《通信原理》復(fù)習(xí)提綱.doc

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《通信原理》復(fù)習(xí)提綱 一、選擇題、填空題、簡答題 1. 模擬和數(shù)字通信系統(tǒng)的主要性能指標有哪些？ 數(shù)字：有效性：傳輸速率，包括碼元速率和信息速率；可靠性：錯誤率，包括誤碼率和誤比特率 模擬：有效性：信號的帶寬；可靠性：信噪比 2. 電磁波的主要傳播方式有哪幾種？它們的特點是什么？ 電磁波的傳播主要分為地波、天波和視線傳播三種。 地波頻率較低（約2MHz以下），趨于沿彎曲的地球表面?zhèn)鞑ィ哂幸欢ǖ睦@射能力，傳播距離超過數(shù)百千米或數(shù)千千米； 天波頻率較高（2MHz~30MHz），它能被電離層反射，通過電離層反射傳播，傳播距離可以達10000km以上； 視線傳播的電磁波頻率高于30MHz，能夠穿透電離層不被反射且沿地繞射能力也很差，類似于光波那樣傳輸，利用無線電中繼或者衛(wèi)星通信，平流層通信傳播 3. 什么是信道衰落？其時域和頻域特性是怎樣的？ 衰落是指由于信道的變化導(dǎo)致接收信號的幅度發(fā)生隨機變化的現(xiàn)象，即信號衰落。導(dǎo)致信號衰落的信道被稱作衰落信道。在時域上，分為慢衰落和快衰落；在頻域上，分為平坦性衰落和選擇性衰落。 4. 噪聲按來源可分為哪幾種？按性質(zhì)可分為哪幾種？ 按來源分可以分為人為噪聲（電火花、家用電器）和自然噪聲（閃電、大氣噪聲、熱噪聲）兩類；按性質(zhì)分可以分成脈沖噪聲（電火花、閃電）、窄帶噪聲（交流電源、相鄰電臺）和起伏噪聲（熱噪聲、散彈噪聲、宇宙噪聲）三類。 5. 模擬信道的模型是什么？ 6. 數(shù)字信道的模型是什么？ 7. 模擬調(diào)制主要有哪幾種？它們的典型應(yīng)用有哪些？ 線性調(diào)制：振幅調(diào)制（AM）-廣播，雙邊帶調(diào)制（DSB）-立體聲廣播，單邊帶調(diào)制（SSB）-載波通信、無線電臺、數(shù)據(jù)傳輸，殘留邊帶調(diào)制（VSB）-電視廣播、數(shù)據(jù)傳輸、傳真 非線性調(diào)制：（角度調(diào)制）頻率調(diào)制（FM）-微波中繼、衛(wèi)星通信、廣播，相位調(diào)制（PM）-中間調(diào)制方式 8. 什么是線性和非線性調(diào)制？它們的主要區(qū)別是什么？ 線性調(diào)制：已調(diào)信號頻譜與調(diào)制信號頻譜呈線性關(guān)系。 非線性調(diào)制：已調(diào)信號頻譜與調(diào)制信號頻譜呈非線性關(guān)系。 非線性調(diào)整與線性調(diào)制本質(zhì)的區(qū)別在于：線性調(diào)制不改變信號的原始頻譜結(jié)構(gòu)，而非線性調(diào)制改變了信號的原始頻譜結(jié)構(gòu)。此外，非線性調(diào)制往往占用較寬的帶寬。 9. 調(diào)頻和調(diào)相有何異同點？ 調(diào)頻是?? 保持不變，??_?? (??) 與 ??(??) 呈線性關(guān)系，瞬時相位偏移隨調(diào)制信號m(t)做線性變化；調(diào)相是?? 和 ??_0 保持不變，??(??) 與 ??(??) 呈線性關(guān)系，瞬時頻率偏移隨調(diào)制信號m(t)成比例變化 角度調(diào)制中的調(diào)頻和調(diào)相在實質(zhì)上并沒有區(qū)別，單從已調(diào)信號波形來看不能區(qū)分兩者，只是調(diào)制信號和一條信號之間的關(guān)系不同而已。一般而言，角度調(diào)制信號占用較寬的頻帶。由于這種信號的振幅并不包含調(diào)制信號的信息，因此，盡管接收信號的振幅因傳輸而隨機起伏，但信號中的信息不會受到損失。故它的抗干擾能力較強，特別適合在衰落信道中傳輸。 10. 什么是角調(diào)制信號的最大頻偏？什么是角調(diào)制信號的帶寬？ 頻偏常數(shù)： kFM（rad/s/V），最大頻率偏移Δω =kFM 帶寬：B≈2 (1+ mFM ) fm = 2 fm + 2Δ f 11. 什么是調(diào)頻指數(shù)？什么是調(diào)相指數(shù)？ 調(diào)頻指數(shù) mFM=kFM/ωm=Δω/ωm=Δ f/fm (rad) 調(diào)相指數(shù) mPM = kPM（rad） 調(diào)相指數(shù)的含義：調(diào)制信號可能產(chǎn)生的最大相位偏移。 12. 模擬信號數(shù)字化包括哪幾個步驟？ （模擬信號）→抽樣→量化→編碼→（數(shù)字信號） 13. 抽樣過程和量化過程分別是對信號的那部分離散化？ 抽樣是對信號自變量的離散化；量化是對信號幅度進行離散化 14. 什么是低通抽樣定理？什么是奈奎斯特速率？ 低通抽樣定理：設(shè)一個帶寬有限模擬信號s(t)的最高頻率為fH，若抽樣頻率fs≥2fH，則可以由其抽樣信號序列sk(t)無失真地恢復(fù)原始信號s(t)。fs=2fH稱為奈奎斯特抽樣速率。 15. 什么是頻譜混疊？克服頻譜混疊主要有哪些方法？ 若抽樣速率低于奈奎斯特抽樣速率，則相鄰周期的頻譜間將發(fā)生頻譜重疊，即頻譜混疊 16. 什么是均勻和非均勻量化？它們各有何優(yōu)點？ M個抽樣值區(qū)間是等間隔劃分的，稱為均勻量化。M個抽樣值區(qū)間是不均勻劃分的，稱為非均勻量化。 均勻量化的好處就是編解碼的很容易，但要達到相同的信噪比占用的帶寬要大。 非均勻量化：當輸入量化器的信號具有非均勻分布的概率密度（實際中常常是這樣）時，非均勻量化器的輸出端可以得到較高的平均信號量化噪聲功率比；非均勻量化時，量化噪聲功率的均方根值基本上與信號抽樣值成比例。因此量化噪聲對大、小信號的影響大致相同，即改善了小信號時的量化信噪比 17. 什么是PCM？脈沖編碼調(diào)制 18. DPCM的基本工作原理是什么？ 經(jīng)過抽樣的語音信號，各抽樣之間存在著相關(guān)性。于是可以由前面的抽樣值預(yù)測當前的抽樣值； 預(yù)測必然會有誤差，然后對實際值與預(yù)測值之差值進行編碼。由于差值的功率比信號功率小得多，所以對差值編碼所需的位數(shù)也可以顯著減少。 19. DM的基本工作原理是什么？ 在 DPCM基礎(chǔ)上，當信號的抽樣頻率提高，相鄰抽樣之間的相關(guān)性增加，差值信號功率減小，編碼位數(shù)也隨之減少。當僅使用一位編碼表示差值時，這一編碼方法稱為增量調(diào)制。 當差值為正時，編碼為1；當差值為負時，編碼為0 20. 什么是單級性碼、雙極性碼、歸零碼和非歸零碼？ 單極性波形：用正（負）電平和零電平分別表示1和0；雙極性波形：用正電平和負電平分別表示1和0；非歸零波形（NRZ）：在整個碼元周期T內(nèi)電平保持不變；歸零波形（RZ）：在碼元周期T內(nèi)電平只持續(xù)一段時間，余下時間返回到零電平 21. 隨機脈沖信號序列的功率譜有何特點？ 22. 什么是碼間串擾？其產(chǎn)生的原因是什么？ 相鄰碼元間的互相重疊稱為碼間串擾。由于系統(tǒng)傳輸特性Ｈ(f)不理想而造成的各碼元之間的相互干擾 23. 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)不會引起碼間串擾的條件是什么？ 當傳輸速率為1/T，數(shù)據(jù)傳輸帶寬為1/2T，這時在理論上不存在碼間串擾。 24. 什么是奈奎斯特準則？什么是奈奎斯特速率？ 奈奎斯特準則：為得到無碼間串擾的傳輸特性，系統(tǒng)傳輸函數(shù)不必須為矩形，而容許是具有緩慢下降邊沿的任何形狀，只要此傳輸函數(shù)是實函數(shù)并且在f=W處奇對稱 2 倍帶寬速率為傳輸速率的上限，稱為奈奎斯特速率。 25. 什么是系統(tǒng)的“滾降”特性？ 濾波器的邊沿緩慢下降，通常稱之為“滾降”。具有滾降特性的濾波特性仍然保持傳輸速率，但是它占用的帶寬增大了。因此頻率利用率有所降低。 26. 什么是部分響應(yīng)波形？什么是部分響應(yīng)系統(tǒng)？ 部分響應(yīng)波形：頻帶利用率既高、“尾巴”衰減又大、收斂又快的傳輸波形利用部分相應(yīng)波形傳輸?shù)幕鶐到y(tǒng)稱為部分響應(yīng)系統(tǒng)。 27. 什么是眼圖？它有什么功用？ 所謂“眼圖”，就是由解調(diào)后經(jīng)過低通濾波器輸出的基帶信號，以碼元定時作為同步信號在示波器屏幕上顯示的波形。 由此圖可以看出： （1） 眼圖張開的寬度決定了接收波形可以不受串擾影響而抽樣再生的時間間隔。顯然，最佳抽樣時刻應(yīng)選在眼睛張開最大的時刻。 （2） 眼圖斜邊的斜率，表示系統(tǒng)對定時抖動（或誤差）的靈敏度，斜率越大，系統(tǒng)對定時抖動越敏感。 （3） 眼圖左（右）角陰影部分的水平寬度表示信號零點的變化范圍，稱為零點失真量，在許多接收設(shè)備中，定時信息是由信號零點位置來提取的，對于這種設(shè)備零點失真量很重要。 （4） 在抽樣時刻，陰影區(qū)的垂直寬度表示最大信號失真量。 （5） 在抽樣時刻上、下兩陰影區(qū)間隔的一半是最小噪聲容限，噪聲瞬時值超過它就有可能發(fā)生錯誤判決。 （6） 橫軸對應(yīng)判決門限電平。 28. 什么是均衡器？有哪幾類均衡器？ 為了減小碼間串擾，通常需要在系統(tǒng)中插入另一種濾波器來補償。這種濾波器稱為均衡器。 均衡器的種類：頻域均衡器和時域均衡器 29. 什么是ASK、FSK、PSK和DPSK？ 二進制振幅鍵控（2ASK）二進制頻移鍵控（2FSK）二進制相移鍵控（2PSK） 二進制差分相移鍵控（2DPSK） 30. 什么是相干解調(diào)？什么是非相干解調(diào)？ 相干解調(diào)是指利用乘法器，輸入一路與載頻相干（同頻同相）的參考信號與載頻相乘。而非相干解調(diào)不使用乘法器，不需要接收機和載波同步。 31. 與數(shù)字基帶信號帶寬相比，ASK、FSK、PSK和DPSK的帶寬分別為多少？ ASK: B2ASK=2BA FSK: Δf=| f1-f0 | + 2 fc PSK: DPSK: B=2Rb 32. ASK、FSK、PSK和DPSK的頻譜分別是怎樣的？ ASK： FSK： PSK： DPSK： 33. FSK和PSK信號相鄰碼元之間波形不連續(xù)的原因何在？ FSK：開關(guān)法產(chǎn)生的2FSK信號，分別由兩個獨立的頻率源產(chǎn)生兩個不同頻率的信號，故相鄰碼元的相位不一定是連續(xù)的。 PSK：當一個碼元中包含有整數(shù)個載波周期時，則相鄰碼元的邊界處波形是不連續(xù)的。 34. 2PSK和2DPSK信號的異同點是什么？ 2DPSK 信號的功率譜密度與 2PSK 信號的功率譜相同。兩者都有良好的誤碼率特性。 2PSK 不利于長距離傳輸。2DPSK 利于長距離傳輸。 35. 什么是星座圖？它有何功用？ 數(shù)字通信領(lǐng)域中，經(jīng)常將數(shù)字信號在復(fù)平面上表示，以直觀的表示信號以及信號之間的關(guān)系。這種圖示就是星座圖。 36. 按錯誤碼的統(tǒng)計特性區(qū)分，信道可以分為哪幾類？ 隨機信道：這種信道中的錯碼是隨機出現(xiàn)的，并且各個錯碼的出現(xiàn)是統(tǒng)計獨立的。例如，由白噪聲引起的錯碼。 突發(fā)信道：這種信道中的錯碼是相對集中出現(xiàn)的，即在短時間段內(nèi)有很多錯碼出現(xiàn)，而在這些短時間段之間有較長的無錯碼時間段。例如，由脈沖干擾引起的錯碼。 混合信道：這種信道中的錯碼既有隨即的又有突發(fā)的 37. 差錯控制技術(shù)主要有哪幾種？它們各有什么特點？ 檢錯重發(fā)：在發(fā)送碼元序列中加入一些差錯控制碼元，接收端能夠利用這些碼元發(fā)現(xiàn)接收碼元序列中有錯碼，但是不能確定錯碼的位置。這時，接收端需要利用反向信道通知發(fā)送端，要求發(fā)送端重發(fā)，直到接收到的序列中檢測不到錯碼為止。采用檢錯重發(fā)技術(shù)時，通信系統(tǒng)需要有雙向信道。 前向糾錯（FEC）：接收端利用發(fā)送端在發(fā)送序列中加入的差錯控制碼元，不但能夠發(fā)現(xiàn)錯碼，還能確定錯碼的位置。在二進制碼元的情況下，能夠確定錯碼的位置，就相當于能夠糾正錯碼。 反饋校驗：這是不需要再發(fā)送序列中加入差錯控制碼元。接收端將接收到的碼元轉(zhuǎn)發(fā)回發(fā)送端，在發(fā)送端將它和原發(fā)送碼元逐一比較。若發(fā)現(xiàn)有不同，就認為接收端收到的序列中有錯碼，發(fā)送端立即重發(fā)。這種技術(shù)的原理和設(shè)備都很簡單。其主要缺點是需要雙向信道，傳輸效率也比較低。 檢錯刪除：它和第一種方法的區(qū)別在于，在接收端發(fā)現(xiàn)錯碼后，立即將其刪除，不要求重發(fā)。這種方法只適用于少數(shù)特定系統(tǒng)中，在那里發(fā)送碼元中有大量冗余度，刪除部分接收碼元不影響應(yīng)用。 38. 什么是碼率、碼重、碼距和最小碼距？ 編碼序列中信息碼元數(shù)量 k 和總碼元數(shù)量 n 之比 k/n 稱為碼率。在分組碼中，將碼組內(nèi)“1”的個數(shù)稱為碼組的重量，簡稱碼重。把兩個碼組中對應(yīng)位取值不同的位數(shù)稱為碼組的距離，簡稱碼距。其中最小的距離稱為最小碼距。 39. 碼元速率、帶寬、信噪比和誤碼率之間的關(guān)系是怎樣的？ 提高碼元速率，勢必使信噪比下降，誤碼率增大。采用糾錯編碼后，誤碼率將降到原來的水平，但帶寬增大。 40. 什么分組碼？ 分組碼：一類重要的糾錯碼，它把信源待發(fā)的信息序列按固定的κ位一組劃分成消息組, 再將每一消息組獨立變換成長為 n(n＞κ)的二進制數(shù)字組,稱為碼字。 41. 什么是線性碼？ 碼元間的關(guān)系為線性時，稱為線性碼。 42. 什么是循環(huán)碼？ 具有某種循環(huán)特性的線性分組碼。 二、繪圖題 1. AM的調(diào)制與解調(diào)實現(xiàn)框圖 2. DSB的調(diào)制與解調(diào)實現(xiàn)框圖 3. SSB的調(diào)制與解調(diào)實現(xiàn)框圖 4. VSB的調(diào)制與解調(diào)實現(xiàn)框圖 5. AM的時域波形圖和頻域頻譜圖 6. DSB的時域波形圖和頻域頻譜圖 7. SSB的頻域頻譜圖 8. VSB的頻域頻譜圖 9. 低通抽樣時域波形圖的頻域頻譜圖 10. DPCM的編解碼實現(xiàn)框圖 11. DM的編解碼實現(xiàn)框圖 12. 單極性碼、雙極性碼、非歸零碼和歸零碼的波形圖 13. 單極性碼、雙極性碼、非歸零碼和歸零碼的頻譜圖 14. 數(shù)字雙相碼的波形圖 15. 密勒碼的波形圖 16. 傳號反轉(zhuǎn)碼的波形圖 17. AMI碼的波形圖 18. HDB3碼的波形圖 19. ASK的調(diào)制與解調(diào)實現(xiàn)框圖 20. FSK的調(diào)制與解調(diào)實現(xiàn)框圖 21. PSK的調(diào)制與解調(diào)實現(xiàn)框圖 22. DPSK的調(diào)制與解調(diào)實現(xiàn)框圖 23. ASK的時域波形圖和頻域頻譜圖 24. FSK的時域波形圖和頻域頻譜圖 25. PSK的時域波形圖和頻域頻譜圖 26. DPSK的時域波形圖和頻域頻譜圖 27. QPSK的調(diào)制與解調(diào)實現(xiàn)框圖 三、計算題 1. 信息量、平均信息量和總信息量的計算 2. 碼元速率、信息速率、誤碼率和誤比特率的計算 3. 角調(diào)制信號的帶寬計算 4. AM信號的功率計算 5. PCM編碼計算 6. PCM解碼計算 7. 二進制信號的功率譜計算 8. 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的頻譜計算 9. 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的功率譜計算 10. 線性分組碼的編解碼計算 11. 循環(huán)碼的編解碼計算