1、通信原理复习资料和练习题完整版通信原理复习题第一章 绪论重要概念：1、通信的目的：就是传递消息。2、通信的定义： 利用电子等技术手段，借助电信号（含光信号）实现从一地向另一地进行消息的有效传递称为通信。3、通信系统模型： 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。 发送设备：对原始电信号（基带信号）进行各种处理和变换，使它变成适合于信道中传输的形式。 信道：是指传输信号的物理媒质。 接收设备：任务是从带有干扰的接收信号中恢复出相应的原始电信号。 信宿：将复原的原始电信号转换成相应的消息。4、模拟信号：信号参量的取值是连续的或无穷多个值，且直接与消息相对应的信号，例如语音信号。 数
2、字信号：信号参量只能取有限个值，并常常不直接与消息向对应的信号。 它们都有可能是连续信号或离散信号。5、通信系统的分类 按调制方式分类：基带传输系统和带通（调制）传输系统 按信号特征分类：模拟通信系统和数字通信系统 按传输媒介分类：有线通信系统和无线通信系统 6、通信方式： 按传输方向：单工、半双工和全双工通信 按码元排列方式：并行传输和串行传输7、信息与消息： 消息：通信系统中传送的对象。 信息：消息中包含的抽象的、本质的内容。 消息所表达的事件越不可能发生，信息量就越大。8、信息量计算公式：平均信息量（信息熵）的计算公式：典型例题： 例：设有四个信息A、B、C、D分别以概率1/4、1/8、
3、1/8、1/2传送，每个消息出现是相互独立的，其平均住处量H=_。通信系统的评价：有效性和可靠性。模拟系统的评价：有效带宽和信噪比；数字系统的评价：传输速率（传信率、传码率）和频带利用率。例：某数据通信系统调制速率为1200 Bd，采用8电平传输，假设100秒误了1个比特，求误码率。设系统的带宽为600Hz,求频带利用率为多少bit/s.hz?第4章 信道1、信道是以传输媒介为基础的信号通路。可以分为狭义信道和广义信道。 （1）狭义信道：仅指传输媒介（2）除了传输媒介外，还包括有关的转换设备，如发送设备、接收设备、馈线与天线、调制器和解调器等。这种范围扩大了的信道称为广义信道。它可分为调制信道
4、和编码信道两类：调制信道模型：线性时变网络 编码信道模型：转移概率模型2、调制信道对信号的干扰有两种：乘性干扰K(t)和加性干扰n(t)，3、分析乘性干扰K(t)的影响时，可把信道分为两大类：恒参信道和随参信道。 恒参信道：K(t)随时间缓变或不变。 随参信道：K(t)随时间快变化。典型恒参信道： 架空明线、电缆、中长波地波传播、对称电缆、超短波及微波视距传播、人造卫星中继、 光导纤维以及光波视距传播等传输媒质构成的广义信道都属于恒参信道。 典型随参信道：短波电离层反射信道、对流层散射信道。4、光纤的种类： 阶跃光纤：芯线和包层交界面上折射率突变。用于最早的多模光纤。 渐变光纤：芯线内折射率沿
5、半径方向逐渐减少，光的路径近似为抛物线。也叫梯度光纤。 单模光纤：只能传输一个模式的光纤。5、光纤的色散有三种：材料色散、模式色散、波导色散6、无失真传输条件： 所谓无失真，是指信道的输入信号与输出信号相比，只是大小与出现的时间不同，而波形上无变化，即： So(t) = K0 Si(t - td) 其中，K0为一常数，td为滞后时间。 为了实现无失真传输，与信道等效的线性网络传输特性应该为：7、在信号的全部频带内，系统频率响应的幅度特性是一常数。相位特性是一通过原点的直线。 信道的相频特性通常还采用群迟延-频率特性来衡量， 所谓的群迟延-频率特性就是相位-频率特性的导数： 实际的信道特性并不理
6、想，对于模拟信号：造成波形失真 对于数字信号：造成码间串扰;引起相邻码元波形在时间上的相互重叠克服措施： 改善信道中的滤波性能，使幅频特性在信道有效传输带宽内平坦； 增加线性补偿网络，使整个系统衰耗特性曲线变得平坦；均衡器 模拟信号频域均衡；数字信号时域均衡8、随参信道的特点：衰减随时间变化 时延随时间变化9、多径效应：信号经过几条路径到达接收端,而且每条路径的长度（时延）和衰减都随时间而变,即存在多径传播现象。10、选择性衰落： 随参信道对某些特定的频率衰减更大，这种现象称为选择性衰落。 计算公式：当 w = 2n/ （n为整数）时，出现传播极点；当 w =（2n1）/ 时，出现传输零点。1
7、1、定义相邻传输零点的频率间隔 f = 1/m 为多径传播媒质的相关带宽。为了不引起选择性衰落，传输信号的频带必须小于多径传播媒质的相关带宽f 。12、随参信道性能的改善：分集接收分集接收的方式：空间分集、频率分集、角度分集、极化分集。分集棘手的信号合并方式：最佳选择式、等增益相加式、最大比值相加式13、起伏噪声是研究噪声的主要对象。其来源包括：热噪声、散弹噪声、宇宙噪声 连续信道的容量：重点习题： 4.3 4.5 4.7 4.12【例】已知黑白电视图像信号每帧有30万个像素；每个像素有8个亮度电平；各电平独立地以等概率出现；图像每秒发送25帧。若要求接收图像信噪比达到30dB，试求所需传输带
8、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 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 25 = 22,500,000 = 22.5 106 (b/s)信道的容量Ct必须不小于此Rb值。将上述数值代入式： 得到 22.5 106 = B log2 (1 + 1000) 9.97B最后得出所需带宽 B = (22.5 106) / 9.97 2.26 (MHz)第五章 模拟调制系统1、所谓调制就是使
9、基带信号（调制信号）控制载波的某个或几个参数，使这一个或几个参数按照基带信号的变化规律而 变化的过程。调制后得到的信号称为已调信号或频带信号。2、调制的类型根据调制信号的形式可分为模拟调制和数字调制； 根据载波的不同可分为以正弦波作为载波的连续载波调制和以脉冲串作为载波的脉冲调制； 常见的模拟调制：幅度调制：标准调幅AM、双边带DSB、单边带SSB和残留边带VSB 角度调制：频率调制FM、相位调制PM 解调的方式有两种：相干解调与非相干解调。 相干解调适用于各种线性调制系统，非相干解调一般只适用幅度调制（AM）信号。3、各调制方式的已调信号表达式及功率4、SSB的产生方法包括：滤波法和相移法；
10、 相移法中，m(t)为基带信号的希尔波特变换；实际上是所有频率成分都相移90度。5、残留边带滤波器的特性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残留边带信号中恢复所需的调制信号。 各调制方式解调输出的表达式：AM解调信号：DSB解调信号：SSB及VSB解调信号：6、非线性调制又称角度调制，是指用调制信号控制高频载波的频率或相位，而载波的幅度保持不变。其一般表达式为：7、相位调制(PM)：瞬时相位偏移随调制信号作线性变化，即：上式中Kp 调相灵敏度，含义是单位调制信号幅度引起PM信号的相位偏移量，单位是rad/V。mp = Kp Am 调相指数，表示最大的相位偏
11、移。8、频率调制(FM)：瞬时频率偏移随调制信号成比例变化，即 调频指数，表示最大的相位偏移 式中 Kf 调频灵敏度，单位是rad/sV。 或HZ/V 最大角频偏 FM与PM之间的关系: 最大频偏 9、如果将调制信号先微分，而后进行调频，则得到的是调相波，这种方式叫间接调相； 同样，如果将调制信号先积分，而后进行调相，则得到的是调频波，这种方式叫间接调频。10、窄带调频（NBFM）定义：如果FM信号的最大瞬时相位偏移小于/6，则称为窄带调频；否则为宽带调频（WBFM）调频信号的功率：卡森（Carson）公式：WBFM的有效带宽：重点习题：5.6 5.7 5.9 5.11 5.13 5.14第6
12、章 1、模/数变换包括抽样、量化和编码三个步骤：（1）抽样：是指把模拟信号在时间上离散化，变成抽样信号。（2）量化：把抽象信号在幅度上离散化，变成有限个量化电平。（3）编码：用二进制码元表示有限个量化电平2、抽样分为三种：理想抽样：抽样序列为周期冲激函数序列，与原始信号相乘，得到理想抽样信号。自然抽样：抽样序列为周期矩形脉冲，与原始信号相乘，得到自然抽样，其顶部保留了原始信号的形状。平顶抽样：将原始信号的瞬时样值保持一段时间，即得到平顶抽样信号，其顶部是平坦的。3、低通抽样定理：设一个连续模拟信号m(t)中的最高频率 fH，则以间隔时间为T 1/2fH的周期性冲激脉冲对它抽样时，m(t)将被这
13、些抽样值所完全确定。带通抽样定理： 式中，B 信号带宽； n 商(fH / B)的整数部分，n =1，2，； k 商(fH / B)的小数部分，0 k n。从2m种组合中选出 2n种组合。4、PST码（成对选择三进码）：将二进制码元划分为2个码元为一组的码组序列，然后再把每一组编码成两个三进制码 （+ - 0）。三进制数字共有9种状态，选择其中的四种状态，5、数字基带信号的频谱分析过程中，将基带信号分解为交变波和稳态波，交变波是随机信号，稳态波是周期信号。交变波表现为连续谱；稳态波表现为离散谱。通过连续谱判断信号所占带宽；通过离散谱判断信号中有无定时信息。单极性码 既有连续谱，也有离散谱。双极
14、性码 只有连续谱，没有离散谱。不归零码 连续谱第一个零点为fs归零码 连续谱第一个零点为2fs6、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。7、码间串扰原因：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，从而对当前码元的 判决造成干扰。8、发送滤波、信道、接收滤
15、波三者构成形成网络。 形成网络的传输函数为上述三者传输函数的乘积。9、消除码间串扰的基本思想：当前码元的判决时刻，其它码元的值为0。10、无码间串扰的条件：奈奎斯特第一准则：形成网络的传输特性H(w)若能等效成一个理想（矩形）低通滤波器，则可实现无码间串扰。11、满足奈奎斯特第一准则的传输系统：（1） 形成网络等效为理想低通。（2） 形成网络为滚降低通若滚降低通网络的幅度特性H(f) 以C点（fN,0.5）呈奇对称滚降，则其输出响应波形 在取样判决点无码间串扰。无码间串扰的最大码元速率为fs2fN。fN为理想低通的截止频率。理想的频带利用率为2Bd/Hz例题：设某基带传输系统形成网络的传输特性
16、如图，假设它满足奈氏第一准则。试求：奈氏频带fN=？ 系统滚降系数=？ 码元速率NBD=? 采用四电平传输时数据传输速率R=？ 频带利用率=？ (bit/s/Hz)12、部分响应技术：在一个以上的码元时隙内，人为地引入一定数量的码间串扰，且在接收端可以消除，这样的系统既能使频带利用率提高到理论上的最大值2Bd/Hz,又可降低对定时取样精度的要求,可近似地物理实现。 第一类部分响应：让一个码元通过形成网络输出的波形为两个在时间错开一个码元周期Ts的 Sa波形相加，代替原来的单个Sa波形。并使判决时刻提前半个周期，当前码元只含有前一个码元的干扰，在接收端可以消除。第四类部分响应：让一个码元通过形成
17、网络输出的波形为两个在时间错开两个码元周期的 Sa波形相减。13、差错传播和预编码：1对应ak中的1，0和2对应ak中的0。假设欲传送的序列为00，请写出相应的ak、bk、ck和ak。ak 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1bk 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1ck 0 0 1 1 1 2 2 1 0 1ak 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1例： ak 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 bk 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 ck 1 0 -1 1 0 -1 1 0 -1 1 0 0 ck 1 0 -1 1 0 -1 1 0 -1 1 0
18、 0ak 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0眼图是指通过用示波器观察接收端的基带信号波形，从而估计和调整系统性能的一种方法。实际的信道不是理想的，对不同频率分量有不同的影响，所以在接收端需要对信道特性进行均衡。时域均衡的思路：利用接收波形本身来进行补偿以消除取样点的符号间干扰，提高判决的可靠性。时域均衡器的组成 ： 主要是由横向可调滤波器构成，它是由多级抽头迟延线、可变增益电路和求和器组成的线性系统。重点习题：7.2 7.6 7.8 7.11 7.12第8章1、2ASK、2PSK信号的带宽：2fs 2FSK信号的带宽：|f1-f2|+2fs 会画相应的波形图2、 由于在2PSK信号
19、的载波恢复过程中存在着的相位模糊，即恢复的本地载波与所需的相干载波可能同相，也可能反相，这种相位关系的不确定性将会造成解调出的数字基带信号与发送的数字基带信号正好相反，即“1”变为“0”，“0”变为“1”，判决器输出数字信号全部出错。这种现象称为2PSK 方式的“倒”现象或“反相工作”。3、最小频移键控（MSK）信号是一种包络恒定、相位连续、带宽最小并且严格正交的2FSK信号，4、正交振幅调制是用两路基带数字信号对两个相互正交的同频载波进行双边带调制，利用已调信号在同一带宽内频谱正交的性质来实现两路并行的数字信息传输。5、MQAM的传输速率及频带利用率 ： MQAM的符号速率为 fs ，A、B
20、每一路的符号速率为 fs 总的传信速率为 fb ，A、B每一路的传信速率为 fb/2 A、B每一路的电平数为 （ M 为星座图上的点数） 频带利用率： A路或B路： 由于正交调幅采用双边带传输，若等效基带形成滤波器为滚降特性，则 例：一正交调幅系统，采用MQAM，所占频带为6003000 Hz，其等效基带形成滤波器滚降系数为1/3，假设总的数据传信速率为14400 bit/s，求：调制速率。频带利用率。 M及每路电平数。重点习题：8.2 8.5 8.7第12章1、差错控制的基本思路是：在发送端被传送的信息码序列的基础上，按照一定的规则加入若干“监督码元”后进行传输，这些加入的码元与原来的信息码
21、序列之间存在着某种确定的约束关系。 在接收数据时，检验信息码元与监督码元之间的既定的约束关系，如该关系遭到破坏，则在接收端可以发现传输中的错误，甚至纠正错误。2、数据信号在信道中传输，可能出现两类差错：随机差错和突发差错。3、差错控制方式一般可以分为四种类型：检错重发（ARQ）前向纠错（FEC）混合纠错检错（HEC）信息反馈（IRQ）4、码重：把码组中“1”的个数目称为码组的重量，简称码重。 码距：把两个码组中对应位上数字不同的位数称为码组的距离，简称码距。码距又称汉明距离。 最小码距：把某种编码中各个码组之间距离的最小值称为最小码距(d0)。例如，上面的编码的最小码距d0 = 2。 为检测e
22、个错码，要求最小码距 d0 = e + 1 为了纠正t个错码，要求最小码距d0 = 2 t + 1 为纠正t个错码，同时检测e个错码，要求最小码距5、在恒比码中，每个码组均含有相同数目的“1”（和“0”）。由于“1”的数目与“0”的数目之比保持恒定。6、正反码的编码：其中的监督位数目与信息位数目相同，监督码元与信息码元相同或者相反则由信息码中“1”的个数而定。 当信息位中有奇数个“1”时，监督位是信息位的简单重复； 当信息位有偶数个“1”时，监督位是信息位的反码。 例如，若信息位为11001，则码组为01；若信息位为10001，则码组为10。7、汉明码：S1、S2和S3的值与错码位置的对应关系
23、：例：接收端收到某（7，4）汉明码为1001010，此（7，4）汉明码是否有错？错码位置为何？正确码组是什么？8、若线性分组码长为n，信息位数为k，则监督位数rnk。如果希望用r个监督位构造出r个监督关系式来指示1位错码的n种可能位置，则要求9、循环码中任一许用码组经过循环移位后所得到的码组仍为它的一许用码组。10、利用生成矩阵的方法求监督码太复杂，实际中常用移位相除的方法。例：一个8比特的报文块，采用CRC进行差错检测，采用多项式为11001，求其循环码。重点例题：12.3附上练习:1.选择题1.数字通信相对于模拟通信具有（ B ）。A占用频带小 抗干扰能力强 C传输容量大 易于频分复用2.
24、以下属于模拟信号是（ A ）。APAM信号 PCM信号 CM信号 DPCM信号3.在数字通信系统中，传输速率属于通信系统性能指标中的（ A ）。A有效性 B可靠性 C适应性 D标准性4.根据香农公式以下关系正确的是（A ）。A信道容量一定，信道的带宽越宽信噪比的要求越小； B信道的容量与信道的带宽成正比；C信道容量一定，信道的带宽越宽信噪比的要求越高； D信道的容量与信噪比成正比。5.平稳随机过程的自相关函数是（ C ）。A.只为正的偶函数 B.只为负的奇函数 C可正可负的偶函数 D. 可正可负负的奇函数6.按信号复用方式分类不包括：（）A频分复用 B.时分复用 C. 相分复用 D.码分复用7
25、观察眼图应使用的仪表是（ C ）。A频率计 B万用表 C示波器 D扫频仪8.以下数字调制中，不能采用包络检波进行解调的是（ D ）。AASK BOOK CFSK DPSK9.对于2PSK采用直接法载波同步会带来的载波相位模糊是（ B ）。A900和1800不定 B00和1800不定 C900和3600不定 D00和900不定10.在数字基带传输系统中，以下不能消除码间干扰系统传输特性为（ C ）。A理想低通特性 B升余弦特性C匹配滤波特性 D线性滚降特性11以下无法通过观察眼图进行估计的是（ C ）。A抽样时刻的偏移情况 判决电平的偏移情况C码间干扰的大小情况 过零点的畸变情况12. 各模拟线
26、性调制中，已调信号占用频带最小的调制是（ C ）。AAM BDSB CSSB DVSB13. 模拟调幅中DSB、SSB、VSB的已调信号所占用带宽大小关系为（ B ）。ADSBSSBVSB DSBVSBSSB CSSBDSBVSB VSBSSBDSB14. 在抗加性高斯白噪声性能方面，2ASK、2FSK、2PSK从优到差的次序为（ D ）。A2FSK、2ASK、2PSK B. 2ASK、2PSK、2FSK C. 2ASK、2FSK、2PSK D.2PSK、2FSK、2ASK15. 如右图所示的四条函数曲线，哪一条不是平稳过程的正确的自相关函数曲线（ ）。16在数字调制技术中，其采用的进制数越高
27、，则（ C ）。A抗干扰能力越强 占用的频带越宽 C频谱利用率越高 实现越简单17. 以下不是最佳接收准则的为（ A ）。A最大功率准则 最大信噪比准则 C最大似然准则 最大相关准则18.被用在实际应用中的抽样方式为（ C ）。A冲击抽样 B自然抽样 C平顶抽样 D冲击抽样和平顶抽样19. 假设分组码的最小码距为8则它能检测误码的位数至少为：( B ) A、6B、7C、8D、920. 以下哪一个码字属于码长为5的奇监督码( C ) A、10001B、10010C、10011D、1010021.传输速率为9600B的数据流，所需要的最小传输带宽为：( C ) A、1.6kHzB、3.2kHzC、4.8kHzD、9.6kHz22如果一个线性系统的输入随机过程是高斯的，那么线性系统的输出服从：A、均匀分布B、高斯分布 C、瑞利分布 D、莱斯分布23. 在相同的码元传输速率下，以下哪种线路码型频带利用率低（D）P144A、曼彻斯特码 B、HDB3码 C、AMI码 D、5B6B码24. 一个随机信号的功率谱密度为M()，它通过一个理想微分电路后，其功率谱密度为（C）25. 某二进制随机信号的功率谱密度为： 该信号（B）A、含fs谐波分量 B、不含fs谐波分量 C、不含直流分量 D、含2fs
