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《通信原理》复习提纲
一、选择题、填空题、简答题
1. 模拟和数字通信系统的主要性能指标有哪些？
数字：有效性：传输速率，包括码元速率和信息速率；可靠性：错误率，包括误码率和误比特率
模拟：有效性：信号的带宽；可靠性：信噪比
2. 电磁波的主要传播方式有哪几种？它们的特点是什么？
电磁波的传播主要分为地波、天波和视线传播三种。
地波频率较低（约2MHz以下），趋于沿弯曲的地球表面传播，具有一定的绕射能力，传播距离超过数百千米或数千千米；
天波频率较高（2MHz~30MHz），它能被电离层反射，通过电离层反射传播，传播距离可以达10000km以上；
视线传播的电磁波频率高于30MHz，能够穿透电离层不被反射且沿地绕射能力也很差，类似于光波那样传输，利用无线电中继或者卫星通信，平流层通信传播
3. 什么是信道衰落？其时域和频域特性是怎样的？
衰落是指由于信道的变化导致接收信号的幅度发生随机变化的现象，即信号衰落。导致信号衰落的信道被称作衰落信道。在时域上，分为慢衰落和快衰落；在频域上，分为平坦性衰落和选择性衰落。
4. 噪声按来源可分为哪几种？按性质可分为哪几种？
按来源分可以分为人为噪声（电火花、家用电器）和自然噪声（闪电、大气噪声、热噪声）两类；按性质分可以分成脉冲噪声（电火花、闪电）、窄带噪声（交流电源、相邻电台）和起伏噪声（热噪声、散弹噪声、宇宙噪声）三类。
5. 模拟信道的模型是什么？
6. 数字信道的模型是什么？
7. 模拟调制主要有哪几种？它们的典型应用有哪些？
线性调制：振幅调制（AM）-广播，双边带调制（DSB）-立体声广播，单边带调制（SSB）-载波通信、无线电台、数据传输，残留边带调制（VSB）-电视广播、数据传输、传真
非线性调制：（角度调制）频率调制（FM）-微波中继、卫星通信、广播，相位调制（PM）-中间调制方式
8. 什么是线性和非线性调制？它们的主要区别是什么？
线性调制：已调信号频谱与调制信号频谱呈线性关系。
非线性调制：已调信号频谱与调制信号频谱呈非线性关系。
非线性调整与线性调制本质的区别在于：线性调制不改变信号的原始频谱结构，而非线性调制改变了信号的原始频谱结构。此外，非线性调制往往占用较宽的带宽。
9. 调频和调相有何异同点？
调频是𝐴 保持不变，𝜔_𝑖 (𝑡) 与 𝑚(𝑡) 呈线性关系，瞬时相位偏移随调制信号m(t)做线性变化；调相是𝐴 和 𝜔_0 保持不变，𝜑(𝑡) 与 𝑚(𝑡) 呈线性关系，瞬时频率偏移随调制信号m(t)成比例变化
角度调制中的调频和调相在实质上并没有区别，单从已调信号波形来看不能区分两者，只是调制信号和一条信号之间的关系不同而已。一般而言，角度调制信号占用较宽的频带。由于这种信号的振幅并不包含调制信号的信息，因此，尽管接收信号的振幅因传输而随机起伏，但信号中的信息不会受到损失。故它的抗干扰能力较强，特别适合在衰落信道中传输。
10. 什么是角调制信号的最大频偏？什么是角调制信号的带宽？
频偏常数： kFM（rad/s/V），最大频率偏移Δω =kFM 带宽：B≈2 (1+ mFM ) fm = 2 fm + 2Δ f
11. 什么是调频指数？什么是调相指数？
调频指数 mFM=kFM/ωm=Δω/ωm=Δ f/fm (rad)
调相指数 mPM = kPM（rad） 调相指数的含义：调制信号可能产生的最大相位偏移。
12. 模拟信号数字化包括哪几个步骤？
（模拟信号）→抽样→量化→编码→（数字信号）
13. 抽样过程和量化过程分别是对信号的那部分离散化？
抽样是对信号自变量的离散化；量化是对信号幅度进行离散化
14. 什么是低通抽样定理？什么是奈奎斯特速率？
低通抽样定理：设一个带宽有限模拟信号s(t)的最高频率为fH，若抽样频率fs≥2fH，则可以由其抽样信号序列sk(t)无失真地恢复原始信号s(t)。fs=2fH称为奈奎斯特抽样速率。
15. 什么是频谱混叠？克服频谱混叠主要有哪些方法？
若抽样速率低于奈奎斯特抽样速率，则相邻周期的频谱间将发生频谱重叠，即频谱混叠
16. 什么是均匀和非均匀量化？它们各有何优点？
M个抽样值区间是等间隔划分的，称为均匀量化。M个抽样值区间是不均匀划分的，称为非均匀量化。
均匀量化的好处就是编解码的很容易，但要达到相同的信噪比占用的带宽要大。
非均匀量化：当输入量化器的信号具有非均匀分布的概率密度（实际中常常是这样）时，非均匀量化器的输出端可以得到较高的平均信号量化噪声功率比；非均匀量化时，量化噪声功率的均方根值基本上与信号抽样值成比例。因此量化噪声对大、小信号的影响大致相同，即改善了小信号时的量化信噪比
17. 什么是PCM？脉冲编码调制
18. DPCM的基本工作原理是什么？
经过抽样的语音信号，各抽样之间存在着相关性。于是可以由前面的抽样值预测当前的抽样值；
预测必然会有误差，然后对实际值与预测值之差值进行编码。由于差值的功率比信号功率小得多，所以对差值编码所需的位数也可以显著减少。
19. DM的基本工作原理是什么？
在 DPCM基础上，当信号的抽样频率提高，相邻抽样之间的相关性增加，差值信号功率减小，编码位数也随之减少。当仅使用一位编码表示差值时，这一编码方法称为增量调制。
当差值为正时，编码为1；当差值为负时，编码为0
20. 什么是单级性码、双极性码、归零码和非归零码？
单极性波形：用正（负）电平和零电平分别表示1和0；双极性波形：用正电平和负电平分别表示1和0；非归零波形（NRZ）：在整个码元周期T内电平保持不变；归零波形（RZ）：在码元周期T内电平只持续一段时间，余下时间返回到零电平
21. 随机脉冲信号序列的功率谱有何特点？
22. 什么是码间串扰？其产生的原因是什么？
相邻码元间的互相重叠称为码间串扰。由于系统传输特性Ｈ(f)不理想而造成的各码元之间的相互干扰
23. 数字基带传输系统不会引起码间串扰的条件是什么？
当传输速率为1/T，数据传输带宽为1/2T，这时在理论上不存在码间串扰。
24. 什么是奈奎斯特准则？什么是奈奎斯特速率？
奈奎斯特准则：为得到无码间串扰的传输特性，系统传输函数不必须为矩形，而容许是具有缓慢下降边沿的任何形状，只要此传输函数是实函数并且在f=W处奇对称
2 倍带宽速率为传输速率的上限，称为奈奎斯特速率。
25. 什么是系统的“滚降”特性？
滤波器的边沿缓慢下降，通常称之为“滚降”。具有滚降特性的滤波特性仍然保持传输速率，但是它占用的带宽增大了。因此频率利用率有所降低。
26. 什么是部分响应波形？什么是部分响应系统？
部分响应波形：频带利用率既高、“尾巴”衰减又大、收敛又快的传输波形利用部分相应波形传输的基带系统称为部分响应系统。
27. 什么是眼图？它有什么功用？
所谓“眼图”，就是由解调后经过低通滤波器输出的基带信号，以码元定时作为同步信号在示波器屏幕上显示的波形。 由此图可以看出：
（1） 眼图张开的宽度决定了接收波形可以不受串扰影响而抽样再生的时间间隔。显然，最佳抽样时刻应选在眼睛张开最大的时刻。
（2） 眼图斜边的斜率，表示系统对定时抖动（或误差）的灵敏度，斜率越大，系统对定时抖动越敏感。
（3） 眼图左（右）角阴影部分的水平宽度表示信号零点的变化范围，称为零点失真量，在许多接收设备中，定时信息是由信号零点位置来提取的，对于这种设备零点失真量很重要。
（4） 在抽样时刻，阴影区的垂直宽度表示最大信号失真量。
（5） 在抽样时刻上、下两阴影区间隔的一半是最小噪声容限，噪声瞬时值超过它就有可能发生错误判决。
（6） 横轴对应判决门限电平。
28. 什么是均衡器？有哪几类均衡器？
为了减小码间串扰，通常需要在系统中插入另一种滤波器来补偿。这种滤波器称为均衡器。
均衡器的种类：频域均衡器和时域均衡器
29. 什么是ASK、FSK、PSK和DPSK？
二进制振幅键控（2ASK）二进制频移键控（2FSK）二进制相移键控（2PSK）
二进制差分相移键控（2DPSK）
30. 什么是相干解调？什么是非相干解调？
相干解调是指利用乘法器，输入一路与载频相干（同频同相）的参考信号与载频相乘。而非相干解调不使用乘法器，不需要接收机和载波同步。
31. 与数字基带信号带宽相比，ASK、FSK、PSK和DPSK的带宽分别为多少？
ASK: B2ASK=2BA FSK: Δf=| f1-f0 | + 2 fc PSK: DPSK: B=2Rb
32. ASK、FSK、PSK和DPSK的频谱分别是怎样的？
ASK：
FSK：
PSK：
DPSK：
33. FSK和PSK信号相邻码元之间波形不连续的原因何在？
FSK：开关法产生的2FSK信号，分别由两个独立的频率源产生两个不同频率的信号，故相邻码元的相位不一定是连续的。
PSK：当一个码元中包含有整数个载波周期时，则相邻码元的边界处波形是不连续的。
34. 2PSK和2DPSK信号的异同点是什么？
2DPSK 信号的功率谱密度与 2PSK 信号的功率谱相同。两者都有良好的误码率特性。
2PSK 不利于长距离传输。2DPSK 利于长距离传输。
35. 什么是星座图？它有何功用？
数字通信领域中，经常将数字信号在复平面上表示，以直观的表示信号以及信号之间的关系。这种图示就是星座图。
36. 按错误码的统计特性区分，信道可以分为哪几类？
随机信道：这种信道中的错码是随机出现的，并且各个错码的出现是统计独立的。例如，由白噪声引起的错码。
突发信道：这种信道中的错码是相对集中出现的，即在短时间段内有很多错码出现，而在这些短时间段之间有较长的无错码时间段。例如，由脉冲干扰引起的错码。
混合信道：这种信道中的错码既有随即的又有突发的
37. 差错控制技术主要有哪几种？它们各有什么特点？
检错重发：在发送码元序列中加入一些差错控制码元，接收端能够利用这些码元发现接收码元序列中有错码，但是不能确定错码的位置。这时，接收端需要利用反向信道通知发送端，要求发送端重发，直到接收到的序列中检测不到错码为止。采用检错重发技术时，通信系统需要有双向信道。
前向纠错（FEC）：接收端利用发送端在发送序列中加入的差错控制码元，不但能够发现错码，还能确定错码的位置。在二进制码元的情况下，能够确定错码的位置，就相当于能够纠正错码。
反馈校验：这是不需要再发送序列中加入差错控制码元。接收端将接收到的码元转发回发送端，在发送端将它和原发送码元逐一比较。若发现有不同，就认为接收端收到的序列中有错码，发送端立即重发。这种技术的原理和设备都很简单。其主要缺点是需要双向信道，传输效率也比较低。
检错删除：它和第一种方法的区别在于，在接收端发现错码后，立即将其删除，不要求重发。这种方法只适用于少数特定系统中，在那里发送码元中有大量冗余度，删除部分接收码元不影响应用。
38. 什么是码率、码重、码距和最小码距？
编码序列中信息码元数量 k 和总码元数量 n 之比 k/n 称为码率。在分组码中，将码组内“1”的个数称为码组的重量，简称码重。把两个码组中对应位取值不同的位数称为码组的距离，简称码距。其中最小的距离称为最小码距。
39. 码元速率、带宽、信噪比和误码率之间的关系是怎样的？
提高码元速率，势必使信噪比下降，误码率增大。采用纠错编码后，误码率将降到原来的水平，但带宽增大。
40. 什么分组码？
分组码：一类重要的纠错码，它把信源待发的信息序列按固定的κ位一组划分成消息组, 再将每一消息组独立变换成长为 n(n＞κ)的二进制数字组,称为码字。
41. 什么是线性码？
码元间的关系为线性时，称为线性码。
42. 什么是循环码？
具有某种循环特性的线性分组码。
二、绘图题
1. AM的调制与解调实现框图
2. DSB的调制与解调实现框图
3. SSB的调制与解调实现框图
4. VSB的调制与解调实现框图
5. AM的时域波形图和频域频谱图
6. DSB的时域波形图和频域频谱图
7. SSB的频域频谱图
8. VSB的频域频谱图
9. 低通抽样时域波形图的频域频谱图
10. DPCM的编解码实现框图
11. DM的编解码实现框图
12. 单极性码、双极性码、非归零码和归零码的波形图
13. 单极性码、双极性码、非归零码和归零码的频谱图
14. 数字双相码的波形图
15. 密勒码的波形图
16. 传号反转码的波形图
17. AMI码的波形图
18. HDB3码的波形图
19. ASK的调制与解调实现框图
20. FSK的调制与解调实现框图
21. PSK的调制与解调实现框图
22. DPSK的调制与解调实现框图
23. ASK的时域波形图和频域频谱图
24. FSK的时域波形图和频域频谱图
25. PSK的时域波形图和频域频谱图
26. DPSK的时域波形图和频域频谱图
27. QPSK的调制与解调实现框图
三、计算题
1. 信息量、平均信息量和总信息量的计算
2. 码元速率、信息速率、误码率和误比特率的计算
3. 角调制信号的带宽计算
4. AM信号的功率计算
5. PCM编码计算
6. PCM解码计算
7. 二进制信号的功率谱计算
8. 数字基带传输系统的频谱计算
9. 数字调制系统的功率谱计算
10. 线性分组码的编解码计算
11. 循环码的编解码计算
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