通信原理-樊昌信-考試知識點總結(jié)

★分集接收：分散接收，集中處理。在不同位置用多個接收端接收同一信號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)（分集重數(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)帶寬移動通信9001800。③角度分集：天線指向。④極化分集：水平垂直相互獨立與地磁有關(guān)。

★起伏噪聲：P77是遍布在時域和頻域內(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)性的一個直接結(jié)論是，在求解各種統(tǒng)計平均（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，用一次實現(xiàn)的“時間平均”值代替過程的“統(tǒng)計平均”值即可，從而使測量和計算的問題大為簡化。

部分相應(yīng)系統(tǒng)：人為地、有規(guī)律地在碼元的抽樣時刻引入碼間串?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定時精度要求的目的。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脈沖對應(yīng)多個二進(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，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大時的噪聲容限，發(fā)展出了QAM體制。在QAM體制中，信號的振幅和相位作為作為兩個獨立的參量同時受到調(diào)制。這種信號的一個碼元可以表示為：

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)制的實質(zhì)一樣，均是頻譜搬移。調(diào)制是把基帶信號頻譜搬到了載頻位置，這一過程可以通過一個乘法器與載波相乘來實現(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現(xiàn)。相干解調(diào)時，為了無失真地恢復(fù)原基帶信號，接收端必須提供一個與接收的已調(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。相干解調(diào)適用于所有現(xiàn)行調(diào)制信號的解調(diào)。相干解調(diào)的關(guān)鍵是接收端要提供一個與載波信號嚴(yán)格同步的相干載波。否則，相干借條后將會使原始基帶信號減弱，甚至帶來嚴(yán)重失真，這在傳輸數(shù)字信號時尤為嚴(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。其結(jié)構(gòu)簡單，且解調(diào)輸出時相干解調(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)。★電話信號非均勻量化的原因：P268

非均勻量化的實現(xiàn)方法通常是在進(jìn)行量化之前，現(xiàn)將信號抽樣值壓縮，在進(jìn)行均勻量化。這里的壓縮是用一個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，小信號的量化誤差也小，從而使信號量噪比有可能不致變壞。為了對不同的信號強(qiáng)度保持信號量噪比恒定，當(dāng)輸入電壓x減小時，應(yīng)當(dāng)使量化間隔Δx按比例地減小，即要求：Δx∝x。為了對不同的信號強(qiáng)度保持信號量噪比恒定，在理論上要求壓縮特性具有對數(shù)特性。

（小信號發(fā)生概率大，均勻量化時，小信號信噪比差。）★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。限還有對原點奇對稱的另一半曲線。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)的信號時階梯型電壓經(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。第一個原因是由于編碼、譯碼是用接替波形去近似表示模擬信號波形，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。它伴隨著信號永遠(yuǎn)存在，即只要有信號，就有這種噪聲。

第二個原因是信號變化過快引起的失真；這種失真成為過載量化噪聲。它

發(fā)生在輸入信號斜率的絕對值過大時。由于當(dāng)抽樣頻率和量化臺階一定時，階梯波的最大可能斜率是一定的。若信號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立的信號，即實現(xiàn)多路通信。與頻分復(fù)用相比，時分復(fù)用的主要優(yōu)點是：便于實現(xiàn)數(shù)字通信、易于制造、適于采用集成電路實現(xiàn)、成本較低。時分復(fù)用的基本原理中的機(jī)械旋轉(zhuǎn)開關(guān)，在實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，因為可以有同一時鐘提供各種抽樣脈沖。

但是隨著通信網(wǎng)的發(fā)展，時分復(fù)用的設(shè)備的各路輸入信號不再只是單路模擬信號。在通信網(wǎng)同往往有多次復(fù)用，有若干鏈路來的多路時分復(fù)用信號，再次復(fù)用，構(gòu)成高次復(fù)用信號。這是對于高次復(fù)用設(shè)備而言，其各路輸入信號可能是來自不同地點的多路時分復(fù)用信號，并且通常來自各地的輸入信號的時鐘（頻率和相位）之間存在誤差。所以在低次群合成高次群時，需要將各路輸入信號的時鐘調(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（時鐘同步、時鐘恢復(fù)、對于二進(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)字電路來近似實現(xiàn)。13折線特性就是近似于A律

的特性。

因為話音信號為交流信號，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：通信原理知識點

整理人：實驗室的五個哥門們，翔、清風(fēng)、.．小黑.、衣①、雄＾＿＾鷹。

通信:利用電(或光)信號將消息中所包含的信息從信源傳送到一個或多個目的地。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：消息的載體

數(shù)字通信系統(tǒng)是利用數(shù)字信號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)錯誤或糾正錯誤，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)字基帶信號的頻譜搬移到高頻處，形成適合在信道中傳輸?shù)膸�通信號。解調(diào)是調(diào)制的逆過程。

同步：同步是使收發(fā)兩端的信號在時間上保持步調(diào)一致。

數(shù)字通信的優(yōu)勢：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；差錯可控制，數(shù)字處理靈活，可以將來自不同信源的信號綜合到一起傳輸，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)代碼排列的時序分類（并行傳輸、串行傳輸）。根據(jù)信道特性參數(shù)隨時間變化的速度，可將信道分為恒參信道和隨參信道。能量信號自相關(guān)函數(shù)的性質(zhì)：

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

（3）當(dāng)時間差是等于0時自相關(guān)函數(shù)的值等于信號能量；（4）自相關(guān)函數(shù)和其能量譜密度是一對傅里葉變換；功率信號自相關(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：若一個隨機(jī)過程是在的任意有限維分布函數(shù)與時間起點無關(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)與時間t無關(guān)，二位分布函數(shù)只與時間間隔（t2-t1）有關(guān)。

平穩(wěn)隨機(jī)過程具有簡明的數(shù)字特征：一是均值與時間t無關(guān)，為常數(shù)a；二是自相關(guān)函數(shù)只與時間間隔tao=t2-t1有關(guān)。常用這兩個條件直接判斷隨機(jī)過程平穩(wěn)，滿足這兩個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)隨時間緩慢變化或不變化的信道。對所傳信號的幅度和相位都有影響，即會產(chǎn)生幅度頻率畸變和相位頻率畸變。

隨參信道：信道參數(shù)隨時間變化的信道。對所傳信號會造成多徑傳播，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，提高帶寬會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.信道特性對信號傳輸?shù)挠绊懀焊鞣N隨參信道具有的共同特性是:

一是信號的傳輸衰減隨時間而變；二是信號傳輸時延隨時間而變；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振幅瞬時值的變化規(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信號的包絡(luò)與m(t)的形狀完全一樣，因此可采用簡單的包絡(luò)檢波器進(jìn)行解調(diào)。DSB抑制了AM信號中的載波分量，因此調(diào)制效率是100%。SSB信號只傳說DSB信號的一個邊帶

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，有解決了SSB信號實現(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)前碼元的抽樣時刻上，從而對當(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刻上有最大值，并在其他碼元的抽樣時刻上均為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)點是設(shè)備簡單，頻帶利用率高缺點是抗噪聲性能差并且對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)時存在載波相位模糊度的問題，在實際中很少應(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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