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通信原理复习提纲解析

第一章知识点:1.什么是信息、消息、通信?信息是指消息中所包含的对受信者有意义的内容(或有效内容)。

消息是指信源所产生的信息的物理表现。

通信是指一地向另一地进行消息的有效传递2.通信系统一般模型具有哪些模块,模拟通信系统、数字通信系统有哪些模块,各模块具有什么功能。

(重点)通信系统一般由信息源、发送设备、信道、噪声源、接受设备、信宿组成。

数字通信系统有信源、信源编码、信道编码、调制、信道、同步。

模拟通信系统有:信源、调制、信道、解调、信宿信源:将消息转换为电信号的设备。

信源编码:降低数字信号的冗余,提高数字信号的有效性。

信道编码:增加冗余字符,纠错编码,提高传输的可靠性。

调制:使编码信号特性与信道特性相适应,以通过信道传输。

信道:基带信道--可传输很低的频率分量。

频带信道--不能传输很低的频率分量。

同步:数字通信系统中不可缺少的组成部分。

发端、收端间需共同的时间标准使收端准确知道每个符号的起止时刻,实现同步接收3.什么是基带信号、什么是频带信号?基带信号:由于未经调制的脉冲电信号所占据的频带通常从直流和低频开始。

因而称为数字基带信号。

频带信号:将各种数字基带信号转换成适于信道传输的数字调制信号(已调信号或频带信号)4.数字通信系统具有哪些特点?(1)由于数字信号的可能取值数目有限,所以在失真没有超过给定值的条件下,不影响接受的正确判决。

(2)可采用纠错编码等差错控制技术,从而提高系统的抗干扰性。

(3)可采用数字加密技术,从而提高系统的保密度。

(4)可以综合传输各种模拟和数字输入消息,并且便于存储和处理。

(5)和模拟通信设备相比,设计和制造更容易、体积更小、重量更轻。

(6)可以通过信源编码进行压缩,以减小多余度,提高信道利用率。

(7)输出信噪比随带宽按指数增长。

5. 通信系统可以分为哪些类型?数字通信系统和模拟通信系统6. 通信系统的主要性能指标是什么?提高各项指标可以采用什么方法?(重点)主要性能指标:有效性、可靠性可以用降低有效性的方法提高可靠性、也可以用降低可靠性的办法提高有效性。

7. 信息速率(Rb )、码速率(RB )、数字进制(M )之间的计算关系。

Rb=RBlog2 M8. 给定码元概率情况下平均信息量的计算。

(重点) N I 2log (N 为信息的数目)9. 无线信道分为哪些类型?各自的具有什么样的传播特性?地波传播频率:2MHz 以下,有一定的绕射能力绕射:电磁波沿弯曲的地球表面传播所具有的能力通信距离:可达数百~数千 km天波传播频率:2~30MHz 电离层反射通信距离:单次可达4000km ,多次可达10000km视线传播频率:30MHz 以上类似光波做视线传播(将穿透电离层)天线高度h 与传播距离D(=2d)的关系:D 2=8rh ≈50h (r 为地球的等效半径)10. 有线信道分为哪些类型?各自的具有什么样的传播特性?明线:本身是导电裸线或带绝缘层的导线。

其传输损耗低,但是易受天气和环境的影响,对外界噪声干扰比较敏感对称电缆:双绞线双绞线由两根具有绝缘保护层的铜导线组成,把两根导线按一定密度互相缠绕在一起,可降低信号干扰的程度,性能较稳定。

同轴电缆由于外导体通常接地,所以能够很好的起到屏蔽作用,可以增强传输11.信道特性对信号传输有哪些影响?恒参信道对信号传输的影响:畸变的影响: 波形失真(相位失真)、码间串扰。

线性失真: 频率失真和相位失真-属于线性失真可用“线性补偿网络”纠正,-“均衡”非线性失真:振幅特性非线性、频率偏移、相位抖动…非线性失真-难以消除随参信道对信号的影响:变参信道的共性:衰落: 衰减随时间变化;传输时延:随时间变化;多径传播: 快衰落。

频谱由单一频率变成窄带频谱。

三类信号:确知信号随相信号起伏信号问题:1.画出数字通信系统的一般模型,并简要说明模型中各模块的作用2.通信系统的性能体系有哪两项主要指标?在实际的模拟或数字系统中,为提高其中的某一项指标,可采用哪些具体措施?(对应于每一项指标至少给出两项具体措施)3.某信息源符号集由A,B,C,D组成,设每个符号独立出现,其概率分别为1/4,1/2,1/8、1/8则该信息源输出符号的平均信息量是多少?第二章知识点:1. 确知信号分为哪些类型?周期信号和非周期信号2. 能量信号、功率信号的概念。

(重点)能量信号: 若信号的能量为一正有限值:⎰∞∞-∞<=<dt t s E )(02则信号为能量信号。

功率信号: 若信号的平均功率dt t s T P T T t )(1lim 2/2/2⎰-∞→=是一个有限的正值,但是其能量无限大,则信号为功率信号。

3. 信号的功率谱密度、能量谱密度、自相关函数、互相关函数是怎样定义的?功率谱密度:设一能量信号为s(t),则其功率谱密度为:2)(1lim )(f S T f P T T ∞→= 能量谱密度:设一个能量信号s(t)的能量为E ,则其能量由下式决定:dt t s E ⎰∞∞-=)(2 自相关函数:能量信号的自相关函数定义 dt t s t s R ⎰∞∞-+=)()()(ττ 功率信号的自相关函数定义dt t s t s T R T T T ⎰-∞→+=2/2/)()(1lim )(ττ 互相关函数:能量信号的互相关函数定义:dt t s t s R )()()(2112ττ+=⎰∞∞- 功率信号的互相关函数定义:dt t s t s T R T T T ⎰-∞→+=2/2/2112)()(1lim )(ττ 4. 什么叫随机过程?随着时间t 而变化的随机变量,称为随机过程。

随机过程可以看成是由一个事件A 的全部可能“实现”构成的总体,记为X(A, t)。

5. 随机过程的有哪些数字特征,具有什么样的物理意义?(重点)数学期望:又称统计平均值,表示摆动中心方差:表示偏离摆动中心的程度自相关函数:信号及自身延迟的关联程度6. 什么是白噪声,什么是高斯白噪声?白噪声:是指具有均匀功率谱密度的噪声)(f P n 即2/)(0n f P n =问题:1、什么是功率信号?什么是能量信号?2、随机过程均值、方差的物理意义是什么?均值:摆动中心 方差:偏离摆动中心的程度第三章知识点1. 什么是调制?调制在通信系统中的作用是什么?用来自信源的基带模拟信号去调制某个载波。

载波是一个确知的周期性波形频谱搬移 :容易辐射 实现频率分配 多路复用提高抗干扰性 还与传输效率有关2. 线性调制中AM 、DSB 、SSB 、VSB 调制方法,频谱特性(能给出功率谱密度图)、带宽、解调方法,抗噪声性能。

(重点)振幅(AM ):调制方法:频谱特性:带宽:2fm双边带(DSB ):调制方法: 调制信号m(t)没有直流分量时,得到DSB 信号。

时域表示式:无直流分量A0t t m t s c DSB ωcos )()(=频谱特性:两个边带包含相同的信息,无载频分量带宽:2fm解调:需要本地载波设接收的DSB 信号为接收端的本地载波为位误差时,输出信号才等于m (t)/2。

[和调制信号仅差一个常数因子]单边带(SSB ):调制方法:两个边带包含相同的信息只需传输一个边带:上边带或下边带要求m(t)中无太低频率。

频谱特性:带宽:fm解调:需要本地载波由于 若 z(t) = x(t)y(t) ,则有 Z(ω)= X(ω)* Y(ω) 单边带信号解调时,用载波cos 0ωt 和接收信号相乘,相当于在频域中载波频谱和信号频谱相卷积。

残留边带(VSB ):调制方法:])cos[(0ϕωω+∆+t t t m 0cos )(ω'mVSB m f B f 2<<带宽:解调:3. 什么是信噪比、增益?信噪比:它指音源产生最大不失真声音信号强度与同时发出噪音强度之间的比率称为信号噪声比,简称信噪比增益:在输入功率相等的条件下,实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比4. 非线性调制。

PM 、FM 调制方法,调频指数的概念,频谱特性、解调方法,抗噪声性能。

(重点)相位调制(PM ):调制方法:若m(t)随t 作直线变化,则已调信号就是频率调制信号 若m(t)是随t 2变化,则已调信号就是相位调制信号角度调制只能采用相干解调频率调制(FM ):调制方法:调频指数:已调信号表达式:式中m m f f //∆=∆ωω为最大频率偏移和基带信号频率之比,称为调制指数f m频谱特性:a.边频成对b.大部分功率集中在有限带宽内c.当调制指数mf<<1时,带宽B 基本等于2m ω-称为窄带调频:mB ω2≈ d.当mf > 1 时,带宽B :)(2m B ωω+∆≈或)(2m f f B +∆≈5. 各种模拟调制系统的性能比较,各种信号的带宽和调制信号最大频率之间的关系,及其抗噪声性能分析比较。

]sin )/(cos[]cos cos[)(00t t A tdt k t A t s m m m f f ωωωωωω∆+=+=⎰(重点)问题:1、对于双边带调制,若信号的最高频率为f ,则传输带宽为 2f ,为了保证接收端能无失真地恢复出调制信号,残留边带滤波器的传递函数在载波频率处具有 互补对称性 。

2、在一个FM 系统中,规定其电台的带宽为360kHz ,调频指数为5,则其音频信号的最高频率为 30KHZ 。

3、已知某调频信号中,模拟基带信号t f a t m m π2cos )(=,kHz f m 1=,载波信号是t f t c c π2cos 8)(=,MHz f c 10=若调频器的频率偏移常数V kHz K f /10=,调制信号)(t m 的幅度V a 5.0=,(1)请求出该调频信号的调频指数;(2)写出已调信号表达式;(3)求出已调信号带宽。

4、若一个余弦波的表达式为t t f 0cos )(ω=,则其频谱密度表达式为第四章知识点1. 什么是低通模拟信号的抽样定理?模拟信号数字化的基本过程包括哪些?(重点)低通模拟信号抽样定理:若一个连续模拟信号s(t)的最高频率小于H f 则以间隔时间为H f T 2/1 的周期性冲激脉冲对其抽样时,s(t)将被这些抽样值所完全确定。

过程:抽样、量化、编码2. 模拟脉冲调制有哪几种类型?脉冲编码调制(PCM )、差分脉冲编码调制(DPCM )、增量调制(DM )。

3. 抽样信号的量化原理是什么?均匀量化、非均匀量化原理及其优缺点。

(重点)均匀量化:M 个值抽样值区间是等间隔划分的;缺点:对于小输入信号很不利。

非均匀量化:M 个值抽样值区间是不均匀划分的;优点:适合于大小信号。

4. A 律13折线的原理是什么?P755. 脉冲编码调制基本原理及过程。

要求掌握PCM 编码方法,能根据给定的抽样值进行PCM 编码,计算量化误差,给出对应的11位自然二进制码。

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