研究报告

PAGE

1-

【复试】2025年西安交通大学081000信息与通信工程《复试通信原理》考研

第一章信号与系统基础

1.1信号分类与描述

信号是通信系统的基本元素，它们是信息的载体，通过不同的形式和特点来传递信息。信号的分类可以从多个角度进行，包括按时间特性、频率特性、功率特性和应用场景等。以下是对信号分类与描述的几个方面的探讨。

首先，根据信号的时间特性，信号可以分为连续信号和离散信号。连续信号是指其取值在某一连续区间内可以无限细分，如正弦波、余弦波等。例如，在无线通信中，模拟信号的传输通常涉及连续信号的调制和解调。以GSM手机为例，其语音信号的传输就是通过连续的模拟信号进行的，通过调制器将模拟信号转换为适合无线传输的格式，然后通过天线发送出去。

其次，根据信号的频率特性，信号可以分为低频信号和高频信号。低频信号通常指的是频率较低的信号，如工频信号，其频率通常在几十赫兹到几千赫兹之间。高频信号则是指频率较高的信号，如微波信号，其频率通常在几千兆赫兹以上。在通信系统中，高频信号的应用非常广泛，如卫星通信、微波通信等。例如，卫星通信中的信号传输频率通常在几千兆赫兹以上，这种高频信号能够实现远距离的通信。

再者，从功率特性来看，信号可以分为稳态信号和瞬态信号。稳态信号是指其功率在时间上保持恒定，如直流信号；而瞬态信号则是指其功率在时间上会发生变化的信号，如脉冲信号。在数字通信系统中，脉冲信号的应用十分普遍，如数字调制中的脉冲调制。以数字电视传输为例，其信号传输过程中，数字信号被转换为一系列的脉冲信号，这些脉冲信号通过调制器进行调制，然后通过天线发送出去。

此外，信号还可以根据其应用场景进行分类，如语音信号、图像信号、数据信号等。语音信号是通信系统中最早被研究的信号类型之一，其传输质量直接影响到通信系统的性能。在4G和5G移动通信技术中，语音信号的传输质量得到了显著提升，用户在通话过程中的体验得到了极大改善。

总之，信号是通信系统中不可或缺的组成部分，对其进行分类和描述有助于我们更好地理解和设计通信系统。通过对信号特性的深入研究，我们可以开发出更加高效、可靠的通信技术，满足日益增长的信息传输需求。

1.2系统的基本概念

(1)系统是由相互关联的元素组成的整体，它具有一定的功能，能够按照一定的规则进行操作和变换。在通信系统中，系统可以是一个简单的设备，如一个调制器或解调器，也可以是一个复杂的网络，如全球互联网。系统的基本概念涉及到系统的组成、特性、行为和性能等多个方面。

(2)系统的组成包括硬件和软件两部分。硬件部分指的是构成系统的物理实体，如计算机、通信设备、传输线路等；软件部分则包括控制系统的程序、算法和数据等。在通信系统中，硬件部分负责信号的传输和处理，而软件部分则负责控制信号的处理过程，确保信号的准确传输。

(3)系统的特性包括系统的输入、输出、功能和性能等。输入是指系统接收到的信号，输出是指系统处理后的信号；功能是指系统能够实现的特定任务，如信号的调制、解调、编码、解码等；性能则是指系统在实现功能过程中所表现出来的各项指标，如传输速率、误码率、带宽等。在设计通信系统时，需要综合考虑系统的这些特性，以确保系统的高效、稳定和可靠运行。

1.3线性时不变系统

(1)线性时不变系统（LinearTime-Invariant,LTI）是信号与系统理论中的一个重要概念。这类系统具有线性特性和时不变特性。线性特性意味着系统的输出与输入成线性关系，即满足叠加原理；时不变特性则表示系统对信号的处理不随时间变化。在通信系统中，线性时不变系统广泛应用于信号的滤波、调制和解调等过程中。

以通信系统中的低通滤波器为例，它是一种典型的线性时不变系统。低通滤波器的主要作用是允许低频信号通过，同时抑制高频信号。在数字通信中，低通滤波器常用于信号预处理，以去除信号中的噪声和干扰。例如，在4G通信系统中，基带信号经过低通滤波器处理后，可以有效地抑制高频噪声，提高信号的传输质量。根据奈奎斯特定理，低通滤波器的截止频率通常设定为信号最高频率的两倍，以确保信号的无失真传输。

(2)线性时不变系统的数学描述通常使用差分方程或微分方程。差分方程和微分方程可以精确地描述系统对信号的响应过程。在通信系统中，线性时不变系统的数学模型有助于分析和设计系统的性能。以下是一个简单的线性时不变系统的差分方程描述：

y[n]=a1*x[n]+a2*x[n-1]+...+an*x[n-n+1]

其中，y[n]为系统输出信号，x[n]为系统输入信号，a1,a2,...,an为系统系数。该差分方程描述了一个一阶线性时不变系统，它能够对输入信号进行线性变换。

以数字通信系统中的均衡器为例，均衡器是一种用于消除信