现代通信原理复习资料整合.doc

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。
4． 数字通信系统模型及各框图作用；数字通信的主要特点；

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： a=2时：

算术平均信息量：I/符号数
平均信息量（熵）：

每个符号等概率出现时，熵最大：

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RBd：简称传码率，又称符号速率等。

信息传输速率Rb：简称传信率，又称比特率。

频率利用率：单位频带内的码元传输速率。

误码率：发生差错码元数在传输总码元数中所占的比例

误信率：发生差错的比特数在传输总比特数中所占的比例

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τ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；

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）：

重要性质：

6． 高斯白噪声的定义、功率谱密度和自相关函数；
高斯白噪声：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：

7． 窄带随机过程的同相—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
4． 理想恒参信道特性；

（a） 幅频特性：
（b） 相频特性：
（c） 群迟延-频率特性：
特点：
1） 对信号在幅度上产生固定衰减
（2） 对信号在时间上产生固定的迟延
5． 随参信道的特点；
（1） 对信号的衰耗随时间随机变化；
（2） 信号传输的时延随时间随机变化；
（3） 多径传播。
6． 分集接收技术的含义及分集方式；
分集接收技术：是指接收端按照某种方式使它收到的携带同一信息的多个信号衰落特性相互独立，并对多个信号进行特定的处理，以降低合成信号的电平起伏，减少各种衰落对接收信号的影响。其包含两重含义：一是分散接收，使接收端能得到多个携带同一信息的、统计独立的衰落信号；二是集中处理，即接收端把收到的多个统计独立的衰落信号进行适当的合并，从而降低衰落的影响，改善系统性能。
分集方式：空间分集、频率分集、时间分集。
7． 通信系统噪声分类(按性质)；
噪声按性质分类：单频噪声（主要是无线电干扰，频谱特性可能是单一频率）、脉冲噪声（在时间上无规则的突发脉冲波形）、起伏噪声（是一种连续波随机噪声，包括热噪声、散弹噪声和宇宙噪声）。
8． 起伏噪声特点与分类；
起伏噪声是一种频谱很宽的噪声，其有热噪声、散弹噪声和宇宙噪声，均属于高斯噪声，且功率谱密度在很宽的频带范围都是常数。因此起伏噪声通常被认为是近似的高斯白噪声。

9． 信道容量的概念、香农公式的含义、应用及计算。
信道容量：指信道中信息无差错传输的最大速率。
香农公式含义：

N=n0B。
10． 多经传播定义。
从同一发射点发出的信号，经由多条路径传输后到达同一接收点，总接收信号为多路信号之合成的现象。
第四章 模拟调制系统
1． 调制的定义、调制方式的分类；
调制：使载波的某个参量随基带信号的规律而变化，这一过程称为（载波）调制。
调制方式的分类：根据调制信号的形势可以分为模拟调制和数字调制；根据载波的选择可以分为以正弦波作为载波的连续波调制和以脉冲串作为载波的脉冲调制等。
2． AM调制器的一般模型；
幅度调制器的一般模型： AM调制器的一般模型：

3． AM信号、DSB信号的产生、时域波形、频谱图、带宽；
AM：

DSB：

4． 输入信噪比、输出信噪比、调制制度增益的定义；
输入信噪比：

输出信噪比：

调制制度增益：

5． 调频、调相信号的一般表达式；

调相：

调频：

6． 宽带调频（单音频调制）的时域表达式及调频指数、带宽、最大频偏的计算；

7． 各种调制系统抗噪声性能比较（定性）。

8.门限效应：输入信噪比下降到某一门限值时，输出信噪比急剧下降的现象称为门限效应。
第五章 数字基带传输系统
1． 数字基带传输系统组成框图及作用；

信道信号形成器：把原始基带信号变换成适合于信道传输的基带信号（主要通过码型变换和波形变换来实现，目的是与信道匹配，便于传输，减小码间串扰，利于同步提取和抽样判决）
信道：它是允许基带信号通过的媒质。
接收滤波器：主要作用是滤除带外噪声，对信道特性均衡，使输出的基带波形有利于抽样判决。
抽样判决器：在传输特性不理想及噪声背景下，在规定时刻（由位定时脉冲控制）对接收滤波器的输出波形进行抽样判决，以恢复或再生基带信号。
2． 常用的几种数字基带信号的码型；
AMI码、HDB3码
3． 二进制单极性不归零码、双极性不归零码的功率谱密度图；

双极性不归零码：

4． AMI、 HDB3码的编、译码规则；书上P103-P104
5． 基带信号奈奎斯特第一准则；

6． 码间串扰及产生，带来的影响；
码间串扰及产生：数字基带信号通过基带传输系统时，由于系统（主要是信道）传输特性不理想，或者由于信道中加性噪声的影响，使收端脉冲展宽，延伸到邻近码元中去，从而造成对邻近码元的干扰，我们将这种现象称为码间串扰。
影响：可能会引起误码或带来错误的判决。
7． 会根据系统总特性判断是否满足抽样点上无码间串扰条件；P107-P111
8． 眼图模型及观察方法；
眼图模型：

观察方法：用一个示波器跨接在接收滤波器的输出端，然后调整示波器水平扫描周期，使其与接收码元的周期同步。
9． 均衡器的定义及分类。
均衡器：可调或不可调滤波器可以校正或补偿系统特性，减小码间串扰的影响，这种起补偿作用的滤波器称为均衡器。
分类：按照调整方式可分为手动均衡器和自动均衡器，自动均衡器又可以分为预置式均衡器和自适应均衡器。
第六章 模拟信号的数字传输
1． 模拟信号数字化的两种方法；波形编码方法分类；
模拟信号数字化的两种方法波形编码和参量编码；
波形编码方法分类：脉冲编码调制（PCM）和增量调制（△M）。
2． 低通信号和带通信号的抽样定理；
低通信号抽样定理：

带通信号的抽样定理：

3． 脉冲调制的分类；
脉冲调制可以分为：脉幅调制（PAM）、脉宽调制（PDM）和脉位调制（PPM）
4． PCM系统组成框图；

5． 十三折线（A律PCM）的编、译码方法及量化误差的计算。

第七章 数字频带传输系统
1、 数字调制的三种调制方式；
基本的三种数字调制方式：振幅键控（ASK）、移频键控（FSK）和移相键控（PSK或DPSK）。
2、 2ASK信号、2PSK信号的调制方法，2PSK信号相干解调原理框图及波形；
2ASK信号的两种调制方法：（a）采用模拟相乘的方法实现（b）采用数字键控的方法实现

2FSK信号的调制方法：（1）采用模拟调频电路实现（2）采用数字键控的方法来实现

2PSK相干解调：

3、 会画2ASK、2PSK、2DPSK、2FSK、相对码波形；
4、 会计算2ASK、2PSK、2FSK信号带宽，会画2ASK、2PSK信号的功率谱示意图；
2ASK信号带宽：B2ASK=2B；B=1/Ts
2PSK信号带宽：B2PSK=2B；B=1/Ts
2FSK信号带宽：B2FSK=|f2-f1|+2fs
2ASK功率谱示意图：

2PSK功率谱示意图：

5、 二进制数字调制系统的抗噪声性能比较（定性）；

第九章 现代数字调制解调技术
1、 正交振幅调制的含义；
正交振幅调制：用两个独立的基带数字信号对两个相互正交的同频载波进行抑制载波的双边带调制，利用这种已调信号在同一带宽内频谱正交的性质来实现两路并行的数字信息传输。
2、 MSK的含义及特点

特点：

3、 MSK信号的时间波形图、附加相位图。

第十章 复用和数字复接技术
1、 多路复用、频分复用、时分复用、码分复用、数字复接的含义；
多路复用：实现在同一信道中同时传输多路信号；
频分复用：指按照频率的不同来复用多路信号的方法；
时分复用：是利用各信号的抽样值在时间上不相互重叠来达到在同一信道中传输多路信号的一种方法。
码分复用：是靠不同的编码来复用多路信号的一种复用方式。
数字复接：将若干个低等级的支路比特流合成为高等级比特流的过程称为数字复接，实质上是对数字信号的时分多路复用。
2、 频分复用系统组成原理；

3、 PCM基群帧结构、信息传输速率、每路时隙时间宽度、每比特时间宽度。

第十一章 同步原理
1． 同步的含义及分类；
同步：指收发双方在时间上步调一致，故又称为定时。
分类：按照同步的功用分为：载波同步、位同步、群同步和网同步；按照获取和传输同步信息方式的不同又可以分为外同步法（插入导频法）和自同步法（直接法）。
2． 平方环法提取载波的原理框图；

3． 载波同步插入导频的原则；
（1） 导频的频率应当是与载频有关的或者就是载频的频率；
（2） 插入导频的位置与已调信号的频谱结构有关。
总的原则是在已调信号频谱中的零点插入导频，且要求其附近的信号频谱分量尽量小，这样便于插入导频以及解调时易于滤除它。
4． 载波系统的性能指标；
效率、精度、同步建立时间ts、同步保持时间tc。
5． 位同步插入导频的原则。
在基带信号频谱的零点处插入所需的位定时信号，在接收端，经过窄带滤波，就可以从解调后的基带信号中提取出位同步所需要的信号
6． 数字锁相环原理框图。

第十二章 差错控制编码
1． 差错控制编码的基本方法和基本原理；
差错控制编码的基本方法是在发送端将被传输的数据信息（信息码）中增加一些多余的比特（监督码），使原来彼此相互独立没有关联的信息码与监督码经过某种变换后产生某种规律性或相关性。接收端按照一定的规则对信息码与监督码之间的相互关系进行校验，一旦传输发生差错，则信息码与监督码的关系就受到破坏，从而接收端可以发现乃至纠正传输中产生的错误。
2． 差错控制的三种方式；
（1） 检错重发方式（ARQ）
（2） 前向纠错方式（FEC）
（3） 混合差错控制方式（HEC）
3． 最小码距与检错和纠错能力的关系；

4． 线性分组码含义；
将信息码分组，为每组信息位附加若干监督位且信息位和监督位是由一组线性代数方程联系着的编码。
5． 循环码的概念及特点；
循环码：是线性分组码的一个重要子集，属于无权码，每位代码无固定权值，任何相邻的两个码组中，仅有以为代码不同。
特点：（1）封闭性，任何许用码组的线性和还是许用码组。
（2）循环性，任何许用码组循环移位后的码组还是许用码组。
6． 循环码的编码方法（计算）。