通信原理知识体系思维导图

这是一篇关于通信原理知识的思维导图，该思维导图构建起了通信原理知识体系基础体系，让人快速入门，快速掌握知识。

通信原理

绪论

概念

通信：利用电（或光）信号将消息中所包含的信息从信源传送到一个或者多个目的地

消息 ：信息的物理表现形式，如文字、符号、数据、话音和活动图片等

信息：消息的内涵，即消息中所包含的受信者原来不知而待知的内容

信号：消息的载体

模拟信号

数字信号

通信系统模型

数字通信系统模型

有效性指标

码元传输速率RB、信息传输速率Rb、频带利用率

可靠性指标

误码率、误信率

模拟通信系统模型

有效性指标

传输带宽B

可靠性指标

输出信噪比

预备知识

确定性信号

分类

功率信号、能量信号

周期信号、非周期信号

性质

频域

频谱、频谱密度、能量谱密度、功率谱密度

时域

自相关函数、互相关函数

随机过程

基本概念

分布函数、数字特征（均值、方差、相关函数）

几种重要的随机过程

平稳随机过程

高斯随机过程

窄带随机过程

随机过程通过线性系统

信道

分类

狭义信道

有线信道、无线信道

广义信道

调制信道、编码信道

信道噪声

人为噪声、自然噪声（包含高斯白噪声）

脉冲噪声、窄带噪声、起伏噪声

信道容量

离散信道容量

连续信道容量

香农公式

信道特性对信号传输的影响

恒参信道

幅频特性

相频特性

随参信道

信号的传输衰耗随时间而变

信号的传输时延随时间而变

多径传播

瑞利型衰落、频率扩展、频率选择性衰落

模拟调制系统

线性调制

AM 调幅

中波和短波的调幅广播

DSB 双边带调制

应用较少，一般用于点对点专用通信

SSB 单边带调制

频分复用、载波电话

VSB 残留边带调制

电视广播

非线性调制（角度调制）

FM 调频

窄带FM

超短波小功率电台

宽带FM

调频立体声广播、空间与卫星通信等高质量通信系统

PM 调相

性能比较

抗噪声性能

FM>DSB/SSB>VSB>AM

频谱利用率

SSB>VSB>DSB/AM>FM

功率利用率

FM>DSB/SSB>VSB>AM

数字基带调制系统

基带信号波形

单极性波形、双极性波形、单极性归零波形、双极性归零波形、差分波形、多电平波形

常用码型

AMI码、HDB3码、双相码、差分双相码、密勒码、CMI码、快编码（nBmB、nBmT）

码间串扰（InterSymbol Interference,ISI）

定义

前面码元波形的拖尾蔓延至当前码元的抽样时刻上，从而对当前码元的判决产生干扰

产生原因

由于系统传输总特性不理想，导致码元的波形畸变、展宽和拖尾

无ISI基带传输系统

条件

时域条件

冲激响应波形h(t)仅在本码元的抽样时刻上有 最大值，并在其他码元的抽样时刻上均为0

频域条件

奈奎斯特（Nyquist）第一准则

传输特性

理想低通系统

余弦滚降系统

部分响应系统

抗噪声性能

二进制双极性基带系统

二进制单极性基带系统

眼图

定性评价

若“眼睛”线迹细而清晰，且张开度越大，则系统性能越好；反之越差

均衡

频域均衡

时域均衡

峰值失真准则

均方失真准则

数字带通调制系统

二进制数字调制

2ASK

产生原理框图

解调

相干解调（同步检测法）

非相干解调（包络检波法）

2FSK

产生原理框图

解调

非相干解调

相干解调

过零检测法

2PSK

产生原理框图

解调

相干解调

2DPSK

产生原理框图

解调

相干解调（极性比较法）加码反变换法

差分相干解调（相位比较）法

性能对比

同一种调制方式，相干解调<非相干解调，随着r增大，性能相差不大

相同的解调方式，抗噪声性能：2PSK>2DPSK>2FSK>2ASK

误码率相同条件下，信噪比要求：2ASK比2FSK高3dB，2FSK比2PSK高3dB

传输带宽：2ASK=2PSK/2DPSK<2FSK

多进制数字调制

种类

MASK、MFSK、MPSK、MDPSK

举例

4PSK(正交移相键控，QPSK)

OQPSK（偏置正交相移键控）

π/4相移QPSK

4DPSK（QDPSK）

A方式QDPSK

B方式QDPSK(π/4QDPSK)

新型数字通带调制

QAM(正交振幅调制)

16QAM

产生

正交调幅法

复合移相法

解调

正交相干解调

MSK（最小频移键控）

基本原理

正交表示法

产生

差分编码

解调

相干/非相干解调

延迟判决相干解调法

GMSK（高斯最小频移键控）

即在进行MSK调制前将矩形信号脉冲先通过一个高斯型的低通滤波器

OFDM（正交频分复用）

优缺点

优点

抗脉冲干扰

抗多径传播与衰落

频谱利用率高

缺点

对信道产生的频率偏移和相位噪声敏感

信号峰值功率和平均功率比值大，会降低 射频功率放大器的效率

应用

接入网中的高速数字环路HDSL、非对称数字环路ADSL、 高清晰度电视HDTV的地面广播系统以及3G等技术

模拟信号的数字传输

抽样

抽样定理

低通抽样

带通抽样

模拟脉冲调制

脉冲振幅调制(PAM)

脉冲宽度调制(PDM)

脉冲位置调制(PPM）

量化

均匀量化

非均匀量化

A压缩律

13折线法（我国大陆、欧洲各国以及国际间互联使用）

μ压缩律

15折线法（北美、日本和韩国等少部分国家地区使用）

编码

脉冲编码调制（PCM）

增量调制ΔM

差分脉冲编码调制（DPCM)

时分复用(TDM)

准同步数字体系（PDH）

E体系

T体系

同步数字体系（SDH）

数字信号的最佳接收

最佳接收准则

最大似然准则

最佳接收机

确知数字信号

随相数字信号

起伏数字信号

实际接收机性能<最佳接收机性能

匹配滤波器

传输函数

单位冲激响应

输出信号t0的选择

最大输出信噪比

最佳基带传输系统

理想信道的最佳基带传输系统

非理想信道的最佳基带传输系统

编码理论

差错控制编码 （纠错编码、信道编码）

差错控制方式

自动要求重发（ARQ）

前向纠错（FEC）

反馈校验

检错删除

常见编码

线性分组码

汉明码

循环码

BCH码、RS码

卷积码

维特比解码算法

Turbo码

全球3G标准：WCDMA、TD-SCDMA和CDMA2000均使用了Turbo码

低密度奇偶校验码（LDPC码）

规则LDPC码

非规则LDPC码

正交编码

阿达玛矩阵（H矩阵）

沃尔什函数和沃尔什矩阵

伪随机序列

常见伪随机序列

m序列

M序列

二次剩余序列

双素数序列

相关应用

分离多径技术

误码率测量

时延测量

噪声产生器

通信加密

数据序列的扰乱和解扰

扩展频谱通信技术

直接序列扩频

跳频

线性调频

同步原理

载波同步

插入导频法（外同步）

频域插入

时域插入

直接法（自同步）

平方环法

同相正交环法（Costas环）

码元同步

外同步法

频域插入

时域插入

自同步法

开环同步：非线性波形变换——滤波法

闭环同步：锁相环法

群同步

起止式同步法

分散式同步法

集中插入法

巴克码（一种常用的群同步码）

扩谱通信系统的同步

捕获方法

串行搜索法

并行搜索法

跟踪环路

延迟锁定跟踪环

τ抖动跟踪环

网同步

分类（同步原理）

同步网

异步网（准同步网）

终端站发射机同步方法

开环法

闭环法

通信网

拓扑结构

网形、星形、环形、环形、总线形、复合网形

类型

电话网

结构

交换

信令

性能指标

数据通信网

分类

LAN、MAN、WAN

无线、有线

专用数据网、公共数据网

OSI参考模型

应用层

表示层

会话层

运输层

网络层

数据链路层

物理层

ALOHA网

纯ALOHA系统

时隙ALOHA系统（S-ALOHA）

预约ALOHA系统（R-ALOHA）

综合业务数字网(ISDN)

窄带综合业务数据网

宽带综合业务数据网

移动通信网

蜂窝网

概述

小区划分

频率规划

组成

基站

移动台

移动交换中心

切换

硬切换

软切换

卫星移动通信网