通信

通信是指不在同一地点的双方或多方之间进行迅速有效的信息传递。通信系统的组成，通信系统的分类及通信方式。通信系统质量指标，通信信号分析，数字信号的频带传输。

通信

• 通信原理概述
  • 引言
    • 通信：是指不在同一地点的双方或多方之间进行迅速有效的信息传递。
    • 电信：利用电磁波和光波来传递各种消息的通信方式。
    • 移动台是系统的终端设备。
  • 通信系统的组成
    • 通信系统：指为完成通信任务所需要的一切技术设备和传输媒质所构成的总体。
  • 通信系统的分类及通信方式
    • 信号的分类
      • 模拟信号和数字信号
        • 模拟信号：指幅度上取值连续的信号。
        • 数字信号：指幅度的取值是离散的。
      • 确知信号和随机信号
        • 确知信号：可以用明确的数学式子表达的信号，又称规则信号。
        • 随机信号：有些信号没有确定的数学表示式，当给定一个时间值时，信号的值并不确定，通常只知道它取某一数值的概率，这种信号称为随机信号或不规则信号。
      • 周期性信号和非周期性信号
        • 周期性信号就是每经过一个固定的时间间隔重复出现的信号。
      • 功率信号和能量信号
        • 1.正余弦信号是功率信号，非周期性矩形脉冲信号（门函数）是能量信号。
        • 2.周期性信号一定是功率信号，非周期性信号可以是功率信号，也可以是能量信号。
    • 通信系统的分类
      • 按消息的物理特征分类
      • 按调制方式分类
        • 通信系统根据信号是否被调制信号传输可分为基带传输和频带（调制）传输系统。
      • 按信号特征分类
        • 根据传输的信号是模拟信号还是数字信号，可把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统两类。
          • 模拟通信系统
            • 优点： 直观且容易实现。 缺点： 1.保密性差； 2.抗干扰能力差。
          • 数字通信系统
            • 优点： 1.保密性好； 2.抗干扰能力强； 3.可构建综合数字通信网。 缺点： 1.占用频带较宽； 2.技术要求复杂，尤其是同步技术要求精度高； 3.进行模/数转换时会带来量化误差。
      • 按传输媒介分类
        • 有线通信系统
        • 无线通信系统
      • 按信号的复用方式分类
        • 频分复用（FDM）
        • 时分复用（TDM）
        • 码分复用（CDM）
        • 波分复用（WDM）
    • 通信方式 （实际通信过程中，常将同步传输称为同步通信，异步传输称为异步通信。显然，同步通信的效率要比异步通信的效率高，因此同步通信方式更适用于高速数据传输的场合。）
      • 单工、半双工和全双功传输
      • 串行传输和并行传输
        • 串行传输采用的单一的信道，数字码元按顺序逐个传送，远程通信均采用这种方式。
        • 并行传输是指多个数字信号码元同时在多个并行的信道中传送。
      • 同步传输和异步传输
        • 异步传输也称起止式传输，它是利用起止法来达到收、发同步的。
        • 同步传输是以一个数据块为单位进行信息传输的。
  • 通信系统质量指标
    • 有效性
    • 可靠性
• 信号分析
  • 确知信号的分析
    • 周期性信号与傅立叶级数
      • 时域特性
        • 任何一个周期性信号都可以分解成直流分量、基波分量和各次谐波分量的叠加。
        • 奇对称的周期性信号可以表示为各正弦函数谐波分量的叠加。
        • 偶对称的周期性信号可以表示为各余弦函数谐波分量的叠加。
      • 频域特性
        • 一个正选波对应于一个频率，其幅度可以唯一确定。
        • 由幅度和频率就可以唯一地确定一个余弦波函数。
        • 周期性信号的频谱是离散且具有谐波特性。
    • 非周期性信号与傅立叶变换
      • 周期性信号的频谱分析—用傅立叶级数实现—对应离散频谱。 非周期信号的频谱分析—用傅立叶变换实现—对应连续频谱。 函数在时域中存在于有限空间，则其函数在频域中存在于无限空间。 函数在时域中存在于无限空间，则其函数在频域中存在于有限空间。
    • 信号的功率与能量谱
      • 怕什瓦尔定理—此定理表明能量守恒定理，即时域内的能量等于频域内的能量；时域内的功率等于频域内的功率。
  • 随机信号的分析
    • 高斯随机过程
      • 高斯过程又称正态随机过程，它是一种普遍存在且重要的随机过程。
  • 信道与噪声
    • 加性噪声按及来源分为两大类：系统内噪声和系统外噪声。
    • 白噪声：若噪声的功率谱密度在很宽的频带内均匀分布。
  • 信息及其信息量
    • 事件发生的可能性越大，信息量越小；事件越不可能发生，越是使人惊奇和意外，信息量越大。
• 数字信号的频带传输
  • 模拟基带信号对载波的参量进行连续调制，在接收端对载波参量进行连续估值数字基带信号对载波的参量进行离散调制，由载波的某些离散状态表征所传送的信息，在接收端也只要对载波信号的离散调制参量进行检测。
  • 二进制幅度键控（2ASK）系统
    • • 2ASK信号之所以也称为OOK（On off keying )信号，是因为幅度键控的实现可以用开关电路来完成。
    • 主要优点易于实现，其缺点是抗干扰能力差，主要应用于在低俗数据传输中。
    • 解调方法：包络解调法、相干解调法。
  • 二进制移频键控（2FSK）系统
    • 数字频移键控是用载波的频率来传送数字信息的，即用所传达的数字信息控制载波的频率。
    • 从原理上讲，2FSK信号可用模拟调频法来实现，也可用键控法来实现，但后者较为方便。
    • 解调方法有线性鉴频法和分离滤波法两大类。
  • 二进制相移键控（2PSK）系统
    • 数字相位调制又称相移键控，记作PSK（phase shift keying)。
    • 由于它利用载波相位的绝对数值传递数字信息，因而又称为绝对调相。
• 同步原理
  • 同步就是指通信系统的收、发双方在时间上步调一致
  • 按照同步的功能分，同步可分为载波同步、位同步、群同步和网同步4种
    • 载波同步的方法主要有直接法（自同步法）和插入导频法（外同步法）
      • 直接法：AM信号
  • 按照传输同步信息的方式不同，同步可分为外同步和自同步
    • 外同步：就是发送端专门发送同步信息，接收端从该信息中提取同步信号
  • 同步法又可以分为主从同步、相互同步及主从相互同步
  • GPS：全球定位系统
• 差错控制编码
  • 差错控制编码的基本原理
    • 差错控制编码是通过增加数字信号的冗余码元个数来提高通信可靠性。
    • 信道编码基本思想就是用系统的有效性来换取可靠性。
  • 差错控制方式
    • 前向纠错（FEC）
      • 发送端经编码发出能够纠正错误的码，接收端收到这些码后，通过译码能够自动发现并纠错传输中的错误。
      • 适用于单向通信的场合。
    • 检错重发（ARQ）
      • 发送端经编码后发出能够检错的检错码，接收端收到后进行检验，再通过反向信道反馈给发送端一个应答信号。
    • 混合纠错（HEC）
      • 混合纠错方式就是前向纠错和检错重发两种方式的结合。
    • 信息反馈（IF）
      • 信息反馈又称回程校验方式
      • 子主题
  • 差错控制编码的分类
    • 按照信息码元和附加监督码元之间的检验关系可以吧差错控制码分为线性码和非线性码
    • 按照信息码元和监督码元之间的约束方式可以把差错控制码分为组码和卷积码
    • 按照编码的不同用途，差错控制码可以分为检错码、纠错码和纠删码
    • 按照组码中信息码元在编码前后的位置是否发生变化，可将差错控制编码分为系统码和非系统码
  • 差错控制码
    • 码长
    • 码重
    • 码距
    • 最小码距
      • 最小码距越大，检错纠错能力就越强
    • 奇偶监督码
      • 奇偶监督码又称奇偶校验码，是一种常用的检错码，分为奇监督码和偶监督码。
      • 奇偶监督码只能检错、不能纠错，且只能检出奇数个错误，不能检出偶数个错误。
    • 二维奇偶监督码
    • 重复码
      • 重复码就是在每位信息码元之后，用简单重复多次的方法进行编码
      • 重复码具有检错和纠错能力
    • 恒比码
      • 恒比码又称比码或等比码，它的每一个许用码组中含有相同数目的“1”或“0”
      • 我国邮电部门常采用五三定比码，5个码元中取3个传号，每个码组都由3个1，2个0组成，许用码组共有10个，可以用来表示10个阿拉伯数字
      • 恒比码可以检测出说有奇数个错误和部分偶数个错误，但不能纠错
    • 群计数码
      • 群计数码是一组检错码，但不能纠错