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通信原理 第1章 绪论 通信系统的一般简化模型、模拟通信系统模型、数字通信系统模型(基带传输系统和频带传输系统) 数字通信系统的优点： （1） 抗干扰能力强； （2） 差错可控，；  （3） 易于与各种数字终端接口；  （4） 易于集成化；  （5） 易于加密处理。 缺点： （1）占用带宽大； （2）需要同步。 2 通信系统分类 按调制方式分类:基带传输和频带传输。 按信号特征分类:模拟通信和数字通信. 按传输媒质分类:有线通信系统和无线通信系统. 按信号复用方式分类:频分复用、时分复用和码分复用。 3 通信方式 按消息传送的方向与时间关系:单工、半双工、双工通信系统。 按数据代码排列的时序分为串行通信和并行通信系统 4 信息及其度量 1）离散消息信息量 2）离散信源的平均信息量 5 通信系统主要性能指标有效性和可靠性 模拟通信系统： 有效性：可用传输信息速率（或有效传输带宽）来度量。 可靠性：可用接收端最终输出信噪比来度量。 频带利用率：定义为单位带宽（1赫兹）内的传输速率，即 或 可靠性：常用误码率和误信率表示。 误码率 误信率，又称误比特率 在二进制中有 第2章 随机过程 1广义平稳随机过程： 当（1）其均值与t 无关，为常数a ； （2）自相关函数只与时间间隔? 有关。 把同时满足（1）和（2）的过程定义为广义平稳随机过程。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。其特性为各态历经性 “各态历经”的含义是：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。因此，用一次实现的“时间平均”值代替过程的“统计平均”值即可。 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。 2功率谱密度 平稳随机过程的自相关函数与其功率谱密度是一对傅里叶变换 对功率谱密度进行积分，可得平稳过程的总功率。 功率谱密度P? ( f )具有非负性和实偶性，即有 3 高斯过程 式中 a － 均值 ? 2 － 方差 曲线如右图： 高斯过程经过线性变换后生成的过程仍是高斯过程 4窄带随机过程 窄带随机过程的表示式： 包络-相位表示： 分量表示： 结论1：一个均值为零的窄带平稳高斯过程?(t) ，它的同相分量?c(t)和正交分量?s(t)同样是平稳高斯过程，而且均值为零，方差（功率）也相同。此外，在同一时刻上得到的?c和?s是互不相关的或统计独立的。 结论2一个均值为零，方差为??2的窄带平稳高斯过程?(t)，其包络a?(t)的一维分布是瑞利分布，相位??(t)的一维分布是均匀分布。 5 高斯白噪声 白噪声：功率谱密度在所有频率上均为常数的噪声，即 － 双边功率谱密度 或 － 单边功率谱密度 式中 n0 － 正常数 低通白噪声 平均功率 高斯白噪声如果白噪声取值的概率分布服从高斯分布，则称之为高斯白噪声。 6 平稳随机过程通过线性系统 结论： 若线性系统的输入是平稳的，则输出也是平稳的。 输出过程的功率谱密度是输入过程的功率谱密度乘以系统频率响应模值的平方。 第3章 信 道 1.信道定义与分类： 1)广义信道和狭义信道 狭义信道指各种传输媒质 广义信道除传输媒质外,还包括馈线与天线、发收设备、调制解调器等。 2）调制信道与编码信道 因k(t)与e i (t)相乘，故称其为乘性干扰。 因k(t)作随机变化，故又称信道为随参信道。 若k(t)变化很慢或很小，则称信道为恒参信道。 乘性干扰特点：当没有信号时，没有乘性干扰。 恒参信道：对传输信号的衰耗和延时基本为常数。 举例：明线、对称电缆、同轴电缆、光纤等有线信道；中长波地波传播、超短波和微波的视距传播。 随参信道：显著特点：存在多径传播；由于每条路径的信号有不同的延时和衰落，且这些延时和衰落特性还随时间变化，从而使输出信号产生衰落。衰落信号的振幅大体上服从广义瑞利分布，相位服从均匀分布。克服这种现象的有效办法是采用分集接收。 举例：短波电离层反射信道，超短波和微波波段的对流层散射信道。 相位～频率特性：要求其为通过原点的直线， 即群时延为常数时无失真 群时延定义： 窄带高斯噪声：由于滤波器是一种线性电路，高斯过程通过线性电路后，仍为一高斯过程，故此窄带噪声又称窄带高斯噪声。 窄带高斯噪声功率： 式中 Pn(f) － 双边噪声功率谱密度，或 连续信道容量 式中 S － 信号平均功率 （W）； N － 噪声功率（W）； B － 带宽（