通信原理-樊昌信-考試知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

★分集接收：分散接收，集中處理。在不同位置用多個(gè)接收端接收同一信號(hào)①空間分集：多副天線接收同一天線發(fā)送的信息，分集天線數(shù)（分集重?cái)?shù)）越多，性能改善越好。接收天線之間的間距d≥3λ。②頻率分集：載頻間隔大于相關(guān)帶寬移動(dòng)通信9001800。③角度分集：天線指向。④極化分集：水平垂直相互獨(dú)立與地磁有關(guān)。

★起伏噪聲：P77是遍布在時(shí)域和頻域內(nèi)的隨機(jī)噪聲，包括熱噪聲、電子管內(nèi)產(chǎn)生的散彈噪聲和宇宙噪聲等都屬于起伏噪聲。

★各態(tài)歷經(jīng)性：P40隨機(jī)過程中的任意一次實(shí)現(xiàn)都經(jīng)歷了隨機(jī)過程的所有可能狀態(tài)。因此，關(guān)于各態(tài)歷經(jīng)性的一個(gè)直接結(jié)論是，在求解各種統(tǒng)計(jì)平均（均值或自相關(guān)函數(shù)等）是，無需做無限多次的考察，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。

部分相應(yīng)系統(tǒng)：人為地、有規(guī)律地在碼元的抽樣時(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，壓縮傳輸頻帶，是頻帶利用率提高到理論上的最大值，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。通常把這種波形稱為部分相應(yīng)波形。以用部分相應(yīng)波形傳輸?shù)幕鶐�系統(tǒng)成為部分相應(yīng)系統(tǒng)。

多電平調(diào)制、意義：為了提高頻帶利用率，可以采用多電平波形或多值波形。由于多電平波形的一個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)多個(gè)二進(jìn)制碼，在波特率相同（傳輸帶寬相同）的條件下，比特率提高了，因此多電平波形在頻帶受限的高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。

MQAM：多進(jìn)制鍵控體制中，相位鍵控的帶寬和功率占用方面都具有優(yōu)勢(shì)，即帶寬占用小和比特信噪比要求低。因此MPSK和MDPSK體制為人們所喜用。但是MPSK體制中隨著M的增大，相鄰相位的距離逐漸減小，使噪聲容縣隨之減小，誤碼率難于保證。為了改善在M大時(shí)的噪聲容限，發(fā)展出了QAM體制。在QAM體制中，信號(hào)的振幅和相位作為作為兩個(gè)獨(dú)立的參量同時(shí)受到調(diào)制。這種信號(hào)的一個(gè)碼元可以表示為：

Sk(t)Akcos(0tk)，kTt(k1)T，式中：k=整數(shù)；Ak和k分別可以取多個(gè)離散值。

（解決MPSK隨著M增加性能急劇下降）★相位不連續(xù)的影響：頻帶會(huì)擴(kuò)展；包絡(luò)產(chǎn)生失真。

★相干解調(diào)與非相干解調(diào)：P95

相干解調(diào)：也叫同步檢波，解調(diào)與調(diào)制的實(shí)質(zhì)一樣，均是頻譜搬移。調(diào)制是把基帶信號(hào)頻譜搬到了載頻位置，這一過程可以通過一個(gè)乘法器與載波相乘來實(shí)現(xiàn)。解調(diào)則是調(diào)制的反過程，即把載頻位置的已調(diào)信號(hào)的頻譜搬回到原始基帶位置，因此同樣可以用乘法器與載波相乘來實(shí)現(xiàn)。相干解調(diào)時(shí)，為了無失真地恢復(fù)原基帶信號(hào)，接收端必須提供一個(gè)與接收的已調(diào)載波嚴(yán)格同步（同頻同相）的本地載波（成為相干載波），他與接收的已調(diào)信號(hào)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(hào)。相干解調(diào)適用于所有現(xiàn)行調(diào)制信號(hào)的解調(diào)。相干解調(diào)的關(guān)鍵是接收端要提供一個(gè)與載波信號(hào)嚴(yán)格同步的相干載波。否則，相干借條后將會(huì)使原始基帶信號(hào)減弱，甚至帶來嚴(yán)重失真，這在傳輸數(shù)字信號(hào)時(shí)尤為嚴(yán)重。

非相干解調(diào)：包絡(luò)檢波屬于非相干解調(diào)，。絡(luò)檢波器通常由半波或全波整流器和低通濾波器組成。它屬于非相干解調(diào)，因此不需要相干載波，一個(gè)二極管峰值包絡(luò)檢波器由二極管VD和RC低通濾波器組成。包絡(luò)檢波器就是直接從已調(diào)波的幅度中提取原調(diào)制信號(hào)。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且解調(diào)輸出時(shí)相干解調(diào)輸出的2倍。4PSK只能用相干解調(diào)，其他的即可用相干解調(diào)，也可用非相干解調(diào)。★電話信號(hào)非均勻量化的原因：P268

非均勻量化的實(shí)現(xiàn)方法通常是在進(jìn)行量化之前，現(xiàn)將信號(hào)抽樣值壓縮，在進(jìn)行均勻量化。這里的壓縮是用一個(gè)非線性電路將輸入電壓x變換成輸出電壓y。輸入電壓x越小，量化間隔也就越小。也就是說，小信號(hào)的量化誤差也小，從而使信號(hào)量噪比有可能不致變壞。為了對(duì)不同的信號(hào)強(qiáng)度保持信號(hào)量噪比恒定，當(dāng)輸入電壓x減小時(shí)，應(yīng)當(dāng)使量化間隔Δx按比例地減小，即要求：Δx∝x。為了對(duì)不同的信號(hào)強(qiáng)度保持信號(hào)量噪比恒定，在理論上要求壓縮特性具有對(duì)數(shù)特性。

（小信號(hào)發(fā)生概率大，均勻量化時(shí)，小信號(hào)信噪比差。）★A律13折線：P269

ITU國際電信聯(lián)盟制定了兩種建議：即A壓縮率和μ壓縮率，以及相應(yīng)的近似算法13折線法和15折線法。我國大陸、歐洲各國以及國際間互聯(lián)時(shí)采用A壓縮率及相應(yīng)的13折線法，北美、日本和韓國等少數(shù)國家和地區(qū)采用μ壓縮率及15折線法。

A壓縮率是指符合下式的對(duì)數(shù)壓縮規(guī)律：式中：x為壓縮器歸一化輸入電壓；y為壓縮器歸一化輸出電壓；A為常數(shù)，它決

定壓縮程度。限還有對(duì)原點(diǎn)奇對(duì)稱的另一半曲線。第一象限中的第一和第二段折線斜率相同，所以構(gòu)

成一條直線。同樣，在第三象限中的第一和第二段折線斜率也相同，并且和第一象限中的斜率相同。所以，這四段折線構(gòu)成了一條直線。一次，在這正負(fù)兩個(gè)象限中的完整壓縮曲線共有13段折線，故稱13折線壓縮特性�！镌隽空{(diào)制ΔM過載怎樣用圖標(biāo)表示：

譯碼器恢復(fù)的信號(hào)時(shí)階梯型電壓經(jīng)過低通濾波器平滑后的解調(diào)電壓。它與編碼器輸入模擬信號(hào)的波形近似，但是存在失真。將這種失真稱為量化噪聲。這種量化噪聲產(chǎn)生的原因有兩個(gè)。第一個(gè)原因是由于編碼、譯碼是用接替波形去近似表示模擬信號(hào)波形，有階梯波形本身的電壓突跳產(chǎn)生失真。這是增量調(diào)制的基本量化噪聲，又稱一般量化噪聲。它伴隨著信號(hào)永遠(yuǎn)存在，即只要有信號(hào)，就有這種噪聲。

第二個(gè)原因是信號(hào)變化過快引起的失真；這種失真成為過載量化噪聲。它

發(fā)生在輸入信號(hào)斜率的絕對(duì)值過大時(shí)。由于當(dāng)抽樣頻率和量化臺(tái)階一定時(shí)，階梯波的最大可能斜率是一定的。若信號(hào)上升的斜率超過階梯波的最大可能斜率，則階梯波的上升速度趕不上信號(hào)的上升速度，就發(fā)生了過載量化噪聲。

★分接與復(fù)接：P289

復(fù)用的目的是為了擴(kuò)大通信鏈路的容量，在一條鏈路上傳輸多路獨(dú)立的信號(hào)，即實(shí)現(xiàn)多路通信。與頻分復(fù)用相比，時(shí)分復(fù)用的主要優(yōu)點(diǎn)是：便于實(shí)現(xiàn)數(shù)字通信、易于制造、適于采用集成電路實(shí)現(xiàn)、成本較低。時(shí)分復(fù)用的基本原理中的機(jī)械旋轉(zhuǎn)開關(guān)，在實(shí)際電路中是用抽樣脈沖取代的。因此，各路抽樣脈沖的頻率必須嚴(yán)格相同，而且相位也需要有確定的關(guān)系，使各路抽樣脈沖保持等間隔的距離。在一個(gè)多路復(fù)用設(shè)備中使各路抽樣脈沖嚴(yán)格保持這種關(guān)系并不難，因?yàn)榭梢杂型�一時(shí)鐘提供各種抽樣脈沖。

但是隨著通信網(wǎng)的發(fā)展，時(shí)分復(fù)用的設(shè)備的各路輸入信號(hào)不再只是單路模擬信號(hào)。在通信網(wǎng)同往往有多次復(fù)用，有若干鏈路來的多路時(shí)分復(fù)用信號(hào)，再次復(fù)用，構(gòu)成高次復(fù)用信號(hào)。這是對(duì)于高次復(fù)用設(shè)備而言，其各路輸入信號(hào)可能是來自不同地點(diǎn)的多路時(shí)分復(fù)用信號(hào)，并且通常來自各地的輸入信號(hào)的時(shí)鐘（頻率和相位）之間存在誤差。所以在低次群合成高次群時(shí)，需要將各路輸入信號(hào)的時(shí)鐘調(diào)整統(tǒng)一。這種

將低次群合并成高次群的過程成為復(fù)接，將高次群分解為低次群的過程成為分接�！飵追N同步：P404

載波同步（載波恢復(fù)）

碼元同步（時(shí)鐘同步、時(shí)鐘恢復(fù)、對(duì)于二進(jìn)制碼元而言，碼元同步又稱為位同步。）群同步（幀同步、字符同步）網(wǎng)同步

★集中插入法：P418

集中插入法又稱連貫式插入法。這種方法中采用特殊的群同步碼組，集中插入在信息碼組的前頭，使得接收時(shí)能夠容易地立即立即捕獲它。因此，要求群同步碼的自相關(guān)特性曲線具有尖銳的單峰，以便容易地從接收碼元序列中識(shí)別出來。

Ax1lnAy1lnAx1lnA0x1A1AA律表示式是一條連續(xù)的平滑曲線，用電子線路很難準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)�，F(xiàn)在由于數(shù)字電路技術(shù)的發(fā)展，這種特性很容易用數(shù)字電路來近似實(shí)現(xiàn)。13折線特性就是近似于A律

的特性。

因?yàn)樵捯粜盘?hào)為交流信號(hào)，及輸入電壓x有正負(fù)極性。這就是說在坐標(biāo)系的第三象

x

擴(kuò)展閱讀：通信原理知識(shí)點(diǎn)

整理人：實(shí)驗(yàn)室的五個(gè)哥門們，翔、清風(fēng)、.．小黑.、衣①、雄＾＿＾鷹。

通信:利用電(或光)信號(hào)將消息中所包含的信息從信源傳送到一個(gè)或多個(gè)目的地。通信的目的是傳遞消息中所包含的信息。

消息：信息的物理表形形式，

信息：消息的內(nèi)涵，機(jī)消息中索包含的受信者原來不知道而待知的有效內(nèi)容。信號(hào)：消息的載體

數(shù)字通信系統(tǒng)是利用數(shù)字信號(hào)來傳遞信息的通信系統(tǒng)。

信源與信宿：可以是模擬的，也可以是數(shù)字的。

信源編碼與譯碼：編碼功能：完成模/數(shù)轉(zhuǎn)換；將數(shù)字信號(hào)進(jìn)行壓縮處理，以提高信息傳輸?shù)挠行�性。信道編碼與譯碼：信道編碼器對(duì)傳輸?shù)男畔⒋a元按一定的規(guī)則加入保護(hù)成分，組成抗干擾編碼，接收端的信道譯碼按相應(yīng)的規(guī)則進(jìn)行解碼，從中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤或糾正錯(cuò)誤，從而提高通信系統(tǒng)的可靠性。加密與解密：加密是為了提高所傳信息的安全性。

數(shù)字調(diào)制與解調(diào)：數(shù)字調(diào)制就是把數(shù)字基帶信號(hào)的頻譜搬移到高頻處，形成適合在信道中傳輸?shù)膸�通信�?hào)。解調(diào)是調(diào)制的逆過程。

同步：同步是使收發(fā)兩端的信號(hào)在時(shí)間上保持步調(diào)一致。

數(shù)字通信的優(yōu)勢(shì)：與模擬通信相比，數(shù)字通信系統(tǒng)具有抗干擾能力強(qiáng)，可消除噪聲積累；差錯(cuò)可控制，數(shù)字處理靈活，可以將來自不同信源的信號(hào)綜合到一起傳輸，易集成、成本低，保密性好通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)：可靠性、有效性、經(jīng)濟(jì)性、適應(yīng)性、標(biāo)準(zhǔn)性、可維護(hù)性。

可靠性和有效性的關(guān)系：兩者互相矛盾而且又相對(duì)統(tǒng)一，且可以互換。在模擬通信系統(tǒng)中有效性可以用輸出信噪比衡量，在數(shù)字通信系統(tǒng)中，有效性用碼元速率信息速率和頻帶利用率表示，可靠性用誤碼率誤信率表示。

通信方式：是指通信的雙方之間的工作方式。按消息傳遞的方向與時(shí)間關(guān)系分類（單工通信、半雙工通信、全雙工通信）；按數(shù)據(jù)代碼排列的時(shí)序分類（并行傳輸、串行傳輸）。根據(jù)信道特性參數(shù)隨時(shí)間變化的速度，可將信道分為恒參信道和隨參信道。能量信號(hào)自相關(guān)函數(shù)的性質(zhì)：

（1）自相關(guān)函數(shù)與時(shí)間無關(guān)只與時(shí)間差有關(guān)（2）偶函數(shù)

（3）當(dāng)時(shí)間差是等于0時(shí)自相關(guān)函數(shù)的值等于信號(hào)能量；（4）自相關(guān)函數(shù)和其能量譜密度是一對(duì)傅里葉變換；功率信號(hào)自相關(guān)函數(shù)的性質(zhì)：

1.2.3.同上（4）自相關(guān)函數(shù)和其功率譜密度是一對(duì)傅里葉變換；三、

1.平穩(wěn)隨機(jī)過程：

平穩(wěn)隨機(jī)過程是一類非常廣泛的隨即過程，他在通信系統(tǒng)中有著極其非常重要的意義。嚴(yán)平穩(wěn)隨機(jī)過程：若一個(gè)隨機(jī)過程是在的任意有限維分布函數(shù)與時(shí)間起點(diǎn)無關(guān)，即：

，

則稱該隨機(jī)過程是在嚴(yán)格意義下的平穩(wěn)隨即過程。

一維分布函數(shù)與時(shí)間t無關(guān)，二位分布函數(shù)只與時(shí)間間隔（t2-t1）有關(guān)。

平穩(wěn)隨機(jī)過程具有簡(jiǎn)明的數(shù)字特征：一是均值與時(shí)間t無關(guān)，為常數(shù)a；二是自相關(guān)函數(shù)只與時(shí)間間隔tao=t2-t1有關(guān)。常用這兩個(gè)條件直接判斷隨機(jī)過程平穩(wěn)，滿足這兩個(gè)條件的定義為廣義平穩(wěn)隨機(jī)過程。平穩(wěn)過程常指廣義平穩(wěn)隨機(jī)過程。各態(tài)歷經(jīng)的隨機(jī)過程一定是平穩(wěn)隨機(jī)過程，反之不一定成立。

2.高斯隨機(jī)過程

（3）高斯過程的n維分布只依賴各個(gè)隨機(jī)變量的均值、方差、和歸一化協(xié)方差。3.平穩(wěn)隨機(jī)過程通過線性系統(tǒng)后的特性：

恒參信道：信道特性參數(shù)隨時(shí)間緩慢變化或不變化的信道。對(duì)所傳信號(hào)的幅度和相位都有影響，即會(huì)產(chǎn)生幅度頻率畸變和相位頻率畸變。

隨參信道：信道參數(shù)隨時(shí)間變化的信道。對(duì)所傳信號(hào)會(huì)造成多徑傳播，出現(xiàn)慢衰落、選擇性衰落及頻率彌散。

信道容量是信道允許的最大傳信率。帶寬和信噪比S/N是信道容量的決定因素，當(dāng)S/n0給定時(shí)，提高帶寬會(huì)帶來兩種相反的影響：更大帶寬的信道有更高的傳輸速率；更大的帶寬使得更多的噪聲通過信道到達(dá)接收端，使系統(tǒng)性能降低。1.信道特性對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊懀焊鞣N隨參信道具有的共同特性是:

一是信號(hào)的傳輸衰減隨時(shí)間而變；二是信號(hào)傳輸時(shí)延隨時(shí)間而變；存在多徑傳播。2.信道容量與信噪比的關(guān)系：

式中：B為信道帶寬（Hz）；S為信號(hào)功率（W）；n0為噪聲單邊功率函數(shù)（W/Hz）N=n0B，為噪聲功率（W）。

香農(nóng)公式告訴我們：

無差錯(cuò)傳輸。

幅度調(diào)制角度調(diào)制的類型與原理

幅度調(diào)制，是指高頻載波的振幅按照基帶信號(hào)振幅瞬時(shí)值的變化規(guī)律而變化的調(diào)制方式幅度調(diào)制包括：調(diào)幅（AM），雙邊帶（DSB），單邊帶（SSB）和殘留邊帶（VSB）調(diào)制。

AM信號(hào)的包絡(luò)與m(t)的形狀完全一樣，因此可采用簡(jiǎn)單的包絡(luò)檢波器進(jìn)行解調(diào)。DSB抑制了AM信號(hào)中的載波分量，因此調(diào)制效率是100%。SSB信號(hào)只傳說DSB信號(hào)的一個(gè)邊帶

所以頻譜最窄效率最高。VSB是SSB與DSB之間的一種折中方式，殘留了一小部分，克服了DSB占用頻帶寬的缺點(diǎn)，有解決了SSB信號(hào)實(shí)現(xiàn)的困難。

角度調(diào)制：是指高頻載波的頻率或相位按照基帶信號(hào)的規(guī)律而變化的一種調(diào)制方式。它是一種非線性調(diào)制，已調(diào)信號(hào)的頻譜不再保持原來基帶頻譜的結(jié)構(gòu)。線性調(diào)制的通用模型有濾波法與相移法

碼間串?dāng)_：由于系統(tǒng)傳輸總特性不理想，導(dǎo)致前后碼元的波形畸變，展寬，并使前面波形出現(xiàn)很長的拖尾、蔓延到當(dāng)前碼元的抽樣時(shí)刻上，從而對(duì)當(dāng)前碼元的判決造成干擾。

消除碼間串?dāng)_：只要基帶傳輸系統(tǒng)的沖擊響應(yīng)波形h(t)僅在本碼元的抽樣時(shí)刻上有最大值，并在其他碼元的抽樣時(shí)刻上均為0，則可消除碼間串?dāng)_。無碼間竄擾的條件：

奈奎斯特第一準(zhǔn)則：為我們提供了一個(gè)給定的傳輸系統(tǒng)H(w)是否產(chǎn)生碼間串?dāng)_的的一種方法�；鶐�系統(tǒng)的總特征H(w)凡是符合此要求的均能消除碼間串?dāng)_。公式如下：

七、數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)的調(diào)制形式內(nèi)容

2ASK和2PSK所需的帶寬是碼元速率的2倍；2FSK所需的帶寬比2ASK和2PSK都要高

各種二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的誤碼率取決于解調(diào)器輸入信噪比r，在抗加性高斯白噪聲方面，想干2PSK性能最好，2FSK次之，2ASK最差

ASK是一種應(yīng)用最早的基本調(diào)制方式。優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，頻帶利用率高缺點(diǎn)是抗噪聲性能差并且對(duì)信道特性變化敏感不易使抽樣判決器工作在最佳判決門限狀態(tài)

FSK是數(shù)字通信中不可或缺的一種調(diào)制方式，其優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)，不受信道參數(shù)變化的影響，因此適用于衰落信道。缺點(diǎn)是占用頻帶較寬，頻帶利用率低適用于中低速傳輸

PSK和DPSK是一種高傳輸效率的方式�？乖肼暷芰ψ顝�(qiáng)且不易受信道特性變化的影響在高中速數(shù)據(jù)傳輸中得到了廣泛應(yīng)用。PSK在相干解調(diào)時(shí)存在載波相位模糊度的問題，在實(shí)際中很少應(yīng)用于直接傳輸。2DPSK調(diào)制

相干解調(diào)加碼反變化法

差分相干解調(diào)

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