通信原理复习重点

1.1消息与信息之间的关系：通信系统传输的具体对象是消息，其最终的目的在于通过消息的传送使收信者获知信息。

信息: 指的是收信者在收到消息之前对消息的不确定性。

信息与消息的关系：消息是具体的，而信息是抽象的。

1.2模拟通信框图数字通信框图：两者优缺点：与模拟通信相比，数字通信具有以下优点：（p5）1.抗干扰能力强，且噪声不积累。

2.传输差错可控。

3.便于用现代数字信号处理技术对数字信号进行处理、变换、存储。

4.易于集成，使通信设备微型化，重量轻。

5.易于加密处理，且保密性好。

·其缺点是一般需要较大的传输宽带。

1.3．1 通信方式分类（p8）：单工通信：指消息只能单方向传输的工作方式。

半双工通信：通信双方都能收发消息，但不能同时进行收和发的工作方式。

全双工通信：通信双方可同时进行收发消息的工作方式。

1.3.2按数据代码排列的方式不同：（p9）并行传输：将代表信息的数字信号码元序列以成组的方式在两条或两条以上的并行信道上同时传输。

优点：节省传输时间，速度快。

不需另外措施就实现了收发双方的字符同步。

缺点：需n条通信线路，成本高，一般只用设备之间的近距离通信。

串行传输：将数字信号码元序列以串行方式一个码元换一个码元地在一条信道上传输。

优点：只需一条通信信道，所需线路铺设费用只是并行传输的1/n。

缺点：速度慢，需要外加同步措施以解决收、发双方码组或字符的同步的问题。

1.4 N 种信息源中第i 种信息出现n i 次，且其出现的概率为信息量)(log 1i i Ni x P n I ∑=-=平均信息量)(log )()(1i i Ni x P x P x H ∑=-=总信息量n x H I ⋅=)(信息熵 信息量是对信息发生的概率（不确定性）的度量。

一个二进制码元含1b 的信息量；一个M 进制码元含有log 2M 比特的信息量。

等概率发送时，信息源的熵有最大值。

1.5 (p12)模拟通信系统的质量指标：（判断） 有效性—有效传输带宽；码元速率（波特率）R s =1/T （B ） 每个码元长度为Ts 信息速率（比特率）R b （b/s ） 信息频带利用率ηb 码元频带利用率ηsR b = R s log 2M= R s lbM)Bd/Hz (s s BR =η)Hz bit/s (bb ⋅=B RηM —为M 进制码元，B 为带宽，单位为Hz可靠性—输出信噪比(SNR out ) 可靠性用差错率来衡量误比特率(误比特率或误信率) P b P b =错误接收比特数/传输总比特数 误码元率(误符号率或误码率) P sP s =错误接收码元数/传输总码元数1.6小结2.1傅里叶级数三种表达方式• 傅里叶级数 形式一：周期（为）信号可以表示为余（正）弦分量之和，即可记作如下（三角函数形式的）傅里叶级数：()()∑∞=++=10sin cos nn n t n b t n a a t f ωω其中，T πω20=()()tt f T a T T d 1220⎰-=()()t t n t f T aT T n d cos 2022ω⎰-= ()()tt n t f T b T T n d sin 2022ω⎰-=傅里叶级数 形式二：()()∑∞=+=cos nn n t n c t f ϕω其中，22n n n b a c +=()n n n a b arctan -=ϕ傅里叶级数 形式三：傅里叶级数还可以表示成以下指数形式()t jn nn e F t f 0ω∑∞-∞==其中()()t e t f T F tjn T Tn d 1022ω--⎰=nj n n eF F ϕ=5.1标准调幅、双边带调制、基带信号+载波→信号的时域、频域、频谱 4种线性调制方法的区别，分别为了克服什么问题（计算题参考小测） 解调：相干解调、包络解调和插入大载波对DSB 、SSB 包络检波 线性调制非线性：角度调制的概念，调频指数、频率偏移量、相位偏移量 窄带调频：什么情况下是（填空题） 不考宽带 看ppt6. 1（p133）归零（Return-to-zero RZ ）波形：指它的有电脉冲宽度τ小于码元宽度T s ，即信号电压在一个码元终止时刻前总要回到零电平。

通常，归零波形使用半占空码，即占空比（τ/T s ）为50%。

与归零波形相比，单极性波形和双极型波形属于非归零波形，其占空比（τ/T s ）为100%。

单极性归零码（RZ ）❑ 归零：RZ (return to zero)发送“1”码时高电平在码元期间内只持续一段时间，多用于近距离波形变换； ❑ 有直流；❑ 可直接提取位定时；是其他码型提取位同步信息时常采用的一种过渡波形。

双极性归零码（RZ ）兼有双极型和归零波形的特点。

由于其相邻脉冲之间存在零电位的间隔，使得接收端很容易识别每个码元的起止时刻，从而使收发双方能保持正确的位同步。

❑ 每一脉冲都归零，它用正负脉冲表示1和0，所以，也隶属于简单的二元码。

差分码❑传号差分码（电平跳变表示1）：NRZ（M）❑空号差分码（电平跳变表示0）：NRZ（S）属于相对码，多用于相位调制系统的码变换器中，可以克服相位模糊。

（p140）6.2（p141）数字双相码（Manchester码）：digital diphase（p143）❑规则⏹用周期的方波表示1，用它的反相波形表示0⏹一种规定是用10表示0，用01表示11 0 0 1 00 1 1 0 1 0 0 1 1 0❑优点⏹每个码元间隔中心都有电平跳变，有丰富的位定时信息⏹双极性非归零脉冲，不存在直流分量⏹00和11是禁用码组，不会出现3个或更多的连码，可用来宏观检错❑用于数据终端设备的短距离传输，本地数据网10Mbit/s。

密勒码（Miller）：延迟调制码❑规则⏹1用码元间隔中心出现跃变表示，用10或01表示❑0有两种情况：▪单0时在码元间隔内不出现电平跃变，而且在与相邻码元的边界处也无跃变；▪出现连0时，在两个0的边界处出现电平跃变，即00与11交替❑优点⏹有频繁的电平跃变，有丰富的位定时信息⏹双极性非归零脉冲，不存在直流分量⏹不会出现多于4个连码的情况，可用于宏观检错❑密勒码多用于气象卫星、磁记录及低速数传机中。

传号交替反转码AMI：alternate mark inversion(1) 规则❑二进制码0用0电平表示❑二进制码1交替地用＋1和－1的半占空归零码表示(2) 优点❑无直流分量，低频分量较小❑无连0码时，经变换后可提取位定时信号❑利用传号交替反转规则，宏观监视(3) 缺点❑长连0码时，定时提取遇到困难(4) 应用广泛❑μ律数字编码终端n阶高密度双极性码HDB n ---hign density bipolar－n zeros⏹n阶：n个连0码⏹HDB3码：最多出现3个连零(1) 编码规则：（1）检查消息码中“0”的个数。

当连“0”数目小于等于3时，HDB3码与AMI码一样，+1与-1交替；（2）连“0”数目超过3时，将每4个连“0”化作一小节，定义为B00V，称为破坏节，其中V 称为破坏脉冲，而B称为调节脉冲；（3）V与前一个相邻的非“0”脉冲的极性相同(这破坏了极性交替的规则，所以V称为破坏脉冲)，并且要求相邻的V码之间极性必须交替。

V的取值为+1或-1；（4）B的取值可选0、+1或-1，以使V同时满足（3）中的两个要求；（5）V码后面的传号码极性也要交替。

(2) 优点❑无直流分量❑利用V脉冲的特点，可用作线路差错的宏观检测❑解决了遇连0串不能提取定时信号的问题(3) 缺点❑有误码扩散(4) 应用极为广泛A律数字编码终端6.6眼图：是指通过用示波器观察接收端的基带信号波形，从而估计和调整系统性能的一种方法。

具体做法：用一个示波器跨接在抽样判决器的输入端，然后调整示波器水平扫描周期，使其与接收码元同步。

示波器上就可见如同人眼的图形，谓之眼图。

可获得以下信息：①最佳抽样时刻是“眼睛”张开最大的时刻②定时误差灵敏度是眼图斜边的斜率。

斜率越大，对位定时误差越敏感。

③图中阴影区的垂直高度表示抽样时刻上信号受噪声干扰的畸变程度。

④图中央的横轴位置对应于判决门限电平⑤抽样时刻时，上下两阴影区的间隔距离之半为噪声容限，若噪声瞬时值超过它就可能发生错判。

⑥图中倾斜阴影带与横轴相交的区间表示了接收波形零点位置的变化范围，即过零点畸变。

它对于利用信号零交点的平均位置来提取定时信息的接收系统有很大的影响。

⑦眼图张开的程度越大，系统性能越好；反之眼图张开的程度越小，系统性能越差。

7.1（ppt14）(p182a nd 185)9.1数字化过程包括三个步骤：抽样、量化和编码.（p259）（1）模拟信号首先被抽样。

（通常抽样是按照等时间间隔进行的，）模拟信号被抽样后，成为抽样信号，它在时间上是离散的，但其取值仍然是连续的，是离散模拟信号。

（2）第二步是量化。

量化的结果使抽样信号变成量化信号，其取值的离散的，所以量化信号是数字信号，可以看成是多进制的数字脉冲信号。

（3）第三步是编码。

最基本和最常用的编码方法是脉冲编码调制（PCM），它将量化后的信号变成二进制码元。

9.2抽样定理（p260）模拟信号通常是在时间上连续的信号。

在一系列离散点上，对这种信号抽取样值称为抽样。

在理论上，抽样过程可以看作是用周期性单位冲激脉冲和此模拟信号相乘。

抽样定理：一个频带限制在（0，f H）内的连续信号x(t)，如果抽样频率f s大于或等于2 f H，则可以由样值序列{x(n T s)}无失真地重建原始信号x(n)。

⏹通常进行等间隔T抽样；❑理论上，抽样过程＝周期单位冲激脉冲⨯模拟信号；❑实际上，抽样过程＝周期性单位窄脉冲⨯模拟信号；设模拟信号的抽样值为m (kT )，其中T 是抽样周期，k 是整数。

此抽样值仍然是一个取值连续的变量，有无穷多种取值。

若仅用N 个不同的二进制数字码元来代表此抽样值的大小，则N 个不同的二进制码元只能代表M = 2N个不同的抽样值。

必须将抽样值的范围划分成M 个区间，每个区间用一个电平表示。

共有M 个离散电平，它们称为量化电平。

用这M 个量化电平表示连续抽样值的方法称为量化。

即有限位数字表示抽样值的过程即为量化。

均匀量化：抽样值区间是等间隔划分的；（p266） 平均信号量噪比为 M 为量化电平数 或写成量化器的平均输出信号量噪比随量化电平数M的增大而提高。

非均匀量化：抽样值区间是非均匀划分的。

信号抽样值小时，量化间隔Δv 也小；变大时随之变大。

实际实现方法，在进行量化之前，先将信号抽样值压缩（用一个非线性电路将输入电压x 变换成输出电压y ），再进行均匀量化。

对与均匀量化，当信号小时，信号量噪比也小，所以均匀量化器对于小信号很不利，为改善小信号时的信号量噪比，在实际应用中常采用非均匀量化。