通信原理知識點(diǎn)總結
總結是指社會(huì )團體、企業(yè)單位和個(gè)人對某一階段的學(xué)習、工作或其完成情況加以回顧和分析，得出教訓和一些規律性認識的一種書(shū)面材料，它可以提升我們發(fā)現問(wèn)題的能力，讓我們一起認真地寫(xiě)一份總結吧�？偨Y一般是怎么寫(xiě)的呢？以下是小編幫大家整理的通信原理知識點(diǎn)總結，希望能夠幫助到大家。
第1章緒論
掌握內容：通信系統的基本問(wèn)題與主要性能指標；模擬通信與數字通信；信息量、平均信息量、信息速率。
熟悉內容：通信系統的分類(lèi)；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。在電通信系統中，電信號是消息傳遞的物質(zhì)載體。
2、消息：信息的物理表現形式。如語(yǔ)言、文字、數據或圖像等。
3、信息：消息的內涵，即信息是消息中所包含的人們原來(lái)不知而待知的內容。
4、數字信號是一種離散的、脈沖有無(wú)的組合形式，是負載數字信息的信號。
5、模擬信號是指信號無(wú)論在時(shí)間上或是在幅度上都是連續的。
6、數字通信是用數字信號作為載體來(lái)傳輸消息，或用數字信號對載波進(jìn)行數字調制后再傳輸的通信方式。它可傳輸電報、數字數據等數字信號，也可傳輸經(jīng)過(guò)數字化處理的語(yǔ)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(lái)模擬原始信號，以達到通信的目的。
8、數據通信是通信技術(shù)和計算機技術(shù)相結合而產(chǎn)生的一種新的通信方式。
9、通信系統的一般模型
10、按照信道中傳輸的是模擬信號還是數字信號，可相應地把通信系統分為模擬通信系統和數字通信系統。
11、模擬通信系統是傳輸模擬信號的通信系統。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的頻帶信號，并可在接收端進(jìn)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、數字通信系統是傳輸數字信號的通信系統。數字通信涉及的技術(shù)問(wèn)題很多，其中主要有信源編碼/譯碼、信道編碼/譯碼、數字調制/解調、數字復接、同步以及加密等。
13、數字信道模型
14、通信系統的分類(lèi)
1、按通信業(yè)務(wù)分類(lèi)分為話(huà)務(wù)通信和非話(huà)務(wù)通信。
2、根據是否采用調制，可將通信系統分為基帶傳輸和頻帶（調制）傳輸。
3、按照信道中所傳輸的是模擬信號還是數字相應地把通信系統分成模擬通信系統和數字通信系統。
4、按傳輸媒質(zhì)分類(lèi)，可分為有線(xiàn)通信系統和無(wú)線(xiàn)通信系統兩大類(lèi)。
有線(xiàn)通信是用導線(xiàn)（如架空明線(xiàn)、同軸電纜、光導纖維、波導等）作為傳輸媒質(zhì)完成通信的，如市內電話(huà)、有線(xiàn)電視、海底電纜通信等。
無(wú)線(xiàn)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、衛星中繼等。
15、常見(jiàn)傳輸多路信號有兩種復用方式，即頻分復用、時(shí)分復用。頻分復用是用頻譜搬移的方法使不同信號占據不同的頻率范圍。時(shí)分復用是用脈沖調制的方法使不同信號占據不同的時(shí)間區間。
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(chǎn)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，是用統計方法來(lái)定性的。
消息出現的概率越小，消息中包含的信息量就越大。
2、信息量的計算
信息量I與消息出現的概率P(x)之間的關(guān)系應為：
信息量的單位與對數底數a有關(guān)。
a=2時(shí)，信息量的單位為比特(bit)；a=e時(shí)，信息量的單位為奈特(nat)；a=10時(shí)，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(gè)符號所含信息量的統計平均值，即平均信息量H為：
例題：（重點(diǎn)）設二進(jìn)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(gè)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(gè)符號的平均信息量是多少？
4、求信息源的熵？
例題：書(shū)本第11頁(yè)，【例1-2】（重點(diǎn)）
1.5通信系統的主要性能指標
通信系統的主要性能指標是系統的有效性和可靠性。
有效性是指在給定時(shí)間內所傳輸的信息內容的多少，或者說(shuō)是傳輸的“速度”問(wèn)題；有效性指標：用單位時(shí)間傳送的信息量來(lái)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，也就是傳輸的“質(zhì)量”問(wèn)題�？煽啃灾笜耍河媒邮斩俗罱K輸出信噪比來(lái)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(zhì)和時(shí)域性質(zhì)。
2、1基本概念
1、系統：一般來(lái)講，系統是一個(gè)由若干互有關(guān)聯(lián)的單元組成的并具有某種功能以用來(lái)達到某些特定目的的有機整體，其意義十分廣泛。分類(lèi)如下：連續時(shí)間系統與離散時(shí)間系統
即時(shí)系統和動(dòng)態(tài)系統（按照系統內是否含有記憶元件）無(wú)源系統和有源系統（按系統內是否含源）
集中參數系統和分布參數系統（按系統的參數是集中的或分布的）
線(xiàn)性系統和非線(xiàn)性系統（按其特性分）時(shí)不變系統與時(shí)變系統（按其參數是否隨t而變）
2、信號的基本概念
信號是消息的一種物理體現，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(yǔ)、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）函數表達式f(t)，
�。�2）波形。
3、信號的分類(lèi)：
4、確知信號：可以用確定時(shí)間函數表示的信號，稱(chēng)為確定信號或規則信號。如正弦信號。
5、隨機信號：不能用確定時(shí)間函數表示的信號，且在任意時(shí)刻的取值都具有不確定性，只可能知道它的統計特性，如在某時(shí)刻取某一數值的概率，這類(lèi)信號稱(chēng)為隨機信號或不確定信號。
5、確知信號的類(lèi)型
注意：
1、對于能量信號，能量等于一個(gè)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(gè)有限值，但能量為無(wú)窮大；
3、能量信號和功率信號的分類(lèi)對于非確知信號也使用。
2.2確知信號的頻域性質(zhì)
2.2.1功率信號的頻譜
2.2.2能量信號的頻譜密度
3、二者的區別：
4、單位沖激函數(函數)（重點(diǎn)：課本第23頁(yè)，【例2-5】）
2.3確知信號的時(shí)域性質(zhì)
1、能量信號的自相關(guān)函數
2、自相關(guān)函數的性質(zhì)：
3、功率信號的自相關(guān)函數和性質(zhì)
4、能量信號的互相關(guān)函數和性質(zhì)
5、功率信號的互相關(guān)函數和性質(zhì)
復習題（重點(diǎn)）
1、畫(huà)出單位階躍信號和單位沖激函數的曲線(xiàn)圖。
2、寫(xiě)出抽樣函數的形式，畫(huà)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(lèi)？
5、能量信號的特點(diǎn)？
6、功率信號的特點(diǎn)？
7、簡(jiǎn)單描述一下單位沖擊函數的特點(diǎn)。P34習題22；25；
第3章隨機信號分析
掌握內容：平穩隨機過(guò)程的數字特征與概率密度函數；平穩隨機過(guò)程的相關(guān)函數與功率譜密度；高斯信號通過(guò)線(xiàn)性系統。平穩隨機過(guò)程；平穩隨機過(guò)程的各態(tài)歷經(jīng)性；
1、什么是隨機過(guò)程？
隨機過(guò)程是一類(lèi)隨時(shí)間作隨機變化的過(guò)程，它不能用確切的時(shí)間函數描述�？蓮膬煞N不同角度看：
角度1：對應不同隨機試驗結果的時(shí)間過(guò)程的集合。
角度2：隨機過(guò)程是隨機變量概念的延伸。
在任一給定時(shí)刻t1上，每一個(gè)樣本函數i(t)都是一個(gè)確定的數值i(t1)，但是每個(gè)i(t1)都是不可預知的。
在一個(gè)固定時(shí)刻t1上，不同樣本的取值{i(t1),i=1,2,,n}是一個(gè)隨機變量，記為(t1)。因此，我們又可以把隨機過(guò)程看作是在時(shí)間進(jìn)程中處于不同時(shí)刻的隨機變量的集合。
2、隨機過(guò)程的分布函數：
3、隨機過(guò)程的數字特征
所以，方差等于均方值與均值平方之差，它表示隨機過(guò)程在時(shí)刻t對于均值a(t)的偏離程度。
3.2平穩隨機過(guò)程
1、平穩隨機過(guò)程及其性質(zhì)
2、嚴平穩隨即過(guò)程的數字特征
結論：
把同時(shí)滿(mǎn)足（1）和（2）的過(guò)程定義為廣義平穩隨機過(guò)程。顯然，嚴平穩隨機過(guò)程必定是廣義平穩的，反之不一定成立。
在通信系統中所遇到的信號及噪聲，大多數可視為平穩的隨機過(guò)程。因此，研究平穩隨機過(guò)程有著(zhù)很大的實(shí)際意義。
3、各態(tài)歷經(jīng)性
問(wèn)題的提出：能否從一次試驗而得到的一個(gè)樣本函數x(t)來(lái)決定平穩過(guò)程的數字特征呢?回答是肯定的。平穩過(guò)程在滿(mǎn)足一定的條件下具有一個(gè)有趣而又非常有用的特性，稱(chēng)為“各態(tài)歷經(jīng)性”（又稱(chēng)“遍歷性”）。
具有各態(tài)歷經(jīng)性的過(guò)程，其數字特征（均為統計平均）完全可由隨機過(guò)程中的任一實(shí)現的時(shí)間平均值來(lái)代替。
4、各態(tài)；歷經(jīng)性的條件
“各態(tài)歷經(jīng)”的含義：隨機過(guò)程中的任一次實(shí)現都經(jīng)歷了隨機過(guò)程的所有可能狀態(tài)。具有各態(tài)歷經(jīng)的隨機過(guò)程一定是平穩過(guò)程，反之不一定成立。
在通信系統中所遇到的隨機信號和噪聲，一般均能滿(mǎn)足各態(tài)歷經(jīng)條件。
5、（重點(diǎn)，書(shū)本：第41頁(yè)）[例3-1]
6、平穩過(guò)程的自相關(guān)函數及其性質(zhì)
3.3高斯隨機過(guò)程（正態(tài)隨機過(guò)程）
定義：如果隨機過(guò)程(t)的任意n維（n=1,2,...）分布均服從正態(tài)分布，則稱(chēng)它為正態(tài)過(guò)程或高斯過(guò)程。
高斯隨機過(guò)程的重要性質(zhì)
1、高斯過(guò)程的n維分布只依賴(lài)各個(gè)隨機變量的均值、方差和歸一化協(xié)方差。
2、廣義平穩的高斯過(guò)程也是嚴平穩的。
3、因為，若高斯過(guò)程是廣義平穩的，即其均值與時(shí)間無(wú)關(guān)，協(xié)方差函數只與時(shí)間間隔有關(guān)，而與時(shí)間起點(diǎn)無(wú)關(guān)，則它的n維分布也與時(shí)間起點(diǎn)無(wú)關(guān)，故它也是嚴平穩的。所以，高斯過(guò)程若是廣義平穩的，則也嚴平穩。
4、高斯過(guò)程經(jīng)過(guò)線(xiàn)性變換后生成的過(guò)程仍是高斯過(guò)程。也可以說(shuō)，若線(xiàn)性系統的輸入為高斯過(guò)程，則系統輸出也是高斯過(guò)程。
補充：線(xiàn)性系統
1、定義：
由若干相互作用和相互依賴(lài)的事物組合而成的，具有穩定功能的整體。系統模型：系統物理特性的數學(xué)抽象。
在電子技術(shù)領(lǐng)域中，“系統”、“電路”、“網(wǎng)絡(luò )”三個(gè)名詞在一般情況下可以通用。
2、信號與系統的.描述
系統的表示：
數學(xué)表達式：系統物理特性的數學(xué)抽象。系統圖：形象地表示其功能。
3、線(xiàn)性系統
3.4平穩隨機過(guò)程通過(guò)線(xiàn)性系統由平穩隨機過(guò)程通過(guò)線(xiàn)性系統之后的數學(xué)特征可知：若線(xiàn)性系統的輸入是平穩的，則輸出也是平穩的。
如果線(xiàn)性系統的輸入過(guò)程是高斯型的，則系統的輸出過(guò)程也是高斯型的。
復習題：
P61，思考題：3-1，3-3，3-4；（重點(diǎn)）
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(lèi)：
無(wú)線(xiàn)信道－電磁波（含光波）有線(xiàn)信道－電線(xiàn)、光纖信道中的干擾：有源干擾－噪聲
無(wú)源干擾－傳輸特性不良
本章重點(diǎn)：介紹信道傳輸特性和噪聲的特性，及其對于信號傳輸的影響。
4.1無(wú)線(xiàn)信道
無(wú)線(xiàn)信道
利用電磁波在空間的傳播來(lái)實(shí)現。
要求天線(xiàn)的尺寸不小于電磁波波長(cháng)的1/10。根據通信距離分類(lèi)：地波、天波、視波
1、地波
頻率<2MHz有繞射能力
距離：數百或數千千米
2、天波
頻率：2~30MHz特點(diǎn)：被電離層反射
一次反射距離：<4000km寂靜區：
3、視線(xiàn)傳播：
頻率>30MHz距離:和天線(xiàn)高度有關(guān)
式中，D收發(fā)天線(xiàn)間距離(km)。
4、增大視線(xiàn)傳播距離的其他途徑中繼通信：無(wú)線(xiàn)電中繼
衛星通信：靜止衛星、移動(dòng)衛星
平流層通信：位于平流層的高空平臺電臺
4.2有線(xiàn)信道
分類(lèi)：明線(xiàn)、對稱(chēng)電纜、同軸電纜
1、明線(xiàn)是指平行架設在電線(xiàn)桿上的架空線(xiàn)路。
2、雙絞線(xiàn)、電纜（粗電纜、細電纜）、光纖
4.3信道的數學(xué)模型信道模型的分類(lèi)：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(chēng)加性干擾。按噪聲來(lái)源分類(lèi)
人為噪聲－例：開(kāi)關(guān)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(lái)源：來(lái)自一切電阻性元器件中電子的熱運動(dòng)。按噪聲性質(zhì)分類(lèi)
脈沖噪聲：是突發(fā)性地產(chǎn)生的，幅度很大，其持續時(shí)間比間隔時(shí)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(lái)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非所需的連續的已調正弦波。
起伏噪聲：包括熱噪聲、電子管內產(chǎn)生的散彈噪聲和宇宙噪聲等。
注：討論噪聲對于通信系統的影響時(shí)，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：十三折現非均勻量化；十五折線(xiàn)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(gè)連續模擬信號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(lèi) 周期性脈沖序列有4個(gè)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(gè)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。此抽樣值仍然是一個(gè)取值連續的變量。 若僅用N個(gè)不同的二進(jìn)制數字碼元來(lái)代表此抽樣值的大小，則N個(gè)不同的二進(jìn)制碼元只能代表M=2N個(gè)不同的抽樣值。 因此，必須將抽樣值的范圍劃分成M個(gè)區間，每個(gè)區間用一個(gè)電平表示。這樣，共有M個(gè)離散電平，它們稱(chēng)為量化電平。用這M個(gè)量化電平表示連續抽樣值的方法稱(chēng)為量化。 9.3.3非均勻量化1、非均勻量化的目的： 在實(shí)際應用中，對于給定的量化器，量化電平數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(shí)間變化（例如，語(yǔ)音信號）。當信號小時(shí)，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(gè)缺點(diǎn)，改善小信號時(shí)的信號量噪比，在實(shí)際應用中常采用非均勻量化。 2、非均勻量化原理 實(shí)際中，非均勻量化的實(shí)現方法通常是在進(jìn)行量化之前，先將信號抽樣值壓縮，再進(jìn)行均勻量化。 這里的壓縮是用一個(gè)非線(xiàn)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(guān)于電話(huà)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(xiàn)法和15折線(xiàn)法。 我國大陸、歐洲各國以及國際間互連時(shí)采用A律及相應的13折線(xiàn)法。北美、日本和韓國等少數國家和地區采用律及15折線(xiàn)法。 4、13折線(xiàn)壓縮特性－A律的近似 A律表示式是一條平滑曲線(xiàn)，用電子線(xiàn)路很難準確地實(shí)現。這種特性很容易用數字電路來(lái)近似實(shí)現。13折線(xiàn)特性就是近似于A(yíng)律的特性。在下圖中示出了這種特性曲線(xiàn)： 圖中橫坐標x在0至1區間中分為不均勻的8段。1/2至1間的線(xiàn)段稱(chēng)為第8段；1/4至1/2間的線(xiàn)段稱(chēng)為第7段；1/8至1/4間的線(xiàn)段稱(chēng)為第6段；依此類(lèi)推，直到0至1/128間的線(xiàn)段稱(chēng)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(diǎn)(x,y)相連，就得到了一條折線(xiàn)。由圖可見(jiàn)，除第1和2段外，其他各段折線(xiàn)的斜率都不相同。在下表中列出了這些斜率： 因為語(yǔ)音信號為交流信號，所以，上述的壓縮特性只是實(shí)用的壓縮特性曲線(xiàn)的一半。在第3象限還有對原點(diǎn)奇對稱(chēng)的另一半曲線(xiàn)，如下圖所示： 壓縮律和15折線(xiàn)壓縮特性 壓縮律是指符合下式的對數壓縮規律： 將這些轉折點(diǎn)用直線(xiàn)相連，就構成了8段折線(xiàn)。 由于其第一段和第二段的斜率不同，不能合并為一條直線(xiàn)，故當考慮到信號的正負電壓 時(shí)，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(xiàn)。所以，得到的是15段折線(xiàn)，稱(chēng)為15折線(xiàn)壓縮特性。 9.4編碼經(jīng)過(guò)抽樣、量化，得到了數字信號。 最后經(jīng)過(guò)編碼，就可以在數字通信系統中傳輸了。 把從模擬信號抽樣、量化，直到變換成為二進(jìn)制符號的基本過(guò)程，稱(chēng)為脈沖編碼調制（PCM），簡(jiǎn)稱(chēng)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”的原則量化為整數值，則抽樣值量化后變?yōu)?，4，5，6，7和6。在按照二進(jìn)制數編碼后，量化值(quantizedvalue)就變成二進(jìn)制符號：011、100、101、110、111和110。 9.4.2自然二進(jìn)制碼和折疊二進(jìn)制碼 �。�1）自然二進(jìn)制碼 �。�2）折疊二進(jìn)制碼。 折疊碼的優(yōu)點(diǎn)： 因為電話(huà)信號是交流信號，故在此表中將16個(gè)雙極性量化值分成兩部分。第0至第7個(gè)量化值對應于負極性電壓；第8至第15個(gè)量化值對應于正極性電壓。顯然，對于自然二進(jìn)制碼，這兩部分之間沒(méi)有什么對應聯(lián)系。 但是，對于折疊二進(jìn)制碼，除了其最高位符號相反外，其上下兩部分還呈現映像關(guān)系，或稱(chēng)折疊關(guān)系。這種碼用最高位表示電壓的極性正負，而用其他位來(lái)表示電壓的絕對值。折疊碼的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)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(yǔ)音信號小電壓出現的概率較大，所以折疊碼有利于減小語(yǔ)音信號的平均量化噪聲。在語(yǔ)音通信中，通常采用8位的PCM編碼就能夠保證滿(mǎn)意的通信質(zhì)量。 9.6差分脈沖編碼調制（DPCM） 1、預測編碼簡(jiǎn)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，先根據前幾個(gè)抽樣值計算出一個(gè)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(chēng)為預測誤差。利用減小冗余度的辦法，降低了編碼比特率。 線(xiàn)性預測原理： 若利用前面的幾個(gè)抽樣值的線(xiàn)性組合來(lái)預測當前的抽樣值，則稱(chēng)為線(xiàn)性預測。若僅用前面的1個(gè)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(diǎn)） 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(jiǎn)單實(shí)用的糾錯編碼 11.1概述 1、信道分類(lèi)：從差錯控制角度看 隨機信道：錯碼的出現是隨機的突發(fā)信道：錯碼是成串集中出現的 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(shù)的種類(lèi)：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(chēng)為糾錯編碼 監督碼元：上述4種技術(shù)中除第3種外，都是在接收端識別有無(wú)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(chēng)為監督碼元。不同的編碼方法，有不同的檢錯或糾錯能力。 多余度：就是指增加的監督碼元多少。例如，若編碼序列中平均每?jì)蓚�(gè)信息碼元就添加一個(gè)監督碼元，則這種編碼的多余度為1/3。 編碼效率(簡(jiǎn)稱(chēng)碼率)：設編碼序列中信息碼元數量為k，總碼元數量為n，則比值k/n就是碼率。 冗余度：監督碼元數(n-k)和信息碼元數k之比。 理論上，差錯控制以降低信息傳輸速率為代價(jià)換取提高傳輸可靠性。 4、自動(dòng)要求重發(fā)(ARQ)系統采用檢錯重發(fā)的通信系統一般稱(chēng)為自動(dòng)要求重發(fā)系統。共3種ARQ系統： 1、停止等待ARQ系統； 2、拉后ARQ系統； 3、選擇重發(fā)ARQ系統 ARQ的主要優(yōu)點(diǎn)：和前向糾錯方法相比監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計特性基本無(wú)關(guān)，能適應不同特性的信道。 ARQ的主要缺點(diǎn)：需要雙向信道來(lái)重發(fā)，不能用于單向信道，也不能用于一點(diǎn)到多點(diǎn)的通信系統。因為重發(fā)而使ARQ系統的傳輸效率降低。 在信道干擾嚴重時(shí)，可能發(fā)生因不斷反復重發(fā)而造成事實(shí)上的通信中斷。在要求實(shí)時(shí)通信的場(chǎng)合，例如電話(huà)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(chǎn)生一個(gè)重發(fā)指令。此指令經(jīng)過(guò)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(shí)，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)現錯碼時(shí)，經(jīng)過(guò)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督碼的編碼稱(chēng)為分組碼。在分組碼中，監督碼元僅監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(gè)數目稱(chēng)為碼組的重量，簡(jiǎn)稱(chēng)碼重。碼距：把兩個(gè)碼組中對應位上數字不同的位數稱(chēng)為碼組的距離，簡(jiǎn)稱(chēng)碼距。最小碼距：把某種編碼中各個(gè)碼組之間距離的最小值稱(chēng)為最小碼距(d0)。 3、碼距和檢糾錯能力的關(guān)系 一種編碼的最小碼距d0的大小直接關(guān)系著(zhù)這種編碼的檢錯和糾錯能力： 1、為檢測e個(gè)錯碼，要求最小碼距d0e+1 2、為了糾正t個(gè)錯碼，要求最小碼距d02t+1 3、為糾正t個(gè)錯碼，同時(shí)檢測e個(gè)錯碼，要求最小碼距 這種糾錯和檢錯結合的工作方式簡(jiǎn)稱(chēng)糾檢結合。 11.4簡(jiǎn)單實(shí)用的糾錯編碼 11.4.1奇偶監督碼 11.4.2二維奇偶監督碼 11.4.3恒比碼 11.4.4正反碼 11.4.1奇偶監督碼 奇偶監督碼分為奇數監督碼和偶數監督碼兩種，兩者的原理相同。 在偶數監督碼中，無(wú)論信息位多少，監督位只有1位，它使碼組中“1”的數目為偶數，即滿(mǎn)足下式條件： 式中a0為監督位，其他位為信息位。 這種編碼能夠檢測奇數個(gè)錯碼。在接收端，按照上式求“模2和”，若計算結果為“1”就說(shuō)明存在錯碼，結果為“0”就認為無(wú)錯碼。 11.4.3恒比碼 在恒比碼中，每個(gè)碼組均含有相同數目的“1”（和“0”）。由于“1”的數目與“0”的數目之比保持恒定，故得此名。 這種碼在檢測時(shí)，只要計算接收碼組中“1”的數目是否對，就知道有無(wú)錯碼。 恒比碼的主要優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單和適于用來(lái)傳輸電傳機或其他鍵盤(pán)設備產(chǎn)生的字母和符號。對于信源來(lái)的二進(jìn)制隨機數字序列，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(jiǎn)單的能夠糾正錯碼的編碼。其中的監督位數目與信息位數目相同，監督碼元與信息碼元相同或者相反則由信息碼中“1”的個(gè)數而定。 第14章通信網(wǎng) 一、電話(huà)網(wǎng) 1、通信網(wǎng)是在多點(diǎn)之間傳遞信息的通信系統。通信網(wǎng)的基本組成部分 終端設備：包括電話(huà)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(shí)分復用或頻分復用。 交換設備：按照信令將通信鏈路傳來(lái)的信號轉接到另一條鏈路的設備。有些通信網(wǎng)中還包含轉發(fā)設備。 2、通信網(wǎng)的分類(lèi) 按照功能區分：電報網(wǎng)、電話(huà)網(wǎng)、電傳(Telex)網(wǎng)以及電視網(wǎng)等等。按照拓撲結構區分： 網(wǎng)形：網(wǎng)形網(wǎng)的任意兩個(gè)節點(diǎn)之間都有一條鏈路直接相連。所以若網(wǎng)中共有N個(gè)節點(diǎn)， 則需要N(N-1)/2條鏈路連接。當N增大時(shí)，所需鏈路數目將急劇增加，故經(jīng)濟性較差。但是，若各節點(diǎn)有轉發(fā)功能，則可靠性大為增加。 星形網(wǎng)：在星形網(wǎng)中，若共有N個(gè)節點(diǎn)，則共需(N-1)條鏈路；除中心節點(diǎn)外，其他 節點(diǎn)之間的通信都需要經(jīng)過(guò)中心節點(diǎn)轉接。故在中心節點(diǎn)處需要有交換設備為其他各個(gè)節點(diǎn)轉接信號。和網(wǎng)形網(wǎng)相比，星形網(wǎng)需要的鏈路數目減少了，但是需要增加交換設備。 環(huán)形網(wǎng)：環(huán)形網(wǎng)所需的鏈路數目N等于節點(diǎn)數目，并且每個(gè)節點(diǎn)都需要有轉發(fā)功能。 在這里，任意兩個(gè)節點(diǎn)之間都有一條迂回鏈路，所以可靠性比星形網(wǎng)高。但是，在某些節點(diǎn)之間可能需要多次轉發(fā)，這個(gè)因素又會(huì )使傳輸時(shí)延增大和可靠性下降�？偩�(xiàn)形網(wǎng)：在總線(xiàn)形網(wǎng)中，利用一條“總線(xiàn)”連接所有節點(diǎn)。由于所有節點(diǎn)共用這條總 線(xiàn)，即總線(xiàn)同時(shí)只能為兩個(gè)節點(diǎn)服務(wù)，所以它主要用于分時(shí)工作的計算機局域網(wǎng)中。由于總線(xiàn)形網(wǎng)和環(huán)形網(wǎng)的上述特點(diǎn)，當網(wǎng)中節點(diǎn)數目較大時(shí)，可能使信號傳輸的時(shí)延較長(cháng)。這兩種網(wǎng)主要適合用于節點(diǎn)數目較少的計算機網(wǎng)中。 復合形網(wǎng)：復合形網(wǎng)是上述幾種基本型網(wǎng)的組合。根據對網(wǎng)絡(luò )的性能要求，常將幾種 基本型網(wǎng)結合使用，以求達到技術(shù)和經(jīng)濟指標優(yōu)化的目的。 3、電話(huà)網(wǎng)的結構 組成：由終端設備（電話(huà)機）、傳輸線(xiàn)路和交換設備組成。分類(lèi)：專(zhuān)用交換電話(huà)網(wǎng)、公共交換電話(huà)網(wǎng)(PSTN) 本地電話(huà)網(wǎng)： 是指在一個(gè)統一號碼長(cháng)度的編號區內，由電話(huà)機、用戶(hù)線(xiàn)、用戶(hù)端局（簡(jiǎn)稱(chēng)端局）、匯接局、局間中繼線(xiàn)和長(cháng)話(huà)-市話(huà)中繼線(xiàn)組成的電話(huà)網(wǎng)。 長(cháng)話(huà)-市話(huà)中繼線(xiàn)則用于將本地電話(huà)網(wǎng)和國內長(cháng)途電話(huà)網(wǎng)相連接。中繼線(xiàn)一般是大容量電纜，用于傳輸時(shí)分復用PCM信號。國內長(cháng)途電話(huà)網(wǎng)： 是指全國各市（縣）間用戶(hù)進(jìn)行長(cháng)途通話(huà)的電話(huà)網(wǎng)，網(wǎng)中各市（縣）都設一個(gè)或多個(gè)長(cháng)途電話(huà)局。各長(cháng)途局間由長(cháng)途電話(huà)線(xiàn)路連接起來(lái)。 國內長(cháng)途電話(huà)網(wǎng)的結構在我國采用分級匯接制，它包含4個(gè)等級的交換中心，即大區交換中心（C1），省交換中心(C2)，地區交換中心(C3)和縣市交換中心（C4）。國際長(cháng)途電話(huà)網(wǎng)： 是指將世界各國的電話(huà)網(wǎng)相互連接起來(lái)進(jìn)行國際通話(huà)的電話(huà)網(wǎng)。 14.2.2電話(huà)網(wǎng)中的交換 �。�1）雙向交換矩陣——--不適宜用于數字電路 �。�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(kāi)關(guān)數目要加倍。 注：上述兩種方法中，前者用開(kāi)關(guān)矩陣實(shí)現交換的方法常稱(chēng)為空分交換，后者則稱(chēng)為時(shí)分交換�？辗纸粨Q時(shí)刻保持連接通信兩端用戶(hù)的線(xiàn)路處于持續接通狀態(tài)。時(shí)分交換則不然。 14.2.3電話(huà)網(wǎng)中的信令信令的用途：在電話(huà)網(wǎng)中，交換設備是根據用戶(hù)發(fā)來(lái)的信令控制接通哪一條或幾條電路的。信令的分類(lèi)：用戶(hù)信令和局間信令： 用戶(hù)信令：從用戶(hù)發(fā)到端局的信令，它規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的信令，它根據用戶(hù)信令的要求按照網(wǎng)絡(luò )的構成決定著(zhù)信號通過(guò)的鏈路。 模擬信令和數字信令：公共電話(huà)網(wǎng)中 模擬信令：由電話(huà)機到端局之間的用戶(hù)線(xiàn)一般都是模擬線(xiàn)路，所以用戶(hù)信令都是模擬信令。 數字信令：局間中繼線(xiàn)都是數字線(xiàn)路，故局間信令是數字信令。 局間信令： 隨路信令(CAS)： 是指信令和用戶(hù)信息（語(yǔ)音）在同一信道中傳輸的信令。 R2信令是一種基于E-1時(shí)分復用系統的隨路信令。在E-1系統中時(shí)隙TS16被預留用來(lái)傳遞這種信令。共路信令(CCS)： 將呼叫控制信息和其他業(yè)務(wù)信息通過(guò)一個(gè)獨立的信令網(wǎng)絡(luò )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(huà)網(wǎng)的性能指標 1、話(huà)務(wù)量， 2、呼損率 二、數據通信概述 1、數據通信的概念 2、數據通信系統的組成 3、數據通信系統的性能指標 4、網(wǎng)絡(luò )協(xié)議與協(xié)議體系結構 1、數據通信的概念 數據通信是指計算機與通信技術(shù)相結合的產(chǎn)物，通常是指依照通信協(xié)議，利用數據傳輸技術(shù)，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據的過(guò)程。特點(diǎn)： 通信雙方至少有一方是計算機； 數據通信中傳輸的信息是以二進(jìn)制數形式表現； 它與遠程信息處理相聯(lián)系，是包括科學(xué)計算、過(guò)程控制、科學(xué)檢索的內容的廣義的信息處理。數據通信包括： 數據傳輸：數據傳輸是數據通信的基礎。 數據處理：數據處理（如數據的集中、交換、控制等）使數據的遠距離交換得以實(shí)現。通信控制 通信按照一定的規則有步驟的進(jìn)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、傳輸的控制和數據流量的控制等。 數據通信系統： 數據通信系統是通過(guò)數據電路將分布在遠地的數據終端設備與計算機系統連接起來(lái)，實(shí)現數據傳輸、交換、存儲和處理的系統。 1.2數據終端設備（DTE）在數據通信系統中，用于發(fā)送和接收數據的設備稱(chēng)為數據終端設備（簡(jiǎn)稱(chēng)DTE）。構成：數據輸入設備、數據輸出設備和傳輸控制器。 作用：把信息變換成以數字代碼表示的數據，并把這些數據通過(guò)傳輸信道送到遠端計算機系統，同時(shí)接受數據。 DTE屬于用戶(hù)范疇，其種類(lèi)繁多，功能差別較大。 從計算機和計算機通信系統的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，終端是輸入／輸出的工具； 從數據通信網(wǎng)絡(luò )的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，計算機和終端都稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò )的數據終端設備，簡(jiǎn)稱(chēng)終端。通信控制器：為了有效而可靠地進(jìn)行通信，通信雙方必須按一定的規程進(jìn)行，如收發(fā)雙方的同步、差錯控制、傳輸鏈路的建立、維待和拆除及數據流量控制等，所以必須設置通信控制器來(lái)完成這些功能，對應于軟件部分就是通信協(xié)議，這也是數據通信與傳統電話(huà)通信的主要區別。 1.2數據電路終接設備（DCE） 用來(lái)連接DTE與數據通信網(wǎng)絡(luò )的設備稱(chēng)為數據電路終接設備（DataCircuit-terminatingEquipment，DCE），可見(jiàn)該設備為用戶(hù)設備提供入網(wǎng)的連接點(diǎn)。 DCE的功能就是完成數據信號的變換，要進(jìn)行“數字→模擬”變換，方法就是調制，而接收端要進(jìn)行反變換，即“模擬→數字”變換，這就是解調。 數據電路指的是在線(xiàn)路或信道上加信號變換設備之后形成的二進(jìn)制比特流通路，它由傳輸信道及其兩端的數據電路終接設備（DCE）組成。 數據鏈路是在數據電路已建立的基礎上，通過(guò)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(kāi)始傳輸數據的兩個(gè)或兩個(gè)以上的終端裝置與互連線(xiàn)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(jìn)行數據處理并可將處理結果向相應的數據終端設備輸出。 主機又稱(chēng)中央處理機，主要功能是進(jìn)行數據處理。傳輸信道，目前數據通信中所使用的多為有線(xiàn)信道。 主要有：直接利用傳輸媒體的實(shí)線(xiàn)信道（如局域網(wǎng)中）；經(jīng)調制解調器的頻分信道（如部分地區用戶(hù)線(xiàn)路中）； 時(shí)分信道，由于光纖通信技術(shù)的發(fā)展，現在絕大部分的數據傳輸在時(shí)分信道上，以同步數字體系SDH方式傳輸。 數據傳輸按信息傳送的方向與時(shí)間可以分為：?jiǎn)喂�、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，在數據的傳輸中組合多個(gè)低速的數據終端共同使用一條高速的信道，這種方法稱(chēng)為多路復用，常用的復用技術(shù)有頻分復用和時(shí)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(gè)獨立的信道（即子信道），分別分配給用戶(hù)傳輸數據信息，各子信道間還略留一個(gè)寬度（稱(chēng)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(huà)和有線(xiàn)電視（CATV） 系統，在數據通信系統中應和調制解調技術(shù)結合使用，且只在地區用戶(hù)線(xiàn)上用到，長(cháng)途干線(xiàn)上主要采用時(shí)分復用。 時(shí)分復用 時(shí)分復用是將一條物理信道按時(shí)間分成若干時(shí)間片（即時(shí)隙）輪流地分配給每個(gè)用戶(hù)，每個(gè)時(shí)間片由復用的一個(gè)用戶(hù)占用，而不像FDM那樣，同一時(shí)間同時(shí)發(fā)送多路信號。 數據時(shí)分復用可分為同步時(shí)分復用和統計時(shí)分復用。同步時(shí)分復用和統計時(shí)分復用同步時(shí)分復用是指復用器把時(shí)隙固定地分配給各個(gè)數據終端，通過(guò)時(shí)隙交織形成。 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