高级通信原理各章要点

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。

通信原理知识点总结一、引言通信原理是现代社会中不可或缺的基础设施之一。

它不仅关乎我们日常生活的方方面面，也涉及到社会的发展和进步。

本文将对通信原理的一些重要知识点进行总结和分析，以帮助读者更好地理解和应用这些知识。

二、模拟信号与数字信号通信信号可以分为模拟信号和数字信号两种。

模拟信号是连续变化的信号，它的值可以在某个范围内任意取值。

而数字信号是离散的信号，它的值只能是有限个取值中的一个。

模拟信号可以通过采样和量化的方式转换为数字信号，而数字信号可以通过重构和滤波来恢复原始模拟信号。

三、信号的传输与调制在通信中，信号的传输是一个重要的环节。

为了将信号传输到远距离或者通过不同媒介进行传输，需要对信号进行调制。

调制是一种将低频信号转换成高频信号的过程。

常见的调制方式有调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM）等。

调制的本质是将信息信号与载波信号进行合成，通过不同的合成方式来改变信号的特性。

四、传输介质与信道容量传输介质是指信号在传输过程中所经过的物理介质，如电缆、光纤、空气等。

不同的传输介质具有不同的特性，包括传输速率、传播延迟和信号衰减等。

而信道容量则是指信道所能传输的最大数据量。

信道容量的大小与传输带宽、信噪比以及信号调制方式有关。

通过合理选择传输介质和优化调制方式，可以提高信道容量，实现更快速、更稳定的信息传输。

五、信道编码与纠错在信道传输中，信号可能会受到各种干扰和损耗，从而导致传输错误。

为了保证信号的准确传输，可以使用信道编码和纠错技术。

信道编码是一种将输入信息转换为编码信号的过程，它可以增加冗余信息，提高信号的可靠性。

纠错技术则是一种通过添加冗余信息，使接收端能够检测和修正传输错误的方法。

常见的纠错技术有海明码、卷积码和LDPC码等。

六、调制解调与协议调制解调是指将调制后的信号转换为原始信号的过程。

调制解调器在通信系统中起着关键作用，它能够将模拟信号转换为数字信号，或者将数字信号转换为模拟信号。

第一部 通信原理部分习题答案第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。

第一章1、通信系统的模型（了解 图1-1 1-4 1-5）2、数字通信的特点（掌握）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⑥需要较大的传输带宽 3、平均信息量的简单计算（选、填）221log log ()()()I P x bit P x ==- 21()()log ()(/ni i i H x P x P x bit ==-∑符号）当信息源的每个符号等概率出现时，信息源具有最大熵：2()log n(/H x bit =符号）4、码长、码元速率、信息速率、频带利用率定义、单位、计算码元速率RB ：每秒传输码元的数目，单位B 二进制与N 进制码元速率转换关系：RB2=RBNlog2N(B) 信息速率：每秒钟传递的信息量，单位bit/s 在N 进制下Rb=RBNlog2N(bit/s)第二章1、随机过程的概念、分布函数、概率密度函数的定义（理解 P36-37） 均值：1[()](,)()E t xf x t dx a t ∞-∞ξ==⎰方差：2222[()]{()()}[()][()]()D t E t a t E t a t t σξ=ξ-=ξ-=自相关函数：1212(,)[()()]R t t E t t =ξξ 协方差函数：121122(,){[()()][{()()]}B t t E t a t E t a t =ξ-ξ- 2、高斯过程的一维概率密度函数（掌握 P46-47）22()f ())2x a x -=-σ 误差函数：2()2)1xz erf x e dz ϕ-==- 互补误差函数：2()1()22)z xerfc x erf x e dz ϕ∞-=-==-3、高斯白噪声及带限噪声的定义、平均功率的计算（掌握 P57-60） 白噪声：0()()(/z)2n n P f f W H =-∞<<∞ 自相关函数：0()()2nR ξτ=δτ 低通白噪声：020()H n f f n P f ||≤={其他自相关函数：0sin 2()=n 2H HH f R f f ππτττ带通白噪声：0f f 2220()c c n B Bf n P f -≤ ||≤ +={其他自相关函数：0sin ()=n cos 2c B R Bf B πππττττ平均功率：N= 0n B4、噪声的功率谱密度与相关函数的关系 线性系统输出/输入功率谱密度的关系计算（掌握 P42-44 P48-49） 平稳过程的功率谱密度()P f ξ与其自身相关函数()R τ是一对傅里叶变换关系，即()()j P f R e d ∞-ωτξ-∞=ττ⎰()=()j R P f e df ∞ωτξ-∞τ⎰或()()j P R e d ∞-ωτξ-∞ω=ττ⎰ 1()=()2j R P e d π∞ωτξ-∞τωω⎰平稳过程的总功率：(0)=()R P f df ∞ξ-∞⎰输出过程0()t ξ的均值：0()]()(0)t a h d H ∞-∞E[ξ=⋅ττ=α⋅⎰输出过程0()t ξ的自相关函数：0120()()R t t R ,+τ=τ输出过程0()t ξ的功率谱密度：2()()o i P f f P f =⎪H()⎪ 输出过程0()t ξ的概率分布：0()()()i t h t d ∞-∞ξ=τξ-ττ⎰第四章1、恒参、随参信道的定义及特点（填选 P72）2、频率选择性衰落的原因（简答 P75-76）第五章1、调制解调的概念（了解 P86），调制的目的（掌握 P86）①提高天线通信时的天线辐射效率②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2、双/单边带调制系统的带宽、抗噪性能的分析、计算（掌握 P98-101）双边带：()()cos DSB c s t m t t =ω 带宽：2DSB H B f = H f 为调制信号的带宽 o n 为单边功率谱密度经低通后输出信号为：1()()2o m t m t =所以解调器输出的有用信号功率为：221()()4o o S m t m t == 经低通后，解调器最终的输出噪声为：1()()2o c n t n t =所以输出噪声功率为：22111()()444o o i i o N n t n t N n B ====解调器输入信号平均功率：221()()2i m S s t m t == ⇒解调器输入信噪比：21()2i i o m t S N n B = 输出信噪比：221()()414o o o i m t S m t N n B N ==⇒制度增益：/2/o o DSB i i S N G S N ==单边带：11()()cos ()sin 22SSB c c s t m t t m t t ∧=ω+ω 带宽：SSB H B f = H f 为调制信号的带宽经低通后输出信号为：1()()4o m t m t =所以解调器输出的有用信号功率为：221()()16o o S m t m t ==1144o i o N N n B == ⇒输出信噪比： 221()()16144o o o o m t S m t N n B n B ==输入信号平均功率：221()()4i m S s t m t == ⇒ 221()()44i i o o m t S m t N n B n B == ⇒ 制度增益：/1/oo SSB i i S N G S N == 3、卡森公式（P110）、门限的概念（P104）（了解 选填）用相干解调解调各种线性调制信号时不存在门限 AM 包络检波小信噪比时会出现门限效应 FM 小信噪比时也会出现门限效应调频波的有效带宽为：2(1)2()FM f m m B m f f f =+=∆+ m f 时调制信号的最高频率，f m 是最大频偏f ∆与m f 的比值4、FM 优于AM 的原因（P118-119）在大信噪比情况下，AM 包络检波的输出信噪比为：2()o o o S m t N n B=设AM 信号100%调制，且m(t)为单频余弦波，则22()2A m t =因而2/22o o o m S A N n f = FM ：2232o f o o mS A m N n f =所以2(/)3(/)o o FM f i i AM S N m S N = 宽带调频（WBFM ）信号的传输带宽FM B 与AM 信号的传输带宽AM B 之间关系为：2(1)(1)FM f m f AM B m f m B =+=+ ⇒2(/)3()(/)o o FM FM i i AM AMS N BS N B =在大信噪比情况下，调频系统的抗噪声性能将比调幅系统优越，且其优越程度将随传输带宽的增加而提高5、频分复用的目的（了解 P123）为了充分利用信道的频带或时间资源，提高信道的利用率 6、AM 包络检波的性能222()()22o i mA m t S s t ==+ 2()i i o N n t n B == ⇒ 22()2i o i o S A m t N n B+=大信噪比时：2()o S m t = 2()o i o N n t n B == ⇒2()o o o S m t N n B = ⇒ 222/2()/()o o AM i i o S N m t G S N A m t ==+ 7、FM 非相干解调性能()cos[()]FM c f s t A t K m d =ω+ττ⎰22i A S =i o FMN n B =22i i o FMS A N n B =大信噪比：222()()()o od f S m t K K m t == 223283d o mo K n f N Aπ= ⇒ 23(1)FM f f G m m =+ 第六章1、基带信号的波形及其功率谱（了解 P133-138） s(t)=u(t)+v(t)22u 1212()()()(1))))(1))]()s v s s s s s m P f P f P f f P P f f f mf P mf f mf ∞=-∞=+=-⎪(-(⎪+⎪(+-(⎪δ-∑G G [PG G平均功率：1()()2s s S P d P f df π∞∞-∞-∞=ωω=⎰⎰单极性基带信号功率谱密度为22()(1))(1))]()s s sssm P f f P P f f P mf f mf ∞=-∞=-⎪(⎪+⎪-(⎪δ-∑G G双极性基带信号功率谱密度为22()4(1))(21))]()s s sssm P f f P P f f P mf f mf ∞=-∞=-⎪(⎪+⎪-(⎪δ-∑G G2、码间串扰的概念、传码率与系统带宽（掌握 P146）由于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。

第一章绪论本章小节常用通信术语通信系统的组成和分类，通信方式数字通信系统的主要特点离散信源的信息量，平均信息量（熵）码元速率，信息速率，频带利用率，误码率基本概念与学习要点1.1 常用术语通信：克服距离上的障碍，交换和传递消息。

消息：有待于传输的文字、符号、数据和语音、活动图片等。

前者称为离散消息（指消息状态是可数的或离散的），后者称为连续消息（指消息状态连续变化）。

信号：与消息一一对应的电量。

它是消息的物质载体，即消息是寄托在电信号的某参量上，若该参量是离散取值的，这样的信号则称为数字信号。

若电信号的该参量连续取值，则称为模拟信号。

通信系统：传递信息所需的一切技术设备的总和。

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。

1.2 通信系统的组成1.通信系统的一般模型通信系统的一般模型如下图1-1所示图1-11)信源和收信者（信宿）信源是发出信息的源，其作用是把消息转换成原始电信号。

信源可分为模拟信源和数字信源。

模拟信源（如电话机、电视摄像机）输出连续幅度的模拟信号；数字信源（如电传机、计算机等各种数字终端设备）输出离散的数字信号。

信宿是传输信息的归宿点，其作用是将复原的原始信号转换成相应的消息。

2)发送设备发送设备的基本功能是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息中传输的信号。

变换方式是多种多样的，在需要频谱搬移的场合，调制是最常见的变换方式。

对数字通信系统来说，发送设备常常又可分为信源编码与信道编码。

3)信道信道是指传输信号的通道，可以是有线的，也可以是无线的，有线和无线均有多种传输媒质。

信道既给信号以通路，也对信号产生各种干扰和噪声。

传输媒质的固有特性和干扰直接关系到通信的质量。

4)接受设备接收设备的基本功能是完成发送设备的反变换，即进行解调、译码、解码等等。

它的任务是从带有干扰的接收信号中正确恢复出相应的原始信号来。

对于多路复用信号，接收设备还具有解除多路复用和实现正确分路的功能。

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。

通信原理知识点笔记总结一、信号与系统1.1 时域和频域时域表示信号随时间的变化，频域表示信号在频率上的特性。

通信系统中的信号通常是在时域和频域上进行分析和处理的。

1.2 信号的分类根据波形和性质，信号可以分为连续信号和离散信号。

连续信号是信号在时间上连续变化的，而离散信号是在某些时刻取特定数值的信号。

1.3 傅里叶变换傅里叶变换是将信号在时域上的波形转换到频域上的表示，可以分析信号的频谱特性。

傅里叶逆变换则是将信号从频域上的表示还原为时域上的波形。

1.4 采样和量化在数字通信中，信号需要经过采样和量化处理，将连续信号转换为离散信号，以便进行数字化处理和传输。

1.5 系统的传递函数系统的传递函数描述了输入信号和输出信号之间的关系，可以用来分析系统的性能和稳定性。

二、模拟调制与解调2.1 模拟调制模拟调制是将数字信号调制成模拟信号，以便在传输过程中减小信号的失真和干扰。

常见的模拟调制方式包括调幅调制（AM）、调频调制（FM）和调相调制（PM）。

2.2 AM调制原理AM调制是通过改变载波的幅度来传输信息，信号可以直接调制到载波上。

2.3 FM调制原理FM调制是通过改变载波的频率来传输信息，信号是通过改变载波的频率来实现。

2.4 PM调制原理PM调制是通过改变载波的相位来传输信息，信号是通过改变载波的相位来实现。

2.5 解调解调是将模拟信号还原成原始数字信号的过程，通常通过相应的解调器实现。

三、数字调制与解调3.1 数字调制数字调制是将数字信号调制成模拟信号的过程，常见的数字调制方式有ASK、FSK和PSK 等。

3.2 ASK调制原理ASK调制是通过改变载波的幅度来传输数字信号，可以通过调制器将数字信号转换为模拟信号。

3.3 FSK调制原理FSK调制是通过改变载波的频率来传输数字信号，可以通过调制器将数字信号转换为模拟信号。

3.4 PSK调制原理PSK调制是通过改变载波的相位来传输数字信号，可以通过调制器将数字信号转换为模拟信号。

第一部 通信原理部分习题答案第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。