通信原理复习资料(1)

第一章

1、模拟信号与数字信号的区别：取值个数是否连续变化。 2、信息源 →发送设备→信 道→接收设备→受信者 （发送端） ↑ （接收端） 噪声源

图1-1 通信系统一般模型

3、模拟信息源→调制器→信 道→解调器→受信者 ↑ 噪声源

图1-4 模拟通信系统模型

4、信息源→信源编码→加密→信道编码→数字解调→信道→数字解调→信道译码→解密→信源译码→受信者 ↑ 噪声源 图1-5 数字通信系统模型

?单工、半双工、全双工通信（点对点之间的通信，按消息传递方向与时间关系来分） 单工：广播、遥测、遥控、无线寻呼。

5、通信方式 半双工：同一载频的普通对讲机(BB机)，问询和检索。 （P8-9） 全双工：电话，计算机之间的高速数据通信。

?并行传输和串行传输（在数据通信中，按数据代码排列方式不同来分）

6、信息量和平均信息量的公式（P10-11）（例题参见习题1-1和1-2）

信息量：?一般式

I=L

a

1= - Loga P(x) P(x) ?常用式 I=Log2

1= - Log2 P(x) P(x)传送等概率的二进制波形之一的信息量为1b，传送等概率的四进制波形之一的信息量2b，此时，一个四进制波形需要用两个二进制脉冲表示，同理，传送等概率的八进制波形之一的信息量3b，这时至少需要三个二进制脉冲。

综上，传送M进制波形之一的信息量为：I=Log2若M是2的整幂次，比如M=2（k=1，2，3222） 则： I= - Log22=k 也就是说，传送每一个M（M形所需的脉冲数目k.

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kk11= Log2=Log2 P1/MM

?2k）进制波形的信息量就等于用二进制脉冲表示该波

平均信息量：

H(x)=P(x1)[- Log2P(x1)]+P(x2)[- Log2P(x2)]+222

+P(

xM)[- Log2P(xM)]=-?P(xi)Log2P(xi) (b/符号)

i?1 xi) =1/M（每个符号等概率独立出现）时，信息源的熵有最大值。

MH称为信息源的熵，当P(

具体应用请参看P11例1-2.

7、通信系统的指标：有效性和可靠性

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。

数字通信系统中：有效性用码元速率、信息速率、和频带利用率表示，可靠性用误码率、误信率表示。

第三章

1、白噪声：噪声的功率谱均匀分布的频率范围远远大于通信系统的工作频带的噪声。其中“白”字跟和白光中的“白”有相同的意思：是指在电磁辐射可见范围内所有频率分量的数值都相等。

2、高斯白噪声：噪声取值的概率分布服从高斯分布的白噪声，它是分析信道加性噪声的理想模型，通信中的主要噪声源-----热噪声就属于这类噪声。它在任意两个不同时刻上的取值之间互不相关，且且统计独立。

3、带限白噪声：白噪声通过带限系统后，其结果就是带限噪声。理论分析中常见的有低通白噪声和带通白噪声。

第四章

1、信道的两大类：有线信道 和 无线信道。无线信道：利用电磁波在空间中的传播来传输信号；有线信道：利用人造的传导或光信号的媒体来传输信号。 2、何为多径效应？它对信号的传输有何影响？

答：定义：多径传播对信号的影响称为多径效应。

影响：1、多径效应不仅是衰落的经常性成因，而且是限制传输带宽或传输速率的根本因素之一。2、岁参信道对于信号传输的影响主要是多径效应。3、多径效应会使数字信号的码间串扰增大。

3、快衰落：由多径效应引起的衰落就叫快衰落。

慢衰落：衰落的起伏周期可能很长，甚至以若干天或若干小时计的衰落就叫慢衰落。 频率选择性衰落：和频率有关的衰落现象。（详参见P76）

4、在一个阻值为R的电阻两端，在频带宽度为B的范围内，产生的热噪声电压有效值为： V?4kTRB(V)

式中：k= 1.38x10ˉ23(J/K),为波尔兹曼常数。T为热力学温度（K）；R为阻值（Ω）；B

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为带宽（Hz）. 5、香农公式：Ct?Blog2(1?SS) (b/s) 或者Ct?Blog2(1?) (b/s) NnoB其中：S为信号的平均功率（W）；N为噪声功率（W）；B为带宽（Hz），N=

noB

注意：连续信道的容量Ct和信道带宽B、信号功率S、噪声功率谱密度n0三个因素有关。 增大信号功率S或减小噪声功率谱密度n0，都可以是信道容量Ct增大。当S→?或n0→?时，Ct→?。当S/n0给定时，B→?，信道容量不会趋于无限大，而只是S/n0的1.44倍。这是因为当带宽B增大时，噪声功率也随之增大。

S、N、B关系：带宽和信噪功率比可以互换，增大带宽可以将低信噪功率比而保持信道容量不变。

6、参看书上例题：例4-2（P82）和习题4-7（P85）

例4-2 已知黑白电视机图像信号每帧有30万个像素，每个像素有8个亮度电平，每个电平独立以等概率出现，图像每秒发送25帧。若要求接受图现象信噪比达到30dB，试求所需传输带宽。 【解】：因为每个像素独立地以等概率取8个亮度电平，故每个像素的信息量为： Ip=-log2(1/8)=3 (b/pix) 并且每帧图像的信息量为

IF=300 000 x 3=900 000 （b/F） 因为每秒传输25帧图像，所以要求传输速率为 Rb=900 000 x 25=22 500 000=22.5?106(b/s)

信道的容量Ct必须不小于此Rb的值。将上述数值代入香农公式

得到：22.5?Ct?Blog2(1?S) N106=Blog2(1+1000)

≈ 9.97B

最后得到所需带宽

B=(22.5?

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106)/9.97=2.26 (MHz)

第五章

1、调制：就是把信号转换成适合在信道中传输的形式的一种过程。

载波调制：是指按调制信号的变化规律去控制高频载波的某个参数的过程。模拟调制分为：幅度调制和角度调制。 调制的主要作用和目的：（1）、将基带信号（调制信号）变换成适合在信道中传输的已调信号。（2）、实现信道的多路复用。（3）、改善系统抗噪声性能。 2、（幅度调制）线性调制：调幅（AM）、双边带（DSB）、单边带（SSB）、残留边带（VSB）调制。

此处的考点：（1）给出信号，写出公式。（2）给出公式，找出对应的载波和调制信号，所以请注意几种调制的公式和波形。（详参见：P87-P94） 公式：

时域表示式：调幅（AM）： 频域表示式：

sAM?[A0?m(t)]cos?ct?A0cos?ct ? m(t)cos?ct

sAM(?)??1[?(??)??(?-)]??c?c2[M(???c)?M(?-?c)] A0?m(t)cossDSB（t）?ct

双边带（DSB）：时域表示式： 频域表示式：

1?sDSB（?）2[M(???c)?M(?-?c)]

11^ 时域表示式：s?ct?2m(t)sin?ct SSB(t)?2m(t)cos单边带（SSB）：

频域表示式：

1(?)?(?)?H(?)[M(???c)?M(?-?c)]H(?) =SSSBSDSB2

残留边带（VSB）：(略)

3、VSB滤波器的特性：VSB滤波器特性H（w）在±Wc处必须具有互补对称（奇对称）特性，相干解调时才能无失真地从VSB信号中恢复所需的调制信号。（详参见P94图5-9） 4、P105公式（5.3-5）和（5.3-6）

? （5.3-5）：?（t）

（5.3-6）：

Kf?m(?)d?

sFM(t)?Acos[?ct?Kf?m(?)d?]

由两式可知：PM和FM的区别仅在于，PM是相位偏移随调制信号m(t)线性变化，FM是相位

偏移随m(t)的积分呈线性变化。如果预先不知道调制信号m(t)的具体形式，则无法判断已调信号是调相信号还是调频信号。

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5、特别注意：P110-111和P118-119公式。FM和AM带宽公式。

BFM?2(mf?1)fm?2(?f?fm)（卡森公式）

当m<<1时 ，可近似为：B（窄带调频带宽)

FM?2fm（NBFM）f调频波的有效带宽为：

带宽由第一变频分量决定，带宽只随调制频率 当

fm变化，而与最大频偏?f无关。

mf>>1时 ，可近似为：BFM?2?f（WBFM）

fm无关。

带宽由最大频偏?f决定，而与调制频率

对于多音或任意带限信号调制时的调频信号的带宽仍可以用卡森公式来估算，即

BFM?2(mf?1)fm?2(?f?fm)

这里的f是调制信号的最高频率，m是最大频偏?f与f的比值。

fmm

【例如】 调频广播中规定的最大频偏?f为75kHz,最高调制频率为15kHz，故调频指数为mf=5，由卡森公式可计算出此FM信号的频带宽度为180kHz. 【注意】?速改善。

?AM信号的带宽B是基带信号带宽的2倍，即B=2而FM信号而言，相应于?FM信号的传输带宽

mf??ffm为调制指数，加大调制指数

mf，可使调频系统的抗噪声性能迅

fm，也就是说传输的带宽为2fm，

mf=5时的传输带宽为12fm。后者是前者的6倍。

BFM与AM信号的传输带宽BAM之间的一般关系为：

BFM?2(mf?1)fm?(mf?1)BAM

当

mf>>1时，可近似为 BFM?mfBAM.故有mf?BFM.

BAM6、所谓门限效应：就是当包络检波器的输入信噪比降低到一个特定的数值后，检波器的输出信噪比出现急剧恶化的一种现象。开始出现门限效应的输入信噪比称为门限值。这种门限效应是由包络检波器的非线性解调作用引起的。

7、门限效应的产生情况：AM：包络检波法 时 FM：小信噪比时

8、在小信噪比情况下,调制信号无法与噪声分开，而且有用信号淹没在噪声之中，此时检波器输出信噪比不是按比例地随着输入信噪比下降，而是急剧恶化，也就是出现了门限效应。

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