2022年通信原理重点知识总结 .docx
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1、精品_精品资料_第一章绪论1、通信的目的:传递消息中所包含的信息 .2、信息:是消息中包含的有效内容3、模拟信号信号的参量取值是连续(不行数、无穷多)的 (抽样信号未量化仍为模拟信号) 数字信号信号的参量取值是可数的有限的4、依据信道中传输的是模拟信号仍是数字信号,相应的把通信系统分为模拟通信系统 和数字通信系统 .依据传输媒介、通信系统可分为有线通信系统 和无线通信系统5、模拟消息原始电信号( 基带信号 ).基带信号已调制信号( 带通信号 )6、数字通信系统模型可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_信信加息源编源码密信数数道字信 道字编调解码制调噪声源信解信受道源信译译码密码者可编
2、辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_信源编码与译码目的:提高信息传输的有效性完成模/ 数转换信道编码与译码目的:增强抗干扰才能,提高牢靠性基本的数字调控方式有振幅键控( ASK)、频移键控 FSK 、肯定相移键控PSK 、相对(差分)相移键控 DPSK按同步的公用不同,分为载波同步、位同步、群(帧)同步、网同步7、数字通信的特点优点抗干扰才能强,且噪声不积存传输差错可控便于用现代数字信号处理技术对数字信息进行处理、变换、储备.(便于将来自不同信源的信号综合到一起传输)易于集成,使通信设备微型化,重量轻易于加密处理,且保密性好缺点:需要较大的传输带宽对同步要求高8、按信号复用方式分类:频
3、分复用、时分复用、码分复用按信号特点分类:模拟通信系统和数字通信系统按传输媒介分类:有线通信系统和无线通信系统频分复用 是用频谱搬移的方法是不同信号占据不同的频率范畴.时分复用 是用脉冲调制的方法使不同的信号占据不同的时间区间.码分复用 是用正交的脉冲序列分别携带不同的信号.9、单工、半双工和全双工通信单工通信 :消息只能单方向传输的工作方式半双工通信 :通信双方都能收发消息,但不能同时收发的工作方式全双工通信 :通信双方可同时进行收发消息的工作方可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_10、信息及其度量Ilog a1P xlog aP
4、x可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_P(x)表示信息发生的概率,I 表信息中所含的信息量上式中对数的底:如 a = 2 ,信息量的单位称为比特bit,可简记为 b如 a = e,信息量的单位称为奈特nat,如 a = 10,信息量的单位称为哈特莱Hartley.通常广泛使用的单位为比特,这时有可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_Ilog1logP x 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_22P x【例 1】设一个二进制离散信源,以相等的概率发送数字“0”或“ 1”,就信源每个输出的信息含量为可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_I 0I 1log
5、 211 / 2log2 21b可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_在工程应用中,习惯把一个二进制码元称作1 比特.如有 M 个等概率波形( P = 1/M ),且每一个波形的显现是独立的,就传送M 进制波形之一的信息量为可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_1Ilog 2Plog 211/ Mlog2 M b可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_如 M 是 2 的整幂次,即M = 2k ,就有kIlog 2 2kb当 M = 4 时,即 4 进制波形, I = 2 比特, 当 M = 8 时,即 8 进制波形, I = 3 比特.可编辑资料 - - - 欢迎下
6、载精品_精品资料_【例 2】对于 非等概率 情形设:一个离散信源是由M 个符号组成的集合,其中每个符号xi i = 1, 2, 3,的概率 Pxi独立显现,即按一定, M可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_x1,x2 ,xMMP xi 1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_P x1 ,P x2 ,P xM,且有i 1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_就 x1 , x2,x3, , xM所包含的信息量分别为可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_log 2Px1 ,log 2P x2 , ,log 2P
7、xM 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_于是,每个符号所含平均信息量为可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_H xP x1log2 Px1 MP x2 log2 P x2 PxM log2 P xM 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_P xi lo g2 Pxi比特 /符号)i 11.4 6可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_由于 Hx同热力学中的熵形式相像,故称它为信息源的熵【例 3】 一离散信源由 “ 0”,“ 1”,“2”,“3”四个符号组成, 它们显现的概率分别为3/8,1/4, 1/4 , 1/8 , 且 每 个 符 号 的 出 现
8、都 是 独 立 的 . 试 求 某 消 息 2022202202230可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_01203210100321010023102022022312032100120220的信息量.【解】此消息中, “ 0”显现 23 次,“1”显现 14 次,“ 2”显现 13 次,“ 3”显现 7 次,共有 57 个符号,故该消息的信息量可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_I23log 2 8 / 314 log2 413 log 2 47 log2 8108b可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_每个
9、符号的算术平均信息量为I如用熵的概念来运算:I符号数108571.89比特 / 符号)可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2H3 log3881 log12441 log12441 log1288可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_就该消息的信息量1.906(比特 / 符号)可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_I571.906108.64b可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_以上两种结果略有差别的缘由在于,它们平均处理方法不同. 前一种按算数平均的方法, 结果可能存在误差.这种误差将随着消息序列中符
10、号数的增加而减小.当消息序列较长时,用熵的概念运算更为便利.11、通信系统主要性能指标通信系统的主要性能指标:有效性和牢靠性有效性 :指传输肯定信息量时所占用的信道资源 (频带宽度和时间间隔) ,或者说是传输的“速度”问题.牢靠性 :指接收信息的 精确程度 ,也就是传输的“质量”问题.12、模拟通信系统:有效性:可用 有效传输频带 来度量.牢靠性:可用 接收端 最终输出信噪比 来度量.13、数字通信系统有效性:用 传输速率和频带利用率来衡量.( 1)码元传输速率 RB:定义为单位时间 (每秒) 传送码元的数目, 单位为波特 (Baud),简记为 B.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资
11、料_1RB BT式中 T 码元的连续时间(秒)可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_( 2)信息传输速率Rb:定义为单位时间内传递的平均信息量或比特数,单位为比特/秒,简记为 b/s ,或 bps .(简称传信率、比特率) 码元速率和信息速率的关系可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_RbRB log 2 M或RRbb/s B可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2BlogM对于二进制数字信号:M = 2,码元速率和信息速率在数量上相等.对于多进制, 例如在八进制 ( M = 8)中,如码元速率为 1200 B, 就信息速率为3600 b/s .( 3)频带利用率
12、 :定义为单位带宽( 1 赫兹)内的传输速率,即可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_RBB/Hz B或bRbb/sBHz可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_牢靠性:用 差错率 来衡量,差错率常用 误码率 和误信率 表示.( 1)误码率 Pe可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_Pe( 2)误信率 (又称误比特率)Pb在二进制中有错误码元数传输总码元数错误比特数传输总比特数PbPe可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_其次章确知信号1、确知信号 :是指其取值在任何时间都是确定的可预知的信号2、确知信号的类
13、型依据周期性: 周期信号非周期信号 依据能量是否有限: 能量信号 功率信号如信号 s( t)的能量等于一个有限正直,且平均功率为零,就称s( t)为能量有限信号,简称能量信号 ,其特点: 信号的振幅和连续时间均有限,非周期性.如信号 s(t )的平均功率等于一个有限正值,且能量为无穷大, 就称 s( t)为功率有限信号, 简称 功率信号 ,其特点: 信号的连续时间无限.第三章随机过程1、通信系统中常见的热噪声近似为白噪声,且热噪声的取值恰好听从高斯分布.2、白噪声 n t定义:功率谱密度在全部频率上均为常数的噪声,即可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_Pn f 或n0f2 双边功率
14、谱密度可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_Pn f n00f 单边功率谱密度可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_式中n 0 正常数第四章信道1、依据媒质的不同,信道可以分为两大类:无线信道 和有线信道.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2、依据难距离、频率和位置的不同,电磁波的传播主要分为的波、天波(电离层反射波)和视线传播三种 .视线传播:频率 30 MHz距离 : 和天线高度有关可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_D 2D 2h8r504.13可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_式
15、中, D 收发天线间距离 km .例 如要求 D = 50 km ,就由式 4.1-3可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_D 2D 2h50250m可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_8r50503、多径效应 :信号经过几条路径到达接收端,而且每条路径的长度(时延)和衰减都随时间而变,即存在多径传播现象.多径传播对信号的影响称为多径效应.4、信号包络因传播有了起伏的现象成为衰落 .多径效应引起的衰落成为快衰落 ,由季节天气引起的衰落成为慢衰落.5、衰落和频率相关,称其为频率挑选性衰落 ,将( 1/ )HZ称为次两条路径的相关带宽.6、为使信号基本不受多径传播的影响,要求
16、信号的带宽小于多径信道的相关带宽(1/m).7、连续信道容量S可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_(1) 可以证明 CtB log 21b / sN可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_式中 Ct 信道的容量S 信号平均功率( W). N 噪声功率( W ).B 带宽( Hz ).设噪声单边功率谱密度为n0,就 N = n0B.S可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_故上式可以改写成:CtB log21b / sn0 B可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_由上式可见,连续信道的容量Ct 和信道带宽 B、信号功率 S 及噪声功率谱密度n0 三个因素有关
17、.(2) 当 S或 N, S/N , Ct当 S,或 n00 时 S/N, Ct.B,Ct但是,当 B时, Ct 将趋向何值?可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_令: x = S / nB,上式可以改写为:CS Bn0log1SS log11/ xx可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_0t22n0Sn0Bn0可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_利用关系式limln1x1/ x1logaloge ln a可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_x022上式变为可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料
18、_lim ClimSlog 1x1/ xSlogeS1.44可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_Btx0 n2n2n可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_000上式说明,当给定S / n0 时,如带宽 B 趋于无穷大, 信道容量不会趋于无限大,而只是 S / n0 的 1.44 倍.这是由于当带宽 B 增大时,噪声功率也随之增大.( 3)Ct 和带宽 B 的关系曲线:可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2CB log1Sb / s可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_t上式仍可以改写成如下形式:n0B可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可
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