《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(jiǎn)答題 1. 模擬和數(shù)字通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)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(cuò)誤率，包括誤碼率和誤比特率 模擬：有效性：信號(hào)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(diǎn)是什么？ 電磁波的傳播主要分為地波、天波和視線(xiàn)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?，具有一定的繞射能力，傳播距離超過(guò)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(guò)電離層反射傳播，傳播距離可以達(dá)10000km以上； 視線(xiàn)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(lèi)似于光波那樣傳輸，利用無(wú)線(xiàn)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(shí)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(hào)的幅度發(fā)生隨機(jī)變化的現(xiàn)象，即信號(hào)衰落。導(dǎo)致信號(hào)衰落的信道被稱(chēng)作衰落信道。在時(shí)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(lái)源可分為哪幾種？按性質(zhì)可分為哪幾種？ 按來(lái)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(lèi)；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(tái)）和起伏噪聲（熱噪聲、散彈噪聲、宇宙噪聲）三類(lèi)。 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(xiàn)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(wú)線(xiàn)電臺(tái)、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(xiàn)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(xiàn)性和非線(xiàn)性調(diào)制？它們的主要區(qū)別是什么？ 線(xiàn)性調(diào)制：已調(diào)信號(hào)頻譜與調(diào)制信號(hào)頻譜呈線(xiàn)性關(guān)系。 非線(xiàn)性調(diào)制：已調(diào)信號(hào)頻譜與調(diào)制信號(hào)頻譜呈非線(xiàn)性關(guān)系。 非線(xiàn)性調(diào)整與線(xiàn)性調(diào)制本質(zhì)的區(qū)別在于：線(xiàn)性調(diào)制不改變信號(hào)的原始頻譜結(jié)構(gòu)，而非線(xiàn)性調(diào)制改變了信號(hào)的原始頻譜結(jié)構(gòu)。此外，非線(xiàn)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(diǎn)？ 調(diào)頻是?? 保持不變，??_?? (??) 與 ??(??) 呈線(xiàn)性關(guān)系，瞬時(shí)相位偏移隨調(diào)制信號(hào)m(t)做線(xiàn)性變化；調(diào)相是?? 和 ??_0 保持不變，??(??) 與 ??(??) 呈線(xiàn)性關(guān)系，瞬時(shí)頻率偏移隨調(diào)制信號(hào)m(t)成比例變化 角度調(diào)制中的調(diào)頻和調(diào)相在實(shí)質(zhì)上并沒(méi)有區(qū)別，單從已調(diào)信號(hào)波形來(lái)看不能區(qū)分兩者，只是調(diào)制信號(hào)和一條信號(hào)之間的關(guān)系不同而已。一般而言，角度調(diào)制信號(hào)占用較寬的頻帶。由于這種信號(hào)的振幅并不包含調(diào)制信號(hào)的信息，因此，盡管接收信號(hào)的振幅因傳輸而隨機(jī)起伏，但信號(hào)中的信息不會(huì)受到損失。故它的抗干擾能力較強(qiáng)，特別適合在衰落信道中傳輸。 10. 什么是角調(diào)制信號(hào)的最大頻偏？什么是角調(diào)制信號(hào)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(hào)可能產(chǎn)生的最大相位偏移。 12. 模擬信號(hào)數(shù)字化包括哪幾個(gè)步驟？ （模擬信號(hào)）→抽樣→量化→編碼→（數(shù)字信號(hào)） 13. 抽樣過(guò)程和量化過(guò)程分別是對(duì)信號(hào)的那部分離散化？ 抽樣是對(duì)信號(hào)自變量的離散化；量化是對(duì)信號(hào)幅度進(jìn)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(gè)帶寬有限模擬信號(hào)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(hào)序列sk(t)無(wú)失真地恢復(fù)原始信號(hào)s(t)。fs=2fH稱(chēng)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(diǎn)？ M個(gè)抽樣值區(qū)間是等間隔劃分的，稱(chēng)為均勻量化。M個(gè)抽樣值區(qū)間是不均勻劃分的，稱(chēng)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(dá)到相同的信噪比占用的帶寬要大。 非均勻量化：當(dāng)輸入量化器的信號(hào)具有非均勻分布的概率密度（實(shí)際中常常是這樣）時(shí)，非均勻量化器的輸出端可以得到較高的平均信號(hào)量化噪聲功率比；非均勻量化時(shí)，量化噪聲功率的均方根值基本上與信號(hào)抽樣值成比例。因此量化噪聲對(duì)大、小信號(hào)的影響大致相同，即改善了小信號(hào)時(shí)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(guò)抽樣的語(yǔ)音信號(hào)，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(cè)當(dāng)前的抽樣值； 預(yù)測(cè)必然會(huì)有誤差，然后對(duì)實(shí)際值與預(yù)測(cè)值之差值進(jìn)行編碼。由于差值的功率比信號(hào)功率小得多，所以對(duì)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(dāng)信號(hào)的抽樣頻率提高，相鄰抽樣之間的相關(guān)性增加，差值信號(hào)功率減小，編碼位數(shù)也隨之減少。當(dāng)僅使用一位編碼表示差值時(shí)，這一編碼方法稱(chēng)為增量調(diào)制。 當(dāng)差值為正時(shí)，編碼為1；當(dāng)差值為負(fù)時(shí)，編碼為0 20. 什么是單級(jí)性碼、雙極性碼、歸零碼和非歸零碼？ 單極性波形：用正（負(fù)）電平和零電平分別表示1和0；雙極性波形：用正電平和負(fù)電平分別表示1和0；非歸零波形（NRZ）：在整個(gè)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(shí)間，余下時(shí)間返回到零電平 21. 隨機(jī)脈沖信號(hào)序列的功率譜有何特點(diǎn)？ 22. 什么是碼間串?dāng)_？其產(chǎn)生的原因是什么？ 相鄰碼元間的互相重疊稱(chēng)為碼間串?dāng)_。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(huì)引起碼間串?dāng)_的條件是什么？ 當(dāng)傳輸速率為1/T，數(shù)據(jù)傳輸帶寬為1/2T，這時(shí)在理論上不存在碼間串?dāng)_。 24. 什么是奈奎斯特準(zhǔn)則？什么是奈奎斯特速率？ 奈奎斯特準(zhǔn)則：為得到無(wú)碼間串?dāng)_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(shí)函數(shù)并且在f=W處奇對(duì)稱(chēng) 2 倍帶寬速率為傳輸速率的上限，稱(chēng)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(chēng)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(chēng)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(guò)低通濾波器輸出的基帶信號(hào)，以碼元定時(shí)作為同步信號(hào)在示波器屏幕上顯示的波形。 由此圖可以看出： （1） 眼圖張開(kāi)的寬度決定了接收波形可以不受串?dāng)_影響而抽樣再生的時(shí)間間隔。顯然，最佳抽樣時(shí)刻應(yīng)選在眼睛張開(kāi)最大的時(shí)刻。 （2） 眼圖斜邊的斜率，表示系統(tǒng)對(duì)定時(shí)抖動(dòng)（或誤差）的靈敏度，斜率越大，系統(tǒng)對(duì)定時(shí)抖動(dòng)越敏感。 （3） 眼圖左（右）角陰影部分的水平寬度表示信號(hào)零點(diǎn)的變化范圍，稱(chēng)為零點(diǎn)失真量，在許多接收設(shè)備中，定時(shí)信息是由信號(hào)零點(diǎn)位置來(lái)提取的，對(duì)于這種設(shè)備零點(diǎn)失真量很重要。 （4） 在抽樣時(shí)刻，陰影區(qū)的垂直寬度表示最大信號(hào)失真量。 （5） 在抽樣時(shí)刻上、下兩陰影區(qū)間隔的一半是最小噪聲容限，噪聲瞬時(shí)值超過(guò)它就有可能發(fā)生錯(cuò)誤判決。 （6） 橫軸對(duì)應(yīng)判決門(mén)限電平。 28. 什么是均衡器？有哪幾類(lèi)均衡器？ 為了減小碼間串?dāng)_，通常需要在系統(tǒng)中插入另一種濾波器來(lái)補(bǔ)償。這種濾波器稱(chēng)為均衡器。 均衡器的種類(lèi)：頻域均衡器和時(shí)域均衡器 29. 什么是ASK、FSK、PSK和DPSK？ 二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK）二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）二進(jìn)制相移鍵控（2PSK） 二進(jìn)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(hào)與載頻相乘。而非相干解調(diào)不使用乘法器，不需要接收機(jī)和載波同步。 31. 與數(shù)字基帶信號(hào)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(hào)相鄰碼元之間波形不連續(xù)的原因何在？ FSK：開(kāi)關(guān)法產(chǎn)生的2FSK信號(hào)，分別由兩個(gè)獨(dú)立的頻率源產(chǎn)生兩個(gè)不同頻率的信號(hào)，故相鄰碼元的相位不一定是連續(xù)的。 PSK：當(dāng)一個(gè)碼元中包含有整數(shù)個(gè)載波周期時(shí)，則相鄰碼元的邊界處波形是不連續(xù)的。 34. 2PSK和2DPSK信號(hào)的異同點(diǎn)是什么？ 2DPSK 信號(hào)的功率譜密度與 2PSK 信號(hào)的功率譜相同。兩者都有良好的誤碼率特性。 2PSK 不利于長(zhǎng)距離傳輸。2DPSK 利于長(zhǎng)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(hào)在復(fù)平面上表示，以直觀的表示信號(hào)以及信號(hào)之間的關(guān)系。這種圖示就是星座圖。 36. 按錯(cuò)誤碼的統(tǒng)計(jì)特性區(qū)分，信道可以分為哪幾類(lèi)？ 隨機(jī)信道：這種信道中的錯(cuò)碼是隨機(jī)出現(xiàn)的，并且各個(gè)錯(cuò)碼的出現(xiàn)是統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的。例如，由白噪聲引起的錯(cuò)碼。 突發(fā)信道：這種信道中的錯(cuò)碼是相對(duì)集中出現(xiàn)的，即在短時(shí)間段內(nèi)有很多錯(cuò)碼出現(xiàn)，而在這些短時(shí)間段之間有較長(zhǎng)的無(wú)錯(cuò)碼時(shí)間段。例如，由脈沖干擾引起的錯(cuò)碼。 混合信道：這種信道中的錯(cuò)碼既有隨即的又有突發(fā)的 37. 差錯(cuò)控制技術(shù)主要有哪幾種？它們各有什么特點(diǎn)？ 檢錯(cuò)重發(fā)：在發(fā)送碼元序列中加入一些差錯(cuò)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(cuò)碼，但是不能確定錯(cuò)碼的位置。這時(shí)，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(cè)不到錯(cuò)碼為止。采用檢錯(cuò)重發(fā)技術(shù)時(shí)，通信系統(tǒng)需要有雙向信道。 前向糾錯(cuò)（FEC）：接收端利用發(fā)送端在發(fā)送序列中加入的差錯(cuò)控制碼元，不但能夠發(fā)現(xiàn)錯(cuò)碼，還能確定錯(cuò)碼的位置。在二進(jìn)制碼元的情況下，能夠確定錯(cuò)碼的位置，就相當(dāng)于能夠糾正錯(cuò)碼。 反饋校驗(yàn)：這是不需要再發(fā)送序列中加入差錯(cuò)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(rèn)為接收端收到的序列中有錯(cuò)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(jiǎn)單。其主要缺點(diǎn)是需要雙向信道，傳輸效率也比較低。 檢錯(cuò)刪除：它和第一種方法的區(qū)別在于，在接收端發(fā)現(xiàn)錯(cuò)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(chēng)為碼率。在分組碼中，將碼組內(nèi)“1”的個(gè)數(shù)稱(chēng)為碼組的重量，簡(jiǎn)稱(chēng)碼重。把兩個(gè)碼組中對(duì)應(yīng)位取值不同的位數(shù)稱(chēng)為碼組的距離，簡(jiǎn)稱(chēng)碼距。其中最小的距離稱(chēng)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(shì)必使信噪比下降，誤碼率增大。采用糾錯(cuò)編碼后，誤碼率將降到原來(lái)的水平，但帶寬增大。 40. 什么分組碼？ 分組碼：一類(lèi)重要的糾錯(cuò)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(dú)立變換成長(zhǎng)為 n(n＞κ)的二進(jìn)制數(shù)字組,稱(chēng)為碼字。 41. 什么是線(xiàn)性碼？ 碼元間的關(guān)系為線(xiàn)性時(shí)，稱(chēng)為線(xiàn)性碼。 42. 什么是循環(huán)碼？ 具有某種循環(huán)特性的線(xiàn)性分組碼。 二、繪圖題 1. AM的調(diào)制與解調(diào)實(shí)現(xiàn)框圖 2. DSB的調(diào)制與解調(diào)實(shí)現(xiàn)框圖 3. SSB的調(diào)制與解調(diào)實(shí)現(xiàn)框圖 4. VSB的調(diào)制與解調(diào)實(shí)現(xiàn)框圖 5. AM的時(shí)域波形圖和頻域頻譜圖 6. DSB的時(shí)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(shí)域波形圖的頻域頻譜圖 10. DPCM的編解碼實(shí)現(xiàn)框圖 11. DM的編解碼實(shí)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(hào)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(shí)現(xiàn)框圖 20. FSK的調(diào)制與解調(diào)實(shí)現(xiàn)框圖 21. PSK的調(diào)制與解調(diào)實(shí)現(xiàn)框圖 22. DPSK的調(diào)制與解調(diào)實(shí)現(xiàn)框圖 23. ASK的時(shí)域波形圖和頻域頻譜圖 24. FSK的時(shí)域波形圖和頻域頻譜圖 25. PSK的時(shí)域波形圖和頻域頻譜圖 26. DPSK的時(shí)域波形圖和頻域頻譜圖 27. QPSK的調(diào)制與解調(diào)實(shí)現(xiàn)框圖 三、計(jì)算題 1. 信息量、平均信息量和總信息量的計(jì)算 2. 碼元速率、信息速率、誤碼率和誤比特率的計(jì)算 3. 角調(diào)制信號(hào)的帶寬計(jì)算 4. AM信號(hào)的功率計(jì)算 5. PCM編碼計(jì)算 6. PCM解碼計(jì)算 7. 二進(jìn)制信號(hào)的功率譜計(jì)算 8. 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的頻譜計(jì)算 9. 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的功率譜計(jì)算 10. 線(xiàn)性分組碼的編解碼計(jì)算 11. 循環(huán)碼的編解碼計(jì)算