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现代通信原理教学要求
第一章绪论
1通信、通信系统的定义;
通信:从一地向另一地传递消息(信息或消息的传输和交换);
通信系统:实现消息传递所需的一切技术设备和信道的总和称为通信系统
2•通信系统的一般模型及各框图作用;
信息源:消息的发源地,把各种消息转换成原始电信号(称为消息信号或基带信号)。发送设备: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道中传输的信号。信道:传输信号的物理媒质。
噪声源:不是人为加入的设备,而是信道中的噪声以及通信系统其它各处噪声的集中表示。
接收设备:功能是放大和反变换(如滤波、译码、解调等),其目的是从受到干扰和减损的接收信号中
正确恢复原始电信号。
受信者(信宿):传送消息的目的地。(将原始电信号还原成相应的消息)。
3•基带信号、频带信号、模拟信号、数字信号的含义;
基带信号:信息源把各种消息转换成原始电信号的信号。
频带信号(带通信号):(经过调制以后的信号称为已调信号,特点:携带信息,适合在信道中传输)信号的频谱具有带通形式且中心频率远离零频。
模拟信号(连续信号):凡信号参量的取值连续(不可数,无穷多),称为模拟信号。
数字信号(离散信号):凡信号参量只可能取有限个值,称为数字信号。
信源编码与译码:信源编码的作用是提高信息传输的有效性,完成模/数(A/D)转换;信源译码是信源编码的逆过程。
信道编码与译码:数字信号在信道传输时会因为各种原因产生差错,为了减少差错则在信息码中按照一定的规则加入监督码,组成抗干扰编码,接收端译码器则按照一定规则解码,发现错误或纠正错误,
从而提高心态的抗干扰能力(提高可靠性)。
数字调制与解调:数字调制就是把数字基带信号的频谱搬移到高频处,形成适合在信道中
传输的频带信号。数字解调就是采用相干解调或非相干解调还原为数字基带信号。
同步:同步是保证数字通信系统有序、准确、可靠工作的前提条件。(载波同步、位同步、群同步和网同步)。
数字通信的主要特点:(1)抗干扰能力强而且噪声不累加;(2)差错可控;(3)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;
(4)易于集成化,从而使通信设备微型化;(5)易于加密处理,且保密强度高。缺点:占用带宽大,需要同步。
5 •通信系统分类(按传输媒质、信号复用方式);
按传输媒质分类:有线通信系统(用导线作为传输媒质完成通信:架空明线、同轴电缆、光导纤维、波导等。)和无线通信系统(依靠电磁波在空间传播达到传递消息的目的:短波电离层传播、微波视距传播、卫星中继等。)
按信号复用方式分类:传输多路信号有三种复用方式,频分复用(用频谱搬移的方法使不同信号占据不同的频率范围)、时分复用(用脉冲调制的方法使不同信号占据不同的时间区间)、码分复用(用正交的脉冲序列分别携带不同信号)。
6.信息量的含义;自信息量、平均信息量(熵)、一条消息的信息量计算;
信息量的含义:对消息中不确定的度量(可能性越小,信息量越大)。
自信息量:I = ] o £ 戸!. a=2 b氐尸(乂)时:f = lb 尸= lbP(j?)(bit)
算术平均信息量:1/符号数
平均信息量(熵):HS ―£尸(巧lb尸(兀)(bit/符号〉
每个符号等概率出现时,熵最大:
V 1 n|
=—”而%应=IbM (bit/ 符号〉
7.通信系统的两个主要性能指标;码元传输速率、信息传输速率、频带利用率定义、误码率、误信率的计算;
模拟通信系统:有效性:有效传输频带来度量;可靠性:接收端最终输出信噪比来度量。
数字通信系统:有效性:传输速率来衡量;可靠性:差错率来衡量。码元传输速率FBd:简称传码率,又称符号速率等。
心=爭(B)
信息传输速率F b:简称传信率,又称比特率
R b= R B * H(b/s)
频率利用率:单位频带内的码元传输速率。
孕=甘(B/Hz)
误码率:发生差错码元数在传输总码元数中所占的比例
p =错谋接收码元数=辱电
一传送总码元数〜N
误信率:发生差错的比特数在传输总比特数中所占的比例
P=错溟接收比特数
" 传送总比特数
第二章随机过程
1.随机过程的基本概念;
随机过程:无穷多个样本函数的总体叫做随机过程。
2.描述随机过程统计特性的两类方法;
随机过程的统计特性可以用分布函数或概率密度函数来描述。(实际工作中用数字特征来描述随机过程的统计特性)
3.平稳随机过程的基本概念及分类;
平稳随机过程:统计特性不随时间的推移而变化。(只与时间间隔有关)。
宽平稳随机过程或广义平稳随机过程:自相关函数仅是T的函数。
严平稳随机过程或狭义平稳随机过程:分布特性与t无关。
严平稳随机过程一定是宽平稳随机过程。
4.平稳随机过程自相关函数的主要性质;
(1)/?(0) = E[^(O]=S (平均功率)~WI
(2)K(oo) = E z[f(f)J (直流功率]
⑶一&8)=孑(交流功率(方差))
当均值为0时.有尺(0) = /$
<4> (r 的傅甫数〕
|(5) |/?(r)KA(O) («(r)的上界)
5.高斯随机过程的定义及重要性质;
高斯随机过程(正态随机过程):
若随机过程弘)的任氛…)分布都服从O.刚称它为髙斯过程.
重要性质:
若ift 斯过程是广文平稳的,则也是狭义平稳的字
若高斯过程中的随机变量之间互不相关*则它们也是统计独立的( (3>若
干个高斯过程的代数和的过程仍是高斯型:
高斯过程经过线炸变换(或线性系统)后的过程仍是高斯型
6•高斯白噪声的定义、功率谱密度和自相关函数;
咼斯白噪声: 白噪声是高斯分布的,则称之为高斯白噪声。 功率谱密度和自相关函数:
= -T- (W/Hz)
7•窄带随机过程的同相一正交表示及统计特性、包络和相位的统计特性。
第三章信道与躁声 1. 信道的定义与分类;
信道:以传输媒质为基础的信号通道,有狭义信道和广义信道之分。 狭义信道:仅是指信号的传输媒质。
广义信道:不仅是传输媒质,还包括通信系统张的一些转换装置。 2. 调制信道和编码信道的定义;调制信道特点;
调制信道:指从调制器的输出端到解调器的输入端所包含的发转换装置、媒质和收转换装 置三部分。 编码信道:指编码器的输出端到译码器的输入端的部分,包括调制器、 调制信道和解调器
调制信道特点: (1) 有一对或多对的输入、输出端
(2) 绝大多数的信道都是线性的,即满足线性叠加定理 (3) 信号通过信道具有固定的或时变的延迟时间 (4) 信号通过信道会受到固定的或时变的损耗
(5)
即使没有信号输入,在信道的输出端仍可能有一定的输出(噪声)
3 •恒参信道和随参信道的含义、特点
恒参信道:传输媒质是基本不随时间变化的,所构成的广义信道通常属于恒参信道; 随参信道:传输媒质随时间随机快变化,则构成的广义信道通常属于随参信道
(1) ⑵