通信原理期末考试复习重点总结(完整版)

《通信原理》考试重要知识点

第1章 绪论

掌握内容：通信系统的基本问题与主要性能指标；模拟通信与数字通信；信息量、平均信息量、信息速率。

熟悉内容：通信系统的分类；通信方式。 了解内容：通信的概念与发展；

1.1---1.3 基本概念 1、信号：消息的电的表示形式。在电通信系统中，电信号是消息传递的物质载体。 2、消息：信息的物理表现形式。如语言、文字、 数据或图像等。

3、信息：消息的内涵，即信息是消息中所包含的人们原来不知而待知的内容。 4、数字信号是一种离散的、脉冲有无的组合形式，是负载数字信息的信号。 5、模拟信号是指信号无论在时间上或是在幅度上都是连续的。

6、数字通信是用数字信号作为载体来传输消息，或用数字信号对载波进行数字调制后再传输的通信方式。它可传输电报、数字数据等数字信号，也可传输经过数字化处理的语声和图像等模拟信号。

7、模拟通信是指利用正弦波的幅度、频率或相位的变化，或者利用脉冲的幅度、宽度或位置变化来模拟原始信号，以达到通信的目的。

8、数据通信是通信技术和计算机技术相结合而产生的一种新的通信方式。 9、通信系统的一般模型

10、按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号，可相应地把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。

11、模拟通信系统是传输模拟信号的通信系统。模拟信号具有频率很低的频谱分量，一般不宜直接传输，需要把基带信号变换成其频带适合在信道中传输的频带信号，并可在接收端进行反变换。完成这种变换和反变换作用的通常是调制器和解调器。

12、数字通信系统是传输数字信号的通信系统。 数字通信涉及的技术问题很多，其中主要有信源编码/译码、信道编码/译码、数字调制/解调、数字复接、 同步以及加密等。 13、数字信道模型

14、通信系统的分类

1 、按通信业务分类分为话务通信和非话务通信。

2、根据是否采用调制，可将通信系统分为基带传输和频带（调制）传输。

3、按照信道中所传输的是模拟信号还是数字相应地把通信系统分成模拟通信系统和数字通信系统。

4、按传输媒质分类，可分为有线通信系统和无线通信系统两大类。

有线通信是用导线（如架空明线、同轴电缆、 光导纤维、波导等）作为传输媒质完成通信的，如市内电话、有线电视、海底电缆通信等。

无线通信是依靠电磁波在空间传播达到传递消息的目的的，如短波电离层传播、微波视距传播、卫星中继等。

15、常见传输多路信号有两种复用方式，即频分复用、时分复用。频分复用是用频谱搬移的方法使不同信号占据不同的频率范围。时分复用是用脉冲调制的方法使不同信号占据不同的时间区间。

1.4 信息及其度量 1、信号是消息的载体，而信息是消息的内涵。

任何信源产生的输出都是随机的，信息含量就是对消息中这种不确定性的度量，是用统计方法来定性的。

消息出现的概率越小，消息中包含的信息量就越大。 2、信息量的计算

信息量I与消息出现的概率P(x)之间的关系应为：

信息量的单位与对数底数a有关。

a=2时， 信息量的单位为比特(bit)； a=e时， 信息量的单位为奈特(nat)； a=10时， 信息量的单位为哈特莱（Hartley）。 目前广泛使用的单位为比特。 3、信源的熵：

每个符号所含信息量的统计平均值，即平均信息量H为：

例题：（重点）设二进制离散信源，发送1的概率是3/4，发送0的概率是1/4，发送1或者0是相互独立的；

1、信源每个输出符号的信息量为多少？

2、若信源发出符号序列：110001，则此消息序列的信息量是多少？ 3、第2步骤中的符号序列的每个符号的平均信息量是多少？ 4、求信息源的熵？

例题：书本第11页，【例1-2】（重点）

1.5 通信系统的主要性能指标

通信系统的主要性能指标是系统的有效性和可靠性。

有效性是指在给定时间内所传输的信息内容的多少，或者说是传输的“速度”问题；有效性指标：用单位时间传送的信息量来衡量，传送信息量越大，有效性越好；

可靠性是指接收信息的准确程度，也就是传输的“质量”问题。可靠性指标：用接收端最终输出信噪比来度量，信噪比越大，可靠性越好。

第2章 确知信号

掌握确知信号的基本概念；了解确知信号的频域性质和时域性质。

2、1 基本概念

1、系统：一般来讲，系统是一个由若干互有关联的单元组成的并具有某种功能以用来达到某些特定目的的有机整体，其意义十分广泛。分类如下： 连续时间系统与离散时间系统

即时系统和动态系统（按照系统内是否含有记忆元件） 无源系统和有源系统（按系统内是否含源）

集中参数系统和分布参数系统 （按系统的参数是集中的或分布的）

线性系统和非线性系统（按其特性分）时不变系统与时变系统（按其参数是否随t而变） 2、信号的基本概念

信号是消息的一种物理体现，消息则是信号的具体内容。 各种传输信号的方法：烽火、鼓声、旗语、电信号。 信号按物理属性分：电信号和非电信号。

描述信号的常用方法（1）函数表达式f(t)，（2）波形。 3、信号的分类：

4、确知信号：可以用确定时间函数表示的信号，称为确定信号或规则信号。如正弦信号。 5、随机信号：不能用确定时间函数表示的信号，且在任意时刻的取值都具有不确定性，只可能知道它的统计特性，如在某时刻取某一数值的概率，这类信号称为随机信号或不确定信号。 5、确知信号的类型

注意：

1、对于能量信号，能量等于一个有限正值，但平均功率为零； 2、对于功率信号，平均功率等于一个有限值，但能量为无穷大； 3、能量信号和功率信号的分类对于非确知信号也使用。

2.2 确知信号的频域性质

2.2.1 功率信号的频谱 2.2.2 能量信号的频谱密度

3、二者的区别：

4、单位冲激函数(?函数)（重点：课本第23页，【例2-5】）

2.3 确知信号的时域性质

1、能量信号的自相关函数

2、自相关函数的性质：

3、功率信号的自相关函数和性质

4、能量信号的互相关函数和性质

5、功率信号的互相关函数和性质

复习题（重点）

? 1、画出单位阶跃信号和单位冲激函数的曲线图。 ? 2、写出抽样函数的形式，画出其基本图形。 ? 3、什么叫做确知信号？

? 4、按能量是否有限，信号分为哪些类？ ? 5、能量信号的特点？ ? 6、功率信号的特点？

? 7、简单描述一下单位冲击函数的特点。 ? P34 习题 2 – 2；2 – 5；

第3章 随机信号分析

掌握内容：平稳随机过程的数字特征与概率密度函数；平稳随机过程的相关函数与功率谱密度；高斯信号通过线性系统。平稳随机过程；平稳随机过程的各态历经性；

1、 什么是随机过程？

随机过程是一类随时间作随机变化的过程，它不能用确切的时间函数描述。可从两种不同角度看：

角度1：对应不同随机试验结果的时间过程的集合。 角度2：随机过程是随机变量概念的延伸。

在任一给定时刻t1上，每一个样本函数?i (t)都是一个确定的数值?i (t1)，但是每个?i (t1)都是不可预知的。

在一个固定时刻t1上，不同样本的取值{?i (t1), i = 1, 2, ?, n}是一个随机变量，记为? (t1)。 因此，我们又可以把随机过程看作是在时间进程中处于不同时刻的随机变量的集合。

2、随机过程的分布函数：

3、随机过程的数字特征

所以，方差等于均方值与均值平方之差，它表示随机过程在时刻 t 对于均值a ( t )的偏离程度。

3.2平稳随机过程 1、平稳随机过程及其性质

2、严平稳随即过程的数字特征

结论：

把同时满足（1）和（2）的过程定义为广义平稳随机过程。 显然，严平稳随机过程必定是广义平稳的，反之不一定成立。

在通信系统中所遇到的信号及噪声，大多数可视为平稳的随机过程。因此，研究平稳随机过程有着很大的实际意义。 3、各态历经性

问题的提出：能否从一次试验而得到的一个样本函数x(t)来决定平稳过程的数字特征呢? 回答是肯定的。平稳过程在满足一定的条件下具有一个有趣而又非常有用的特性，称为“各态历经性”（又称“遍历性”）。

具有各态历经性的过程，其数字特征（均为统计平均）完全可由随机过程中的任一实现的时间平均值来代替。 4、各态；历经性的条件

“各态历经”的含义： 随机过程中的任一次实现都经历了随机过程的所有可能状态。 具有各态历经的随机过程一定是平稳过程，反之不一定成立。

在通信系统中所遇到的随机信号和噪声，一般均能满足各态历经条件。

5、（重点，书本：第41页）[例3-1]

6、平稳过程的自相关函数及其性质

3.3高斯随机过程（正态随机过程）

定义：如果随机过程? (t)的任意n维（n =1,2,...）分布均服从正态分布，则称它为正态过程或高斯过程。

高斯随机过程的重要性质

1、高斯过程的n维分布只依赖各个随机变量的均值、方差和归一化协方差。 2、广义平稳的高斯过程也是严平稳的。

3、因为，若高斯过程是广义平稳的，即其均值与时间无关，协方差函数只与时间间隔有关，而与时间起点无关，则它的n维分布也与时间起点无关，故它也是严平稳的。所以，高斯过程若是广义平稳的，则也严平稳。

4、高斯过程经过线性变换后生成的过程仍是高斯过程。也可以说，若线性系统的输入为

高斯过程，则系统输出也是高斯过程。

补充：线性系统

1、定义：

由若干相互作用和相互依赖的事物组合而成的，具有稳定功能的整体。系统模型：系统物理特性的数学抽象。

在电子技术领域中，“系统”、“电路”、“网络”三个名词在一般情况下可以通用。 2、信号与系统的描述

系统的表示：

数学表达式：系统物理特性的数学抽象。 系统图：形象地表示其功能。

3、线性系统

二、数据通信概述

1、数据通信的概念 2、数据通信系统的组成 3、数据通信系统的性能指标 4、网络协议与协议体系结构

1、数据通信的概念

数据通信是指计算机与通信技术相结合的产物，通常是指依照通信协议，利用数据传输技术，在智能终端与计算机之间或者计算机与计算机之间传送数据的过程。 特点：

? 通信双方至少有一方是计算机；

? 数据通信中传输的信息是以二进制数形式表现；

? 它与远程信息处理相联系，是包括科学计算、过程控制、科学检索的内容的广义的信

息处理。 数据通信包括：

? 数据传输：数据传输是数据通信的基础。

? 数据处理：数据处理（如数据的集中、交换、控制等）使数据的远距离交换得以实现。 通信控制

? 通信按照一定的规则有步骤的进行，即双方必须按照一定的协议或约定，包括收发双

方的同步、传输的控制和数据流量的控制等。

数据通信系统：

数据通信系统是通过数据电路将分布在远地的数据终端设备与计算机系统连接起来，实现数据传输、交换、存储和处理的系统。

1.2 数据终端设备（DTE）

在数据通信系统中，用于发送和接收数据的设备称为数据终端设备（简称DTE）。 构成：数据输入设备、数据输出设备和传输控制器。

? 作用：把信息变换成以数字代码表示的数据，并把这些数据通过传输信道送到远端计

算机系统，同时接受数据。

? DTE属于用户范畴，其种类繁多，功能差别较大。

? 从计算机和计算机通信系统的观点来看，终端是输入／输出的工具；

? 从数据通信网络的观点来看，计算机和终端都称为网络的数据终端设备，简称终端。 通信控制器 ：为了有效而可靠地进行通信，通信双方必须按一定的规程进行，如收发双方的同步、差错控制、传输链路的建立、维待和拆除及数据流量控制等，所以必须设置通信控制器来完成这些功能，对应于软件部分就是通信协议，这也是数据通信与传统电话通信的主要区别。

1.2 数据电路终接设备（DCE）

用来连接DTE与数据通信网络的设备称为数据电路终接设备（Data Circuit-terminating Equipment，DCE），可见该设备为用户设备提供入网的连接点。

DCE的功能就是完成数据信号的变换，要进行“数字→模拟”变换，方法就是调制，而接收端要进行反变换，即“模拟→数字”变换，这就是解调。

数据电路指的是在线路或信道上加信号变换设备之后形成的二进制比特流通路，它由传输信道及其两端的数据电路终接设备（DCE）组成。

数据链路是在数据电路已建立的基础上，通过发送方和接收方之间交换“握手”信号，使双方确认后方可开始传输数据的两个或两个以上的终端装置与互连线路的组合体。

“握手”信号是指通信双方建立同步联系、使双方设备处于正确收发状态、通信双方相互核对地址等。

中央计算机由通信控制器、主机以及外围设备组成，其功能是进行数据处理并可将处理结果向相应的数据终端设备输出。

主机又称中央处理机，主要功能是进行数据处理。 传输信道，目前数据通信中所使用的多为有线信道。

主要有：

直接利用传输媒体的实线信道（如局域网中）； 经调制解调器的频分信道（如部分地区用户线路中）；

时分信道，由于光纤通信技术的发展，现在绝大部分的数据传输在时分信道上，以同步数字体系SDH方式传输。

数据传输按信息传送的方向与时间可以分为：单工、半双工、全双工三种传输方式。

1.2 传输方式---多路复用 为了提高信道的利用率，在数据的传输中组合多个低速的数据终端共同使用一条高速的信道，这种方法称为多路复用，常用的复用技术有频分复用和时分复用。 ? 频分复用

? 频分复用是将物理信道上的总带宽分成若干个独立的信道（即子信道），分别分

配给用户传输数据信息，各子信道间还略留一个宽度（称为保护带）。

? 频分复用适用于传输模拟信号的频分制信道，主要用于电话和有线电视（CATV）

系统，在数据通信系统中应和调制解调技术结合使用，且只在地区用户线上用到，长途干线上主要采用时分复用。

? 时分复用

? 时分复用是将一条物理信道按时间分成若干时间片（即时隙）轮流地分配给每个

用户，每个时间片由复用的一个用户占用，而不像FDM那样，同一时间同时发送多路信号。

? 数据时分复用可分为同步时分复用和统计时分复用 。 ? 同步时分复用和统计时分复用

? 同步时分复用是指复用器把时隙固定地分配给各个数据终端，通过时隙交织形成

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