通訊原理 概論|通原筆記

通訊原理 學習筆記

答主西電網路與資訊保安學院網路空間安全專業大三學渣，將複習整理的筆記上傳知乎，之後可能佛系更新

順便感謝 @牛岱 大佬所製作的好用的Vscode zhihu 工具，逛知乎方便了許多

CH1 通訊系統概論

1、基於傳輸方向的特點的分類

雙工系統

：能夠同時沿兩個方向同時傳輸資訊，如電話

單工系統

：只能沿一個固定方向傳輸資訊，如電臺廣播

半雙工系統

：可有兩個傳輸方向，但任何時候只能是一個，如對講機。

2、通訊系統的基本結構

信源→傳送器→通道→接收器→新宿

嚯嚯，這麼簡單嗎，我又會了

信源

：發出需要傳輸的資訊

新宿

：資訊傳輸的終點

通道

：連線兩端間，某種能夠

傳遞電訊號

的物理介質

傳送器

：將資訊

製成合適的電訊號

送入通道的裝置

接收器

：從通道接受電訊號，

提取出原資訊

的裝置

3、訊息、資訊、信源

訊息或資訊

：人們使用通訊系統來傳輸的東西

信源

：產生訊息或資訊的單元

訊息的特性

：

隨機

的、接收方

未知

的（隨機性和價值）

必要時，對訊息和資訊區分：

訊息

：信源產生的具體內容，如一段語音、文字、資料或者影象等

資訊

：訊息

內在的真正新的、有意義的東西

，這種東西是基本的，因而不能再被壓縮。

4、數字訊息和模擬訊息

數字訊息

時間上一個個可分離

取值是有限幾種

即一隊

序列

模擬訊息

時間上連續不斷

取值無限（某區域上的實數）

即一條波形，其內在成分的豐富程度與變化的快慢有關。

資訊越多，訊息的內在成分越豐富

。

5、符號 symbol

針對於數字訊息，

符號

：序列中的每一個單元

N元

——N種符號值

符號速率

——每秒Rs個符號，（syms/s = Baud）

比如，Morse碼，N = 2 ，二元符號也被成為bit；手動按鍵的話，符號速率大概為3 bit/s；

再比如，現代西文采用ASCII碼，N = 256（8bits） 手按鍵盤打字的速率大概為5 syms/s或者40bps （5syms/s * log2（256））

6、評價數字通訊系統：傳輸速率與傳輸質量

傳輸效率

：

N元 andRs

（N元+符號速率）

或者

Rb

（bps）

傳輸質量

：

錯符號的比例，

Pe

；或錯 bit的比例，

Pb

7、評價模擬通訊系統：頻寬

即頻譜的寬度，是模擬訊息的基本指標。

8、通道

即連線發信者與收信者、

供傳輸訊號經過

的通道，能夠

傳輸電、電磁波與光訊號

的某種物理介質。

訊息訊號經發送器變換為相應的傳輸訊號，進入媒質中傳輸。

9、通道分類

有線訊號(電)

：普通導線、雙絞線、同軸電纜、波導

有線通道（鐳射）

：光導纖維

無線通道（電磁波）

：空間（大氣或真空）、水體

10、通道引出的兩個基本問題和兩個其他問題

訊號衰減

導線的電阻

與長度成正比，使得訊號不斷衰減；

無線電波擴散

本身減弱，且被阻擋物吸收

加性噪聲

沿途的電阻、固態器件等引入固有的

隨機噪聲

，最基本的是

熱噪聲

（包括髮送器與接收器中的處理電路的噪聲）

外來干擾

無線通訊是開放的，

其他電磁波

進入接收器就構成干擾；

其他

靠近的

有線訊號

可透過電磁耦合竄入通道。

訊號畸變

因通道特性不理想，訊號通過後就會

變形

，時域與頻域上變化如下公式：

可以將衰減與噪聲兩個因素一起考慮，見下公式轉換

：

11、AWGN（加性高斯白噪聲）通道模型

白高斯噪聲（White Gassinan）

時域上隨機性服從

高斯分佈

頻域上噪聲

均勻分佈在所有頻率

上

功率譜密度值：

每Hz內有多少噪聲。白高斯噪聲的功率密度值為

12、電磁波在空中傳播的三種模式

地波

（Ground-wave）

天波

（Sky-wave）

空間波

（

視線

LOS，Line-of-sight）

13、電磁波管理（FDM/FDMA）

頻分複用/分頻多重進接(FDM/FDMA)

：多個傳輸訊號透過錯開頻率位置共用頻帶的方法

FDM/FDMA應用：

頻分

複用

：有線通訊中多個話音錯開頻率

共用一條電線

傳輸

頻分

多址

：多個無線使用者使用各自的頻率同時

接入通訊系統

頻分

雙工

：每個使用者採用不同的頻率接收和傳送，

兩個方向同時傳輸

。

14、基帶與頻帶傳輸

基帶訊號

頻譜位於零頻率附近的訊號

頻帶訊號

頻譜位於某高頻率附近

由此有基帶傳輸和頻帶傳輸兩種”流派“：

基帶傳輸

保持基帶形式，直接傳送訊息訊號

頻帶傳輸

把基帶的訊息訊號轉換為頻帶訊號進行傳輸

訊息幾乎都是基帶訊號，無線訊號都是頻帶訊號

15、頻帶傳輸的核心任務（調製與解調）

頻帶傳輸的兩個核心任務：

調製(Modulation)

將基帶訊號變換為適當的頻帶訊號的過程

解調(Demodulation)

調製的逆過程

16、 調製

調製的方法

：用正弦波攜帶訊息

正弦波 = 載波

使R（t）與θ（t）按一定的規律跟隨訊息訊號變化，正弦波因這種變化而轉變成頻帶訊號，“攜帶”上資訊。

幅度調製

：用R（t）攜帶訊息

角度調製

：用θ（t）攜帶訊息

17、數字通訊系統

數字通訊系統的優點

：

抗干擾能力強，且噪聲不積累

傳輸差錯可控

便於處理、變換、儲存

便於將來自不同信源的訊號綜合傳輸

易於整合；易於加密

數字通訊系統的缺點

：

需要較大傳輸頻寬

對同步要求高

18、數字通訊系統的有效性指標

1。

碼元傳輸速率

碼元傳輸速率R_B （傳位元速率、波特率）

定義：每秒傳送碼元的個數

單位：波特（Baud）

計算：若一個碼元的時間長度為

秒，則

例如：1秒鐘傳輸1000個碼元，則

2。

資訊傳輸速率

資訊傳輸速率

（傳信率、位元率）

定義：每秒傳遞的位元數（資訊量）

單位：bit/s 簡記為b/s或bps

與

的關係：

即若M=2，

和

數值相等，單位不同

3。

頻帶利用率

——把B與傳輸速率聯絡起來

定義為單位頻寬內的傳輸速率

即，

=

19、數字通訊系統的可靠性指標

1。

誤位元速率Pe

2。

誤信率(誤位元率)Pb

二進位制下：

M進位制下：

20、模擬通訊與數字通訊的有效性和可靠性小結