通信原理介紹

時(shí)間：2021-10-11 13:57:54

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[導(dǎo)讀]自己總結(jié)的通信原理部分知識(shí)點(diǎn)

第1章

1、通信，是從一地向另一地傳遞和交換信息。

通信系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)信息傳遞所需的一切技術(shù)設(shè)備和傳輸媒介的總和。

2、以手機(jī)為例說明通信系統(tǒng)模型中各組成部分的作用。

3、雷達(dá)常用波段劃分

L波段雷達(dá)頻率范圍：1~2G Hz

S波段雷達(dá)頻率范圍：2~4G Hz

C波段雷達(dá)頻率范圍：4~8G Hz

X波段雷達(dá)頻率范圍：8~12G Hz

以上均屬于無線電波波段

4、通信使用的頻段

低頻 (LF)：30K~300K

中頻 (MF)：300K~3000K

高頻 (HF)：3M~30M

5、信號(hào)是信息的載體，而信息是其內(nèi)涵。任何信任產(chǎn)生的輸出都是隨機(jī)的，也就是說信源輸出是用統(tǒng)計(jì)方法來定性的。對(duì)于接收者來說，只有消息中不確定的內(nèi)容才構(gòu)成信息，否則信源輸出已確切知曉，就沒有必要在傳輸它了。因此信息量就是對(duì)消息中這種不確定性的度量。

6、消息x所含的信息量的公式

單位比特bit，簡稱b

P(x)表示消息發(fā)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，簡稱熵，也表示平均信息量

當(dāng)每個(gè)符號(hào)等概率獨(dú)立出現(xiàn)時(shí)，此時(shí)信源的熵有最大值

熵的物理意義：每個(gè)符號(hào)所含信息量的統(tǒng)計(jì)平均值，即平均信息量

8、模擬通信系統(tǒng)

有效性：有效傳輸頻帶(傳輸帶寬)

可靠性：接收端解調(diào)器的輸出信噪比

數(shù)字通信系統(tǒng)

有效性：傳輸速率和頻帶利用率

可靠性：差錯(cuò)率 (包括誤碼率和誤信率)

注：(1)有效性/頻帶利用率：傳輸一定信息量所占用的頻帶寬度

(2)可靠性：傳輸信息的準(zhǔn)確程度

9、

第2章信道

1、確知信號(hào)：是指其取值在任何時(shí)間都是確定的和可預(yù)知的信號(hào)，通常可以用數(shù)學(xué)公式表示它在任何時(shí)間的取值。

2、確知信號(hào)的類型

(1)按照周期性區(qū)分：周期信號(hào)和非周期信號(hào)

(2)按照能量區(qū)分：能量信號(hào)和功率信號(hào)

(3)特點(diǎn)

能量信號(hào)：若信號(hào)的能量為一個(gè)有限正值，但它的平均功率為0，

功率信號(hào)：其平均功率等于一個(gè)有限正值，但其能量為無窮大

3、

確知信號(hào)在頻域中的性質(zhì)有四種，即頻譜、頻譜密度、能量譜密度和功率譜密度。

確知信號(hào)在頻域中的性質(zhì)，就是頻率特性。

確知信號(hào)在時(shí)域中的特性主要有自相關(guān)函數(shù)和互相關(guān)函數(shù)。

4、對(duì)于周期性功率信號(hào)來說，其頻譜函數(shù)Cn，是離散的。只在f0的整數(shù)倍數(shù)上去取值。

由于n可以取負(fù)值，所以在負(fù)頻率上Cn也有值。

通常稱Cn為雙邊頻譜。雙邊譜中的負(fù)頻譜在數(shù)學(xué)上有意義，在物理上并不存在負(fù)頻率。

數(shù)學(xué)上的頻譜函數(shù)稱為雙邊譜。將實(shí)信號(hào)的頻譜稱為單邊譜。

5、

第3章隨機(jī)過程

1、隨機(jī)過程是一類隨時(shí)間作隨機(jī)變化的過程，它不能用確切的時(shí)間函數(shù)描述隨機(jī)過程可以從兩個(gè)不同的角度來說明

一個(gè)角度：

把隨機(jī)過程看成對(duì)應(yīng)不同隨機(jī)試驗(yàn)結(jié)果的時(shí)間過程的集合

隨機(jī)過程是所有樣本函數(shù)的集合。

另外一個(gè)角度

隨機(jī)過程是隨機(jī)變量概念的延伸

在時(shí)間進(jìn)程中處于不同時(shí)刻隨機(jī)變量的集合。

2、

3、隨機(jī)過程的統(tǒng)計(jì)特性可以用分布函數(shù)或者概率密度函數(shù)來描述

4、隨機(jī)過程的數(shù)字特征

5、若一個(gè)隨機(jī)過程統(tǒng)計(jì)特性與時(shí)間起點(diǎn)無關(guān)，即時(shí)間平移不影響。其任何統(tǒng)計(jì)特性則稱該隨機(jī)過程是在嚴(yán)格意義下的平穩(wěn)隨機(jī)過程，簡稱嚴(yán)平穩(wěn)隨機(jī)過程。

6、平穩(wěn)隨機(jī)過程的數(shù)字特征：

7、各態(tài)歷經(jīng)性

8、如何理解隨機(jī)過程的各態(tài)歷經(jīng)性。

各態(tài)歷經(jīng)的含義：隨機(jī)過程的任一次實(shí)現(xiàn)都經(jīng)歷了隨機(jī)過程的所有可能狀態(tài)。因此關(guān)于各態(tài)歷經(jīng)性的一個(gè)直接結(jié)論的是，在求解各種統(tǒng)計(jì)平均(均值或自相關(guān)函數(shù)等)時(shí)，無需做無限多次的考察，只要獲得一次考察，用一次實(shí)現(xiàn)的“時(shí)間平均”值代替過程的“統(tǒng)計(jì)平均”值即可，從而使測量和計(jì)算的問題大為簡化。注意：具有各態(tài)歷經(jīng)的隨機(jī)過程，一定是平穩(wěn)過程，反之不一定成立。

9、平穩(wěn)過程的自相關(guān)函數(shù)

10、平穩(wěn)過程的功率譜密度

維納-幸欽定理，它時(shí)聯(lián)系時(shí)域和頻域兩種分析方法的基本關(guān)系式。

11、如果隨機(jī)過程的任意n維分布均服從正態(tài)分布，則稱它為正態(tài)過程或高斯過程

12、高斯過程是廣義平穩(wěn)的。即其均值與時(shí)間無關(guān)、協(xié)方差函數(shù)只與時(shí)間間隔有關(guān)，而與時(shí)間起點(diǎn)無關(guān)，則它的n維分布也與時(shí)間起點(diǎn)無關(guān)，故它也是嚴(yán)平穩(wěn)的，所以高斯過程若是廣義平穩(wěn)的，則也是嚴(yán)平穩(wěn)的。

13、高斯過程經(jīng)過線性變換后生成的過程仍是高斯過程。也可以說，若線性系統(tǒng)的輸入為高斯過程，則系統(tǒng)輸出也是高斯過程。

14、高斯過程在任意時(shí)刻上的取值是一個(gè)正態(tài)分布的隨機(jī)變量，也稱高斯隨機(jī)變量

15、高斯隨機(jī)變量的一維概率密度函數(shù)

16、平穩(wěn)隨機(jī)過程通過線性系統(tǒng)

線性系統(tǒng)的輸入過程是平穩(wěn)的，那么輸出過程也是平穩(wěn)的。

線性系統(tǒng)的輸入過程是高斯型的，則系統(tǒng)的輸出也是高斯型的

高斯過程經(jīng)線性變換后的過程仍為高斯過程。

17、窄帶隨機(jī)過程

18、重要結(jié)論

一個(gè)均值為零的窄帶平穩(wěn)高斯過程，他的同向分量和正交分量同樣是平穩(wěn)高斯過程，而且均值為0，方差也相同。

一個(gè)均值為零，方差為的窄帶平穩(wěn)高斯過程，其包絡(luò)的一維分布是瑞利分布，相位的一維分布是均勻分布，并且就一維而言是統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的

第4章信道

1、信道模型的分類

調(diào)制信道------模擬信道------調(diào)制器的輸出端到解調(diào)器的輸入端

編碼信道------數(shù)字信道------編碼器的輸出端到譯碼器的輸入端

2、調(diào)制信道的主要特性：

有一對(duì)或者多對(duì)輸入端，必然有對(duì)或多對(duì)輸出端

絕大部分信道時(shí)線性的，即滿足疊加原理

信號(hào)通過信道需要經(jīng)過一定的延時(shí)

信道對(duì)信號(hào)有損耗(固定損耗或時(shí)變損耗)

即使沒有信號(hào)輸入，接收端仍有信號(hào)輸出(噪聲)----加性噪聲或加性干擾

3、調(diào)制信道是數(shù)學(xué)模型：

k(t)：乘性干擾

當(dāng)沒有信號(hào)輸入時(shí)，信道輸出端沒有有乘性干擾的輸出

它是時(shí)間的函數(shù)，也就是說，信道的特性隨時(shí)間變化;它反映信道的特性

n(t)：加性干擾

當(dāng)沒有信號(hào)輸入時(shí)，信道輸出端仍有信號(hào)輸出，這個(gè)就是加性干擾輸出

保持對(duì)信號(hào)的影響有兩點(diǎn)：乘性干擾和加性干擾

4、信道分類

恒參信道：信道的特性K(t)基本不隨時(shí)間變化或者變化極慢極小

隨參信道：信道的特性K(t)只能用隨機(jī)過程表示，信道特性隨機(jī)變化

5、在編碼信道中

編碼信道的輸入輸出信號(hào)是：數(shù)字序列

轉(zhuǎn)移概率：用來描述編碼信道的特性

正確轉(zhuǎn)移概率

錯(cuò)誤轉(zhuǎn)移概率

二進(jìn)制編碼信道模型

6、信號(hào)進(jìn)入恒參信道，基本不失真，但是幅度可能會(huì)衰減。

7、恒參信道的主要傳輸特性：

幅頻特性

相頻特性

群時(shí)延

8、恒參信道的特性對(duì)信號(hào)的影響

(1)恒參信道是指

(2)恒參信道的特性參數(shù)基本恒定，等效為一個(gè)線性時(shí)不變網(wǎng)絡(luò)，可采用信號(hào)通過線性系統(tǒng) 的分析方法

(3)理性恒參信道對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊?-----這種情況下，也稱：信號(hào)無失真?zhèn)鬏?

①對(duì)信號(hào)在幅度上產(chǎn)生固定的衰減

②對(duì)信號(hào)在時(shí)間上產(chǎn)生固定的延遲

(4)經(jīng)過信道后不產(chǎn)生失真，則希望H(w)滿足的2個(gè)不失真條件：

(5)理想信道的幅頻特性、相頻特性

9、如何求信號(hào)的頻率?

10、如何求信號(hào)的相位

先把信號(hào)化為標(biāo)準(zhǔn)形式

11、信道的群時(shí)延與信號(hào)的角頻率w的聯(lián)系與區(qū)別?

12、隨參信道的傳輸媒介的三個(gè)特點(diǎn)

對(duì)信號(hào)的衰耗隨時(shí)間隨機(jī)變化。

信號(hào)傳輸?shù)膫鬏敃r(shí)延隨時(shí)間隨機(jī)變化。

多徑傳播

13、什么是多徑效應(yīng)?

信號(hào)經(jīng)過幾條路徑達(dá)到接收端，且每條路徑的長度時(shí)延和衰減都隨著時(shí)間而變，即多徑傳播現(xiàn)象，多徑傳播對(duì)信號(hào)的影響稱為多徑效應(yīng)。

14、多徑衰落對(duì)信號(hào)傳播的影響

多徑衰落與頻率彌散

頻率選擇性衰落與相關(guān)帶寬

15、窄帶信號(hào)波形圖

從波形上看，多徑傳播的結(jié)果使確定的單一載頻信號(hào)變成了包絡(luò)和相位都隨機(jī)變化的窄帶信號(hào)。

起伏很密，很快與Wc有關(guān)

16、多徑信道的相關(guān)帶寬

(只有隨參信道才有)

17、多徑效應(yīng)會(huì)是數(shù)字信號(hào)的碼間串?dāng)_增大。為了減小碼間串?dāng)_的影響，通常要降低碼元傳輸速率。因?yàn)榇a元傳輸速率降低，則信號(hào)帶寬也將隨之減小，多徑效應(yīng)的影響也將隨之減輕。

18、

19、信道引起的失真

(1)碼間串?dāng)_：傳輸特性不理想或多徑引起

(2)頻率偏移：主要由多普勒效應(yīng)引起

多普勒效應(yīng)會(huì)引起信號(hào)頻譜展寬、中心頻率偏移

(3)信號(hào)衰落：多徑或信號(hào)自身變化引起

衰弱：信號(hào)包絡(luò)因傳播由了起伏的現(xiàn)象

快衰弱：為多徑傳播引起的信號(hào)衰弱

慢衰弱：信道自身特性的變化引起的傳輸信號(hào)的衰弱

頻率選擇性衰弱：多徑引起的衰弱以頻率選擇性衰弱為主

時(shí)間選擇性衰弱：傳輸頻率引起

平衰弱：出現(xiàn)在低俗數(shù)據(jù)傳輸時(shí)

20、信道中的噪聲分類

(1)按照來源分：①人為噪聲、②自然噪聲

(2)按照性質(zhì)分

①脈沖噪聲

②窄帶噪聲：可以看作是一種非所需的連續(xù)的已調(diào)正弦波，或者看成一個(gè)振幅恒定的單一頻率的正弦波

③起伏噪聲：一般認(rèn)為是近似高斯白噪聲，且在很寬的頻譜范圍內(nèi)都具有平坦的功率譜密度

21、請(qǐng)寫出香農(nóng)公式，并說明物理意義

物理意義：香農(nóng)公式表明的是當(dāng)信號(hào)與信道加性高斯白噪聲的平均功率給定時(shí)，在具有一定頻帶寬度的信道上，理論上單位時(shí)間可能傳輸?shù)男畔⒘康臉O限數(shù)值。

第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)

1、

調(diào)制：把信號(hào)形式轉(zhuǎn)換成適合在信道中傳輸?shù)囊环N過程

解調(diào)：將已調(diào)信號(hào)中的調(diào)制信號(hào)恢復(fù)出來

廣義調(diào)制：

(1)基帶調(diào)制(2)帶通調(diào)制(載波調(diào)制)【本書】：用調(diào)制信號(hào)去控制載波的參數(shù)，使載波的某一個(gè)或某幾個(gè)參數(shù)按照調(diào)制信號(hào)的規(guī)律變化。

調(diào)制信號(hào)：來自信源的基帶信號(hào)

載波：未受調(diào)制的周期性振蕩信號(hào)

已調(diào)信號(hào)：載波受調(diào)制以后的信號(hào)，它含有調(diào)制信號(hào)的全部特征

2、幅度調(diào)制(線性調(diào)制)

3、線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能

解調(diào)器抗噪聲性能分析模型

4、角度調(diào)制(非線性調(diào)制)

5、各種模擬調(diào)制系統(tǒng)的比較

第10章

1、研究抽樣定理的物理意義?===為什么要對(duì)信號(hào)抽樣?

對(duì)于一個(gè)帶寬有限的連續(xù)模擬信號(hào)進(jìn)行抽樣時(shí)，若抽樣速率足夠大，則這些抽樣值就能夠完全代表原模擬信號(hào)并且能夠由這些抽樣值準(zhǔn)確的恢復(fù)原模擬信號(hào)波形。因此，不一定要傳輸模擬信號(hào)本身，可以只傳輸這些離散的抽樣值，接收端就能恢復(fù)原模擬信號(hào)。

2、系統(tǒng)抽樣定理的內(nèi)容

3、推導(dǎo)抽樣定理

4、畫圖表示抽樣定理

5.、什么是PAM?

脈沖振幅調(diào)制

6、PAM用什么載波?

7、PAM與模擬調(diào)制、數(shù)字調(diào)制有什么不同?

8、目前通信原理由哪兩個(gè)大體制

連續(xù)波體制和脈沖波體制

9、PAM調(diào)制與理想抽樣有什么區(qū)別?

10、PAM與PCM的區(qū)別與聯(lián)系

①