自考通信概论复习资料.docx

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自考通信概论复习资料

第一章：

通信根底

1，通信系统一般模型，各组成单元的主要功能信号是消息或者信息的传输载体。

简述消息、信息与信号有何区别和联系。

答：

消息是信息的物理表现形式，如语音、文字、图片和数据等。

信息是消息的内涵。

消息是信息的外在形式。

信号是消息或信息的传输载体。

通信系统的组成：

通信系统的核心包括信源、发送设备、传输媒质〔信道〕、接收设备、信宿5局部。

信源是消息的发源地，其作用是通过传感器把消息转换为原始电信号，即完成非电量—电量的转换。

根据消息种类的不同，信源可以分为模拟信源和数字信源。

发送设备的功能是将信源和信道匹配起来，其目的是将信源产生的消息信号变成适合在信道中传输的信号。

信道是指传输信号的通道，可分为有线和无线两大类。

噪声源是信道中的噪声与分散在通信系统其他各处的噪声的集中表示。

接收设备的功能是放大和反变换〔如滤波、译码、解调等〕，其目的是从受到干扰和减损的接收信号中正确恢复出原始电信号。

信宿是传送信息的目的地。

其功能与信源相反，即将复原的原始电信号复原成消息。

2、数字通信系统模型

信源编码的功能：

一是对模拟信号进展模数〔A/D〕转换；

二是去除冗余〔不需要〕信息，提高传输的有效性。

信源译码的主要功能：

一是对数字信号进展数模〔D／A）转换

3.数字通信的优缺点。

优点：

1、抗干扰能力强，且噪声不积累；

2、传输过失可控。

3、便于与各种数字终端接口，用现代计算机技术对信号进展处理、加工、变换、存储、形成综合业务网。

4、易于集成化，从而使通信设备微型化、且重量轻，本钱低。

5、易于加密处理，且某某强度高。

缺点：

1、比模拟通信占用更宽的信道带宽。

2、数字通信对同步要求高，因而系统设备比拟复杂。

不过，随着新的带宽传输媒质的采用和超大规模继承电路的开展，数字通信的这些缺点已经弱化。

4，通信系统的分类。

按通信业务分类：

通信系统可以分为电报通信系统、通信系统、数据通信系统、图像通信系统和综合业务数字通信网等。

按信号特征分类：

按照信道中所传输的是模拟信号还是数字信号，相应地把通信系统分成:

模拟通信系统和数字通信系统。

按照调制方式分：

基带系统和调制〔带通〕系统

按照传输媒介:

有线通信系统和无线通信系统。

按照工作波段分类分为长波通信、中波通信、短波通信、微波通信和光通信系统等。

5，周期信号和非周期信号特征。

周期信号和非周期信号〔周期是定义在时间区上，每隔一段时间间隔按一样规律重复变化的信号。

非周期是不具有重复性的信号〕

6，模拟和数字信号的区别。

模拟信号是指信号参量的取值是连续〔不可数，无穷多〕的，如机送出的语音信号、电视摄像机输出的图像信号等。

数字信号是指信号的参量只可能取有限个、可数个值，如电报信号，计算机输入输出信号〕

有效性和可靠性是通信系统的主要性能指标。

模拟通信系统中的有效性用传输带宽来衡量，可靠性可用输出信噪比来衡量。

数字通信系统的有效性用频带利用率来衡量，可靠性用过失率来衡量。

7，基带信号和带通信号的关系

基带指信号从零频开始到几兆赫兹，如语音信号的频谱X围为300~3400hz，图像信号为0~6Mhz。

由于基带信号具有较低的频率分量，不宜通过无线信道传输，所以需要通过调制把基带信号搬移到更高频率处，使其适合在无线信道中传输。

带通信号指通过调制以后的信号，又称已调信号

无论模拟信号还是数字信号，都有基带信号和带通信号之分。

因此，相应又数字〔或模拟〕基带传输系统和数字〔或模拟〕带通传输系统。

10,有线信道的类型，无线信道中电磁波的传输方式

有线信道：

明线（openwire）、对称电缆（dymmetricalcable）、同轴电缆（coaxialcable）、光纤等。

对称电缆〔双绞线电缆〕：

屏蔽（STP）和非屏蔽〔UTP〕双绞线。

光纤：

优点，传输频带宽，传输容量大，抗干扰性好，某某性强，耐腐蚀，本钱低传输损耗低。

无线信道无线信道是是指可以传输电磁波（包括光波）的自由空间或大气层。

电磁波的传输方式主要有3种：

地（面〕波（groundwave）传播。

地波指频率较低（大约2MHz以下）的电磁波，有绕射能力。

是调幅广播的传输方式。

天波（skywave）传播。

在高频（2-30MHz）波段，电磁波能够被电离层放射。

视线（lineofsight）传播。

频率高于30MHz的电磁波将穿透电离层，不能被反射回来。

此外，它沿地面绕射的能力也很小。

所以，它只能类似光波、微波那样作视线传播。

散射传播分为电离层散射、对流层散射和流星余迹散射三种。

11、信道容量是指信道能够无过失传输的最大平均信息速率。

广义信道：

调制信道和编码信道。

调制信道是一种连续信道，编码信道是一种离散信道。

12，香农公式：

对于带宽有限，平均功率有限的高斯白噪声连续信道的信道容量（Cbit/s）为

极限信息传输速率C=Blog2（1+S/N）

B为信道带宽〔HZ〕S为信号功率〔W〕N为噪声功率〔W〕

香农公式结论：

1、信道C受B、S、N的限制。

2、提高信噪比可以增大信道容量。

3、假如噪声功率趋于零，如此信道容量趋于无穷大。

4、增加信道带宽可以增加信道容量，但不能使信道容量无限制增大。

因为信道容量值有极限。

5、信道容量C一定时，信道带宽B和信噪比S/N之间可以互换。

12,波特率、比特率、频带利用率和误码率的定义

码元速率小于等于信息速率。

码元速率RB

RB=1/TT表示周期或间隔，单位：

波特〔Baud〕

信息速率（比特率）RbRb=RBlog2M，单位：

比特/秒（bit/s）

*待修改码元速率不变求信息速率:

*log2M信息速率不变求码元速率:

/log2M

频带利用率：

在比拟通信系统的有效性时，不能单看它们的传输速率，还应考虑所占用的频带宽度，因为两个传输速率相等的系统其传输效率并不一定一样。

频带利用率：

ηb＝Rb/B或η＝RB/B或ηb＝ηlog2M

误码率Pe：

指接收错误码元数占总码元数的比例。

码元在传输中被传错的概率。

Pe＝错误码元数/传输总码元数

单工、半双工和全双工通信；

单工：

消息只能单方向传输的工作方式；广播，遥测，遥控等；

半双工：

通信双方都可以收发消息，但不能同时进展收和发的工作方式；普通对讲机；半双工数据传输是双向不同时传输。

全双工：

通信双方可以同时进展收发消息的工作方式；，手机通信。

13、并行传输和串行传输。

并行：

将代表信息的数据代码序列以成组的方式在两条或者两条以上的并行信道上同时传输；

串行：

将数据代码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。

14、噪声的种类和危害

热噪声是影响通信系统性能的主要因素.

信道容量是指信道能够无过失传输的最大平均信息速率。

15,频分复用和时分复用的概念、特点和应用

频分复用〔FDM〕按照频率来划分信道的复用方式。

在FDM中，信道带宽被分割成多个相互不重叠的频段〔子信道〕，每路信号占据一个子信道，并且各路之间必须留有未被使用的频带〔保护频带〕进展分隔，以防止重叠。

时分复用〔TDM〕是利用分时方式来实现在同一信道中传输多路信号的方法。

在TDM中，各路信号按分配的时隙依次定时传送，即在任意时刻上信道中只有一路信号在传输。

TDM的特点是各路信号在频率上是重叠的，而在时间上是分开的，即任一时刻上，信道中只有一路信号在传输。

FDM的特点是各路信号在频率上是分开的，即频谱互不重叠，而在时间上是重叠的。

码分复用

码分复用中，各路信元在频谱上和时间上都是重叠的，但是不同用户传输的信号是靠不同的正交编码序列来区分。

波分复用光通信的复用技术，原理和频分复用类似。

应用1，正弦波的振幅、频率和相位的含义，关系和计算正弦信号〔也称正弦波〕是一种最根本的周期信号，

3个参量描述：

振幅，周期或频率，相位。

试述正弦波

3个参量的含义。

振幅—波形的瞬时高度。

频率—每秒完成的循环次数〔一个循环就是一个周期〕。

相位—沿时间轴的波形偏移量。

随机信号：

也称之不确定信号，其在实际发生之前具有一定的不确定性。

2，研究正弦波的意义、研究信号频谱的意义

1，根据傅里叶级数和傅里叶变换理论，任何复合信号都可以分解为多个正弦波的组合形式。

2，在调制系统，常选正弦波作为载波，以用来携带信息。

也就是说，通过调制技术，可以将携载在正弦波的振幅、频率或相位上。

研究信号频谱的意义：

第一：

在越来越拥挤的射频波段内，要容纳的用户越来越多，因此必须考虑每个用户所需要的频谱宽度。

第二：

从通信设备的设计角度看，设计出的电路，既要有足够的带宽让信号通过，又要能够尽可能抑制住噪声。

3，信号带宽计算。

信号频谱是指它所包含的所有频率分量的集合，并且通过频域图表示。

换句话说频谱就是描述信号幅度〔或相位〕随频率变化的关系图。

在物理形态上，信号可以表现为一种时间波形或频谱。

4，信号带宽是指信号占有的频率X围。

等于信号的最高分量与最低频分量的频率差。

B=fH-fLB为带宽fH信号的最高频率fL为信号的最低频率2010年对于模拟信号，其带宽应小于它占用的的信道带宽，即信道带宽必须大于信号带宽；对于数字信号，它占用的信道带宽可以小于信号带宽

5，一个M进制码元所含信息量的计算。

某四进制数字传输系统的信息速率为2400bit/s，接收端在1小时内共收到216个错误码元，试计算该系统的误码率。

解：

码元速率＝2400/log24=1200Baud误码率Pe=216/（0.5*60*60*1200）=0.0001

第二章：

模拟信号数字化与其传输识记

1，低通抽样定理,抽样速率应满足的条件。

低通抽样定理：

一个频带限制在〔0，fH〕内的模拟信号m〔t〕如果以T≤1/2fH的间隔对它抽样，如此m〔t〕将被抽样值完全确定。

对于频带限制在0≤f＜fH内的低通模拟信号，抽样速率fs≥2fH。

典型信号的最高频率通常限制在3400Hz，而抽样频率通常采用8000Hz。

2，PCM信号的比特率和传输宽带

PAM是脉冲波的幅度随调制信号变化的一种调制方式，按抽样定理进展抽样得到的信号ms〔t〕就是一个PAM信号。

PCM是一种典型的语音信号数字化的编码方式。

它是将模拟信号变换成二进制数字信号的常用方法。

64kbit/s的PCM编码在大容量的光纤通信系统和数字微波系统中得到了广泛的应用。

通常把话路速率低于64kbit/s的编码方法称为语音压缩编码技术。

3，不过载条件和编码X围

不发生过载条件为：

|d/dt*m（t）|max≤σfS不发生过载的信号临界振幅为Amax＝σfS/ωk

编码X围：

σ/2≤A≤σfS/ωkσ/2是起始编码电平

4、二元码单、双、单极性归零和非归零、双极性归零码、差分码〔数字信号基带频谱〕单极性码〔NRZ〕：

用高电平和零电平表示‘1’和‘0’，频谱含有直流分量和丰富的低频分量，所以要求传输线路具有直流传输能力，因此不适应交流耦合的远距离传输，只适用于计算机内部或极近距离的数据传输。

双极性码〔NRZ〕：

用正电平和负电平表示‘1’和‘0’，这种码型中不存在零电平，频谱中无直流分量，有利于在信道中传输，并且恢复信号的判决电平为零电平，因而不易受信道特性影响，抗干扰能力较强，RS232接口使用的是该标准。

单极性归零码:

信号电平在一个码元终止时刻总要回到零电平。

归零波形的占空比τ/TS为50%。

含有定时频率分量，是其他码型提取同步信息时常才有的一种过渡波形。

归零〔RZ〕的含义是脉冲宽度τ小于码元宽度TS，即占空比τ/TS<1。

非归零〔NRZ〕的含义是脉冲宽度τ等于码元宽度TS，即占空比τ/TS=1。

半占空比含义是占空比τ/TS=1/2。

数字双相码（曼彻斯特码）：

用一个周期的正负对称方波表示0，用其反向波形表示

一、编码规如此：

1－10；0－01。

i

领会

1,自然抽样PAM和平顶抽样PAM的特点

模拟脉冲调制是以时间上离散的脉冲序列作为载波，用模拟基带信号m〔t〕去控制脉冲序列的某个参量〔振幅，宽度和位置〕，使其随m〔t〕的规律变化。

自然抽样又称曲顶抽样，它是指抽样后信号的脉冲顶部与原模拟信号波形一样。

平顶抽样又称瞬间抽样，它与自然抽样的不同之处在于抽样后信号中的脉冲顶部是平坦的，脉冲幅度等于瞬时抽样值。

PCM是一种典型的语音信号数字化的编码方式。

它是将模拟信号变换成二进制数字信号的常用方法。

2,数字化过程的三个步骤

模拟信号数字化的目的是使模拟信号能够在数字通信系统中传输，特别是能够和其他数字信号一起在宽带综合业务数字通信网中同时传输。

模/数〔A/D〕的3个步骤：

抽样、量化、编码

抽样:

是按抽样定理把时间上连续的模拟信号转换为时间上离散的抽样〔PAM〕信号；量化:

是把幅度上仍连续〔无穷多个取值〕的〔PAM〕抽样信号进展幅度离散化，即制定有限个〔M个〕量化电平，把抽样值用最接近的电平表示；

编码：

如此是用二进制编码组表示量化后的信号（PCM）电平。

3，均匀量化的特点和缺点

均匀量化的特点是量化间隔一样，缺点是小信号时的量化信噪比低。

4，非均匀量化的特点和优点

非均匀量化：

量化间隔△v随信号抽样值的大小而变化。

信号抽样取值小时，量化间隔△v也小，信号抽样取值大时，量化间隔△v也变大。

这样就可以在保证编码位数不变时，以减小大信号的量化信噪比，来提高小信号的量化信噪比。

2009年非均匀量化优点2010语音压缩编码方法有DPCM、ADPCM、Δm等。

压缩编码的目的是降低数字信号的比特率、减小传输带宽。

编码：

把量化后的有限个信号电平值变换成二进制码组的过程称为编码。

逆过程称为解码或译码。

5,Δm的根本原理p68Δm序列中的每个比特表示相邻抽样值的差值极性。

Δm与PCM编码方式相比，具有编译码设备简单，低比特率时的量化信噪比高，抗误码率特性好等优点，在军事和工业部门的专用通信网和卫星通信中得到了广泛应用。

6，选码原如此1〕对于低频传输特性差的信道，基带信号的频谱中应不含直流分量，w且低频分量要小。

2〕便于从基带信号中提取定时信息。

3〕高频分量尽量少，以节省传输频带，如多电平码。

4〕抗噪声性能号。

如双极性码的抗噪声性能就比单极性码好。

5〕具有内在的检错能力。

6〕编译码设备要尽可能简单等。

7，研究基带信号频谱的意义

通过频谱分析，可以了解信号需要占据的频带宽度，它所包含的频谱成分，有无直流分量，有无定时分量等。

综上分析，研究基带信号的功率频谱是十分有意义的，一方面我们可以根据它的连续谱来确定信号波形的带宽，另一方面根据它的离散谱是否存在这一特点，明确能否从信号中直接提取定时分量。

矩形脉冲谱的第1个零点带宽位B=1/τ

8，单极性和双极性信号的频谱

9，码间串扰现象

码间串扰〔ISI〕是由于数字基带系统传输总特性不理想，导致接收脉冲的波形展宽和拖尾，使接收脉冲之间发生交叠。

前面脉冲的拖尾蔓延到相邻码元的抽样时刻上，从而干扰了信号检测过程。

20092010

应用

1，A律13折线PCM编码p6313折线产生是非均匀量化的根本点出发的。

设法用13段折线逼近A=87.6的A律压缩特性。

2，采用15折线逼近μ律压缩特性，一般取μ=_255__。

3，双相码和CMI码的编码方法和主要特点。

无直流分量，含有丰富的定时信息，并具有一定的自检能力。

4，AMI码和HDB3码的编码方法和主要特点？

常用于A律PCM四次群以下的接口码型。

5，观察眼图的方法，眼图的主要用途。

可以定性地反映码间串扰的程度，当‚眼睛‛X大时，表示码间串扰小，当眼睛闭合时，表示码间串扰大。

眼图是估计和观察系统性能实验的手段，通过示波器可以看出码间串扰和噪声对信号的影响程度。

7.PCM信号的比特率为Rb=fsN=2fhN

8.语音压缩编码方法有DPCM，ADPCM，∆M。

压缩编码的目的是降低数字信号的比特率，减小传输带宽。

∆M实际是DPCM的特例，具有编译码设备简单，低比特率时的量化信噪比高，抗误码特性好等优点。

一般用于专用通信网和卫星通信中

9.常用的线路码型有：

二元码，三元码和多元码，它们都归属于数字基带信号。

传输数字基带信号的通信系统就称为数字基带传输系统

10.单极性码的频谱中含有直流分量和丰富的低频分量，不利于传输。

双极性码的频谱中不含直流分量，有利于在信道中传输，且扛干扰能力强。

11.归零的含义是脉冲宽度t小于码元宽度Ts，即占空比t/Ts<1

12.什么是眼图，它有什么用处？

由眼图模型如何确定抽样时刻，噪声容限？

是一种估计和观察系统性能的实验手段，可以定性的反响码间串扰的程度。

最优抽样时刻是眼睛X开最大的时刻，抽样时刻上，下两阴影区的间隔一半为噪声容限

第三章：

调制和解调识记

1、幅度调制的定义和分类。

模拟调制分为幅度调制和角度调制。

幅度调制是用基带信号去控制高频正弦波的振幅,使其随基带信号的规律作线性变化。

载波的频率和相位保持不变。

幅度调制包括调幅〔AM〕，双边带〔DSB〕，单边带〔SSB〕和残留边带〔VSB〕。

角度调制包括调频〔FM〕和调相〔PM〕。

调频和调相中，载波的幅度保持恒定不变。

幅度调制中，载波的振幅随基带信号振幅而变化。

在频率调制中，载波的频率随基带信号振幅而变化。

在相位调制中，载波的相位随基带信号振幅而变化。

角度调制,是指高频载波的频率或相位按照基带信号的规律而变化的一种调制方式。

它是一种非线性调制，已调信号的频谱不再保持原来基带频谱的结构。

包括调频〔FM〕和调相〔PM〕。

假如使载波的频率随基带信号的规律变化，称为频率调制或调频FM；

假如使载波的相位随基带信号而变化，称为相位调制或调相PM。

与幅度调制相比，频率调制最突出的优势是具有较高的抗噪声性能，但代价是占用比幅度调制信号更宽的带宽。

2、AM、DSB、SSB、VSB的特点与应用。

AM特点和应用：

1〕由时间波形可以看出，当满足条件：

|m〔t〕|max≤A0时，AM波的包络与基带信号m〔t〕的形状完全一样，故可采用简单的包络检波进展解调

2〕AM的频谱由载频分量和上、下对称的两个边带组成，因此，AM信号时含有载波的双边带信号，它的带宽是基带信号带宽的两倍，即：

BAM=2fHFH是基带信号的带宽

3〕AM的优点在于解调器简单，〔广泛应用，中短波调幅广播〕

4〕AM的缺点是调制效率很低〔即功率利用率很低〕，因为它所含的载波分量并不携带信息，却要占用一半以上的信号功率

DSB特点与应用：

1〕DSB信号的包络不与m〔t〕成正比，故不能用包络检波，而要用相干解调。

2〕DSB信号带宽与AM一样BDSB=BAM=2fH

3〕调制效率高〔100％〕〔不存在载波分量，全部功率用于信息传输〕

4〕应用场合较少。

〔用于调频立体声广播中的差信号调制，彩色电视系统中的色差调制〕SSB特点与应用：

1〕优点1：

SSB对频谱资源的有效利用。

所需的带宽为DSB的一半：

BSSB=1/2BDSB=fH2〕优点2：

SSB低功耗和设备重量减轻〔由于不传送载波和另一个边带所节省的功率〕3〕缺点：

SSB由于节省带宽，需要复杂的技术。

滤波法的技术难点是陡峭的边带滤波特性难于实现。

相移法的技术难点在于宽带相移网络的制作。

4〕SSB信号的解调也不能采用简单的包络检波，仍需采用相干解调。

VSB特点与应用

1〕VSB方式既克制了DSB信号占用频带宽的缺点，又解决了SSB信号实现上的难题；

2〕VSB信号的带宽介于SSB和DSB之间，即fH

3〕VSB比SSB所需求的带宽仅有很小的增加，但却换来了电路实现的简化。

4〕VSB在商业电视广播中的电视信号得到广泛应用，占用0－6MHz的频带X围，所以不便采用SSB和DSB调制方式。

3、AM、DSB、SSB信号的带宽。

4、调频信号和带宽〔卡森公式〕。

卡森〔carson〕公式：

BFM=2（mf＋1）fm＝2〔△f+fm〕

5、频率调制的特点与应用。

FM方式广泛用于要求高质量或信道噪声大的场合：

如调频广播，电视伴音，卫星通信，移动通信，微波通信，蜂窝系统。

FM调频技术在模拟通信中广泛应用，而PM调制技术如此更多应用于数据通信中。

性能比拟：

1〕抗噪声性能：

FM最好，DSB/SSB,VSB,AM最差

2〕频谱利用率：

SSB最高，VSB较高，DSB/AM次之，FM最差；

3〕功率利用率：

FM最高，DSB/SSB，VSB次之，AM最差；

4〕设备复杂度：

AM最简，DSB/FM次之，VSB较复杂，SSB最复杂

数字调制----把数字基带信号变换为数字带通信号〔也称已调信号或频带信号〕的过程。

数字调制与模拟调制的根本原理相似，但是数字信号有离散取值的特点。

因此数字调制技术有两种方法：

1〕把数字调制信号看成是模拟调制的特例。

2〕利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波，从而实现数字调制。

数字调制的根本方式有哪些？

它们分别改变载波的什么参数？

答：

〔1〕振幅键控〔ASK〕——改变载波信号的振幅。

〔2〕频移键控〔FSK〕——改变载波信号的频率。

〔3〕相移键控〔PSK〕——改变载波信号的相位。

ASK优点:

设备简单，频带利用率较高；缺点是抗噪声性能差，并且对信道特性变化敏感，不易使抽样判决器工作在最优判决门限状态。

FSK优点：

抗干扰能力较强，不受信道参数变化的影响，适合用于衰弱信道；缺点是占用频带较宽。

调制体质中应用于中、低速数据传输中。

PSK和DPSK是一种高传输效率的调制方式，其抗噪声能力比ASK和FSK都强，且不易受信道特性变化的影响，因此在高、中速数据传输中得到了广泛的应用。

6、二进制数字调制信号的传输带宽。

B2ASK=2fSfS＝1/TS（B2ASK是码元速率的两倍）。

周期求频率B2ASK=2fSB2FSK=|f2-f1|＋2fSB2PSK=2fSB2DPSK=B2PSK=2fS

一个2FSK信号可以看成是两个不同载频的2ASK信号的叠加。

2PSK信号一般可以表述为一个双极性基带信号与一个正弦载波的相乘。

2DPSK信号的相位并不直接代表基带信号，而前后码元相对相位的差才是唯一决定信息符号的因素。

7、4PSK信号的相位关系：

多进制相移键控是利用载波的M种不同相位来表示数字信息的。

其中，常用的有M=4的相位键控方式为例。

4种取值，每种相位对应表示两个比特的信息。

有4种组合：

00，01，10，11。

1，调制的目的和作用：

2011年7月

1〕通过调制，把基带信号的频谱搬至较高的频率上，以较短的天线获得较高的发射效率；2〕把多个基带信号分别搬移到不同的载频处，以实现信道的多路复用，提高信道利用率；3〕扩展信号带宽，提高系统抗干扰和抗衰落能力。

2，AM、DSB、SSB、VSB的调制原理p86~92

3,相干解调与包络检波的原理

解调〔也称检波〕是调制的逆过程，其作用是将已调信号中的基带调制信号恢复出来。

解调方法为：

相干解调和非相干解调〔包络检波〕。

相干解调也叫同步检波，它适用于所有