題型判斷題10分，10題選擇題10分，10題填空題20分，每空一分簡答題20分，每題5分計算題40分，每題8分現(xiàn)在是1頁\一共有52頁\編輯于星期二第1章知識點通信系統(tǒng)的基本模型模擬信號與數(shù)字信號的區(qū)別信息量數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性與可靠性現(xiàn)在是2頁\一共有52頁\編輯于星期二通信系統(tǒng)的組成1.2通信系統(tǒng)的一般模型信源發(fā)送設備信宿噪聲信道接收設備發(fā)端收端把各種消息轉(zhuǎn)換成原始電信號對原始信號完成某種變換，使之適合在信道中傳輸信號傳輸?shù)耐ǖ?，提供了信源與信宿之間在電氣上的聯(lián)系。分為有線信道和無線信道兩大類把接收到的信號反變換，轉(zhuǎn)換成原始電信號將復原的原始電信號轉(zhuǎn)換成相應的消息MODEMMODEMTerminalPSTNHost3現(xiàn)在是3頁\一共有52頁\編輯于星期二模擬信號與數(shù)字信號的區(qū)別1.2.2模擬通信系統(tǒng)模型和數(shù)字通信系統(tǒng)模型模擬信號和數(shù)字信號模擬信號：代表消息的信號參量取值連續(xù)，例如麥克風輸出電壓：數(shù)字信號：代表消息的信號參量取值為有限個，例如電報信號、計算機輸入輸出信號：4現(xiàn)在是4頁\一共有52頁\編輯于星期二信息熵定義

設：一個離散信源是由M個符號組成的集合，其中每個符號xi(i=1,2,3,…,M)按一定的概率P(xi)獨立出現(xiàn)，即 且有 則x1,x2,

x3,…,

xM所包含的信息量分別為

于是，每個符號所含平均信息量為由于H(x)同熱力學中的熵形式相似，故稱它為信息源的熵

5現(xiàn)在是5頁\一共有52頁\編輯于星期二最大信息熵不同的離散信息源可能有不同的熵值。信息源的最大熵發(fā)生在每一符號等概率出現(xiàn)時即

P(xi)＝l/n，

i＝l，2，…，n，最大熵值等于6現(xiàn)在是6頁\一共有52頁\編輯于星期二信息量某信息源的符號集由A、B、C、D和E組成，設每一符號獨立出現(xiàn)，其出現(xiàn)概率分別為1/4，1/8，1/8，3/16和5/16；信息源以1000B速率傳送信息。（1）求傳送1小時的信息量；（2）求傳送1小時可能達到的最大信息量。現(xiàn)在是7頁\一共有52頁\編輯于星期二數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性與可靠性數(shù)字通信系統(tǒng)有效性：用傳輸速率和頻帶利用率來衡量。碼元（符號）傳輸速率RB：定義為單位時間（每秒）傳送碼元的數(shù)目，單位為波特（Baud），簡記為B。 式中T－碼元的持續(xù)時間（秒）信息傳輸速率Rb：定義為單位時間內(nèi)傳遞的平均信息量或比特數(shù)，單位為比特/秒，簡記為b/s

，或bps8現(xiàn)在是8頁\一共有52頁\編輯于星期二數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性與可靠性碼元速率和信息速率的關系 或 對于二進制數(shù)字信號：M=2，碼元速率和信息速率在數(shù)量上相等。 對于多進制，例如在八進制（M=8）中，若碼元速率為1200B，則信息速率為3600b/s。9現(xiàn)在是9頁\一共有52頁\編輯于星期二數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性與可靠性頻帶利用率：定義為單位帶寬（1赫茲）內(nèi)的傳輸速率，即 或可靠性：常用誤碼率和誤信率表示。誤碼率誤信率，又稱誤比特率 在二進制中有10現(xiàn)在是10頁\一共有52頁\編輯于星期二第2、3章知識點能量信號和功率信號的定義廣義平穩(wěn)與嚴平穩(wěn)的關系高斯隨機過程高斯白噪聲現(xiàn)在是11頁\一共有52頁\編輯于星期二能量信號和功率信號的定義信號分成兩類：能量信號：能量等于一個有限正值，但平均功率為0.功率信號：平均功率是一個有限值，但能量為無限大?，F(xiàn)在是12頁\一共有52頁\編輯于星期二

把同時滿足（1）和（2）的過程定義為廣義平穩(wěn)隨機過程。顯然，嚴平穩(wěn)隨機過程必定是廣義平穩(wěn)的，反之不一定成立。 在通信系統(tǒng)中所遇到的信號及噪聲，大多數(shù)可視為平穩(wěn)的隨機過程。因此，研究平穩(wěn)隨機過程有著很大的實際意義。廣義平穩(wěn)與嚴平穩(wěn)的關系13現(xiàn)在是13頁\一共有52頁\編輯于星期二高斯隨機過程3.3高斯隨機過程（正態(tài)隨機過程）3.3.1定義高斯過程(正態(tài)隨機過程)：通信領域中最重要的一種過程，大多數(shù)噪聲都是高斯型的。如果隨機過程(t)的任意n維（n=1,2,...）分布均服從正態(tài)分布，則稱它為正態(tài)過程或高斯過程，n維正態(tài)概率密度函數(shù)表示式為： 式中為什么要研究高斯過程14現(xiàn)在是14頁\一共有52頁\編輯于星期二高斯隨機過程性質(zhì)3.3.2重要性質(zhì)由高斯過程的定義式可以看出,高斯過程的n維分布只依賴各個隨機變量的均值、方差和歸一化協(xié)方差。因此，對于高斯過程，只需要研究它的數(shù)字特征就可以了。廣義平穩(wěn)的高斯過程也是嚴平穩(wěn)的。

因為，若高斯過程是廣義平穩(wěn)的，即其均值與時間無關，協(xié)方差函數(shù)只與時間間隔有關，而與時間起點無關，則它的n維分布也與時間起點無關，故它也是嚴平穩(wěn)的。所以，高斯過程若是廣義平穩(wěn)的，則也嚴平穩(wěn)。15現(xiàn)在是15頁\一共有52頁\編輯于星期二白噪聲定義白噪聲n(t)定義：功率譜密度在所有頻率上均為常數(shù)的噪聲，即 －雙邊功率譜密度 或 －單邊功率譜密度 式中n0

－正常數(shù)白噪聲的自相關函數(shù)：對雙邊功率譜密度取傅里葉反變換，得到相關函數(shù)：16現(xiàn)在是16頁\一共有52頁\編輯于星期二白噪聲的功率 由于白噪聲的帶寬無限，其平均功率為無窮大，即 或因此，真正“白”的噪聲是不存在的，它只是構(gòu)造的一種理想化的噪聲形式。實際中，只要噪聲的功率譜均勻分布的頻率范圍遠遠大于通信系統(tǒng)的工作頻帶，我們就可以把它視為白噪聲。如果白噪聲取值的概率分布服從高斯分布，則稱之為高斯白噪聲。高斯白噪聲在任意兩個不同時刻上的隨機變量之間，不僅是互不相關的，而且還是統(tǒng)計獨立的。高斯白噪聲定義17現(xiàn)在是17頁\一共有52頁\編輯于星期二第4章知識點信道的數(shù)學模型信道容量與香農(nóng)公式現(xiàn)在是18頁\一共有52頁\編輯于星期二信道數(shù)學模型4.3.1調(diào)制信道模型式中 －信道輸入端信號電壓； －信道輸出端的信號電壓； －噪聲電壓。通常假設：這時上式變?yōu)椋? －信道數(shù)學模型f[ei(t)]e0(t)ei(t)n(t)圖調(diào)制信道數(shù)學模型19現(xiàn)在是19頁\一共有52頁\編輯于星期二信道數(shù)學模型說明因k(t)隨t變，故信道稱為時變信道。因k(t)與ei(t)相乘，故稱其為乘性干擾。因k(t)作隨機變化，故又稱信道為隨參信道。若k(t)變化很慢或很小，則稱信道為恒參信道。乘性干擾特點：當沒有信號時，沒有乘性干擾。20現(xiàn)在是20頁\一共有52頁\編輯于星期二信道容量信息容量是指信道能夠傳輸?shù)淖畲笃骄畔⑺俾省１硎拘诺赖臉O限傳輸能力從信息論觀點，各種信道分二大類：離散信道——編碼信道（其模型用轉(zhuǎn)移概率表示）連續(xù)信道——調(diào)制信道（其模型用時變線性網(wǎng)絡表示）1.離散信道容量編碼信道是一種離散信道，可以用離散信道的信道容量來表征。21現(xiàn)在是21頁\一共有52頁\編輯于星期二22香農(nóng)公式

對于帶寬有限、平均功率有限的高斯白噪聲連續(xù)信道，可證，其信道容量為如果白噪聲單邊功率譜密度為n0(w/Hz)，則N＝n0B(w)，故B為帶寬(Hz)，S為信號平均功率(w)，N為噪聲功率(w)。Ct的單位為b/s。上式是信息論中具有重要意義的香農(nóng)（shannon）公式

現(xiàn)在是22頁\一共有52頁\編輯于星期二23關于信道容量公式的幾個重要結(jié)論：若提高信噪比S/N，則信道容量Ct也提高。若n0→0，則Ct→∞，意味著無干擾信道容量為無窮大。若S/N保持不變，但增加帶寬B，則Ct也增加，但增加的幅度很小，這因帶寬增加的同時，噪聲功率也隨之增加。當Ｂ→∞時，由洛必塔法可求出Ct＝1.44S/n0，即帶寬趨于無限時，信道容量仍保持有限值。S/n0S/n0BCt1.44(S/n0)現(xiàn)在是23頁\一共有52頁\編輯于星期二244.

若信息速率R≤Ｃt，則理論上可實現(xiàn)無誤差（任意小的差錯率）傳輸。若R>Ct，則不可能實現(xiàn)無誤傳輸。若R=Ct

，則稱為理想通信系統(tǒng)。例題：計算電視中視頻圖像信號傳輸?shù)膸?。設每幀電視圖像有300000（30萬）個像素組成，每個像素用10個亮度電平表示?，F(xiàn)在是24頁\一共有52頁\編輯于星期二25假設對于任何像素，10個亮度電平等概出現(xiàn)。每秒發(fā)送30幀圖像，要求信噪比S/N=1000(即30dB)，計算傳播信號所需要的最小帶寬。解：每個像素的信息量=每幀圖像信息量=每秒傳送的(30幀)信息量=為了傳輸29.9Mb的電視圖像，信道容量必須Ct≥29.9Mb/s現(xiàn)在是25頁\一共有52頁\編輯于星期二26已知：圖像通信系統(tǒng)的帶寬約需要3MHz現(xiàn)在是26頁\一共有52頁\編輯于星期二第5章知識點基本概念調(diào)制與解調(diào)原理調(diào)制與解調(diào)性能比較門限效應現(xiàn)在是27頁\一共有52頁\編輯于星期二模擬調(diào)制的基本概念調(diào)制的實質(zhì)是頻譜搬移，其作用和目的是：將調(diào)制信號（基帶信號）轉(zhuǎn)換成適合于信道傳輸?shù)囊颜{(diào)信號（頻帶信號）,提高無線通信時的天線輻射效率；實現(xiàn)信道的多路復用，提高信道利用率；減少干擾，提高系統(tǒng)抗干擾能力；實現(xiàn)傳輸帶寬與信噪比之間的互換。現(xiàn)在是28頁\一共有52頁\編輯于星期二非線性調(diào)制卡森公式窄帶調(diào)頻的帶寬大調(diào)頻指數(shù)情況，帶寬由最大頻偏決定調(diào)頻信號的帶寬：設fm是調(diào)制信號的最高頻率，mf是最大頻偏

f與fm之比?，F(xiàn)在是29頁\一共有52頁\編輯于星期二相干解調(diào)與包絡檢波相干解調(diào)相干解調(diào)器的一般模型相干解調(diào)器原理：接收端必須提供與接收的已調(diào)載波嚴格同步（同頻同相）的本地載波（稱為相干載波），它與接收的已調(diào)信號相乘后，經(jīng)低通濾波器取出低頻分量，即可得到原始的基帶調(diào)制信號。30現(xiàn)在是30頁\一共有52頁\編輯于星期二相干解調(diào)與包絡檢波包絡檢波適用條件：AM信號，且要求|m(t)|max

A0

，包絡檢波器結(jié)構(gòu)： 通常由半波或全波整流器和低通濾波器組成。例如，檢波器的輸出為 隔去直流后即可得到原信號m(t)。31現(xiàn)在是31頁\一共有52頁\編輯于星期二門限效應此時，E(t)中沒有單獨的信號項，有用信號m(t)被噪聲擾亂，只能看作是噪聲。這時，輸出信噪比不是按比例地隨著輸入信噪比下降，而是急劇惡化，通常把這種現(xiàn)象稱為解調(diào)器的門限效應。開始出現(xiàn)門限效應的輸入信噪比稱為門限值。32現(xiàn)在是32頁\一共有52頁\編輯于星期二調(diào)制方式信號帶寬制度增益設備復雜度主要應用DSB2中等較少應用SSB1復雜短波無線電廣播，話音頻分多路VSB略大于近似SSB近似SSB復雜商用電視廣播AM2/3簡單中短波無線電廣播FM中等超短波小功率電臺(窄帶FM)，微波中繼，調(diào)頻立體聲廣播(寬帶FM)各種模擬調(diào)制方式的性能-5現(xiàn)在是33頁\一共有52頁\編輯于星期二第6章知識點常用碼型：直流分量，定時分量誤碼率與判決電平的關系碼間串擾現(xiàn)在是34頁\一共有52頁\編輯于星期二單極性碼單極性波形：特點：電脈沖之間無間隔，極性單一，易于用TTL、CMOS電路產(chǎn)生；缺點：有直流分量，要求傳輸線路具有直流傳輸能力，因而不適應有交流耦合的遠距離傳輸，只適用于計算機內(nèi)部或極近距離的傳輸?，F(xiàn)在是35頁\一共有52頁\編輯于星期二直流分量和定時分量二進制隨機脈沖序列的功率譜Ps(f)可能包含連續(xù)譜（第一項）和離散譜（第二項）。連續(xù)譜總是存在的，這是因為代表數(shù)據(jù)信息的g1(t)和g2(t)波形不能完全相同，故有G1(f)≠G2(f)。譜的形狀取決于g1(t)和g2(t)的頻譜以及出現(xiàn)的概率P。離散譜是否存在，取決于g1(t)和g2(t)的波形及其出現(xiàn)的概率P。對于雙極性信號g1(t)=-g2(t)=g(t)，且概率P=1/2時，則沒有離散分量(f-mfs)。根據(jù)離散譜可以確定隨機序列是否有直流分量和定時分量?，F(xiàn)在是36頁\一共有52頁\編輯于星期二

碼間串擾的條件

信號s(t)通過信道時會產(chǎn)生波形畸變，同時還要疊加噪聲。因此，若設信道的傳輸特性為G(ω)，接收濾波器的傳輸特性為GR(ω)，則接收濾波器輸出信號r(t)可表示：

r(t)被送入識別電路，假定識別電路是一個抽樣判決電路，則對信號抽樣的時刻一般在(kTs+t0)，其中，k是相應的第k個時刻，t0是可能的時偏?；謴托畔⒋a間干擾隨機干擾現(xiàn)在是37頁\一共有52頁\編輯于星期二由理想低通特性還可以看出，對于帶寬為若輸入數(shù)據(jù)以RB=1/Ts波特的速率進行傳輸，則在抽樣時刻上不存在碼間串擾。若以高于1/Ts波特的碼元速率傳送時，將存在碼間串擾。 通常將此帶寬B稱為奈奎斯特帶寬，將RB稱為奈奎斯特速率。 此基帶系統(tǒng)所能提供的最高頻帶利用率為

38現(xiàn)在是38頁\一共有52頁\編輯于星期二理想低通傳輸函數(shù)的頻帶利用率為2Baud/Hz

。這是最大的頻帶利用率，因為如果系統(tǒng)用高于的碼元速率傳送信碼時，將存在碼間串擾。若降低傳碼率，則系統(tǒng)的頻帶利用率將相應降低。但理想低通系統(tǒng)在實際應用中存在兩個問題：一是理想矩形特性的物理實現(xiàn)極為困難；二是理想的沖激響應h(t)的“尾巴”很長，衰減很慢，當定時存在偏差時，可能出現(xiàn)嚴重的碼間串擾。39現(xiàn)在是39頁\一共有52頁\編輯于星期二余弦滾降特性為了解決理想低通特性存在的問題，可以使理想低通濾波器特性的邊沿緩慢下降，這稱為“滾降”。一種常用的滾降特性是余弦滾降特性，如下圖所示：40現(xiàn)在是40頁\一共有52頁\編輯于星期二相應的h(t)為式中，為滾降系數(shù)，用于描述滾降程度。它定義為其中，fN

－奈奎斯特帶寬，

f

－超出奈奎斯特帶寬的擴展量41現(xiàn)在是41頁\一共有52頁\編輯于星期二滾降系數(shù)越大，h(t)的拖尾衰減越快滾降使帶寬增大為?余弦滾降系統(tǒng)的最高頻帶利用率?42現(xiàn)在是42頁\一共有52頁\編輯于星期二

二進制基帶傳輸系統(tǒng)的總誤碼率為

將上面求出的P(0/1)和P(1/0)代入上式，可以看出，誤碼率與發(fā)送概率P(1)、P(0)，信號的峰值A，噪聲功率n2，以及判決門限電平Vd有關。 在A和n2一定條件下，可以找到一個使誤碼率最小的判決門限電平，稱為最佳門限電平。若令

則可求得最佳門限電平43現(xiàn)在是43頁\一共有52頁\編輯于星期二第7章知識點2ASK,2FSK,2PSK,2DPSK信號的原理與產(chǎn)生方法2ASK,2FSK,2PSK,2DPSK信號的波形現(xiàn)在是44頁\一共有52頁\編輯于星期二概述數(shù)字調(diào)制：把數(shù)字基帶信號變換為數(shù)字帶通信號（已調(diào)信號）的過程。數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)：通常把包括調(diào)制和解調(diào)過程的數(shù)字傳輸系統(tǒng)。數(shù)字調(diào)制技術(shù)有兩種方法：利用模擬調(diào)制的方法去實現(xiàn)數(shù)字式調(diào)制；通過開關鍵控載波，通常稱為鍵控法?；炬I控方式：振幅鍵控、頻移鍵控、相移鍵控數(shù)字調(diào)制可分為二進制調(diào)制和多進制調(diào)制。

振幅鍵控 頻移鍵控 相移鍵控45現(xiàn)在是45頁\一共有52頁\編輯于星期二2ASK非相干解調(diào)過程的時間波形現(xiàn)在是46頁\一共有52頁\編輯于星期二第9章知識點模擬信號數(shù)字化的步驟抽樣定理13折線法（均勻量化與非均勻量化）現(xiàn)在是47頁\一共有52頁\編輯于星期二模擬信號數(shù)字化的步驟數(shù)字化3步驟：抽樣、量化和編