通信原理

这是一个关于考研通信原理的思维导图。整理了通信原理课程的核心知识点与难点，包括信号与系统基础、调制与解调技术、信道编码与解码等多个方面。

通信原理

• 模拟调制系统
  • 线性调制
    • AM
      • 条件
        • 有电平A
      • 调制方式
        • 相加器，与载波相乘
      • 解调方式
        • 包络检波
          • 噪声，带通滤波，包络检波器，输出
          • 输入信号功率等于边带加载波 噪声功率双边功率谱密度乘以带宽二倍 输出信号功率为2倍边带功率
        • 相干解调
          • 叠加噪声，带通滤波，与载波相乘，低通滤波
          • 输出信号功率减半 输出噪声功率减为1/4N
        • 一般采用包络，正因为am信号有抬高电平A，若A不够大，则过调幅，无法包络检波
      • 性质
        • 调制增益2/3
        • 抗噪声差
    • DSB
      • 条件
        • 无载波分量，无法包络，
      • 调制方式
        • mt与载波cos2πft相乘
      • 解调方式
        • 相干解调
          • 结构：带通滤波，相乘器，低通滤波，输出
          • 同AM
      • 性质
        • 增益为2（调制100%）
    • SSB
      • 条件
        • 无载波分量，无法包络，
      • mt*coswt+-mt希尔*sin wt
      • 调制方式
        • 滤波法
          • mt与载波cos2πft相乘，在经过一个单边带滤波器
            • 子主题
        • 相移法
          • 两个之路，分别经过希尔伯特滤波器相乘器与延迟90度的相乘器，最后想加减
      • 解调方式
        • 相干解调
          • 相乘+低通滤波
      • 性质
    • VSB
      • 条件
        • 无载波分量，无法包络，
      • 调制方式
        • 载波相乘，单边带滤波器
      • 解调方式
        • 相干解调
      • 性质
        • Hf-fo+Hf+fo为常数
  • 非线性调制
    • FM
      • 表达式
        • Acoswt+屮
      • 调制方式
        • 直接调制
        • 间接调制
      • 性质
        • 调频指数mf
        • 载波频率，
    • PM
      • 条件
        • 子主题
      • 调制方式
      • 解调方式
      • 性质
• 数字基带传输
  • 数字基带信号波形
    • 单极性归零
      • 有位同步信息
    • 单极性不归零
      • 易于产生，其他都差
    • 双极性归零
      • 等概时无直流分量，有位同步
    • 双极性不归零
  • 传输系统
    • 输入符号序列经过发送滤波器，信道，接收滤波器，采样判决得到
  • 常用的传输码型
    • AMI
    • HDB3
      • 克服了AMI连0缺点，低频少，无直流
    • CMI
      • 连1用11，00表示，0用01
    • 弥勒码
      • 连1用10，01交替，连0用00 11，要注意重点电平一致
    • 双相码
      • 1用10，0用01
  • 选码规则
    • 无直流，低频少，有一定自检能力，有定时信息，主瓣窄，拖尾衰减快
  • 无ISI传输特性
    • 奈奎斯特第一准则
      • 频带利用率2/1+a
      • RBmax=2fn
      • Bmin=1/2RBmax
  • 部分响应系统
    • 结构
      • 预编码，
        • 差分编码，避免相关编码带来的差错
      • 相关编码
        • 人为引入码干，打到2频带利用率
      • 模L判决
        • 回复发送的L进制码元
    • 分类
      • 第一类
        • 后一个码元模二加，然后相加
      • 第四类
        • 与后两个码元模二加，然后相减
    • 符合奈奎斯特第二准则
  • 眼图
    • 观察码间干扰，噪声，抗抖动的情况
  • 时域均衡
  • 最大频带利用率2/1+a
• 数字带通传输
  • 2ASK
    • 条件
      • 单极性基带信号乘以载波
    • 调制方式
      • 模拟相乘法，数字键控法
    • 解调方式
      • 相干解调
        • Pe=1/2erfc根号r/4
      • 包络检波
        • Pe=1/2exp(-r/4).,r为信噪比
    • 性质
      • 有两个AM信号组成
      • 频带利用率1/2，带宽=2RB
  • 2FSK
    • 条件
      • 由两路ask叠加
    • 调制方式
      • 相乘
      • 键控法
    • 解调方式
      • 相干解调
      • 过零检测法
        • 放大限幅，微分整流，宽脉冲发生器，低通滤波
    • 性质
      • 带宽(f2-f1)+2RB
        • 误码率
  • 2PSK
    • 性质
      • 误码率最小，有道排现象
  • 2DPSK
    • 条件
    • 调制方式
      • 载波相乘，单边带滤波器
    • 解调方式
      • 差分相干解调
        • 子主题
      • 码反变换
        • 低筒后加入码反变换器
    • 性质
      • 带宽2RB，最复杂
  • 多进制调制
    • 目的，增加频带利用率
    • 代价，同样误码率，信号功率需求增加
    • QPSK
      • a方式
        • 与初始相位差π/2倍数
      • b方式
      • 有两路正交psk组成
        • 调制方式
          • 基带信号经过极性变换，串并变换，分两路经过相乘器，再汇合，相乘器有相位差
          • a方式就相移π/4，恢复也是
        • 解调方式
          • 经过BPF，分两路载波恢复，LPF，抽样判决，并串变换
    • QDPSK在串并变换后+码变换
• 新型数字带通传输
  • QAM
    • 振幅和相位联合监控
    • 调制（16为例）
      • 串并变换，2/4电平转换，两路相乘器，加
    • 解调
      • BPF，相乘器，LPF，抽样，电平转换，串并变换
    • 星座图
      • 4*4方阵，与16PSK比，欧式距离更大，抗噪声好
  • MSK
    • 包络恒定，相位连续，带宽最小，严格正交的2FSK
      • 子主题
    • 瞬时频率f+-1/(4Ts)
    • 调频指数1/2
    • 正交调制
      • 差分编码，串并变换，两路相乘器，还有相乘器，（f两个），汇合，
    • 匹配接受抗噪声与2PSK一样，相干解调，差3db
  • GMSK
    • 在msk调制器之前加入高斯低通滤波
    • 优点，功率谱更加集中，旁瓣衰减更快 缺点，码间干扰大
  • OFDM
    • 将数据流分散到子载波上，降低子载波速率，提高抗衰落
    • 调制中用傅立叶反变换，解调正变换
• 接收机
  • 最佳接收机
    • 不等概
      • 等改基础上，加入W0W1积分器后面
    • 等概
      • 信号分两路到相乘器，积分器，汇合比较判决
    • 与实际接收机区别
      • 实际接收机已调信号带宽是第一零点带宽，接收端带宽为，传码率的2倍 最佳接收机采用奈奎斯特带宽，为传码率一半，接收端带宽就是传码率
  • 匹配滤波器
    • 直接分两路两个匹配接受ht=sT-t
    • 信号卷积运算
  • 最佳接受准则
    • 最大输出信噪比，r=2E/n
    • 相关系数p
• 信道编码
  • 分类
    • 卷积码
      • 码树
      • 状态图
      • 网格图
    • 线性分组码
      • 汉明码
      • 生成矩阵
        • 左单位阵
      • 监督矩阵
        • 右单位
      • 循环码
        • 编码器原理图
        • 生成多项式
    • 奇偶校验码
      • 奇校偶不校
  • 差错控制
    • 检错重发
      • 收端检错不纠错
    • 前向纠错
      • 收端剪错纠错，复杂
    • 反馈校验
      • 收端不检不纠，让发段自行比对并肩错重发
    • 目的，提高可靠性，客服信道噪声引起的误码
  • 概念
    • 码重
    • 码距
      • 检错纠错能力
        • d>=e+1
        • d>=2t+1
        • t+e+1
    • 编码效率
      • k/n
    • 冗余度
      • 监督位比码元长度
• 信源编码
  • 应用于模拟信号数字传输系统在AD转换中包括
    • 抽样
      • 定理
        • 低通采样
          • B>fl，以＞2fh的速率抽样
        • 带通采样
          • B<fl.以2B(k/n+1)
      • 方式
        • 自然抽样
          • 以窄带脉冲串抽样
        • 理想抽样
          • 以冲击序列抽样，
        • 平顶抽样
          • 以矩形脉冲，要加保持电路和修正网络
    • 量化
      • 将抽样值离散化
      • 方式
        • 均匀量化
          • 等间隔划分，缺点是小信号信噪比差
        • 非均匀量化
          • 增加小信号信噪比，通过压缩器，扩张器实现
          • 压缩方法
            • A率
              • A=87.6，13折线代表，对应pcm30/32鸡群
            • u率
              • u=255，15折线，对应pcm24鸡群
      • 量化信噪比计算
        • 子主题
    • 编码
      • pcm
        • 7/11变换电路
          • 将编的8微码换成2进制11位.减小编码数
        • 折叠二进制码
          • 简化电路，减少量化噪声
        • 量化信噪比6N，
        • 基群
          • 30/32
            • 1帧32时隙，一时隙8bit，TS0时系帧同步，TS16信令信息
          • 24
            • 24*8+1为每帧包含比特
      • DPCM
        • 预测编码方法，对当前值与预测值差值进行比较并编码传输
        • 当量化电平数为2，为增量调制△M
          • 波形图
          • 不过载条件
            • 台阶斜率＞译码器跟踪斜率
        • 优点，减小编码比特率，降低编码位数
  • 经过数字系统后DA转换的译码
    • 7/12变换
      • 人为补半个量化级，减少量化误差
• 信道
  • 广义
    • 调制信道
      • 恒参
        • 无失真传输条件频域
          • 1，幅频特性为常数 2，相频特性是过零点斜率为负的直线 （群时延特性为负的常数）
        • 食欲条件
          • 抽样频率大于2最高模拟信号频率
        • 相频失真
          • 数字信号产生码间干扰，用相位均衡
        • 幅频失真
          • 码间串扰，幅度均衡
      • 随参
        • 信号传输损耗和时延随着时间变，多径效应
        • 信道带款小于相关带宽，平坦衰落，大于就是频率选择性衰落
        • 多径传播
          • 瑞利衰落
            • 窄带噪声为瑞利分布 窄带噪声叠加信号载波为莱斯分布 窄带噪声叠加大信号为高斯
          • 频率弥散
          • 频率选择性衰落
            • 要让B<Bs
    • 编码信道
      • 有记忆无记忆
      • 模型
  • 狭义
    • 有线和无线信道
      • 子主题
• 确知信号
  • 卷积公式
  • 欧拉公式
  • 门函数
  • 三角形函数
  • 周期函数
  • 能量谱与功率谱
    • 密度公式
    • 自相关函数
    • 互相关系数
• 随机过程
  • 特点
    • 时间函数
    • 随机变量
  • 数字特征
    • 数学期望方差相关函数
  • 平稳随机过程
    • 广义平稳
      • 狭义平稳（严平稳）
        • 任意n维与时间起点无关
      • 均值为常数，至于时间间隔有关
    • 各态历经性
      • 统计平均等于样本时间平均
  • 窄带随机过程
    • 功率谱密度
  • 高斯白噪声
    • 功率谱自相关
• 第一章绪论
  • 通信系统组成
    • 模拟通信
    • 数字通信
  • 系统优缺点
  • 通信系统分类
    • 信号特征
      • 数字和模拟
    • 信号复用方式
      • 时分频分码分
    • 传输方式
      • 基带频带
    • 通信方式
      • 半双工单工全双工
  • 信息量计算
    • I=-log2 P
    • 总信息量等于负的概率×log2 P
  • 系统性能指标
    • 有效性
      • 数字信号
        • 频带利用率
      • 模拟信号
        • 带宽
    • 可靠性
      • 数字信号
        • 误码率误信率
      • 模拟信号
        • 信噪比
• 主题