数字通信原理与技术（第四版）西安电子科技大学出版社复习笔记第一章我国主要采用欧洲的GSM系统第四代移动通信系统特点：1.传输速度更高2.通信服务多元化3.智能化程度更高4.良好的兼容性关键技术：1.定位技术2.切换技术3.软件无线电技术4.智能天线技术5.无线电在光纤中的传输技术6.网络协议与安全7.传输技术8.调制和信号传输技术“三网融合”趋势：电信网，计算机网，有线电视网一般意义上的通信是指由一地向另一地进行消息的有效传递。
通信从本质上来讲是实现信息传递功能的一门科学技术，它要将有用的信息无失真、高效率地进行传输，同时还要在传输过程中将无用信息和有害信息抑制掉。
通信中工作频率与工作波长可互换：公式为λ=c/f，λ工作波长，f工作频率，c光速基带传输：不采用调制频带传输：采用调制脉冲数字调制：APC-自适应可预测编码LPC-线性可预测编码通信方式：1.按消息传送的方向与时间分单工通信：单方向传输。
广播半双工通信：不能同时收和发。
对讲机、收发报机全双工通信：可同时双向传输信息。
普通电话、各种手机2.按数字信号排序分串序传输：代表信息的数字信号序列按时间顺序一个接一个在信道传输并序传输：分割成两路或以上的序列同时在信道传输3.按通信网络形式分点到点通信方式、点到多点通信（分支）方式、多点到多点通信（交换）方式通信必有三个部分：发送端、接收端、信道模拟通信系统两种变换：1.把连续消息变换成电信号（发端信息源完成）和把电信号恢复成最初的连续信号（收端受信者完成）2.将基带信号转换成其频带适合信道传输的信号，由调制器完成；在接收端经过相反的变换，由解调器完成已调信号三个基本特性：1.携带有信息2.适合在信道中传输3.具有较高频率成分数字通信系统：信道中传输数字信号的系统数字频带传输通信系统在数字通信中，称节拍一致为“位同步”或“码元同步”；称编组一致为“群同步”或“帧同步”。
数字基带传输通信系统模拟信号数字化传输通信系统大部分信号（如语音信号）为连续变化的模拟信号模拟信号在数字系统中的传输，必须在发送端将模拟信号数字化，即A/D转换；在接收端进行相反转换，即D/A转换数字通信优点：1.抗干扰、抗噪声性能好2.差错可控3.易加密4.易于与现代技术相结合缺点：1.频带利用率不高2.需要严格的同步系统消息出现概率越小，则信息量越大（为0时信息量无穷大，为1时信息量为0）信息量I=-log a P（X）a=2时，单位为比特，b P（X）消息出现的概率函数平均信息量=-P lb P-（1-P）lb （1-P）（bit/符号）每个符号等概出现时，平均信息量最大=lb N通信系统性能指标：【有效性、可靠性、】适应性、保密性、标准性、维修性、工艺性等有效性指标：数字通信的有效性主要体现在一个信道通过的信息速率基带数字信号采用时分复用（TDM）充分利用信道带宽数字信号频带传输采用多元调制提高有效性码元传输速率（波特率）R B=1/T b 单位：波特与码元进制数无关，与T b码元宽度有关信息传输速率（比特率）R bM=R BM*lb M M进制数频带利用率η=R B/B （B/Hz）η=R b/B （b/（s*Hz））有效性，多进制比二进制效率高；可靠性，二进制比多进制质量好可靠性指标：码元差错率P e=（单位时间）错误码元数/总码元数信息差错率P eb=单位时间出错比特数/单位时间总比特数M进制较大时P b≈1/2 P e信道是指以传输媒介（质）为基础的信号通路狭义信道按具体媒介的不同类型分为有线信道和无线信道广义信道分为调制信道和编码信道。
调制信道常用于模拟通信调制信道传输的是已调信号（带通信号）k（t）乘性干扰，对信号干扰大n（t）加性干扰（噪声）研究k（t）时，调制信道分为1.恒参信道，k（t）不随时间变化或变化极为缓慢的信道。
有线信道大部分是恒参信道2.随参信道，k（t）随时间随机变化的信道。
无线信道大部分为随参信道编码信道编码信道是包括调制信道及调制器、解调器在内的信道。
有时把编码信道看成一种数字信道传输信道分为有线信道和无线信道有线信道主要有各种线缆和光缆无线信道主要指可以传输无线电波和光波的空间或大气有线信道：双绞线，同轴电缆，光纤单模光纤指光在光纤中的传播只有一种单一模式，纤芯比较细多模光纤指可能有多条不同角度入射的光线在同一条光纤中同时传播，纤芯比较粗无线信道：传输载体主要是无线电波和光波传播方式：1.地表传播2.天波传播3.视距传播4.散射传播5.对流层电波传播6.电离层电波传播噪声按来源分类1.无线电噪声2.工业噪声（频率较低）3.天电噪声4.内部噪声按噪声性质分类1.单频噪声2.脉冲干扰3.起伏噪声常见噪声白噪声指功率谱密度函数在整个频率域内是常数，即服从均匀分布高斯噪声指概率密度函数服从高斯分布（即正态分布）的一类噪声高斯白噪声指噪声的概率密度函数满足正态分布统计特性窄带系统指系统频带宽度B比中心频率小很多的通信系统信号带宽：由信号（或噪声）能量谱密度G（w）或功率谱密度P（w）在频域的分布规律确定的信道带宽：由传输电路的传输特性确定信号带宽定义1.以集中一定百分比的能量（功率）来定义2.以能量谱（功率谱）密度下降3dB时的频率间隔作为带宽3.等效矩形带宽香农公式：C=B lb（1+S/N）（b/s）C信道容量B信号带宽S/N信噪比结论：1.任何一个连续信道都有信道容量2.增大信号功率S可以增加信道容量C3.当信道容量保持不变时，信道带宽B、信号噪声功率比S/N及传输时间三者是可以互换的第二章模拟信号的调制与解调模拟信号的线性调制线性调制：已调信号S c（t）的频谱和调制信号x（t）的频谱之间呈线性搬移关系的调制常规双边带调制AM P39抑制载波双边带调幅DSB-SC单边带调幅SSB 产生单边带信号方法：滤波法和相移法残留边带调幅VSB模拟线性调制信号产生的一般模型p45模拟线性调制相干解调的一般模型p46DSB调制制度增益G为2间接调相法：调制信号先微分再经过调频器调频，得到调相信号PM间接调频法：调制信号先积分再经过调相器调相，得到调频信号FMAM可采用相干解调和包络检波两种方式包络检波的作用就是输出A（t）中的有用信号。
大信噪比情况：调制制度增益G AM随A0减小而增大。
G AM总是小于1，包络检波器对输入信噪比没有改善，而是恶化了。
小信噪比情况：包络检波器不能正常解调门限值的意义表示，当输入信噪比降到此值以下时，输出信噪比恶化速度比输入信噪比迅速的多。
包络检波器存在门限值这一现象叫做门限效应。
窄带调频NBFM：调频所引起最大瞬时相位偏移远小于30°p52宽带调频WBFM：调频信号的带宽取决于最大频偏Δf和调制信号的频率f m p54（2-65）利用倍频器把窄带调频NBFM信号变换成宽带调频WBFM信号调频信号的特点是瞬时频率正比于调制信号的幅度理想鉴频器可看成是带微分器的包络检波器非相干解调抗噪声性能带通滤波器的作用：抑制信号带宽以外的噪声限幅器是为了消除接收信号在幅度上可能出现的畸变大信噪比情况：输出信号平均功率小信噪比情况：曲线中存在明显的门限值，门限值与调频指数m f有关，m f大，门限值高；m f小，门限值低。
门限值一般在8-11dB范围内。
相干解调抗噪声性能：窄带调频信号可采用相干解调来恢复信号，性能较好，不存在门限效应模拟调制方式的性能比较p61功率利用率就是调制效率，定义为信号的有效信息传输功率与信号总功率的比值可利用调制效率检验调制系统的频谱资源利用情况第三章模拟信号的数字传输模拟信号数字传输的关键是模数转换和数模转换，即A/D和D/A变换模拟信息数字化采用最多的方法是信号波形的A/D变换方法（波形编码）实用的波形编码方法有脉冲编码调制PCM和增量调制ΔM抽样定理是模拟信号数字化的理论依据语音信号在幅度取值和时间上都是连续的抽样就是每隔一定时间间隔T，抽取模拟信号的一个瞬间幅度值（样值）。
按照抽样波形特征，分为：1.自然抽样2.平顶抽样3.理想抽样时域卷积---频域乘积时域乘积---频域卷积低通信号抽样定理p71结论脉冲调制就是以时间上离散的脉冲序列作为载波，用模拟基带信号x（t）去控制脉冲序列的某参数，使其按x（t）的规律变化的调制方式。
按基带信号改变脉冲参量（幅度、宽度、位置）的不同，脉冲调制可分为脉冲振幅调制PAM，脉冲宽度调制PDM，脉冲位置调制PPM自然抽样的PAM：τ越大，带宽越小；τ越小，带宽越大平顶抽样的PAM：抽样速率f s要比2f m大一些，一般f s=（2.5-3）f m。
例如语音信号的频率一般为300-3400Hz，抽样速率f s一般取8000Hz脉冲编码调制PCM：最常用的模拟信号数字传输方式之一发送端进行波形编码，有抽样、量化和编码三个基本过程，把模拟信号变换为二进制数码。
通过数字通信系统传输后，在接收端进行相反变换，由译码和低通滤波器完成实际中，PCM信号的带宽B等于码元传输速率量化：把经抽样得到的瞬时值进行幅度离散，即指定Q个规定的电平，把抽样值用最接近的电平表示。
衡量量化性能好坏的最常用指标是量化信噪功率比（S q/N q），越大说明量化性能越好均匀量化：量化间隔相等的量化量化特性是指量化器的输入、输出特性。
均匀量化的量化特性是等阶距的梯形曲线。
中间上升型量化器特性适用于语音编码一般来说，量化电平数Q很大，均匀量化间隔Δ很小，因而可认为在Δ量化间隔内f x（x）不变，以p i表示，且假设各层之间量化噪声相互独立，则量化误差功率N q表示为N q=Δ2/12非均匀量化压扩特性：μ律压扩特性和A律压扩特性μ律和A律压缩特性p80PCM中常用二进制码型：自然二进制码、折叠二进制码和格雷二进制码自然二进制码：十进制正整数的二进制表示，译码可逐比特独立进行折叠二进制码：是一种符号幅度码，极性码+幅度码，语音信号多使用格雷二进制码：任何相邻电平的码组，只有一位码位发生变化，即相邻码字的距离恒为1增量调制ΔM：低比特率时，量化信噪比高于PCM，抗误码性能好且编译码设备简单，只用一位二进制码就可实现模数转换增量调制的过载特性：δf s=E/RC （p93）不过载且信号又是最大的条件为：δf s≥Aωk防止过载现象，采用比较高的抽样频率差值脉冲编码调制DPCM用一组二进制码表示e（t），而ΔM用一位利用语音信号的相关性，根据过去的信号样值预测当前时刻的样值，得到当前样值与测量值之间的差值（预测误差），然后对差值进行量化编码。
DPCM的量化误差等于量化器的量化误差p96自适应差值脉冲编码调制ADPCM：自适应量化和自适应预测自适应量化方案：量化阶矩由输入信号本身估值，称为前馈自适应量化器；量化阶矩根据量化器输出来进行自适应调整，称为反馈自适应量化器。