2022年通信原理小結

1、高品質(zhì)文檔2022年通信原理小結 總是上課時算是比較仔細的，但是半期的時候還是沒有搞懂它是干什么的，甚至到期末了，也只有零星的一點編碼呀，帶寬呀，調(diào)制啦，這樣一些概念，但這些技術在一個通信系統(tǒng)中又是出于什么樣的位置，該怎樣應用這些技術組成一個通信系統(tǒng)，對此我還是一概不知。然而經(jīng)過期末前的復習，我感覺自己對通信系統(tǒng)終于有個印象了，所以想把那些零碎的名詞做一些解釋，并且用我自己的學習過程以及對通信系統(tǒng)的了解來說明這些技術的應用。 上面是我畫的認為比較完整的通信系統(tǒng)的簡潔流程圖，對此我做一翻解釋。 首先日常生活中的信號總是模擬的，我們把這些信號通過濾波等處理，得到帶限的信號，這里以基帶信號singn

2、al為例子,signal 經(jīng)過采樣保持電路，我們就得到pam信號，如圖 ，這樣的信號就是離散信號了。 離散信號經(jīng)過量化歸屬到個檔次的幅度中比如我們有2v,4v,6,v,8v四個檔次的歸類，并且規(guī)定1v3v之間的pam離散信號就歸類到2v的檔次中去,一次類推，通過比較給每個pam信號進行歸類，這就是量化。 之后將量化了的信號進行編碼，編碼是一種認為規(guī)定的過程比如我們規(guī)定2v用00表示，4v用01表示，6v用10表示，而8v用11來表示,這樣就把階梯信號和二進制信號有了一種對應關系，順著這種對應關系，我們可以得到剛才量化了的信號的二進制代碼，這就是pcm編碼得到了可以在存儲器中存儲的數(shù)字信號。 以

3、上從模擬到數(shù)字信號的一種轉(zhuǎn)變就是我們常說的a/d轉(zhuǎn)換。至于我們平常要求的轉(zhuǎn)換比特率的求法可以從它的轉(zhuǎn)換過程得出計算方法。一個pam信號對應一個檔次，而一個檔次對應幾個比特的數(shù)字是在編碼中體現(xiàn)的，例子中就是一個檔次對應兩個比特，假設這種對應關系是1對n個比特，對模擬信號的采樣率是f,也就是1秒鐘有f個pam信號，這f個pam信號就要被轉(zhuǎn)換成f*n個比特，所以比特率就是f*n了。 對于完成轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號，我們?nèi)绾翁幚砟?？有的是被放進存儲器中存儲了，有的是到cpu中進行計算，加密等處理了。 通常為了達到通信目的，我們就要將數(shù)字信號傳遞并且轉(zhuǎn)換成模擬信號，究竟在生活中模擬信號才是我們可以識別的。 所以

4、我們從存儲器中讀取數(shù)字信號，這些信號是基帶信號，不簡單傳輸，經(jīng)過數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)就可以轉(zhuǎn)換成高頻信號而被發(fā)送設備以各種形式比如微波，光信號傳播出去。發(fā)送這些高頻信號的速度關系到發(fā)送的比特率留意與前面的轉(zhuǎn)換的比特率有不同。假如整個發(fā)送端可以發(fā)送四中波形a,b,c,d，它們可以分別表示發(fā)送了00，01，10，11信號，那么我們就說發(fā)送一個符號（即波形）就是發(fā)送了兩個比特了。由此得到符號率與比特率的關系b=n*d.d是符號率baud/s, b是比特率bit/s, n表示一個符號與n個比特對應。 接收設備將這些信號轉(zhuǎn)換成電信號，通過解調(diào)器，就可以還原基帶信號，同樣可以將它們放進存儲器存儲，這可以理解成網(wǎng)絡

5、視頻在我們的電腦上的緩存。緩存中的信號通過解碼器，也就是與編碼器功能相反的器件將數(shù)字序列轉(zhuǎn)換成各種量化的臺階（檔次）信號。 最終將臺階信號進行填充恢復，我們就又可以原來的輸入的模擬波形了，由此我們完成一次通信。 假如模擬信號不需要數(shù)字化，那么我們可以進行模擬調(diào)制，同樣可以發(fā)送出去，這個過程要簡潔許多。 當然，這里所講的只是我們學習中所涉及的一些概念，完整的通信系統(tǒng)還有更多要考慮的，這只是我覺得通信過程的關鍵的骨架問題。 還有幾個概念是對它們的理解和總結，盼望可以和大家共享。 1. 二進制比特率與信息量中的比特率。 因為我們假定二進制信號是等概率發(fā)生的，也就是p=0.5，而信息量的定義是這樣的i

6、=-log2(p)bit,通過此式，我們可以計算發(fā)送的一個二進制符號的信息量i=-log2(0.5)bit=1 bit,所以我們通常說一個0或者1就是一個比特了。 2. 方波的帶寬問題。 由上圖我們可以留意到，一個持續(xù)時間為t的方波，它的頻譜是一個sinc函數(shù)，零點帶寬是1/t，即時間的倒數(shù)。當然，方波的帶寬是無限大的，因此這樣的波形在現(xiàn)實中是很難實現(xiàn)的，我們只能給方波供應肯定的帶寬，就是說得到的確定只能是經(jīng)過了過濾的波形。 在這里我們可以聯(lián)系到吉布斯現(xiàn)象。我們可以這樣理解：頻率越大，就說明變化越快，而方波的轉(zhuǎn)折點處就是一個極快的變化也就是有頻帶的高頻部分構成，而經(jīng)過帶限的濾波之后，高頻被濾去

7、，得到的波形在轉(zhuǎn)折點處就變化慢下來，于是在需要變化快的地方（如方波的轉(zhuǎn)折點）變化慢，由此產(chǎn)生吉布斯現(xiàn)象。 3. 升余弦滾降濾波器。 我們知道升余弦滾降濾波器是防止碼間串擾而設計的。碼間串擾是指各個時間點上發(fā)送的符號并非精確的方波，而是在規(guī)定的時間內(nèi)仍有余波，于是對下一個時刻發(fā)送的符號產(chǎn)生影響，最終可能因為影響的疊加效果而使后果嚴峻，得到相反的采樣結果。留意我們這里講的碼間串擾都是發(fā)生在基帶頻率上的。因此升余弦滾降濾波器也是在基帶上的應用。 下圖是升余弦滾降濾波器的原理圖，上半部分是濾波器的頻譜相應圖，下半部分是濾波結果在時間域上的波形圖。 我們可以這樣思索，發(fā)送的基帶波形是在肯定的帶限內(nèi)的，假

8、如說要求發(fā)送的符號率是d，那么圖下半部分中可知1/2f0=1/d，所以f0=1/(2*d),或者說d=2* f0,由下半圖我們可以看出我們發(fā)送的符號的頻率是2* f0，這串符號在頻譜上的表示（上半圖）是個帶寬為f0的信號，這個就是采樣定理中說的當波形用sinc函數(shù)來表示時，符號率是該波形的帶寬的兩倍，也就是升余弦滾降濾波器在r=0的時候的特性。 當然，我們這里表示的只是發(fā)送一個符號的波形的帶寬，但是我們可以這樣想象，一個系統(tǒng)在任何時候發(fā)送符號是使用的帶寬f0都是固定的，在1時間段內(nèi)發(fā)送的波形的帶寬在f0以內(nèi)，那么我們完全有理由信任在2時間段內(nèi)發(fā)送的波形的帶寬必定在f0以內(nèi)，所以這樣可以理解多個

9、符號組成的波形的帶寬是在f0以內(nèi)的。 從下半圖我們可以看到，隨著r的增加，符號波形在一個周期段以外的衰減就會加快，這里我們就可以看到它對碼間串擾的影響會減小，這個就是升余弦滾降濾波器的作用，但是我們必需清晰的看到，符號率是不變的2* f0,而系統(tǒng)的肯定帶寬在增加。依據(jù)升余弦滾降濾波器的定義我們得到這樣一個關系d=2* f0/(1+r)。從以上的分析過程我們可以認為1/2*f0就是發(fā)送的數(shù)字信號的周期，也就是對于同樣周期的信號我們需要不同的帶寬，這個帶寬就是發(fā)送的數(shù)字信號的帶寬，而與原始的模擬波的帶寬無關。 4. 調(diào)制的一些想法。 在學習調(diào)制的過程中，我始終搞不清什么是調(diào)制信號，什么是載波。最終終于明白，原來（一般來講）調(diào)制就是將低頻信號（調(diào)制信號）攜帶的信息在另外一個高頻的信號（載波）上表現(xiàn)出來，表現(xiàn)的方法可以是轉(zhuǎn)變載波的幅度或者相位或者頻率等。當我們看