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通信原理概念笔记
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  - 希腊字母
- 概括
- 信道
- 模拟调制系统
- 数字基带传输系统
- 差错控制编码
- 同步原理
- XXYY

通信原理概念笔记

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希腊字母

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α	\alpha	β	\beta
γ	\gamma	δ	\delta
ε	\epsilon	ζ	\zeta
η	\eta	θ	\theta
ι	\iota	κ	\kappa
λ	\lambda	μ	\mu
ν	\nu	ξ	\xi
π	\pi	ρ	\rho
σ	\sigma	τ	\tau
υ	\upsilon	φ	\phi
χ	\chi	ψ	\psi
ω	\omega
4小空格	\quad

概括

1、通信的目的是 传输信息
2、通信系统的作用 将信息从信源发送到一个或多个目的地
3、数字通信系统模型：

信源 → 信源编码 → 加密 → 信道编码 → 数字调制 → 信道（引入噪声） → 数字解调 → 信道译码 → 解密 → 信源译码 → 信宿

4、信源编码的基本功能： 信源压缩编码、数字化
5、信道编码的作用： 进行差错控制
6、按调制分类，可将通信系统分为： 基带传输系统 和 带通传输系统
7、按传输媒质分类，可分为 无线通信系统 和 有线通信系统
8、按传输信号的特征分类，可分为： 模拟信号 和 数字信号
9、信息量： $I = log_a\dfrac{1}{P(x)}$
10、通信系统主要性能指标：有效性、可靠性

类型	有效性	可靠性
模拟	带宽	输出信噪比
数字	频带利用率	差错率（误码率、误信率）

11、 $R_B$ 为码元传输速率， $R_b$ 为信息传输速率，且 $R_b=R_B*log_2M$
12、数字通信的特点:

抗干扰能力强
传输差错可控
便于数字信号处理
易于加密
易于集成
传输带宽较大

信道

1、导光的媒质： 光波导 和光纤
2、无线信道中信号传输利用 电磁波 传播
3、要求天线尺寸不小于电磁波的 1/10
4、电磁波的传播分为： 地波、天波、视线传播
5、有线电信道分为： 明线、同轴电缆、对称电缆
6、光纤分为： 多模光纤、单模光纤 // 阶梯型光纤、梯度性光纤
7、数学的信道模型分为： 调制信道模型、编码信道模型
8、调制信道分为： 随参信道、恒参信道
9、编码信道对信号的影响是： 使传输的数字序列发生变化
10、用 转移概率 描述编码信道的特性
11、编码信道中产生错码的原因以及转移概率的大小主要是 由于调制信道不理想 造成的
12、恒参信道的主要传输特性可以用 幅频特性、相频特性 来描述
13、无失真传输要求： 幅频特性曲线是一条水平直线、相频特性是一条通过原点的直线
14、恒参信道产生的失真主要是： 线性失真 ，可以用 线性网络 补偿，只要 此线性网络的频率特性与信道的频率特性之和，在信号频谱所占的频带内，为一条水平直线 ，则此网络将能够完全抵消信道的频率失真。相位失真也相同。
15、随参信道的特性: 信号的传输衰减随时间而变、信号的传输时延随时间而变、多径传播
16、信号包络因传播有了起伏的现象称为：衰落
17、由多径效应引起的衰落称为：快衰落
18、多径效应会使数字信号的 码间串扰 增大，为了减小码间串扰的影响，通常要 降低码元传输速率
19、经过信道传输后的数字信号分为：确知信号、随相信号、起伏信号
20、信道容量是：信道能够传输的最大平均信息速率

离散信道容量	连续信道容量
$C=H(x)-H(x\|y)$	$C_t=Blog_2(1+\dfrac{S}{N})$

当给定 $S/n_0$ 时，若带宽趋于无穷大，信道容量趋于 $1.44\dfrac{S}{n_0}$

21、带宽、信噪比 是容量的决定因素。
22、多晶传播对信号产生的影响称为：多径效应

模拟调制系统

1、调制是：把信号形式转换成适合在信道中传输的一种过程
2、广义调制分为：基带调制、带通调制（载波调制）
3、载波调制指：用调制信号去控制载波的参数，使载波的某一个或某几个参数按照调制信号的规律变化
4、调制的目的：提高发射效率、实现多路复用、提高抗干扰能力
5、线性调制：已调信号频谱是基带信号频谱在频域内的线性搬移
6、调幅AM： $B_{AM}=2f_H $ ; $P=\dfrac{A_0^2}{2}+\dfrac{ave(m^2(t))}{2} $ ；包络检波、相干解调
7、双边带DSB： $B_{DSB}=2f_H $ ；相干解调
8、单边带SSB： $B_{SSB}=f_H $ ；相干解调；产生： 滤波法、相移法
9、希尔伯特滤波器的传递函数： $H_h(w)=-jsgnw$
10、残留边带VSB： $H(w+w_c)+H(w-w_c)=C$ ；相干解调
11、实现相干解调的关键是：接收端提供一个与载波信号严格同步的相干载波
12、相干解调适用于：所有线性调制信号 – AM/DSB/SSB/VSB
13、DSB、SSB: $N_0=\dfrac{1}{4}N_i=\dfrac{1}{4}n_0B$
14、AM： $N_0=N_i=n_0B$ ； $G_{AM}=\dfrac{2}{3}$
15、门限效应是由于：非相干解调的非线性作用引起的
16、调频信号： $B_{FM}=2(m_f+1)f_m$ ; $P_{FM}=\dfrac{A^2}{2}$
17、调频系统的制度增益： $G_{FM}=3m_f^2(m_f+1)$
18、调频指数 $m_f$ 的选择要从 通信质量、带宽限制 考虑
19、倍频器的作用：改变载频与频偏
20、混频器的作用：改变载频，不改变频偏
21、阿姆斯特朗法：

f_c=n_2(n_1f_1-f_2)  detf=n_1n_2*detf_1

22、对于调频系统来说，增加传输带宽可以改善抗噪声性能；在调幅制中，由于信号带宽是固定的，无法进行带宽与信噪比的互换。
23、加重的目的：保持输出信号不变，有效降低输出噪声，已达到提高输出信噪比的目的
24、去加重的目的：将调制频率高频端的噪声衰减，使总的噪声功率减小
25、预加重的目的：人为地提升调制信号的高频分量，以抵消去加重网络的影响
26、复用方式：时分复用、频分复用、码分复用
27、

类型	优点	缺点
AM	接收设备简单	功率利用率低，抗干扰能力差
DSB	功率利用率高，且带宽与AM相同	要求同步解调，设备较复杂
SSB	功率利用率和频带利用率都较高，抗干扰能力和选择性衰弱能力均优于AM，而带宽只有AM的一半	发送和接收设备都复杂
VSB	抗噪声性能和频带利用率与SSB相当	/
FM	对非线性器件不敏感，抗干扰能力强，带宽与信噪比互换	频带利用率低，存在门限效应

数字基带传输系统

1、单极性基带信号是否存在离散线谱取决于：矩形脉冲的占空比
2、基带信号的要求：

对码元的要求：原始消息码元必须编成适合于传输用的码型
对所选码型的电波形要求：电波形应适合于基带系统的传输

3、传输码型的选择原则：
（1）不含直流，且低频分量尽量少
（2）含有丰富的定是信息
（3）功率谱主瓣宽度窄
（4）能适应信息源的变化
（5）具有内在的检错能力
（6）编译码简单，以降低通信延时和成本
4、造成错误判决的原因：码间串扰、信道加性噪声
5、码间串扰：由于系统传输特性不理想，导致前后码元的波形畸变、展宽，并使前面波形出现很长的拖尾，蔓延至当前码元的抽样时刻，从而对当前码元的判决产生干扰。严重时，可产生错误判决。
6、无码间串扰的时域条件：

h(kT_B)=1,k=0h(kT_B)=0,k!=0

7、无码间串扰的频域条件： $\sum{H(w+\dfrac{2\pi i}{T_B})=T_B} $
8、余弦滚降特性，频带利用率： $\eta=\dfrac{R_B}{B}=\dfrac{2}{1+\alpha}\quad (Baud/Hz)$
9、部分相应技术 —— 提高频带利用率
10、时域均衡技术 —— 减小码间串扰
11、基带信号在传输前，先经过处理和变换，是由于：使信号的特性与信道的传输特性相匹配
12、眼图：通过观察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

差错控制编码

由乘性干扰引起的码间串扰，可以采用均衡的办法纠正
按加性干扰引起的错码分布规律不同，信道可分为：随机信道、突发信道、混合信道
产生突发错码的原因：脉冲干扰、信道衰落现象
差错控制技术分为：检错重发、前向纠错FEC、反馈校验、检错删除
差错控制编码常称为：纠错编码
码率：k/n ; 冗余度： $(n-k)/k$
奇偶校验码能检测奇数个错码
汉明码能纠正 1位错码 ; $2^r-1>=n$
一个长为n的循环码必定为按模 $x^n+1$ 运算的一个余式
循环码中g(x)表示其中前(k-1)位皆为0的码组
循环码的生成多项式应该是 $(x^n+1)$ 的一个(n-k)次因式
循环码解码中，以 余式是否为零 来判别接收码组中有无错码
通信系统中采用差错控制的目的：提高传输可靠性

同步原理

通信系统中的同步包括：载波同步、码元同步、群同步、网同步
载波同步的目的：使接收端产生的本地载波和接收信号的载波同频同相
载波同步分为：有辅助导频和无辅助导频的载频提取法
常用的无辅助导频法有：平方环法、科斯塔斯法 ，都存在 相位模糊 问题
码元同步的目的：使每个码元得到最佳的解调和判决
码元同步分为：外同步法、自同步法
自同步法分为：开环码元同步法、闭环同步法
码元同步不准确将引起 误码率增大
群同步的目的：能够正确接收码元分组，使接收信息能够被正确理解
群同步码的插入法分为：集中插入群同步码、分散插入群同步序列
接收端的同步电路状态：捕捉态、保持态
群同步的主要性能指标：假同步概率、漏同步概率
网同步的目的：解决通信网的时钟同步问题
通信网分为：同步网、异步网

XXYY

线性PCM编码中，N每增加1位，量化信噪比就提高 6dB
抽样方式有：理想抽样、自然抽样、平顶抽样
平顶抽样 会产生频率失真，可通过在解调端加一个 修正滤波器 消除
增量调制中的量化噪声分为：一般量化噪声、过载量化噪声
数字双相码中，11和00 是禁码
自动要求重发系统简称为：ARQ系统
数字通信是：用数字信号作为载体来传输信息，或用数字信号对载波进行数字调制后再传输的通信方式
通信系统按数字信号码元排列方式分为：串行传输、并行传输
由乘性干扰引起的码间串扰，可以采用均衡的办法纠正
2FSK中f2-f1＜fs，为单峰 ; f2-f1＞fs，为双峰。