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通信原理基本知识点汇集
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更新于2023-03-03
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这是总结的通信原理的知识点,可以帮助大家复习,祝大家考试取得好的成绩啊。呵呵
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第 1 课 绪论
一、通信与通信系统的一般概念
1. 通信:传输与交换消息的过程。
2. 电通信:用电信号携带所要传递的消息,然后经过各种电信道进行传输与交换,以达到
通信的目的。
3. 通信系统:为完成通信任务所需的一切技术设备和传输媒质所构成的总体。
二、通信系统的组成和各部分的作用
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。(如电话机、话筒、摄
像机、计算机以及各种数字终端设备)
发送设备:对原始电信号进行各种处理和变换,使它变换成适合于信道中传输的形式。
(调制、放大、滤波及数字发送设备中的编码功能等)
信道(传输媒介):发送设备和接收设备之间用于传输信号的媒介(有线和无线两大
类)
接收设备:对接收的信号进行处理和变换,以便恢复出对应于发送端的原始信号(放大 、
滤波、解调及数字接收设备中的译码等功能)
信宿(收信者):原始信号的最终接收者,其作用是把接收设备恢复出来的原始电信号
转换成相应的消息(人、各种终端设备、计算机)
噪声源:是信道中的噪声和通信系统中其他部分所产生的噪声的集中表示。
三、模拟通信与数字通信
模拟信号:凡信号参量的取值是连续的或取无穷多个值的,且直接与消息相对应的信号
数字信号:凡信号参量只能取有限个值,并且常常不直接与消息相对应的信号。
模拟信号与数字信号的区别:模拟(连续)信号不一定在时间上也连续;数字(离散)
信号不一定在时间上也离散
数字通信系统与模拟通信系统相比,其主要优点在于:()抗噪声性能好;()数字
接力通信(中继)时可以消除噪声的积累;()可以采用信道编码降低误码率,提高通
信质量;()便于加密,实现保密通信;()便于处理、存储、交换;()便于和计
算机等连接,综合传递各种消息,使通信系统功能增强。
数字通信的主要缺点:它比模拟通信占据数倍甚至数十倍宽的系统频带。(以电话为例 ,
一路模拟电话通常占据 的带宽,但一路数字电路所要占据 ~ 的带宽,
因此在频带时分紧张而对通信质量没有特殊要求的场合,仍将沿用模拟通信。其优点是以
占据更多系统频带为代价的。)
[问题 1] 语音信号为模拟信号,所以传输语音信号的系统一定是模拟通信系统,此说法正
确吗?为何?
答:不对。因为语音信号可以转换为数字信号,然后通过数字通信系统进行传输。
[问题 2] 数字电话与模拟电话有什么区别?
答:区别在于数字电话是数字通信系统,语音信号在信道中已经转换为数字信号;而模
拟电话是模拟通信系统,语音信号在信道中仍然为模拟信号。
四、通信系统的分类
、按消息的物理特征分类(业务)
如电报、电话、数据、图像通信系统
、按调制方式分类
基带传输:未经调制的信号直接传输(音频和数字基带)
调制传输:对各种信号变换方式后进行传输的总称。
、按信号特征分类
最常用分为模拟与数字通信系统两大类
、按信号复用方式分类
频分复用:用频谱搬移使不用信号占据不同的频率范围(主要用于模拟通信)
时分复用:用脉冲调制使不同信号占据不同的时间区间(主要用于数字通信)
码分复用:用一组正交的脉冲序列分别携带不同的信号(主要用于扩频通信)
、按传输媒介分类
最常用分为有线(包括光纤)与无线
五、通信方式
、按消息传输的方向与时间关系分
单工:单方向传输(一点发、一点收)例如遥控。
半双工:通信双方(两点)均能收发消息但不能同时收发。例如无线对讲机。
全双工:通信双方(两点)能同时收发信号。例如电话。
、按数字信号码元的排列方式分
串序传输:将数字信号按时间顺序一个接一个的传输它占用一条通路。适合远距离。
并序传输:将数字信号码元序列分割成多路同时传输,
适合近距离。
六、通信发展简史
年有线电报发明,成为使用电通信的标志。
年有线电话发明,是现代通信的开端。
年第一个人工交换局, 个用户。
年无线电报发明,无线通信的开端。
年电子管的发明,使有线、无线通信迅速发展。
世纪 年代通信理论体系形成。
世纪 年代晶体管和集成电路问世,模拟通信高速发展,数字通信方式形成,计
算机和通信技术密切结合,人机通信、机器与机器之间的通信逐渐实现。
世纪 年代通信网迅速发展,除传统的电话网、电报网以外,其它先进的通信网
蓬勃发展,如移动通信网、综合业务数字网、公用数据网、智能网、宽带交换网等。
七、通信系统的质量指标
通信系统的质量指标主要有:有效性、可靠性、适应性、标准性、经济性及维护使用等 。
其中最主要的是有效性和可靠性,它们二者是对立统一的。
模拟通信系统的质量指标
.有效性
有效性可用单位时间内传送的信息量来衡量。模拟通信的有效性是指传输一定的信息量
所消耗的信道资源数(带宽或时间),通常用有效传输带宽来衡量。同样的消息采用不同
的调制方式,则需要不同的频带宽度。频带宽度越窄,则有效性越好。
.可靠性
可靠性是指接收信息的准确程度,模拟通信用均方差来衡量发送的模拟信号与接收端恢
复的模拟信号之间的误差程度。在实际的模拟通信系统中,其可靠性是用接收终端的输出
信噪比来度量的,这是因为在信道是理想的情况下,误差是由信号传输时的加性噪声产生
的,而加性噪声一般用信噪比衡量。信噪比越大,通信质量越高。
数字通信系统的质量指标
.有效性
数字通信的有效性用传输速率来衡量。
()码元速率(传码率)
码元及码元长(宽)度:在数字通信中常用时间间隔相同的符号来表示一位 进制
信号,此时间间隔内的信号称为 进制码元,时间间隔的长度称为码元长度。
码元速率:指单位时间传输的码元数,以 表示,单位:(波特,简记
)。 ,为码元长度。
码元速率与数字信号进制没有关系,只与码元长度有关。
()信息速率(传信率)
单位时间传输的信息量为信息速率,以表示,单位 (比特秒)。
对于一个M进制数字信号,。所以,信息速率与进制有关。
对于二进制数字信号,,有时简称它们为数码率。
()频带利用率
,其中 为传输带宽
[例题] 某消息用十六元码序列传送时,码元速率是 ,问:其信息速率为多少?若
改用二元码序列传送该消息,试求信息速率为多少?
.可靠性
数字通信的可靠性用差错率来衡量。
()误码率
()误信率
第 2 课 确定信号的分析
一、周期信号
周期为 T 的周期信号,可以展开为:
傅里叶级数
三角级数
指数形式
其中
二、信号的傅里叶变换
三、信号的能量谱与功率谱
归一化能量:信号在电阻上所消耗的能量
平均功率:
若为能量信号,则
若为周期性功率信号,则
* *
结论:时域内能量信号的总能量等于频域内各个频域分量能量的连续和。周期信号的
总的平均功率等于各个频域分量功率的总和。
若
则称为能量谱密度函数,为功率谱密度函数。
* *
结论:功率谱只与功率信号频谱的模值有关,而与其相位无关。
四、 波形的互相关和自相关
互相关函数
设和是两个能量有限的能量号,则它们的互相关函数为:
若和是两个功率信号,则:
自相关函数
对于两个完全相同的信号,有下述关系:
对于能量信号,有:
对于功率信号,有:
互相关函数的三个重要特性:
()
();()≠
()
(;() 时
()表示
与
无时差时的相关性
归一化相关系数:
()!
;( )!
;( )!
自相关函数的三个重要特性。
()()(); ()()≥"()";()()表示能量或功率。
对于能量信号,有:
对于自相关函数,有:
所以,有:
对于功率信号,同样有:
维纳-辛钦关系
五、信号带宽
()根据占总能量或总功率的百分比确定带宽,设带宽为 根据下列等式求带宽
或
()根据能量谱或
功率谱从最大值到下降
处所对应的频率间隔定义带宽
()满足等式或
第 3 课 随机信号的分析
一、概率及随机变量
概率:
联合概率:
条件概率:
随机变量
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