一代AMPS、TACS FDMA频谱效率低，网络容量有限，保密性差 第二代GSM、CDMA TDMA 第三代WCDMA、CDMA2000、 CDMA TD-SCDMA 2．移动通信的分类 按多址方式可分为频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA） 按工作方式可分为同频单工、异频单工、异频双工和半双工 Ps：SDMA 空分多址 第二章 1．电波传输的三大特性：多径衰落、阴影衰落、多普勒效应 2．三种电波传送机制：反射、绕射、散射 3．什么是阴影衰落？ 阴影衰落时移动无线通信信道传播环境中的地形起伏、建筑物及其它障碍物对它的电波传输途径的阻挡而形成的电磁场阴影效应。 4．多普勒公式： （λ：电波访问与移动方向的夹角，0~180°） 5．相关带宽与信号带宽之间对传输特性的影响 P31 信号带宽 < 相关带宽平坦衰落信号波形不失真 信号带宽 > 相关带宽频率选择性衰落引起波形失真,造成码间干扰 6．平坦衰落和频率选择性衰落 P39 平坦衰落(非选择性衰落) : 信号带宽 < 相关带宽条件: B 《B 、T 》σ 频率选择性衰落：信号带宽 > 相关带宽条件: B 》 B 、T 《σ Ps：T 信号周期（信号带宽B 的倒数）；σ：信道的时延展宽；B ：相关带宽 7．预测模型 适用范围 Okumura模型 150~1500MHz ，主要应用于GSM 900MHz COST-231模型 2GHz 用于GSM1800 以及3G系统 第三章 1．什么是信源编码，目的是什么? 信源编码位于从信源信宿的整个传输链路中的第一个环节,其基本目的是压缩信源产生的冗余信息,降低传递这些不必要的信息的开销,从而提高整个传输链路的有效性. 2．话音编码技术 2G/3G系统中的话音信源编码技术的基本原理是相同的，都采用了矢量量化和参数编码的方式，它不同于PCM方式，没有直接传递话音信号的波形。而是对这些波形进行参数提取，传递的是这些参数。优点：一方面，传递这些参数本身需要数据量较小；另一方面，说话停止时，这种方式只允许用很少的带宽，只把描述背景噪声的参量发送到对方，从而大大提高了有效性。 3．调制解调的作用：实现频谱展宽 《广播电视概论》课程上课讲义 第一章广播电视传播的物质基础 广播电视学是研究广播电视的传播活动及其规律的学科。 第一节广播电视发明与发展简史 广播电视是通过无线电波或导线，向一定范围播送声音、图像节目的大众传播媒介。按传输方式，可分为无线广播、有线广播和网络广播。从讯息形式看，只播送声音的，称为声音广播，简称广播；同时播送图像和声音的，称为电视广播，简称电视。 广播电视学的学科体系 广播电视学有两大特点：一是实践性强，属于应用学科；二是综合性强，是边缘学科。 广播电视学与诸多学科都有结缘的关系，并在传统学科的结合部形成了新的分支学科和研究领域。 第二节广播电视传播的基本原理 有线传播→无线传播——有线与无线相结合的综合立体传播方式 近地传播→卫星传播 模拟传播→数字传播 1893年，匈牙利人西奥多·普斯卡斯把布达佩斯市700多条电话线连接起来，定时报告新闻，被称为“电话报纸”，有线广播从此诞生。 1906年12月24日，美国物理学家费森登在马萨诸塞州的无线电广播实验室首次成功地进行了无线电有声广播。 1910年，美国人李·德·福斯特通过广播播送报纸要闻，出现了最早的广播简讯。 1918年，苏俄建立无线电广播实验室。 1920年，美国底特律建立一家实验性电台，播送州长竞选新闻，被称为首次广播新闻。 1920年11月，美国西屋电气公司呼号为KDKA的商业无线广播电台在匹兹堡市开播，这是第一个向政府领取营业执照的电台，被公认为世界上第一座广 1926年1月27日，第一台机械电视机诞生。约翰·贝尔德首次示范了能以无线电播放电影的机器，它被称为电视。 1927年，美国的法恩斯沃思成功用电子技术把图像从摄像机传输到接收器上，这是公认的电视诞生的标志。 1936年，英国广播公司在伦敦郊外亚历山大宫建立了全世界第一个公众电视发射台，于11月2日开始了电视节目的定期播出。这是世界电视事业的正式开端。 美国1939年纽约世界博览会 什么叫移动通信？移动通信有哪些特点？移动通信技术是指利用无线通信技术，完成移动终端与移动终端之间或移动终端与固定终端之间的信息传送，也就是说，至少通信的一方处于运动中。1无线电波传播模式复杂2干扰比较严重3工作环境差异大，可靠性要求高4频段拥挤，系统扩容困难5组网技术复杂 无线通信系统工作方式？有何区别？各有何优缺点？单工通信，双工通信，半双工通信。单工通信同一时刻，信号只能沿着一个方向传输，双工通信一般使用一对信道，通信的双方送/受话器同时工作。单工通信中收发信机均可使用同一副天线，不需天线共用器，设备简单，功耗小，但操作不便，使用过程中经常出现通话断续的现象而双工通信中任何一方说话时都可以听到对方的语音，不需要按讲开关，十分便捷，但在使用过程中，不管是否发话，发射机总是处于工作状态，故电能消耗比较大。 移动通信按业务类型分为哪几种？分为电话网，数据网和综合业务网 数字通信系统的优点？1容量大2数字信号抗衰落能力高，通信质量好3易于保密4业务种类丰富5网络管理和控制更加有效和灵活6用户设备小巧轻便，成本低。 多址技术分为频分多址、时分多址、码分多址。移动通信组网技术可分为网络结构、网络接口和控制管理等方面。蜂窝移动通信主要由交换网络子系统NNS 、无线基站子系统BBS 、操作维护子系统OOS 、移动台MS 组成。移动通信系统分为蜂窝移动通信系统、集群移动通信系统、移动卫星通信系统。 2G 常用的传播模型及适用范围？1.Okumura-Hata,适用于150-1000MHZ 宏蜂窝 2.Cost231-Hata,适用于1500-2000MHZ 3.COST-231-Walfish,适用于900和1800MHZ 微蜂窝 4.Keenan,适用于900和1800MHZ 室内环境 5.ASSET,适用于900和1800MHZ 宏蜂窝 视线传播的极限距离计算？d 1=ht Re 2,d 2=ht Re 2d=d1+d2=Re 2(ht hr +)在标准大气折射情况下Re=8500km,故d=4.12(ht hr +) 求传播路径的损耗中值？1.自由空间传播损耗为：Lfs(dB)=32.44+20lgf(MHZ)+20lgd(km)2.由图查得市区基本损耗中值为Am(f,d)=?dB,查图得基站天线高度增益因子Hm(hm,f)=?dB ，查图得移动台天线高度增益因子Hb(hb,d)=?dB 3.中等起伏地区传播损耗中值LT=Lfs+Am(f,d)-Hb(hb,d)-Hm(hm,f) 求电波传播损耗值？1.自由空间传播损耗如上 2.入=c/f=(3*10^8)/(工作频率（HZ ）)=？ 3.第一菲涅尔半径X1为X1=2 121d d d d +λ 4.由上图查得附加损耗（x/x1=?）为ydB.因此电波传播 损耗L 为L=Lfs+y=?dB 快衰落：大量传播路径的存在，使接收端接收到的信号产生很大的起伏变化，通常把这种现象称为快衰落，服从瑞利分布。慢衰落:由阴影效应和气象条件的变化，造成信号场强的缓慢变化，由此引起的衰落成为慢衰落，服从对数正态分布。阴影衰落：当移动台在运动过程中穿过阴影区时，信号场强中值电平产生缓慢衰落，通常把这种现象称为阴影效应，由阴影效应产生的衰落又称为阴影衰落。 快衰落-多径效应-几秒或几分，慢衰落-局部中值-几十分到几小时，多径衰落服从瑞利分布 传播模式的分类：经验模式，确定性模式，半经验半确定性模式。中等起伏地形高度<=20m 电波主要传播方式：直射，绕射，反射，散射 基站发射机送至天线的信号功率为10W ，求移动台天线得到的信号功率中值？ [Pp=Pt(入/4πd)2G 0G m ]-Am （f,d)+Hb(hb,d)+Hm(hm,d)=[Pt]-[Lfs]+[Gb]+[Gm]-Am(f,d)+Hb(hb,d)+Hm(hm,d) [Pp]=[Pt]+[Gb]+[Gm]-[Lt] [Lt]=LA=Lfs+Am(f,d)-Hb(hb,d)-Hm(hm,f) Pt 发射机到天线的发射功率,入工作波长,d 收发天线间距离,Gb 基站天线增益,Gm 移动台增益通信基础知识题库优选稿
《微波技术》习题解(一、传输线理论)
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