通信原理期末考试复习重点总结完整版

通信原理知识点总结一、信号的基本概念1. 信号的定义和分类信号是携带信息的载体，可以分为连续信号和离散信号、模拟信号和数字信号、周期信号和非周期信号等多种类型。

2. 信号的时域和频域表示信号可以在时域和频域上进行分析和表示，时域表示信号的波形随时间的变化，频域表示信号的频谱分布和频率成分。

二、调制和解调1. 调制的概念和分类调制是指将基带信号转换成载波信号的过程，可以分为模拟调制和数字调制两大类。

2. 调制的方式和特点调制方式包括幅度调制、频率调制和相位调制等，不同调制方式有不同的特点和适用范围。

3. 解调的原理和方法解调是指将调制后的信号还原成原始信号的过程，可以通过同步解调、非同步解调和数字信号处理等方法实现。

三、信道传输1. 信道的基本特性信道是信号传输的通道，包括有线信道和无线信道两种，具有传输损耗、噪声干扰、多径效应等特点。

2. 信道的调制和编解码为了提高信道传输的可靠性和效率，需要对信道进行调制和编解码处理，包括信道编码、信道调制和信道估计等技术。

3. 信道的误码性能和改进方法信道传输存在误差和丢失，需要通过纠错编码、自适应调制和多路径衰减补偿等技术来改进信道的误码性能。

四、多址接入技术1. 多址接入的原理和分类多址接入技术是指多个用户共享同一信道进行通信的技术，包括频分多址、时分多址、码分多址和空分多址等多种方式。

2. 多址接入的调度和管理多址接入需要进行合理的调度和管理，包括动态分配资源、碰撞检测和退避算法等技术。

3. 多址接入的性能和优化方法多址接入技术对系统性能有较大影响，需要通过功率控制、干扰对抗和协议优化等方式来改进系统的多址接入性能。

五、调制解调器和调制解调器的应用1. 调制解调器的功能和结构调制解调器是进行调制和解调的设备，主要由调制器和解调器两部分组成，具有信号处理和传输功能。

2. 调制解调器的性能和参数调制解调器的性能参数包括端到端时延、误码率、传输速率等，对通信系统的性能有重要影响。

通信原理复习第一章1.数字通信系统模型及各功能模块的作用，数字通信系统比模拟通信系统的优点2．通信系统的分类3．信息及其度量，计算每个符合的信息量，信源的平均信息量（熵）。

（计算）4．通信系统的主要性能指标：有效性（码元速率，信息速率，频带利用率），可靠性（误码率，误信率）。

（概念）练习：1-2,1-8第三章复习3.4，3.7小节练习：3-14第四章1．信道的数学模型:调制信道模型和编码信道模型2．信道特性对信号传输的影响：①恒参信道无失真传输要求②恒参信道对信号传输的影响：频率失真，码间串扰，相位失真等，及解决问题的办法③随参信道特性④解释多径效应概念，多径效应造成的影响(瑞利型衰落、频率弥散、频率选择性衰落),抗衰落技术（分集接收技术、扩频技术和OFDM技术）3．信道容量：①求离散信道容量②求连续信道容量（香农公式），连续信道容量C与哪三因素有关，有何关系。

练习：4-5,4-7第五章1．线性调制：AM,DSB,SSB,VSB信号的调制与解调原理，四种已调信号的时域和频域波形的区别，四种已调信号占用的带宽和抗噪声性能的比较。

2．角度调制：FM,PM(简单复习)3．5.4.3小节中提到的门限效应概念，已知FM和AM信号的非相干解调都存在门限效应，考虑门限效应是因为什么引起的，相干解调是否存在门限效应。

练习：5-2， 5-8,5-10第六章1．传输码型：AMI,HDB3 双相码等编码及绘制波形。

2．数字基带信号传输系统模型及原理3．影响基带传输系统性能的两个主要因素：码间串扰和信道噪声4．无码间串扰的条件，奈圭斯特第一准则及物理意义。

5．消除码间串扰的方法：理想低通特性，余弦滚降特性，时域均衡技术。

理想低通特性和升余弦滚降特性（а=1）的频带利用率。

如何判断是否存在码间干扰，求滚降系数，频带利用率。

（计算）6．眼图的形成原理，观察眼图的作用（用示波器观察到的眼图可以反映数字脉冲经过传输后的变化和受影响情况以及接收系统对信号识别的相互间关系，如判决点偏离情况、抽样点偏离情况、过零点畸变情况、噪声和码间干扰情况等；）7.部分响应技术（第Ⅰ类部分响应）和时域均衡技术练习：6-12,6-13,6-25，（自己找些课外书中的部分响应的题型练习）第七章（重点复习）1,2ASK调制：①2ASK调制原理及调制信号的时域波形②2ASK非相干解调原理及非相干解调过程的时间波形。

通信原理期末考试试题及答案一、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运用率衡量, 可靠性用误码率衡量。

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盼望、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, 香农公式可表达为: 。

7、设调制信号为f（t）载波为, 则克制载波双边带调幅信号的时域表达式为, 频域表达式为。

8、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 。

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的相位模糊缺陷。

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, 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重要过程。

(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达。

3、简朴叙述眼图和系统性能之间的关系？（6分）最佳抽样时刻相应眼睛张开最大时刻；对定期误差的灵敏度有眼图斜边的斜率决定；图的阴影区的垂直高度, 表达信号幅度畸变范围；图中央横轴位置相应判决门限电平；抽样时刻上, 上下阴影区的间隔距离之半为噪声容限。

通信原理知识点总结期末一、基本概念1. 通信通信是指信息的传输，传送者通过某种介质向接收者发送信息的过程。

通信可以是单向的，也可以是双向的。

2. 信号信号是指用来携带信息的电磁波、电流或其他形式的波。

3. 信道信道是信号传输的媒介，可以是电缆、无线电波、光纤等。

4. 调制调制是指将要传输的信号通过调制电路转换成适合传输的信号的过程。

二、信号1. 周期信号和非周期信号周期信号是指在一定时间内具有相同模式的信号，常见的周期信号有正弦信号和方波信号。

非周期信号是指在一定时间内不能找到重复模式的信号。

2. 信号的频谱信号的频谱是指一个信号在频率域上的分布情况，可以通过傅里叶变换得到。

3. 基带信号和带通信号基带信号是指未经调制的信号，通常位于低频段。

带通信号是指经过调制的信号，分布在一个频段内。

4. 数字信号和模拟信号数字信号是用数字表示的信号，模拟信号是用模拟波表示的信号。

三、调制技术1. 调幅调制（AM）调幅调制是通过改变载波的幅度来传输信号的一种调制技术。

2. 调频调制（FM）调频调制是通过改变载波的频率来传输信号的一种调制技术。

3. 调相调制（PM）调相调制是通过改变载波的相位来传输信号的一种调制技术。

4. 数字调制数字调制是将数字信号转换成模拟信号或其他数字信号的过程，包括PCM、ASK、FSK、PSK等技术。

四、信道编码1. 信道编码信道编码是为了提高信道传输性能而对信号进行编码的一种技术。

2. 纠错编码纠错编码是指通过在发送端对数据进行编码，在接收端进行译码并进行纠错来保证数据传输的准确性。

3. 条码编码条码编码是一种将二进制数转换成具有一定规律的编码的技术，常用的有曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码等。

五、数字通信系统1. 数字信道仿真数字信道仿真是指利用计算机对数字通信系统的信道进行模拟和仿真的技术。

2. 数字通信系统中的基带传输在数字通信系统中，基带传输是指未经调制的信号在信道中的传输过程。

通信原理期末考试试题及答案及考点总结部门： xxx时间： xxx制作人：xxx整理范文，仅供参考，可下载自行修改通信原理期末考试试题及答案一、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，可靠性用误码率衡量。

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：。

7、设调制信号为f<t）载波为，则抑制载波双边带调幅信号的时域表达式为，频域表达式为。

8、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 。

NMgNHd8U9y9、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。

NMgNHd8U9y11、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。

NMgNHd8U9y12、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，律对数压缩特性采用15 折线近似。

NMgNHd8U9y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。

1.1消息与信息之间的关系：通信系统传输的具体对象是消息，其最终的目的在于通过消息的传送使收信者获知信息。

信息: 指的是收信者在收到消息之前对消息的不确定性。

信息与消息的关系：消息是具体的，而信息是抽象的。

1.2模拟通信框图数字通信框图：两者优缺点：与模拟通信相比，数字通信具有以下优点：（p5）1.抗干扰能力强，且噪声不积累。

2.传输差错可控。

3.便于用现代数字信号处理技术对数字信号进行处理、变换、存储。

4.易于集成，使通信设备微型化，重量轻。

5.易于加密处理，且保密性好。

·其缺点是一般需要较大的传输宽带。

1.3．1 通信方式分类（p8）：单工通信：指消息只能单方向传输的工作方式。

半双工通信：通信双方都能收发消息，但不能同时进行收和发的工作方式。

全双工通信：通信双方可同时进行收发消息的工作方式。

1.3.2按数据代码排列的方式不同：（p9）并行传输：将代表信息的数字信号码元序列以成组的方式在两条或两条以上的并行信道上同时传输。

优点：节省传输时间，速度快。

不需另外措施就实现了收发双方的字符同步。

缺点：需n条通信线路，成本高，一般只用设备之间的近距离通信。

串行传输：将数字信号码元序列以串行方式一个码元换一个码元地在一条信道上传输。

优点：只需一条通信信道，所需线路铺设费用只是并行传输的1/n。

缺点：速度慢，需要外加同步措施以解决收、发双方码组或字符的同步的问题。

1.4 N 种信息源中第i 种信息出现n i 次，且其出现的概率为信息量)(log 1i i Ni x P n I ∑=-=平均信息量)(log )()(1i i Ni x P x P x H ∑=-=总信息量n x H I ⋅=)(信息熵 信息量是对信息发生的概率（不确定性）的度量。

一个二进制码元含1b 的信息量；一个M 进制码元含有log 2M 比特的信息量。

等概率发送时，信息源的熵有最大值。

1.5 (p12)模拟通信系统的质量指标：（判断） 有效性—有效传输带宽；码元速率（波特率）R s =1/T （B ） 每个码元长度为Ts 信息速率（比特率）R b （b/s ） 信息频带利用率ηb 码元频带利用率ηsR b = R s log 2M= R s lbM)Bd/Hz (s s BR =η)Hz bit/s (bb ⋅=B RηM —为M 进制码元，B 为带宽，单位为Hz可靠性—输出信噪比(SNR out ) 可靠性用差错率来衡量误比特率(误比特率或误信率) P b P b =错误接收比特数/传输总比特数 误码元率(误符号率或误码率) P sP s =错误接收码元数/传输总码元数1.6小结2.1傅里叶级数三种表达方式• 傅里叶级数 形式一：周期（为）信号可以表示为余（正）弦分量之和，即可记作如下（三角函数形式的）傅里叶级数：()()∑∞=++=10sin cos nn n t n b t n a a t f ωω其中，T πω20=()()tt f T a T T d 1220⎰-=()()t t n t f T aT T n d cos 2022ω⎰-= ()()tt n t f T b T T n d sin 2022ω⎰-=傅里叶级数 形式二：()()∑∞=+=cos nn n t n c t f ϕω其中，22n n n b a c +=()n n n a b arctan -=ϕ傅里叶级数 形式三：傅里叶级数还可以表示成以下指数形式()t jn nn e F t f 0ω∑∞-∞==其中()()t e t f T F tjn T Tn d 1022ω--⎰=nj n n eF F ϕ=5.1标准调幅、双边带调制、基带信号+载波→信号的时域、频域、频谱 4种线性调制方法的区别，分别为了克服什么问题（计算题参考小测） 解调：相干解调、包络解调和插入大载波对DSB 、SSB 包络检波 线性调制非线性：角度调制的概念，调频指数、频率偏移量、相位偏移量 窄带调频：什么情况下是（填空题） 不考宽带 看ppt6. 1（p133）归零（Return-to-zero RZ ）波形：指它的有电脉冲宽度τ小于码元宽度T s ，即信号电压在一个码元终止时刻前总要回到零电平。

第一章对于一个等概率、M进制码元：I = log2 [1/P(x)] = log2 [1/(1/M)]数字通信的优点●取值有限，能正确接收。

●可采用纠错和检错技术，大大提高抗干扰性。

●可采用高保密性能的数字加密技术。

●可综合传输各种模拟和数字输入信号●易于设计、制造，体积小、重量轻。

●可作信源编码，压缩冗余度，提高信道利用率。

输出信噪比随带宽按指数规律增长。

电磁波传播：地波、天波、视线传播地波频率：2MHz 以下通信距离：可达数百～数千km 天波电离层高度：60 ～300 km 频率：2 ～30 MHz 视线传播频率：> 30 MHz传播距离: d2 + r 2 =(h+r)2, 或h»D 2/50 (m)式中D－km（h为天线长度，r为地球半径，D为水平距离，d=1/2D）数字通信系统的主要性能指标：有效性和可靠性（速度～质量）有线信道●明线●对称电缆●同轴电缆信道中的噪声●按照来源分类：人为噪声：电火花、家用电器…自然噪声：闪电、大气噪声、热噪声…●按照性质分类：脉冲噪声窄带噪声起伏噪声第四章模拟信号的数字化●两类信源：模拟信号、数字信号●模/数变换的三步骤：抽样、量化和编码●最常用的模/数变换方法：脉冲编码调制(PCM)抽样定理：若一个连续模拟信号s(t)的最高频率小于fH，则以间隔时间为T 1/2fH的周期性冲激脉冲对其抽样时，s(t)将被这些抽样值所完全确定。

量化原理●量化的目的：将抽样信号数字化。

●量化的方法：设s(kT) －抽样值，若用N位二进制码元表示，则只能表示M = 2N个不同的抽样值。

共有M个离散电平，它们称为量化电平。

用这M个量化电平表示连续抽样值的方法称为量化图示为均匀量化。

平均信号量噪比：PCM 系统的量化噪声 均匀量化时的信号量噪比为 S / Nq = M 2 当采用N 位二进制码编码时，M = 2N , 故有 S / Nq = 22N 由抽样定理，若信号为限制在 f H 的低通信号，则抽样速率不应低于每秒 2 f H 次。

1、某个信息源由“1”、“0”两个符号组成。

其出现概率分别为1/4、3/4，则信息源中符号“1”的信息量为（ 2 ）bit。

2、若一平稳随机过程的自相关函数为R(τ)，则R(0)是该平稳随机过程的（总）功率。

3、若语音信号的频率在300-3400Hz之间，则按照抽样定理理论上信号不失真的最小抽样频率为（6800 ）Hz。

4、在相同信噪比的情况下，采用相干检测法对2ASK、2PSK和2FSK解调之后，误码率最低的是（2PSK ）。

5、通信系统中的同步类型主要有载波同步、（位同步）、群同步和网同步。

6、设有一个信号可表示为：t≥0时，x(t)=4exp(-t)；t≥0时，x(t)=0。

则该信号是功率信号还是能量信号？（能量信号）。

7、对一模拟信号进行数字化时，若抽样频率为1000Hz，量化电平数为16，则数字信号的传输速率为（4000 ）b/s。

8、为了能纠正2个错码，同时检测3个错码，则要求的最小码距为（ 61、某个信息源由A、B、C、D四个符号组成，出现概率均为1/4。

这些符号分别用二进制码组00、01、10、11表示。

若每个二进制码元用宽度为5毫秒的脉冲传输，则该信息源的平均信息速率和码组速率分别为（ C ）。

A、200b/s和200波特B、100b/s和200波特C、200b/s和100波特D、100b/s和100波特2、模/数转换的三个步骤是依次（ A ）。

A、抽样、量化和编码B、量化、抽样和编码C、量化、抽样编码和D、编码、量化和抽样3、模拟通信系统中的线性调制方式主要有（ B ）。

A、单边带调制、相位调制、双边带调制、频率调制B、振幅调制、单边带调制、残留边带调制、双边带调制C、单边带调制、残留边带调制、双边带调制、频率调制、振幅调制D、单边带调制、相位调制、双边带调制、残留边带调制5、无码间串扰系统的传输函数的特性为（ B ）。

A、传输函数为实函数，且在带宽W处偶对称B、传输函数为实函数，且在带宽W处奇对称C、传输函数为虚函数，且在带宽W处偶对称D、传输函数为虚函数，且在带宽W处奇对称6、右图中表示的调制方式为基本的数字调制系统中的哪种调制方式（ C ）。

第一章绪论1、通信的目的：传递消息中所包含的信息.2、信息：是消息中包含的有效内容3、模拟信号信号的参量取值是连续（不可数、无穷多）的（抽样信号未量化仍为模拟信号）数字信号信号的参量取值是可数的有限的4、按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号,相应地把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统；按照传输媒介、通信系统可分为有线通信系统和无线通信系统5、模拟消息原始电信号（基带信号）；基带信号已调制信号（带通信号）6、数字通信系统模型信源编码与译码目的：①提高信息传输的有效性②完成模/数转换信道编码与译码目的：增强抗干扰能力,提高可靠性基本的数字调控方式有振幅键控（ASK）、频移键控(FSK)、绝对相移键控(PSK)、相对（差分）相移键控(DPSK)按同步的公用不同,分为载波同步、位同步、群（帧）同步、网同步7、数字通信的特点优点①抗干扰能力强,且噪声不积累②传输差错可控③便于用现代数字信号处理技术对数字信息进行处理、变换、存储.（便于将来自不同信源的信号综合到一起传输）④易于集成,使通信设备微型化,重量轻⑤易于加密处理,且保密性好缺点：①需要较大的传输带宽②对同步要求高8、按信号复用方式分类：频分复用、时分复用、码分复用按信号特征分类：模拟通信系统和数字通信系统按传输媒介分类：有线通信系统和无线通信系统频分复用是用频谱搬移的方法是不同信号占据不同的频率范围；时分复用是用脉冲调制的方法使不同的信号占据不同的时间区间；码分复用是用正交的脉冲序列分别携带不同的信号.9、单工、半双工和全双工通信单工通信：消息只能单方向传输的工作方式半双工通信：通信双方都能收发消息,但不能同时收发的工作方式全双工通信：通信双方可同时进行收发消息的工作方10、信息及其度量P（x）表示信息发生的概率,I表信息中所含的信息量上式中对数的底：若a = 2,信息量的单位称为比特(bit) ,可简记为b若a = e,信息量的单位称为奈特(nat),若a = 10,信息量的单位称为哈特莱(Hartley) .通常广泛使用的单位为比特,这时有例1 设一个二进制离散信源,以相等的概率发送数字“0”或“1”,则信源每个输出的信息含量为在工程应用中,习惯把一个二进制码元称作1比特.若有M 个等概率波形（P = 1/M ）,且每一个波形的出现是独立的,则传送M 进制波形之一的信息量为若M 是2的整幂次,即 M = 2k,则有当M = 4时,即4进制波形,I = 2比特, 当M = 8时,即8进制波形,I = 3比特.例2对于非等概率情况设：一个离散信源是由M 个符号组成的集合,其中每个符号xi (i = 1, 2, 3, …, M)按一定的概率P(xi)独立出现,即()()()1212,,,,,,M M x x x P x P x P x ⎡⎤⎢⎥⎣⎦,且有 1()1M ii P x ==∑则x1 , x2, x3,…, xM 所包含的信息量分别为于是,每个符号所含平均信息量为 由于H(x)同热力学中的熵形式相似,故称它为信息源的熵例 3 一离散信源由“0”,“1”,“2”,“3”四个符号组成,它们出现的概率分别为3/8,1/4,1/4,1/8,且每个符号的出现都是独立的.试求某消息的信息量. 解此消息中,“0”出现23次,“1”出现14次,“2”出现13次,“3”出现7次,共有57个符号,故该消息的信息量每个符号的算术平均信息量为若用熵的概念来计算：则该消息的信息量以上两种结果略有差别的原因在于,它们平均处理方法不同.前一种按算数平均的方法,结果可能存在误差.这种误差将随着消息序列中符号数的增加而减小.当消息序列较长时,用熵的概念计算更为方便.11、通信系统主要性能指标通信系统的主要性能指标：有效性和可靠性有效性：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.12、模拟通信系统：有效性：可用有效传输频带来度量.可靠性：可用接收端 最终输出信噪比来度量.13、数字通信系统有效性：用传输速率和频带利用率来衡量.（1）码元传输速率RB ：定义为单位时间（每秒）传送码元的数目,单位为波特（Baud ）,简记为B.)B (1T R B 式中T － 码元的持续时间（秒）（2）信息传输速率Rb ：定义为单位时间内传递的平均信息量或比特数,单位为比特/秒,简记为 b/s ,或bps .（简称传信率、比特率）码元速率和信息速率的关系或对于二进制数字信号：M = 2,码元速率和信息速率在数量上相等.对于多进制,例如在八进制（M = 8）中,若码元速率为1200 B,,则信息速率为3600 b/s.（3）频带利用率：定义为单位带宽（1赫兹）内的传输速率,即或可靠性：用差错率来衡量,差错率常用误码率和误信率表示.（1）误码率P e（2）误信率（又称误比特率）在二进制中有第二章确知信号1、确知信号：是指其取值在任何时间都是确定的可预知的信号2、确知信号的类型按照周期性：周期信号 非周期信号按照能量是否有限：能量信号 功率信号若信号s （t ）的能量等于一个有限正直,且平均功率为零,则称s （t ）为能量有限信号,简称能量信号,其特征：信号的振幅和持续时间均有限,非周期性.若信号s （t ）的平均功率等于一个有限正值,且能量为无穷大,则称s （t ）为功率有限信号,简称功率信号,其特征：信号的持续时间无限.第三章随机过程1、通信系统中常见的热噪声近似为白噪声,且热噪声的取值恰好服从高斯分布.2、白噪声n (t)定义：功率谱密度在所有频率上均为常数的噪声,即2)(0n f P n = )(+∞<<-∞f － 双边功率谱密度或0)(n f P n = )(0+∞<<f － 单边功率谱密度式中 n － 正常数 第四章信道 1、按照媒质的不同,信道可以分为两大类：无线信道和有线信道. 2、根据难距离、频率和位置的不同,电磁波的传播主要分为地波、天波（电离层反射波）和视线传播三种.视线传播：频率 > 30 MHz距离: 和天线高度有关式中,D – 收发天线间距离(km).[例] 若要求D = 50 km,则由式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.多径传播对信号的影响称为多径效应.4、信号包络因传播有了起伏的现象成为衰落；多径效应引起的衰落成为快衰落,由季节天气引起的衰落成为慢衰落.5、衰落和频率相关,称其为频率选择性衰落,将（1/τ）HZ 称为次两条路径的相关带宽.6、为使信号基本不受多径传播的影响,要求信号的带宽小于多径信道的相关带宽（1/τm ）.7、连续信道容量(1)可以证明2log 1(/)t S C B b s N ⎛⎫=+⎪⎝⎭式中 C t －信道的容量 S － 信号平均功率 （W ）；N － 噪声功率（W ）； B － 带宽（Hz ）.设噪声单边功率谱密度为n 0,则N = n 0B ；故上式可以改写成：20log 1(/)t S C B b s n B ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭由上式可见,连续信道的容量C t 和信道带宽B 、信号功率S 及噪声功率谱密度n 0三个因素有关.(2)当S ↑或N ↓,S/N ↑, C t ↑当S ,或n 0 0时S/N ,C t .B ↑,C t ↑但是,当B 时,C t 将趋向何值令：x = S / n 0B ,上式可以改写为： ()1/022000log 1log 1x t Bn S S S C x n S n B n ⎛⎫=+=+ ⎪⎝⎭利用关系式 1/0limln(1)1x x x →+= 22log log ln a e a =⋅ 上式变为1/220000lim lim log (1)log 1.44x t B x S S S C x e n n n →∞→=+=≈上式表明,当给定S / n 0时,若带宽B趋于无穷大,信道容量不会趋于无限大,而只是S / n0的倍.这是因为当带宽B 增大时,噪声功率也随之增大.（3）C t 和带宽B 的关系曲线：上式还可以改写成如下形式：式中 E b －每比特能量；T b = 1/B － 每比特持续时间.上式表明,为了得到给定的信道容量Ct,可以增大带宽B 以换取Eb 的减小；另一方面,在接收功率受限的情况下,由于Eb = STb,可以增大Tb 以减小S 来保持Eb 和Ct 不变.例已知黑白电视图像信号每帧有30万个像素；每个像素有8个亮度电平；各电平独立地以等概率出现；图像每秒发送25帧.若要求接收图像信噪比达到30dB,试求所需传输带宽.解因为每个像素独立地以等概率取8个亮度电平,故每个像素的信息量为I p = -log2(1/ 8) = 3 (b/pix)并且每帧图像的信息量为 I F = 300,000 3 = 900,000 (b/F)因为每秒传输25帧图像,所以要求传输速率为 R b = 900,000 25 = 22,500,000 = 10^6 (b/s)信道的容量C t 必须不小于此R b 值.将上述数值代入式：()2log 1/t C B S N =+ 得到 106 = B log 2 (1 + 1000) B最后得出所需带宽B = 106) / (MHz)第5章模拟调制系统1基本概念调制－把信号转换成适合在信道中传输的形式的一种过程.广义调制－分为基带调制和带通调制（也称载波调制）.狭义调制－仅指带通调制.在无线通信和其他大多数场合,调制一词均指载波调制.调制信号－指来自信源的基带信号载波调制－用调制信号去控制载波的参数的过程,使载波的某一个或某几个参数按照调制信号的规律而变化.载波－未受调制的周期性振荡信号,它可以是正弦波,也可以是非正弦波.已调信号－载波受调制后称为已调信号.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.2、调制的目的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.3、调制方式模拟调制数字调制常见的模拟调制幅度调制：调幅、双边带、单边带和残留边带角度调制：频率调制、相位调制在频谱结构上,幅度调制的频谱完全是基带信号频谱在频域内的简单搬移(精确到常数因子).由于这种搬移是线性的,因此,幅度调制通常又称为线性调制. ①调幅时域表达式00()[()]cos cos ()cos AM c c c s t A m t t A t m t t ωωω=+=+②双边带调制时域表达式t t m t s c DSB ωcos )()(= ③单边带调制时域表达式t t A t t A t s c m m c m m SSB ωωωωsin sin 21cos cos 21)( = 式中,“－”表示上边带信号,“+”表示下边带信号.希尔伯特变换：上式中A m sin m t 可以看作是A m cos m t 相移/2的结果.把这一相移过程称为希尔伯特变换,记为“ ^ ”,则有这样,上式可以改写为把上式推广到一般情况,则得到④残留边带滤波器的特性：H ()在c 处必须具有互补对称（奇对称）特性, 相干解调时才能无失真地从残留边带信号中恢复所需的调制信号.⑤相干解调器原理：为了无失真地恢复原基带信号,接收端必须提供一个与接收的已调载波严格同步（同频同相）的本地载波（称为相干载波）,它与接收的已调信号相乘后,经低通滤波器取出低频分量,即可得到原始的基带调制信号. ⑥小信噪比时的门限效应当(Si /Ni)低于一定数值时,解调器的输出信噪比(So /No)急剧恶化,这种现象称为调频信号解调的门限效应.门限值 － 出现门限效应时所对应的输入信噪比值称为门限值,记为(Si /Ni) b . 4非线性调制（角度调制）原理①角度调制与幅度调制不同的是,已调信号频谱不再是原调制信号频谱的线性搬移,而是频谱的非线性变换,会产生与频谱搬移不同的新的频率成分,故又称为非线性调制.②与幅度调制技术相比,角度调制最突出的优势是其较高的抗噪声性能；代价是角度调制占用比幅度调制信号更宽的带宽.5、去加重就是在解调器输出端接一个传输特性随频率增加而滚降的线性网络Hd (f) ,将调制频率高频端的噪声衰减,使总的噪声功率减小.但是,由于去加重网络的加入,在有效地减弱输出噪声的同时,必将使传输信号产生频率失真.因此,必须在调制器前加入一个预加重网络Hp(f) ,人为地提升调制信号的高频分量,以抵消去加重网络的影响.显然,为了使传输信号不失真,应该有这是保证输出信号不变的必要条件.6、各种模拟调制系统的比较VSB略大于f m近似SSB复杂电视广播、数据传输FM中等超短波小功率电台（窄带FM）；调频立体声广播等高质量通信（宽带FM ）特点与应用AM：优点是接收设备简单；缺点是功率利用率低,抗干扰能力差.主要用在中波和短波调幅广播.DSB调制：优点是功率利用率高,且带宽与AM相同,但设备较复杂.应用较少,一般用于点对点专用通信.SSB调制：优点是功率利用率和频带利用率都较高,抗干扰能力和抗选择性衰落能力均优于AM,而带宽只有AM的一半；缺点是发送和接收设备都复杂.SSB常用于频分多路复用系统中.VSB调制：抗噪声性能和频带利用率与SSB相当.在电视广播、数传等系统中得到了广泛应用.FM： FM的抗干扰能力强,广泛应用于长距离高质量的通信系统中.缺点是频带利用率低,存在门限效应.7、频分复用（FDM）:频分复用是一种按频率来划分停产的利用方式.在FDM 中,信道的带宽被分成多个相互不重叠的频段（子通道）,每路信号占据其中的一个子通道,并且各路之间必须留有未被使用的频带（防护频带）进行分隔,以防止信号重叠.第六章数字基带传输系统数字基带信号－未经调制的数字信号,它所占据的频谱是从零频或很低频率开始的.数字基带传输系统－不经载波调制而直接传输数字基带信号的系统,常用于传输距离不太远的情况下.数字带通传输系统－包括调制和解调过程的传输系统几种基本的基带信号波形单极性波形：该波形的特点是电脉冲之间无间隔,极性单一,易于用TTL、CMOS电路产生；缺点是有直流分量,要求传输线路具有直流传输能力,因而不适应有交流耦合的远距离传输,只适用于计算机内部或极近距离的传输.双极性波形：当“1”和“0”等概率出现时无直流分量,有利于在信道中传输,并且在接收端恢复信号的判决电平为零值,因而不受信道特性变化的影响,抗干扰能力也较强.单极性归零(RZ)波形：信号电压在一个码元终止时刻前总要回到零电平.通常,归零波形使用半占空码,即占空比为50%.从单极性RZ波形可以直接提取定时信息.与归零波形相对应,上面的单极性波形和双极性波形属于非归零(NRZ)波形,其占空比等于100％.双极性归零波形：兼有双极性和归零波形的特点.使得接收端很容易识别出每个码元的起止时刻,便于同步.差分波形：用相邻码元的电平的跳变和不变来表示消息代码 ,图中,以电平跳变表示“1”,以电平不变表示“0”.它也称相对码波形.用差分波形传送代码可以消除设备初始状态的影响.多电平波形（了解）：可以提高频带利用率.图中给出了一个四电平波形2B1Q.几种常用的传输码型AMI码：传号交替反转码编码规则：将消息码的“1”(传号)交替地变换为“+1”和“-1”,而“0”(空号)保持不变.例：消息码： 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 …AMI码： 0 -1 +1 0 0 0 0 0 0 0 –1 +1 0 0 –1 +1…AMI码对应的波形是具有正、负、零三种电平的脉冲序列.AMI码的优点：没有直流成分,且高、低频分量少,编译码电路简单,且可利用传号极性交替这一规律观察误码情况；如果它是AMI-RZ波形,接收后只要全波整流,就可变为单极性RZ波形,从中可以提取位定时分量AMI码的缺点：当原信码出现长连“0”串时,信号的电平长时间不跳变,造成提取定时信号的困难.解决连“0”码问题的有效方法之一是采用HDB码.HDB3码：3阶高密度双极性码它是AMI码的一种改进型,改进目的是为了保持AMI码的优点而克服其缺点,使连“0”个数不超过3个.编码规则：（1）检查消息码中“0”的个数.当连“0”数目小于等于3时,HDB3码与AMI码一样,+1与-1交替；（2）连“0”数目超过3时,将每4个连“0”化作一小节,定义为B00V,称为破坏节,其中V称为破坏脉冲,而B称为调节脉冲；（3）V与前一个相邻的非“0”脉冲的极性相同(这破坏了极性交替的规则,所以V称为破坏脉冲),并且要求相邻的V码之间极性必须交替.V的取值为+1或-1.（4）B的取值可选0、+1或-1,以使V同时满足（3）中的两个要求；（5）V码后面的传号码极性也要交替.例：消息码： 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 00 0 0 1 1AMI码： -1 0 0 0 0 +1 0 0 0 0 -1 +1 0 0 0 0 00 0 0 -1 +1HDB码： -1 0 0 0 –V +1 0 0 0 +V -1 +1-B 0 0 –V +B0 0 +V -1 +1其中的V脉冲和B脉冲与1脉冲波形相同,用V或B符号表示的目的是为了示意该非“0”码是由原信码的“0”变换而来的.HDB3码的译码：码的编码虽然比较复杂,但译码却比较简单.从上述编 HDB3码规则看出,每一个破坏脉冲V总是与前一非“0”脉冲同极性(包括B在内).这就是说,从收到的符号序列中可以容易地找到破坏点V,于是也断定V符号及其前面的3个符号必是连“0”符号,从而恢复4个连“0”码,再将所有-1变成+1后便得到原消息代码.双相码：又称曼彻斯特（Manchester）码用一个周期的正负对称方波表示“0”,而用其反相波形表示“1”.“0”码用“01”两位码表示,“1”码用“10 ”两位码表示例：消息码： 1 1 0 0 1 0 1双相码： 10 10 01 01 10 01 10优缺点：双相码波形是一种双极性NRZ波形,只有极性相反的两个电平.它在每个码元间隔的中心点都存在电平跳变,所以含有丰富的位定时信息,且没有直流分量,编码过程也简单.缺点是占用带宽加倍,使频带利用率降低.密勒码：又称延迟调制码编码规则：“1”码用码元中心点出现跃变来表示,即用“10”或“01”表示.“0”码有两种情况：单个“0”时,在码元持续时间内不出现电平跃变,且与相邻码元的边界处也不跃变,连“0”时,在两个“0”码的边界处出现电平跃变,即"00”与“11”交替.例：图(a)是双相码的波形；图(b）为密勒码的波形；若两个“1”码中间有一个“0”码时,密勒码流中出现最大宽度为2Ts的波形,即两个码元周期.这一性质可用来进行宏观检错.用双相码的下降沿去触发双稳电路,即可输出密勒码.CMI码：CMI码是传号反转码的简称.编码规则：“1”码交替用“1 1”和“0 0”两位码表示；“0”码固定地用“01”表示.波形图举例：如下图(c)CMI码易于实现,含有丰富的定时信息.此外,由于10为禁用码组,不会出现3个以上的连码,这个规律可用来宏观检错.数字基带信号传输系统的组成基本结构信道信号形成器（发送滤波器）：压缩输入信号频带,把传输码变换成适宜于信道传输的基带信号波形.信道：信道的传输特性一般不满足无失真传输条件,因此会引起传输波形的失真.另外信道还会引入噪声n(t),并假设它是均值为零的高斯白噪声.接收滤波器：它用来接收信号,滤除信道噪声和其他干扰,对信道特性进行均衡,使输出的基带波形有利于抽样判决.抽样判决器：对接收滤波器的输出波形进行抽样判决,以恢复或再生基带信号.同步提取：用同步提取电路从接收信号中提取定时脉冲码间串扰两种误码原因：码间串扰信道加性噪声码间串扰原因：系统传输总特性不理想,导致前后码元的波形畸变、展宽并使前面波形出现很长的拖尾,蔓延到当前码元的抽样时刻上,从而对当前码元的判决造成干扰.码间串扰严重时,会造成错误判决.无码间串扰的条件时域条件如上所述,只要基带传输系统的冲激响应波形h(t)仅在本码元的抽样时刻上有最大值,并在其他码元的抽样时刻上均为0,则可消除码间串扰.也就是说,若对h(t)在时刻t = kT s（这里假设信道和接收滤波器所造成的延迟t0 = 0）抽样,则应有下式成立上式称为无码间串扰的时域条件.也就是说,若h(t)的抽样值除了在t = 0时不为零外,在其他所有抽样点上均为零,就不存在码间串扰.由理想低通特性还可以看出,对于带宽为的理想低通传输特性：若输入数据以RB = 1/Ts波特的速率进行传输,则在抽样时刻上不存在码间串扰.若以高于1/Ts波特的码元速率传送时,将存在码间串扰.通常将此带宽B称为奈奎斯特带宽,将RB称为奈奎斯特速率.此基带系统所能提供的最高频带利用率为极限传输速率2fN,极限频带利用率（2Baud/HZ）眼图眼图可以定性反映码间串扰的大小和噪声的大小,眼图还可以用来指示接收滤波品器的调整,以减小码间串扰,改善系统性能.同时,通过眼图我们还可以获得有关传输性能的许多信息.最佳抽样时刻是“眼睛”张开最大的时刻；定时误差灵敏度是眼图斜边的斜率.斜率越大,对位定时误差越敏感；图的阴影区的垂直高度表示抽样时刻上信号受噪声干扰的畸变程度；图中央的横轴位置对应于判决门限电平；抽样时刻上,上下两阴影区的间隔距离之半为噪声容限,若噪声瞬时值超过它就可能发生错判；图中倾斜阴影带与横轴相交的区间表示了接收波形零点位置的变化范围,即过零点畸变,它对于利用信号零交点的平均位置来提取定时信息的接收系统有很大影响.第7章数字带通传输系统数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输.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.数字带通传输系统：通常把包括调制和解调过程的数字传输系统.数字调制技术有两种方法：利用模拟调制的方法去实现数字式调制；通过开关键控载波,通常称为键控法.基本键控方式：振幅键控(ASK)、频移键控(FSK)、相移键控(PSK)要求会画2ASK 2PSK波形2ASK信号解调方法非相干解调(包络检波法) 相干解调(同步检测法)波形图中,假设相干载波的基准相位与2PSK信号的调制载波的基准相位一致（通常默认为0相位）.但是,由于在2PSK信号的载波恢复过程中存在着的相位模糊,即恢复的本地载波与所需的相干载波可能同相,也可能反相,这种相位关系的不确定性将会造成解调出的数字基带信号与发送的数字基带信号正好相反,即“1”变为“0”,“0”变为“1”,判决器输出数字信号全部出错.这种现象称为2PSK 方式的“倒π”现象或“反相工作”.对同一解调方式,采用相干解调方式的误码率低于非相干解调方式.在抗加行高斯白噪声方面,相干2PSK性能最好,2FSK次之,2ASK最差[例采用2FSK方式在等效带宽为2400Hz的传输信道上传输二进制数字.2FSK信号的频率分别为f 1 = 980 Hz,f 2 = 1580 Hz,码元速率R B = 300 B.接收端输入（即信道输出端）的信噪比为6dB.试求： （1）2FSK 信号的带宽；（2）包络检波法解调时系统的误码率； （3）同步检测法解调时系统的误码率. 解（1）根据式,该2FSK 信号的带宽为（2）由于误码率取决于带通滤波器输出端的信噪比.由于FSK 接收系统中上、下支路带通滤波器的带宽近似为 22600Hz s B B f R ===它仅是信道等效带宽（2400Hz ）的1/4,故噪声功率也减小了1/4,因而带通滤波器输出端的信噪比比输入信噪比提高了4倍.又由于接收端输入信噪比为6dB,即4倍,故带通滤波器输出端的信噪比应为 4416r =⨯= 将此信噪比值代入误码率公式,可得包络检波法解调时系统的误码率（3）同理可得同步检测法解调时系统的误码率[例假设采用2DPSK 方式在微波线路上传送二进制数字信息.已知码元速率R B = 106 B,信道中加性高斯白噪声的单边功率谱密度n 0 = 2 10-10 W/Hz.今要求误码率不大于10-4.试求(1)采用差分相干解调时,接收机输入端所需的信号功率； (2)采用相干解调-码反变换时,接收机输入端所需的信号功率. 解(1)接收端带通滤波器的带宽为 62210Hz B B R ==⨯ 其输出的噪声功率为 210640*********W n n B σ--==⨯⨯⨯=⨯所以,2DPSK 采用差分相干接收的误码率为 41102r e P e --=≤ 求解可得8.52r ≥。