通信原理介绍

第1章

1、通信，是从一地向另一地传递和交换信息。

通信系统，是实现信息传递所需的一切技术设备和传输媒介的总和。

2、以手机为例说明通信系统模型中各组成部分的作用。

3、雷达常用波段划分

L波段雷达频率范围：1~2G Hz

S波段雷达频率范围：2~4G Hz

C波段雷达频率范围：4~8G Hz

X波段雷达频率范围：8~12G Hz

以上均属于无线电波波段

4、通信使用的频段

低频 (LF)：30K~300K

中频 (MF)：300K~3000K

高频 (HF)：3M~30M

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、消息x所含的信息量的公式

单位比特bit，简称b

P(x)表示消息发生的概率

I 表示消息中所含的信息量

P(x)越小，I越大

7、熵的公式：

H(x)表示信息源的熵，简称熵，也表示平均信息量

当每个符号等概率独立出现时，此时信源的熵有最大值

熵的物理意义：每个符号所含信息量的统计平均值，即平均信息量

8、模拟通信系统

有效性：有效传输频带(传输带宽)

可靠性：接收端解调器的输出信噪比

数字通信系统

有效性：传输速率 和 频带利用率

可靠性：差错率 (包括误码率和误信率)

注：(1)有效性/频带利用率：传输一定信息量所占用的频带宽度

(2)可靠性：传输信息的准确程度

9、

第2章 信道

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

(3)特点

能量信号：若信号的能量为一个有限正值，但它的平均功率为0，

功率信号：其平均功率等于一个有限正值，但其能量为无穷大

3、

确知信号在频域中的性质有四种，即频谱、频谱密度、能量谱密度和功率谱密度。

确知信号在频域中的性质，就是频率特性。

确知信号在时域中的特性主要有自相关函数和互相关函数。

4、对于周期性功率信号来说，其频谱函数Cn，是离散的。只在f0的整数倍数上去取值。

由于n可以取负值，所以在负频率上Cn也有值。

通常称Cn为双边频谱。双边谱中的负频谱在数学上有意义，在物理上并不存在负频率。

数学上的频谱函数称为双边谱。将实信号的频谱称为单边谱。

5、

第3章 随机过程

1、随机过程是一类随时间作随机变化的过程，它不能用确切的时间函数描述随机过程可以从两个不同的角度来说明

一个角度：

把随机过程看成对应不同随机试验结果的时间过程的集合

随机过程是所有样本函数的集合。

另外一个角度

随机过程是随机变量概念的延伸

在时间进程中处于不同时刻随机变量的集合。

2、

3、随机过程的统计特性可以用分布函数或者概率密度函数来描述

4、随机过程的数字特征

5、若一个随机过程统计特性与时间起点无关，即时间平移不影响。其任何统计特性则称该随机过程是在严格意义下的平稳随机过程，简称严平稳随机过程。

6、平稳随机过程的数字特征：

7、各态历经性

8、如何理解随机过程的各态历经性。

各态历经的含义：随机过程的任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的是，在求解各种统计平均(均值或自相关函数等)时，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。注意：具有各态历经的随机过程，一定是平稳过程，反之不一定成立。

9、平稳过程的自相关函数

10、平稳过程的功率谱密度

维纳-幸钦定理，它时联系时域和频域两种分析方法的基本关系式。

11、如果随机过程的任意n维分布均服从正态分布，则称它为正态过程或高斯过程

12、高斯过程是广义平稳的。即其均值与时间无关、协方差函数只与时间间隔有关，而与时间起点无关，则它的n维分布也与时间起点无关，故它也是严平稳的，所以高斯过程若是广义平稳的，则也是严平稳的。

13、高斯过程经过线性变换后生成的过程仍是高斯过程。也可以说，若线性系统的输入为高斯过程，则系统输出也是高斯过程。

14、高斯过程在任意时刻上的取值是一个正态分布的随机变量，也称高斯随机变量

15、高斯随机变量的一维概率密度函数

16、平稳随机过程通过线性系统

线性系统的输入过程是平稳的，那么输出过程也是平稳的。

线性系统的输入过程是高斯型的，则系统的输出也是高斯型的

高斯过程经线性变换后的过程仍为高斯过程。

17、窄带随机过程

18、重要结论

一个均值为零的窄带平稳高斯过程，他的同向分量和正交分量同样是平稳高斯过程，而且均值为0，方差也相同。

一个均值为零，方差为的窄带平稳高斯过程，其包络的一维分布是瑞利分布，相位的一维分布是均匀分布，并且就一维而言是统计独立的

第4章 信道

1、信道模型的分类

调制信道------模拟信道------调制器的输出端到解调器的输入端

编码信道------数字信道------编码器的输出端到译码器的输入端

2、调制信道的主要特性：

有一对或者多对输入端，必然有对或多对输出端

绝大部分信道时线性的，即满足叠加原理

信号通过信道需要经过一定的延时

信道对信号有损耗(固定损耗或时变损耗)

即使没有信号输入，接收端仍有信号输出(噪声)----加性噪声或加性干扰

3、调制信道是数学模型：

k(t)：乘性干扰

当没有信号输入时，信道输出端没有有乘性干扰的输出

它是时间的函数，也就是说，信道的特性随时间变化;它反映信道的特性

n(t)：加性干扰

当没有信号输入时，信道输出端仍有信号输出，这个就是加性干扰输出

保持对信号的影响有两点：乘性干扰和加性干扰

4、信道分类

恒参信道：信道的特性K(t)基本不随时间变化或者变化极慢极小

随参信道：信道的特性K(t)只能用随机过程表示，信道特性随机变化

5、在编码信道中

编码信道的输入输出信号是：数字序列

转移概率：用来描述编码信道的特性

正确转移概率

错误转移概率

二进制编码信道模型

6、信号进入恒参信道，基本不失真，但是幅度可能会衰减。

7、恒参信道的主要传输特性：

幅频特性

相频特性

群时延

8、恒参信道的特性对信号的影响

(1)恒参信道是指

(2)恒参信道的特性参数基本恒定，等效为一个线性时不变网络，可采用信号通过线性系统 的分析方法

(3)理性恒参信道对信号传输的影响------这种情况下，也称：信号无失真传输

①对信号在幅度上产生固定的衰减

②对信号在时间上产生固定的延迟

(4)经过信道后不产生失真，则希望H(w)满足的2个不失真条件：

(5)理想信道的幅频特性、相频特性

9、如何求信号的频率?

10、如何求信号的相位

先把信号化为标准形式

11、信道的群时延与信号的角频率w的联系与区别?

12、随参信道的传输媒介的三个特点

对信号的衰耗随时间随机变化。

信号传输的传输时延随时间随机变化。

多径传播

13、什么是多径效应?

信号经过几条路径达到接收端，且每条路径的长度时延和衰减都随着时间而变，即多径传播现象，多径传播对信号的影响称为多径效应。

14、多径衰落对信号传播的影响

多径衰落与频率弥散

频率选择性衰落与相关带宽

15、窄带信号波形图

从波形上看，多径传播的结果使确定的单一载频信号变成了包络和相位都随机变化的窄带信号。

起伏很密，很快与Wc有关

16、多径信道的相关带宽

(只有随参信道才有)

17、多径效应会是数字信号的码间串扰增大。为了减小码间串扰的影响，通常要降低码元传输速率。因为码元传输速率降低，则信号带宽也将随之减小，多径效应的影响也将随之减轻。

18、

19、信道引起的失真

(1)码间串扰：传输特性不理想或多径引起

(2)频率偏移：主要由多普勒效应引起

多普勒效应会引起信号频谱展宽、中心频率偏移

(3)信号衰落：多径或信号自身变化引起

衰弱：信号包络因传播由了起伏的现象

快衰弱：为多径传播引起的信号衰弱

慢衰弱：信道自身特性的变化引起的传输信号的衰弱

频率选择性衰弱：多径引起的衰弱以频率选择性衰弱为主

时间选择性衰弱：传输频率引起

平衰弱：出现在低俗数据传输时

20、信道中的噪声分类

(1)按照来源分：①人为噪声、②自然噪声

(2)按照性质分

①脉冲噪声

②窄带噪声：可以看作是一种非所需的连续的已调正弦波，或者看成一个振幅恒定的单一频率的正弦波

③起伏噪声：一般认为是近似高斯白噪声，且在很宽的频谱范围内都具有平坦的功率谱密度

21、请写出香农公式，并说明物理意义

物理意义：香农公式表明的是当信号与信道加性高斯白噪声的平均功率给定时，在具有一定频带宽度的信道上，理论上单位时间可能传输的信息量的极限数值。

第5章 模拟调制系统

1、

调制：把信号形式转换成适合在信道中传输的一种过程

解调：将已调信号中的调制信号恢复出来

广义调制：

(1)基带调制(2)带通调制(载波调制)【本书】：用调制信号去控制载波的参数，使载波的某一个或某几个参数按照调制信号的规律变化。

调制信号：来自信源的基带信号

载波：未受调制的周期性振荡信号

已调信号：载波受调制以后的信号，它含有调制信号的全部特征

2、幅度调制(线性调制)

3、线性调制系统的抗噪声性能

解调器抗噪声性能分析模型

4、角度调制(非线性调制)

5、各种模拟调制系统的比较

第10章

1、研究抽样定理的物理意义?===为什么要对信号抽样?

对于一个带宽有限的连续模拟信号进行抽样时，若抽样速率足够大，则这些抽样值就能够完全代表原模拟信号并且能够由这些抽样值准确的恢复原模拟信号波形。因此，不一定要传输模拟信号本身，可以只传输这些离散的抽样值，接收端就能恢复原模拟信号。

2、系统抽样定理的内容

3、推导抽样定理

4、画图表示抽样定理

5.、什么是PAM?

脉冲振幅调制

6、PAM用什么载波?

7、PAM与模拟调制、数字调制有什么不同?

8、目前通信原理由哪两个大体制

连续波体制和脉冲波体制

9、PAM调制与理想抽样有什么区别?

10、PAM与PCM的区别与联系

①

PAM得到的是模拟信号

PCM得到的是数字信号

②

PAM用的是窄脉冲对信号进行抽样，窄指的是脉冲宽度相比于脉冲的重复周期T小。

PCM是对该信号进行理想抽样、量化、编码。

11、PCM与DPCM的区别与联系

PCM是对抽样值本身直接进行量化编码。

DPCM是对相邻抽样值的差进行量化编码。所以DPCM输出的位数要比输出的位数

12、