1、通信原理复习考试题型一、选择题：（每空一、选择题：（每空2 2分，共分，共2020分）分） 二、填空题：（每空二、填空题：（每空1 1分，共分，共2525分）分） 三、判断题：（每空三、判断题：（每空1 1分，共分，共5 5分）分） 四、计算与分析题：（四、计算与分析题：（8 8小题，共小题，共5050分）分） 第一章 通信原理概述1 1、数字通信与模拟通信比较、数字通信与模拟通信比较 数字通信系统的优点数字通信系统的优点更好的抗失真和干扰的能力更好的抗失真和干扰的能力 容易实现，成本低，更具灵活性容易实现，成本低，更具灵活性 差错控制编码差错控制编码 容易实现保密通信容易实现保密通信 更适合
2、数字业务，容易实现多网合一更适合数字业务，容易实现多网合一 数字通信系统的缺点数字通信系统的缺点 数字信号具有更宽的频带数字信号具有更宽的频带 同步设备复杂同步设备复杂2 2、通信方式、通信方式1 按消息传递的方向与时间关系分按消息传递的方向与时间关系分 对于点与点之间的通信，通信方式可对于点与点之间的通信，通信方式可分为单工、半双工及全双工通信三种。分为单工、半双工及全双工通信三种。 发端信 道收端发端信 道收端发端收端(a)(b)发端信 道收端发端收端信 道(c)图图 单工、半双工和全双工通信方式示意图单工、半双工和全双工通信方式示意图 (a) 单工；单工； (b) 半双工；半双工； (c
3、) 全双工全双工单工通信：单工通信： 半双工通信：半双工通信： 全双工通信：全双工通信： 是指消息只能单方向传输的工作方式，是指消息只能单方向传输的工作方式， 因此只占用一个信道，因此只占用一个信道， 如广播、电视、如广播、电视、遥测、遥控、无线寻呼等。遥测、遥控、无线寻呼等。 是指通信双方都能收发消息，但不能是指通信双方都能收发消息，但不能同时进行收和发的工作方式，如使用同时进行收和发的工作方式，如使用同一载频的无线电对讲机，收发报机同一载频的无线电对讲机，收发报机以及问询、检索等。以及问询、检索等。是指通信双方都能同时进行收发消息是指通信双方都能同时进行收发消息的工作方式。一般情况全双工通
4、信的的工作方式。一般情况全双工通信的信道必须是双向信道，如普通电话、信道必须是双向信道，如普通电话、手机等。手机等。计算机之间的等高速数据通计算机之间的等高速数据通信也是这种方式。信也是这种方式。 3 3、通信系统的主要性能指标、通信系统的主要性能指标 通信的有效性和可靠性是通信系统中最主要的性通信的有效性和可靠性是通信系统中最主要的性能指标。能指标。n 有效性：有效性：在给定时间或带宽内所传输的信息内容的多少在给定时间或带宽内所传输的信息内容的多少，或者说是传输的，或者说是传输的“速度速度”问题。问题。消息传输的消息传输的“速速度度”问题。问题。n 可靠性：可靠性：在给定信道内接收到的消息的
5、准确程度，也就在给定信道内接收到的消息的准确程度，也就是传输的是传输的“质量质量”问题。问题。消息传输的消息传输的“质量质量”问题问题。4 4、有效性的计算、有效性的计算码元传输速率码元传输速率( (R RB B) )n定义：线路中每秒传送波形（码元）的数目；定义：线路中每秒传送波形（码元）的数目；n单位：单位：波特波特(Baud)(Baud)，与数据信号的进制数没有关系，只于码元的，与数据信号的进制数没有关系，只于码元的宽度宽度( (或波形时间长度或波形时间长度)T)T有关系：有关系：B = 1/TB = 1/T。数据信息速率数据信息速率(Rb(Rb) )n定义：单位时间内传输信息量的大小；
6、定义：单位时间内传输信息量的大小；n单位：单位：bit/sbit/s或或bpsbpsn与与M M进制的码元传输速率的关系：进制的码元传输速率的关系：3 3、误码率、误码率n定义：定义：差错码元所占总数的比例差错码元所占总数的比例 ( (平均值平均值) ) ；MRRBb2log传输码元的总数传输中出错的码元总数eP例题：若一个传输二进制数字信号的通信系统，例题：若一个传输二进制数字信号的通信系统，1min传送了传送了24000个码元，问系统的信息速率为个码元，问系统的信息速率为 bit/s；若每分钟传输的码元个数不变，但改用八；若每分钟传输的码元个数不变，但改用八进制传输，则信息速率为进制传输，
7、则信息速率为 bit/s。第二章 信号分析 傅立叶分析指出：满足一定条件的任一周傅立叶分析指出：满足一定条件的任一周期函数可分解成正弦波的叠加。期函数可分解成正弦波的叠加。信息及其信息量信息及其信息量 通信系统中传输信息的多少采用通信系统中传输信息的多少采用“信息量信息量”来度量。来度量。 信息量的大小实际上与内容无关信息量的大小实际上与内容无关 一个消息对于接收者很有价值（即信息量大）一个消息对于接收者很有价值（即信息量大）在于这个消息是他不知道的事情或觉得不可能在于这个消息是他不知道的事情或觉得不可能发生的事情（即小概率事件）。发生的事情（即小概率事件）。 即，一条信息发生的概率越小，信息
8、量越即，一条信息发生的概率越小，信息量越大；概率越大（一种极端情况是大；概率越大（一种极端情况是“必然的必然的事情事情”信息量为信息量为0）则信息量越小。）则信息量越小。 信息量信息量I的计算公式的计算公式：)(log)(1logxpxpIaa 信息量的单位由对数底的取值决定。信息量的单位由对数底的取值决定。 若对数以若对数以2为底时单位是为底时单位是“比特比特”（bit binary unit的缩写）；的缩写）； 若以若以e为底时单位是为底时单位是“奈特奈特”（natnature unit的缩写）；的缩写）； 若以若以10为底时单位是为底时单位是“哈特哈特”（Hart Hartley的缩写）
9、。的缩写）。 通常采用通常采用“比特比特”作为信息量的实用单位作为信息量的实用单位。同学们要掌握的同学们要掌握的 例：某信源的符号集由例：某信源的符号集由 A 、 B 、 C 、 D 、 E 和和 F 组成，设每一符号独立出现，且出现概率分别组成，设每一符号独立出现，且出现概率分别为为 1/4 、 1/4 、 1/16 、 1/8 、 1/16 、 1/4 ，信，信息源以息源以 500B 速率传送信息，求：速率传送信息，求： 求：求： （1）信息源输出符号的平均信息量？）信息源输出符号的平均信息量？ （2）系统的信息传输速率）系统的信息传输速率 ？第三章 模拟信号的调制传输一、四种幅度调制一、
10、四种幅度调制 模拟线性调制模拟线性调制 1. 常规调幅常规调幅 (AM,amplitude modulation) 2. 抑制载波双边带调幅抑制载波双边带调幅 (DSB-SC,double-sideband) 3. 单边带调制单边带调制(SSB,single-sideband) 4. 残留边带调制残留边带调制(VSB,vestigial-sideband)1、常规双边带调幅常规双边带调幅 (AM)(AM) 时域表达式时域表达式 调制调制)(cos)()(0ccAMtwtfAtS直流直流调制信号调制信号 )(tf )cos(twc )(tSAM 0A )(cos)()(0ccAMtwtfAtSm
11、(t)f(t)t基带信号基带信号tf(t)SAM(t)常规调幅常规调幅(AM)信号信号A0tf(t)常规调幅常规调幅(AM)信号信号m(t)f(t)t基带信号基带信号A0错误AM 信号的频谱信号的频谱2、抑制载波双边带调幅（抑制载波双边带调幅（DSBDSB） 信号表达式信号表达式 调制：调制：twtftScDSBcos)()( )(tf )cos(twc )(tSDSB DSB信号波形及频谱信号波形及频谱DSB的频域分析的频域分析解调通常有两种方式解调通常有两种方式: :直接采用直接采用包络检波法包络检波法-用非线性器件和滤波器分离提取出用非线性器件和滤波器分离提取出调制信号的包络，获得所需的
12、信息，也称之为信号的调制信号的包络，获得所需的信息，也称之为信号的非相干非相干检波检波，其原理框图如图（，其原理框图如图（a a）所示。）所示。相干解调相干解调-通过相乘器将收到的信号与接收机产生的、与通过相乘器将收到的信号与接收机产生的、与调制信号中的载波同频同相的本地载波信号相乘，然后再经调制信号中的载波同频同相的本地载波信号相乘，然后再经过低通滤波，即可恢复出原来的调制信号，如图（过低通滤波，即可恢复出原来的调制信号，如图（b b）所示）所示。二、解调方式二、解调方式三、频分复用三、频分复用FDMFDM图3.5.2 频分复用信号的频谱结构 第四章 模拟信号的数字化1、模拟信号数字化过程、
13、模拟信号数字化过程预滤波器预滤波器发送端发送端: :模拟信源编码模拟信源编码接收端：模拟信源解码接收端：模拟信源解码抽抽样样量量化化编编码码低通低通滤波器滤波器解码解码模拟信源模拟信源模拟终端模拟终端数字数字传输系统传输系统01234567模拟信号数字化的基本原理模拟信号数字化的基本原理量化量化编码编码000011 011100 100101110 111 111 111111110101 011010量化误差量化误差0.5-0.5抽样抽样图图4.0.1 模拟信号的数字化模拟信号的数字化 图图4.1.1 模拟信号的抽样模拟信号的抽样(a) 原始的模拟信号原始的模拟信号; (b) 抽样频率为抽样
14、频率为2fs(c) 抽样频率为抽样频率为fs; (d) 抽样频率为抽样频率为fs/2由于误差跟抽样频率有关，那么抽样频率（即由于误差跟抽样频率有关，那么抽样频率（即每秒抽样的次数）多大才是合适的？每秒抽样的次数）多大才是合适的？疑问？疑问？2、低通抽样定理、低通抽样定理定理定理一个频带限制在一个频带限制在(0,fH)赫兹内的时间连续信赫兹内的时间连续信号号m(t)，只要抽样频率大于等于信号最高频率的，只要抽样频率大于等于信号最高频率的2倍，即倍，即fs2fH，则抽样后的离散样值就可以无失真，则抽样后的离散样值就可以无失真地恢复原始信号。地恢复原始信号。举例：标准的电话系统已知：人的声音的频率范
15、围在已知：人的声音的频率范围在3003400Hz3003400Hz之间之间根据抽样定理可知，只要抽样频率大于语音信根据抽样定理可知，只要抽样频率大于语音信号最高频率的号最高频率的2 2倍，即倍，即6800 Hz6800 Hz，接收端就可以，接收端就可以无失真地恢复发送端的语音信号。无失真地恢复发送端的语音信号。在实际的电话系统中，通常留有一定的余地，取在实际的电话系统中，通常留有一定的余地，取抽样频率为抽样频率为8000 Hz8000 Hz，即每秒采样，即每秒采样80008000个语音样值。个语音样值。3、模拟信号的量化、模拟信号的量化定义：定义：用有限个电平表示模拟抽样值的过程称为量化。用有
16、限个电平表示模拟抽样值的过程称为量化。x6x5x4x3x2x0 x10Ts2Ts3Ts4Ts5Ts6Ts7Ts模拟信号模拟信号量化的基本原理量化的基本原理信号的实际值信号的实际值x(6Ts)量化误量化误差差eq(6Ts)y0y7y6y5y4y3y2y1量化信号量化信号信号的量化值信号的量化值y6问题：问题：小信号时，量化信噪比很差！达不到要求。小信号时，量化信噪比很差！达不到要求。即：限制了输入信号的动态范围。即：限制了输入信号的动态范围。如：如：05V的信号范围，共分成的信号范围，共分成10段，每段长度段，每段长度0.5V。对于。对于0.2V和和4.8V，量化误差都是，量化误差都是0.2V，
17、但是，但是信噪比却差很远！信噪比却差很远！均匀量化的特点均匀量化的特点解决办法：解决办法：非均匀量化！非均匀量化！引入非均匀量化引入非均匀量化出发点：出发点：信号取值信号取值小时小时，v亦小；亦小；信号取值大信号取值大时，时，v亦大。亦大。A=1000A=1A=2A=10A=87.6x/Vz常用的：常用的：A压缩律压缩律输入输入x输出输出y128164132116181412111/82/83/84/85/86/87/81A压缩律压缩律13折线折线4、脉冲编码调制、脉冲编码调制 (PCM)1、码位、码位N的确定的确定涉及到通信的质量和设备的复杂程度。涉及到通信的质量和设备的复杂程度。数字话音：
18、数字话音：可懂可懂N=34位；位； 清晰清晰N=78 位。位。一般取一般取2的整数幂次位。的整数幂次位。)(log2Mn M M是量化电平数是量化电平数设设: C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C82. 132. 13折线码位的安排折线码位的安排极性码极性码段落码段落码(8段段)段内码段内码(16级级)（1）极性码：）极性码：C1C1=0-输入信号负极性（输入信号负极性（3象限）象限）C1=1-输入信号正极性（输入信号正极性（1象限）象限）（2）段落码：）段落码：C2 C3 C48个状态分别代表个状态分别代表8个段落。个段落。段落号12345678段落码0000010100111001
19、01110111量化级量化级段内码段内码15141312111098765432101111111011011100101110101001100001110110010101000011001000010000 （3）段内码）段内码C5 C6 C7 C8四位段内码对应每段的四位段内码对应每段的16个量化级。个量化级。 第一、二段最短，只有归一化动态范围值的第一、二段最短，只有归一化动态范围值的1/128，再将它，再将它等分等分16小段后，每一小段长度为小段后，每一小段长度为(1/128)(1/16)=1/2048,是最小是最小的量化间隔的量化间隔; 第八段最长，它是归一化值的第八段最长，它是
20、归一化值的1/2，将它等分，将它等分16小段后得每小段后得每一小段长度为一小段长度为1/32. 最小的量化间隔称为一个最小的量化间隔称为一个量化单位量化单位.段落号12345678起点电平01632641282565121024量化间隔11248163264 假设输入信号的抽样值为假设输入信号的抽样值为-800个量化级，将它个量化级，将它按照按照A压缩律压缩律13折线特性编成折线特性编成8位码，并求出量化误位码，并求出量化误差差;写出对应于该写出对应于该7位码（不含极性码）的均匀量化位码（不含极性码）的均匀量化11位码。位码。例：例：计算：计算：PCMPCM信息传输速率信息传输速率若对若对10
21、路语音信号路语音信号(每路信号的最高频率均为每路信号的最高频率均为4 kHz)进行抽样和时分复用，将所得脉冲用进行抽样和时分复用，将所得脉冲用PCM基带系统传输，信号占空比为基带系统传输，信号占空比为1，抽样后信号，抽样后信号按按64级量化，则复用后的信号信息传输速率为级量化，则复用后的信号信息传输速率为( )kbit/s。 5、增量调制、增量调制 (M) 是在是在PCM方式基础发展起来的另一种模拟信号数字传输方式基础发展起来的另一种模拟信号数字传输的方法的方法。 M调制原理调制原理 用一位码却可以表示抽样值的相对大小，而相邻抽样值用一位码却可以表示抽样值的相对大小，而相邻抽样值的相对变化将能
22、同样反映模拟信号的变化规律。的相对变化将能同样反映模拟信号的变化规律。 样值点前后比对：样值点前后比对：增加增加 减小减小两种可能，两种状态：两种可能，两种状态：“1”、“0”表示！表示！第六章 数字信号的频带传输二进制的数字调制方式：二进制的数字调制方式：2ASK2FSK2PSK2、绝对相移键控、绝对相移键控2PSK绝对相移键控：在二进制数字调制中，用已调信号绝对相移键控：在二进制数字调制中，用已调信号载波的载波的0和和 180分别表示二进制数字基带信号的分别表示二进制数字基带信号的 1 和和 0。”发送符号“”发送符号“0,1801,000nA ATstO3、相对相移键控、相对相移键控2D
23、PSK在在2PSK信号中，信号相位的变化是以未调正弦信号中，信号相位的变化是以未调正弦载波的相位作为参考，用载波相位的绝对数值表示数载波的相位作为参考，用载波相位的绝对数值表示数字信息的，所以称为绝对移相。但相干载波恢复中载字信息的，所以称为绝对移相。但相干载波恢复中载波相位的波相位的180相位模糊，导致解调出的二进制基带相位模糊，导致解调出的二进制基带信号出现反向现象，从而难以实际应用。信号出现反向现象，从而难以实际应用。为了解决为了解决2PSK信号解调过程的反向工作问题，提出信号解调过程的反向工作问题，提出了二进制差分相位键控了二进制差分相位键控(2DPSK)。 2DPSK方式是用前后相邻
24、码元的载波方式是用前后相邻码元的载波 相对相位变化相对相位变化 来表示数字信息。假设前后相邻码元的载波相位差为来表示数字信息。假设前后相邻码元的载波相位差为，可定义一种数字信息与，可定义一种数字信息与之间的关系为之间的关系为则一组二进制数字信息与其对应的则一组二进制数字信息与其对应的2DPSK信号的载波相位关信号的载波相位关系如下所示系如下所示:二进制数字信息：二进制数字信息： 1 1 0 1 0 0 1 1 1 02DPSK信号相位：信号相位： 0 0 0 0 0 0或或 0 0 0 0 0 数字信息与数字信息与之间的关系也可以定义为之间的关系也可以定义为”表示数字信息“”表示数字信息“1,
25、0, 0”表示数字信息“”表示数字信息“0,1, 04、多进制相移键控、多进制相移键控 多进制相位调制：利用正弦载波的多个相位状态多进制相位调制：利用正弦载波的多个相位状态分别对应表示分别对应表示M进制中的每一种码元组合。进制中的每一种码元组合。 用用4种不同相位表示数字信息，种不同相位表示数字信息，载波的每载波的每一相位代表两比特信息，一相位代表两比特信息，因此数字信息因此数字信息的每一个码元称为双比特码元。的每一个码元称为双比特码元。4DPSK0011参考相位0110 差错控制编码的基本方法差错控制编码的基本方法 在发送端被传输的信息序列上附加一些监在发送端被传输的信息序列上附加一些监督码
26、元督码元,这些多余码元与信息码元之间以某种这些多余码元与信息码元之间以某种确定的规则相互关联确定的规则相互关联(约束约束),接收端按照既定的接收端按照既定的规则检验信息码元与监督码元之间的关系规则检验信息码元与监督码元之间的关系.差错控制编码是通过增加数字信号的冗余差错控制编码是通过增加数字信号的冗余码元个数来提高数字通信系统的可靠性，其可码元个数来提高数字通信系统的可靠性，其可靠性增加的代价是降低了系统的有效性。靠性增加的代价是降低了系统的有效性。 第七章 差错控制编码1、差错控制方式、差错控制方式1. 检错重发（检错重发（ARQ）2. 前向纠错（前向纠错（FEC）3. 混和纠错（混和纠错（
27、HEC）4. 信息反馈（信息反馈（IF）2、常用的差错码、常用的差错码奇偶监督码奇偶监督码 ：分为奇监督码和偶监督码两类。：分为奇监督码和偶监督码两类。偶监督码偶监督码中，此监督位使码组中中，此监督位使码组中“1”的个数为偶数：的个数为偶数：式中，式中，a0为监督位为监督位，其他位为信息位。，其他位为信息位。奇监督码奇监督码中，此监督位使码组中中，此监督位使码组中“1”的个数为奇数：的个数为奇数：1. 奇偶监督码奇偶监督码n 1n 20aa= 0an 1n 20aa= 1a检错能力：可以检错能力：可以检测奇数个错误检测奇数个错误 信信 息息 码码 元元 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0
28、0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 监督码元监督码元 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0监督码元监督码元 1 0 0 1 0 1 12. 2. 水平垂直奇偶校验（二奇偶监督码）水平垂直奇偶校验（二奇偶监督码）它能发现某一行或某一列上所有奇数个错误以它能发现某一行或某一列上所有奇数个错误以及长度不大于行数（或列数）的突发错误及长度不大于行数（或列数）的突发错误3. 3. 等重码（恒比码）
29、等重码（恒比码）数字数字 电电 码码 数字数字 电电 码码 0 0 1 1 0 1 5 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 6 1 0 1 0 1 2 1 1 0 0 1 7 1 1 1 0 0 3 1 0 1 1 0 8 0 1 1 1 0 4 1 1 0 1 0 9 1 0 0 1 1我国邮电部门常采用五三定比码，即我国邮电部门常采用五三定比码，即5中取中取3，每个码，每个码组都由组都由3个个1，2个个0组成。组成。这种码在检测时，只要计算接收码组中这种码在检测时，只要计算接收码组中“1”的数目是否对，的数目是否对，就知道有无错码。就知道有无错码。3、基本概念、基本概念4、线性分组
30、码、线性分组码以（以（7 7，4 4）分组码为例）分组码为例码字：码字：A=A=（ ）3456aaaa012aaa其中信息位：其中信息位：监督位监督位 ：3456aaaa012aaa若分组码可用下列线性方程组表示：若分组码可用下列线性方程组表示：346035614562aaaaaaaaaaaa（“+”为模为模2加加 ）则：该分组码为（则：该分组码为（7 7，4 4）线性分组码（共有）线性分组码（共有1616个个码字）码字）将上例中的式子改写为：将上例中的式子改写为：000034613562456aaaaaaaaaaaa0001011001110101011101000123456aaaaaaa用矩阵表示为：用矩阵表示为：该矩阵称为监督矩阵该矩阵称为监督矩阵H。100110101010110010111H
