笔记 from 南利平PPT
第一章 绪论
1.通信原理概念及一般模型
通信的目的是传递消息，包括传输和交换。
通信系统模型如下：
通信系统又可以分为模拟通信系统和数字通信系统。
其传输方式有基带传输和调制（频带）传输。
2.现代通信阶段
电缆通信
微波中继通信
光纤通信
卫星通信
移动通信
3.信息及其度量
按照参量取值的特点将电信号分为模拟信号和数字信号。模拟信号：用连续的函数值表示的电信号，数字信号：用离散的函数值。
如何度量传输能力？
**信息量：**衡量信息多少的物理量为信息量。
符号 xi 出现的概率为 P(xi)，则其信息量：（单位比特）
I(xi) = log2 ( 1 / P(xi) ) = - log2 ( P(xi) )
平均信息量：
再计算总信息量：
I = H(x ) · n
当各种符号等概率出现时信息量最大。Hmax = logN。
4.通信系统的质量指标
1.有效性——有效传输带宽
B=截止频率 f = ω/2Π
2.有效性——传输效率
码元速率Rs
信息速率Rb
Rb = Rs log2(M)
这里的M时码元进制数
频带利用率：
这里的B是带宽，单位Hz。
3.可靠性——输出信噪比（SNR）
4.可靠性——差错率
Pb误比特率
Ps误码元率
第二章 传输基础
1.时域概念
模拟信号——信号强度随时间平滑变化信号中没有中断或不连续。
数字信号——信号强度在一段时间内保持一个不变的水平，然后变化到另一个不变的水平。
周期信号——模拟或数字信号模式。
峰值振幅(A) ——信号随时间变化的最大值或强度;通常以伏特为单位。
频率(f) ——信号重复的频率，单位为周期/秒，或赫兹(Hz)。
周期(T) -信号重复一次所花费的时间
T=1/f
相位(ф)-在一个信号的单一周期内相对位置的度量。
波长(λ)—信号一个周期所占用的距离． 也就是两个连续周期对应相位的两点之间的距离。
2.频域的概念
基频——当一个信号的所有频率成分都是某个频率的整数倍时，它被称为基频。
（总信号的周期等于基频的周期）
频谱——一个信号所包含的频率范围。
绝对带宽——信号频谱的宽度。
有效带宽(或仅仅是带宽)——包含大多数能量的信号频率的窄频带。
3.奈奎斯特带宽
奈奎斯特带宽，指的是在 无噪声 情况下的 符号速率 ，单位是 Baud/s 。
香农定理，指的是在 有噪声 情况下的 信息传输速率 ，单位是 bit/s 。
信道容量计算公式：
（1）对于二进制信号(两个电压级别)：
C = 2B。
（2）对于多级信号：
C= 2B · log2（M）
其中M=离散信号或电压电平的数目。
4.信噪比 SNR or S/N
高信噪比意味着高质量的噪声。
信道容量计算：（香农定理）
C = B·log2（1+SNR）
5.多路复用
多路复用． 传输介质的容量通常超过传输单个信号所需的容量。多路复用就是在一个介质上承载多个信号，可以更有效地利用传输介质。
频分复用（FDM）：将多路基带信号调制到不同频率载波上再进行叠加形成一个复合信号.
时分复用（TDM）：将提供给整个信道传输信息的时间划分成若干时间片(简称时隙)，并将这些时隙分配给每一个信号源使用。
第三章 模拟调制系统
1.角度调制概念
角度调制（非线性调制）：已调信号频谱不再是原调制信号频谱的线性搬移，而是频谱的非线性变换，会产生与频谱搬移不同的新的频率成分， 故又称为非线性调制。
角度调制包括：
（1）频率调制FM
瞬时频率偏移随调制信号成比例变化。
（2）相位调制PM
瞬时相位偏移随调制信号作线性变化。
二者区别：
PM是相位偏移随调制信号 f(t) 线性变化。
FM是相位偏移随 f(t)的积分 呈线性变化。
2.调频信号的解调
（1）相干解调：将已调制信号的频率和相位，与载波分量相同的正弦振荡分别相加的幅度解调。
（2）非相干解调
3.线性调制
AM 振幅调制
DSB 双边带调制
SSB 单边带调制
VSB 残留边带调制
第四章 模拟信号的数字化（A/D转换）
1.编码
编码：时间连续信号 x(t) ——>时间离散信号 y(n)
2.数字化三步骤
（1）抽样：时间上连续的模拟信号转换成时间上离散的抽样信号。
（2）量化：幅度上连续的模拟信号转换成幅度上离散的量化信号。
（3）编码：时间离散且幅度离散的量化信号用一个二进制码组表示。
抽样
Part 1 . 理想抽样：
低通抽样定理：
只要采样频率不低于被采样信号最高频率的两倍，就可由采样信号不失真地还原被采样信号。
电话频率最高限制在3400Hz，抽样频率通常采用8000Hz。
带通抽样定理：
设带通模拟信号的频带限制在 fL 和 fH 之间，则信号带宽 B = fH-fL，最小抽样频率
fs = 2B (1+M/N)
N：商（fH / B）的整数部分
M：商（fH / B）的小数部分
结论：
当 fL = 0 时，fs = 2B，就是低通模拟信号的抽样情况。
fL很大时，fs趋近于2B.
part 2 . 实际抽样：
自然抽样
平顶抽样
part 3 . 脉冲调制
概念：以时间上离散的脉冲串作为载波，用基带信号 f(t) 去控制脉冲串的某个参量，使其按 f(t) 的规律变化。
调制方式：
PAM 脉冲幅度调制
PDM 脉冲宽度调制
PPM 脉冲位置调制
PCM信号码元速率和带宽
（2）量化
PCM编码：
a. 码元速率：
编码位数 n ,根据量化电平数 L 确定，即满足以下关系：
n = log2( L)
当确定抽样频率 fs 后，**抽样周期（抽样间隔）**为
Tc = 1 / fs
在一个抽样周期内要编n位吗，每个二进制码元的宽度即码元周期为
Ts = Tc / n
用二进制码表示的1路的PCM编码信号的码元速率为
Rs = 1 / Ts = n / Tc = fs · n = fs · log2(L)
b. 带宽：
若脉冲宽度为 τ （tao），则带宽为
B = 1 / τ
二进制码元的占空比 D 为
D = τ / Ts
3.时分复用
定义：
将传输时间划分为若干个互不重叠的时隙，互相独立的多路信号顺序地占用各自的时隙，合路成为一个复用信号，在同一信道中传输。（时隙：TS，time slot, 路：CH，channel）
原则：
（1）对每一路信号的抽样频率必须满足抽样定理的要求
（2）各路信号占用时隙不重叠
（3）一帧内的路数越多，时隙越窄
第五章 数字信号的基带传输
1.概念
数字基带信号——未经调制的数字信号，它所占据的频谱是从零频或者很低频率开始的。
数字基带传输系统——不经载波调制而直接传输数字基带信号的系统，常用于传输距离不太远的情况下。
数字调制（带通）传输系统——包括调制和解调过程的传输系统。
数字基带信号的码型——数字信息的电脉冲表示。
2.研究数字基带传输系统的原因？
（1）近程数据通信系统中广泛采用，有迅速发展的趋势。
（2）基带传输中包含带通传输的许多基本问题。
（3）任何一个采用线性调制的带通传输系统，可以等效为一个基带传输系统来研究。
3.数字基带信号的码型
码型设计原则：
（1） 对低频受限信道，码型应不含有直流，且低频成分小；
（2）在抗噪性能上，应不易产生误码扩散或增值；
（3）便于提取定时信息；
（4）尽量减少高频分量以节约频率资源减少串音；
（5）提高传输效率，并具有内在检错能力；
（6）编译码的设备力求简单。
4.二元码
最简单的二元码基带信号
波形为矩形波：
传号差分码：电平跳变表示1
空号差分码：电平跳变表示0
改进的简单二元码
数字双相码：用周期的方波表示1，反相波形表示0
密勒码：1——码元间隔中心出现跃变
0——两个0时，在两个0的边界处出现电平跃变
传号反转码：（与密勒码相反）
5.无码间串扰的传输波形
码间串扰的概念
信道的带宽受限导致前后码元的波形产生畸变和展宽。前面的码元的波形会出现很长的拖尾，蔓延到当前码元的抽样时刻，对当前码元的判决造成干扰。码元间的相互干扰称为码间串扰。
基带传输系统的设计目标：
（1）无码间串扰
（2）信道噪音小
抽样值无串扰的概念
波形在本码元的抽样时刻上有最大值，而对其他码元的抽样时刻信号值无影响。
信息频带利用率
难点：
以下三种等价：
眼图
眼图：用简单方法和通用仪器观察系统性能的一种手段。
其方法是：将接收到的待测基带信号加于示波器输入端，定时信号作为示波器扫描同步信号，这样示波器的扫描周期与信号的码元周期严格同步，示波器上就可以看见如同人眼的图形。
眼睛睁得越大，系统性能越好。
第六章 数字信号的调制传输
1.数字信号的分类和传输方式
分类：数字调制信号、数字基带信号
传输方式：基带传输、调制传输
以哪种传输方式为主？
答：由信道类型确定：低通型信道、带通型信道
2.二进制数字调制
载波：连续的正弦信号
调制信号：数字基带信号
2ASK（幅度键控）
基带信号为矩形波。
2FSK（移频键控）
2PSK（相移键控）
2DPSK（差分相移键控）
第七章 扩频技术
如此浪费带宽的目的何在？
1.抗干扰和多径失真
2.隐藏和加密信号
3.多用户可以独立地使用相同的较宽的带宽而几乎没有相互干扰
扩频的几个优点
伪随机序列的几个特征
CMDA 码分多址
1.基本原理：
D：数据信号速率
将每个比特分成k块，芯片数据速率=kD。
2.性能：
发送端：所有的信号都拓展到整个宽频上
接收端：希望接收的用户的信号通过扩展码相乘，解调。
结果：接收信号变窄，其他信号仍保持在整个宽频带上。
考后反思
当时没有复习到蜂窝原理！！还考了大题，真的泪目。。。
（积压在草稿箱一年的文章）
END