通信原理復(fù)習(xí)整理

通信原理復(fù)習(xí)整理第一章通信：信息的傳遞；信息的傳輸和交換通信的目的：傳遞消息中包含的信息。通信系統(tǒng)一般模型：信源編碼：是為了提高有效性，通過(guò)減少數(shù)據(jù)中的冗余。信道編碼：通過(guò)人為加入冗余，提高數(shù)據(jù)的抗干擾能力。模擬信號(hào)語(yǔ)音與數(shù)字信號(hào)語(yǔ)音的區(qū)別：數(shù)字信號(hào)的抗干擾能力強(qiáng)，且噪聲不累積但是需要較大的傳輸帶寬，而且頻帶利用率較低。極低頻（Extremelylowfrequency，ELF）、超低頻（SuperLowFrequency，SLF）、特低頻(ULF,UltraLowFrequency)、甚低頻（VLF，verylowfrequency）、低頻（LF）、中頻（MF，MediumFrequency）、高頻（HF，Highfrequency）、甚高頻（veryHighfrequency）、特高頻、超高頻、極高頻。模擬和數(shù)字通信系統(tǒng)的區(qū)別：信道不同。模擬是線性關(guān)系，數(shù)字是一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。通信方式按消息傳遞的方向與時(shí)間的關(guān)系分類：①單工（廣播、遙控、無(wú)線尋呼）：A發(fā)送，B只能接收；②半雙工（對(duì)講機(jī)、問(wèn)詢及檢索）：A、B均可收發(fā)消息，但不能同時(shí)進(jìn)行③全雙工（視頻通話、PSTN網(wǎng)絡(luò)）：A、B可同時(shí)收發(fā)消息P9圖1-6按數(shù)據(jù)代碼排列方式分并行傳輸和串行傳輸，并行（MTP口）：計(jì)算機(jī)和打印機(jī)之間；串行（com口）：鍵盤信息量：I=loga平均信息量Hx=-i=1M14. 通信系統(tǒng)主要性能指標(biāo):有效性、可靠性有效性：傳輸一定信息量時(shí)所占用的信道資源；可靠性：接受信息的準(zhǔn)確程度。1）模擬通信系統(tǒng)的有效性：用有效傳輸頻帶測(cè)量2）模擬通信系統(tǒng)的可靠性：用接收端解調(diào)器輸出信噪比來(lái)度量3）數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性：用碼元傳輸速率RB、信息傳輸速率Rb、和頻帶利用率η4）數(shù)字通信系統(tǒng)的可靠性：用誤碼率Pe和誤信率PRP多進(jìn)制時(shí)：Pe≥Pb例題：課后題第二、三章功率信號(hào)頻譜：C展開(kāi)成傅里葉級(jí)數(shù)：S功率信號(hào)是時(shí)域離散信號(hào)能量信號(hào)頻譜密度：S原信號(hào)：S能量信號(hào)是頻域連續(xù)信號(hào)一般來(lái)說(shuō)，能量信號(hào)都是非周期信號(hào)，功率信號(hào)都是周期信號(hào)，還有少數(shù)信號(hào)既不是能量信號(hào)也不是周期信號(hào)連續(xù)信號(hào)：E= 離散信號(hào)：n=-∞當(dāng)0<E<∞，P=0時(shí)，為能量信號(hào)；平均功率為有限值，E=∞思考題：分別說(shuō)明能量信號(hào)和功率信號(hào)的特性：能量信號(hào)的其能量為有限的正值，但其功率等于零；功率信號(hào)其能量為無(wú)窮大，其平均功率為有限值。隨機(jī)過(guò)程：（用圖描述）高斯白噪聲服從概率分布密度正態(tài)分布（高斯）和功率譜密度（白）嚴(yán)平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程（均方值有界）一定是寬平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程；寬平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程不一定是嚴(yán)平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程。具有各態(tài)歷經(jīng)性的隨機(jī)過(guò)程一定寬平穩(wěn)，但寬平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程不一定各態(tài)歷經(jīng)各態(tài)歷經(jīng)性：隨機(jī)過(guò)程中的任一實(shí)現(xiàn)都經(jīng)歷了隨機(jī)過(guò)程的所有可能狀態(tài)。第四章信道（狹義信道）的功能：將信號(hào)從發(fā)射端傳送到接收端狹義信道：信號(hào)的傳輸媒質(zhì)。2. 狹義信道分類：有線信道（明線、同軸電纜、對(duì)稱電纜、光纖）和無(wú)線信道（地波傳播、短波電離層反射、超短波或微波視距中繼、人造衛(wèi)星中繼及各種散射信道）3.廣義信道：除了包括傳輸媒質(zhì)，還包括信號(hào)傳輸?shù)南嚓P(guān)設(shè)備4.廣義信道分為：調(diào)制信道和編碼信道、加解密信道5.調(diào)制信道是指調(diào)制器輸出端到解調(diào)器輸入端的部分，只不過(guò)是對(duì)已調(diào)信號(hào)進(jìn)行某種變換。調(diào)制信道分為恒參信道和隨參信道。6.編碼信道是指編碼器輸出端到譯碼器輸入端的部分。編碼信道分為有記憶信道和無(wú)記憶信道。有線信道分三類：明線、對(duì)稱（平衡）電纜、同軸電纜。架空明線、電纜、中長(zhǎng)波地波傳播、對(duì)稱電纜、超短波及微波視距傳播、人造衛(wèi)星中繼、光導(dǎo)纖維以及光波視距傳播等傳輸媒質(zhì)構(gòu)成的廣義信道都屬于恒參信道；各種散射屬于隨參信道。輸出的總的錯(cuò)誤概率：對(duì)于二進(jìn)制無(wú)記憶編碼信道：恒參信道特性:恒參信道的傳輸特性可以等效為一個(gè)線性時(shí)不變網(wǎng)絡(luò)。理想恒參信道就是理想的無(wú)失真?zhèn)鬏斝诺溃ㄌ匦詧D）傳輸特性幅頻特性相頻特性群遲延-頻率特性沖激響應(yīng)若輸入為則輸出為例題見(jiàn)書P73隨參信道：隨參信道的傳輸媒質(zhì)具有以下三個(gè)特點(diǎn)：(1)對(duì)信號(hào)的衰耗隨時(shí)間隨機(jī)變化；(2)信號(hào)傳輸?shù)臅r(shí)延隨時(shí)間隨機(jī)變化；(3)多徑效應(yīng)。信號(hào)通過(guò)幾條路徑到達(dá)接收端，而且每條路徑的長(zhǎng)度和衰減都隨時(shí)間而變，即存在多徑傳播，多徑傳播對(duì)信號(hào)的影響成為多徑效應(yīng)。根據(jù)噪聲的性質(zhì)分類，噪聲可以分為單頻噪聲、脈沖噪聲和起伏噪聲。這三種噪聲都是隨機(jī)噪聲。脈沖噪聲：突發(fā)性的產(chǎn)生的，幅度很大，持續(xù)時(shí)間短。包括工業(yè)干擾中的電火花、汽車點(diǎn)火噪聲、雷電等?？梢钥朔Ｕ瓗г肼暎阂环N連續(xù)波干擾。如無(wú)線電干擾?？梢钥朔Ｆ鸱肼暎壕哂泻軐挼念l帶，并且始終存在。包括熱噪聲、散彈噪聲和宇宙噪聲。不可以克服。信道容量是指信道中信息無(wú)差錯(cuò)傳輸?shù)淖畲笏俾?。信道容量：若噪聲n(t)的單邊功率譜密度為n0，則在信道帶寬B內(nèi)的噪聲功率N=n0B。因此，香農(nóng)公式的另一形式為例題：P824-2第六章1.不經(jīng)載波調(diào)制而直接傳輸數(shù)字基帶信號(hào)的系統(tǒng)，成為數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)。2.占空比（歸零）=有信號(hào)區(qū)域單極性歸零比不歸零多了同步數(shù)字基帶信號(hào)都是絕對(duì)碼單極性、雙極性歸零、不歸零碼寫法。3.基帶傳輸?shù)某Ｓ么a型1）AMI碼：缺點(diǎn)：原信碼出現(xiàn)長(zhǎng)連“0”串時(shí)，信號(hào)電平長(zhǎng)時(shí)間不跳變，提取定時(shí)信號(hào)困難2）HDB3碼：保持了AMI的優(yōu)點(diǎn)克服了其缺點(diǎn)，使連續(xù)的0不超過(guò)3個(gè)。 代碼： 100001000011000011 AMI碼： -10000+10000-1+10000-1+1 HDB3碼：-1000-V+1000+V-1+1-B00-V+1-14.基帶傳輸系統(tǒng)的模型數(shù)字基帶信號(hào)傳輸?shù)亩糠治觯夯鶐盘?hào)：發(fā)送濾波器輸出： 總沖激響應(yīng)： 接收濾波器輸出：，1：第k個(gè)碼元波形的抽樣值，它是確定ak的依據(jù)。2：除第k個(gè)碼元以外的其他碼元波形在第k個(gè)抽樣時(shí)刻上的總和，它對(duì)當(dāng)前碼元ak的判決起著干擾的作用，所以稱為碼間串?dāng)_值。由于an是以概率出現(xiàn)的，故碼間串?dāng)_值通常是一個(gè)隨機(jī)變量。3：輸出噪聲在抽樣瞬間的值，它是一種隨機(jī)干擾，也要影響對(duì)第k個(gè)碼元的正確判決。5.無(wú)碼間串?dāng)_1）若輸入序列的傳輸速率為：2）最小傳輸帶寬為：（奈圭斯特帶寬）3）最高頻帶利用率為：4）最高傳輸速率為：R6.滾降系數(shù)：若0＜α＜1時(shí)，帶寬B=(1+α)/2Ts頻帶利用率η=2/(1+α)波特/赫判斷傳輸特性時(shí)，除了看RB和η還可以眼圖：1）眼圖的“眼睛”張開(kāi)得越大，且眼圖越端正，表示碼間串?dāng)_越小,反，表示碼間串?dāng)_越大。2）眼圖可以定性反映碼間串?dāng)_的大小和噪聲的大小眼圖模型：P1576-17接收二進(jìn)制雙極性波形時(shí)，在一個(gè)碼元周期Ts內(nèi)只能看見(jiàn)一只眼睛；若接收的是M進(jìn)制的雙極性波形，則在一個(gè)碼元周期內(nèi)可以看到縱向顯示的（M-1）只眼睛；若接收的是經(jīng)過(guò)碼元變換的AMI或HDB3時(shí)，眼圖中間出現(xiàn)硬一根代表0的水平線；若掃描周期為nTs時(shí)，可以看到并排的n只眼睛。思考題6-4構(gòu)成AMI碼和HDB3碼的規(guī)則是什么？它們各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？答：AMI的編碼規(guī)則：將消息代碼0（空號(hào)）仍然變換成傳輸碼0，而把1（傳碼）交替的變換為傳輸碼的+1，-1?。因此AMI碼為三電平序列，三元碼，偽三進(jìn)制，1B/1T碼。AMI的優(yōu)點(diǎn)：（1）0,1不等概率是也無(wú)直流。（2）零頻附近的低頻分量小。（3）整流后及RZ碼。（4）編譯碼電路簡(jiǎn)單而且便于觀察誤碼情況。AMI的缺點(diǎn)是：連續(xù)0碼多時(shí)，RZ碼連0也多，不利于提取高質(zhì)量的位同步信號(hào)。

HDB3的編碼規(guī)則：先把消息代碼變換AMI碼，然后去檢查AMI碼的連零情況，沒(méi)有四個(gè)或者四個(gè)以上的連零串時(shí)，這時(shí)的AMI碼就是HDB3碼；當(dāng)出現(xiàn)四個(gè)或者四個(gè)以上的連零串時(shí)，將四個(gè)連零小段的第四個(gè)0變換于遷移非0符號(hào)同極性的符號(hào)，稱為V符號(hào)（破壞碼）。當(dāng)相鄰V符號(hào)之間有偶數(shù)個(gè)非零符號(hào)時(shí)，再將該小段的第一個(gè)0變成+B或者-B（平衡碼），B符號(hào)的極性與前一非零符號(hào)的極性相反，并讓后面的非0符號(hào)從V符號(hào)開(kāi)始再交替變化。HDB3碼的優(yōu)點(diǎn)：保持了AMI的優(yōu)點(diǎn)，還增加了使連零串減少到至多三個(gè)，對(duì)于定時(shí)信號(hào)的恢復(fù)是十分有利的。思考題6-6：什么是碼間干擾？它是如何產(chǎn)生的？對(duì)通信質(zhì)量有什么影響？答：碼間干擾的產(chǎn)生是因?yàn)樵诘趉個(gè)抽樣時(shí)刻理想狀態(tài)時(shí)抽樣時(shí)刻所得的是僅有第k個(gè)波形在此時(shí)刻被取值，但在實(shí)際系統(tǒng)中，會(huì)有除了第k個(gè)波形以外的波形可能再抽樣時(shí)刻被取值。碼間干擾會(huì)導(dǎo)致判決電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行誤判，使信號(hào)失真，產(chǎn)生誤碼，從而通信質(zhì)量下降。6-7為了消除碼間干擾,基帶傳輸系統(tǒng)的傳輸函數(shù)應(yīng)該滿足什么條件？其相應(yīng)的沖擊響應(yīng)應(yīng)具有什么特點(diǎn)？沖擊響應(yīng)的特點(diǎn)：，只要在t=kTs時(shí)間點(diǎn)上抽樣，就能實(shí)現(xiàn)無(wú)碼間串?dāng)_。6-13什么是眼圖？它有什么作用？由眼圖模型可以說(shuō)明基帶傳輸系統(tǒng)的哪些性能？具有升余弦脈沖波形的HDB3碼的眼圖應(yīng)是什么樣的圖形？

眼圖是實(shí)驗(yàn)手段估計(jì)基帶傳輸系統(tǒng)性能的一種方法。它是指接收濾波器輸出信號(hào)波形在示波器上疊加所形成的圖像。

1.最佳抽樣時(shí)刻是“眼睛”張最大的時(shí)刻；2.對(duì)定時(shí)誤差的靈敏度可由眼睛的斜率決定，斜率越陡，對(duì)定時(shí)誤差就越靈敏；3.圖中陰影區(qū)域的垂直高度表示信號(hào)畸變范圍；4.圖中央的橫軸位置對(duì)應(yīng)判決門限電平；5.在抽樣時(shí)刻上，上下陰影區(qū)的間隔距離之半為噪聲容限，即若噪聲瞬時(shí)值超過(guò)這個(gè)容限，即可能發(fā)生錯(cuò)誤判決。

具有升余弦脈沖波形的HDB3碼的眼圖中間會(huì)有一條代表0的水平線第七章1.基帶信號(hào)為什么要進(jìn)行調(diào)制？調(diào)制實(shí)現(xiàn)對(duì)基帶數(shù)據(jù)信號(hào)頻譜的“搬移”，即把含有大量低頻成分的基帶信號(hào)頻譜搬移到一個(gè)很高的頻段上去。其目的主要有兩個(gè)：無(wú)線(Wireless)傳輸，頻分多路復(fù)用(FDM)。2ASKP181184信號(hào)的波形與頻譜 2FSKP185188信號(hào)的波形與頻譜PSKP189信號(hào)的波形DPSKP192信號(hào)的波形2ASK、2FSK、PSK、DPSK信號(hào)調(diào)制與解調(diào)原理圖P181-P194之間== 2ASK、2FSK、PSK、DPSK性能比較，見(jiàn)書P213：性噪比相同時(shí)，誤碼率越低越好；誤碼率相同時(shí)，性噪比越高越好第九章1.模擬信號(hào)的數(shù)字化過(guò)程：抽樣→量化→編碼2.抽樣定理：一個(gè)頻帶限制在0～fH赫茲內(nèi)的連續(xù)時(shí)間信號(hào)m(t)，如果以不大于1/2fH秒的時(shí)間間隔對(duì)它進(jìn)行等間隔抽樣，則m(t)將被得到的抽樣值信號(hào)ms(t)完全確定。3.我們通常把1/2fH秒的時(shí)間間隔稱作奈奎斯特抽樣間隔，把它的倒數(shù)2fH（單位“赫茲”）稱作奈奎斯特抽樣頻率，這是保證從抽樣值恢復(fù)原始模擬信號(hào)所要求的最低抽樣速率。4.實(shí)際在對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行抽樣時(shí)所使用的抽樣速率fs應(yīng)滿足：fs≥2fH5. P261抽樣過(guò)程圖解及公式PAM信號(hào)：瞬時(shí)抽樣（平頂抽樣）自然抽樣（曲頂抽樣）均勻量化：將輸入信號(hào)的變化范圍均勻分為M等份，設(shè)被抽樣模擬信號(hào)幅度變化范圍a～b，則M份均勻量化的量化間隔為。中國(guó)使用A律，跟歐洲國(guó)家相同。P276折疊二進(jìn)制碼折疊二進(jìn)制碼的上述特點(diǎn)使得它有一個(gè)特別的好處，就是在傳輸中如果出現(xiàn)誤碼，對(duì)小信號(hào)的影響較小。P2789-8表記住計(jì)算時(shí)要用P277例9-2PCM數(shù)字語(yǔ)音通話質(zhì)量與模擬語(yǔ)音通話有無(wú)明線區(qū)別？為什么？數(shù)字語(yǔ)音通信與比模擬語(yǔ)音通信相比沒(méi)有噪聲的累加，數(shù)字語(yǔ)音通信的抗噪性高。抽樣頻率變低，女生的改變明顯。因?yàn)榕曇舻念l率高，需要高頻率保證語(yǔ)音質(zhì)量。第十一章噪聲與干擾是通信出現(xiàn)差錯(cuò)的基本原因。2.差錯(cuò)控制角度看，信道可以分為：隨機(jī)信道、突發(fā)信道和混合信道。3.差錯(cuò)控制方法：1）檢錯(cuò)重發(fā)法：雙向信道工作。接收信息方具有檢錯(cuò)能力，收到信息無(wú)誤，回發(fā)肯定應(yīng)答；有誤則不發(fā)應(yīng)答或發(fā)否定應(yīng)答。2）前向糾錯(cuò)法：?jiǎn)蜗蛐诺拦ぷ鳌＝邮招畔⒎骄哂屑m錯(cuò)能力，發(fā)現(xiàn)收到信息有誤時(shí)，確定誤碼的位置并按規(guī)則予以糾正。3）反饋校驗(yàn)法：雙向信道工作。接收信息方簡(jiǎn)單地將收到信息回傳給發(fā)送方，由發(fā)送方判斷前次發(fā)送是否無(wú)誤。4）檢錯(cuò)刪除4.自動(dòng)重發(fā)(ARQ)系統(tǒng)：（A：AutomaticR:repeatQ:request）5.一般說(shuō)來(lái)，差錯(cuò)控制編碼的檢糾錯(cuò)能力取決于：在信息碼元序列中加入的監(jiān)督碼元的多少。對(duì)于一定長(zhǎng)度的信息碼元序列,加入的監(jiān)督碼元越多，檢糾錯(cuò)能力越強(qiáng)。6.在一定長(zhǎng)度信息碼元序列中加入監(jiān)督碼元的數(shù)目越多,差錯(cuò)控制編碼的編碼效率越低。如信息碼長(zhǎng)為n,信息碼長(zhǎng)k，監(jiān)督碼長(zhǎng)為r,則編碼效率為k/(k+r)=k/n7.一條碼組中“1”的個(gè)數(shù)稱為該碼組的碼重；兩碼組中不同位的數(shù)目稱為該兩碼組的碼距。8.某碼組集合中含“1”個(gè)數(shù)最少的碼組的碼重,稱該碼組集合的最小碼重；某碼組集合中不同位數(shù)最少的兩碼組的碼距,稱該碼組集合的最小碼距9.只檢模式：為檢測(cè)e個(gè)誤碼，要求最小碼距d0≧e+1只糾模式：為糾正t個(gè)誤碼，要求最小碼距d0≧2t+1先糾后檢，糾檢結(jié)合模式為糾正t個(gè)誤碼,