通信原理总复习12.ppt

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1、通信原理总复习,第一章 绪论,模拟通信系统一般模型：,第一章 绪论,数字通信系统的一般模型：,第1章 绪论,1.3.2 通信方式(方向和时间关系) 单工、半双工和全双工通信 单工通信：消息只能单方向传输的工作方式 半双工通信：通信双方都能收发消息，但不能同时收 发的工作方式 全双工通信：通信双方可同时进行收发消息的工作方式,第一章 绪论,信息及其度量 例：计算二进制符号等概率和多进制（M进制）等概率时每个符号的信息量。 例：设有四个消息A、B、C、D，分别以概率1/4、1/8、1/8、1/2传递，试计算其平均信息量。,第一章 绪论,信道容量：信道可能传输的最大信息速率。 连续信道，B信道带宽，

2、信道噪声高斯白噪声，其容量 N噪声的平均功率，S信号的平均功率，S / N信噪比， C信道容量。,第一章 绪论,通信系统的主要性能指标：有效性、可靠性 数字通信系统的有效性用 码元速率和信息速率 二者关系: 设信息速率为-Rb ，N进制码元速率-RBN：,第一章 绪论,模拟通信系统的可靠性用输出信噪比来衡量。 数字通信系统的可靠性用差错率来衡量。 差错率分为误码率和误比特率。 例、已知某八进制数字通信系统的信息速率为12 000 b/s，在收端半小时内共测得出现了216个错误码元，试求系统的误码率。,第一章 绪论,1、四元信源的四个符号出现的概率分别为1/2、1/4、1/8、1/8，平均信息量

3、为（ ）。理论上，四元信源的最大信息量为（ ）。 2、在四进制系统中每秒钟传输1000个四进制符号，则此系统的码元速率为（ ），信息速率为（ ）。 3、当无信号时，加性噪声是否存在？（ ）。乘性噪声是否还存在？ （ ）。,基础理论题,4、出现概率越（ ）的消息，其所含信息量越大。 5、已知八进制数字信号的传输速率为1600波特，若信息速率保持不变，变换成二进制数字信号的传输速率为（ ）波特。 6、信源编码的目的是（ ）信息冗余度，提高传输（ ）性；信道编码的目的是（ ）信息的冗余度，提高传输（ ）性。,例 已知二进制数字信号在2min内共传送了72 000个码元，(1) 问其码元速率和信息速率

4、各为多少? (2) 如果码元宽度不变(即码元速率不变)，但改为八进制数字信号， 则其码元速率为多少? 信息速率又为多少? 解 (1) 在260s内传送了72 000个码元 RB2=72 000/(260)=600 (B) Rb2=RB2=600 (b/s) (2) 若改为8进制 则 RB8=72 000/(260)=600 (B) Rb8=RB8log28=1 800 (b/s) ,第二章 确定信号分析,例：已知信号,第二章 信号与噪声,信号通过线性系统传输：,信号通过线性系统不失真传输条件 信号不失真是指任一信号x(t)通过线性系统时，其输出信号波形y(t)和输入信号波形x(t)形状相同。注

5、意：成比放大、缩小和有固定延迟时间等均不算作失真。根据这一定义，我们可以写出无失真时，输入输出信号之间的关系为 y(t)=kx(t-T0),第二章 信号与噪声,平稳随机过程自相关函数的性质： 设X(t)为实平稳随机过程， 则它的自相关函数 R()=E(X(t)X(t+) 主要性质： （1）R(0)= =pX(t)的平均功率 （2）R()= X(t)X(t)的直流功率 （3） R(0)-R()= 方差，X (t)的交流功率 当均值为0时，有R(0)= ,维纳-辛钦关系 平稳随机过程的自相关函数Rx()和它的功率谱Sx ()是一对傅立叶变换。,第二章 信号与噪声,例：某随机相位余弦波(t)=Aco

6、s(wct+)，其中A和wc均为常数，是在(0,2)内均匀分布的随机变量。 求：（1）数学期望m；（2）方差； (3) (t)的自相关函数； (4) 功率谱密度； (5) 平均功率。,平稳随机过程通过线性系统：,h（t）,X（t） Y（t）=X（t）*h（t）,例：带限白噪声。试求功率谱密度为n0/2的白噪声通过理想矩形的低通滤波器后的功率谱密度噪声平均功率。理想低通的传输特性为,例题：已知平稳白高斯噪声的功率谱密度为N0/2,此噪声经过一个冲激响应为h(t)的线性系统成为x(t),若已知h(t)的能量为Eh,求x(t)的功率。,高斯白噪声 只要噪声的功率谱均匀分布的频率范围远远大于通信系统的

7、工作频带，我们就可以把它视为白噪声。 如果白噪声取值的概率分布服从高斯分布，则称之为高斯白噪声。,低通白噪声 定义：如果白噪声通过理想矩形的低通滤波器或理想低通信道，则输出的噪声称为低通白噪声。 功率谱密度 由上式可见，白噪声的功率谱密度被限制在| f | fH内，通常把这样的噪声也称为带限白噪声。 自相关函数,带通白噪声 定义：如果白噪声通过理想矩形的带通滤波器或理想带通信道，则其输出的噪声称为带通白噪声。 功率谱密度 设理想带通滤波器的传输特性为 fc 中心频率，B 通带宽度 则其输出噪声的功率谱密度为,自相关函数,第三章 信道,设一恒参信道的幅频特性和相频特性分别为 其中，K0和td都是

8、常数。试确定信号s(t)通过该信道后的输出信号的时域表示式，（ ）。该恒参信道满足（ ）（有？无？）失真条件，所以信号在传输过程中（ ）（有？无？）畸变。,第四章 模拟调制系统,1、产生框图（AM、DSB、SSB 、VSB） 2、已调信号的数学表达式（AM、DSB、SSB、FM、PM） 3、已调信号的波形（AM、DSB、FM） 4、已调信号的带宽、频谱图（AM、DSB、SSB） 5、解调原理及框图（AM、DSB、SSB ） 6、解调输出（AM、DSB、SSB ） 7、解调器的输入输出信噪比及调制制度增益 （AM、DSB、SSB ）,1、设基带信号是最高频率为3.4KHz的语音信号，则AM信号带

9、宽为（ ），SSB信号带宽为（ ），DSB信号带宽为（ ）。 2、四种线性调制系统，（ ）非相干解调，而（ ）必须用相干解调。利用非相干解调的条件是已调波的包络正比于调制信号。其中采用（ ）调制，在收端采用（ ）解调，会产生门限效应。,第四章 模拟调制系统,3、在残留边带调制系统中，为了不失真地恢复信号，其传输函数H(w)应满足（ ）。 4、线性调制系统的已调波功率均决定于（ ）的功率。角度调制的已调波功率则取决于（ ）功率，与调制信号功率关系为（ ）。,第四章 模拟调制系统,第四章 模拟调制系统,6、某单音调频信号,则已调信号功率为（ ）。调制指数为（ ），最大频偏（ ），该信号带宽为（ ）

10、。,线性调制系统,例、根据下图所示的调制信号波形，试画出DSB及AM信号的波形图，并比较它们分别通过包络检波器后的波形差别。,线性调制系统,例、已知调制信号 载波为 进行单边带调制，试确定该上边带信号的表达式，并画出其频谱图。,线性调制系统,例、有一角度调制信号，其表达式为 求： （1）平均功率。 （2）频偏、调制指数、带宽。 （3）如果为调相波，且 ，求调制信号。 （4）如果为调频波且 ，求调制信号。,线性调制系统,例、假设音频信号x(t) 经过高斯通道进行传输，要求接受机输出信噪比为50dB，已知信道中信号功率损失50dB，信道噪声为带限高斯白噪声，其双边功率谱密度为 音频的最高频率为15

11、KHz. 求： 双边带，已调信号传输带宽和平均发送功率。 单边带，已调信号传输带宽和平均发送功率。 100%AM调制时，已调信号的传输带宽和平均发送功率。,课后 4-7 4-9 4-13,第7章,抽样是把时间（ ）、幅值（ ）的信号变换为时间（ ）、幅值（ ）的信号。量化是把（ ）连续的信号变换为幅值（ ）的信号。 产生已抽样信号频谱混叠得原因是（ ）。若要求从已抽样信号中正确恢复最高频率为fm的模拟基带信号，则其抽样频率应满足（ ）。,（1）已知某13折线编码器输入样值为+785mV,若最小量化级为1mV,试求13折线编码器输出的码组。 （2）13折线编码，收到的码组为11101000，若最

12、小量化级为1mV,求译码器输出电压值。,例、已知二元信息序列为 100110000010000 画出它所对应的单极性归零码、双极性不归零码、差分码、AMI码、HDB3表示时的波形图（基本波形用矩形，归零码占空比为0.5）,数字基带信号及其传输,例、 （1）设输入二进制序列如下，求其码。 （2）接受到的码为 求原信息序列。,二元数字基带信号的功率谱分析,例题：设随机二进制序列中的1码出现的概率为0.5，对应一个振幅等于1、宽度等于码元间隔Ts的矩形脉冲，0码对应0电平。 (1) 求其功率谱密度及功率，并画出功率谱曲线，求谱零点带宽； (2) 若1码对应一个占空比等于0.5的矩形脉冲，0码仍为0电

13、平，重新回答(1)中的问题； (3) 能否从上述两个信号中用滤波法直接提取码元同步所需的频率fs=1/Ts的分量?若能，给出该分量的功率；,奇对称滚降传输特性,无码间干扰的传输系统,通过数学分析同样可以证明，具有奇对称滚降特性H(f )的系统，它的无码间干扰传输速率为 其中，W是滚降曲线中点所对应的频率。此系统的带宽为B=(1+)W，可得它的最大无码间干扰速率为Rsmax=2W，所以此余弦滚降系统的最大频带利用率为 当=0时，频带利用率为2 Baud/Hz，对应于理想低通传输特性；当=1时，频带利用率为1 Baud/Hz，对应于升余弦传输特性。,例 有系统的传输特性H(f ) 所示。求此系统的

14、所有无码间干扰速率及最大频带利用率。,直线滚降(梯形)传输特性, 例设基带传输系统的发送滤波器、信道及接收滤波器组成的系统总传输特性为H(f )，若要求以2/Ts波特的速率进行数据传输，试检验图中各种H(f )是否满足消除取样点上码间干扰的条件？,图7.5.8 几种基带传输系统的传输特性,数字调制系统,例、已知某2ASK系统，码元速率为1000Baud，载波信号为 设数字基带信息为10110。 （1）画出2ASK调制器框图及其输出的2ASK信号波形（ ） （2）画出2ASK信号功率谱示意图。 （3）求2ASK信号的带宽。 （4）画出2ASK相干解调器框图及各点波形。,数字调制系统,例、某2FS

15、K调制系统，码元速率为1000Baud,载波频率分别为2000Hz及4000Hz。 （1）当二进制信息为1100101时，画出其对应的2FSK信号波形。 （2）画出2FSK信号的功率谱密度函数示意图。 （3）求传输此2FSK信号所需的最小信道带宽。 （4）画出相干解调框图及当输入波形为 （1）时解调器各点的波形示意图。,（1）画出2PSK信号的产生框图。 （2）数字信息an1010101,画出其相对码bn的2PSK信号的波形（设：调制规则“1”-反相，“0”-不变；码元间隔=载波周期；载波的初始相位为 0） （3）画出2PSK信号的频谱示意图，并说明其带宽为多少？（设：码元间隔为） （4）画出

16、2PSK信号的解调框图。并说明其判决准则。,数字调制系统,例、已知信息序列为an =1010011。载波频率为2400Hz，码元速率为2400Baud。 （1）画出相对码bn的波形（采用单极性全占空矩形脉冲） （2）画出bn的2PSK波形。 （3）画出an 的2DPSK波形。并与（2）比较。 （4）若采用差分相干解调法接收该信号，画出解调系统方框图及各点波形。,数字调制系统,第11章 同步原理,同步系统按功能可分为：载波同步、位同步、（ ）。 载波同步的方法分为：直接提取法、（插入导频法）。 插入导频的要求：导频要在（ ）位置插入，否则不易提取。导频的频率应与（ ）有关。插入的导频应与载波（ ），避免导频对信号解调产生影响。,帧同步通常采用在信息码组间插入巴克码作为每个信息码组的头尾标志，七位巴克码为（ ）。在接受端使用巴克码识别器来识别，巴克码识别器主要由（ ）、（ ）和（ ）组成。 第九章 信道编码部分的所有例题习题都是重点自己复习。详见上课课件。,同步原理,