绪论
1.通信的目的 ：传递消息中所包含的信息。
2.通信的方式 ：单工、半双工、双工。
3.通信系统的指标：（1）有效性： 模拟通信系统：带宽
数字通信系统：码元速率 信息速率 频带利用率
（2）可靠性：模拟通信系统：输出信噪比
数字通信系统：误码率 误信率
4.信息量的计算 1=log log ()()
a a x I P x P =- 信息量的单位与对数的底a 有关 如果a=2则信息量的单位为比特（bit ）简记为
b 如果a=e 则单位为奈特 （nat ） a=10 则信息量的单位为 哈特莱 （Hartley ） 通常使用的单位为比特 这时有 221=log log ()()
x I P x P =- （b ） 平均信息量为： 121222221()[log ()]()[log ()]()[log ()]()log ()b/M M M
i i i H x P x P x P x P x P x P x P x P x =-+-+???+-=
-∑ （）= （符号）
通信系统的主要性能指标：
（1） 码元传输速率R B 定义为单位时间（每秒）传送码元数目 单位波特（Baud ）简记B
（2） 信息传输速率R b 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 b/s 或bps
（3） 频带利用率η 定义为单位带宽（每赫）内的传输速率。
（4） 误码率P e 是指错误接受的码元数在传输总码元数中所占的比例 更确切的说误码率
是码元在传输系统中传错的概率。
（5） 误信率 P b 是指错误接受的比特数在传输总比特数中所占的比例。
(a) 1B B R T
= （） (b) 2log (b/s)b B R R M =
(c) Z (B /H )B R B η=
Z b/(s H )b b R B η=? (d) e P =错误码元数传输总码元数
(e) b P =错误比特数传输总比特数
例题
通信原理复习资料 第一章 绪论 1、模拟通信系统模型 模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系统 2、数字通信系统模型 数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统 3、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）便于处理、变换、存储 （4）便于将来自不同信源的信号综合到一起传输 （5）易于集成，使通信设备微型化，重量轻 （6）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 4、通信系统的分类 （1）按通信业务分类：电报通信系统、电话通信系统、数据通信系统、图像通信系统 （2）按调制方式分类：基带传输系统和带通（调制）传输系统 （3）按信号特征分类：模拟通信系统和数字通信系统 （4）按传输媒介分类：有线通信系统和无线通信系统 （5）按工作波段分类：长波通信、中波通信、短波通信 （6）按信号复用方式分类：频分复用、时分复用、码分复用 ★★5、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）， 是“速度”问题； 模拟通信系统模型 信息源 信源编码 信道译码 信道编码信 道数字调制 加密 数字解调解密 信源译码 受信者 噪声源 数字通信系统模型
可靠性：指接收信息的准确程度，也就是传输的“质量”问题。 （1）模拟通信系统： 有效性：可用有效传输频带来度量。 可靠性：可用接收端解调器输出信噪比来度量。 （2）数字通信系统： 有效性：用传输速率和频带利用率来衡量。 可靠性：常用误码率和误信率表示。 码元传输速率R B ：定义为单位时间（每秒）传送码元的数目，单位为波特（Baud ）； 信息传输速率R b ：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。 6、通信的目的：传递消息中所包含的信息。 7、通信方式可分为：单工、半双工和全双工通信 ★8、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。 9、信息源的熵，即每个符号的平均信息量：)x (p log )x (p I i 2n 1 i i ∑=- = 结论：等概率发送时，信息源的熵有最大值。 第二章 信道与噪声 一 确知信号与随机过程 1、确知信号：是指其取值在任何时间都是确定的和可预知的信号，通常可以用数学公式表示它在任何时间的取值。 2、确知信号的类型 （1）按照周期性区分：周期信号和非周期信号 （2）按照能量区分：能量信号和功率信号： 特点：能量信号的功率趋于0，功率信号的能量趋于￥ 3、确知信号在频域中的性质有四种，即频谱、频谱密度、能量谱密度和功率谱密度。 4、确知信号在时域中的特性主要有自相关函数和互相关函数。 ★ 5、自相关函数反映一个信号在不同时间上取值的关联程度。能量信号的自相关函数R （0）等于信号的能量；功率信号的自相关函数R （0）等于信号的平均功率。 6、随机过程是一类随时间作随机变化的过程，它不能用确切的时间函数描述。 ★7、随机过程具有随机变量和时间函数的特点，可以从两个不同却又紧密联系的角度来描述：①随机过程是无穷多个样本函数的集合②随机过程是一族随机变量的集合。 ★8、随机过程的统计特性由其分布函数或概率密度函数描述。 9、高斯过程的概率分布服从正态分布，它的完全统计描述只需要它的数字特征。 ★★10、瑞利分布、莱斯分布、正态分布是通信中常见的三种分布：正弦载波信号加窄带高斯噪声的包络为莱斯分布；当大信噪比时，趋近于正态分布；小信噪比时近似为瑞利分布。 11、窄带随机过程：若随机过程x (t )的谱密度集中在中心频率f c 附近相对窄的频带范围Df 内，即满足Df << f c 的条件，且 f c 远离零频率，则称该x (t )为窄带随机过程。 ★★12、宽平稳随机过程的定义：P ？？. ★★13、各态历经性定义及应用：P ？？ 宽平稳与各态历经性的关系。 二、信道分类： （1）无线信道 － 电磁波（含光波）
第1章引言 1.1 学习指导 1.1.1 要点 本章的要点有通信系统的数学模型，通信系统的分类及通信方式，信息及其度量，通信系统的主要性能指标。 1.通信系统的数学模型 通信系统是指传递消息所需的一切技术设备（含信道）的总和。通信系统的作用就是将信息从信源发送到一个或多个目的地。 （1）一般模型 以图1-1所示的功能框图来表示。 信源输入变换器发送设备信道接收设备 信宿输 出变换器 噪声源 图1-1通信系统的一般模型 信息源。信源所产生的信息可以是声音、图像或文本。信息源一般包含变换器，将信源的输出变换成电信号。例如，用作变换器的话筒，可以将语音信号变换成电信号，而摄像机则将图像信号变换成电信号。这些设备输出的信号一般称为基带信号。在接收端，使用类似的变换器就可以将接收到的电信号变换成适合用户的形式，如声音信号、图像等。 发送设备。发送设备将原始基带电信号变换成适合物理信道或其他传输介质传输的形式。例如在无线电和电视广播中，通信部门规定了各发射台的频率范围，因此，发射机必须将待发送的信息信号转换到适合的频率范围来发送，以便与分配给此发射机的频率相匹配。这样，由多个无线电台发送的信号就不会彼此干扰。又如果信道是光纤组成的，那么发送设备就要将处理好的基带信号转换光波信号再发送。因此发送设备涵盖的内容很多，可能包含变换、放大、滤波、编码调制等过程。对于多路传输系统，发送设备中还包括多路复用器。 信道。信道用于将来自发送设备的信号发送到接收端的物理介质。信道可以分为两大类：无线信道和有线信道。在无线信道中，信道可以是大气、自由空间和海水。有线信道有双绞电话线、同轴电缆及光纤等。信道对不同种类的信号有不同的传输特性，但都会对在信道中传输的信号产生衰减，信道中的噪声和由不理想接收机引入的噪声会引起接收信号的失真 接收设备。接收设备的功能是恢复接收信号中所包含的消息信号。使用和发送端相
第一章 1.通信—按照传统的理解就就是信息的传输。 2.通信的目的:传递消息中所包含的信息。 3.信息:就是消息中包含的有效内容。 4.通信系统模型: 5、通信系统分为:模拟通信系统模型与数字通信系统模型。 6、数字通信的特点: (1)优点: 抗干扰能力强,且噪声不积累 传输差错可控 便于处理、变换、存储 便于将来自不同信源的信号综合到一起传输 易于集成,使通信设备微型化,重量轻 易于加密处理,且保密性好 便于将来自不同信源的信号综合到一起传输 (2)缺点: 需要较大的传输带宽 对同步要求高 7、通信方式(信号的传输方式) (1)单工、半双工与全双工通信 (A)单工通信:消息只能单方向传输的工作方式 (B)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 (C)全双工通信:通信双方可同时进行收发消息的工作方式 (2)并行传输与串行传输 (A)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:不需要字符同步措施 缺点:需要n 条通信线路,成本高 (B)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,节省线路铺设费用 缺点:速度慢,需要外加码组或字符同步措施 8、则P(x) 与I 之间应该有如下关系: I 就是P(x) 的函数: I ＝I [P(x)] P(x) ↑,I ↓ ; P(x) ↓ ,I ↑; P(x) = 1时,I＝0; P(x) = 0时,I＝∞; 9、通信系统的主要性能指标:有效性与可靠性 码元传输速率R B: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。
第一章 通信系统概论 一 填空选择题 1.数字通信系统的主要优点是 __抗干扰能力强噪声不积累 、差错可控、容易加密_、可 实现综合化（便于集成）等_。 2.通信系统的主要质量指标通常用_有效性_和可靠性_衡量， FSK 系统指标具体用_传输速 率（传码率、传信率）和_差错率（误码率、误信率）_衡量，FM/PM 系统具体指标用_有效传输频带 和_信噪比_衡量。 3.已知二进制数字信号在2分钟内共传送72000个码元，0、1码等概率出现，则码元速率 为600B ，信息速率为600b/s ；传送1小时后，接收到的错码为216个，其误码率为10-4； 若保持码元速率不变，变换为8进制传输，每个码元所含信息量为3 ，信息速率为 1800b/s 。 4.通信是指消息由一地向另一地进行＿＿＿＿＿＿，主要质量指标是＿＿＿＿＿和＿＿＿ ＿＿,它们在数字通信系统中具体为＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿。 5.在码元速率相同的条件下，16进制数字调制系统的信息速率是二进制的4 倍。 6.按传输媒介，通信系统可分为有线通信系统、无线通信系统。 7.数字通信系统的有效性指标包括 ( D ) A.信息传输速率 B.符号传输速率 C.频带利用率 D.以上都包括 8.在码元速率相同条件下，m 进制数字调制系统的信息速率是二进制的 log 2m 倍。 9．通信系统按其传输信号形式分可分为模拟通信系统和数字通信系统 。 10.通信系统按信道中传输的信号不同分为模拟通信系统 和 数字通信系统 11.衡量通信系统主要指标是有效性和可靠性，前者主要是消息传输速率问题，而后者 是指消息传输的 质量问题。 12．设有四个信息A 、B 、C 、D 分别以概率1/4、1/8、1/8、1/2传送，每个消息出现是相 互独立的，其平均信息量H=__1.75b/符号__。 13.设有4个消息符号，其出现概率是21、41、81、8 1各消息符号出现是相对独立的，该符号集的平均信息量为 1.75b/符号 。 14.某四元制信源，各符号对应的概率分别为21、41、81、1，则该信源符号的平均 信息量为 1.75b/符号 。当 等 概 时，平均信息量最大，其值为 2 b/符号。 15.已知某信息源的符号集由A 、B 、C 、D 四个符号构成，且每一符号独立出现 （1）若各符号出现的机率分别为8 1 814121、、、，该信息源的平均信息量（熵）为 1.75b/符号。 (2)该信息源在等 概条件下,有最大平均信息量 2 b/符号 16.某信源有四个符号0、1、2、3组成，设每个符号独立出现的概率分别为21、41、81、 81，则信源符号的平均信息量为 1.75b/符号。若以2000B 速率传送，则10s 的信息 量为3.5*104 b 。若误码率为10-4 ，则10s 的错码数为 2个 17.一个二进制数字信号码元时间长度为0.1μs ，在传输过程中平均2.5秒产生一个错码， 则其平均误码率近似为 D 。 A. 5×10-6 B.2×10-8 C.2×10-7 D.4×10 -8 18.已知一个8进制信号的符号速率为4800波特，则其对应的信息速率是( D ) A.4800bit/s B.2400bit/s C.9600bit/s D.14400bit/s 19.已知一个4进制信号的符号速率为4800波特，则其对应的信息速率是( C )。 A. 4800bit/s B. 2400bit/s C. 9600bit/s D. 14400bit/s 20.衡量数字通信系统性能的主要指标是___有效性___和可靠性两项指标。 21.数字通信系统的主要性能指标是有效性和___可靠性___两个方面。 22.衡量数字通信系统性能好坏的指标是___有效性___和__可靠性____两项指标。 23. 数字通信系统的有效性指标具体包括_信息传输速率（Rb ）、符号速率（RB ）和频带利 用率(η)_三项内容。 24.衡量数字通信系统可靠性的主要指标是（ D ）
第一章 移动通信原理概述 1、移动通信（Mobile Communication ）系指通信双方或至少一方是处于移动中进行信息交换的通信方式。 2、按多址方式，分为频分多址（FDMA ）、时分多址（TDMA ） 、码分多址（CDMA ）和空分多址（SDMA ） 3、按工作方式，分为同频单工、双频单工、双频双工和半双工； 4、蜂窝移动通信系统的基本结构 基站BTS 移动交换机 MSC 基站控制器 BSC 数据库VLR/HLR 网络管理 公共电话网 PSTN 基站控制器 BSC 基站BTS 基站BTS 基站BTS 手持机HS MS 移动台 MS 移动台 MSC ： （Mobile Switching Center ） 移动交换中心 BSC ： （Base Station Controller ）基站控制器 BTS ： （Base Station Transceiver ） 基站收发信机 MS ： （Mobile Station ）移动台 5、一个基站的构成：不是单纯的由BTS 组成，还要包括：铁塔天馈系统，电源设备，电池组，空调设备，传输设备，环境监控等。 6、蜂窝移动通信发展历程 1G FDMA AMPS 、TACS 模拟调频 2G TDMA CDMA GSM 系统 数字调制 3G CDMA Wcdma cdma2000 td-scdma 带宽数字 4G OFDM MIMO LTE 7、蜂窝技术，同频复用提高系统容量 模拟调频，仅限语音业务 频谱利用率低，容量有限；制式太多，互不兼容，不利于用户漫游，限制了用户覆盖面；提供的业务种类受限制，不能传送数据信息；容易被窃听；不能与ISDN 兼容等。 主要特征：窄带数字传输，时分多址(TDMA) 或码分多址(CDMA)接入技术。 除了传送语音外，还可传送低速率数据业务，如传真和分组的数据业务等。 更加完善的呼叫处理和网络管理功能。 8、TDMA 蜂窝系统较FDMA 蜂窝系统有许多优势，如：频谱效率提高，系统容量增大保 密性能好，标准化程度提高等。 难以满足更大的系统容量和灵活的高速率、多速率数据的传输要求。 9、更大的系统容量，更灵活的高速率、多速率数据的传输。
通信原理概论总结 第一章总结 节1 通信的发展 1、定义：通信就是由一个地方向另一个地方传递消息。 2、电通信四个发展阶段：电报时代、电子管时代、晶体管时代、集成电路时代节 3、消息及其度量1、数字信号与模拟信号电信号一般为脉冲或正弦波，携带消息的三个参量：振幅、频率、相位数字信号与模拟信号的区分方法：取值离散时间离散为数字信号取值连续时间连续为模拟信号取值连续时间离散仍为模拟信号即：由取值的方式确定离散信号或连续信号2、消息（信号）的度量与消息发生的概率有关。定量计算：信息量 I=loga[1/P(x)] P（x）为消息x出现的概率a=2 I的单位为bit[常用] a=e I的单位为nit a=10 I的单位为哈特莱3、离散消息（数字信号）信息量的计算等概时信息量的计算：I = loga 1/P 不等概时信息量的计算：I=H=E[X]=ΣP(xi)II 结论：等概时，消息的不确定程度最大，熵H 最大,即信息量最大。节3 通信系统的构成及特点1、通信系统基本模型通信系统分类与通信 方式主要性能指标为：有效性：描述消息传递的速度（单位时间传输的信息量越大越好）。可靠性：描述消息传递的质量（收、发差值越小越好）。2、模拟通信系统有效性：（指消 息传输速度）用信息速率衡量，但模拟信号的信息量难求,用系统有效传输频带B 来衡量。 可靠性：（指消息传输质量）用系统输出信噪比(S/N)o来衡量。3、数字通信系统有效性： 用传输速率来衡量。码元传输速率RB 为：多少个码元/秒（单位：波特, B）信息传输速率Rb 为：多少信息量/秒Rb = RB H （单位：比特/秒, bit/s ）RbN越大, 系统有效性越好频 带利用率h = 传码率RBN /传输带宽B (单位：波特/赫兹) h 越大, 系统有效性越好可靠性：用误码率来衡量主要技术：编码技术、调制、解调技术。数字通信系统的特点：（略）第 二章总结对随机信号、噪声只能作统计描述。1).统计特性（概率密度与概率分布）；2).数字特征（均值、方差、相关函数等）。节1 随机过程概念随机过程定义随机过程统计 特性的描述1.随机过程的概率分布函数 2.随机过程的概率密度函数三、随机过程数字特征的描述1、数学期望：性质：① E[k] = k ② E[ξ(t) + k] = E[ξ(t)] + k ③ E[ kξ(t)] = k E[ξ(t)] ④ E[ξ1(t) + … +ξn(t)] = E[ξ1(t)] + … +E[ ξn(t)] ⑤ ξ1(t)与ξ2(t)统计独立时，E[ξ1(t)ξ2(t)] = E[ξ1(t)] E[ξ2(t)] 2、方差：性质：① D[k] = 0 ② D[ξ(t) + k] = D[ξ(t)] ③ D[kξ(t)] = K2 D[ξ(t)] ④ξ1(t)ξ2(t)统计独立时，D[ξ1(t)+ξ2(t)] = D[ξ1(t)] + D[ξ 2(t)] 3、相关函数和协方差函数节2 平稳随机过程概念定义：狭义平稳、广义平稳广义平稳条件：①数学期望与方差是与时间无关的常数；②相关函数仅与时间间隔有关。性能讨论1、各态历经性（遍历性）：其价值在于可 从一次试验所获得的样本函数x(t) 取时间平均来得到它的数字特征（统计特性）2、相关函 数R(τ)性质①对偶性（偶函数）R(τ)=E[ξ(t)ξ(t+t)]=E[ξ(t1-t)ξ(t1)]= R(-τ) ②递减性E{[ξ(t) ±ξ(t+t)]2} = E[ξ2(t)±2 ξ(t) ξ(t+t) + ξ2(t+t) ] = R(0)±2R(τ) + R(0) ≥ 0 ∴R(0)≥±R(τ) R(0)≥|R(τ)| 即 τ=0 处相关性最大③ R（0）为ξ ( t ) 的总平均功率。④ R(∞)=E2{ξ(t)}为直流功率。⑤ R(0) - R(∞)= E[ξ 2(t)]- E2[ξ(t)]=s2为交流功率3、功率谱密度Px(w)与R(τ) 节3 几种常用的随机过程一、高斯过程定义: 任意n维分布服从正态分布的随机过程x(t)称为高斯过程（或正态随 机过程）。①高斯过程统计特性是由一、二维数字特征[ak, δk2, bjk]决定的②若高斯过程满足广义平稳条件，也将满足狭义平稳条件。③若随机变量两两间互不相关，则各随机变量统 计独立。二、零均值窄带高斯过程定义、零均值平稳高斯窄带过程同相随机分量xc(t), 正交随机分量x s(t) 结论：零均值窄带高斯平稳过程x( t ) ，其同相分量xc( t ) 和正交分量 xs( t ) 同样是平稳高斯过程，均值为0，方差也相同( sx2 ) , 且同一时刻的xc( t ) , x ( t ) 互不 相关，统计独立。包络a(t) 的一维分布服从瑞利分布，相位j(t) 的一维分布服从均匀分布，且同一时刻的a(t) ，j(t) 统计独立。三、宽带随机过程——白噪声定义：功率谱密度Px(w)在整个频率域范围内都是均匀的噪声称为白噪声。Px(w)=no/2 (瓦/赫兹) no为单边功率谱密度四、正弦波加窄带高斯过程结论：正弦波加窄带高斯过程r(t)，其包络z(t) 服从广义瑞利分
第一章习题 习题1.1 在英文字母中E 出现的概率最大，等于0.105，试求其信息量。 解：E 的信息量：() ()b 25.3105.0log E log E 1 log 2 2 2 E =-=-==P P I 习题1.2 某信息源由A ，B ，C ，D 四个符号组成，设每个符号独立出现，其出现的概率分别为1/4，1/4，3/16，5/16。试求该信息源中每个符号的信息量。 解： b A P A P I A 24 1 log )(log ) (1 log 2 2 2 =-=-== b I B 415.216 3 log 2 =-= b I C 415.216 3 log 2 =-= b I D 678.116 5 log 2 =-= 习题1.3 某信息源由A ，B ，C ，D 四个符号组成，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5ms 的脉冲传输，试分别求出在下列条件下的平均信息速率。 （1） 这四个符号等概率出现； （2）这四个符号出现概率如习题1.2所示。 解：（1）一个字母对应两个二进制脉冲，属于四进制符号，故一个字母的持续时间为2×5ms 。传送字母的符号速率为 Bd 10010 5213 B =??= -R 等概时的平均信息速率为 s b 2004log log 2 B 2 B b ===R M R R （2）平均信息量为 符号 比特977.15 16 log 16 53 16 log 1634log 414log 412 2 22=+ + + = H 则平均信息速率为 s b 7.197977.1100B b =?==H R R 习题1.4 试问上题中的码元速率是多少？
通信原理 第一章绪论 教材：《数字通信基础》 仇佩亮，陈惠芳，谢磊 参考书： 《Communication Systems Engineering》， J.G.Proakis and M. Salehi 《Digital Communications: Fundamentals and Applications 》 B.Sklar 《通信原理教程》，樊昌信
§1.1 通信技术发展历史回顾 有线通信 1799年Volta 发明电池； 1837年S. Morse发明电报（变长度信源码）；1844年华盛顿——巴尔的摩电报演示； 1858年第一条横跨大西洋的越洋电报电缆建成；1875年 E.Baudet发明定长信源码； 1876年Bell申请电话专利； 1877年建立Bell电话公司；
1906年De Forest发明电子三极管放大； 1915年实现横跨美洲大陆的电话； 二次大战和经济大萧条推迟了越洋电话业务；1953年建立第一条横越大西洋电话电缆；1897年Strowger发明步进制自动交换； 1960年Bell实验室发明数字交换； 在过去50年中电话有极大发展，光纤代替铜缆；
无线通信历史 1820年Oersted发现电流产生磁场； 1831年Faraday发现导线作切割磁力线运动产生感应电流；1864年Maxwell提出电磁场方程，预言电磁波存在； 1894年O. Lodge发明粉末检波器， 在牛津检测到150码远发出的无线信号；
1895年Marconi 发明的无线电报，传输2公里； 1897年Marconi申请无线电报专利，建立无线电 报公司； 1901年12月12日Marconi在加拿大纽芬兰岛收到 从英国Cornwall发出的无线信号，传输距 离1700mile. 1900年专利《调谐电话》获得批准，专利号为 No.7777；同年公司改名为Marconi公司； 1907年获诺贝尔物理奖 1904年Flemin发明电子二极管； 1906年De Forest发明电子三极管放大； 1920年AM广播在美国Pittsburgh开通；
通信原理复习资料 一、 基本概念 第一章 1、模拟通信系统模型 模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系统 2、数字通信系统模型 数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统 3、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）便于处理、变换、存储 （4）便于将来自不同信源的信号综合到一起传输 （5）易于集成，使通信设备微型化，重量轻 （6）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 4、通信系统的分类 （1）按通信业务分类：电报通信系统、电话通信系统、数据通信系统、图像通信系统 （2）按调制方式分类：基带传输系统和带通（调制）传输系统 （3）调制传输系统又分为多种调制，详见书中表1-1 （4）按信号特征分类：模拟通信系统和数字通信系统 （5）按传输媒介分类：有线通信系统和无线通信系统 （6）按工作波段分类：长波通信、中波通信、短波通信 （7）按信号复用方式分类：频分复用、时分复用、码分复用 5、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。 模拟通信系统模型 信息源 信源编码 信道译码 信道编码信 道数字调制 加密 数字解调解密 信源译码 受信者 噪声源 数字通信系统模型
（1）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。 （2）数字通信系统： 有效性：用传输速率和频带利用率来衡量。 可靠性：常用误码率和误信率表示。 码元传输速率R B：定义为单位时间（每秒）传送码元的数目，单位为波特（Baud） 信息传输速率R b：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 6、通信的目的：传递消息中所包含的信息 7、通信方式可分为：单工、半双工和全双工通信 8、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log2M比特的信息量。等概率发送时，信息源的熵有最大值。 第二章 1、确知信号：是指其取值在任何时间都是确定的和可预知的信号，通常可以用数学公式表示它在任何时间的取值。 2、确知信号的类型 （1）按照周期性区分：周期信号和非周期信号 （2）按照能量区分：能量信号和功率信号： 特点：能量信号的功率趋于0，功率信号的能量趋于∞ 3、确知信号在频域中的性质有四种，即频谱、频谱密度、能量谱密度和功率谱密度。 4、确知信号在时域中的特性主要有自相关函数和互相关函数。 5、自相关函数反映一个信号在不同时间上取值的关联程度。能量信号的自相关函数R（0）等于信号的能量；功率信号的自相关函数R（0）等于信号的平均功率。 第三章 1、随机过程是一类随时间作随机变化的过程，它不能用确切的时间函数描述。 2、随机过程具有随机变量和时间函数的特点，可以从两个不同却又紧密联系的角度来描述：①随机过程是无穷多个样本函数的集合②随机过程是一族随机变量的集合。 3、随机过程的统计特性由其分布函数或概率密度函数描述。 4、高斯过程的概率分布服从正态分布，它的完全统计描述只需要它的数字特征。 5、瑞利分布、莱斯分布、正态分布是通信中常见的三种分布：正弦载波信号加窄带噪声的包络一般为莱斯分布；当信号幅度大时，趋近于正态分布；幅度小时，近似为瑞利分布。 6、窄带随机过程：若随机过程ξ(t)的谱密度集中在中心频率f c附近相对窄的频带范围?f 内，即满足?f << f c的条件，且f c 远离零频率，则称该ξ(t)为窄带随机过程。 第四章 1、信道分类： （1）无线信道－电磁波（含光波） （2）有线信道－电线、光纤 2、无线信道（电磁波）的传播主要分为地波、天波和视线传播三种。 3、有线信道主要有明线、对称电缆和同轴电缆三种。 4、信道模型的分类：调制信道和编码信道。
绪论 1.通信的目的 ：传递消息中所包含的信息。 2.通信的方式 ：单工、半双工、双工。 3.通信系统的指标：（1）有效性： 模拟通信系统：带宽 数字通信系统：码元速率 信息速率 频带利用率 （2）可靠性：模拟通信系统：输出信噪比 数字通信系统：误码率 误信率 4.信息量的计算 1=log log ()() a a x I P x P =- 信息量的单位与对数的底a 有关 如果a=2则信息量的单位为比特（bit ）简记为 b 如果a=e 则单位为奈特 （nat ） a=10 则信息量的单位为 哈特莱 （Hartley ） 通常使用的单位为比特 这时有 221=log log ()() x I P x P =- （b ） 平均信息量为： 121222221()[log ()]()[log ()]()[log ()]()log ()b/M M M i i i H x P x P x P x P x P x P x P x P x =-+-+???+-= -∑ （）= （符号） 通信系统的主要性能指标： （1） 码元传输速率R B 定义为单位时间（每秒）传送码元数目 单位波特（Baud ）简记B （2） 信息传输速率R b 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 b/s 或bps （3） 频带利用率η 定义为单位带宽（每赫）内的传输速率。 （4） 误码率P e 是指错误接受的码元数在传输总码元数中所占的比例 更确切的说误码率 是码元在传输系统中传错的概率。 （5） 误信率 P b 是指错误接受的比特数在传输总比特数中所占的比例。 (a) 1B B R T = （） (b) 2log (b/s)b B R R M = (c) Z (B /H )B R B η= Z b/(s H )b b R B η=? (d) e P =错误码元数传输总码元数 (e) b P =错误比特数传输总比特数 例题
第一章 1.通信—按照传统的理解就是信息的传输。 2.通信的目的：传递消息中所包含的信息。 3.信息：是消息中包含的有效内容。 4.通信系统模型： 5.通信系统分为：模拟通信系统模型和数字通信系统模型。 6.数字通信的特点： （1）优点： 抗干扰能力强，且噪声不积累 传输差错可控 便于处理、变换、存储 便于将来自不同信源的信号综合到一起传输 易于集成，使通信设备微型化，重量轻 易于加密处理，且保密性好 便于将来自不同信源的信号综合到一起传输 （2）缺点： 需要较大的传输带宽 对同步要求高 7.通信方式（信号的传输方式） （1）单工、半双工和全双工通信 （A）单工通信：消息只能单方向传输的工作方式 （B）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 （C）全双工通信：通信双方可同时进行收发消息的工作方式 (2)并行传输和串行传输 （A）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：不需要字符同步措施 缺点：需要n 条通信线路，成本高 （B）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，节省线路铺设费用 缺点：速度慢，需要外加码组或字符同步措施 8.则P(x) 和I 之间应该有如下关系： I 是P(x) 的函数：I ＝I [P(x)] P(x) ↑，I ↓；P(x) ↓，I ↑； P(x) = 1时，I＝0；P(x) = 0时，I＝∞；
9. 通信系统的主要性能指标：有效性和可靠性 码元传输速率R B ：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 。 式中T － 码元的持续时间（秒） 误码率是指错误接收的码元数在传输总码元数中所占的比例，更确切的说，误码率是指码元在传输系统中被传错的概率。 第四章 1.信道连接发送端和接收端的通信设备，其功能是将信号发送端传送到接收端。 2.信道分类： 无线信道 － 电磁波（含光波） 有线信道 － 电线、光纤 3.有线信道：明线，对称电缆，同轴电缆 4.由于信道中的噪声是叠加在信号上的，而且无论有无信号，噪声是始终存在的，因此通常称它为加性噪声或加性干扰 5. 因k (t )随t 变，故信道称为时变信道。 因k (t )与e i (t )相乘，k (t )可以看作是对信号的一种干扰，故称其为乘性干扰。 6，用错误概率描述编码信道的特性，错误概率也叫转移概率。 7.接收信号： 8. 因传播有了起伏的现象称为衰落。 发射信号为单频恒幅正弦波时，接收信号因多径效应变成包络起伏的窄带信号，这种包络起伏称为快衰落（有多效应引起的衰落） － 衰落周期和码元周期可以相比。 慢衰落（起伏周期较长） － 由传播条件引起的。 9.噪声分为人为噪声和自然噪声。 10.信道容量 ) ()()()(t n t e t k t e i o +=∑∑==+=-=n i n i i i i i t t t t t t t R 1100)] (cos[)()]([cos )()(?ωμτωμ)/(1log 0 2s b B n S B C t ??? ? ? ?+=
第一章 知识点： 1.什么是信息、消息、通信？ 2.通信系统一般模型具有哪些模块，模拟通信系统、数字通信系统 有哪些模块，各模块具有什么功能。（重点）什么是基带信号、什么是频带信号？ 3.数字通信系统具有哪些特点？ 4.通信系统可以分为哪些类型？ 5.通信系统的主要性能指标是什么？提高各项指标可以采用什么方 法？（重点) 6.信息速率、码速率、数字进制之间的计算关系。 7.给定码元概率情况下平均信息量的计算。（重点） 8.无线信道分为哪些类型？各自的具有什么样的传播特性？ 9.有线信道分为哪些类型？各自的具有什么样的传播特性？ 10.信道特性对信号传输有哪些影响？ 问题： 1.画出数字通信系统的一般模型，并简要说明模型中各模块的作用 2.通信系统的性能体系有哪两项主要指标？在实际的模拟或数字系 统中，为提高其中的某一项指标，可采用哪些具体措施？（对应于每一项指标至少给出两项具体措施） 3.某信息源符号集由A，B，C，D组成，设每个符号独立出现，其 概率分别为1/4，1/2，1/8、1/8则该信息源输出符号的平均信息量是多少？ 第二章 知识点： 1.确知信号分为哪些类型？ 2.能量信号、功率信号的概念。（重点） 3.信号的功率谱密度、能量谱密度、自相关函数、互相关函数、互 相关函数是怎样定义的？ 4.什么叫随机过程？ 5.随机过程的有哪些数字特征，具有什么样的物理意义？（重点）
6. 什么是白噪声，什么是高斯白噪声？ 问题： 1、什么是功率信号？什么是能量信号？ 2、随机过程均值、方差的物理意义是什么？ 第三章 知识点 1. 什么是调制？调制在通信系统中的作用是什么？ 2. 线性调制中AM 、DSB 、SSB 、VSB 调制方法，频谱特性(能给出功率谱密度图)、带宽、解调方法，抗噪声性能。（重点） 3. 什么是信噪比、增益？ 4. 非线性调制。PM 、FM 调制方法，调频指数的概念，频谱特性、解调方法，抗噪声性能。。（重点） 5. 各种模拟调制系统的性能比较，各种信号的带宽和调制信号最大频率之间的关系，及其抗噪声性能分析比较。（重点） 问题： 1、对于双边带调制，若信号的最高频率为f ，则传输带宽为 ，为了保证接收端能无失真地恢复出调制信号，残留边带滤波器的传递函数在载波频率处具有 。 2、在一个FM 系统中，规定其电台的带宽为360kHz ，调频指数为5，则其音频信号的最高频率为 。 3、已知某调频信号中，模拟基带信号t f a t m m π2cos )(=，kHz f m 1=，载波信号是t f t c c π2cos 8)(=，MHz f c 10=若调频器的频率偏移常数 V kHz K f /10=，调制信号)(t m 的幅度V a 5.0=， （1）请求出该调频信号的调频指数；（2）写出已调信号表达式；（3）求出已调信号带宽。 4、若一个余弦波的表达式为t t f 0cos )(ω=，则其频谱密度表达式为 第四章 知识点 1. 什么是低通模拟信号的抽样定理？模拟信号数字化的基本过程包括哪些？（重点） 2. 模拟脉冲调制有哪几种类型？ 3. 抽样信号的量化原理是什么？均匀量化、非均匀量化原理及其优
通信原理知识点Newly compiled on November 23, 2020
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。 18.周期性功率信号的波形可以用傅里叶级数表示，级数的各项构成信号的离散频谱，其单位是V。 19.能量信号的波形可以用傅里叶变换表示，波形变换得出的函数是信号的频谱密度，其单位是V/Hz 。 20.只要引入冲激函数，我们同样可以对于一个功率信号求出其频谱密度。 21.能量谱密度是能量信号的能量在频域中的分布，其单位是J/Hz。功率谱密度则是功率信号的功率在频域中的分布，其单位是W／Hz。 22.周期性信号的功率谱密度是由离散谱线组成的，这些谱线就是信号在各次谐波上的功率分量|Cn|2，称为功率谱，其单位为w。但若用δ函数表示此谱线。则它可以写成功率谱密度|C（f）|2δ（f-nf0）的形式。 23.确知信号在时域中的特性主要有自相关函数和互相天函数。 24.自相关函数反映一个信号在不同时间上取值的关联程度。
简答及概念题： 1．窄带高斯白噪声中的“窄带”、“高斯”、“白”的含义各是什么？ 高斯噪声是指噪声的统计特性服从高斯分布；白噪声是指噪声的功率谱密度在系统的带宽内是均匀分布的；当一个高斯白噪声通过一窄带线性系统后，其输出为一窄带随机过程，对于噪声就称为窄带噪声。 2．画出通信系统的一般模型并简述其各部分作用。 信源的作用是将原始消息转换为相应的电信号；发送设备对基带信号进行各种处理和变换，以使它适合于在信道中传输；信道是用于传输信号的媒质；接收设备的功能与发送设备相反，作用是恢复出相应的基带信号。信宿是将恢复出来的原始电信号转换成相应的消息。 3．通信方式的分类，信息及度量。 4．信道的分类，信道容量的概念及计算。 5．什么叫门限效应？哪些模拟调制在什么情况下会出现门限效应？ 当解调器的输入信噪比下降到某一值时，如果继续下降，解调器的输出信噪比将以较快的速度下降，这种现象称为解调器的门限效应。 常规调幅（AM）在采用包络检波时，调频在采用鉴频器解调时都会出现门限效应。 6．画出数字通信系统的一般模型并简述其主要优缺点。 一般模型（略） 优点：抗干扰能力强；便于加密，有利于实现保密通信；易于实现集成化，使通信设备体积小、功耗低；数字信号便于处理、存储交换，便于和计算机连接，也便于用计算机进行管理。缺点：数字通信比模拟通信占据更宽的频带。 7．数字基带信号的码型设计需考虑哪些因素？ （1）便于从信号中提取位定时信息； （2）对于传输频带低频受限的信道，码型频谱中应不含直流分量； （3）信号的抗噪声能力强； （4）尽量减少基带信号频谱中的高频分量，以节省传输频带； （5）码型结构含有内在的检错能力； （6）码型能同时适应不同统计特性的信息源。 8．什么是眼图？为什么眼图能反映基带信号传输质量？ 将待测的基带信号加到示波器的输入端，同时把位定时信号作为扫描同步信号。这样，示波器对基带信号的扫描周期严格与码元周期同步，各码元的波形就会重叠起来。对于二进制数字信号，这个图形与人眼相象，称为“眼图”。若基带信号有失真，则眼图张开程度变小，而基带波形的失真通常是由噪声和码间串扰造成的，故眼图的形状能定性反映系统的性能。 9．什么是多路复用，有几种方式？ 将若干路独立的信号在同一信道中传送称为多路复用。由于在同一个信道中传输多路信号而互不干扰，因此可以提高信道的利用率。按复用方式的不同可分为频分复用和时分复用。
第一章 1.1通信的概念什么是通信？答：通信就是由一地向另一地传递消息。 1.2通信系统的组成 答：通信系统由信源、发送设备、信道、接收设备和收信者组成。 数字通信的主要特点 抗干扰能力强； 差错可控； 易于与各种数字终端接口，用现代计算技术对信号进行处理、加工、变换、存储，从而形成 智能网； 易于集成化，从而使通信设备微型化； 易于加密处理，且强度高； 可采用再生中继，实现高质量的远距离通信。 1.2信源编码与信道编码的概念与区别 答：概念：信源编码：用适当的方法降低数字信号的码元速率以压缩频带。 信道编码：在信息码组中按一定的规则附加一些码，以使接收端根据相应的 规则进行检错和纠错。 区别：信源编码是用来提高数字信号传输的有效性。 信道编码是用来提高数字信号传输的可靠性。 1.3什么是信息？信息与消息的区别是什么？信息量的计算（看课件容） 答：消息是指通信系统的传输对象，它是事物状态描述的一种具体形式。 信息是指消息中包含的有意义的容。 设消息所代表的事件出现的概率为P ( x )，则所含有的信息量 设有消息x 发生的概率为P（ x），则所带来的信息量为： 连续消息的信息量可用概率密度来描述。可证明，连续消息的平均信息量(相对熵 )为 x H ( x) f ( x ) log 2 f (x ) dx x 式中，—连续消息出现的概率密度。
若 a = 2，则信息量的单位为比特(bit ），它代表出现概率为1/2的消息所含有的信息量。 当两个消息等概率时，任一消息所含有的信息量为 1 比特。一位二进制数称为 1 比特，而不管这两个符号是否相等概率。 1.4衡量通信系统的性能指标 有效性、可靠性、安全性、性。 1.4什么是传码率、误码率与传信率？ 信息传输速率叫传信答：码元传输速率是传码率；在传输中出现错误码元的概率叫误码率； 率。 1.5通信方式 单工通信，是指消息只能在一个方向传输的工作方式。如广播、电视、遥控等。 所谓半双工通信，是指信号可以在两个方向上传输，但不能同时传输，必须是交替进行，一个时间只能允许向一个方向传送。如使用同一载频工作的无线电对讲机。 所谓全双工通信，是指通信双向可同时进行收发消息的工作方式，信号可以同时在两个方向 上传输。这种方案使用的信道也是一种双向信道。如普通。 7 、具有 6.5MHz带宽的某高斯信道，若信道号功率与噪声功率谱密度之比为45.5MHz，试求其信道容量。 题意分析：此题必须弄清楚信号功率与噪声功率谱密度之比的含义。之后带入香农公式求得信道 容量。 C B log2(1 S / N ) B log2(1 S / n0 B) 6.5 106 log 2 1 45.5 6.5 第二章 1.95 107( b / s ) 2.2 信道模型的式子（ 2.2 －1 2.2 －2 2.2 － 3） 2.3 恒参信道的特性：幅度、相位 答：恒参信道的特性与时间无关，是一个非时变线性网络。 2.4恒参信道与变参信道的区分 答：恒参信道的参数不随时间变化，变参信道的参数随时间变化。 什么是选择性衰落？ 答：在多径传播时，由于各条路径的等效网络传播函数不同，于是各网络对不同频率的信号衰减也就不同，这就使接收点合成信号的频谱中某些分量衰减特别严重，这种 现象称为频率选择性衰落。 分集方式： 1，空间分集 2，频率分集 3，角度分集 4，极化分集 合并方式： 最佳选择式 等增益相加式 最大比值相加式 2.5.2随机过程的统计特性，接收方式与分支方式