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通信原理,知识点

篇一:通信原理知识点

第1课 绪论

一、通信与通信系统的一般概念

1. 通信:传输与交换消息的过程。

2. 电通信:用电信号携带所要传递的消息,然后经过各种电信道进行传输与交换,以达到通信的目的。

3. 通信系统:为完成通信任务所需的一切技术设备和传输媒质所构成的总体。

二、通信系统的组成和各部分的作用

1. 信源:原始信号的来源,其作用是将消息转换成相应的电信号。(如电话机、话筒、摄像机、计算机以及各种数字终端设备)

2. 发送设备:对原始电信号进行各种处理和变换,使它变换成适合于信道中传输的形式。(调制、放大、滤波及数字发送设备中的编码功能等)

3. 信道(传输媒介):发送设备和接收设备之间用于传输信号的媒介(有线和无线两大类)

4. 接收设备:对接收的信号进行处理和变换,以便恢复出对应于发送端的原始信号(放大、滤波、解调及数字接收设备中的译码等功能)

5. 信宿(收信者):原始信号的最终接收者,其作用是把接收设备恢复出来的原始电信号转换成相应的消息(人、各种终端设备、计算机)

噪声源:是信道中的噪声和通信系统中其他部分所产生的噪声的集中表示。

三、模拟通信与数字通信

1. 模拟信号:凡信号参量的取值是连续的或取无穷多个值的,且直接与消息相对应的信号

2. 数字信号:凡信号参量只能取有限个值,并且常常不直接与消息相对应的信号。

3. 模拟信号与数字信号的区别:模拟(连续)信号不一定在时间上也连续;数字(离散)信号不一定在时间上也离散

4. 数字通信系统与模拟通信系统相比,其主要优点在于:(1) 抗噪声性能好;(2) 数字接力通信(中继)时可以消除噪声的积累;(3) 可以采用信道编码降低误码率,提高通信质量;(4) 便于加密,实现保密通信;(5) 便于处理、存储、交换;(6) 便于和计算机等连接,综合传递各种消息,使通信系统功 能增强。

5. 数字通信的主要缺点:它比模拟通信占据数倍甚至数十倍宽的系统频带。(以电话为例,一路模拟电话通常占据4KHz的带宽,但一路数字电路所要占据20KHz~60KHz的带宽,因此在频带时分紧张而对通信质量没有特殊要求的场合,仍将沿用模拟通信。其优点是以占据更多系统频带为代价的。)

[问题1] 语音信号为模拟信号,所以传输语音信号的系统一定是模拟通信系统,此说法正确吗?为何?

答:不对。因为语音信号可以转换为数字信号,然后通过数字通信系统进行传输。

[问题2] 数字电话与模拟电话有什么区别?

答:区别在于数字电话是数字通信系统,语音信号在信道中已经转换为数字信号;而模拟电话是模拟通信系统,语音信号在信道中仍然为模拟信号。

四、通信系统的分类

1、按消息的物理特征分类(业务)

如电报、电话、数据、图像通信系统

2、按调制方式分类

基带传输:未经调制的信号直接传输(音频和数字基带)

调制传输:对各种信号变换方式后进行传输的总称。

3、按信号特征分类

最常用分为模拟与数字通信系统两大类

4、按信号复用方式分类

频分复用:用频谱搬移使不用信号占据不同的频率范围(主要用于模拟通信) 时分复用:用脉冲调制使不同信号占据不同的时间区间(主要用于数字通信) 码分复用:用一组正交的脉冲序列分别携带不同的信号(主要用于扩频通信)

5、按传输媒介分类

最常用分为有线(包括光纤)与无线

五、通信方式

1、按消息传输的方向与时间关系分

单工:单方向传输(一点发、一点收).例如遥控。

半双工:通信双方(两点)均能收发消息但不能同时收发。例如无线对讲机。 全双工:通信双方(两点)能同时收发信号。例如电话。

2、按数字信号码元的排列方式分

串序传输:将数字信号按时间顺序一个接一个的传输,它占用一条通路。适合远距离。 并序传输:将数字信号码元序列分割成多路同时传输,

适合近距离。

六、通信发展简史

1838年 有线电报发明,成为使用电通信的标志。

1876年 有线电话发明,是现代通信的开端。

1878年 第一个人工交换局,21个用户。

1896年 无线电报发明,无线通信的开端。

1906年 电子管的发明,使有线、无线通信迅速发展。

20世纪30年代 通信理论体系形成。

20世纪50年代 晶体管和集成电路问世,模拟通信高速发展,数字通信方式形成,计算机和通信技术密切结合,人机通信、机器与机器之间的通信逐渐实现。

20世纪80年代 通信网迅速发展,除传统的电话网、电报网以外,其它先进的通信网蓬勃发展,如移动通信网、综合业务数字网、公用数据网、智能网、宽带交换网等。

七、通信系统的质量指标

(1) 通信系统的质量指标主要有:有效性、可靠性、适应性、标准性、经济性及维护使用等。其中最主要的是有效性和可靠性,它们二者是对立统一的。

(2) 模拟通信系统的质量指标

1.有效性

有效性可用单位时间内传送的信息量来衡量。模鄂尔多斯癫痫医院哪好拟通信的有效性是指传输一定的信息量所消耗的信道资源数(带宽或时间),通常用有效传输带宽来衡量。同样的消息采用不同的调制方式,则需要不同的频带宽度。频带宽度越窄,则有效性越好。

2.可靠性

可靠性是指接收信息的准确程度,模拟通信用均方差来衡量发送的模拟信号与接收端恢复的模拟信号之间的误差程度。在实际的模拟通信系统中,其可靠性是用接收终端的输出信噪比来度量的,这是因为在信道是理想的情况下,误差是由信号传输时的加性噪声产生的,而加性噪声一般用信噪比衡量。信噪比越大,通信质量越高。

(3) 数字通信系统的质量指标

1.有效性

数字通信的有效性用传输速率来衡量。

(1)码元速率(传码率)

码元及码元长(宽)度:在数字通信中常用时间间隔相同的符号来表示一位N进制信号,此时间间隔内的信号称为N进制码元,时间间隔的长度称为码元长度。 码元速率:指单位时间传输的码元数,以 R 表示,单位:baud(波特,简记sR?1/TTBd)。 s s , S 为码元长度。

码元速率与数字信号进制没有关系,只与码元长度有关。

(2)信息速率(传信率)

单位时间传输的信息量为信息速率,以 R b 表示,单位bit/s(比特/秒)。

R 对于一个 M 进制数字信号, R b =

s log 2 M。所以,信息速率与进制有关。

对于二进制数字信号, R b=R ,有时简称它们为数码率。 s (3)频带利用率 ? b ? R ,其中B为传输带宽 b / B

[例题] 某消息用十六元码序列传送时,码元速率是300 baud,问:其信息速率为多少?若改用二元码序列传送该消息,试求信息速率为多少? 解:Rb16?(log216)?RS16?4?300?1200(bit/s)

Rb2?RS2?RS16?300(bit/s)

2.可靠性

数字通信的可靠性用差错率来衡量。

(1)误码率

(2

第2课 确定信号的分析

一、周期信号

周期为T的周期信号 f ( t ) ,可以展开为:

1. 傅里叶级数

?

f(t)?a0??(ancosn?0t?bnsinn?0t)

n?1

2.三角级数

f(t)??cncos(n?0t??n)

n?0?

3.

指数形式

f(t)?

n?????Fnejn?0t其中 三、信号的能量谱与功率谱

归一化能量:信号 在 电阻上所消耗的能量

若 若

* * 结论:时域内能量信号的总能量等于频域内各个频域分量能量的连续和。周期信号的总的平均功率等于各个频域分量功率的总和。

则称E ( ? ) 为能量谱密度函数,P ( ? ) 为功率谱密度函数。

四、 波形的互相关和自相关

1.互相关函数

设 f 1 ( t ) 和 f 2 若 f 1 ( t ) 和 f 2 2.自相关函数

互相关函数的三个重要特性:

(1)R12(t)=0; (2)t≠0, R12(t)= R21(-t); (3)t=0时, R12(0)表示f1(t)与f2(t)无时差时的相关性

归一化相关系数:

(1)ρ12=0;(2)ρ12=1;(3)ρ12=-1

自相关函数的三个重要特性。

(1)R

R(0)表示能量或功率。 维纳-辛钦关系 (1)根据占总能量或总功率的百分比确定带宽,设带宽为B, 根据下列等式求带宽 2?F(f)df0B2

E?90%(或95%,99%)或 2FT(f)df0B2

P

??90%(或95%,99%) (2)根据能量谱或功率谱从最大值到下降3dB处所对应的频率间隔定义带宽 (3)满足等式 B???

??E(f)df/2E(0) 或 B??P(f)df/2P(0) ??

第3课 随机信号的分析

一、概率及随机变量

1. 概率:PA?lim(nA/n)

n??

联合概率:P(A,B)?lim(nAB/n)

n??

条件概率:P(B|A)?P(A,B)/P(A) P(A,B)?P(B|A)P(?A) (BP(A|B)P

2. 随机变量

(1) 随机变量的概念

某随机实验可能有许多个结果,我们可以引入一变量X,它将随机地取某些数值,用这些数值来表示各个可能的结果,这一变量X 就称之为随机变量。

当随机变量X的取值个数是有限的或可数无穷个时,则称它为离散随机变量;否则,就称它为连续随机变量,即可能的取值充满某一有限或无限区间。

如果一个随机实验需要用多个随机变量(X1,X2,…,Xn)表示,则多个随机变量(X1,X2,…,Xn)的总体称之为 n 维随机变量。<常州癫痫病治疗的费用/p>

(2) 随机变量的概率分布函数和概率密度函数

(xx ) 为随机变 用P(X≤x)表示X的取值不大于x的概率,则定义函数 F X ) ? P ( X?

量X的概率分布函数。这里,X 可以是离散随机变量,也可以是连续随机变量。

若X是连续随机变量,对于一非负函数pX(x)有下式成立

FX(x)??x

??pX(x)dx

则pX(x)称之为X的概率密度函数(简称概率密度)。

对二维随机变量(X,Y),把两个事件(X≤x)和(Y≤y)同时出现的概率定义为二维

FX,Y(x,y)?P(X?x,Y?y)

篇二:通信原理知识点归纳

第一章

1. 2. 3. 4.

通信―按照传统的理解就是信息的传输。 通信的目的:传递消息中所包含的信息。 信息:是消息中包含的有效内容。 通信系统模型:

5.通信系统分为:模拟通信系统模型和数字通信系统模型。 6.数字通信的特点: (1)优点:

抗干扰能力强,且噪声不积累 传输差错可控

便于处理、变换、存储

便于将来自不同信源的信号综合到一起传输 易于集成,使通信设备微型化,重量轻 易于加密处理,且保密性好

便于将来自不同信源的信号综合到一起传输 (2)缺点:

需要较大的传输带宽 对同步要求高

7.通信方式(信号的传输方式) (1)单工、半双工和全双工通信

(A)单工通信:消息只能单方向传输的工作方式

(B)半双工通信:通信双方都能收发消息,但不能同时收发的工作方式 (C)全双工通信:通信双方可同时进行收发消息的工作方式 (2)并行传输和串行传输

(A)并行传输:将代表信息的数字信号码元序列以成组的方式在两条或两条以上的并行信道上同时传输

优点:节省传输时间,速度快:不需要字符同步措施 缺点:需要 n 条通信线路,成本高

(B)串行传输 :将数字信号码元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

优点:只需一条通信信道,节省线路铺设费用 缺点:速度慢,需要外加码组或字符同步措施 8.则 P(x) 和 I 之间应该有如下关系: I 是 P(x) 的函数: I =I [P(x)] P(x) ?,I ? ; P(x) ? ,I ?;

P(x) = 1时,I = 0; P(x) = 0时,I = ?;

9.通信系统的主要性能指标:有效性和可靠性

码元传输速率RB:定义为单位时间(每秒)传送码元的数目,单位为波特(Baud),简记为B。

式中T - 码元的持续时间(秒)

误码率是指错误接收的码元数在传输总码元数中所占的比例,更确切的说,误码率是指码元在传输系统中被传错的概率。

第四章

1.信道连接发送端和接收端的通信设备,其功能是将信号发送端传送到接收端。 2.信道分类:

无线信道 - 电磁波(含光波) 有线信道 - 电线、光纤

3.有线信道:明线,对称电缆,同轴电缆

4.由于信道中的噪声是叠加在信号上的,而且无论有无信号,噪声是始终存在的,因此通常称它为加性噪声或加性干扰 5.

oi

因k(t)随t变,故信道称为时变信道。

因k(t)与e i (t)相乘,k(t)可以看作是对信号的一种干扰,故称其为乘性干扰。 6,用错误概率描述编码信道的特性,错误概率也叫转移概率。 7.接收信号:

nn

i0ii0i i?1i?18.因传播有了起伏的现象称为衰落。发射信号为单频恒幅正弦波时,接收信号因多径效应变成包络起伏的窄带信号,这种包络起伏称为快衰落(有多效应引起的衰落) - 衰落周期和码元周期可以相比。 慢衰落(起伏周期较长) - 由传播条件引起的。 9.噪声分为人为噪声和自然噪声。 10.信道容量?S?

??C?Blog1?(b/s)2?? t

nB

e(t)?k(t)e(t)?n(t)

R(t)???(t)cos?[t??(t)]???(t)cos[?t??(t)]

?

?

??Eb/Tb??Eb?S?

?????Ct?Blog2?1??Blog1??Blog1?22?nB?? nB??n?第五章0?00?????

1.AM信号的平均值

2

AM

P

Am2(t)???Pc?PS

22

2.

3.

E(t)=A0+m(t)+nc(t)

E(t)?第六章

1.

数字基带信号 - 未经调制的数字信号,它所占据的频谱是从零频或很低频率开始的。

数字基带传输系统 -不经载波调制而直接传输数字基带信号的系统,常用于传输距离不太远的情况下。 2.

威海癫痫病治疗的费用t">(a)单极性波形:该波形的特点是电脉冲之间无间隔,极性单一,易于用TTL、CMOS电路产生;缺点是有直流分量,要求传输线路具有直流传输能力,因而不适应有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传输。

(b)双极性波形:当�D1‖和�D0‖等概率出现时无直流分量,有利于在信道中传输,并且在接收端恢复信号的判决电平为零值,因而不受信道特性变化的影响,抗干扰能力也较强。

(c)单极性归零(RZ)波形:信号电压在一个码元终止时刻前总要回到零电平。通常,归零波形使用半占空码,即占空比为50%。从单极性RZ波形可以直接提取定时信息 。

与归零波形相对应,上面的单极性波形和双极性波形属于非归零(NRZ)波形,其占空比等于100%。

(d)双极性归零波形:兼有双极性和归零波形的特点。使得接收端很容易识别出每个码元的起止时刻,便于同步。

3.随机序列s(t)的双边功率谱密度 2P(f)?P(f)?P(f)?fP(1?P)G(f)?G(f)suvS12 ?

2

?fS[PG1(mfS)?(1?P)G2(mfS)]?(f?mfS) m???

单边功率谱密度为

?

PS(f)?fSP(1?P)G1(f)?G2(f)?fPG1(0)?(1?P)G2(0)?(f)

2

2s

2

2 2

?2fSPG1(mfS)?(1?P)G2(mfS)(f?mfS),f?0

m?1

4.二进制基带信号的带宽主要依赖单个码元波形的频谱函数G1(f)和G2(f) 。时间波形的占空比越小,占用频带越宽。若以谱的第1个零点计算, NRZ(? = Ts)基带信号的带宽为BS = 1/? = fs ;RZ(? = Ts / 2)基带信号的带宽为BS = 1/? = 2fs 。其中fs = 1/Ts ,是位定时信号的频率,它在数值上与码元速率RB相等。

5.单极性基带信号是否存在离散线谱取决于矩形脉冲的占空比。单极性NRZ信号中没有定时分量,若想获取定时分量,要进行波形变换;单极性RZ信号中含有定时分量,可以直接提取它。�D0‖、�D1‖等概的双极性信号没有离散谱,也就是说没有直流分量和定时分量。 6.AMI码:传号交替反转码

?

?

?

编码规则:将消息码的�D1‖(传号)交替地变换为�D+1‖和�D-1‖,而�D0‖(空号)保持不变。 例:消息码: 0 1 1 0 0 0 0 0 0 01 1 0 01 1 …AMI码: 0 -1 +1 0 0 0 0 0 0 0 �C1 +1 0 0 �C1 +1… AMI码对应的波形是具有正、负、零三种电平的脉冲序列。

AMI码的优点:没有直流成分,且高、低频分量少,编译码电路简单,且可利用传号极性交替这一规律观察误码情况;如果它是AMI-RZ波形,接收后只要全波整流,就可变为单极性RZ波形,从中可以提取位定时分量

AMI码的缺点:当原信码出现长连�D0‖串时,信号的电平长时间不跳变,造成提取定时信号的困难。解决连�D0‖码问题的有效方法之一是采用HDB码。 7.HDB3码:3阶高密度双极性码

它是AMI码的一种改进型,改进目的是为了保持AMI码的优点而克服其缺点,使连�D0‖个数不超过3个。 编码规则:

(1)检查消息码中�D0‖的个数。当连�D0‖数目小于等于3时,HDB3码与AMI码一样,+1与-1交替;

(2)连�D0‖数目超过3时,将每4个连�D0‖化作一小节,定义为B00V,称为破坏节,其中V称为破坏脉冲,而B称为调节脉冲;

(3)V与前一个相邻的非�D0‖脉冲的极性相同(这破坏了极性交替的规则,所以V称为破坏脉冲),并且要求相邻的V码之间极性必须交替。V的取值为+1或-1; (4)B的取值可选0、+1或-1,以使V同时满足(3)中的两个要求; (5)V码后面的传号码极性也要交替。 例: 消息码:1 0 0 0 01 0 0 00 1 1 0 0 00 0 0 00 l 1 AMI码: -1 0 0 0 0 +1 0 0 00-1 +1 0 0 00 0 0 0 0 -1+1 HDB码: -1 0 0 0 �CV +1 0 0 0 +V-1 +1-B 0 0 �CV+B 0 0+V -l+1 其中的?V脉冲和?B脉冲与?1脉冲波形相同,用V或B符号表示的目的是为了示意该非�D0‖码是由原信码的�D0‖变换而来的。 HDB3码的译码:HDB3码的编码虽然比较复杂,但译码却比较简单。从上述编码规则看出,每一个破坏脉冲V总是与前一非�D0‖脉冲同极性(包括B在内)。这就是说,从收到的符号序列中可以容易地找到破坏点V,于是也断定V符号及其前面的3个符号必是连�D0‖符号,从而恢复4个连�D0‖码,再将所有-1变成+1后便得到原消息代码。

8.码间串扰:系统传输总特性不理想,导致前后码元的波形畸变并使前面波形出现很长的拖尾,拖延到当前码元的抽样时刻上,从而对当前码元的判决造成干扰。 9

篇三:通信原理期末复习重点总结(完整版)

《通信原理》重要知识点

第1章 绪论

掌握内容:通信系统的基本问题与主要性能指标;模拟通信与数字通信;信息量、平均信息量、信息速率。

熟悉内容:通信系统的分类;通信方式。

了解内容:通信的概念与发展;

1、信号:消息的电的表示形式。在电通信系统中,电信号是消息传递的物质载体。

2、消息:信息的物理表现形式。如语言、文字、 数据或图像等。

3、信息:消息的内涵,即信息是消息中所包含的人们原来不知而待知的内容。

4、数字信号是一种离散的、脉冲有无的组合形式,是负载数字信息的信号。

5、模拟信号是指信号无论在时间上或是在幅度上都是连续的。

癫痫疾病对人体的危害有什么class="txt">6、数字通信是用数字信号作为载体来传输消息,或用数字信号对载波进行数字调制后再传输的通信方式。它可传输电报、数字数据等数字信号,也可传输经过数字化处理的语声和图像等模拟信号。

7、模拟通信是指利用正弦波的幅度、频率或相位的变化,或者利用脉冲的幅度、宽度或位置变化来模拟原始信号,以达到通信的目的。

8、数据通信是通信技术和计算机技术相结合而产生的一种新的通信方式。

9

、通信系统的一般模型

10、按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号,可相应地把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。

11、模拟通信系统是传输模拟信号的通信系统。模拟信号具有频率很低的频谱分量,一般不宜直接传输,需要把基带信号变换成其频带适合在信道中传输的频带信号,并可在接收端进行反变换。完成这种变换和反变换作用的通常是调制器和解调器。

12、数字通信系统是传输数字信号的通信系统。 数字通信涉及的技术问题很多,其中主要有信源编码/译码、信道编码/译码、数字调制/解调、数字复接、 同步以及加密等。

13、数字信道模型

14、通信系统的分类

1 、按通信业务分类分为话务通信和非话务通信。

2、根据是否采用调制,可将通信系统分为基带传输和频带(调制)传输。

3、按照信道中所传输的是模拟信号还是数字相应地把通信系统分成模拟通信系统和数字

通信系统。

4、按传输媒质分类,可分为有线通信系统和无线通信系统两大类。

有线通信是用导线(如架空明线、同轴电缆、 光导纤维、波导等)作为传输媒质

完成通信的,如市内电话、有线电视、海底电缆通信等。

无线通信是依靠电磁波在空间传播达到传递消息的目的的,如短波电离层传播、微

波视距传播、卫星中继等。

15、常见传输多路信号有两种复用方式,即频分复用、时分复用。频分复用是用频谱搬移的方法使不同信号占据不同的频率范围。时分复用是用脉冲调制的方法使不同信号占据不同的时间区间。

1、信号是消息的载体,而信息是消息的内涵。

任何信源产生的输出都是随机的,信息含量就是对消息中这种不确定性的度量,是用统

计方法来定性的。

消息出现的概率越小,消息中包含的信息量就越大。

2、信息量的计算

信息量I与消息出现的概率P(x)之间的关系应为:

信息量的单位与对数底数a有关。

a=2时,信息量的单位为比特(bit);

a=e时,信息量的单位为奈特(nat);

a=10时, 信息量的单位为哈特莱(Hartley)。

目前广泛使用的单位为比特。

3、信源的熵:

每个符号所含信息量的统计平均值,即平均信息量H为:

例题:(重点)设二进制离散信源,发送1的概率是3/4,发送0的概率是1/4,发送1或者0是相互独立的;

1、信源每个输出符号的信息量为多少?

2、若信源发出符号序列:110001,则此消息序列的信息量是多少?

3、第2步骤中的符号序列的每个符号的平均信息量是多少?

4、求信息源的熵?

例题:书本第11页,【例1-2】(重点)

通信系统的主要性能指标是系统的有效性和可靠性。

有效性是指在给定时间内所传输的信息内容的多少,或者说是传输的“速度”问题;有效性指标:用单位时间传送的信息量来衡量,传送信息量越大,有效性越好;

可靠性是指接收信息的准确程度,也就是传输的“质量”问题。可靠性指标:用接收端最终输出信噪比来度量,信噪比越大,可靠性越好。

第2章 确知信号

掌握确知信号的基本概念;了解确知信号的频域性质和时域性质。

1、系统:些特定目的的有机整体,其意义十分广泛。分类如下:

连续时间系统与离散时间系统

即时系统和动态系统(按照系统内是否含有记忆元件)

无源系统和有源系统(按系统内是否含源)

集中参数系统和分布参数系统 (按系统的参数是集中的或分布的)

线性系统和非线性系统(按其特性分)时不变系统与时变系统(按其参数是否随t而变)

2、信号的基本概念

信号是消息的一种物理体现,消息则是信号的具体内容。

各种传输信号的方法:烽火、鼓声、旗语、电信号。

信号按物理属性分:电信号和非电信号。

描述信号的常用方法(1)函数表达式f(t),(2)波形。

3

、信号的分类:

4、确知信号:可以用确定时间函数表示的信号,称为确定信号或规则信号。如正弦信号。

5、随机信号:不能用确定时间函数表示的信号,且在任意时刻的取值都具有不确定性,只可能知道它的统计特性,如在某时刻取某一数值的概率,这类信号称为随机信号或不确定信号。

5、确知信号的类型

通信原理知识点第1课绪论一、通信与通信系统的一般概念1 通信:传输与交换消息的过程。2 电通信:用电信号携带所要传递的消息,然后经过各种电信道进行传输与交换,以达到通信的...

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