通信原理考試總結

1.模擬調制分線性調制和非線性調制。

通信目的是傳遞消息中所包含的信息，進行信息的時空轉移，即把消息從一方傳送到另一方。

2.為什么要進行載波調制呢？

第一，通過調制，把基帶信號的頻譜搬至較高的載波頻率上，是已調信號的頻譜與信道的帶通特性相匹配，這樣就可以提高傳輸特性。

第二，把多個基帶信號分別搬移到不同的載頻處，以實現(xiàn)信道的多路復用，提高信道利用率。

第三，擴展信號帶寬，提高系統(tǒng)抗干擾、抗衰落能力，還可以實現(xiàn)傳輸帶寬與信噪比之間的互換。

因此，調制對通信系統(tǒng)的有效性和可靠性有著很大的影響和作用。

3.門限效應：輸出信噪比不是按比例隨著輸入信噪比下降，而是急劇惡化，通常把這種現(xiàn)象稱為解調器的門限效應。

4.頻分復用是一種按頻率來劃分信道的復用方式。在FDM中，信道的帶寬被分成多個相互不重疊的頻段，每路信號占據(jù)其中一個子通道，并且各路之間必須留有未被使用的頻帶進行分割，以防止信號重疊。在接收端，采用適當?shù)膸�通濾波器將多路信號分開，從而恢復出所需要的信號。

時分復用：借助把時間幀分成若干時隙，各路信號占有各自時隙來實現(xiàn)在同一信道上傳輸多路信號。

1k=0

5.無碼間串擾的時域條件：h（kTS）=

0k為其他數(shù)6.無碼間串擾的頻域條件：∑H(ω+2πi/Ts)=Ts|ω|≤π/Ts7.隨參信道：特性隨機變化的信道稱為隨機參量信道。8.信道容量：是指信道能夠傳輸?shù)淖畲笃骄�信息速率�?.通信系統(tǒng)的組成功能：

①信息源：是把各種消息轉換成原始電信號。

②發(fā)送設備：產生適合于在信道中傳輸?shù)男盘枺�即使發(fā)送信號的特性和信道特性相匹配，具有抗干擾的能力，并且具有足夠的功率以滿足遠距離傳輸?shù)男枰�。③信道：是一種物理媒質，用來將來自發(fā)送設備的信號傳送到接收端。

④接受設備：將信號放大和反變換。其目的是從受到減損的接受信號中正確恢復出原始信號。

⑤受信者（信宿是傳送消息的目的地）：功能與信源相反，即把原始電信號還原成相應的消息。

10.數(shù)字通信系統(tǒng)的組成功能：

①信息源編碼與譯碼：一、提高信息傳輸?shù)挠行�性。即通過某種數(shù)據(jù)壓縮技術設法減少碼元數(shù)目和碼元速率。二、完成A/D轉換。即當信息源給出的是模擬信號時，信源編碼器將其轉換成數(shù)字信號，以實現(xiàn)模擬信號的數(shù)字化傳輸。②信道編碼與譯碼：信道編碼的目的是增強數(shù)字信號的抗干擾能力③加密與解密：為了保證所傳信息的安全

④數(shù)字調制與解調：數(shù)字調制就是把數(shù)字基帶信號的頻譜搬移到高頻處，形成適合在信道中傳輸?shù)膸�通信�?/p>

⑤同步：使收發(fā)兩端的信號在時間上保持一致，是保證數(shù)字通信系統(tǒng)有序、準確、可靠工作的前提條件。

11.眼圖，是指通過用示波器觀察接收端的基帶信號波形，從而估計和調整系統(tǒng)性能的一種方法。

眼圖可以定性反映碼間串擾的大小和噪聲的大小，眼圖還可以用來指示接受濾波器的調整，以減小碼間串擾，改善系統(tǒng)性能。同時，通過眼圖我們還可以獲得有關傳輸系統(tǒng)性能的許多信息。

12.由于在2PSK信號的載波恢復過程中存在著180°的相位模糊，即恢復的本地載波與所需的相干載波可能同相，也可能反相，這種相位關系的不確定性將會造成解調出的數(shù)字基帶信號與發(fā)送的數(shù)字基帶信號正好相反，即“1”變“0”，“0”變“1”，判決器輸出數(shù)字信號全部出錯。這種現(xiàn)象稱為2PSK的“倒π現(xiàn)象”或“反相工作”。13.二進制數(shù)字調制系統(tǒng)的性能比較：一、誤碼率：①對同一調制方式，采用相干解調方式的誤碼率低于采用非相干解調方式的誤碼率②若采用相同的解調方式，在誤碼率相同的情況下，所需要的信噪比2ASK比2FSK高3dB，2FSK比2PSK高3dB，2ASK比2PSK高6dB,③若信噪比一定，2PSK系統(tǒng)的誤碼率比2FSK的小，2FSK系統(tǒng)的誤碼率比2ASK的小。二、從頻帶寬度或頻帶利用率來看，2FSK系統(tǒng)的頻帶利用率最低。三、若傳輸信道是隨參信道，2FSK具有更好的適應能力。

14.時分復用的優(yōu)點：便于實現(xiàn)數(shù)字通信、易于制造、適于采用集成電路實現(xiàn)、生產成本較低。

15.偽隨機噪聲具有類似于隨機噪聲的某些統(tǒng)計特性，同時又能夠重復產生16.m序列是最長線性反饋移位寄存器序列的簡稱。

17.本原多項式：一個n次多項式f(x)滿足條件①f（x）為既約的；②f（x）可整除（xm+1），m=2n-1；③f（x）除不盡（xq+1），q因為2FSK通信系統(tǒng)中，數(shù)字信號調制在載波的頻率當中，頻率對應不同的數(shù)字信號，和幅度沒有關系。

20.脈沖編碼調制：通常把從模擬信號抽樣、量化，直到變換成為二進制符號的基本過

程。

21.

擴展閱讀：通信原理期末考試復習要點總結

《通信原理》考試知識點

第1章緒論

掌握內容：通信系統(tǒng)的基本問題與主要性能指標；模擬通信與數(shù)字通信；信息量、平均信息量、信息速率。

熟悉內容：通信系統(tǒng)的分類；通信方式。了解內容：通信的概念與發(fā)展；

1.1---1.3基本概念1、信號：消息的電的表示形式。在電通信系統(tǒng)中，電信號是消息傳遞的物質載體。2、消息：信息的物理表現(xiàn)形式。如語言、文字、數(shù)據(jù)或圖像等。

3、信息：消息的內涵，即信息是消息中所包含的人們原來不知而待知的內容。4、數(shù)字信號是一種離散的、脈沖有無的組合形式，是負載數(shù)字信息的信號。5、模擬信號是指信號無論在時間上或是在幅度上都是連續(xù)的。

6、數(shù)字通信是用數(shù)字信號作為載體來傳輸消息，或用數(shù)字信號對載波進行數(shù)字調制后再傳輸?shù)耐ㄐ欧绞�。它可傳輸電報、�?shù)字數(shù)據(jù)等數(shù)字信號，也可傳輸經過數(shù)字化處理的語聲和圖像等模擬信號。

7、模擬通信是指利用正弦波的幅度、頻率或相位的變化，或者利用脈沖的幅度、寬度或位置變化來模擬原始信號，以達到通信的目的。

8、數(shù)據(jù)通信是通信技術和計算機技術相結合而產生的一種新的通信方式。9、通信系統(tǒng)的一般模型

10、按照信道中傳輸?shù)氖悄�擬信號還是數(shù)字信號，可相應地把通信系統(tǒng)分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。

11、模擬通信系統(tǒng)是傳輸模擬信號的通信系統(tǒng)。模擬信號具有頻率很低的頻譜分量，一般不宜直接傳輸，需要把基帶信號變換成其頻帶適合在信道中傳輸?shù)念l帶信號，并可在接收端進行反變換。完成這種變換和反變換作用的通常是調制器和解調器。

12、數(shù)字通信系統(tǒng)是傳輸數(shù)字信號的通信系統(tǒng)。數(shù)字通信涉及的技術問題很多，其中主要有信源編碼/譯碼、信道編碼/譯碼、數(shù)字調制/解調、數(shù)字復接、同步以及加密等。13、數(shù)字信道模型

14、通信系統(tǒng)的分類

1、按通信業(yè)務分類分為話務通信和非話務通信。

2、根據(jù)是否采用調制，可將通信系統(tǒng)分為基帶傳輸和頻帶（調制）傳輸。

3、按照信道中所傳輸?shù)氖悄�擬信號還是數(shù)字相應地把通信系統(tǒng)分成模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。

4、按傳輸媒質分類，可分為有線通信系統(tǒng)和無線通信系統(tǒng)兩大類。

有線通信是用導線（如架空明線、同軸電纜、光導纖維、波導等）作為傳輸媒質完成通信的，如市內電話、有線電視、海底電纜通信等。

無線通信是依靠電磁波在空間傳播達到傳遞消息的目的的，如短波電離層傳播、微波視距傳播、衛(wèi)星中繼等。

15、常見傳輸多路信號有兩種復用方式，即頻分復用、時分復用。頻分復用是用頻譜搬移的方法使不同信號占據(jù)不同的頻率范圍。時分復用是用脈沖調制的方法使不同信號占據(jù)不同的時間區(qū)間。1.4信息及其度量

1、信號是消息的載體，而信息是消息的內涵。

任何信源產生的輸出都是隨機的，信息含量就是對消息中這種不確定性的度量，是用統(tǒng)計方法來定性的。

消息出現(xiàn)的概率越小，消息中包含的信息量就越大。2、信息量的計算

信息量I與消息出現(xiàn)的概率P(x)之間的關系應為：

信息量的單位與對數(shù)底數(shù)a有關。

a=2時，信息量的單位為比特(bit)；a=e時，信息量的單位為奈特(nat)；a=10時，信息量的單位為哈特萊（Hartley）。目前廣泛使用的單位為比特。3、信源的熵：

每個符號所含信息量的統(tǒng)計平均值，即平均信息量H為：

例題：（重點）設二進制離散信源，發(fā)送1的概率是3/4，發(fā)送0的概率是1/4，發(fā)送1或者0是相互獨立的；

1、信源每個輸出符號的信息量為多少？

2、若信源發(fā)出符號序列：110001，則此消息序列的信息量是多少？3、第2步驟中的符號序列的每個符號的平均信息量是多少？4、求信息源的熵？

例題：書本第11頁，【例1-2】（重點）

1.5通信系統(tǒng)的主要性能指標

通信系統(tǒng)的主要性能指標是系統(tǒng)的有效性和可靠性。

有效性是指在給定時間內所傳輸?shù)男畔�內容的多少，或者說是傳輸?shù)摹八俣取眴栴}；有效性指標：用單位時間傳送的信息量來衡量，傳送信息量越大，有效性越好；

可靠性是指接收信息的準確程度，也就是傳輸?shù)摹百|量”問題�？煽啃灾笜耍河媒邮斩俗罱K輸出信噪比來度量，信噪比越大，可靠性越好。第2章確知信號

掌握確知信號的基本概念；了解確知信號的頻域性質和時域性質。

2、1基本概念

1、系統(tǒng)：一般來講，系統(tǒng)是一個由若干互有關聯(lián)的單元組成的并具有某種功能以用來達到某些特定目的的有機整體，其意義十分廣泛。分類如下：連續(xù)時間系統(tǒng)與離散時間系統(tǒng)

即時系統(tǒng)和動態(tài)系統(tǒng)（按照系統(tǒng)內是否含有記憶元件）無源系統(tǒng)和有源系統(tǒng)（按系統(tǒng)內是否含源）

集中參數(shù)系統(tǒng)和分布參數(shù)系統(tǒng)（按系統(tǒng)的參數(shù)是集中的或分布的）

線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)（按其特性分）時不變系統(tǒng)與時變系統(tǒng)（按其參數(shù)是否隨t而變）2、信號的基本概念

信號是消息的一種物理體現(xiàn)，消息則是信號的具體內容。各種傳輸信號的方法：烽火、鼓聲、旗語、電信號。信號按物理屬性分：電信號和非電信號。

描述信號的常用方法（1）函數(shù)表達式f(t)，（2）波形。3、信號的分類：

4、確知信號：可以用確定時間函數(shù)表示的信號，稱為確定信號或規(guī)則信號。如正弦信號。5、隨機信號：不能用確定時間函數(shù)表示的信號，且在任意時刻的取值都具有不確定性，只可能知道它的統(tǒng)計特性，如在某時刻取某一數(shù)值的概率，這類信號稱為隨機信號或不確定信號。5、確知信號的類型

注意：

1、對于能量信號，能量等于一個有限正值，但平均功率為零；2、對于功率信號，平均功率等于一個有限值，但能量為無窮大；3、能量信號和功率信號的分類對于非確知信號也使用。

2.2確知信號的頻域性質2.2.1功率信號的頻譜2.2.2能量信號的頻譜密度

3、二者的區(qū)別：

4、單位沖激函數(shù)(函數(shù))（重點：課本第23頁，【例2-5】）

2.3確知信號的時域性質1、能量信號的自相關函數(shù)

2、自相關函數(shù)的性質：

3、功率信號的自相關函數(shù)和性質

4、能量信號的互相關函數(shù)和性質

5、功率信號的互相關函數(shù)和性質

復習題（重點）

1、畫出單位階躍信號和單位沖激函數(shù)的曲線圖。2、寫出抽樣函數(shù)的形式，畫出其基本圖形。3、什么叫做確知信號？

4、按能量是否有限，信號分為哪些類？5、能量信號的特點？6、功率信號的特點？

7、簡單描述一下單位沖擊函數(shù)的特點。P34習題22；25；

第3章隨機信號分析

掌握內容：平穩(wěn)隨機過程的數(shù)字特征與概率密度函數(shù)；平穩(wěn)隨機過程的相關函數(shù)與功率譜密度；高斯信號通過線性系統(tǒng)。平穩(wěn)隨機過程；平穩(wěn)隨機過程的各態(tài)歷經性；1、什么是隨機過程？

隨機過程是一類隨時間作隨機變化的過程，它不能用確切的時間函數(shù)描述。可從兩種不同角度看：

角度1：對應不同隨機試驗結果的時間過程的集合。角度2：隨機過程是隨機變量概念的延伸。

在任一給定時刻t1上，每一個樣本函數(shù)i(t)都是一個確定的數(shù)值i(t1)，但是每個i(t1)都是不可預知的。

在一個固定時刻t1上，不同樣本的取值{i(t1),i=1,2,,n}是一個隨機變量，記為(t1)。因此，我們又可以把隨機過程看作是在時間進程中處于不同時刻的隨機變量的集合。

2、隨機過程的分布函數(shù)：

3、隨機過程的數(shù)字特征

所以，方差等于均方值與均值平方之差，它表示隨機過程在時刻t對于均值a(t)的偏離程度。

3.2平穩(wěn)隨機過程

1、平穩(wěn)隨機過程及其性質

2、嚴平穩(wěn)隨即過程的數(shù)字特征

結論：

把同時滿足（1）和（2）的過程定義為廣義平穩(wěn)隨機過程。顯然，嚴平穩(wěn)隨機過程必定是廣義平穩(wěn)的，反之不一定成立。

在通信系統(tǒng)中所遇到的信號及噪聲，大多數(shù)可視為平穩(wěn)的隨機過程。因此，研究平穩(wěn)隨機過程有著很大的實際意義。3、各態(tài)歷經性

問題的提出：能否從一次試驗而得到的一個樣本函數(shù)x(t)來決定平穩(wěn)過程的數(shù)字特征呢?回答是肯定的。平穩(wěn)過程在滿足一定的條件下具有一個有趣而又非常有用的特性，稱為“各態(tài)歷經性”（又稱“遍歷性”）。

具有各態(tài)歷經性的過程，其數(shù)字特征（均為統(tǒng)計平均）完全可由隨機過程中的任一實現(xiàn)的時間平均值來代替。4、各態(tài)；歷經性的條件

“各態(tài)歷經”的含義：隨機過程中的任一次實現(xiàn)都經歷了隨機過程的所有可能狀態(tài)。具有各態(tài)歷經的隨機過程一定是平穩(wěn)過程，反之不一定成立。

在通信系統(tǒng)中所遇到的隨機信號和噪聲，一般均能滿足各態(tài)歷經條件。

5、（重點，書本：第41頁）[例3-1]

6、平穩(wěn)過程的自相關函數(shù)及其性質

3.3高斯隨機過程（正態(tài)隨機過程）

定義：如果隨機過程(t)的任意n維（n=1,2,...）分布均服從正態(tài)分布，則稱它為正態(tài)過程或高斯過程。

高斯隨機過程的重要性質

1、高斯過程的n維分布只依賴各個隨機變量的均值、方差和歸一化協(xié)方差。2、廣義平穩(wěn)的高斯過程也是嚴平穩(wěn)的。

3、因為，若高斯過程是廣義平穩(wěn)的，即其均值與時間無關，協(xié)方差函數(shù)只與時間間隔有關，而與時間起點無關，則它的n維分布也與時間起點無關，故它也是嚴平穩(wěn)的。所以，高斯過程若是廣義平穩(wěn)的，則也嚴平穩(wěn)。4、高斯過程經過線性變換后生成的過程仍是高斯過程。也可以說，若線性系統(tǒng)的輸入為

高斯過程，則系統(tǒng)輸出也是高斯過程。

補充：線性系統(tǒng)

1、定義：

由若干相互作用和相互依賴的事物組合而成的，具有穩(wěn)定功能的整體。系統(tǒng)模型：系統(tǒng)物理特性的數(shù)學抽象。

在電子技術領域中，“系統(tǒng)”、“電路”、“網絡”三個名詞在一般情況下可以通用。2、信號與系統(tǒng)的描述

系統(tǒng)的表示：

數(shù)學表達式：系統(tǒng)物理特性的數(shù)學抽象。系統(tǒng)圖：形象地表示其功能。

3、線性系統(tǒng)

3.4平穩(wěn)隨機過程通過線性系統(tǒng)由平穩(wěn)隨機過程通過線性系統(tǒng)之后的數(shù)學特征可知：若線性系統(tǒng)的輸入是平穩(wěn)的，則輸出也是平穩(wěn)的。

如果線性系統(tǒng)的輸入過程是高斯型的，則系統(tǒng)的輸出過程也是高斯型的。

復習題：

P61，思考題：3-1，3-3，3-4；（重點）

第4章信道

1、信道的基本概念

連接發(fā)送端和接受端的通信設備，其功能是將信號從發(fā)送端傳送到接收端。信道分類：

無線信道－電磁波（含光波）有線信道－電線、光纖信道中的干擾：有源干擾－噪聲

無源干擾－傳輸特性不良

本章重點：介紹信道傳輸特性和噪聲的特性，及其對于信號傳輸?shù)挠绊憽?/p>

4.1無線信道

無線信道

利用電磁波在空間的傳播來實現(xiàn)。

要求天線的尺寸不小于電磁波波長的1/10。根據(jù)通信距離分類：地波、天波、視波1、地波

頻率<2MHz有繞射能力

距離：數(shù)百或數(shù)千千米

2、天波

頻率：2~30MHz特點：被電離層反射

一次反射距離：<4000km寂靜區(qū)：

3、視線傳播：

頻率>30MHz距離:和天線高度有關

式中，D收發(fā)天線間距離(km)。

4、增大視線傳播距離的其他途徑中繼通信：無線電中繼

衛(wèi)星通信：靜止衛(wèi)星、移動衛(wèi)星

平流層通信：位于平流層的高空平臺電臺

4.2有線信道

分類：明線、對稱電纜、同軸電纜

1、明線是指平行架設在電線桿上的架空線路。2、雙絞線、電纜（粗電纜、細電纜）、光纖4.3信道的數(shù)學模型信道模型的分類：調制信道、編碼信道

4.5信道中的噪聲

噪聲

信道中存在的不需要的電信號。又稱加性干擾。按噪聲來源分類

人為噪聲－例：開關火花、電臺輻射

自然噪聲－例：閃電、大氣噪聲、宇宙噪聲、熱噪聲

熱噪聲

來源：來自一切電阻性元器件中電子的熱運動。按噪聲性質分類

脈沖噪聲：是突發(fā)性地產生的，幅度很大，其持續(xù)時間比間隔時間短得多。其頻譜較寬。電火花就是一種典型的脈沖噪聲。窄帶噪聲：來自相鄰電臺或其他電子設備，其頻譜或頻率位置通常是確知的或可以測知的�？梢钥醋魇且环N非所需的連續(xù)的已調正弦波。

起伏噪聲：包括熱噪聲、電子管內產生的散彈噪聲和宇宙噪聲等。

注：討論噪聲對于通信系統(tǒng)的影響時，主要是考慮起伏噪聲，特別是熱噪聲的影響。

復習題：

P84，思考題：4-1，4-9，4-14，4-16

第9章模擬信號的數(shù)字傳輸

掌握內容：抽樣定理；脈沖振幅調制(PAM)原理；脈沖編碼調制(PCM)原理；增量調制(ΔM)原理；均勻量化；非均勻量化；

了解內容：十三折現(xiàn)非均勻量化；十五折線非均勻量化；增量脈沖編碼調制(DPCM)原理。

9.1模擬信號的抽樣----抽樣定理

抽樣定理：設一個連續(xù)模擬信號m(t)中的最高頻率

9.2模擬脈沖調制

模擬脈沖調制的種類

周期性脈沖序列有4個參量：脈沖重復周期、脈沖振幅、脈沖寬度和脈沖相位（位置）。其中脈沖重復周期（抽樣周期）一般由抽樣定理決定，故只有其他3個參量可以受調制。3種脈沖調制：

脈沖振幅調制(PAM)脈沖寬度調制(PDM)脈沖位置調制(PPM)

9.3抽樣信號的量化----量化原理設模擬信號的抽樣值為m(kT)，其中T是抽樣周期，k是整數(shù)。此抽樣值仍然是一個

取值連續(xù)的變量。

若僅用N個不同的二進制數(shù)字碼元來代表此抽樣值的大小，則N個不同的二進制碼

元只能代表M=2N個不同的抽樣值。

因此，必須將抽樣值的范圍劃分成M個區(qū)間，每個區(qū)間用一個電平表示。這樣，共

有M個離散電平，它們稱為量化電平。用這M個量化電平表示連續(xù)抽樣值的方法稱為量化。

9.3.3非均勻量化1、非均勻量化的目的：

在實際應用中，對于給定的量化器，量化電平數(shù)M和量化間隔v都是確定的，量化噪聲Nq也是確定的。但是，信號的強度可能隨時間變化（例如，語音信號）。當信號小時，信號量噪比也小。

所以，這種均勻量化器對于小輸入信號很不利。為了克服這個缺點，改善小信號時的信號量噪比，在實際應用中常采用非均勻量化。2、非均勻量化原理

實際中，非均勻量化的實現(xiàn)方法通常是在進行量化之前，先將信號抽樣值壓縮，再進行均勻量化。

這里的壓縮是用一個非線性電路將輸入電壓x變換成輸出電壓y：y=f(x)

3、壓縮特性

關于電話信號的壓縮特性，ITU制定了兩種建議，即A壓縮律和壓縮律，以及相應的近似算法－13折線法和15折線法。

我國大陸、歐洲各國以及國際間互連時采用A律及相應的13折線法。北美、日本和韓國等少數(shù)國家和地區(qū)采用律及15折線法。4、13折線壓縮特性－A律的近似

A律表示式是一條平滑曲線，用電子線路很難準確地實現(xiàn)。這種特性很容易用數(shù)字電路來近似實現(xiàn)。13折線特性就是近似于A律的特性。在下圖中示出了這種特性曲線：

圖中橫坐標x在0至1區(qū)間中分為不均勻的8段。1/2至1間的線段稱為第8段；1/4至1/2間的線段稱為第7段；1/8至1/4間的線段稱為第6段；依此類推，直到0至1/128間的線段稱為第1段。

圖中縱坐標y則均勻地劃分作8段。將與這8段相應的座標點(x,y)相連，就得到了一條折線。由圖可見，除第1和2段外，其他各段折線的斜率都不相同。在下表中列出了這些斜率：

因為語音信號為交流信號，所以，上述的壓縮特性只是實用的壓縮特性曲線的一半。在第3象限還有對原點奇對稱的另一半曲線，如下圖所示：

壓縮律和15折線壓縮特性

壓縮律是指符合下式的對數(shù)壓縮規(guī)律：

將這些轉折點用直線相連，就構成了8段折線。

由于其第一段和第二段的斜率不同，不能合并為一條直線，故當考慮到信號的正負電壓

時，僅正電壓第一段和負電壓第一段的斜率相同，可以連成一條直線。所以，得到的是15段折線，稱為15折線壓縮特性。

9.4編碼經過抽樣、量化，得到了數(shù)字信號。

最后經過編碼，就可以在數(shù)字通信系統(tǒng)中傳輸了。

把從模擬信號抽樣、量化，直到變換成為二進制符號的基本過程，稱為脈沖編碼調制（PCM），簡稱脈碼調制。

9.4.1脈沖編碼調制（PCM）的基本原理例：在下圖中，模擬信號的抽樣值為3.15，3.96，5.00，6.38，6.80和6.42。若按照“四舍五入”的原則量化為整數(shù)值，則抽樣值量化后變?yōu)?，4，5，6，7和6。在按照二進制數(shù)編碼后，量化值(quantizedvalue)就變成二進制符號：011、100、101、110、111和110。

9.4.2自然二進制碼和折疊二進制碼

（1）自然二進制碼（2）折疊二進制碼。折疊碼的優(yōu)點：

因為電話信號是交流信號，故在此表中將16個雙極性量化值分成兩部分。第0至第7個量化值對應于負極性電壓；第8至第15個量化值對應于正極性電壓。顯然，對于自然二進制碼，這兩部分之間沒有什么對應聯(lián)系。

但是，對于折疊二進制碼，除了其最高位符號相反外，其上下兩部分還呈現(xiàn)映像關系，或稱折疊關系。這種碼用最高位表示電壓的極性正負，而用其他位來表示電壓的絕對值。折疊碼的另一個優(yōu)點是誤碼對于小電壓的影響較小。折疊碼對于小信號有利。由于語音信號小電壓出現(xiàn)的概率較大，所以折疊碼有利于減小語音信號的平均量化噪聲。在語音通信中，通常采用8位的PCM編碼就能夠保證滿意的通信質量。

9.6差分脈沖編碼調制（DPCM）1、預測編碼簡介

預測編碼的目的：降低編碼的比特率預測編碼原理：

在預測編碼中，先根據(jù)前幾個抽樣值計算出一個預測值，再取當前抽

樣值和預測值之差。將此差值編碼并傳輸。此差值稱為預測誤差。利用減小冗余度的辦法，降低了編碼比特率。線性預測原理：

若利用前面的幾個抽樣值的線性組合來預測當前的抽樣值，則稱為線性預測。若僅用前

面的1個抽樣值預測當前的抽樣值，則就是將要討論的DPCM。

補充：哈夫曼編碼（重點）

第11章差錯控制編碼

11.1概述

11.2糾錯編碼的基本原理11.4簡單實用的糾錯編碼

11.1概述1、信道分類：從差錯控制角度看

隨機信道：錯碼的出現(xiàn)是隨機的突發(fā)信道：錯碼是成串集中出現(xiàn)的

混合信道：既存在隨機錯碼又存在突發(fā)錯碼

差錯控制技術的種類：檢錯重發(fā)、前向糾錯、反饋校驗、檢錯刪除差錯控制編碼----常稱為糾錯編碼

監(jiān)督碼元：上述4種技術中除第3種外，都是在接收端識別有無錯碼。所以在發(fā)送端需要在信息碼元序列中增加一些差錯控制碼元，它們稱為監(jiān)督碼元。不同的編碼方法，有不同的檢錯或糾錯能力。

多余度：就是指增加的監(jiān)督碼元多少。例如，若編碼序列中平均每兩個信息碼元就添加

一個監(jiān)督碼元，則這種編碼的多余度為1/3。

編碼效率(簡稱碼率)：設編碼序列中信息碼元數(shù)量為k，總碼元數(shù)量為n，則比值k/n就

是碼率。

冗余度：監(jiān)督碼元數(shù)(n-k)和信息碼元數(shù)k之比。

理論上，差錯控制以降低信息傳輸速率為代價換取提高傳輸可靠性。4、自動要求重發(fā)(ARQ)系統(tǒng)采用檢錯重發(fā)的通信系統(tǒng)一般稱為自動要求重發(fā)系統(tǒng)。共3種ARQ系統(tǒng)：1、停止等待ARQ系統(tǒng)；2、拉后ARQ系統(tǒng)；3、選擇重發(fā)ARQ系統(tǒng)

ARQ的主要優(yōu)點：和前向糾錯方法相比監(jiān)督碼元較少即能使誤碼率降到很低，即碼率較高；檢錯的計算復雜度較低；

檢錯用的編碼方法和加性干擾的統(tǒng)計特性基本無關，能適應不同特性的信道。ARQ的主要缺點：需要雙向信道來重發(fā)，不能用于單向信道，也不能用于一點到多點的通信系統(tǒng)。因為重發(fā)而使ARQ系統(tǒng)的傳輸效率降低。

在信道干擾嚴重時，可能發(fā)生因不斷反復重發(fā)而造成事實上的通信中斷。在要求實時通信的場合，例如電話通信，往往不允許使用ARQ法。

在發(fā)送端，輸入的信息碼元在編碼器中被分組編碼（加入監(jiān)督碼元）后，除了立即發(fā)

送外，還暫存于緩沖存儲器中。若接收端解碼器檢出錯碼，則由解碼器控制產生一個重發(fā)指令。此指令經過反向信道送到發(fā)送端。由發(fā)送端重發(fā)控制器控制緩沖存儲器重發(fā)一次。

接收端僅當解碼器認為接收信息碼元正確時，才將信息碼元送給收信者，否則在輸出

緩沖存儲器中刪除接收碼元。

當解碼器未發(fā)現(xiàn)錯碼時，經過反向信道發(fā)出不需重發(fā)指令。發(fā)送端收到此指令后，即

繼續(xù)發(fā)送后一碼組，發(fā)送端的緩沖存儲器中的內容也隨之更新。

11.2糾錯編碼的基本原理

1、概念：禁用碼組、許用碼組

將信息碼分組，為每組信息碼附加若干監(jiān)督碼的編碼稱為分組碼。在分組碼中，監(jiān)督碼元僅監(jiān)督本碼組中的信息碼元。

2、分組碼的碼重和碼距碼重：把碼組中“1”的個數(shù)目稱為碼組的重量，簡稱碼重。

碼距：把兩個碼組中對應位上數(shù)字不同的位數(shù)稱為碼組的距離，簡稱碼距。最小碼距：把某種編碼中各個碼組之間距離的最小值稱為最小碼距(d0)。3、碼距和檢糾錯能力的關系

一種編碼的最小碼距d0的大小直接關系著這種編碼的檢錯和糾錯能力：

1、為檢測e個錯碼，要求最小碼距d0e+12、為了糾正t個錯碼，要求最小碼距d02t+1

3、為糾正t個錯碼，同時檢測e個錯碼，要求最小碼距

這種糾錯和檢錯結合的工作方式簡稱糾檢結合。

11.4簡單實用的糾錯編碼

11.4.1奇偶監(jiān)督碼11.4.2二維奇偶監(jiān)督碼11.4.3恒比碼11.4.4正反碼11.4.1奇偶監(jiān)督碼

奇偶監(jiān)督碼分為奇數(shù)監(jiān)督碼和偶數(shù)監(jiān)督碼兩種，兩者的原理相同。

在偶數(shù)監(jiān)督碼中，無論信息位多少，監(jiān)督位只有1位，它使碼組中“1”的數(shù)目為

偶數(shù)，即滿足下式條件：

式中a0為監(jiān)督位，其他位為信息位。

這種編碼能夠檢測奇數(shù)個錯碼。在接收端，按照上式求“模2和”，若計算結果為“1”就說明存在錯碼，結果為“0”就認為無錯碼。

11.4.3恒比碼

在恒比碼中，每個碼組均含有相同數(shù)目的“1”（和“0”）。由于“1”的數(shù)目與“0”的數(shù)目之比保持恒定，故得此名。

這種碼在檢測時，只要計算接收碼組中“1”的數(shù)目是否對，就知道有無錯碼。

恒比碼的主要優(yōu)點是簡單和適于用來傳輸電傳機或其他鍵盤設備產生的字母和符號。對于信源來的二進制隨機數(shù)字序列，這種碼就不適合使用了。

11.4.4正反碼------正反碼的編碼：它是一種簡單的能夠糾正錯碼的編碼。其中的監(jiān)督位數(shù)目與信息位數(shù)目相同，監(jiān)督碼元與信息碼元相同或者相反則由信息碼中“1”的個數(shù)而定。

第14章通信網

一、電話網

1、通信網是在多點之間傳遞信息的通信系統(tǒng)。通信網的基本組成部分

終端設備：包括電話機、傳真機、電臺、計算機等發(fā)送和接收信號的設備。通信鏈路：定義在一定的頻域和空域，它占用給定的頻帶和物理空間。鏈路可以被

時分復用或頻分復用。

交換設備：按照信令將通信鏈路傳來的信號轉接到另一條鏈路的設備。有些通信網中還包含轉發(fā)設備。2、通信網的分類

按照功能區(qū)分：電報網、電話網、電傳(Telex)網以及電視網等等。按照拓撲結構區(qū)分：

網形：網形網的任意兩個節(jié)點之間都有一條鏈路直接相連。所以若網中共有N個節(jié)點，

則需要N(N-1)/2條鏈路連接。當N增大時，所需鏈路數(shù)目將急劇增加，故經濟性較差。但是，若各節(jié)點有轉發(fā)功能，則可靠性大為增加。

星形網：在星形網中，若共有N個節(jié)點，則共需(N-1)條鏈路；除中心節(jié)點外，其他

節(jié)點之間的通信都需要經過中心節(jié)點轉接。故在中心節(jié)點處需要有交換設備為其他各個節(jié)點轉接信號。和網形網相比，星形網需要的鏈路數(shù)目減少了，但是需要增加交換設備。

環(huán)形網：環(huán)形網所需的鏈路數(shù)目N等于節(jié)點數(shù)目，并且每個節(jié)點都需要有轉發(fā)功能。

在這里，任意兩個節(jié)點之間都有一條迂回鏈路，所以可靠性比星形網高。但是，在某些節(jié)點之間可能需要多次轉發(fā)，這個因素又會使傳輸時延增大和可靠性下降�？偩�形網：在總線形網中，利用一條“總線”連接所有節(jié)點。由于所有節(jié)點共用這條總

線，即總線同時只能為兩個節(jié)點服務，所以它主要用于分時工作的計算機局域網中。由于總線形網和環(huán)形網的上述特點，當網中節(jié)點數(shù)目較大時，可能使信號傳輸?shù)臅r延較長。這兩種網主要適合用于節(jié)點數(shù)目較少的計算機網中。

復合形網：復合形網是上述幾種基本型網的組合。根據(jù)對網絡的性能要求，常將幾種

基本型網結合使用，以求達到技術和經濟指標優(yōu)化的目的。3、電話網的結構

組成：由終端設備（電話機）、傳輸線路和交換設備組成。分類：專用交換電話網、公共交換電話網(PSTN)

本地電話網：

是指在一個統(tǒng)一號碼長度的編號區(qū)內，由電話機、用戶線、用戶端局（簡稱端局）、匯接局、局間中繼線和長話-市話中繼線組成的電話網。

長話-市話中繼線則用于將本地電話網和國內長途電話網相連接。中繼線一般是大容

量電纜，用于傳輸時分復用PCM信號。國內長途電話網：

是指全國各市（縣）間用戶進行長途通話的電話網，網中各市（縣）都設一個或多

個長途電話局。各長途局間由長途電話線路連接起來。

國內長途電話網的結構在我國采用分級匯接制，它包含4個等級的交換中心，即大

區(qū)交換中心（C1），省交換中心(C2)，地區(qū)交換中心(C3)和縣市交換中心（C4）。國際長途電話網：

是指將世界各國的電話網相互連接起來進行國際通話的電話網。

14.2.2電話網中的交換

（1）雙向交換矩陣-----不適宜用于數(shù)字電路

（2）單向交換矩陣：和雙向交換矩陣相比，這種單向交換矩陣中的開關數(shù)目要加倍。

注：上述兩種方法中，前者用開關矩陣實現(xiàn)交換的方法常稱為空分交換，后者則稱為時分交換�？辗纸粨Q時刻保持連接通信兩端用戶的線路處于持續(xù)接通狀態(tài)。時分交換則不然。

14.2.3電話網中的信令信令的用途：在電話網中，交換設備是根據(jù)用戶發(fā)來的信令控制接通哪一條或幾條電路的。信令的分類：用戶信令和局間信令：

用戶信令：從用戶發(fā)到端局的信令，它規(guī)定了要求呼叫的終端目的地。

局間信令：在各局和各中心之間傳輸?shù)男帕�，它根�?jù)用戶信令的要求按照網絡的構

成決定著信號通過的鏈路。

模擬信令和數(shù)字信令：公共電話網中

模擬信令：由電話機到端局之間的用戶線一般都是模擬線路，所以用戶信令都是模

擬信令。

數(shù)字信令：局間中繼線都是數(shù)字線路，故局間信令是數(shù)字信令。

局間信令：

隨路信令(CAS)：

是指信令和用戶信息（語音）在同一信道中傳輸?shù)男帕睢?/p>

R2信令是一種基于E-1時分復用系統(tǒng)的隨路信令。在E-1系統(tǒng)中時隙TS16被預留用來傳遞這種信令。共路信令(CCS)：

將呼叫控制信息和其他業(yè)務信息通過一個獨立的信令網絡傳輸。

SS7信令為一種共路信令。它比R2信令更高效，更可靠。SS7信令的標準化程度要比R2信令好。

14.2.4電話網的性能指標1、話務量，2、呼損率

二、數(shù)據(jù)通信概述

1、數(shù)據(jù)通信的概念2、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的組成3、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的性能指標4、網絡協(xié)議與協(xié)議體系結構1、數(shù)據(jù)通信的概念

數(shù)據(jù)通信是指計算機與通信技術相結合的產物，通常是指依照通信協(xié)議，利用數(shù)據(jù)傳輸技術，在智能終端與計算機之間或者計算機與計算機之間傳送數(shù)據(jù)的過程。特點：

通信雙方至少有一方是計算機；

數(shù)據(jù)通信中傳輸?shù)男畔⑹且远�進制數(shù)形式表現(xiàn)；

它與遠程信息處理相聯(lián)系，是包括科學計算、過程控制、科學檢索的內容的廣義的信息處理。數(shù)據(jù)通信包括：

數(shù)據(jù)傳輸：數(shù)據(jù)傳輸是數(shù)據(jù)通信的基礎。

數(shù)據(jù)處理：數(shù)據(jù)處理（如數(shù)據(jù)的集中、交換、控制等）使數(shù)據(jù)的遠距離交換得以實現(xiàn)。通信控制

通信按照一定的規(guī)則有步驟的進行，即雙方必須按照一定的協(xié)議或約定，包括收發(fā)雙方的同步、傳輸?shù)目刂坪蛿?shù)據(jù)流量的控制等。

數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)：

數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是通過數(shù)據(jù)電路將分布在遠地的數(shù)據(jù)終端設備與計算機系統(tǒng)連接起來，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、交換、存儲和處理的系統(tǒng)。

1.2數(shù)據(jù)終端設備（DTE）在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的設備稱為數(shù)據(jù)終端設備（簡稱DTE）。構成：數(shù)據(jù)輸入設備、數(shù)據(jù)輸出設備和傳輸控制器。

作用：把信息變換成以數(shù)字代碼表示的數(shù)據(jù)，并把這些數(shù)據(jù)通過傳輸信道送到遠端計算機系統(tǒng)，同時接受數(shù)據(jù)。

DTE屬于用戶范疇，其種類繁多，功能差別較大。

從計算機和計算機通信系統(tǒng)的觀點來看，終端是輸入／輸出的工具；

從數(shù)據(jù)通信網絡的觀點來看，計算機和終端都稱為網絡的數(shù)據(jù)終端設備，簡稱終端。通信控制器：為了有效而可靠地進行通信，通信雙方必須按一定的規(guī)程進行，如收發(fā)雙方的同步、差錯控制、傳輸鏈路的建立、維待和拆除及數(shù)據(jù)流量控制等，所以必須設置通信控制器來完成這些功能，對應于軟件部分就是通信協(xié)議，這也是數(shù)據(jù)通信與傳統(tǒng)電話通信的主要區(qū)別。

1.2數(shù)據(jù)電路終接設備（DCE）

用來連接DTE與數(shù)據(jù)通信網絡的設備稱為數(shù)據(jù)電路終接設備（DataCircuit-terminatingEquipment，DCE），可見該設備為用戶設備提供入網的連接點。

DCE的功能就是完成數(shù)據(jù)信號的變換，要進行“數(shù)字→模擬”變換，方法就是調制，而接收端要進行反變換，即“模擬→數(shù)字”變換，這就是解調。

數(shù)據(jù)電路指的是在線路或信道上加信號變換設備之后形成的二進制比特流通路，它由傳輸信道及其兩端的數(shù)據(jù)電路終接設備（DCE）組成。

數(shù)據(jù)鏈路是在數(shù)據(jù)電路已建立的基礎上，通過發(fā)送方和接收方之間交換“握手”信號，使雙方確認后方可開始傳輸數(shù)據(jù)的兩個或兩個以上的終端裝置與互連線路的組合體。

“握手”信號是指通信雙方建立同步聯(lián)系、使雙方設備處于正確收發(fā)狀態(tài)、通信雙方相互核對地址等。

中央計算機由通信控制器、主機以及外圍設備組成，其功能是進行數(shù)據(jù)處理并可將處理結果向相應的數(shù)據(jù)終端設備輸出。

主機又稱中央處理機，主要功能是進行數(shù)據(jù)處理。傳輸信道，目前數(shù)據(jù)通信中所使用的多為有線信道。

主要有：直接利用傳輸媒體的實線信道（如局域網中）；經調制解調器的頻分信道（如部分地區(qū)用戶線路中）；

時分信道，由于光纖通信技術的發(fā)展，現(xiàn)在絕大部分的數(shù)據(jù)傳輸在時分信道上，以同步數(shù)字體系SDH方式傳輸。

數(shù)據(jù)傳輸按信息傳送的方向與時間可以分為：單工、半雙工、全雙工三種傳輸方式。

1.2傳輸方式---多路復用

為了提高信道的利用率，在數(shù)據(jù)的傳輸中組合多個低速的數(shù)據(jù)終端共同使用一條高速的信道，這種方法稱為多路復用，常用的復用技術有頻分復用和時分復用。頻分復用

頻分復用是將物理信道上的總帶寬分成若干個獨立的信道（即子信道），分別分

配給用戶傳輸數(shù)據(jù)信息，各子信道間還略留一個寬度（稱為保護帶）。

頻分復用適用于傳輸模擬信號的頻分制信道，主要用于電話和有線電視（CATV）

系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中應和調制解調技術結合使用，且只在地區(qū)用戶線上用到，長途干線上主要采用時分復用。

時分復用

時分復用是將一條物理信道按時間分成若干時間片（即時隙）輪流地分配給每個

用戶，每個時間片由復用的一個用戶占用，而不像FDM那樣，同一時間同時發(fā)送多路信號。

數(shù)據(jù)時分復用可分為同步時分復用和統(tǒng)計時分復用。同步時分復用和統(tǒng)計時分復用

同步時分復用是指復用器把時隙固定地分配給各個數(shù)據(jù)終端，通過時隙交織形成

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