通信原理-概论总结

通信原理概论总结第一章总结节通信的发展

1、定义通信就是由一个地方向另一个地方传递消息

1、电通信四个发展阶段电报时代、电子管时代、晶体管时代、集成电路时代节

2、消息及其度量、数字信号与模拟信号电信号一般为脉冲或正弦波，携带消息的三个参量31振幅、频率、相位数字信号与模拟信号的区分方法取值离散时间离散为数字信号取值连续时间连续为模拟信号取值连续时间离散仍为模拟信号即由取值的方式确定离散信号或连续信号、2消息信号的度量与消息发生的概率有关定量计算信息量为消息出现的I=loga[l/Px]P xx概率的单位为[常用]的单位为的单位为哈特莱、离散消息数字信号a=2I bita=e Init a=10I3信息量的计算等概时信息量的计算l=logal/P不等概时信息量的计算I=H=E[X]=£PxiII结论等概时，消息的不确定程度最大，焙最大，即信息量最大节通信系统的构成及特点、通H31信系统基本模型通信系统分类与通信方式主要性能指标为有效性描述消息传递的速度单位时间传输的信息量越大越好可靠性描述消息传递的质量收、发差值越小越好、模拟通2信系统有效性指消息传输速度用信息速率衡量，但模拟信号的信息量难求，用系统有效传输频带来衡量B可靠性指消息传输质量用系统输出信噪比来衡量、数字通信系统有效性用传输S/No3速率来衡量码元传输速率为多少个码元/秒单位波特,信息传输速率为多少信RB BRb息量/秒单位比特/秒,越大，系统有效性越好频带利用率传码率Rb=RBH bit/sRbN h=RBN传输带宽单位波特/赫兹越大，系统有效性越好可靠性用误码率来衡量主要技术编/B h码技术、调制、解调技术数字通信系统的特点略第二章总结对随机信号、噪声只能作统计描述.统计特性概率密度与概率分布；数字特征均值、方差、相关函数等节随机过

12.1程概念随机过程定义随机过程统计特性的描述.随机过程的概率分布函数.随机过程的概率12密度函数

三、随机过程数字特征的描述

1、数学期望:性质

①E[k]=k

②E®t+k]=E[^t]+k

③E[k^t]=k E因t]

④E[草t+…+飙t]=Egt]+.・.+Ent]

⑤回⑴与星⑴统计独立时，E也lt比2t]=E^lt]E[^2t]

2、方差:性质

①D[k]=0

②D比t+k]=D[^t]

③D[蹴5=K2D[^t]

④取说统计独立时，也、相关函数和协方差函数节平稳随机过程2t Dgt+2t]=D@t]+D2t]32概念定义狭义平稳、广义平稳广义平稳条件

①数学期望与方差是与时间无关的常数；

②相关函数仅与时间间隔有关性能讨论、各态历经性遍历性其价值在于可从一次试验所获得1的样本函数取时间平均来得到它的数字特征统计特性、相关函数⑴性质

①对偶性偶函xt2R数谎哄⑴

②递减性他⑴比氢星Rt=E®]=RY E±4t+t]2}=E2t±2t1t+t+t+t]=R0±2RT+R00/.RO±RTRO|RT|即T=0处相关性最大

③R0为自t的总平均功率

④R3尸E2依⑴}为直流功率

⑤R0-Rg=E[[2t]-E2®t]=s2为交流功率

3、功率谱密度Pxw与R⑴节3几种常用的随机过程

一、高斯过程定义任意n维分布服从正态分布的随机过程xt称为高斯过程或正态随机过程

①高斯过程统计特性是由

一、二维数字特征决定的[ak,3k2,bjk]

②若高斯过程满足广义平稳条件，也将满足狭义平稳条件

③若随机变量两两间互不相关，则各随机变量统计独立

二、零均值窄带高斯过程定义、零均值平稳高斯窄带过程同相随机分量xct,正交随机分量结论零均值窄带高斯平稳过程其同相分量和正交分量同样是xst xt,xct xst平稳高斯过程，均值为方差也相同且同一时刻的互不相关，统计独立包络0,SX2,xc t,x t的一维分布服从瑞利分布，相位的一维分布服从均匀分布，且同一时刻的统计独at jtat,jt立

三、宽带随机过程——白噪声定义功率谱密度Pxw在整个频率域范围内都是均匀的噪声称为白噪声尸瓦/赫兹为单边功率谱密度

四、Pxw no/2n正弦波加窄带高斯过程结论正弦波加窄带高斯过程其包络服从广义瑞利分布，信噪比rt,zt很小时，它趋于瑞利分布；信噪比很大时，趋于高斯分布其相位⑴分布较复杂，当信噪比由F小变大时，其密度函数变化趋势为由均匀到一个取值集中于附近的函数节随机过程的F=04线性系统响应、均值、自相关函数输入广义平稳，则输出广义平稳、功1E[gt]=aH023率谱密度、⑴的分布若为高斯过程，则无限多个正态随机变量之和，仍为正态随机4xo xit变量高斯随机过程通过线性系统仍为高斯随机过程第三章总结节信道的概念信道定义狭1义信道、广义信道信道模型调制信道共性

①一对或多对信道输入，必对应有一对或多对信道输出

②绝大多数信道是线性的，满足叠加定理

③信道对信号有延时，还有衰耗固定或时变

④无信号输入，信道也有输出调制信道可用时变线性网络表示恒参信道、随参信道编码信道编码信道模型用码序列的转移概率描述信道分类节调制信道特性及对信号传输的影响、21恒参信道、幅频特性、相频特性若是常数，为线性函数，无失真12Fw=-wtdtd Fw非线性，有失真

二、随参信道、随参信道传输媒质三个特点

①传输衰耗随时间而变；

②传1输时延随时间而变；

③多径传播、随参信道对信号传输的影响分析影响结果

①等幅信号2变为有包络变化的信号，即存在幅度快衰落影响；

②单一频率信号变为窄带频谱信号，即存在频率弥散影响

③频率选择性衰落相关带宽节加性噪声节信道容量概念信道传输信息的最大34速率称为信道容量，为差错任意小的最高信息速率待传送的信源信息速率源,则信道R CR C,肯定不能正确传送该信息；而源采用适当的方法，该信道能正确无误的传送该信息加性R SC,高斯白噪声作用下的调制信道白高斯信道可由Shannon公式计算信道的容量B:信道带宽HzS:信号功率WN=nO B白噪声功率理想通信系统以极限速率实现无差错传输的系统第四章总结节引言、调制的必要性

①获得有用的，适于信道传输的信号形式

②选择适当的调11制方式以提高抗干扰能力

③有效地利用频段

④合理利用天线尺寸去有效地辐射电磁波直观地看，调制、解调就是一种频谱搬移，其使命是传递消息调制过程就是按原始电信号或基带信号的变化规律去改变高频信号某些参数的过程、模拟调制系统载波若调2ct=Acos30t+00制信号去改变其幅度称为幅度调制，亦为线性调制若调制信号去改变其相角mt A,mt30t+00,称为角度调制，亦为非线性调制节线性调制基本原理、基本原理方框调制已调信号的谱21是以

①为轴的基带谱搬移到以为中心的某个频域上构成，谱结构不变，为线性搬移，=0Mco30称为线性调制相干解调经低通滤波器后，

二、各种线性调制信号的特点调幅信号调制AM解调方式非相干解调包络检波、相干解调调幅指数的频谱宽度为调制信号带SAMt mt宽的两倍，有效性、抑制载波双边带信号调制解调方式相干解调已BS BAM=2BS2DSB调信号带宽与调幅时一致BDSB=2BS

3、单边带信号SSB调制相干解调SSSB⑴只含有一个边带，其带宽与调制信号带宽一致，有利于扩展容量，提高系统有效性、残留边带BSSB=BS4信号要求各种线性调制的调制解调公式推倒需要了解特别是节线性调制系统的抗VSB SSB3噪声性能要求输入信噪比、输出信噪比调制制度增益一般是综合考虑输出信噪比及调制制度增益来描述.比较系统的可靠性性能

一、系统制度增益解调使信噪比改善一倍，DSB G=2DSB原因在于相干检测使正交分量噪声被滤掉

二、系统制度增益解调，信噪比没nst SSBG=1SSB有得到改善，原因在于相干检测使信号、噪声的正交分量均被滤掉了与性能比较DSB SSB输入信号功率相同时与的输出信噪比相等，亦即解调性能一致SDSBi=SSSBi=Si DSBSSB原因信道噪声相同，但进入解调器的噪声不一样带宽窄，对噪声的滤除能力强，a.n0b.SSB只为时的一半由于在解调时抑制了一半噪声有效性好，NiSSB=nOBs,DSB c.DSB G=2,SSB应尽量选用方式

三、系统大信噪比时,抗噪性能比与差包络检波的门SSB AMGvl DSBSSB限效应节非线性调制原理

一、原理方框调制直接改变决定载波频率的电抗元件的参4FM mt数，使输出频率随线性变化解调原理采用鉴频器，等效为微分及包络检波的处理wit mt过程

二、信号特点单一频率的调频后含有无穷多个频率分量信号的平均FM

1.mt,

2.FM功率亦为载波功率,定义含以上功率的频率范围为信号有效带宽P=1/2,399%FM BFM

4.O多频调制时，信号除含载波及各边带频率分量外，还含有各种交叉调制分量，形成无限宽的FM频谱结构,为非线性频谱搬移，非线性调制，有效带宽仍是有限的节非线性调制系统的抗噪5声性能输入信噪比输出信噪比制度增益考虑单一频率调制节频分复用原理6FDM

1.复用是一种将若干个彼此独立的信号合并为一个可在同一信道上传输的复合信号的方法目前使用的复用方法有频分复用时分复用FDM,码分复用特点每路信号的调制载波不同；每路已调信号的频谱不重TDM,CDM,FDM12迭，且为防止邻路信号间串扰，还应留有一定的防护频带收端用滤波器分路优点信道复Bg,用率高，路数多，分路方便设备复杂，分路的滤波器要求高，若信道非线性则产生串扰路n信号复用后所要求的信道带宽多级调制第五章总结节数字基带信号数字基带传输系统框图

2.1组成信道信号形成器、编码信道、接收滤波器、抽样判决器时域形式基带信号单极性、双极性；归零、不归零频谱结构稳态波vt的功率谱密度Pvw

2.交变波ut的功率谱密度Puw

3.基带信号St的功率谱密度Psw=Pvw+Puw

三、常用码型对传输码的码型结构要求

①能从相应的基带信号中获取定时信息减少连连的可能

②相应的基带信号无直流0,1成份和只有很小的低频成份

③适应性强，不受信息源统计特性［P、1・P］的影响

④尽可能提高传输速率传输效率码传号交替反转码编码规则、码特点码型基本AMI AMI1B/1T码码三阶高密度双极性码编码规则、码特点码型改进码节性能分HDB3HDB31B/1T2析

一、数字基带传输系统模型发送滤波器、恒参信道、噪声叠加、接收滤波器、抽样判决器

二、码间串扰无噪分析时域无码间串扰条件频域无码间串扰条件理想低通系统频

1.

2.

3.带利用率二码元速率/传输带宽有效性指标最高波特理想特性的逼近——“滚降”特性2/Hz

4.滚降系数频带利用率优点“尾巴”衰减振荡幅度小，对定时信号的要求可降低缺点无码间串扰的最高频带利用率较低

三、抗噪分析误码率二在均值为高PePe PlP0/l+P0Pl/0斯白噪声、双极性基带信号条件下在均值为高斯白噪声、单极性基带信号条件下为接收sn滤波器输出噪声方差交流功率

四、同时存在码间串扰、噪声性能分析一眼图法方法原理.

1.2眼图模型一描述眼图与系统性能之间的关系希望眼睛张开越大越好噪声容限大；迹线越细越好码间串扰小节性能改善.部分响应系统解决高的频带利用率与“尾巴”衰减振荡幅度31ht小、收敛快定时误差造成码间串扰小的矛盾通过人为弓|入确定串扰的方式原理框图部分响应系统的优点无码间串扰，频带利用率高波特的“尾巴”振荡幅度小，收敛2/HZ ht快对定时精度要求可降低缺点抽样判决前的电平数,如第类，进制，为L IL=2Ck3电平OL2易受噪声影响，即抗加性噪声能力弱一般形式若有L进制序列{ak},则预编码ak=Rlbk+R2bk-l+...+RNbk-N-l模L加确定bk,相关编码ck=Rlbk+R2bk-l+...+RNbk-N-l算术加模判决掌握第、类部分响应系统的预编码、相关编码均衡补偿实际系统L ckmolLI IV

2.与理论设计的偏差，从而减少码间串扰频域均衡若插入的滤波网络为则系统函数改变T®,为通过调整的参数，最终使无码间串扰时域均衡在数H3T3,T®HCOT3=H CO字基带系统中，码间串扰对系统的影响，体现在对样值的影响，引入的滤波器可着重对样值的均衡，使抽样点的码间串扰为横向滤波器峰值畸变定义峰值畸变表示所有抽样时刻上得到0D的码间干扰最大可能值与时刻上的样值之比第六章总结

一、二进制数字调制解调时域k=

01.波形及表达式、、倒兀现象.调制与解调方法键控法、模拟幅度调2ASK2FSK2PSK22ASK制方法；相干解调、非相干解调包络检波键控法、模拟频率调制方法；鉴频法、过零检2FSK测法、分路相干或非相干解调、差分检波法差分检波法适用于信道存在延迟失真的情况由于输入信号与相邻的延迟信号均受到延迟失真的影响，它们进行相乘比较时（相位相减），可抵消延迟失真的影响2PSK键控法、模拟方法、码变换+PSK调制产生2DPSK；极性比较法（相干解调）、差分相干解调频谱特性功率谱由连续谱与载波处的离散谱构成；带2DPSK*

3.2ASK宽（）；频带利用率功率谱由连续谱与离散谱构成，离散谱出现在BA=2BS=2fS Hz2FSK两个载频⑴、）位置上；连续谱谱结构单峰，双峰f2I fl42|fs|f2-fl|fs B2FSK=|f2-fl|+2fs较宽频带利用率一般情况下，的功率谱与的功率谱相同（仅差系数）即2PSK2PSK2ASK含连续谱与离散谱B2PSK=B2ASK=2BS当

0、1等概时（P=l⑵，无离散谱

4.抗噪声性能解调方式误码性能相干非相干相干非相干相干差分相干*结论OOK OOK2FSK2FSK2PSK2DPSK若相同，要求相同，

二、最佳接收最佳接收理论（也即统r PeAPeFPeP PereA=2reF=4reP计、检测与估值理论）是研究构造一个怎样的接收机，使其在信号接收检测中有最好的性能

1.统计判决模型统计接收第一数据一先验概率，第二数据一似然概率密度函数匹配滤波器是*

2.满足瞬时输出信噪比最大的最佳线性滤波器最小错误概率的最佳接收机与实际接收机的性能

3.比较基带系统最佳化要求无码间串扰、瞬时输出信噪比最大（使用匹配滤波器）理r=E/nO4,想信道、非理想信道下的最佳基带系统组成

三、现代调制技术包络恒定、相位连续、

1.MSK信号频带窄、带外能量小，频带利用率高,抗噪性能频带利用率比高，有效性•

2.4PSK2PSK提高；抗噪性能第七章总结

一、原理抽样满足抽样定理；理想抽样、自然抽样、平PCM

1.顶抽样量化基本概念可能消除随机噪声的影响，可对各个电平确定相应的编码量化是利

2.a.用预先规定的有限个电平来表示每一个模拟样值的过程量化间隔、量化电平、量化区间均匀b.量化设m⑴值域La,b],量化间隔（量化区间长度）AV.则量化电平数M=（b-a）/△V,对于第i个区间（i=1,

2.・.M）起点mi-1=a+（i-1）△V终点mi=a+i△V量化电平qi=a+iAV-AV/2最大量化误差△max=△V/2c.非均匀量化好处使量化噪声对大、小信号的影响大致相同，从而改善小信号时的量化信噪比实现先对抽样值（）压缩，输出（）然后x=ms kTsy=g x,对均匀量化，等效为对非均匀量化；非均匀量化的关键是压扩技术压缩律的压扩技术、y x|1压缩律的压扩技术折线律压扩技术起点（）终点A*d.l3A Vi-l=E/28-i-l i=2,...8V0=0Vi5=E/28-I i=2,…,8V1=E/128量化区间长度△Vi=（Vi-Vi-l）/16=E/213-I i=2,…,8△V1=A V2=E/211编码编码就是将量化后的多进制数字信号变换成二进制数字代码（逆过程为译码）位数的

3.a.N选择保证可靠性指标（量化信噪比）前提下最小值编码码型自然二进制码与折叠二进制b.码折叠码特点

①对双极性信号，用最高位表示信号的极性，其余各位码表示信号的绝对值，可简化编码过程

②大信号时，误码影响大；小信号时，误码影响小.编码方法折线律*c13A非均匀量化（M=256）,一般采用折叠码（N=8）,其PCM码构成为极性码（C1）,段落码（C2c3c4）,段内码（）量化单位折线律非均匀量化中最小量化间隔线性码以量化单位为C5C6C7C8=13A量化间隔进行均匀量化后的编码；正值区域应有个量化区间

二、原理表示相邻样M=2048AM值变化规律的码为码原理编码器、译码器量化噪声一般量化噪声、过载量化噪声AM

1.

2.为译码器的最大跟踪斜率（）不会过载；兀为最大不过载K=5/Ts=8fs,|dm t/dt|K,Am=3fs/2fk幅度；同时A5/2

三、PCM与八M性能比较

1.有效性PCM抽样速率fs2fm,每一样值用N位码表示，码速率fB=NfsM码速率fB=fs（-般fs取得很大）

2.可靠性量化信噪比*PCM；△M一般信噪比PCM；△M

3.比较相同信道带宽条件，即具有相同的信道传输速率ABfB=fsA二Nfsp=2Nfm统计看，△M抗加性噪声性能优于PCM只考虑量化噪声的影响PCM总性能优于

四、将相邻样值间的空闲时间有规律地安排传送其它样值，以实现许多路信AM TDM号互不干扰地在同一信道中传送，此即为时分复用，可提高信道的利用率.特点各路信号1时间分开，频域混迭U.基群路电话复用、路电话复用，信息速率为四个基群合成一个230PCM60AM

2.048Mbit/s二次群，二次群码速率时分复用优点复用率高，路数多缺点设备复杂，同

8.448Mb/s

3.步要求高概念、目的获取本地相干载波方法插入导频法、直接法性能高效率、高精度、同步建立时间快、同步保持时间长相差中的影响解调，输出信噪比下降为倍；*

4.DSB cos2p解调，输出信号能量功率降为倍，且出现串扰

二、位同步概念、目的获取同SSB cos2p

1.频同相时钟方法插入导频法、直接法.性能相位误差、同步建立时间、同步保持时间、2•3同步带宽.相差影响最佳接收时，有效积分时间减少，变小

三、群帧同步概念、*4E/nO

1.目的正确识别码组.方法自同步；插入特殊码组法*连贯式插入法、间隔式插入法.性23能漏同步概率、假同步概率、平均建立时间同步保护减少漏同步、假同步*概念捕捉态、

4.维持态二.有单频信号采用方式传送，载频调幅指数请写出该mt=2cos2000pt,AM fo=lMHz,

0.5,信号的表示式，并画出频谱示意图若传输信道的特性为接收到的信号是否存在失真？相干AM解调后的输出信号是否存在失真？.若路具有最高频率的信号进行多路频分复用，采2123KHz用复合调制，设每路信号间的保护带宽时最大调制频偏则SSB/FM SSB2KHz,FM Df=lOOKHz,传送此复用信号的最小信道带宽为多少？二.设最高频率为的话音信号经调制后，在3KHz DSB的高频信道上传送信道传输的功率衰耗为信道中存在高斯白噪声，f0=30MHz10km10dB/km,其双边功率谱密度为要求接收输出信噪比,请画出解调方框图n0/2=10-16W/Hz,S0/N040dB1o应注明各方框主要参数.试确定输出噪声功率谱密度.试确定最小平均发送功率八.某23模拟通信系统，单路模拟调制信号最高频率为采用方式，最大调制频偏则已调4KHz,FM6KHz,信号带宽为多大？若此信号多路复用，保护带宽为单路已调信号带宽的系统无线传输FM50%,频段宽度为则该系统能容纳多少路信号？若需传输的模拟调制信号达路，保护带宽仍1MHz,120为单路已调信号带宽的请选择模拟调制方式，并确定实际复用带宽为多大？三.一个滚降系50%,数为带宽为的数字基带系统，无码间串扰的最高传码率为多少？若传送的码为0530kHz HDB3则译码输出的信息码为何？五.设数字基带传输系统的频带宽度为-1+1000+1-1+1-100-1+

1.1,若分别采用理想低通和的滚降特性，请确定各自无码间串扰的最高传码率及频带利6KHZ,x=

0.5用率四,对信号进行相干解调，在解调器输入信号功率为时，输出误码率,RB/B2ASK SPe=10-5若相干载波存在相位误差则应如何处理才可维持不变？六.某速率为的数据Aj=15°,Pe2400bit/s分别采用和方式传输，信道高斯白噪声若数据为2FSKDf=2400Hz2ASK nO=10-15W/Hz

1.o分别画出两种情况下的已调波形示意图，要求信道各提供多大的传输带宽？若1101100101,

2.接收信号幅值采用分路相干解调可满足输出误码率要求，则相干解调的接2FSK aF=10mV,2ASK收信号幅值为多少可满足输出误码率要求？六.对⑴匹配的最佳线性滤波器如图所示取匹s ht配条件的系数输入噪声单边功率谱密度最佳时刻K=l,n=10w/Hz,t=T=4us.画出波形.若要求则应满足何条件？五.某处理，采1st2r0max310dB,A htA0172Tt PCM用抽样，折线律非均匀量化，为保证小信号的量化信噪比，最小量化误差不能大于8kHz13A若有一样值为请确定码，此时量化误差多大？上述码路时分复用，

0.0025V+L59V,PCM PCMK附加的同步码速率为然后采用系统传输，系统带宽则系统频带利用率20kbit/s,4PSK660kHz,Rb/B为多少？最大值为多少？七.某模拟信号⑴的最高频率取值范围采用均匀量K m4KHz,-5V〜+5V,化方式将其变换为码，量化间隔有多少个量化区间？每个样值应编几位二进制PCM DV=

0.2V1码？奈奎斯特抽样速率为多少？此时，码的码宽为多少？若样值求2PCM3mkTs=L26V,PCM码六.某路信号时分复用后通过数字通信系统传输单路模拟信号⑴采用32PCM MPSKm8kHz抽样，折线律非均匀量化编成码，为保证系统输出信噪比要求，最小量化误差不能大13A PCM于.对⑴的取值范围和最高频率有何限制？.若有一样值为请确定码

0.001V1m2+

2.19V,PCM.若系统传输带宽请确定调制的最小进制数此时实际系统频带利用率为3L5MHz,MPSK M,Rb/B多少？设码等概五.设模拟信号现采用处理方式将其转换为PCM1,0mt=Asin2pqO3t,DM字信号进行传送，允许最大量化误差母g|Dm|=

0.01V,则量化台阶为多大？秒次，则此时应满足什么要求？d3203A另抽样速率取为’娴瞅加！！以上资料由百度贴吧:自考乐园俱乐部杨尚杰为你精心编辑。