第一章绪论

1.1通信的基本概念

通信：交流，传递消息；信息的传输与交换

信息是要表示和传送的对象。
消息是表示信息的媒体。
信号是消息的承载者。

1.2通信系统模型

（1）通信系统一般模型

信息源(信源)：把各种消息转换成原始电信号，如麦克风
发送设备：产生适合于在信道中传输的信号。
信道：将来自发送设备的信号传送到接收端的物理媒质。
接收设备：从受到减损的接收信号中正确恢复出原始电信号。
受信者(信宿)：把原始电信号还原成相应的消息，如扬声器等
噪声源：集中表示分布于通信系统中各处的噪声。

（2）模拟信源与数字信源
模拟(连续)消息：状态连续变化，例如语音，图像
数字(离散)消息：状态可数或离散，如符号，文字，数据

模拟信号：载荷消息的电参量连续取值
数字信号：载荷消息的电参量离散取值

模拟通信系统：信道中传输模拟信号，例如传统广播和电视
数字通信系统：信道中传输数字信号，例如2G, 3G

（3）模拟通信系统模型

模拟信源：输出模拟消息，并把消息变换成原始的模拟电信号。
调制器：将原始信号变换成适于信道传输的信号。
信道：传输已调信号。
解调器：将接收到的已调制信号还原成原始电信号。
受信者（信宿）：将接收到的电信号转换为消息的原始信号模式。

（4）数字通信系统

信源编码与译码：提高信息传输的有效性,完成模/数转换
加密与解密：保证所传信息的安全
信道编码与译码：增强抗干扰能力
数字调制与解调：形成适合在信道中传输的带通信号
同步：使收发两端的信号在时间上保持步调一致

（5）数字通信的特点
①优点：
抗干扰能力强，可消除噪声积累；差错可控，传输
性能好；
便于处理和管理，便于传输和交换
便于与各种数字终端接口，用现代计算技术对信号
进行处理、加工、变换、存储，形成智能网；
便于集成化，从而使通信设备微型化；
便于加密处理，且保密程度高。
②缺点：
频带利用率低：比模拟通信占据更宽的系统频带。
一路模拟电话：4KHz，接近同样话音质量的一路数
字电话：20-60KHz。
对同步要求高，系统设备比较复杂。

（6）广播通信与点对点通信
广播通信：一个发送者，多个接收者。
点对点通信：一个发送者，一个接收者。

（7）单工与双工通信
单工通信：只能在一个方向上传输消息。
全双工通信：同时双向传输消息。
半双工通信：不能同时双向传输消息。

（8）存储系统
存储系统也是有一个通信系统，数据的存储和读出过程就是一个通信过程。

1.3信道

信道是发信者和收信者间电信号传输的通道。根据信号在信道中的传输模式，信道可分为导向传输信道和自由传输信道。
（1）信道对信号的影响
①信号在传输过程中会衰减，信号功率会随着传输距离的增加而下降；
②信号传输中会叠加噪声。
（2）有限信道
①双绞线 ②同轴电缆 ③光纤
（3）无线信道和电波传播

①主要电磁波传播模式
地波传播：电磁波沿着地球表面传播，是频率在2MHz以下电磁波的主要传播模式。
天波传播：电磁波依靠电离层的反射进行传播的模式，是2~30MHz频率范围内电磁波的主要传播模式。
视线传播：收发天线间的直线传播，频率超过30MHz的电磁波能直接穿过电离层，基本不会反射回地面，同时也不能沿地球表面传播。

②常见无线信道：无线电视线中继信道、卫星中继信道、无线电广播信道、移动通信信道。

1.4 信息及其度量

信息量的定义：

1.5 通信系统的主要性能指标

基本指标：
1.有效性：反映通信系统利用资源的效率；
2.可靠性：反映系统信息传输的可靠程度。

（1）数字通信系统的主要性能指标：传输速率和差错率
符号(码元)传输速率Rs ：每秒钟传送的符号数量，单位为“波特”(baud或B)，又称传码率。

信息传输速率Rb ：每秒钟传送的信息速率，单位为“比特/秒”(bit/s)，又称传信率。
符号速率与信息速率之间的关系：若每个符号有 M
种可能状态(或称 M 进制符号)，则有

频带利用率η ：传输速率与系统带宽之比，单位为bit/s/Hz或Baud/Hz

误符号率(误码率) ：符号在传输系统中被传错的概率：

误比特率(误信率)：符号信息量在传输系统中被丢失的概率：

（2）模拟通信系统的主要性能指标：
输出信噪比(仅考虑加性干扰)：接收端输出的信号平均功率与噪声平均功率之比(SNR)。
电话：SNR > 40dB, 话音清晰度 > 95%
电视：SNR = 40~60dB

信号的信噪比越大，则信号的失真就越小。

通信系统的有效性和可靠性是相互制约的，提高有效性会导致可靠性降低，而提高可靠性又有可能降低有效性。通信系统设计的一个重要目标就是在一定的可靠性要求下，尽可能地提高消息传输的有效性；或反过来，在一定有效性的要求下，尽可能地提高消息传输的可靠性；或者在一定资源制约下，实现有效性和可靠性的一个折中。

（3）香农公式：

第二章信号与噪声分析

2.1 确定信号分析

确定信号是指可以用确定的时间函数表示的信号，他在定义域内任意时刻都有确定的函数值。
（1）确定信号的分类
周期信号与非周期信号;

能量信号与功率信号：
如果一个信号f(t)在整个时间域内都存在，平均功率则定义为：

若P<∞，则称f(t)为功率信号。一般地，周期信号为功率信号。非周期非限时信号也可能是功率信号。

基带信号与频带信号：
如果信号的主要功率或能量集中在零频附近，则称这种信号为基带信号。如果信号的主要功率集中在某一载波频率附近，则称这种信号为频带信号。

（2）周期信号的傅里叶级数
①三角形式的傅里叶级数
②指数形式的傅里叶级数
③周期信号的平均功率和功率谱：

周期信号的功率谱是离散谱，只与幅度谱有关，与相位谱无关。

（3）傅里叶变换
略
（4）能量谱密度和功率谱密度
帕赛瓦尔公式：

信号的带宽：
①等效矩形带宽
如果基带信号f(t)能量谱E(f)或功率谱P(f)在零频率处最大，则等效矩形带宽定义为：

②3dB带宽
如果信号能量谱E(f)或功率谱P(f)在零频率处最大，则将E(f)或P(f)下降到3dB（最大功率的一半）的频率定义为信号带宽：
E(B)=E(0)/2 或 P(B)=P(0)/2
③第一零点带宽
对于矩形脉冲，频谱存在周期性零点，而且功率大部分集中在第一个零点内，通常采用第一零点带宽（主瓣带宽）来定义信号带宽。
（5）确定信号的相关函数
①自相关函数的定义和性质

②互相关函数的定义和性质

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第一章绪论

1.1通信的基本概念

1.2通信系统模型

1.3信道

1.4 信息及其度量

1.5 通信系统的主要性能指标

第二章信号与噪声分析

2.1 确定信号分析

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