通信原理重点难点.docVIP

第1章 绪论 1.1 本章小结 本章主要讨论通信系统的组成、分类和主要性能指标，以及信息的度量和信道容量等。 通信就是异地间人与人、人与机器、机器与机器进行信息的传递和交换。通信的目的在于信息的传递和交换。信息可理解为消息中所含有的特定内容。通信中信息的传送是通过信号来进行的。信号是消息的载荷者。 我们把实现信息传输过程的全部设备和传输媒介所构成的总体称为通信系统。传输模拟信号的系统称为模拟通信系统，数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统。 数字通信系统的主要优点是抗干扰性强，无噪声积累，便于加密处理，采用时分复用实现多路通信，设备便于集成化、微型化，数字通信便于利用现代数字信号处理技术对数字信息进行处理。但其缺点是数字信号占用频带较宽。 通信系统传输信息的多少用“信息量”来衡量，它与消息出现的概率有关。 衡量通信系统性能的指标是有效性和可靠性。模拟通信系统的有效性指标用所传信号的有效传输带宽来表征，可靠性指标用整个通信系统的输出信噪比来衡量。数字通信系统的有效性指标用传输速率（传输速率和信息传输速率）和频带利用率（码元频带利用率和信息频带利用率）来表征。数字通信系统的可靠性指标用差错率（误码率和误信率）来衡量。 信道是信号的传输通道。信道特性将直接影响通信的质量。信道按其参数特性可分为恒参信道和随参信道。恒参信道对信号传输的影响是确定的或者是变化极其缓慢的。因此，其传输特性可以等效为一个线性时不变网络，该线性网络的传输特性可以用幅度—频率特性和相位—频率特性来表征。随参信道的参数随时间随机快变化，所以它的特性比恒参信道要复杂，对传输信号的影响也较为严重。影响信道特性的主要因素是传输媒介。随参信道的传输媒质有以下三个特点：（1）对信号的衰耗随时间而变化。（2）传输的时延随时间而变。（3）多径传播。 通信系统中的噪声常常被近似地表述成高斯白噪声。在讨论通信系统性能受噪声的影响时，我们主要分析的就是高斯白噪声的影响。 信息是通过信道传输的，如果信道受到加性高斯白噪声的干扰，传输信号的功率和带宽又都受到限制，这时信道的传输能力如何？香农公式给出了信道中信息无差错传输的最大信息速率 。 1.2 重点内容 包括通信的基本概念及其系统模型、信息论初步、通信系统的性能指标、高斯白噪声信道的信道容量（香农公式）。 1.3 难点内容 随参信道对信号传输的影响；香农公式的物理意义及其对通信系统研究与发展的指导意义。 第2章 信号与噪声分析 2.1 本章小结 本章首先对确知信号的分析作概要性的复习，然后重点讨论随机变量和平稳随机过程的统计特性，以及随机过程通过线性系统的基本分析方法。 信号的分类方法有多种，可以分为确知信号和随机信号、周期信号和非周期信号、能量信号和功率信号等等。一般地说，能量有限的信号称为能量信号；平均功率有限的信号称为功率信号。功率信号对应的频谱是功率谱，能量信号对应的频谱是能量谱。 确知信号可以从频域和时域两方面进行分析。频域分析常采用傅里叶分析法。时域分析主要有自相关函数和互相关函数。能量信号的自相关函数等于信号的能量；而功率信号的自相关函数等于信号的平均功率。互相关函数反映两个信号的相关程度，它和时间无关，只和时间差有关，并且互相关函数和两个信号的前后次序有关。 随机信号的统计特性既可由其概率分布和概率密度函数表示，也可由其数字特征来描述。 我们定义随时间变化的无数个随机变量的集合为随机过程。随机过程的基本特征是：它是时间t的函数，但在任一确定时刻上的取值是不确定的，是一个随机变量；或者，可将它看成是一个事件的全部可能实现构成的总体，其中每个实现都是一个确定的时间函数，而随机性就体现在出现哪一个实现是不确定的。通信过程中的随机信号和噪声均可归纳为依赖于时间t的随机过程。通信系统中的信号和噪声都可以看作是随时间变化的随机过程。 随机过程的统计特征可通过它的概率分布或数字特征加以表述，其主要的数字特征有：数学期望（均值）、方差、相关函数和协方差函数。 若一个随机过程的统计特性与时间起点无关，则称其为严平稳随机过程（或狭义平稳随机过程）。若随机过程的均值和方差为常数，而自相关函数与时间的起点无关，仅与时间间隔有关，则称其为宽平稳随机过程（或广义平稳随机过程）。严平稳随机过程一定也是宽平稳随机过程。反之，宽平稳随机过程就不一定是严平稳随机过程。但对于高斯随机过程两者是等价的。在通信系统理论中讨论的大都是宽平稳随机过程，简称平稳随机过程。平稳随机过程一般具有各态历经性。 平稳随机过程的自相关函数与其功率谱密度之间互为傅里叶变换的关系。平稳随机过程通过线性系统后其输出过程仍然是平稳的。高斯过程通过线性系统后仍为高斯过程，但其数字特征发生了变化。平稳随机过程通过乘法器后其输出过程是非平稳随机过程。 一个均值为零的窄带平稳高