1、通信系統(tǒng)一般模型受信者宿源譯碼解密

信道譯碼信息源信源編碼加密信道編碼數(shù)字調(diào)制7噪聲源數(shù)字解調(diào)圖1-5數(shù)字通信系統(tǒng)模型2、 信源編碼與譯碼目的（兩個(gè)基本功能）：1：提高信息傳輸?shù)挠行?2:完成模/數(shù)轉(zhuǎn)換信道編碼與譯碼目的：增強(qiáng)抗干擾能力加密與解密目的：保證所傳信息的安全數(shù)字調(diào)制與解調(diào)目的：形成適合在信道中傳輸?shù)膸ㄐ盘?hào)同步目的：使收發(fā)兩端的信號(hào)在時(shí)間上保持步調(diào)一致3、 模擬信號(hào)不一定在時(shí)間上也連續(xù)，數(shù)字信號(hào)不一定在時(shí)間上也離散。（判斷）4、1.3.2通信方式■單工、半汝工和全雙工通信口單工通信：消息只能單方向傳輸?shù)墓ぷ鞣绞?收端*收端□半雙工通信：通信雙方都能收發(fā)消息，但不能同時(shí)收發(fā)的工作方式發(fā)的工作方式口全雙工通信：通信雙方可同時(shí)進(jìn)行收發(fā)消息的工作方式5、【例】 設(shè)一個(gè)二進(jìn)制離散信源，以相等的概率發(fā)送數(shù)字“0”或“1”，則信源每個(gè)輸出的信息含量為八uj二丄⑴=iog2—=iog2上二丄e丿I/￡(b)1(b)I(0)二I⑴二log二log2二121/22在工程應(yīng)用中，習(xí)慣把一個(gè)二進(jìn)制碼元稱作1比特。若有M個(gè)等概率波形（P=1/M）,且每一個(gè)波形的出現(xiàn)是獨(dú)立的，則傳送M］進(jìn)制波形之一的信息量為I=log—=log=logM（b）2P21/M2若M是2的整幕次，即M=2k,則有I=log2k=k（b）2當(dāng)M=4時(shí)，即4進(jìn)制波形，I=2比特，當(dāng)M=8時(shí)，即8進(jìn)制波形，I=3比特?！纠?】一離散信源由“0”“1”“2”“3”四個(gè)符號(hào)組成，它們出現(xiàn)的概率分別為3/8,1/4,1/4,1/8，且每個(gè)符號(hào)的出現(xiàn)都是獨(dú)立的。試求某消息201020130213001203210100321010023102002010312032100120210的信息量。【解】此消息中，“0”出現(xiàn)23次，“1”出現(xiàn)14次，“2”出現(xiàn)13次，“3”出現(xiàn)7次，共有57個(gè)符號(hào),故該消息的信息量I=23log8/3+14log4+13log4+7log8=108（b）2222每個(gè)符號(hào)的算術(shù)平均信息量為108符號(hào)數(shù)=每個(gè)符號(hào)的算術(shù)平均信息量為108符號(hào)數(shù)=石=1.89（比特/符號(hào)）若用熵的概念來計(jì)算:R /R=b若用熵的概念來計(jì)算:R /R=b (B)blogM2誤碼率錯(cuò)誤碼元數(shù)

傳輸總碼元數(shù)誤信率,又稱誤比特率H=-8哄8-沁2扌-寸哄扌-8^8=1.906（比特/符號(hào)）則該消息的信息量 I=57X1.906=108.64(b)以上兩種結(jié)果略有差別的原因在于，它們平均處理方法不同。前一種按算數(shù)平均的方法，結(jié)果可能存在誤差。這種誤差將隨著消息序列中符號(hào)數(shù)的增加而減小。當(dāng)消息序列較長(zhǎng)時(shí)，用熵的概念計(jì)算更為方便。6、碼元傳輸速率RB：定義為單位時(shí)間（每秒）傳送碼元的數(shù)目，單位為波特（Baud）,簡(jiǎn)記為B。Rbt（B）式中T-碼元的持續(xù)時(shí)間（秒）信息傳輸速率叫：定義為單位時(shí)間內(nèi)傳遞的平均信息量或比特?cái)?shù)，單位為比特/秒，簡(jiǎn)記為b/s，或bps碼元速率和信息速率的關(guān)系R二RlogM(b/s)b B27、錯(cuò)誤比特?cái)?shù)

傳輸總比特?cái)?shù)在二進(jìn)制中有 Pb=8、

I按照能量區(qū)分：□歸一化功率嚴(yán)=尸/就=心"―尸■能量信號(hào)：能量有限，。＜H匚兀㈣＜-?功率□歸一化功率嚴(yán)=尸/就=心"―尸1嚴(yán)2 1□平均功率戸為有限正值孑=輒〒JEI能量信號(hào)的功率趨于0,功率信號(hào)的能量趨于O09、 確知信號(hào)的時(shí)域性質(zhì)由自相關(guān)函數(shù)和互相關(guān)函數(shù)來描述。10、 什么是隨機(jī)過程？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。可從兩種不同角度看:角度1：對(duì)應(yīng)不同隨機(jī)試驗(yàn)結(jié)果的時(shí)間過程的集合。樣本函數(shù)：隨機(jī)過程的一次實(shí)現(xiàn)，是確定的時(shí)間函數(shù)。隨機(jī)過程：是全部樣本函數(shù)的集合。角度2：隨機(jī)過程是隨機(jī)變量概念的延伸。我們又可以把隨機(jī)過程看作是在時(shí)間進(jìn)程中處于不同時(shí)刻的隨機(jī)變量的集合。11、?均值（數(shù)學(xué)期望）：在任意給定時(shí)刻匚的取值歹仏）是一個(gè)隨機(jī)變量，其均值式中于気式中于気n）—亂G的概率密度函數(shù)由于勿是任取的，所以可以把心直接寫為&野改為壯這樣上式就變?yōu)镋帥卜匸?方差D巷⑵］=巫｛［匏）-曲）『｝方差常記為丹）。這里也把任意時(shí)刻耳直接寫成了幾因?yàn)镈#（r）卜丘卜十）—2口d（r）十川（r）］=￡［f3（0］-2a（t）Ek（t^a2（t）=E［e（t）］-a2（t）=匸十fi（兀t｝dx-［口（f）F〔均方訐代鬲平方〕所以，方差等于均方值與均值平方之差，它表示隨機(jī)過程在時(shí)刻f對(duì)于均值口（f）的偏離程度。64?相關(guān)函數(shù)R（d）—E匡（心）孑（勾）］=JpLxlx2f2（X1，X2角並）*1込式中，皐耳）和亂Q分別是在耳和$時(shí)刻觀測(cè)得到的隨機(jī)變量。可反著出，應(yīng)S0是兩個(gè)變量可和$的確定函數(shù)。?協(xié)方差函數(shù)班匚卯=f亦（G-口⑷］詩◎-嗆）］｝=LJj%- 工-久切］氏（￡竝;鼻切必件2式中口（cm—在fi和勺時(shí)刻得到的災(zāi)）的均值f2（兀◎治站一欽。的二維概率密度函數(shù)?！跸嚓P(guān)函數(shù)和協(xié)方差函數(shù)之I可的關(guān)系環(huán)山）=馳“）—砧）口（切若口01）=口（小則昭,4）=R（虬4）?互相關(guān)函數(shù)J（如匚）=E［考％沏（匚）］式中彳f）和7/（"分別表示兩個(gè)隨機(jī)過程。因此恥"）又稱為自相關(guān)函數(shù)。12、平穩(wěn)隨機(jī)過程的定義(t)的任意有限維分布函數(shù)與時(shí)間起點(diǎn)無關(guān)，也就是說，對(duì)于任意的正整數(shù)n和所有實(shí)數(shù)，有 f(x,x,…,x；t,t,…,t)n1 2 n1 2 n二f(x,x,…,x；t+A,t+A,…,t+A)n1 2 n1 2 n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(jiǎn)稱嚴(yán)平穩(wěn)隨機(jī)過程。數(shù)字特征：司痔⑹=丄悶人兇皿1=a昭,E［弘炊i+切pXi嚴(yán)可見，(1)其均值與疣關(guān)，為常數(shù)(2)自相關(guān)函數(shù)只與時(shí)間間隔&有關(guān)。把同時(shí)滿足(1)和(2)的過程定義為廣義平穩(wěn)隨機(jī)過程。顯然，嚴(yán)平穩(wěn)隨機(jī)過程必定是廣義平穩(wěn)的，反之不一定成立。13、 “各態(tài)歷經(jīng)”的含義是：隨機(jī)過程中的任一次實(shí)現(xiàn)都經(jīng)歷了隨機(jī)過程的所有可能狀態(tài)。也就是說：平穩(wěn)過程的統(tǒng)計(jì)平均值等于它的任一次實(shí)現(xiàn)的時(shí)間平均值，則稱該平穩(wěn)過程具有各態(tài)歷經(jīng)性。因此，在求解各種統(tǒng)計(jì)平均(均值或自相關(guān)函數(shù)等)時(shí)，無需作無限多次的考察，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(cè)量和計(jì)算的問題大為簡(jiǎn)化。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。在通信系統(tǒng)中所遇到的隨機(jī)信號(hào)和噪聲，一般均能滿足各態(tài)歷經(jīng)條件。14、 平穩(wěn)過程的功率譜密度與其自相關(guān)函數(shù)是一對(duì)傅里葉變換關(guān)系。15、 高斯隨機(jī)過程(正態(tài)隨機(jī)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。高斯過程若是廣義平穩(wěn)的，則也嚴(yán)平穩(wěn)。16、 平穩(wěn)隨機(jī)過程通過線性系統(tǒng)：若線性系統(tǒng)的輸入是平穩(wěn)的，則輸出也是平穩(wěn)的。17、 如果線性系統(tǒng)的輸入過程是高斯型的，則系統(tǒng)的輸出過程也是高斯型的。18、 什么是窄帶隨機(jī)過程？若隨機(jī)過程罠0的譜密度集中在中心頻敘附近相對(duì)窄的頻帶范圍內(nèi)'即滿足的條件'且￡遠(yuǎn)離零頻率'則稱選窮為窄帶隨機(jī)過程二19、結(jié)論：一個(gè)均值為零的窄帶平穩(wěn)高斯過程妙它的同相分量恥和正交分量聶同樣是平穩(wěn)高斯過程，而且均值為零，方差也相冋.此外，在同一時(shí)刻上得到的玉和心是互不相關(guān)的或統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的’20、 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(gè)不同時(shí)刻上的隨機(jī)變量之間，不僅是互不相關(guān)的，而且還是統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的。21、低通白噪聲?定義：如果白噪聲通過理想矩形的低通濾波器或理想低通咎道,則輸岀的噪聲稱為低通白異聲=＜功率譜密度1/1＜功率譜密度1/1蘭h

其它sin2^r口由上式可見，白噪聲的功率譜密度被限制在f蘭九內(nèi)，通常把這樣的噪聲也稱為帶限sin2^r?自相關(guān)函數(shù)22、 定義：如果白噪聲通過理想矩形的帶通濾波器或理想帶通信道，則其輸出的噪聲稱為帶通白噪聲。23、 電磁波的傳播方式主要分為：地波、天波、視線傳播三種。24、 有線信道分類：明線，對(duì)稱電纜和同軸電纜。25、 光纖分類：階躍型光纖：折射率在兩種介質(zhì)內(nèi)飾均勻不變的，僅在邊界處發(fā)生突變；梯度型：折射率沿半徑增大的方向逐漸減小。26、 信道模型的分類：調(diào)制信道，編碼信道27、 因k(t)作隨機(jī)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。28、 碼間串?dāng)_：在傳輸數(shù)字信號(hào)時(shí)，波形畸變可引起相鄰碼元波形之間發(fā)生部分重疊，造成碼間串?dāng)_。29、 多徑傳播現(xiàn)象：信號(hào)的衰減隨時(shí)間變化，時(shí)延隨時(shí)間變化；30、 多徑效應(yīng)：信號(hào)經(jīng)過幾條路徑到達(dá)接收端，而且每條路徑的長(zhǎng)度(時(shí)延)和衰減都隨時(shí)間而變，即存在多徑傳播現(xiàn)象。31、 衰落分為：快衰落、慢衰落32、 信道容量一指信道能夠傳輸?shù)淖畲笃骄畔⑺俾省?3、離散信道容量?jī)煞N不同的度量單位：c—每個(gè)符號(hào)能夠傳輸?shù)钠骄畔⒘孔畲笾礐—單位時(shí)間(秒)內(nèi)能夠傳輸?shù)钠骄畔⒘孔畲笾?，兩者之間可以互換34、 載波調(diào)制一用調(diào)制信號(hào)去控制載波的參數(shù)的過程。35、 調(diào)制的目的：提高無線通信時(shí)的天線輻射效率。把多個(gè)基帶信號(hào)分別搬移到不同的載頻處，以實(shí)現(xiàn)信道的多路復(fù)用，提高信道利用率。擴(kuò)展信號(hào)帶寬，提高系統(tǒng)抗干擾、抗衰落能力，還可實(shí)現(xiàn)傳輸帶寬與信噪比之間的互換。36、AM的波形37、DSB信號(hào)波形38、 解調(diào)分為：相干解調(diào)與包絡(luò)檢波。39、 已調(diào)信號(hào)頻譜不再是原調(diào)制信號(hào)頻譜的線性搬移，而是頻譜的非線性變換，會(huì)產(chǎn)生與頻譜搬移不同的新的頻率成分，故又稱為非線性調(diào)制。40、■PM信號(hào)和FM信號(hào)波形{J ；u “隔iW 忖FM("(a)PM信號(hào)波形 (b)FM信號(hào)波形41、調(diào)制J調(diào)制J土+d-H4-設(shè)備復(fù)雜程度主要應(yīng)用AM￡1-■A/-J簡(jiǎn)單中短波無線電廣播DSB1'DEE禺1、瑪扎j中等應(yīng)用較少SSB九r"&1復(fù)雜短波無線電廣播、話音頻分復(fù)用、載浪通信、數(shù)據(jù)傳輸VSB略大環(huán)近似5SB復(fù)雜電視廣播、數(shù)據(jù)傳輸FM2血r+1)人:防3區(qū)中等超短浪小功率電臺(tái)(窄帶調(diào)頻立體聲廣播等高質(zhì)量通信〔寬帶FM) :42、 抗噪聲性能：WBFM抗噪聲性能最好，DSB、SSB、VSB抗噪聲性能次之，AM抗噪聲性能最差。頻帶利用率：SSB的帶寬最窄，其頻帶利用率最高；FM占用的帶寬隨調(diào)頻指數(shù)mf的增大而增大，其頻帶利用率最低?？梢哉f，F(xiàn)M是以犧牲有效性來換取可靠性的。因此，mf值的選擇要從通信質(zhì)量和帶寬限制兩方面考慮。對(duì)于高質(zhì)量通信(高保真音樂廣播，電視伴音、雙向式固定或移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信和蜂窩電話系統(tǒng))采用WBFM，mf值選大些。對(duì)于一般通信，要考慮接收微弱信號(hào)，帶寬窄些，噪聲影響小，常選用mf較小的調(diào)頻方式。43、 特點(diǎn)與應(yīng)用AM：優(yōu)點(diǎn)是接收設(shè)備簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)是功率利用率低，抗干擾能力差。主要用在中波和短波調(diào)幅廣播。DSB調(diào)制：優(yōu)點(diǎn)是功率利用率高，且?guī)捙cAM相同，但設(shè)備較復(fù)雜。應(yīng)用較少，一般用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)專用通信。SSB調(diào)制：優(yōu)點(diǎn)是功率利用率和頻帶利用率都較高，抗干擾能力和抗選擇性衰落能力均優(yōu)于AM,而帶寬只有AM的一半；缺點(diǎn)是發(fā)送和接收設(shè)備都復(fù)雜。SSB常用于頻分多路復(fù)用系統(tǒng)中。

VSB調(diào)制：抗噪聲性能和頻帶利用率與SSB相當(dāng)。在電視廣播、數(shù)傳等系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。FM：FM的抗干擾能力強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于長(zhǎng)距離高質(zhì)量的通信系統(tǒng)中。缺點(diǎn)是頻帶利用率低，存在門限效應(yīng)。44、 頻分復(fù)用（FDM）—種按頻率來劃分信道的復(fù)用方式；充分利用信道的頻帶資源，提高信道利用率。目的：充分利用信道的頻帶資源，提高信道利用率。45、?幾種基本的基帶信號(hào)波形46、0□(J4-PI0 1 0 0II(I0 ](/)消息碼:AM46、0□(J4-PI0 1 0 0II(I0 ](/)消息碼:AM瑪:HDE碼:1000010000-10000+10000-1000-V+1000-V11000-1+1000-1+1-1+1-B00-V+B00+V-1+14747、兩種誤碼原因：碼間串?dāng)_原因：的判決造成干擾。碼間串?dāng)_、信道加性噪聲系統(tǒng)傳輸總特性不理想，導(dǎo)致前后碼元的波形畸變并使前面波形出現(xiàn)很長(zhǎng)的拖尾，從而對(duì)當(dāng)前碼元48、&4,1消除碼間串?dāng)_的基本思想于妊+切=口兇席+S必你-川）7；+切+叫（廬+0.嘯由上式可知，若想消除碼間串?dāng)_，應(yīng)使Y砧［伙-用）耳+心］=。n=k由于◎是隨機(jī)的，要想通過各項(xiàng)相互抵消使碼間串?dāng)_為0是不行的，這就需要對(duì)血的的波形提出要求。49、 若以高于1/Ts波特的碼元速率傳送時(shí)，將存在碼間串?dāng)_。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。50、 因?yàn)樵趥鬏敹M(jìn)制信號(hào)波形時(shí)，示波器顯示的圖形很像人的眼睛，故名“眼圖”51、 部分響應(yīng)系統(tǒng)52、 人為地在碼元的抽樣時(shí)刻引入碼間串?dāng)_，并在接收端判決前加以消除，從而可以達(dá)到改善頻譜特性、使頻帶利用率提高到理論最大值、并加速傳輸波形尾巴的衰減和降低對(duì)定時(shí)精度要求的目的。通常把這種波形口部分響應(yīng)波形。利用部分響應(yīng)波形傳輸?shù)幕鶐到y(tǒng)稱為部分響應(yīng)系統(tǒng)。53、 時(shí)域均衡:實(shí)際中，為了減小碼間串?dāng)_的影響，采用均衡器進(jìn)行補(bǔ)償。實(shí)用的是有限長(zhǎng)的橫向?yàn)V波器，其均衡的原理是直接校正接收波形。54、2ASK信號(hào)解調(diào)方法口非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波法）55、7.1.4二進(jìn)制差分相移鍵控（2DPSK）<2DPSK原理□2DPSK是利用前后相鄰碼元的載波相對(duì)相位變化傳遞數(shù)字丿言息，所以又稱相對(duì)相移鍵控：□假設(shè)0訶為當(dāng)前碼元與前一碼元的載波相位差，定義數(shù)字丿言息與呂少之間的關(guān)系為=?表示數(shù)字信息?Mg表示數(shù)字信息『T'于是可以將一組二進(jìn)制數(shù)字丿言息與其對(duì)應(yīng)的2DPSK^號(hào)的載波相位關(guān)系示例如下：二進(jìn)制數(shù)字信息：11010011 02DPSK信號(hào)相位：⑹7T0 0更肚肛07L7L或 （刃0肛甄000肛（｝（｝73二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較■誤碼率相干解調(diào)非相干解調(diào)2ASK2FSK22PSK￡2DPSKerfc[jr)57、 抗噪聲性能最主要：相干2PSK和2DPSK較高頻帶利用率：相干2P