通信原理知識點

1、第一章.通信的目的是 傳輸消息中所包括的息 。消息是信息的 物理表現(xiàn)形式，信息是消息的 有效內(nèi)容。.信號是消息 的傳輸載體。.依照攜載消息的信號參量是 持續(xù)取值仍是離散取值，信號分為模擬信號和數(shù)字信號,.通信系統(tǒng)有不同的分類方式。依照信道中所傳輸?shù)氖悄M信號仍是數(shù)字信號（信號特點分類），相應(yīng)地把通信系統(tǒng)分成模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。按調(diào)制方式分類： 基帶傳輸系統(tǒng)和帶通（調(diào)制）傳輸系統(tǒng)。.數(shù)字通信 已成為當前通信技術(shù)的主流。.與模擬通信相較，數(shù)字通信系統(tǒng)具有抗干擾能力強，可排除噪聲積存；過失可控；數(shù)字處置靈活，能夠以后自不同信源的信號綜合到一路傳輸；易集成,本錢低；保密性好等優(yōu)勢。缺點是占用帶

2、寬大，同步要求高。.按消息傳遞的方向與時刻關(guān)系，通信方式可分為單工、半雙工及全雙工通信。.按數(shù)據(jù)碼先排列的顧序可分為 并行傳輸 和串行傳輸。.信息量是對消息發(fā)生的概率（不確信性）的 氣宇。.一個二進制碼元含 也_的信息量；一個 M進制碼元含有10g2M 比特的信息量。等概率發(fā)送時，信源的 煩 有最大值。.有效性和靠得住性是通信系統(tǒng)的兩個要緊指標。二者彼此矛盾而又相對統(tǒng)一，且可互換。在模擬通信系 統(tǒng)中，有效性可用心衡量，靠得住性可用 輸出信噪比衡量。.在數(shù)字通信系統(tǒng)中， 有效性用頻帶利用率 表示,靠得住性用誤碼率、誤信率 表示。.信息速度是每秒發(fā)送的 比特數(shù)；碼元速度是每秒發(fā)送的 碼元個數(shù)。.碼

3、元速度在數(shù)值上小于等于 信息速度。碼元速度決定了發(fā)送信號所需的傳輸帶寬。第二章.確知信號依照其強度能夠分為 能量信號和功率信號。功率信號依照其有無周期性劃 分，又能夠分為周期性信號和非周期性信號。.能量信號 的振幅和持續(xù)時刻 都是有限的,其能量有限，（在無窮長的時刻上） 平均功 率為零。功率信號的持續(xù)時刻無窮，故其能量為無窮大。.確知信號的性質(zhì)能夠從 頻域和時域兩方面研究。.確知信號在頻域中的性質(zhì)有4_種，即翅遭、頻譜密度、能量譜密度 和功率譜密度。.周期性功率信號的波形能夠用傅里葉級數(shù)表示,級數(shù)的各項組成信號的離散頻譜，其單位是V。.能量信號的波形能夠用傅里葉變換表示,波形變換得出的函數(shù)是信

4、號的頻譜密度，其單位是V/Hz 。.只要引入沖激函數(shù)，咱們一樣能夠關(guān)于一個功率信號求出其頻譜密度。.能量譜密度 是能量信號 的能量在頻域中的散布,其單位是J/Hz 。功率譜密度 那么是 功率信號 的功率在頻域中的散布,其單位是 W/Hz。.周期性信號 的功率譜密度 是由離散譜線 組成的，這些譜線確實是信號在各次諧波上 的功率分量|Cn| 2,稱為功率譜，其單位為wo但假設(shè)用8函數(shù)表示此譜線。那么它能夠?qū)懗晒β首V密度IC （f） |2S f-nf0 ）的形式。.確知信號在時域中的特性要緊有自相關(guān)函數(shù) 和相互天函數(shù)。.自相關(guān)函數(shù)反映一個信號在不同時刻上取值的關(guān)聯(lián)程度。.能量信號的自相關(guān)函數(shù) R(O

5、)等于信號的能量；而功率信號的自相關(guān)函數(shù) R(O)等于 信號的平均功率。相互關(guān)函數(shù)反映兩個信號的相關(guān)程度,它和時刻無關(guān)，只和 時刻差有關(guān), 而且相互關(guān)函數(shù)和兩個信號相乘的前后順序有關(guān)。.能量信號 的自相關(guān)函數(shù) 和其能量譜密度 組成一對 傅里葉變換。.周期性功率信號 的自相關(guān)函數(shù) 和其功率譜密度 組成一對 傅里葉變換。.能量信號 的相互關(guān)函數(shù) 和其互能量譜密度 組成一對 傅里葉轉(zhuǎn)變。周期性功率信號 的相互關(guān)函數(shù) 和其互功率譜密度 組成一對 傅里葉變換。第三章.通信中的 運L和 業(yè)都能夠看做隨時刻轉(zhuǎn)變的隨機進程。.隨機進程具有 隨機變量和時刻函數(shù) 的特點,能夠從兩個不同卻又緊密聯(lián)系的角度來描 述：

6、隨機進程是無窮多個樣本函數(shù)的集合；隨機進程是一族隨機變量的集合。.隨機進程的統(tǒng)計特性由其散布函數(shù)或概率密度函數(shù)描述。假設(shè)一個隨機進程的統(tǒng)計特 性與時刻起點無關(guān),那么稱其為嚴平穩(wěn)進程。.數(shù)字特點那么是另一種描述隨機進程的簡練手腕。假設(shè)進程的均值是常數(shù)，且自相關(guān)函數(shù) R (t1 , t1+ p ) =R ( p ),那么稱該進程為 廣義平穩(wěn)進程。.假設(shè)一個進程是嚴平穩(wěn)的，那么它必是廣義平穩(wěn)的，反之不必然成立。.假設(shè)一個進程的時刻平均等于對應(yīng)的統(tǒng)計平均，那么該進程是各態(tài)歷經(jīng)性的。.假設(shè)一個進程是各態(tài)歷經(jīng)性的，那么它也是平穩(wěn)的，反之不必然成立。.廣義平穩(wěn)進程 的自相關(guān)函數(shù) R (。)是時刻差。的偶函數(shù)

7、，且R (0)等于總平均功率， 是R ( )的最大值。功率譜密度是自相關(guān)函數(shù)傅里葉變換(維納一一辛欽定理) ：這對變換確信了時域和頻域的轉(zhuǎn)換關(guān)系。.高斯進程的概率散布服從 正態(tài)散布，它的完全統(tǒng)計描述只需要它的 數(shù)字特點。一維概 率散布只取決于均值和方差。二維概率散布要緊取決于相關(guān)函數(shù)。高斯進程通過線性變換后 的進程仍為高斯進程。.正態(tài)散布函數(shù) 與Q (x)或erf (x)函數(shù)的關(guān)系在分析數(shù)字通信系統(tǒng)的抗噪聲性能 時超級有效。.平穩(wěn)隨機進程通過線性系統(tǒng)后，其輸出進程也是平穩(wěn)的，且.窄帶隨機進程 及正弦波加窄帶高斯噪聲 的統(tǒng)計特性,更適合對調(diào)制系統(tǒng)/帶通型系統(tǒng) /無線通信衰落多徑信道的分析。.瑞利

8、散布、萊斯散布、正態(tài)散布是通信中常見的三種散布:正弦載波信號加窄帶高斯噪聲的包絡(luò)一樣為萊斯散布。當信號幅度大時，趨近于正態(tài)散布；幅度小時，近似為瑞利 散布。.高斯白噪聲 是分析信道加性噪聲的理想模型,通信中的要緊噪聲源一一熱噪聲就屬 于這種噪聲。它在 任意兩個不同時刻上的取值之間互不相關(guān)，且統(tǒng)計獨立。.白噪聲通過 帶限系統(tǒng) 后，其結(jié)果是 帶限噪聲。理論分析中常見的有 低通白噪聲 和帶通白噪聲。第四章.無線信道依照傳播方式區(qū)分，大體上有媽曳、天波和視線傳播三種;另外，還有 邃射傳播，包括對流層散射、電離層散射 和流星余跡散射。.為了增大通信距離， 能夠采納轉(zhuǎn)發(fā)站轉(zhuǎn)發(fā)信號。用地面轉(zhuǎn)發(fā)站 轉(zhuǎn)發(fā)信號的

9、方式稱為 無線電中繼通信;用人造衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)信號的方式稱為 衛(wèi)星通信;用平流層平臺傳發(fā)信號的方式 稱為平流層通信。.有線信道分為 有線電信道 和有線光信道 兩大類。有線電信道有 明線、對稱電纜、同軸 電纜之分。有線光信道中的 光信號在光纖中傳輸。.光纖依照傳輸模式分為單模光纖和多模光纖。依照光纖中折射率轉(zhuǎn)變的不同,光纖又 分為階躍型光纖和梯度型光纖。.信道的數(shù)學模型分為調(diào)制信道模型和編碼信道模型兩類。調(diào)制信道模型用加性干擾和 乘性干擾 表示信道關(guān)于 信號傳輸?shù)淖璧K。加性干擾 是疊加在信號上的各類噪聲 。.通過信道傳輸后的數(shù)字信號分為三類：第一類為確知信號；第二類為隨機信號；第三類為起伏信號。.噪聲

10、能使模擬信號失真，使數(shù)字信號 發(fā)生錯碼,并限制著信息的傳輸速度。依照來源 分類，噪聲能夠分成 人為噪聲 和自然噪聲 兩大類。自然噪聲中的 熱噪聲來自一切電阻性元器 件中電子的熱運動。熱噪聲本身是 直魚的?？墒?，熱噪聲通過 接收機帶通濾波 的過濾后,其 帶寬受到了限制,成為 窄帶噪聲。.信道容量是指信道能夠傳輸?shù)淖畲笃骄畔⒘俊Ｒ勒针x散信道和持續(xù)信道的不同，信道容量別離有不同的計算方式。離散信道的容量單位能夠是b/符號或是也，持續(xù)信道容量的單位是b/s 。.持續(xù)信道容量的公式得知，芭魚、信噪比是容量的決定因素,帶寬和信噪功率比能夠互換,增大帶寬能夠降低信噪功率比而維持信道容量不變?？墒?，無窮增大

11、帶寬，并非能無 窮增大信道容量。第五章.調(diào)制在通信系統(tǒng)中的作用相當重要,它的要緊作用和目的：將基帶信號（調(diào)制信號）變換成適合在信道中傳輸?shù)囊颜{(diào)信號；實現(xiàn)信道的多路復(fù)用；改善系統(tǒng)抗噪聲性能。.調(diào)制，是指按調(diào)制信號的轉(zhuǎn)變規(guī)律去操縱載波的某個參數(shù)的進程。 依照正弦載波受調(diào)參數(shù)的不同，模擬調(diào)制分為：幅度調(diào)制和角度調(diào)制。.線性調(diào)制的通用模型有：濾波器和相移法。.解調(diào)是調(diào)制的 逆進程，其作用是 將已調(diào)信號中的基帶調(diào)制信號恢復(fù)出來。.解調(diào)方式：相干解調(diào) 和非相干解調(diào)。.相干解調(diào)適用于所有線性調(diào)制信號 的解調(diào)。.實現(xiàn)相干解調(diào)的關(guān)鍵是接收端要恢復(fù)出一個與調(diào)制載波嚴格同步的相干載波。.包絡(luò)檢波是直接從已調(diào)波的幅度

12、中恢復(fù)原調(diào)制信號。它屬于非相干解調(diào)，因此不需要 相干解調(diào)。AM信號一樣都采納包絡(luò)檢波。.角度調(diào)制包括 調(diào)頻（FM ）和調(diào)相（PM ）。信號的瞬時相偏與m （t）成正比。信號的帶寬約為調(diào)制信號帶寬 的兩倍（與AM信號相同）.與幅度調(diào)制技術(shù)相較，角度調(diào)制最突出的優(yōu)勢是其較高的抗噪聲性能。信號的非相干解調(diào)和 AM信號的非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波）一樣，都存在“ 門限效應(yīng).多路復(fù)用是指在一條信道中同時傳輸多路信號。.常見的復(fù)用方式有： 頻分復(fù)用（FDM ）,時分復(fù)用（TDM ）和碼分復(fù)用（CDM ） 等。是一種按頻率來劃分信道的復(fù)用方式;的特點是各路信號在頻域上是分開的,而在時刻上是重疊的第六章：.基帶信號

13、：指 未經(jīng)調(diào)制的信號。這些信號特點是 其頻譜從零頻或很低頻率開始，占據(jù) 較寬的頻帶。.基帶信號處置或變換的目的是 使信號的特性與信道的傳輸特性相匹配。.數(shù)字基帶信號是 消息代碼的電波表示。表示形式有：單極性和雙極性波形、歸零和非歸零波形、差分波形、多電平波形 之分,各有不同的特點。.碼型編碼用來把原始消息代碼變換成適合于基帶信道傳輸?shù)拇a型。.常見的傳輸碼型有 AMI碼,HDB3 碼,雙相碼、CMI碼、nBmB 碼和nBmT 碼等。七L常適用于 A律PCM4次群以下 的接口碼型。.功率譜分析的意義在于，能夠確信信號的帶寬，還能夠明確可否從脈沖序列中直接按時分量，和采取如何的方式能夠從基帶脈沖序列

14、中取得所需的離散分量。.碼間串擾和信道噪聲 是造成誤碼的兩個要緊因素。如何排除碼間串擾和減小噪聲對誤碼率的阻礙是數(shù)字基帶傳輸中相許研究的問題。.奈奎斯特帶寬 為排除碼間串擾 奠定了理論基礎(chǔ)。a =0的理想低通系統(tǒng)能夠達到 2Baud/Hz的理論極限值，但它不能物理實現(xiàn)。實際中應(yīng)用較多的”0 的余弦滾降特性，其中”=1的升余弦頻譜特性 易于實現(xiàn),且響應(yīng)波形的 尾部衰減收斂快，有利于 減小碼間串 擾和位按時誤差的阻礙，但占用帶寬最大，頻帶利用率下降為1Baud/Hz q.在二進制基帶信號傳輸進程中，噪聲引發(fā)的誤碼有兩種過失形式：發(fā)“1”錯判為“0”,發(fā)“0”錯判為“ 1”。.在相同條件下，雙極性基

15、帶系統(tǒng)的誤差 雙極性基帶系統(tǒng)的誤碼率 比單極性的低,也 噪聲性能好，且在等概條件下, 雙極性的最正確裁決門限電平 為0,與信號幅度無關(guān)，因此 不隨信道特性轉(zhuǎn)變而變 。.而單極性的最正確裁決門限電平為 A/2 ,易受信道特性轉(zhuǎn)變的阻礙，從而致使誤碼率增大。.部份響應(yīng)技術(shù) 通過有操縱地引入碼間串擾（在接收端加以排除）,能夠達到2Band/Hz 的理想頻帶利用率，并使波形“尾巴”振蕩衰減加速如此的兩個目的。.部份響應(yīng)信號是由預(yù)編碼器、相關(guān)編碼器、發(fā)送濾波器、信道和接收濾波器一起產(chǎn) 生的。其中，相關(guān)編碼 是為了取得預(yù)期的部份響應(yīng)信號頻譜所必需的。.預(yù)編碼 解除碼元之間的相關(guān)性。.實際中為了減小碼元串擾

16、的阻礙,需要采納 均衡器進行補償。.有效的均衡器是有限長的橫向濾波器，其均衡原理是直接校正同意波形，盡可能減 小碼間串擾。.峰值失真 和均方失真 評判均衡成效的兩種氣宇準那么。.眼圖為直觀評判接收信號的質(zhì)量提供了一種有效的實驗方式。.眼圖能夠定性反映碼間串擾和噪聲的阻礙程度,還能夠用來指示接收濾波器的調(diào)整, 以減小碼間串擾，改善系統(tǒng)性能。第七章：.二進制數(shù)字調(diào)制的大體方式有：（1）二進制振幅鍵控（2ASK ）載波信號的振幅轉(zhuǎn)變；（2）二進制頻移鍵控（2FSK）載波信號的頻率有轉(zhuǎn)變；（3）二進制相移鍵控（2PSK ）載波信號的相位轉(zhuǎn)變。.由于2PSK體制中存在相位不確信性，又進展出了 差分相移鍵

17、控2DPSK。和2PSK所需的帶寬是碼元速度的2倍;所需的置鼠比2ASK和2PSK都要高。.各類二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的 誤碼率取決于解調(diào)器輸入信噪比r。.在抗加性高斯白噪聲 方面,相干 2PSK性能最好，2FSK次之，2ASK最差。是一種應(yīng)用最先 的大體調(diào)制方式。 其優(yōu)勢是設(shè)備簡單，頻帶利用率較高;缺點是抗噪聲是數(shù)字通信中 不可或缺的一種調(diào)制方式。其優(yōu)勢是 抗干擾性能力較強， 不受信道參數(shù)轉(zhuǎn) 變的阻礙，因止匕FSK專門適合應(yīng)用于衰落信道；缺點是占用頻帶較寬，尤其是 MFSK ,頻 帶利用率較低。目前,調(diào)頻體制 要緊應(yīng)用于 中、低速數(shù)據(jù)傳輸 中?；駾PSK是一種高傳輸效率的調(diào)制方式,其抗噪聲能力比

18、 ASK和FSK都建，且不易受 信道特性轉(zhuǎn)變的阻礙，因此在 高、中速數(shù)據(jù)傳輸 中取得了普遍的應(yīng)用。.絕對相移(PSK)在相干解調(diào) 時存在 載波相位模糊度 的問題，在實際中 較少采納于 直接傳輸。MDPSK應(yīng)用范圍更為普遍。第十章.信源編碼有兩個功能：模擬數(shù)信號數(shù)字化 和信源緊縮。.模擬信號數(shù)字化的目的是 使模擬信號能在數(shù)字通信系統(tǒng)中傳輸，專門是能夠和其他數(shù)字信號一路在寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字通信網(wǎng)中同時傳輸。.模擬信號數(shù)字化需要通過三個步驟，即 迪柱、量化和編碼。.抽樣的理論基礎(chǔ)是 抽樣定理。抽樣定理指出，關(guān)于一個頻帶限制在 0fWfh內(nèi)的低通 模擬信號抽樣時，假設(shè)最低抽樣速度不小于奈奎斯特抽樣速度2

19、fh ,那么能夠無失真地恢復(fù) 原模擬信號。.關(guān)于一個帶寬為 B的帶通信號而言，抽樣頻率應(yīng)不小于2B+2(fh Nb)/n;可是，需要注意，這并非是說任何大于2B+2(fh - Nb)/n的抽樣頻率都能夠從抽樣信號無失真地恢恢復(fù)模擬信號。.已抽樣的信號仍然是 模擬信號，可是在 時刻上是離散的。PAM , PAM , PDM 和 PPM 。.抽樣信號的量化分為兩大類，即 標量量化和矢量量化。.抽樣信號的標量量化有兩種方式：一種是均勻量化，另一種是非均勻量化。.抽樣信號量化后的量化誤差又稱為量化噪聲。.信號的非均勻量化 能夠有效地改善其信號量噪比。.為了便于采納數(shù)字電路實現(xiàn)量化，通常采納13折線法和

20、15折線法代替A律和科律。.量化后的信號變成了數(shù)字信號，可是，為了適宜傳輸和存儲，通經(jīng)常使用編碼的方 式將其變成二進制信號的形式。.信號是最經(jīng)常使用的編碼 PCM , DPCM 和AM。.模擬信號數(shù)字化后，變成了在 時刻上離散的脈沖信號。這就為時分復(fù)用（TDM ）提 供了大體條件。.由于時分復(fù)用的諸多優(yōu)勢,使其成為 目前代頻分復(fù)用的主流復(fù)用技術(shù) 。為時分復(fù)用數(shù)字通信定制了PDH和SDH兩套標準建議。體系要緊適用于較低的傳輸速度，它又分為E和T兩種體系，我國采納前者（E）作為 標準。系統(tǒng)適用于15Mb/s 以上的數(shù)字通信系統(tǒng)，專門是 光纖通信系統(tǒng) 中。矢量量化是將n個抽樣值組成的n維矢量，在n維歐幾里得空間中進行量化，并設(shè)計 量化器（的區(qū)域劃分）使量化誤差的統(tǒng)計平均值達到小于給定的數(shù)值。.量化后的矢量稱為碼字，對全數(shù)碼字進行編號并組成碼書，傳輸時，僅傳輸碼字的 編號，在接收端將收到的碼字編號對照同一碼字查出對應(yīng)的碼字。?21.信源緊縮編碼分為兩類，即 有損緊縮和無損