通信原理技术复习重点知识

目录

1.感知控制层通信的目的和特点：

2.网络传输层通信系统的设备和系统构成：

3.画出模拟通信系统和数字通信系统 ：

4.通信的方式分类为：

5.数字通信和模拟通信的比较：

 6.计算信源平均信息量： 

 7.计算主要性能指标（码元速率/信息速率/误码率/误信率/信噪比）：

8.傅里叶交换的作用： 分析频谱

9.矩形脉冲信号和抽样信号之间的傅里叶变换：

10.三种交换技术及其优缺点：

 11.信道的分类： 

12.香农公式计算最大传输速率：

13.信源编码的作用： 

14.PCM(脉冲编码调制) 三个步骤：

15.不同的抽样方法，量化方法，编码方法： 

16.低通抽样定理的意义？计算奈奎斯特间隔或频率：

17.双极性/单极性   NRZ（归零）/RZ（不归零），差分编码 ，HDB3编码规则：

18.数字基带信号的编码规则: 

19.调制和解调的概念作用：

20.常见的数字调制方式及其波形图 ：

 21.数字调制的解调方法：

22.常见的差错控制方法，优点及适用条件 ：

 23.在通信系统中，采用差错控制的目的是什么：

 24.信道编码的目的，信源编码和信道编码的不同：

25.计算码字码长，汉明重量，最小码距，判断编码的纠错检错能力： 

 26.通过多项式计算循环校验码：

27.数据链路控制的主要功能:

28.透明传输的方法:

29.HDLC的比特填充法则： 

30.EIA RS-232C的特性功能：

31.USB拓扑结构：

32. 画出RS--232C收发接口的标准连接及最简单连接方式：

33.USB总线和IEEE—1394接口的不同特点和适用场景 

34.简述蓝牙技术的特点: 

35. 蓝牙设备的接入过程：

36.红外通信技术的特点：

37.红外通信的传输方式：

38.UWB(超宽带无线通信)的特点：

39.蓝牙协议体系可以分为哪四层:

 40.什么是无线电波，电磁波会产生哪些边界效应：

41.无线电波在传输过程中，无线信号存在哪些衰耗：

42.对于接受端，无线信号将产生哪几种效应： 

43.什么是码分多址，直接序列扩频技术的理论依据是什么：

44. 多址技术种类，对应各代移动通信系统使用的是哪些多址技术

45.分级的两重含义及分级的方式

46.分级的技术：

47.合并方式：

 48.频分正交复用（OFDM）技术的优缺点：

49.试画图说明非直接方式实现OFDM的方法： 

50.自由空间传播损耗的计算和接收功率的计算（22.3.1和22.3.2）p354    最大多普勒频移

51.移动通信网的体制，覆盖方式，为什么叫蜂窝网络

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1.感知控制层通信的目的和特点：

目的：将各种传感设备（数据采集设备以及相关的控制设备）所感知的信息在较短的通信距离内传送到信息汇聚系统，并由该系统传送到网络传输层

特点：传输距离近，传输方式灵活 多样

2.网络传输层通信系统的设备和系统构成：

 网络传输层由：数据通信主机（服务器），网络交换机，路由器等构成，是在数据传送网络支持下的通信系统

3.画出模拟通信系统和数字通信系统 ：

模拟通信系统：

数字通信系统：

4.通信的方式分类为：

按码元排列方式分为：串行通信  ，并行通信

按通信方式分为：

 （1）单工通信———广播               

   (2)  半双工通信——对讲机

（3）全双工通信——移动通信系统

5.数字通信和模拟通信的比较：

 和模拟通信相比，数字通信具有： 抗干扰能力强，传输差错可控， 便于应用信息处理，保密性高， 可以综合传输各种信息 的优点

缺点：信息容易丢失，占用信道频带 较宽

 6.计算信源平均信息量： 

 例题1：

 例题2：

 7.计算主要性能指标（码元速率/信息速率/误码率/误信率/信噪比）：

码元速率：R(B)=1/T （Baud）  

 M=2时，R（b）=R(B)

M=4时，R(b)=2R(B)

例题1：

一、已知某四进制数字信号传输系统的信息速率为2400bit/s,接收端在半小时内共接收到216个错误码元,试计算该系统Pe的值。 

解:由R（b)= 2400bit/s,B

有R（B） = R(4) /log24 = 1200Bd

半个小时共传输的码元为:1200×3600×1/2 = 216×104

系统误码率:Pe = 216/(216×104) = 104、

 例题2：

如果二进制等概信号,码元宽度为0.5ms,求RB和Rb;有四进制信号,码元宽度为0.5ms,求传码率RB和独立等概时的传信率Rb

8.傅里叶交换的作用： 分析频谱

傅里叶级数是分析信号频域特性的有力工具，能对数据信号的时域特性进行分析

9.矩形脉冲信号和抽样信号之间的傅里叶变换：

特点：能量集中在主瓣，拖尾较长

  以上频谱图是对时域连续非周期的信号，故其频域是非周期连续的；实际上示波器处理的都是连续周期信号，故通过示波器观察到的频谱图，应是非周期离散信号

10.三种交换技术及其优缺点：

（1）电路交换：建立一条临时的专用电路（建立——传输——拆除）

优点：①时延小   

          ②实时性强   

          ③不存在失序问题     

          ④通用于模拟信号和数字信号 

          ⑤交换设备和控制简单

缺点：①建立时间嫌长        ②信道利用率低     ③很难差错控制

（2）报文交换：以报文为数据单位（存储——转发） 

优点：

①不需要建立线路，不存在时延       

②采用存储——转发的方式       

③一段时间部分占用通道，提高了利用率

缺点：①转发延时，实时性差        ②只适用于数字信号        ③要求有较大的缓冲区

（3）分组交换：分为若干组（存储——转发）

优点：

①加速了数据在网络中的传输

②简化了存储管理

③减少了出错率和重发数据量

④分组小，适合采用优先策略

缺点：①存在转发延时       ②增加了处理时间，时延增加       ③可重复出现失序，丢失或重复分组

 11.信道的分类： 

信道分为：狭义信道，广义信道，编码信道，调制信道

狭义信道：指传输信号的媒介（导线，光纤，无线电波）

12.香农公式计算最大传输速率：

信道带宽:B（Hz）

信号功率:S(w)

高斯白噪声功率：N（w）

C =B log 2 (1+ S / N)   (bit/s)

例题：

题目：已知：S/N = 30dB，带宽 B = 4000Hz，根据香农定理，求：有限带宽、有热噪声信道的最大数据传输速率为多少？
（香农定理公式：

①Rmax = B x log₂( 1 + S/N ) 、

② S/N(dB）= 10lg(S/N))
解：
由公式②可得 30dB = 10 lg( S/N )
解得：S/N = 1000
由公式 ①可得 Rmax = 4000Hz x log₂(1 + 1000) ≈ 4000Hz x 10 = 40000bps = 40kbps
 

13.信源编码的作用： 

①去冗余，降低信号量，提高传输有效性

②把模拟信号数字化，便于存储

14.PCM(脉冲编码调制) 三个步骤：

抽样       量化       编码

15.不同的抽样方法，量化方法，编码方法： 

抽样：

①理想抽样

②自然抽样

③平顶抽样

量化：

①非均匀量化

②均匀量化{  量化间隔▲

                  {  量化电平，量化噪声，量化误差▲/2

编码：

线性编码：{  级联逐次比较

                  {   逐次反馈线性编码

非线性编码：{  先压缩后编码

                      {  先编码后压缩

16.低通抽样定理的意义？计算奈奎斯特间隔或频率：

“低通采样定理”可简称“采样定理”在进行模拟/数字信号的转换过程中，当采样频率fs.max大于信号中最高频率fmax的2倍时(fs.max>=2fmax)，采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息。这个结论称为“采样定理”。采样定理是信息量化的基础，

带宽:      B=f(H)

奈奎斯特间隔:  1/2f(H)

速率： 2f(H)

频率：W(s)=2Πf(s)

17.双极性/单极性   NRZ（归零）/RZ（不归零），差分编码 ，HDB3编码规则：

双极性/单极性   NRZ（归零）/RZ（不归零）：

 差分编码 ：

 

HDB3编码规则：

18.数字基带信号的编码规则: 

①提高频带的利用率；

②应具有尽量小的直流分量；

③应足够大的提取码元同步信号分量；

④不受信源特性影响；

⑤有较强的抵抗能力和自检测能力；

⑥降低误码扩散

19.调制和解调的概念作用：

 调制：使一个信号的某些参数在另一个信号的控制下发生变化

 作用：便于区分信号和噪声，给测量信号赋予特征

解调:   恢复出调制信号的过程

作用：恢复原信号

20.常见的数字调制方式及其波形图 ：

ASK——幅移键控

FSK——频移键控

PSK——相移键控

 例题：某数字信号序列为100111001010，码元速率为400Baud,画出载波频率为400Hz和800Hz时的2ASK，2PSK,2DPSK的载波，假设信号起始前的信号为0

 21.数字调制的解调方法：

 ①鉴频法

 ②包络检测法

 ③相干解调法

 ④过零检测法

 ⑤差分控制法

2ASK————包络检测法，相干解调法

2FSK————鉴频法，包络检测法，相干解调法，过零检测法，差分控制法

2PSK————相干解调法

2DPSK————相干差分译码解调，相位比较差分

22.常见的差错控制方法，优点及适用条件 ：

1.自动请求重发（ARQ）方式：

条件：需要在发送端把数据编码成能检错的码

优点：传输可靠，成本低

 2.前向纠错（FEC）方式：

条件：需要在发送端把数据编码成能检错的码

优点：实时性高，纠错码冗余度高，传输效率低

不需要反馈信道

3.混合纠错方式（HEC）方式：

由ARQ和FEC组成

优点：降低了FEC的复杂度，改善ARQ的连贯性

4.信息反馈（IRQ)方式：

设备及其规程简单

 23.在通信系统中，采用差错控制的目的是什么：

差错控制：

       是在数字通信的过程中采用编码的方法对传输中产生的差错进行控制，使一个不可靠的链路变成一个可靠的链路，提高通信质量，减少误码率

 24.信道编码的目的，信源编码和信道编码的不同：

目的：减小信道噪声或者干扰影响，改善通信链路性能技术

信源：去掉信源冗余信息，达到压缩

信道：保证传输的可靠性，克服噪声和干扰

25.计算码字码长，汉明重量，最小码距，判断编码的纠错检错能力： 

码长：n  (个数)            有2^n种

汉明重量HW: 码字中非0码的个数

许用码组：1的个数为偶数个

码距：d    两个码的异或（同为0，异为1）

奇偶校验码的d(min)=2

     ① 最小距离：线性分组码的最小距离就是其非零码字的最小重量。
　　② 纠检错能力：

检测的错码个数 e     纠正错码个数  t
　　1、为检测e个错码，要求最小码距 d0 ≥ e + 1;
　　2、为纠正t个错码，要求最小码距 d0 ≥ 2e + 1;
　　3、为纠正t个错码，同时检测e个错码，则要求最小码距d0 ≥ e + t + 1

例题：

HW(110101)=4 

如 [1100,1010]码距为2 因为前后两者第2位和第3位各不同
同理[0000,0011,1100,1111 ] 0000与1111码距:4 ，0000和0011的码距 2 二者取小

 26.通过多项式计算循环校验码：

27.数据链路控制的主要功能:

（1）数据成帧功能

（2）数据链路的的建立，拆除和管理

（3）数据链路的检错和纠错

（4）异常处理能力

（5）应具备标准的通信接口

28.透明传输的方法:

①比特填充法:  (在5个连续1的后面插入一个0)

②字符填充法：数据字符前填充一个转义控制字符（DLE）

29.HDLC的比特填充法则： 

面向比特型的规程具有：透明传输，可靠性高，传输效率高，可双向传输的基本特征

HDLC定义了三种类型的节点：主节点，从节点，符合节点

30.EIA RS-232C的特性功能：

①机械特性

②电气特性

③功能特性

④过程特性(时间特性)

⑤RS—232C与TTL转换

RS—232C的电压应保证在  -5~+5v 之间

“1”————   -3~-15V

“0”————  +3~+15V

31.USB拓扑结构：

USB只允许有一个主机，USB拓扑结构为星型结构

32. 画出RS--232C收发接口的标准连接及最简单连接方式：

RS——232C规定了最大传输距离为15m,最高传输速率不高于20b/s 

33.USB总线和IEEE—1394接口的不同特点和适用场景 

USB总线的特点：

①使用方便

②传输速率高

③功耗低，性能稳定

④操作系统的支持性与灵活性

应用：鼠标，键盘，扫描仪，移动硬盘，打印机等中低速设备

 IEEE——1394特点：

①传输速率高，成本也高

②点对点传输

③灵活性高

应用：非常适合于视频或其他高速系统，以及无主机的场合

34.简述蓝牙技术的特点: 

①功耗低

远距离蓝牙——100mv(20 dBm )

典型蓝牙 ——2.5mv(4 dBm)

低功耗蓝牙——1mv (0 dBm)

②通信速率高

③工作频段不受限

蓝牙工作在2.4GHz 的ISM波段

④可靠性高

⑤通信距离短

发射功率为100mv——传输距离为100m

发射功率为2.5mv——传输距离为10m

发射功率为1mv——传输距离为10cm

⑥可灵活组网，自动搜索

最多支持7个单元建立连接

⑦成本低廉，且技术成熟

⑧应用范围广

35. 蓝牙设备的接入过程：

主设备（master,即发起连接的设备）会寻呼（page）从设备（slave,接收连接的设备），master会已跳频的方式去寻呼slave,slave会固定间隔地去扫描（scan）外部寻呼，即page scan，当scan 到外部page时便会响应response该page,这样两个设备之间便会建立link的连接，即ACL链路的连接。当ACL 链路连接建立后，主设备会发起channel的连接请求，即L2CAP的连接，建立L2CAP的连接之后，主设备采用SDP去查询从设备的免提服务，从中得到rfcomm的通道号，然后主设备会发起rfcomm的连接请求建立rfcomm的连接。然后就建立了应用的连接。

36.红外通信技术的特点：

定义：红外线是一种波长范围在750nm~1mm之间的电磁波，他的频率高于微波而低于可见光，是一种人眼看不到的光线 

IrDA限定红外波长为：850~900nm之间

特点：

①具有极强的保密性

②避免了无线电波的干扰

③可承载高速数据传输

④结构简单，成本低，耗电少，能高速数据通信

⑤靠低成本的发射器进行数据通信

缺点：容易被遮挡

37.红外通信的传输方式：

由弱到强为：

（1）散射方式

（2）宽视方式

（3）窄视方式

（4）跟踪方式

38.UWB(超宽带无线通信)的特点：

①系统结构和硬件简单

②具有较好的隐蔽性和较高的处理机制

③多径分辨能力强

④传输速率高

⑤容量化

⑥具有良好的同频段 共同性

⑦便于多功能一体化

39.蓝牙协议体系可以分为哪四层:

核心协议层

替代电缆协议层

电话控制协议层

选用协议层

 40.什么是无线电波，电磁波会产生哪些边界效应：

 无线电波是一种能在自由空间传播的电磁波

产生的边界效应：

①反射

②折射

③绕射

④散射

41.无线电波在传输过程中，无线信号存在哪些衰耗：

①路径衰耗

②慢衰耗

③快衰耗

42.对于接受端，无线信号将产生哪几种效应： 

①阴影效应

②多径效应

③远近效应

④多普勒效应

43.什么是码分多址，直接序列扩频技术的理论依据是什么：

码分多址（CDMA)：是以传输信号的码型不同来区分信道建立多址接入的方式

直接序列扩频技术的理论依据是：香浓定理 

44. 多址技术种类，对应各代移动通信系统使用的是哪些多址技术

①频分多址（FDMA）———1G       电话，大哥大

②时分多址（TDMA）, 码分多址（CDMA）————GSM      GPRS

③码分多址（CDMA）————3G    欧洲（WCDMA）   北美（CDMA---2000） 中国（TD---SCDMA）

④   4G

45.分级的两重含义及分级的方式

 ①分散传输

 ② 集中处理

方式：

①宏分级---------减小慢衰弱

②微分级---------减小快衰落影响

46.分级的技术：

①空间分集

②时间分集（静止状态时，时间分集失效）

③频率分集

④极化分集

⑤角度分集

47.合并方式：

①选择合并

②等增益合并

③最大比值合并（最佳）

 48.频分正交复用（OFDM）技术的优缺点：

优点：

①克服多经效应

②高数据传输

缺点：

①PAPR过高

②严格同步

③要信道估计

OFDM在无线局域网的应用：IEEE802.11

49.试画图说明非直接方式实现OFDM的方法： 

 

50.自由空间传播损耗的计算和接收功率的计算（22.3.1和22.3.2）p354
    最大多普勒频移

51.移动通信网的体制，覆盖方式，为什么叫蜂窝网络

体制:  大区制   小区制

覆盖方式：带状服务覆盖   面状服务覆盖

蜂窝网络：成六边形