通信原理复习资料(根据南邮课件总结)

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 信息源（简称信源）：把各种消息转换成原始电信号，如麦克风。

信源可分为模拟信源和数字信源。

发送设备：产生适合于在信道中传输的信号。

信道：将来自发送设备的信号传送到接收端的物理媒质。

分为有线信道和无线信道两大类。

噪声源：集中表示分布于通信系统中各处的噪声。

接收设备：从受到减损的接收信号中正确恢复出原始电信号。

受信者（信宿）：把原始电信号还原成相应的消息，如扬声器等。

两种变换： 模拟消息 原始电信号（基带信号） 基带信号 已调信号（带通信号） 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 信源编码与译码目的： 提高信息传输的有效性 完成模/数转换信道编码与译码目的：增强抗干扰能力 加密与解密目的：保证所传信息的安全数字调制与解调目的：形成适合在信道中传输的带通信号 同步目的：使收发两端的信号在时间上保持步调一致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（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。

（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(eg:8个等概率波形，即8进制波形，含3bit信息)。

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。

若随机过程(t)的谱密度集中在中心频率fc 附近相对窄的频带范围 f 内，即满足 f << fc 的条件，且 fc 远离零频率，则称该(t)为窄带随机过程。

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。

光纤A/结构: 纤芯 包层B/按折射率分类: 阶跃型 梯度型C/按模式分类: 多模光纤 单模光纤图4-9 双绞线导体 绝缘层导体 金属编织网 保护层 实心介质 图4-10 同轴线折射率 n1 n2 折射率 n n2 71折射率 n1 n2 单模阶跃图4-11 光纤结构示意图(((D/损耗与波长关系损耗最小点：1310 与1550nm4、信道模型的分类：调制信道和编码信道。

5、调制信道数学模型－ 信道输入端信号电压；－ 信道输出端的信号电压； － 噪声电压－ 调制信道数学模型◆ 因k (t )随t 变化，故信道称为时变信道。

◆ 因k (t )与e i (t )相乘，故称其为乘性干扰。

◆ 因k (t )作随机变化，故又称信道为随参信道。

◆ 若k (t )变化很慢或很小，则称信道为恒参信道。

◆ 乘性干扰特点：当没有信号时，没有乘性干扰。

6、调制信道分类：随参信道和恒参信道。

随参信道：特性随机变化得信道称为随机参量信道，简称随参信道。

恒参信道：信道特性基本上不随时间变化，或变化极慢极小。

称为恒定参量信道，简称恒参fe 0(t )e i (t )n (t )调制信道数学模型)()]([)(t n t e f t e i o +=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编码信道调制信道 )(t n )(t e o )(t e i )()()()(t n t e t k t e i o +=0.7 0.9 1.1 1.3光波波长（m ）1.55 m 1.31 m 图4-12光纤损耗与波长的关系信道。

7、编码信道的输入和输出信号是数字序列，编码信道对信号的影响是使传输的数字序列发生变化，即序列中的数字发生错误。

用错误概率来描述编码信道的特性。

8、编码信道中产生错码的原因以及转移概率的大小主要是由于调制信道不理想造成的。

9、恒参信道的主要传输特性通常用振幅～频率特性和相位～频率特性来描述。

10、码间串扰：在传输数字信号时，波形畸变可引起相邻码元波形之间发生部分重叠，造成码间串扰。

11、频率失真：指由于信道的振幅——频率特性不理想，则信号发生的失真称为频率失真。

12、相位失真：指由于信道的相位特性不理想使信号产生的失真称为相位失真。

13、频率失真和相位失真都是线性失真；可以用线性网络进行补偿。

14、非线性失真：是指信道输入和输出信号的振幅关系不是直线关系。

这种失真主要是由于信道中的元器件不理想造成的。

15、频率偏移：是指信道输入信号的频谱经过信道传输后产生了平移。

主要是由于发送端和接收端中用于调制解调或频率变换的振荡器的频率误差引起的。

16、随参信道：又称时变信道，信道参数随时间而变。

17、随参信道的特性： （1）衰减随时间变化 （2）时延随时间变化（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。

18、接收信号的分类（1）确知信号：接收端能够准确知道其码元波形的信号 （2）随相信号：接收码元的相位随机变化（3）起伏信号：接收信号的包络随机起伏、相位也随机变化。

通过多径信道传输的信号都具有这种特性19、将信道中存在的不需要的电信号统称为噪声。

20、通信系统中的噪声是叠加在信号上的，没有传输信号时通信系统中也有噪声，噪声永远存在于通信系统中。

21、噪声对于信号的传输时有害的，它能使模拟信号失真，使数字信号发生错码，并限制着信息的传输速率。

22、按噪声来源分类（1）人为噪声 － 例：开关火花、电台辐射（2）自然噪声 － 例：闪电、大气噪声、宇宙噪声、热噪声 热噪声：来自一切电阻性元器件中电子的热运动。

23、按噪声性质分类（1）脉冲噪声： （2）窄带噪声： （3）起伏噪声： 24、信道容量 － 指信道能够传输的最大平均信息速率。

25、连续信道容量(香农定理)：式中 S － 信号平均功率 （W ）； N － 噪声功率（W ）； B － 带宽（Hz ）)/(1log 2s b N S B C t ⎪⎭⎫ ⎝⎛+=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：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。

（1）当S 趋于无穷大，或n0 趋于0时，Ct 趋于无穷大。

（2）当B 趋于无穷大时，信道容量不会趋于无限大，而只是S / n0的1.44倍。

这是因为当带宽B 增大时，噪声功率也随之增大。

（3）上式中Eb —每比特能量；Tb = 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。

第五章 P126页小结都是；以及P121页5-5各种模拟调制系统的比较。

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。

2、载波调制 － 用调制信号去控制载波的参数的过程。

3、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。

4、调制的目的：（为什么要进行载波调制？） （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。

第六章1、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。

2、在某些具有低通特性的有线信道中，特别是在传输距离不太远的情况下，基带信号可以不经过载波调制而直接进行传输。

3、研究数字基带传输系统的原因： （1）近程数据通信系统中广泛采用 （2）基带传输方式也有迅速发展的趋势（3）基带传输中包含带通传输的许多基本问题（4）任何一个采用线性调制的带通传输系统，可以等效为一个基带传输系统来研究。