通信原理(总复习)-通信

• 3.平稳随机过程的自相关函数与其功率谱密度是一对傅 里叶变换。 ——维纳-辛钦关系 R()P(f)
• 4.平稳过程的归一化总平均功率
SE [2(t) ]R (0) P (f)df
• 5.高斯过程重要性质
• 高斯过程若是广义平稳的，则也严平稳。 • 如果高斯过程在不同时刻的取值是不相关的，那么它们也是统计独立
• AM信号的带宽、功率、调制效率
BAM2fH
PAMA202 m22(t)PcPS
AM
PS PAM

m2 t A02 m2 t
当|m(t)|max = A0时（100％调制），调制效率最高，这时max ＝ 1/3
• 4.双边带(DSB)
• 时域表示式
sDS (tB )m (t)co cts
• 难点：1.平稳随机过程的相关函数与功率谱密度。 2．平稳随机过程通过线性系统的特点。 3．正弦波加窄带高斯噪声。
• 1.随机过程的数字特征：均值（数学期望）、方差、相关函数
• 2.平稳过程的自相关函数
– 平稳过程自相关函数的定义：

R ( t 1 , t 2 ) E [ ( t 1 ) ( t 1 ) ] x 1 x 2 f 2 ( x 1 , x 2 ;) d 1 d 2 x R ( x )
• 4.电磁波（无线电波）的传播方式分类：
——地波、天波、视线传播
• 5.信道模型的分类：
——调制信道、编码信道 • 调制信道
乘性干扰特点：当e 没o(有t)信 号k 时(t，)e 没i有(t)乘 性n 干(t扰)。
加性干扰特点：当没有信号时，仍有加性干扰。
调制信道分类：随参信道（ k(t)作随机变化） 恒参信道（ k(t)变化很慢或很小）
– 角度调制（非线性调制）：频率调制(FM)、相位调制(PM)
• 3.调幅（AM）
• 时域表示式
s A M ( t ) [ A 0 m ( t ) ] c o s c t A 0 c o s c t m ( t ) c o s c t
• 频谱：
M
P (x i) lo g 2P (x i)( 比 特 /符 号 ） i 1
( 1 .4 6 )
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
• 有效性：可用有效传输频带（带宽）来度量。 • 可靠性：可用接收端最终输出信噪比（So/No）来度量。
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：用误码率和误信率表示
是统计独立的 。
• 8.白噪声n (t)、高斯白噪声、低通白噪声（带限白噪 声）、带通白噪声、窄带高斯白噪声
Pn(
f
)

n0 2
0
f fH 其它
R()n0
fH
sin2fH 2fH
Pn(f)
n0 2
0
fc
Bf 2
fc
B 2
其f它
R()n0BsiB n Bco2sfc
• Ct － 单位时间（秒）内能够传输的平均信息量最大值
• 信息传输速率R
Rr[H (x)H (x/y)] (b/s)
式中 r － 单位时间内信道传输的符号数
Cm[a H(x x)H(x/y)] P(x)
(比特/符号)
C t m P(x){a r[H x(x)H (x/y)]}(b/s)
第5章 模拟调制系统
• 内容：幅度调制的原理及抗噪声性能，非线性调制 （角度调制）的原理及其抗噪声性能，各种模拟调制 系统的比较，频分复用(FDM)和调频立体声。
• 重点：1.幅度调制的原理及抗噪声性能。（计算） 2.非线性调制的原理及频率调制系统的抗噪声
性能。 3.各种模拟调制系统的性能比较。 4.频分复用(FDM)的概念。
• 7.窄带随机过程
– 结论1：一个均值为零的窄带平稳高斯过程(t) ，它的同 相分量c(t)和正交分量s(t)同样是平稳高斯过程，而且 均值为零，方差也相同。此外，在同一时刻上得到的c 和s是互不相关的或统计独立的。
– 结论2：一个均值为零，方差为2的窄带平稳高斯过程
(t)，其包络a(t)的一维分布是瑞利分布，相位(t)的一 维分布是均匀分布，并且就一维分布而言， a(t)与(t)
第3章 随机过程
• 内容：随机过程的基本概念，平稳随机过程，高斯、 窄带随机过程，平稳随机过程通过线性系统，正弦波 加窄带高斯噪声，高斯白噪声和带限白噪声。
• 重点：1.随机过程的数字特征。 2.平稳随机过程的特性—各态历经性。 3.高斯过程的一维概率密度函数的特性。 4．正弦波加窄带高斯过程。 5．平稳随机过程通过线性系统的特点。 6．高斯白噪声和带限白噪声。
码元传输速率RB:
信息传输速率Rb：
RB

1 T
(B)
RbRBlo2M g (b)/s
RbRBH (b/)s
频带利用率： 误码率
RB (误B信/H率)z
B
b

Rb B
b/(sHz)
8.计算码元速率RPBe 、传 信错输息误总速码码元 率元数R数b、频带利用率、误Pb码 率传错输误、总比误比特信特数数率
• 9.连续信道的信道容量
– 高斯白噪声背景下的连续信道的信道容量公式（香农公式）
Ct Blo2g1N S (b/s)
Ct Blo2g 1nS 0B
(b/s)
– 连续信道的容量Ct和信道带宽B、信号功率S及噪声功率谱密 度n0三个因素有关。
• 14.信道容量的计算（连续信道为主）
– 平稳过程自相关函数的性质
• R(0)E[2(t)] — (t)的平均功率
• R()R() R()R(0)
•
— 的偶函数
— R()的上界
即自相关函数R()在 = 0有最大值。
• R( )E2[(t)]a2 — (t)的直流功率
• R(0)R()2
表示平稳过程(t)的交流功率。当均值为0时，有 R(0) = 2 。
• 频谱：
• DSB信号的带宽S （D2(S fHB )）1 、2[M 功( 率 (无c载) 波M 功( 率 ) 、c)调]制效率（100％）
• 解调：不能用包络检波，需用相干检波（较复杂）。
• 5.单边带调制（SSB）
– 产生SSB信号的方法有两种：滤波法和相移法。
– 上边带频谱图
式中输入信噪比Si /Ni 的定义是：
Si Ni
解解调调器器输输入入已噪调 平声 功 信 均的 率 号 功平 的 率 nsm 2i2均 ((tt))
DSB调制系统的性能
– 输入信噪比 – 输出信噪比
Si

1 m 2 (t) 2
Ni
n0 B
So

1 m2 (t)
4

m2 (t)
No
1 4
Ni
n0 B
按消息传递方向与时间关系分：单工、半双工和全双工通信 按数据代码排列方式分：并行传输和串行传输
• 6.计算离散信源的信息量、熵
1 Ilog2 P(x)log2P(x)
（b）
H (x ) P (x 1 )[ lo g 2P (x 1 )] P (x 2 )[ lo g 2P (x 2 )] P (x M )[ lo g 2P (x M )]
S A M () A 0 [( c ) ( c ) ] 1 2 [ M ( c ) M ( c ) ]
• 调制器模型
mt
sm t
– 可用包络检波法解调。条件m(t)| A0 。 A否0 则， c“o过s调幅ct” 。
– AM信号的频谱由载频分量、上边带、下边带三部分组成
• 6.线性系统（恒参信道）中无失真条件：
• 振幅～频率特性：为水平直线 • 相位～频率特性：为通过原点的直线
• 7.随参信道（变参信道）的特性（共性）：
– 衰减随时间变化 – 时延随时间变化
– 多径效应（概念、特点）
• 8.信道容量 ：指信道能够传输的最大平均信息速率
– 离散信道容量
• C － 每个符号能够传输的平均信息量最大值
– 相干解调器的一般模型
sm t
s p t LPF sd t
c t cosct
• 包络检波
– 适用条件：AM信号，且要求|m(t)|max A0 ， – 包络检波器结构：
通常由半波或全波整流器和低通滤波器组成
• 8.线性调制系统的抗噪声性能
sm t
nt
带通 滤波器
sm t 解调器 ni t
mo t no t
பைடு நூலகம்
• 解调器输出信噪比定义
• 制度增益定义：
N S o o 解 调 解 器 调 输 器 出 输 有 出 用 噪 信 声 号 的 的 平 平 均 均 功 功 率 率 m n o 2 o 2 ( ( tt) )
G S0 / N0 Si / Ni
调频信号的平均功率等于未调载波的平均功率即调制后总的功率不变只是将原来载波功率中的一部分分配给每个边频分量大信噪比时fm非相干解调器输出端的输出信噪比为了解考虑mt为单一频率余弦波时制度增益调频系统抗噪声性能好的这一优越性是以增加其传输带宽来换取的
通信原理
第1章 绪 论
• 内容：通信的基本概念，通信系统的组成，通信系 统的分类与通信方式，信息及其度量，通信系统的
主要性能指标。
• 重点：1.通信系统的一般模型，模拟和数字通信系统 模型。（框图，各部分基本功能）
•
2．信息及其度量（信息的熵）。
•
3．主要性能指标—有效性和可靠性。
• 难点：1.通信系统的主要性能指标。
•
2．求信息的信息量。
• 1.通信的基本概念：通信、通信系统、通信的目的
• 2.通信系统的一般模型，模拟和数字通信系统模型。 （框图，各部分基本功能）
• 难点：1. 幅度调制的抗噪声性能分析。 2. 非线性调制的原理及频率调制系统的抗噪声
性能分析。
• 1. 调制 － 把信号转换成适合在信道中传输的形式的一种过程。
– 调制信号 、载波、载波调制 、已调信号 、解调（检波）的概念。
• 2.常见的模拟调制
– 幅度调制（线性调制）：调幅（AM）、双边带(DSB)、单边带(SSB)和残 留边带(VSB)
• 难点：1. 恒参、随参信道特性及其对信号传输的影响。 2．信道的数学模型。 3．信道容量的概念及求法。
• 1.信道：
是以传输媒质为基础的信号通道，是连接发送端和接收端的通信设备。
• 2.信道分类（按传输媒质不同）——无线信道、有线信道
• 3.信道中的干扰：有源干扰 （噪声）
•
无源干扰 （传输特性不良）
• 9.窄带高斯白噪声平均功率
N n0B
第4章 信 道
• 内容：信道的定义、分类及其数学模型，有线信道举例、 无线信道举例，信道特性对信号传输的影响，信道的噪 声，信道容量。
• 重点：1. 有线（恒参）信道特性及其对信号传输的影响。 2．随参信道的三个特点及其对信号传输的影响。 3．信道的加性噪声。 4．信道的数学模型。 5．信道容量的概念及求法。
的。 • 高斯过程经过线性变换后生成的过程仍是高斯过程。
• 6.平稳随机过程通过线性系统
若线性系统的输入是平稳的，则输出也是平稳的。 且
E [0(t) ]a h()daH (0)
P 0 ( f) H ( f) H ( f) P i( f) H ( f) 2 P i( f)
• 缺点： – 需要较大的传输带宽 – 对同步要求高
• 4.通信系统的分类（按信号）
• 按调制方式分类：基带传输系统和带通（调制）传输系统 • 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 • 按信号复用方式分类：频分复用、时分复用、码分复用
• 5.通信方式
SDSB
c
0
c

HUSB
c
0
c

SUSB
c
0
c

– SSB信号的时域表示式
sSS (t)B1 2m (t)co cts 1 2m ˆ(t)sic n t
– SSB信号的带宽（fH）、节省功率、需用相干解调。
• 7.相干解调与包络检波
• 相干解调
图1-1 通信系统一般模型
图1-4 模拟通信系统模型
信 息 源
信 源 编
码
加 密
信 道 编
码
数 字 调
制
信道
数 字 解 调
信 道 译
码
解
信 源
译
密
码
受 信 者
噪声源
图1-5 数字通信系统模型
• 3.数字通信的优缺点
• 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
No1 4ni2(t)1 4Ni 1 4n0B