通信原理知識點(diǎn)

通信原理知識點(diǎn)通信原理知識點(diǎn)通信原理知識點(diǎn)xxx公司通信原理知識點(diǎn)文件編號：文件日期：修訂次數(shù)：第1.0次更改批準(zhǔn)審核制定方案設(shè)計(jì)，管理制度第一章1.通信的目的是傳輸消息中所包含的息。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。2.根據(jù)攜載消息的信號參量是連續(xù)取值還是離散取值，信號分為模擬信號和數(shù)字信號．，3.通信系統(tǒng)有不同的分類方法。按照信道中所傳輸?shù)氖悄M信號還是數(shù)字信號（信號特征分類），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)。4.數(shù)字通信已成為當(dāng)前通信技術(shù)的主流。5.與模擬通信相比，數(shù)字通信系統(tǒng)具有抗干擾能力強(qiáng)，可消除噪聲積累；差錯(cuò)可控；數(shù)字處理靈活，可以將來自不同信源的信號綜合剄一起傳輸；易集成，成本低；保密性好等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是占用帶寬大，同步要求高。6.按消息傳遞的方向與時(shí)間關(guān)系，通信方式可分為單工、半雙工及全雙工通信。7.按數(shù)據(jù)碼先排列的顧序可分為并行傳輸和串行傳輸。8.信息量是對消息發(fā)生的概率（不確定性）的度量。9.一個(gè)二進(jìn)制碼元含1b的信息量；一個(gè)M進(jìn)制碼元含有l(wèi)og2M比特的信息量。等概率發(fā)送時(shí)，信源的熵有最大值。10.有效性和可靠性是通信系統(tǒng)的兩個(gè)主要指標(biāo)。兩者相互矛盾而又相對統(tǒng)一，且可互換。在模擬通信系統(tǒng)中，有效性可用帶寬衡量，可靠性可用輸出信噪比衡量。11.在數(shù)字通信系統(tǒng)中，有效性用頻帶利用率表示，可靠性用誤碼率、誤信率表示。12.信息速率是每秒發(fā)送的比特?cái)?shù)；碼元速率是每秒發(fā)送的碼元個(gè)數(shù)。13.碼元速率在數(shù)值上小于等于信息速率。碼元速率決定了發(fā)送信號所需的傳輸帶寬。第二章14.確知信號按照其強(qiáng)度可以分為能量信號和功率信號。功率信號按照其有無周期性劃分，又可以分為周期性信號和非周期性信號。15.能量信號的振幅和持續(xù)時(shí)間都是有限的，其能量有限，（在無限長的時(shí)間上）平均功率為零。功率信號的持續(xù)時(shí)間無限，故其能量為無窮大。16.確知信號的性質(zhì)可以從頻域和時(shí)域兩方面研究。17.確知信號在頻域中的性質(zhì)有4種，即頻譜、頻譜密度、能量譜密度和功率譜密度。18.周期性功率信號的波形可以用傅里葉級數(shù)表示，級數(shù)的各項(xiàng)構(gòu)成信號的離散頻譜，其單位是V。19.能量信號的波形可以用傅里葉變換表示，波形變換得出的函數(shù)是信號的頻譜密度，其單位是V/Hz。20.只要引入沖激函數(shù)，我們同樣可以對于一個(gè)功率信號求出其頻譜密度。21.能量譜密度是能量信號的能量在頻域中的分布，其單位是J/Hz。功率譜密度則是功率信號的功率在頻域中的分布，其單位是W／Hz。22.周期性信號的功率譜密度是由離散譜線組成的，這些譜線就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w。但若用δ函數(shù)表示此譜線。則它可以寫成功率譜密度|C（f）|2δ（f-nf0）的形式。23.確知信號在時(shí)域中的特性主要有自相關(guān)函數(shù)和互相天函數(shù)。24.自相關(guān)函數(shù)反映一個(gè)信號在不同時(shí)間上取值的關(guān)聯(lián)程度。25.能量信號的自相關(guān)函數(shù)R(O)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?；ハ嚓P(guān)函數(shù)反映兩個(gè)信號的相關(guān)程度，它和時(shí)間無關(guān)，只和時(shí)間差有關(guān)，并且互相關(guān)函數(shù)和兩個(gè)信號相乘的前后次序有關(guān)。26.能量信號的自相關(guān)函數(shù)和其能量譜密度構(gòu)成一對傅里葉變換。27.周期性功率信號的自相關(guān)函數(shù)和其功率譜密度構(gòu)成一對傅里葉變換。28.能量信號的互相關(guān)函數(shù)和其互能量譜密度構(gòu)成一對傅里葉變化。29周期性功率信號的互相關(guān)函數(shù)和其互功率譜密度構(gòu)成一對傅里葉變換。第三章1.通信中的信號和噪聲都可以看作隨時(shí)間變化的隨機(jī)過程。2.隨機(jī)過程具有隨機(jī)變量和時(shí)間函數(shù)的特點(diǎn)，可以從兩個(gè)不同卻又緊密聯(lián)系的角度來描述：①隨機(jī)過程是無窮多個(gè)樣本函數(shù)的集合；②隨機(jī)過程是一族隨機(jī)變量的集合。3.隨機(jī)過程的統(tǒng)計(jì)特性由其分布函數(shù)或概率密度函數(shù)描述。若一個(gè)隨機(jī)過程的統(tǒng)計(jì)特性與時(shí)間起點(diǎn)無關(guān)，則稱其為嚴(yán)平穩(wěn)過程。4.數(shù)字特征則是另一種描述隨機(jī)過程的簡潔手段。若過程的均值是常數(shù)，且自相關(guān)函數(shù)R（t1，t1+τ）=R（τ），則稱該過程為廣義平穩(wěn)過程。5.若一個(gè)過程是嚴(yán)平穩(wěn)的，則它必是廣義平穩(wěn)的，反之不一定成立。6.若一個(gè)過程的時(shí)間平均等于對應(yīng)的統(tǒng)計(jì)平均，則該過程是各態(tài)歷經(jīng)性的。7.若一個(gè)過程是各態(tài)歷經(jīng)性的，則它也是平穩(wěn)的，反之不一定成立。8.廣義平穩(wěn)過程的自相關(guān)函數(shù)R（τ）是時(shí)間差τ的偶函數(shù)，且R（0）等于總平均功率，是R（τ）的最大值。功率譜密度是自相關(guān)函數(shù)傅里葉變換（維納——辛欽定理）：這對變換確定了時(shí)域和頻域的轉(zhuǎn)換關(guān)系。9.高斯過程的概率分布服從正態(tài)分布，它的完全統(tǒng)計(jì)描述只需要它的數(shù)字特征。一維概率分布只取決于均值和方差。二維概率分布主要取決于相關(guān)函數(shù)。高斯過程經(jīng)過線性變換后的過程仍為高斯過程。10.正態(tài)分布函數(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(shí)非常有用。11.平穩(wěn)隨機(jī)過程通過線性系統(tǒng)后，其輸出過程也是平穩(wěn)的，且12.窄帶隨機(jī)過程及正弦波加窄帶高斯噪聲的統(tǒng)計(jì)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。13.瑞利分布、萊斯分布、正態(tài)分布是通信中常見的三種分布：正弦載波信號加窄帶高斯噪聲的包絡(luò)一般為萊斯分布。當(dāng)信號幅度大時(shí)，趨近于正態(tài)分布；幅度小時(shí)，近似為瑞利分布。14.高斯白噪聲是分析信道加性噪聲的理想模型，通信中的主要噪聲源——熱噪聲就屬于這類噪聲。它在任意兩個(gè)不同時(shí)刻上的取值之間互不相關(guān)，且統(tǒng)計(jì)獨(dú)立。15.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1.無線信道按照傳播方式區(qū)分，基本上有地波、天波和視線傳播三種；另外，還有散射傳播，包括對流層散射、電離層散射和流星余跡散射。2.為了增大通信距離，可以采用轉(zhuǎn)發(fā)站轉(zhuǎn)發(fā)信號。用地面轉(zhuǎn)發(fā)站轉(zhuǎn)發(fā)信號的方法稱為無線電中繼通信；用人造衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)信號的方法稱為衛(wèi)星通信；用平流層平臺傳發(fā)信號的方法稱為平流層通信。3.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。4.光纖按照傳輸模式分為單模光纖和多模光纖。按照光纖中折射率變化的不同，光纖又分為階躍型光纖和梯度型光纖。5.信道的數(shù)學(xué)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對于信號傳輸?shù)挠绊?。加性干擾是疊加在信號上的各種噪聲。6.經(jīng)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(jī)信號；第三類為起伏信號。7.噪聲能使模擬信號失真，使數(shù)字信號發(fā)生錯(cuò)碼，并限制著信息的傳輸速率。按照來源分類，噪聲可以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(yùn)動。熱噪聲本身是白色的。但是，熱噪聲經(jīng)過接收機(jī)帶通濾波的過濾后，其帶寬受到了限制，成為窄帶噪聲。8.信道容量是指信道能夠傳輸?shù)淖畲笃骄畔⒘俊０凑针x散信道和連續(xù)信道的不同，信道容量分別有不同的計(jì)算方法。離散信道的容量單位可以是b/符號或是b/s，連續(xù)信道容量的單位是b/s。9.連續(xù)信道容量的公式得知，帶寬、信噪比是容量的決定因素，帶寬和信噪功率比可以互換，增大帶寬可以降低信噪功率比而保持信道容量不變。但是，無限增大帶寬，并不能無限增大信道容量。第五章1.調(diào)制在通信系統(tǒng)中的作用至關(guān)重要，它的主要作用和目的：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(shí)現(xiàn)信道的多路復(fù)用；改善系統(tǒng)抗噪聲性能。2.調(diào)制，是指按調(diào)制信號的變化規(guī)律去控制載波的某個(gè)參數(shù)的過程。根據(jù)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。3.線性調(diào)制的通用模型有：濾波器和相移法。4.解調(diào)是調(diào)制的逆過程，其作用是將已調(diào)信號中的基帶調(diào)制信號恢復(fù)出來。5.解調(diào)方法：相干解調(diào)和非相干解調(diào)。6.相干解調(diào)適用于所有線性調(diào)制信號的解調(diào)。7.實(shí)現(xiàn)相干解調(diào)的關(guān)鍵是接收端要恢復(fù)出一個(gè)與調(diào)制載波嚴(yán)格同步的相干載波。8.包絡(luò)檢波是直接從已調(diào)波的幅度中恢復(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信號一般都采用包絡(luò)檢波。9.角度調(diào)制包括調(diào)頻（FM）和調(diào)相（PM）。信號的瞬時(shí)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）12.與幅度調(diào)制技術(shù)相比，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)”。14.多路復(fù)用是指在一條信道中同時(shí)傳輸多路信號。15.常見的復(fù)用方式有：頻分復(fù)用（FDM），時(shí)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；的特征是各路信號在頻域上是分開的，而在時(shí)間上是重疊的第六章：1.基帶信號：指未經(jīng)調(diào)制的信號。這些信號特征是其頻譜從零頻或很低頻率開始，占據(jù)較寬的頻帶。2.基帶信號處理或變換的目的是使信號的特性與信道的傳輸特性相匹配。3.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(diǎn)。4.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。5.常見的傳輸碼型有AMI碼，HDB3碼，雙相碼、CMI碼、nBmB碼和nBmT碼等。碼常適用于A律PCM4次群以下的接口碼型。7.功率譜分析的意義在于，可以確定信號的帶寬，還可以明確能否從脈沖序列中直接定時(shí)分量，以及采取怎樣的方法可以從基帶脈沖序列中獲得所需的離散分量。8.碼間串?dāng)_和信道噪聲是造成誤碼的兩個(gè)主要因素。如何消除碼間串?dāng)_和減小噪聲對誤碼率的影響是數(shù)字基帶傳輸中相許研究的問題。9.奈奎斯特帶寬為消除碼間串?dāng)_奠定了理論基礎(chǔ)。α=0的理想低通系統(tǒng)可以達(dá)到2Baud/Hz的理論極限值，但它不能物理實(shí)現(xiàn)。實(shí)際中應(yīng)用較多的α>0的余弦滾降特性，其中α=1的升余弦頻譜特性易于實(shí)現(xiàn)，且響應(yīng)波形的尾部衰減收斂快，有利于減小碼間串?dāng)_和位定時(shí)誤差的影響，但占用帶寬最大，頻帶利用率下降為1Baud/Hz。10.在二進(jìn)制基帶信號傳輸過程中，噪聲引起的誤碼有兩種差錯(cuò)形式：發(fā)“1”錯(cuò)判為“0”，發(fā)“0”錯(cuò)判為“1”。11.在相同條件下，雙極性基帶系統(tǒng)的誤差雙極性基帶系統(tǒng)的誤碼率比單極性的低，抗噪聲性能好，且在等概條件下，雙極性的最佳判決門限電平為0，與信號幅度無關(guān)，因而不隨信道特性變化而變。12.而單極性的最佳判決門限電平為A/2，易受信道特性變化的影響，從而導(dǎo)致誤碼率增大。13.部分響應(yīng)技術(shù)通過有控制地引入碼間串?dāng)_（在接收端加以消除），可以達(dá)到2Band/Hz的理想頻帶利用率，并使波形“尾巴”振蕩衰減加快這樣的兩個(gè)目的。14.部分響應(yīng)信號是由預(yù)編碼器、相關(guān)編碼器、發(fā)送濾波器、信道和接收濾波器共同產(chǎn)生的。其中，相關(guān)編碼是為了得到預(yù)期的部分響應(yīng)信號頻譜所必需的。15.預(yù)編碼解除了碼元之間的相關(guān)性。16.實(shí)際中為了減小碼元串?dāng)_的影響，需要采用均衡器進(jìn)行補(bǔ)償。17.實(shí)用的均衡器是有限長的橫向?yàn)V波器，其均衡原理是直接校正接受波形，盡可能減小碼間串?dāng)_。18.峰值失真和均方失真評價(jià)均衡效果的兩種度量準(zhǔn)則。19.眼圖為直觀評價(jià)接收信號的質(zhì)量提供了一種有效的實(shí)驗(yàn)方法。20.眼圖可以定性反映碼間串?dāng)_和噪聲的影響程度，還可以用來指示接收濾波器的調(diào)整，以減小碼間串?dāng)_，改善系統(tǒng)性能。第七章：21.二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制的基本方式有：（1）二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK）——載波信號的振幅變化；（2）二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）——載波信號的頻率有變化；（3）二進(jìn)制相移鍵控（2PSK）——載波信號的相位變化。22.由于2PSK體制中存在相位不確定性，又發(fā)展出了差分相移鍵控2DPSK。和2PSK所需的帶寬是碼元速率的2倍；所需的帶寬比2ASK和2PSK都要高。25.各種二進(jìn)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。26.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)用最早的基本調(diào)制方式。其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單，頻帶利用率較高；缺點(diǎn)是抗噪聲性能最差，并且對信道特性變化敏感，不易使抽樣判決器工作在最佳判決門限狀態(tài)。是數(shù)字通信中不可或缺的一種調(diào)制方式。其優(yōu)點(diǎn)是抗干擾性能力較強(qiáng)，不受信道參數(shù)變化的影響，因此FSK特別適合應(yīng)用于衰落信道；缺點(diǎn)是占用頻帶較寬，尤其是MFSK，頻帶利用率較低。目前，調(diào)頻體制主要應(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ASK和FSK都強(qiáng)，且不易受信道特性變化的影響，因此在高、中速數(shù)據(jù)傳輸中得到了廣泛的應(yīng)用。30.絕對相移（PSK）在相干解調(diào)時(shí)存在載波相位模糊度的問題，在實(shí)際中較少采用于直接傳輸。MDPSK應(yīng)用范圍更為廣泛。第十章1.信源編碼有兩個(gè)功能：模擬數(shù)信號數(shù)字化和信源壓縮。2.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，特別是能夠和其他數(shù)字信號一起在寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字通信網(wǎng)中同時(shí)傳輸。3.模擬信號數(shù)字化需要經(jīng)過三個(gè)步驟，即抽樣、量化和編碼。4.抽樣的理論基礎(chǔ)是抽樣定理。抽樣定理指出，對于一個(gè)頻帶限制在0≤f≤fh內(nèi)的低通模擬信號抽樣時(shí)，若最低抽樣速率不小于奈奎斯特抽樣速率2fh，則能夠無失真地恢復(fù)原模擬信號。5.對于一個(gè)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]；但是，需要注意，這并不是說任何大于[2B+2(fh—Nb)/n]的抽樣頻率都可以從抽樣信號無失真地恢復(fù)原模擬信號。6.已抽樣的信號仍然是模擬信號，但是在時(shí)間上是離散的。7.離散的模擬信號可以變換成不同的模擬脈沖調(diào)制信號，包括PAM,PDM和PPM。8.抽樣信號的量化分為兩大類，即標(biāo)量量化和矢量量化。9.抽樣信號的標(biāo)量量化有兩種方法：一種是均勻量化，另一種是非均勻量化。10.抽樣信號量化后的量化誤差又稱為量化噪聲。11.電話信號的非均勻量化可以有效地改善其信號量噪比。12.為了便于采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)量化，通常采用13折線法和15折線法代替A律和μ律。13.量化后的信號變成了數(shù)字信號，但是，為了適宜傳輸和存儲，通常用編碼的方法將其變成二進(jìn)制信號的形式。14.電話信號是最常用的編碼PCM，DPCM和△M。15.模擬信號數(shù)字化后，變成了在時(shí)間上離散的脈沖信號。這就為時(shí)分復(fù)用（TDM）提供了基本條件。16.由于時(shí)分復(fù)用的諸多優(yōu)點(diǎn)，使其成為目前代頻分復(fù)用的主流復(fù)用技術(shù)。為時(shí)分復(fù)用數(shù)字電話通信定制了PDH和SDH兩套標(biāo)準(zhǔn)建議。體系主要適用于較低的傳輸速率，它又分為E和T兩種體系，我國采用前者（E）作為標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)適用于15Mb/s以上的數(shù)字電話通信系統(tǒng)，特別是光纖通信系統(tǒng)中。矢量量化是將n個(gè)抽樣值構(gòu)成的n維矢量，在n維歐幾里得空間中進(jìn)行量化，并設(shè)計(jì)量化器（的區(qū)域劃分）使量化誤差的統(tǒng)計(jì)平均值達(dá)到小于給定的數(shù)值。20.量化后的矢量稱為碼字，對全部碼字進(jìn)行編號并組成碼書，傳輸時(shí)，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.信源壓縮編碼分為兩類，即有損壓縮和無損壓縮。2