通信原理基础知识
通信原理基础知识专栏
本课程为计算机通信专业、网络工程专业，及计算机科学与技术专业的学生开设。其目的是使计算机学院毕业的学生具有一定的通信知识背景，了解和掌握现代通信的基本原理及相关技术，尤其是数字通信的基本原理，为进一步学习后续通信和网络专业课程打下基础。[ 阅读全文]
第1章通信系统概述
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通信按传统理解就是信息的传输与交换，信息可以是语音、文字、符号、音乐、图像等等
第1节通信的基本概念
第2节通信的发展历程
第3节通信的发展趋势
第4节本书概述
第2章传输介质
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传输介质是连接通信设备，为通信设备之间提供信息传输的物理通道；是信息传输的实际载体
第1节传输介质的基本概念
第2节双绞线
第3节同轴电缆
第4节无线信道
第5节无线信道的微波频段
第6节光纤
第3章信号的传输技术
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根据国际电信联盟（ITU）的定义，传输是指通过物理介质传播含有信息的信号的过程
第1节传输技术概述
第2节模拟信号的调制传输
第3节数字信号的基带传输
第4节数字信号的调制传输
第5节光信号的传输
第4章信号的数字化处理技术
更多..通信系统中的信号可以分为模拟信号与数字信号两大类，与模拟信号相比，由于数字信号在传输、交换、处理等过程中有极大的优越性，因此目前的通信系统普遍是以数字信号为主的数字通信系统
概述
第1节模拟信号的数字化
第2节多路复用技术
第3节数字复接技术
第4节同步技术
第5节同步数字系列（SDH）
第5章信号的交换
更多..“交换”即是在通信网大量的用户终端之间，根据用户通信的需要，在相应终端设备之间互相传递话音、图像、数据等信息
第1节交换技术概述
第2节数字程控交换
第3节ATM交换
第4节以太网交换
第5节光交换
第6章话音通信
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公用交换电话网即PSTN（Public Switched Telephone Network），它是以电路交换为信息交换方式，
以电话业务为主要业务的电信网。PSTN同时也提供传真等部分简单的数据业务
第1节公用交换电话网（PSTN）
第2节信令与信令网
第3节智能网
第7章数据通信基础
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数据通信是指计算机和其他数字设备之间通过通信节点、有线或无线链路进行数字信息的交换
第1节数据通信的演变
第2节数据通信概述
第3节数据通信系统主要任务
第4节数据传输方式
第5节数据通信关键技术
第6节数据通信系统技术指标
第7节数据通信网
第8节OSI参考模型与协议
第8章局域网
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局域网是一种地理范围有限的网络，是一种使小区域内的各种通信设备互联在一起的通信网络
第1节局域网概述
第2节局域网技术
第3节以太网
第4节家庭网
第9章广域网
更多..
广域网是将地理位置上相距较远的多个计算机系统，通过通信线路按照网络协议连接起来，实现计算机
之间相互通信的计算机系统的集合
第1节广域网概述
第2节广域网技术
第3节X.25技术
第4节帧中继技术
第5节ATM网技术
第10章互联网
更多..如果每个网络成员都保持它自身的特性，并且需要使用一些特殊的机制来完成经过多个网络间的通信，那么这整个网络配置通常就被称为是一个互联网
第1节互联网概述
第2节互联网的基本原理与关键技...
第3节因特网
第11章综合业务和多媒体通信
更多.. ISDN是基于公共电话网的数字化网络、专为高速数据传输和高质量语音通信而设计的一种高速、高质量的通信网络
第1节综合业务数字网（ISDN）
第2节多媒体通信
第12章卫星和蜂窝移动通信
更多..
卫星通信实际上也是一种微波通信，它以卫星作为中继站转发微波信号，在多个地面站之间通信
第1节卫星通信
第2节蜂窝移动通信
通信原理
通信原理基础知识
孙岩
北京邮电大学计算机系
sunyan@https://www.doczj.com/doc/787531723.html,
简介
? 课程目的
本课程为计算机通信专业、网络工程专业，及计算机科学与技术专业的学生开设。其目的是使计算机学院毕业的学生具有一定的通信知识背景，了解和掌握现代通信的基本原理及相关技术，尤其是数字通信的基本原理，为进一步学习后续通信和网络专业课程打下基础。
? 教材
《通信原理》（第6版）樊昌信
? 预备知识
电子电路、数字电路、信号与系统、电路分析基础、概率论与随机过程
? 课程介绍
是一门介绍信息传输基本原理（理论和技术）的课程。它的研究对象是通信系统。
? 考核方式
作业10%，期中考试30%，期末考试60%
? 作业
周一交作业
古代的通信方法
? 光-视觉：烽火，火炬
? 声波：击鼓鸣金
? 信鸽、旗语
烽火台
18世纪以来的通信方法
? 1837年Samuel Morse 发明电报
? 1876年Alexander Graham Bell 发明电话
? 1895年Guglielmo Marconi 发明无线电
? 1906年电子管的发明使模拟通信得到发展
? 1928年Nyquist取样定理和1948年shannon定理在理论上为数字通信奠定了基础
? 20世纪50年代、60年代半导体和集成电路的发展使数字通信得到发展
? 1945年第一台电子计算机的问世到80年代计算机的飞速发展使数据通信成为可能
? 1963年第一次实现同步卫星通信
? 20世纪70年代光导纤维的发明实现了光纤通信
? 1974年美国Bell实验室提出蜂窝移动通信概念
课程要求
? 希望学生尽可能做到课前预习、课上认真听讲、课后及时复习、按时独立完成规定作业、遇到疑难问题应尽快通过答疑、讨论等环节来解决，以便更好地学好本课程。
教学内容
? 绪论
? 确知信号
? 随机过程
? 信道
? 模拟调制系统
? 数字基带传输系统
? 数字带通传输系统
? 新型数字带通调制技术
? 模拟信号的数字传输
? 差错控制编码
? 正交编码与伪随机序列
? 同步原理
第一章通信系统概述
通信按传统理解就是信息的传输与交换，信息可以是语音、文字、符号、音乐、图像等等。
第一节通信的基本概念
1.1 通信的基本概念
1.1.1 通信
1．通信的定义
通信按传统理解就是信息的传输与交换，信息可以是语音、文字、符号、音乐、图像等等。任何一个通信系统，都是从一个称为信息源的时空点向另一个称为信宿的目的点传送信息。以各种通信技术，如以长途和本地的有线电话网（包括光缆、同轴电缆网）、无线电话网（包括卫星通信、微波中继通信网）、有线电视网和计算机数据网为基础组成的现代通信网，通过多媒体技术，可为家庭、办公室、医院、学校等提供文化、娱乐、教育、卫生、金融等广泛的信息服务。可见，通信网络已成为支撑现代社会的最重要的基础结构之一。
(1) 通信的定义：通信是传递信息的手段，即将信息从发送器传送到接收器
(2) 相关概念：
①信息：可被理解为消息中包含的有意义的内容。
信息一词在概念上与消息的意义相似，但它的含义却更普通化，抽象化。
②消息：消息是信息的表现形式，消息具有不同的形式，例如符号、文字、话音、音乐、数据、图片、活动图像等。
也就是说：一条信息可以用多种形式的消息来表示，不同形式的消息可以包含相同的信息。例如：分别用文字（访问特定网站）和话音（拨打121特服号）发送的天气预报，所含信息内容相同。
③信号：信号是消息的载体，消息是靠信号来传递的。信号一般为某种形式的电磁能（电信号、无线电、光）。
(3) 通信的目的：通信的目的是为了完成信息的传输和交换。
2．消息、信息与信号
（1）消息、信息与信息量
一般将语言、文字、图像或数据称为消息，将消息给予受信者的新知识称为信息。
因此，消息与信息不完全是一回事，有的消息包含较多的信息，有的消息根本不包含任何信息，为了更合理地评价一个通信系统传递信息的能力，需要对信息进行量化——即用“信息量”这一概念表示
信息的多少。
如何评价一个消息中所含信息量为多少呢？既可以从发送者角度来考虑，也可以从接收者角度来考虑。一般我们从接收者角度来考虑，当人们得到消息之前，对它的内容有一种“不确定性”或者说是“猜测”。当受信者得到消息后，若事前猜测消息中所描述的事件发生了，就会感觉没多少信息量，即已经被猜中；若事前的猜测没发生，发生了其它的事，受信者会感到很有信息量，事件若越是出乎意料，那么信息量就越大。
事件出现的不确定性，可以用其出现的概率来描述。因此，消息中信息量I的大小与消息出现的概率P密切相关，如果一个消息所表示的事件是必然事件，即该事件出现的概率为100％，则该消息所包含的信息量为0，如果一个消息表示的是不可能事件，即该事件的出现的概率为0，则这一消息的信息量为无穷大。
为了对信息进行度量，科学家哈莱特提出采用消息出现概率倒数的对数作为信息量的度量单位。
定义：若一个消息出现的概率为P，则这一消息所含信息量I为：
当a=2，信息量单位为比特（bit）；
a=e，信息量单位为奈特（nit）；
a=10，信息量单位为哈莱特；
目前应用最广泛的是比特，即a=2。以下举例说明信息量的含义：
不可能事件P＝0，I= ；
小概率事件P＝0.125，I=3；
大概率事件P＝0.5，I=1；
必然事件P＝0，I=0；
可见，信息量I是事件发生概率P的单调递减函数。
图1-1讨论对于等概率出现的离散消息的度量。
图1-1 二进制和四进制码元系列
对于双极性二进制码元系列，只有两个计数符号（0和1）的进制码系列，如果0、1出现的概率相等，即，那么任何一个0或1码元的信息量为：
对于四进制码元系列，共有四种不同状态：0、1、2、3，每种状态必须用两位二进制码元表示，即00、01、10、11。如果每一种码元出现的概率相等，即，那么任何一种0、1、2、3码元的信息量为：
由以上分析可知：多进制码元包含的信息量大，所以采用多进制信息编码时，信息传输效率高。当采用二进制时，噪声电压大于E/2，才会引起误码；而当采用四进制时，只要噪声电压大于E/4，就会引起误码，因此，进制数越大，抗干扰能力也就越差。
（2）信号的时域分析
时域：信号的表示形式是时间的函数。
其中，三个重要参数是：幅度（振幅）、频率和相位。
——正弦波的幅度，表示正弦波的最大值；
——正弦波的角频率，；
——正弦波的频率，表示正弦在单位时间内重复变化的次数，单位：Hz；
——正弦波的初相位，时，即值决定的大小。
时域信号的波形如图1-2所示。
图1-2 正弦信号时域波形图
（3 ）信号的频域分析
在通信领域中，信号的频域观点比时域观点更为重要。如果不考虑相位，正弦波的时域表达式为：
根据傅立叶变换，其频域表达式为：
频域波形为图1-3所示。
图1-3 正弦信号频域波形图
我们以一个例子说明信号的时域分析与频域分析之间的变换关系。一个时域信号由两个正弦波信号叠加构成，其一：幅度为3V，频率为1hz；其二：幅度为1V，频率为3hz。信号的时域波形如图1-4所示。
图1-4 叠加信号时域波形图
信号的频谱图如图1-5所示。
图1-5 叠加信号频域波形图
其中，两条谱线的长度分别代表两个正弦波的幅度，谱线在频率轴的位置分别代表两个正弦波的频率。
利用傅里叶变换，任何信号都可以被表示为各种频率的正弦波的组合。信号在时域缩减，叫做频域展宽；信号在时域展宽，叫做频域缩减。也就是说，信号的时间周期越长，则频率越低；反之，信号的时间周期越短，则频率越高。
1.1.2通信系统
通信系统是以实现通信为目标的硬件，软件以及人的集合。
1．通信系统的模型
图1-6是一个基本的点到点通信系统的一般模型：
图1-6 通信系统的一般模型
其中，各部分的功能如下：
①信息源：把各种可能消息转换成原始电信号；
②发送设备：为了使原始电信号适合在信道中传输，对原始电信号变换成与传输信道相匹配的传输信号；
③信道：信号传输的通道；
④接收设备：从接收信号中恢复出原始电信号；
⑤收信者：将复原的原始电信号转换成相应的消息；
要传送的信息（消息）是m（t），其表达形式可以是语言、文字、图像、数据……，经输入设备处理，将其变换成输入数据g（t），并传输到发送设备（发送机）。通常g（t）并不是适合传输的形式（波形和带宽），在发送机中，它被变换成与传输媒质特性，相匹配的传输信号S（t）经传输媒质一方面为信号传输提供通路，另一方面衰减信号并引入噪声n（t），r（t）是受到噪声干扰的S（t），是接收机恢复输入信号的依据，r（t）的质量决定了通信系统的性能，r（t）经接收设备转换成适合于输出的形式g’（t），它是输入数据g（t）的近似或估值。最后，输出设备将由g’（t）传出的信息m’（t）提交给终
点的经办者，完成一次通信。事实上，噪声只对输出造成影响，可以将整个系统产生的噪声等同成一个噪声源。
根据所要研究的对象和所关心的问题的重点的不同，又可以使用形式不同的具体模型。
2．模拟通信系统与数字通信系统
通信系统中的消息可以分为：
①连续消息（模拟消息）——消息状态连续变化。如：语音、图像；
②离散消息（数字消息）——消息状态可数或离散。如：符号、文字、数据。
信号是消息的表现形式，消息被承载在电信号的某一参量上。因此信号同样可以分为：
①模拟信号——电信号的该参量连续取值。如：普通电话机收发的语音信号；
②数字信号——电信号的该参量离散取值。如：计算机内PCI/ISA总线的信号。
模拟信号和数字信号可以互相转换。因此，任何一个消息既可以用模拟信号表示，也可以用数字信号表示。
相应的，通信系统也可以分为模拟通信系统与数字通信系统两大类。
①模拟通信系统：模拟通信系统在信道中传输的是模拟信号，模型如图1-7所示。
图1-7 模拟通信系统模型
其中：
λ基带信号——由消息转化而来的原始模拟信号，一般含有直流和低频成分，不宜直接传输；
已调信号——由基带信号转化来的、频域特性适合信道传输的信号。又称频带信号。λ
对模拟通信系统进行研究的主要内容就是研究不同信道条件下不同的调制解调方法。
②数字通信系统：数字通信系统在信道中传输的是数字信号，模型如图1-8所示。
图1-8 数字通信系统模型
其中：
信源编/译码器——实现模拟信号与数字信号之间的转换；λ
λ加/解密器——实现数字信号的保密传输；
信道编/译码器——实现差错控制功能，用以对抗由于信道条件造成的误码；λ
λ调制/解调器——实现数字信号的传输与复用。
以上各个部分的功能可根据具体的通信需要进行设置，对数字通信系统进行研究的主要内容就是研究这些功能的具体实现方法。
数字通信具有以下显著的特点：
数字电路易于集成化，因此数字通信设备功耗低、易于小型化；λ
λ再生中继无噪声累积，抗干扰能力强；
信号易于进行加密处理，保密性强；λ
λ可以通过信道编码和信源编码进行差错控制，改善传输质量；
支持各种消息的传递；λ
λ数字信号占用信道频带较宽，因此频带利用率较低。
3．通信系统的分类
通信系统有不同的分类方法。
①按消息分：电报系统、电话系统、数据系统、图像系统
②按调制方式分：基带传输、频带传输（调幅、调频、调相、脉幅、脉宽、脉位）
③媒质上的信号分：模拟系统、数字系统
④传输媒质（信道）分：有线系统（架空明线、对称电缆、同轴电缆、光纤、波导）、无线系统（长波、中波、短波、微波、卫星）
⑤按复用方式分：频分复用、时分复用、码分复用
⑥按消息传送的方向和时间分：单工、半双工、全双工
⑦按数字信号的排列顺序分：串序、并序
⑧按连接形式分：专线直通（点对点）、交换网络（多点对多点）
1.1.3 通信网络
众多的用户要想完成互相之间的通信过程，就靠由传输媒质组成的网络来完成信息的传输和交换，这样就构成了通信网络。
1．通信网络的组成：
通信网络从功能上可以划分为接入设备、交换设备、传输设备。
①接入设备：包括电话机、传真机等各类用户终端，以及集团电话、用户小交换机、集群设备、接入网等；
②交换设备：包括各类交换机和交叉连接设备；
③传输设备：包括用户线路、中继线路和信号转换设备，如：双绞线、电缆、光缆、无线基站收发设备、光电转换器、卫星、微波收发设备等。
此外，通信网络正常运作需要相应的支撑网络的存在。支撑网络主要包括数字同步网、信令网、电信管理网三种类型。
①数字同步网：保证网络中的各节点同步工作；
②信令网：可以看作是通信网的神经系统，利用各种信令完成保证通信网络正常运做所需的控制功能；
③电信管理网：完成电信网和电信业务的性能管理、配置管理、故障管理、计费管理、安全管理。
2．通信网络的分类：
①按照信源的内容可以分为：电话网、数据网、电视节目网和综合业务数字网（ISDN）等。其中，数据网又包括电报网、电传网、计算机网等；
②按通信网络所覆盖的地域范围可以分为：局域网、城域网、广域网等；
③按通信网络所使用的传输信道可以分为：有线（包括光纤）网、短波网、微波网、卫星网等。
第2节通信的发展历程
1.2 通信的发展历程
1.2.1 通信技术的发展历程
通信技术的发展是伴随科技的发展和社会的进步而逐步发展起来的。早在古代，人们就寻求各种方法实现信息的传输。我国古代利用烽火传送边疆警报，古希腊人用火炬的位置表示字母符号，这种光信号的传输构成最原始的光通信系统。利用击鼓鸣金可以报送时刻或传达命令，这是声信号的传输。后来又出现了信鸽、旗语、驿站等传送信息的方法。然而，这些方法无论是在距离、速度和可靠性与有效性方面仍然没有明显的改善。19世纪，人们开始研究如何用电信号传送信息。1837年莫尔斯发明了电报，用点、划、空适当组合的代码表示字母和数字，这种代码称为莫尔斯电码。1876年贝尔发明了电话，直接将声信号转变为电信号沿导线传送。19世纪末，人们又致力于研究用电磁波传送电信号，赫兹、波波夫、马可尼等人在这方面都作出了贡献。开始时，传输距离仅数百米。1901年，马可尼成功地实现了横跨大西洋的无线电通信。从此，传输电信号的通信方式得到广泛应用和迅速发展。
20 世纪20 年代起，通信建设和应用广泛发展，开始利用铜线实现市内和长途有线通信，又利用短波实现远距无线通信和国际通信。
30～40 年代起，利用铜线传输载波电话，使长途通信容量加大，电信号的频分多路技术开始步入实用。
50～60 年代起，半导体晶体管开始在电子电路中替代电子管，其后进入集成电路技术以及超大规模集成电路的时代。开始建设最早的公用电话通信网。
60 年代起，电子计算机应用增多，数据通信开始兴起，电话编码技术得到应用，模拟通信开始向数字通信过渡。
70 年代起，玻璃光纤拉制成功，导致传输网络从电缆通信向光纤通信过渡。地球同步轨道运行的通信卫星发射成功，卫星通信开始对国际通信和电视转播作出贡献，也经常在特殊地理环境下做为有线接入技术的替代与补充。
80 年代起，各种信息业务应用增多，通信网络开始向数字网发展。电信号的时分多路技术（PDH
1.通信系统的基本概念 信息、数据和信号 信息是客户事物的属性和相互联系特性的表现，它反映了客观事物的存在形式或运动状态 数据是信息的载体，是信息的表现形式。 信号是数据在传输过程的具体物理表示形式，具有确定的物理描述。 传输介质是通信中传送信息的载体，又称为信道 模拟通信和数字通信 通信系统主要由5个基本系统元件构成，信源、转换器、信道、反转换器、信宿 源系统将信源发出的信息转换成适合在传输系统中传输的信号形式，通过信道传输到目的系统，目的系统再将信号反变换为具体的信息 通过系统的传输的信号一般有模拟信号和数字信号两种表达方式 模拟信号是一个连续变化的物理量，即在时间特性上幅度（信号强度）的取值是连续的，一般用连续变化的电压表示 数字信号是离散的，即在时间特性上幅度的取值是有限的离散值，一般用脉冲序列来表示 数字信号比模拟信号可靠性高，数字信号比较容易存储、处理和传输 数据通信的技术指标 1、信道带宽：是描述信道传输能力的技术指标，它的大小是由信道的物理特性决定的。 信道能够传送电磁波的有效频率范围就是该信道的带度 2、数据传输速率：称为比特率，是指信道每秒钟所能传输的二进制比特数，记为bps，常见的单位有Kbps、Mpbs、Gbps等，数据传输速率的高低，由每位数据所占的时间决定，一位数据所占用的时间宽度越小，则传输速率越高 3、信道容量： 信道的传输能力是有一定限制的，信道传输数据的速率的上限，称为信道容量，一般表示单位时间内最多可传输的二进制数据的位数 C=Wlog2(1+S/N) C为信道容量；W为信道带宽；N为噪声功率；S为信号功率 S/N为信噪比，用来描述信道的质量，噪声小的系统信噪比高，信噪比S/N通常用10lg(S/N)来表示，其单位为分贝。 无噪声离散信道容量公式为C=2Wlog2L (L为传输二进制信号) 4、波特率： 是传输的信号值每秒钟变化的次数，如果被传输的信号周期为T，则波特率Rb=1/T。Rb 称为波形速率或调制速率。 R=Rblog2V V表示所传输信号所包含的离散电平数 5、信道延迟 信号沿信道传输需要一定的时间,就是信道延迟,信道延迟时间的长短,主要受发送设备和接收设备的响应时间、通信设备的转发和等待时间、计算机的发送和接收处理时间、传输介质的延迟时间等的影响。 信道延迟=计算机的发送和接收处理时间+传输介质的延迟时间+发送设备和接收设备的称
第一部分数字通信基本原理 数字通信系统 1. 信号 信号可用来传输信息。信息可用语言、文字、图象等表达，但在很多情况下，这些表 达信息的语言文字不便于直接传输。因此在近代科学技术中，常用电信号来传送各种信息，即利用一种变换设备把各种信息转换为随时间作相应变化的电流或电压进行传输。这种随信 息作相应变化的电压或电流就是电信号。由消息转换成的电信号可分为两类：模拟信号和数 字信号。模拟信号是指时间和幅度都连续的信号。数字信号是指时间和幅度都离散的信号。 如图1-1 电压 时间 a?模拟信号b?数字信号 1-1模拟信号及数字信号的模型 2. 数字系统 以数字信号的方式来传输消息的通信系统，叫数字通信系统。典型的数字通信系统的组成如图1-2。 信L非L审L翳L信L翳L审L非-?信 1-2典型数字通信系统的组成 信源即是发信者。通常的信源指电话机、摄象机及各种数字终端设备。 信源编码的作用是对信号进行编码，去除或减少冗余度，把能量集中起来缩窄占据频带，
从而提高数字传输的有效性。例如进行模拟信号变换为数字信号的过程（A/D 转换），PCM 编码。 信道编码。由于传输信道上噪声的干扰，数字信号在传输中可能会发生差错，导致信息传输质量下降。为了在接收端自动检出错码或纠正错码，使差错控制在允许范围内，可在信源编码后的数字信号中按一定规律加一定数量的数字码（监督码），形成新的数字信号，这种新的信号间的关系形成较强的规律性，使收端可检查或纠正差错。信道编码是将信息比特变换为适合于信道传输的数字信号，它是为了提高系统的抗干扰能力，提高数字传输的可靠性，即改善系统的误码性能。 信道和噪声：信道指传输信号的通道。按传输媒质可分为有线信道和无线信道两类。有线信道包括明线、同轴电缆、光缆等。无线信道包括微波中继、卫星和各种散射等。信道在传输中会受到各种噪声的干扰，通常把所有的噪声干扰都折合到信道中，成为一个等效噪声源。 3. 数字通信的主要特点 A、抗干扰能力强，无噪声积累 因数字信号以0、1 两个数码形式传输，被噪声干扰和经衰减后的数字信号，在没恶化到不可正确判断之前，可用再生的方法恢复成原来的信号。只要再生设备设定位置适当，可认为噪声干扰不会对传输信号产生不良影响，即不会出现噪声积累。因而数字传输适用较远距离传输，也能适应性能差的信道。 B、保密性强，易于实现检错纠错 数字信号是模拟信号经过信源编码后形成的。它本身已具有一定的保密性，同时数字信号便于码型转换，进行加密处理，还可通过信道编码实现检错，纠错功能。 C、便于建立综合通信网 数字传输和数字交换结合，有利于传输和交换多种业务的数字信息，实现多种业务信息的综合通信。为建立综合业务数字网ISDN 提供必要条件。 D、设备可集成，微型化 由于设备多数属于数字电路，可采用集成元件，能做到集成度高，体积小，耗电低和成本低，且便于生产和维护。 E、占用频带宽 数字传输也有缺点，它与模拟信号传输相比，占用传输频带宽，如传输一路数字化语音信息占64khz 的带宽，而传输一路模拟信息只需占4khz 的带宽。然而随着微波和卫星信道及光线信道的迅速发展（它们有很宽的带宽），使占用传输频带宽的矛盾逐渐缩小。因而数字传输的应用日益广泛。 二．语音信号的数字化 要将模拟信号在数字传输系统中进行传递，就必须用信源编码器对话音信号进行模数变换。语音信号模数变换的方法很多，如脉冲编码调制，增量调制和参数编码等，其中用得较为广泛的是脉冲编码调制。 话音信号（模拟信号）数字化的过程是：取样一一量化一一编码。
★分集接收：分散接收，集中处理。在不同位置用多个接收端接收同一信号①空间分集：多副天线接收同一天线发送的信息，分集天线数（分集重数）越多，性能改善越好。接收天线之间的间距d ≥3λ。②频率分集：载频间隔大于相关带宽 移动通信900 1800。③角度分集：天线指向。④极化分集：水平垂直相互独立与地磁有关。 ★起伏噪声：P77是遍布在时域和频域内的随机噪声，包括热噪声、电子管内产生的散弹噪声和宇宙噪声等都属于起伏噪声。 ★各态历经性：P40随机过程中的任意一次实现都经历了随机过程的所有可能状态。因此，关于各态历经性的一个直接结论是，在求解各种统计平均（均值或自相关函数等）是，无需做无限多次的考察，只要获得一次考察，用一次实现的“时间平均”值代替过程的“统计平均”值即可，从而使测量和计算的问题大为简化。 部分相应系统：人为地、有规律地在码元的抽样时刻引入码间串扰，并在接收端判决前加以消除，从而可以达到改善频谱特性，压缩传输频带，是频带利用率提高到理论上的最大值，并加速传输波形尾巴的衰减和降低对定时精度要求的目的。通常把这种波形称为部分相应波形。以用部分相应波形传输的基带系统成为部分相应系统。 多电平调制、意义：为了提高频带利用率，可以采用多电平波形或多值波形。由于多电平波形的一个脉冲对应多个二进制码，在波特率相同（传输带宽相同）的条件下，比特率提高了，因此多电平波形在频带受限的高速数据传输系统中得到了广泛应用。 MQAM ：多进制键控体制中，相位键控的带宽和功率占用方面都具有优势，即带宽占用小和比特信噪比要求低。因此MPSK 和MDPSK 体制为人们所喜用。但是MPSK 体制中随着M 的增大，相邻相位的距离逐渐减小，使噪声容县随之减小，误码率难于保证。为了改善在M 大时的噪声容限，发展出了QAM 体制。在QAM 体制中，信号的振幅和相位作为作为两个独立的参量同时受到调制。这种信号的一个码元可以表示为： )cos()(0k k k t A t S θω+=，T k t kT )1(+≤<，式中：k=整数；k θ和k A 分别可以取多个离散值。 （解决MPSK 随着M 增加性能急剧下降） ★相位不连续的影响：频带会扩展；包络产生失真。 ★相干解调与非相干解调：P95 相干解调：也叫同步检波，解调与调制的实质一样，均是频谱搬移。调制是把基带信号频谱搬到了载频位置，这一过程可以通过一个乘法器与载波相乘来实现。解调则是调制的反过程，即把载频位置的已调信号的频谱搬回到原始基带位置，因此同样可以用乘法器与载波相乘来实现。相干解调时，为了无失真地恢复原基带信号，接收端必须提供一个与接收的已调载波严格同步（同频同相）的本地载波（成为相干载波），他与接收的已调信号相乘后，经低通滤波器取出低频分量，即可得到原始的基带调制信号。相干解调适用于所有现行调制信号的解调。相干解调的关键是接收端要提供一个与载波信号严格同步的相干载波。否则，相干借条后将会使原始基带信号减弱，甚至带来严重失真，这在传输数字信号时尤为严重。 非相干解调：包络检波属于非相干解调，。络检波器通常由半波或全波整流器和低通滤波器组成。它属于非相干解调，因此不需要相干载波，一个二极管峰值包络检波器由二极管VD 和RC 低通滤波器组成。包络检波器就是直接从已调波的幅度中提取原调制信号。其结构简单，且解调输出时相干解调输出的2倍。 4PSK 只能用相干解调，其他的即可用相干解调，也可用非相干解调。 ★电话信号非均匀量化的原因：P268 非均匀量化的实现方法通常是在进行量化之前，现将信号抽样值压缩，在进行均匀量化。这里的压缩是用一个非线性电路将输入电压x 变换成输出电压y 。输入电压x 越小，量化间隔也就越小。也就是说，小信号的量化误差也小，从而使信号量噪比有可能不致变坏。为了对不同的信号强度保持信号量噪比恒定，当输入电压x 减小时，应当使量化间隔Δx 按比例地减小，即要求：Δx ∝x 。为了对不同的信号强度保持信号量噪比恒定，在理论上要求压缩特性具有对数特性。 （小信号发生概率大，均匀量化时，小信号信噪比差。） ★A 律13折线：P269 ITU 国际电信联盟制定了两种建议：即A 压缩率和μ压缩率，以及相应的近似算法——13折线法和15折线法。我国大陆、欧洲各国以及国际间互联时采用A 压缩率及相应的13折线法，北美、日本和韩国等少数国家和地区采用μ压缩率及15折线法。 A 压缩率是指符合下式的对数压缩规律：式中：x 为压缩器归一化输入电压；y 为压缩器归一化输出电压；A 为常数，它决定压缩程度。
通信常识：波特率、数据传输速率与带宽的相互关系 【带宽W】 带宽，又叫频宽，是数据的传输能力，指单位时间能够传输的比特数。高带宽意味着高能力。数字设备中带宽用bps（b/s）表示，即每秒最高可以传输的位数。模拟设备中带宽用Hz表示，即每秒传送的信号周期数。通常描述带宽时省略单位，如10M实质是10M b/s。带宽计算公式为：带宽=时钟频率*总线位数/8。电子学上的带宽则指电路可以保持稳定工作的频率围。 【数据传输速率Rb】 数据传输速率，又称比特率，指每秒钟实际传输的比特数，是信息传输速率（传信率）的度量。单位为“比特每秒（bps）”。其计算公式为S=1/T。T为传输1比特数据所花的时间。 【波特率RB】 波特率，又称调制速率、传符号率（符号又称单位码元），指单位时间载波参数变化的次数，可以以波形每秒的振荡数来衡量，是信号传输速率的度量。单位为“波特每秒（Bps）”，不同的调制方法可以在一个码元上负载多个比特信息，所以它与比特率是不同的概念。 【码元速率和信息速率的关系】 码元速率和信息速率的关系式为：Rb=RB*log2 N。其中，N为进制数。对于二进制的信号，码元速率和信息速率在数值上是相等的。 【奈奎斯特定律】 奈奎斯特定律描述了无噪声信道的极限速率与信道带宽的关系。 1924年，奈奎斯特（Nyquist）推导出理想低通信道下的最高码元传输速率公式：理想低通信道下的最高RB = 2W Baud。其中，W为理想低通信道的带宽，单位是赫兹（Hz），即每赫兹带宽的理想低通信道的最高码元传输速率是每秒2个码元。对于理想带通信道的最高码元传输速率则是：理想带通信道的最高RB= W Baud，即每赫兹带宽的理想带通信道的最高码元传输速率是每秒1个码元。 符号率与信道带宽的确切关系为： RB=W(1+α)。 其中，1/1+α为频道利用率，α为低通滤波器的滚降系数，α取值为0时，频带利用率最高，但此时因波形“拖尾”而易造成码间干扰。它的取值一般不小于0.15，以调解频带利用率和波形“拖尾”之间的矛盾。 奈奎斯特定律描述的是无噪声信道的最大数据传输速率（或码元速率）与信道带宽之间的关系。 【香农定理】 香农定理是在研究信号经过一段距离后如何衰减以及一个给定信号能加载多少数据后得到了一个著名的公式，它描述有限带宽、有随机热噪声信道的最大数据传输速率（或码元速率）与信道带宽、信噪比（信号噪声功率比）之间的关系，以比特每秒（bps）的形式给出一个链路速度的上限。
1.2.1 通信系统的一般模型 1.2.3 数字通信的特点 (1) 抗干扰能力强，且噪声不积累 (2) 传输差错可控 (3) 便于处理、变换、存储，将来自不同信源的信号综合到一起传输 (4) 易于集成，使通信设备微型化，重量轻 (5) 易于加密处理，且保密性好 1.3.1 通信系统的分类 按调制方式分类：基带传输系统和带通（调制）传输系统 。调制传输系统又分为多种 调制，详见书中表1-1。 按信号特征分类：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 3.1.2 随机过程的数字特征 均值（数学期望）： 方差： 相关函数 3.2.1 平稳随机过程的定义 （1）其均值与t 无关，为常数a ； （2）自相关函数只与时间间隔τ 有关。 把同时满足（1）和（2）的过程定义为广义平稳随机过程。 3.2.2 各态历经性 如果平稳过程使下式成立 则称该平稳过程具有各态历经性。 3.2.4 平稳过程的功率谱密度 非周期的功率型确知信号的自相关函数与其功率谱密度是一对傅里叶变换。这种关系对平稳随机过程同样成立，即有 []∫∞∞?=dx t x xf t E ),()(1ξ} {2)]()([)]([t a t E t D ?=ξξ2121212212121),;,()] ()([),(dx dx t t x x f x x t t E t t R ∫∫ ∞∞?∞∞?==ξξ???==)()(τR R a a ∫∫ ∞ ∞?∞∞??==ω ωπτττωωτξωτξd e P R d e R P j j )(21)()()(
3.3.2 重要性质 广义平稳的高斯过程也是严平稳的。 高斯过程经过线性变换后生成的过程仍是高斯过程。 3.3.3 高斯随机变量 （1）f (x )对称于直线 x = a ，即 （2） 3.4 平稳随机过程通过线性系统 输出过程ξo (t )的均值: 输出过程ξo (t )的自相关函数： 输出过程ξo (t )的功率谱密度: 若线性系统的输入是平稳的，则输出也是平稳的。 如果线性系统的输入过程是高斯型的，则系统的输出过程也是高斯型的。 3.5 窄带随机过程 若随机过程ξ(t )的谱密度集中在中心频率f c 附近相对窄的频带范围Δf 内，即满足Δf << f c 的条件，且 f c 远离零频率，则称该ξ(t )为窄带随机过程。 3.7 高斯白噪声和带限白噪声 白噪声n (t ) 定义：功率谱密度在所有频率上均为常数的噪声 － 双边功率谱密度 － 单边功率谱密度 4.1 无线信道 电磁波的分类： 地波：频率 < 2 MHz ；距离：数百或数千千米 天波：频率：2 ~ 30 MHz ；一次反射距离：< 4000 km 视线传播：频率 > 30 MHz ；距离: 4.3.2 编码信道模型 P(0 / 0)和P(1 / 1) － 正确转移概率，P(1/ 0)和P(0 / 1) － 错误转移概率 P (0 / 0) = 1 – P (1 / 0) P (1 / 1) = 1 – P (0 / 1) 2)(0 n f P n =)(+∞<
By 夜阑寄语（yljy52725） 1绪论：1、了解通信的基本概念；2、了解通信中相关的消息、信息、信号之间的关系；3、正确区分数字信号和模拟信号；4、掌握各类通信系统（通信基本模型、模拟通信系统模型、数字通信系统模型）；5、掌握数字通信的特点以及通信的方式（单工、双工、半双工）；6、了解各类通信系统分类；7、信息的度量（信息量、熵）；8、通信系统的性能指标（有效性、可靠性）。 2确知信号：1、了解确知信号概念以及信号类型；2、了解功率信号的频谱以及能量信号的频谱密度。 3随机过程：1、掌握随机过程的概念；2、了解各态历经的概念；3、掌握平稳随机过程的自相关函数的性质以及对应的功率谱密度；4、了解高斯随机过程的概念以及掌握其性质；5、平稳随机过程通过线性系统相关参数的变化； 6、掌握窄带随机过程的概念以及窄带随机过程对应的各类分量的统计特性； 7、掌握高斯白噪声（明确白噪声的概念）。 4信道:1、了解有线信道和无线信道的概念并且常见的该信道类型；2、掌握信道的数学模型（调制信道、编码信道）；3、了解信道特性对信号传输特性的影响；4、了解信道中噪声的类型以及该噪声对信号传输所造成的影响； 5、掌握信道容量的概念以及计算式（Shannon公式）。 5模拟调制系统：1、掌握幅度调制（线性调制-AM、DSB、SSB、VSB）系统的概念及一般传输模型和解调模型（包络检波-非相干解调、相干解调）；2、掌握各类线性调制系统（AM、DSB、SSB、VSB）的输出波形以及各类解调方式的抗噪声性能（信噪比增益）；3、掌握判断各类线性调制系统性能的优劣；4、了解角度调制（非线性调制）的概念及对应的（FM、PM）传输模型； 5、掌握两类非线性调制之间的相互转换关系（PM->FM）； 6、了解非线性调 制系统的解调模型及其抗噪性能（信噪比增益）；7、掌握门限效应的概念以及产生的原因；8、了解信号的加重技术；9、掌握各类模拟调制系统的比较以及各自适用的实际情况。 6数字基带传输系统：1、了解基带信号的概念及其谱特性；2、掌握数字基带传输的几种常见码型（AMI、HDB3、Manchester、双相码、CMI）的编码规则以及各自的适用场合；3、掌握数字基带传输系统的传输模型以及理解码间串扰的概念；4、掌握数字基带传输系统的无码间串扰的时频条件；5、掌握数字基带传输系统的无码间串扰特性的设计；6、了解基带传输系统（二进制单极性/双极性）的抗噪声性能（判决门限）；7、掌握眼图的产生以及由其可以确定的参数类型；8、理解部分响应系统和时域均衡的实际意义。7数字带通传输系统：1、掌握产生各类二进制数字调制（ASK、FSK、PSK、DPSK）的系统模型以及各自的解调模型；2、掌握DPSK系统的产生原因；3、掌握各类二进制数字调制的输出波形；4、掌握各类二进制数字调制系统的抗噪声性能及其相应比较。 8新型调制系统：1、了解QAM系统； 2、掌握MSK系统的特点；3、掌握OFDM 系统的特性及其传输特点。 9数字信号的最佳接收：1、掌握数字信号的最佳接收概念；2、掌握最佳接收机的模型（确知信号、随相信号、/起伏信号）；3、掌握匹配滤波器的结构;3、了解最佳基带系统。 10信源编码：1、了解模拟信号数字化步骤（抽样、量化、编码）；2、掌握各类抽样方式（理想抽样、自然抽样、平顶抽样—特点）；3掌握各类量化（均匀量化、非均匀量化）方式；4、掌握PCM编码机及其编码方式；5、了解
通信原理复习资料 一、基本概念 第一章 1、模拟通信系统模型 模拟通信系统模型 模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系统 2、数字通信系统模型 噪声源 数字通信系统模型 数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统 3、数字通信的特点 优点： （1） 抗干扰能力强，且噪声不积累 （2） 传输差错可控 （3 ）便于处理、变换、存储 （4 ）便于将来自不同信源的信号综合到一起传输 （5 ）易于集成，使通信设备微型化，重量轻 （6）易于加密处理，且保密性好 缺点： 更多精品文档 （1） 需要较大的传输带宽 （2） 对同步要求高 4、 通信系统的分类 模拟信息源 * 调制器 信 道编码 数 字 调 制 信 道 译 码 信 源 译 码 受信者
（1）按通信业务分类：电报通信系统、电话通信系统、数据通信系统、图像通信系统 （2）按调制方式分类：基带传输系统和带通（调制）传输系统 （3 ）调制传输系统又分为多种调制，详见书中表1-1 （4）按信号特征分类：模拟通信系统和数字通信系统 （5）按传输媒介分类：有线通信系统和无线通信系统 （6）按工作波段分类：长波通信、中波通信、短波通信 （7 ）按信号复用方式分类：频分复用、时分复用、码分复用 5、通信系统的主要性能指标：有效性和可靠性 有效性：指传输一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”可题。 可靠性：指接收信息的准确程度，也就是传输的质量”问题。 （1 ）模拟通信系统： 有效性：可用有效传输频带来度量。 可靠性：可用接收端最终输出信噪比来度量。 （2 ）数字通信系统： 有效性：用传输速率和频带利用率来衡量。 可靠性：常用误码率和误信率表示。 码元传输速率R B :定义为单位时间（每秒）传送码元的数目，单位为波特（Baud ） 信息传输速率R b :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 6、通信的目的：传递消息中所包含的信息 7、通信方式可分为：单工、半双工和全双工通信 8、信息量是对信息发生的概率（不确定性）的度量。一个二讲制码元含1b的信息量；一个 M进制码元含有log z M比特的信息量。等概率发送时，信息源的熵有_________________________ 更多精品文档
第一章 1.通信的目的是传输消息中所包含的息。消息是信息的物理表现形式，信息是消息的有效内容。.信号是消息的传输载体。 2.根据携载消息的信号参量是连续取值还是离散取值，信号分为模拟信号和数字信号．， 3.通信系统有不同的分类方法。按照信道中所传输的是模拟信号还是数字信号（信号特征分类），相应地把通信系统分成模拟通信系统和数字通信系统。按调制方式分类：基带传输系统和带通（调制）传输系统。 4.数字通信已成为当前通信技术的主流。 5.与模拟通信相比，数字通信系统具有抗干扰能力强，可消除噪声积累；差错可控；数字处理灵活，可以将来自不同信源的信号综合刭一起传输；易集成，成本低；保密性好等优点。缺点是占用带宽大，同步要求高。 6.按消息传递的方向与时间关系，通信方式可分为单工、半双工及全双工通信。 7.按数据码先排列的顾序可分为并行传输和串行传输。 8.信息量是对消息发生的概率（不确定性）的度量。 9.一个二进制码元含1b的信息量；一个M进制码元含有log2M比特的信息量。等概率发送时，信源的熵有最大值。 10.有效性和可靠性是通信系统的两个主要指标。两者相互矛盾而又相对统一，且可互换。在模拟通信系统中，有效性可用带宽衡量，可靠性可用输出信噪比衡量。 11.在数字通信系统中，有效性用频带利用率表示，可靠性用误码率、误信率表示。 12.信息速率是每秒发送的比特数；码元速率是每秒发送的码元个数。 13.码元速率在数值上小于等于信息速率。码元速率决定了发送信号所需的传输带宽。 第二章 14.确知信号按照其强度可以分为能量信号和功率信号。功率信号按照其有无周期性划分，又可以分为周期性信号和非周期性信号。 15.能量信号的振幅和持续时间都是有限的，其能量有限，（在无限长的时间上）平均功率为零。功率信号的持续时间无限，故其能量为无穷大。 16.确知信号的性质可以从频域和时域两方面研究。 17.确知信号在频域中的性质有4种，即频谱、频谱密度、能量谱密度和功率谱密度。 18.周期性功率信号的波形可以用傅里叶级数表示，级数的各项构成信号的离散频谱，其单位是V。 19.能量信号的波形可以用傅里叶变换表示，波形变换得出的函数是信号的频谱密度，其单位是V/Hz 。 20.只要引入冲激函数，我们同样可以对于一个功率信号求出其频谱密度。 21.能量谱密度是能量信号的能量在频域中的分布，其单位是J/Hz。功率谱密度则是功率信号的功率在频域中的分布，其单位是W／Hz。 22.周期性信号的功率谱密度是由离散谱线组成的，这些谱线就是信号在各次谐波上的功率分量|Cn|2，称为功率谱，其单位为w。但若用δ函数表示此谱线。则它可以写成功率谱密度|C（f）|2δ（f-nf0）的形式。 23.确知信号在时域中的特性主要有自相关函数和互相天函数。 24.自相关函数反映一个信号在不同时间上取值的关联程度。 25.能量信号的自相关函数R(O)等于信号的能量；而功率信号的自相关函数R(O)等于信
第一章 1.通信—按照传统的理解就就是信息的传输。 2.通信的目的:传递消息中所包含的信息。 3.信息:就是消息中包含的有效内容。 4.通信系统模型: 5、通信系统分为:模拟通信系统模型与数字通信系统模型。 6、数字通信的特点: (1)优点: 抗干扰能力强,且噪声不积累 传输差错可控 便于处理、变换、存储 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 便于将来自不同信源的信号综合到一起传输 (2)缺点: 需要较大的传输带宽 对同步要求高 7、通信方式(信号的传输方式) (1)单工、半双工与全双工通信 (A)单工通信:消息只能单方向传输的工作方式 (B)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 (C)全双工通信:通信双方可同时进行收发消息的工作方式 (2)并行传输与串行传输 (A)并行传输:将代表信息的数字信号码元序列以成组的方式在两条或两条以上的并行信道上同时传输 优点:节省传输时间,速度快:不需要字符同步措施 缺点:需要n 条通信线路,成本高 (B)串行传输:将数字信号码元序列以串行方式一个码元接一个码元地在一条信道上传输 优点:只需一条通信信道,节省线路铺设费用 缺点:速度慢,需要外加码组或字符同步措施 8、则P(x) 与I 之间应该有如下关系: I 就是P(x) 的函数: I ＝I [P(x)] P(x) ↑,I ↓ ; P(x) ↓ ,I ↑; P(x) = 1时,I＝0; P(x) = 0时,I＝∞; 9、通信系统的主要性能指标:有效性与可靠性 码元传输速率R B: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。
知识点:调制的基本概念 已调信号(AM 、DSB-SC 、FM 、PM 、OOK 、2FSK 、2PSK 时域表达式已调信号的频谱(AM 、DSB-SC 、OOK 、2FSK 、2PSK 已调信号的带宽解调方法 AM 信号的调制效率、调制指数 FM 、PM 的最大频偏、调制指数、 1、已调信号的表达式为((cos 2c s t A m t f t π=+????,其中(m t 是带宽为B 的模拟基带信号,c f B 。 (1求(s t 的带宽; (2若(m t 的功率为m P ,求(s t 的平均功率s P ; (3求(s t 是AM 信号的条件; (4假定(s t 是一AM 信号,求其调制指数。 2、某调频信号(610cos 2104cos 200s t t t ππ??=?+?? ,求 (1如果2f K =,求(m t ; (2求最大频偏; (3求调制指数f β; (4求调频信号(s t 的带宽。 3、已调信号的表达式为((cos 2c s t m t f t π=,其中(m t 是带宽为B 的模拟基带信号,c f B 。 (1求(s t 的带宽; (2若(m t 的功率为m P ,求(s t 的平均功率s P ; (3求(s t 的中心频率; (4求信号(s t 的包络。 4、(m t 为最高频率为W Hz 的低通型平稳随机过程,其自相关函数为(m R τ,将其调制到载波c f 处,已知(m t M ≤ (1、若已调信号(((cos 2c y t m t f t π=,求其带宽、功率。 (2、若采用频率偏移常数为f K 的频率调制,求已调信号(y t 的表达式以及带宽。 5、一个数字调制系统,载波为c f ,码元宽度为b T ,已知码元宽度是载波周期的
《通信原理》期末考试知识点总结 第1章绪论 了解：通信的概念与发展； 熟悉：通信系统的分类；通信方式。 掌握：通信系统的基本问题与主要性能指标；模拟通信与数字通信；信息量、平均信息量、信息速率。 1.1---1.3 基本概念 1、信号：消息的电的表示形式。在电通信系统中，电信号是消息传递的物质载体。 2、消息：信息的物理表现形式。如语言、文字、数据或图像等。 3、信息：消息的内涵，即信息是消息中所包含的人们原来不知而待知的内容。 4、数字信号是一种离散的、脉冲有无的组合形式，是负载数字信息的信号。 5、模拟信号是指信号无论在时间上或是在幅度上都是连续的。 6、数字通信是用数字信号作为载体来传输消息，或用数字信号对载波进行数字调制后再传输的通信方式。它可传输电报、数字数据等数字信号，也可传输经过数字化处理的语声和图像等模拟信号。 7、模拟通信是指利用正弦波的幅度、频率或相位的变化，或者利用脉冲的幅度、宽度或位置变化来模拟原始信号，以达到通信的目的。 8、数据通信是通信技术和计算机技术相结合而产生的一种新的通信方式。 9、通信系统的一般模型 10、按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号，可相应地把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。
11、模拟通信系统是传输模拟信号的通信系统。模拟信号具有频率很低的频谱分量，一般不宜直接传输，需要把基带信号变换成其频带适合在信道中传输的频带信号，并可在接收端进行反变换。完成这种变换和反变换作用的通常是调制器和解调器。 12、数字通信系统是传输数字信号的通信系统。数字通信涉及的技术问题很多，其中主要有信源编码/译码、信道编码/译码、数字调制/解调、数字复接、同步以及加密等。 13、数字信道模型 14、通信系统的分类 1 、按通信业务分类分为话务通信和非话务通信。 2、根据是否采用调制，可将通信系统分为基带传输和频带（调制）传输。 3、按照信道中所传输的是模拟信号还是数字相应地把通信系统分成模拟通信系统和数字 通信系统。 4、按传输媒质分类，可分为有线通信系统和无线通信系统两大类。 有线通信是用导线（如架空明线、同轴电缆、光导纤维、波导等）作为传输媒质完 成通信的，如市内电话、有线电视、海底电缆通信等。 无线通信是依靠电磁波在空间传播达到传递消息的目的的，如短波电离层传播、微波视距传播、卫星中继等。 15、常见传输多路信号有两种复用方式，即频分复用、时分复用。频分复用是用频谱搬移的方法使不同信号占据不同的频率范围。时分复用是用脉冲调制的方法使不同信号占据不同的时间区间。 1.4 信息及其度量 1、信号是消息的载体，而信息是消息的内涵。
《通信原理》考试重要知识点 第1章绪论 掌握内容：通信系统的基本问题与主要性能指标；模拟通信与数字通信；信息量、平均信息量、信息速率。 熟悉内容：通信系统的分类；通信方式。 了解内容：通信的概念与发展； 1.1---1.3 基本概念 1、信号：消息的电的表示形式。在电通信系统中，电信号是消息传递的物质载体。 2、消息：信息的物理表现形式。如语言、文字、数据或图像等。 3、信息：消息的内涵，即信息是消息中所包含的人们原来不知而待知的内容。 4、数字信号是一种离散的、脉冲有无的组合形式，是负载数字信息的信号。 5、模拟信号是指信号无论在时间上或是在幅度上都是连续的。 6、数字通信是用数字信号作为载体来传输消息，或用数字信号对载波进行数字调制后再传输的通信方式。它可传输电报、数字数据等数字信号，也可传输经过数字化处理的语声和图像等模拟信号。 7、模拟通信是指利用正弦波的幅度、频率或相位的变化，或者利用脉冲的幅度、宽度或位置变化来模拟原始信号，以达到通信的目的。 8、数据通信是通信技术和计算机技术相结合而产生的一种新的通信方式。 9、通信系统的一般模型
10、按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号，可相应地把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。 11、模拟通信系统是传输模拟信号的通信系统。模拟信号具有频率很低的频谱分量，一般不宜直接传输，需要把基带信号变换成其频带适合在信道中传输的频带信号，并可在接收端进行反变换。完成这种变换和反变换作用的通常是调制器和解调器。 12、数字通信系统是传输数字信号的通信系统。数字通信涉及的技术问题很多，其中主要有信源编码/译码、信道编码/译码、数字调制/解调、数字复接、同步以及加密等。 13、数字信道模型 14、通信系统的分类 1 、按通信业务分类分为话务通信和非话务通信。 2、根据是否采用调制，可将通信系统分为基带传输和频带（调制）传输。 3、按照信道中所传输的是模拟信号还是数字相应地把通信系统分成模拟通信系统和数字 通信系统。 4、按传输媒质分类，可分为有线通信系统和无线通信系统两大类。 有线通信是用导线（如架空明线、同轴电缆、光导纤维、波导等）作为传输媒质 完成通信的，如市内电话、有线电视、海底电缆通信等。 无线通信是依靠电磁波在空间传播达到传递消息的目的的，如短波电离层传播、微 波视距传播、卫星中继等。 15、常见传输多路信号有两种复用方式，即频分复用、时分复用。频分复用是用频谱搬移的方法使不同信号占据不同的频率范围。时分复用是用脉冲调制的方法使不同信号占据不同的时间区间。
南邮801通信原理基础知识99题 1、数字通信系统的有效性主要性能指标是______或______；可靠性主要性能指 标是______或______。 2、信源编码可提高通信系统的______；信道编码可提高通信系统的______。 3、一离散信源输出二进制符号，在______条件下，每个二进制符号携带的1比 特信息量；在______条件下，每个二进制符号携带的信息量大于1比特。 4、消息所含的信息量与该信息的________有关，当错误概率任意小时，信道的 _______称为信道容量。 5、香农公式标明______和______指标是一对矛盾。 6、在t 秒内传输M 个N 进制的码元，其信息传输速率为______；码元传输速率 为______。 7、某随机信号)(t m 的平均功率为0P ，则信号)(2 t m A 的平均功率 ______。 8、使用香农公式时，要求信号的概率分布为______，信道噪声为______。 9、窄带平稳高斯随机过程的同相分量与正交分量统计特性______，且都属于 ______信号，它的同相分量和正交分量的分布是_______，均值为______， 包络一维分布服从______分布，相位服从______分布，如果再加上正弦波后 包络一维分布服从______莱斯分布______。 10、设某随机信号的自相关函数为)( R ，______为平均功率，______为直流功 率，______为交流功率。 11、某信道带宽为3kHz ，输出信噪比为63，则相互独立且等概率的十六进制数 据无误码传输的最高传码率为______。 12、随参信道的三个特点是：______、______和______。 13、由电缆、光纤、卫星中继等传输煤质构成的信道是______信道，由电离层反 射、对流层散射等传输煤质构成的信道是______信道。 14、经过随参信道传输，单频正弦信号波形幅度发生______变化，单频正弦信号 频谱发生______变化。 15、窄带信号通过随参信道多径传输后，其信号包络服从______分布，称之为 ______型衰落。
通信原理期末考试试题及答案 一、填空题（总分24，共12小题，每空1分） 1、数字通信系统的有效性用 传输频带利用率 衡量，可靠性用 误码率 衡量。 2、模拟信号是指信号的参量可 连续 取值的信号，数字信号是指信号的参量可 离散 取值的信号。 3、广义平均随机过程的数学期望、方差与 时间 无关，自相关函数只与时间间隔有关。 4、一个均值为零方差为2n σ的窄带平稳高斯过程，其包络的一维分布服从瑞利分 布，相位的一维分布服从均匀分布。 5、当无信号时，加性噪声是否存在？ 是 乘性噪声是否存在？ 否 。 、信道容量是指： 信道传输信息的速率的最大值 ，香农公式可表示为：)1(log 2N S B C +=。 7、设调制信号为f （t ）载波为t c ωcos ，则抑制载波双边带调幅信号的时域表达 式为t t f c ωcos )(，频域表达式为)]()([2 1c c F F ωωωω-++。 8、对最高频率为f H 的调制信号m （t ）分别进行AM 、DSB 、SSB 调制，相应已调信号的带宽分别为 2f H 、 2f H 、 f H 。 9、设系统带宽为W ，则该系统无码间干扰时最高传码率为 2W 波特。 10、PSK 是用码元载波的相位来传输信息，DPSK 是用前后码元载波的 相位差 来传输信息，它可克服PSK 的相位模糊缺点。 11、在数字通信中，产生误码的因素有两个：一是由传输特性不良引起的 码间串扰，二是传输中叠加的 加性噪声 。 12、非均匀量化的对数压缩特性采用折线近似时，A 律对数压缩特性采用 13 折线近似，μ律对数压缩特性采用15 折线近似。 二、简答题（总分18，共4小题） 1、随参信道传输媒质的特点？（3分） 答：对信号的衰耗随时间变化、 传输的时延随时间变化、 多径传播
通信原理基础知识 一、对于信号带宽的理解 1.与信息速率的关系： 信息速率是时域的说法，带宽是频域的说法。带宽越宽，信息速率越高。 也可以这样理解，每个信息之间的时域间隔T（一个信息所占间隔）越短，也就相当于提高了速率，T大就意味着其对应频带宽度大。 2.基带信号与带通信号： 基带信号的带宽如何得到的呢？可以从数学上来理解，把基带信号x(t)进行傅里叶变换，这就相当于把基带信号分成了无数三角波的积分的线性组合。从频带上看，信号能量最集中的部分的最高频率fH，就是带宽。因此，带宽之外还有信号，只是能量较小，工程上忽略不计（切记）。 对于基带信号，理论其带宽一定在f轴上对称（切记）。但实际上不存在负频率，因此其带宽只有右半部分。 对于带通信号，其带宽全在右半部分。 二、抽样定理（Nyquist定理）（参考通信原理261页图） 注：采样周期是时域的说法，采样频率是频域的说法。 对于基带信号m(t)来说，采样周期为T，采样频率fs=1/T,采样后得到的信号是ms(t),对应的频谱为Ms(f)。 从图中可以看出，Ms(f)相当于对原来的频谱M(f)以fs为间隔进行搬移，若要（在接收端或发送端需要）恢复原始信号，必须保证频谱不能重叠，即带内信号不畸变，因此fs≥2fH。 过采样：fs≥2fH只是恢复信号的最低要求。对于信号来讲，带外有信息，只是能量小，因此fs越大，包含的频谱信息就越丰富，恢复信号ms(t)的失真就越小。从时域来解释，T越小，就越能体现原始信号的信息，避免错过峰值等重要信息。因此，过采样可以减小信号的失真。 如果过采样因子为L，则采样频率fs=2BL。
三、编码与调制 编码 编码是为了保证传输的可靠性，降低误码率。具体解释：信道干扰中的乘性干扰所引起的码间串扰，可以采用均衡器的方法纠正；而加性干扰则需要通过其他办法解决。不同类型的信道可以采取不同的差错控制方法。譬如FEC编码。大体上是将信号源（可能是模拟的，譬如视频；也可能是数字的）产生的bit流按一定方法编码，然后送入调制。 调制 调制是为了将信号变换成适合在信道中传输的信号。其具体原理：用调制信号去控制载波信号，也即让载波信号一个或某几个参数按着调制信号的规律而变化。 调制按载波信号是否连续分为模拟调制与数字调制。常用的模拟调制有幅度调制与角度调制。 数字调制技术有两种实现方法： 利用模拟调制的方法去实现数字调制，把数字基带信号当做模拟信号的特殊情况来处理；（个人见解，譬如OFDM，就是将基带信号进行滤波变成模拟信号后进行调制） 利用数字信号离散取值特点通过开关监控载波，实现数字调制。譬如ASK，FSK，PSK，还可衍生出MASK，MFSK，MPSK，MDPSK(多进制调制)。此方法与第一种的根本区别在于调制信号是否离散。 一些改进的数字调制方法有QAM、MSK、GMSK、OFDM等。 数字调制也会采取一些编码方法（有时也叫映射），来提高信号的速率，改善信号的抗噪声性能，提高频谱利用率等（参看通信原理212页）。PSK和DPSK 的抗噪声性能较其他二进制数字调制方式来讲更好。 分享：
第1章 1. 2.以手机为例说明通信系统模型中各组成部分的作用。 信源发送设备信道接收设备信宿 （发送端）（接收端） 噪声源 3.雷达常用波段划分 4. 5.信号是信息的载体，而信息是其内涵。任何信任产生的输出都是随机的，也就是说信源输出是用统计方法来定性的。对于接收者来说，只有消息中不确定的内容才构成信息，否则信源输出已确切知晓，就没有必要在传输它了。因此信息量就是对消息中这种不确定
性的度量。 6. 7. 可靠性：传输信息的准确程度
第2章 信道 2.1 确知信号的类型 1、确知信号：是指其取值在任何时间都是确定的和可预知的信号，通常可以用数学公式表示它在任何时间的取值。 2、确知信号的类型 (1)按照周期性区分：周期信号和非周期信号 (2)按照能量区分：能量信号和功率信号： 能量信号：0 2.3 确知信号的时域性质
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