2022年通信原理复习 .pdf

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1、一、基本概念1通信系统：为完成通信任务所需要的一切技术设备和传输媒质所构成的总体称为通信系统。2通信系统传输的具体对象是消息，其中有意义的内容为信息。3平稳随机过程的统计特性将不随时间的推移而不同，其一维分布与时间无关，二维分布与时间间隔 有关。4窄带随机过程是指其频带宽度远远小于其中心频率的过程。它的统计特性可由随机包络及随机相位或它的同相分量及正交分量的统计特性确定。5信道是以传输媒质为基础的信号通路。它可分为狭义信道和广义信道。6信道容量指：信道无差错传输信息的最大信息速率。7信道多址复用的方法有FDMA 、 TDMA 和 CDMA 。8高斯白噪声：服从高斯分布而功率谱密度又是均匀分布的

2、噪声。二、数字通信系统的基本模型信源信源编码信道编码调制器信道解调器信道译码信源解码收信者噪声源信源：将原始消息转换为相应的电信号信源编码：对模拟信号进行编码，得到相应的数字信号信道编码：对数字信号进行再次编码，使之具有自动检错或纠错的能力调制器：把信号的频谱搬移到适合信道的频率范围内以进行传输信道：传输电信号的通道和媒介解调器：调制的反过程，将已调信号的频谱搬回到原点位置信道译码：根据信息元与监督元之间的相关规则进行检错与纠错信源解码：把数字信号还原成模拟信号收信者：将恢复出来的原始电信号转换成相应的消息噪声源：信道中的噪声以及分散在通信系统其它各处的噪声的集中三、通信系统的质量指标有效性（

3、传输速率；频带利用率）和可靠性（差错率）；两者之间是矛盾的，人们总是希望在满足可靠性的基础上尽量提高通信的效率。如何正确处理两者之间的关系， 以及如何在更高的水平上不断地把两者统一名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 6 页 - - - - - - - - - 起来是通信技术所面临的重要课题。码元速率与信息速率之间的关系：Rb=Rslog2M(bit/s)多进制数传系统的两点实际意义1、当信道的波特数相同时，多进制传输比二进制传输的比特率高，增大了信息传输速率，

4、提高了频带利用率。2、当信道的比特率相同时，多进制传输的码元宽度比二进制传输的大，需要的带宽减小。四、数字通信系统的特点1、抗干扰能力强2、便于加密，有利于实现保密通信3、易于实现集成化，使通信设备的体积小，功耗低4、数字信号便于处理、存储、交换，便于和计算机连接，也便于用计算机进行管理5、占据的频带宽五、模拟信号调制调制：按基带信号f(t)（模拟信号，调制信号）的变换规律去改变高频载波 C(t) =ACos(ct +0) 某些参数的过程已调信号表达式： S(t) =A(t) Cosct +(t) +0 调幅(幅度调制 )：A(t) 随 f(t)成比例变化， (t)为常数；已调信号的频谱是原信

5、号频谱的线性搬移线性调制常规调幅（ AM ） 、抑制载波双边带调幅（DSBSC）信号带宽：B =2W2 倍调制信号 f(t)的带宽单边带调制（ SSB）信号带宽： B =W调制信号 f(t)的带宽调角(角度调制 )：A(t) 为常数， (t)或(t)的导数 d(t)/dt 随 f(t)成比例变化；调相调频已调信号的频谱不再是原信号频谱的线性搬移非线性调制调频信号带宽： BFM =2(1+?FM)fm =2(1+fmax/fm)fm=2fm+2fmax 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - -

6、- - - 第 2 页，共 6 页 - - - - - - - - - 六、PCM 包括：抽样、量化、编码三个过程1低通抽样定理：Hsff2（信号中的最高频率）带通抽样定理： fs = 2B(1+M/N) M=(fH/B)N，N 为不超过 fH/B 的最大正整数2均匀量化：量化间隔是等距的；非均匀量化：量化间隔不是等距的k；为什么在数字电话通信中，信息的样值采用非均匀量化？动态范围大：要求电话信号在整个动态范围内的信噪比大于25dB；语音信号取小信号的概率大。非均匀量化器的特点：输入信号小时，量阶 k 小；输入信号大时，量阶 k 大。采用非均匀量化技术的目的：在整个输入信号的变化范围内得到几乎

7、一样的信噪比，而总的量化阶数L可以比均匀量化时还少，因此缩短了码字的长度，提高了通信效率。3PCM 编码：当信道传输中有误码时，各种码组在解码时产生的后果是不同的折叠码：编码电路简单，在有误码的情况下，对小信号影响小。A律 13 折线编码：总量化电平数 L256，编码位数 n8，量化单位： =1/12816=1/2048 4在 A律对数量化中， A愈大压缩效果愈明显，无压缩时A取 1；在律对数量化中，愈大压缩效果愈明显，无压缩时取 0。七、PCM 、DPCM 、M 调制比较1.PCM方式传送的是对信号样值的绝对大小进行量化编码的信号2.DPCM 方式传送的是对信号样值的相对大小进行量化编码的信

8、号3. 而M方式是只对信号样值的相对大小编一位码4. 在编码位数一样的情况下，DPCM 方式的量化信扰比比 PCM 方式的高。 5. 在量化信扰比不变的情况下，DPCM 方式比PCM 方式编码位数就少，需要的传输带宽就小。增量调制中，不发生斜率过载现象的条件是：d(t)/dt/ Ts八、时分复用原理：按时间区分多路信号的方法， 即将信道的可用时间分成若干相互顺序排列的时隙， 每路信号占据其中的一个时隙。 在接收端用时序电路将多路信号分开，分别进行解调和终端处理。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - -

9、 - - - - - 第 3 页，共 6 页 - - - - - - - - - A律 PCM 基群帧结构：抽样频率： 8kHz 帧周期： 125s 每帧时隙数： 32 话路数目： 30 总数码率： 8 328000 = 2048kb/s九、数字基带信号码型和带宽数字基带信号：数字信息的电脉冲表示；码型：数字信息的电脉冲的形式；不同的码型具有不同的频域特性， 合理地设计码型使之适合于给定信道的传输特性，是基带传输首先要考虑的问题。在PCM编码系列中，四次群以下的 A律 PCM 终端设备的接口码型： HDB3谱零点带宽： 1/内集中信号的绝大部分功率；十、基带信号的传输模型影响基带信号进行可靠传

10、输的主要因素：码间串扰、信道噪声。无码间串扰的充要条件：在本码元的抽样时刻上有最大值，而对其它码元的抽样时刻信号值无影响，即在抽样点上不存在码间串扰。系统满足等效低通特性，传输函数在/T 处满足奇对称，不管S()的形式如何，都可以作到消除码间串扰。具有理想低通特性的基带系统， 频带利用率高， 给出了基带传输系统传输能力的极限，可达2bit/(sHz)，Rb= 2Bbit/s，但无法实现，因其冲激响应是sinx/x 波形，所以第一个零点以后的波形拖尾幅度较大，衰减收敛慢，因此对收端采样判决点要求十分准确，若定时稍有偏差， 则极易引起严重的码间串扰。当基带系统采用等效理想低通特性，如升余弦频率特性

11、时， 虽然波形拖尾振荡减少，收敛加快，对定时也可以放松些要求，但所需的频带却加宽了，带宽：B =(1+)/2T，频带利用率：b = 2/(1+)bit/(sHz)；随着 的增加，频带利用率降低； 当= 1 时，升余弦特性的频带利用率降低为1bit/(sHz)，系统频带的利用率只为理想低通时的一半，升余弦滚降信号Rb= 2B/(1+ ) bit/s 。部分响应技术是利用码间串扰来达到既提高了频率带利用率（理想低通带名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 6 页 -

12、- - - - - - - - 宽）又能使波形拖尾衰减加快的目的。部分响应信号是由预编码器、 相关编码器、 发送滤波器、 信道和接收滤波器共同形成。（第 I 、IV 类部分响应系统框图的不同）相关编码会带来差错扩散， 预编码解除了部分响应信号各抽样值之间的相关性，差错就不会向后蔓延（差错扩散） 。十一、数字信号基带传输的差错率二进制： Pb = Q（A/2 ）比较：Pb相同：单极性 NRZ 码要求的信号平均功率比双极性NRZ 码高一倍S/N相同：双极性 NRZ 码的 Pb比单极性 NRZ 码的低双极性 NRZ码的判决门限为0 电平，该电平极易获得，而且稳定；因此，双极性 NRZ 码比单极性 N

13、RZ 码应用更广泛十二、扰码的原理基于m序列的伪随机性m序列是由带线性反馈的移位寄存器产生的序列，并且具有最长周期。m序列的产生：本原多项式系数带线性反馈的移位寄存器；十三、时域均衡：直接从时间响应考虑， 使包括均衡器在内的整个系统的冲激响应满足无码间串扰的条件。均衡器：横向滤波器，由2N个带抽头的延时单元构成，延迟时间为码元周期T，信号经过 2N+1个抽头加权后送到一个相加电路后输出以减少或消除码间干扰衡量均衡器均衡效果的两个准则： 最小峰值失真准则和最小均方失真准则十四、 2ASK 和 2PSK调制相同与不同表达式在形式上是相同的，其区别在于，2PSK信号是双极性不归零码的双边带调制， 而

14、 2ASK信号是单极性非归零码的双边带调制，因此带宽相同。由于双极性不归零码没有直流分量，所以 2PSK信号是抑制载波的双边带调制。这样， 2PSK信号的功率谱与2ASK信号的功率谱相同，只是少了一个离散的载波分量。因此，2PSK系统只能采用相干解调方式，而2ASK系统既可采用相干解调方式，也可采用非相干解调方式。十五、 DPSK 系统与 PSK 系统的主要区别名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 6 页 - - - - - - - - - 1.PSK方式中，是

15、以未调的载波作为参考相位的，因而，接收端在解调时必须具备这样一个参考相位。2.DPSK 方式因采用差动编码没有固定的参考相位，就避免了接收机载波相位同步的麻烦。3. 由于在接收端两者的参考信号来源不同，提取的方法也不同，因此，差错率也不同。4. 在 DPSK接收机中参考信号就是信号波形本身，受到加性噪声的干扰，使检测的性能差于 PSK系统。十六、方式误比特率近似带宽相干 ASK 非相干 ASKQ(r/2) 1/2 (1/2) e -r / 42fs相干 FSK 非相干 FSKQ(r) 1/2(1/2) e -r / 22fs+|f2 f1|相干 PSK 延迟 DPSKQ(2r) 1/2 (1/2) e -r2fs在接收机的解调时 , 无论是包络检波还是相干解调, 接收端对低通滤波器的输出都要经过抽样判决电路作出一次判决, 其作用是对恢复出的基带信号进行整形,提高输出信号的质量。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 6 页 - - - - - - - - -