一個大三學生對通信原理的總結(jié)

我對通信原理的總結(jié)

我是通信工程大三的學生，上學期學了通信原理，覺得有必要總結(jié)一下

關(guān)于通信原理的一點總結(jié)

學了通信原理這門課，一開始覺得很難，而且聽學長們也總是告誡我們，通信原理是很難的課程，平時一定要好好學，不然自己復習的日子根本就抓不到要點了。事實上好像也是如此，在周圍，這門主課的掛課率總是算前排的。當然對于我這樣的人，總是上課時算是比較認真的，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(shù)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(shù)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)總算有個印象了，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(shù)的應用。

上面是我畫的認為比較完整的通信系統(tǒng)的簡單流程圖，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singnal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1V~3V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(guān)系，順著這種對應關(guān)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。至于我們平時要求的轉(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(shè)這種對應關(guān)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，畢竟在生活中模擬

信號才是我們可以識別的。

所以我們從存儲器中讀取數(shù)字信號，這些信號是基帶信號，不容易傳輸，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(shè)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(guān)系到發(fā)送的比特率注意與前面的轉(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(guān)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(shè)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。最后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。

如果模擬信號不需要數(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

簡單很多。

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(guān)鍵的骨架問題。

還有幾個概念是對它們的理解和總結(jié)，希望可以和大家分享。

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=-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=1bit,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。

由上圖我們可以注意到，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，我們只能給方波提供一定的帶寬，就是說得到的肯定只能是經(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(gòu)成，而經(jīng)過帶限的濾波之后，高頻被濾去，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(shè)計的。碼間串擾是指各個時間點上發(fā)送的符號并非準確的方波，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，最后可能因為影響的疊加效果而使后果嚴重，得到相反的采樣結(jié)果。注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(jié)果

在時間域上的波形圖。

我們可以這樣思考，發(fā)送的基帶波形是在一定的帶限內(nèi)的，假如說要求發(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相信在2時間段內(nèi)發(fā)送的波形的帶寬必然在f0以內(nèi)，所以這樣

可以理解多個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，但是我們必須清楚的看到，符號率是不變的2*f0,而系統(tǒng)的絕對帶寬在增加。根據(jù)升余弦滾降濾波器的定義我們得到這樣一個關(guān)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(guān)。

4.調(diào)制的一些想法。

在學習調(diào)制的過程中，我一直搞不清什么是調(diào)制信號，什么是載波。最后總算明白，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)的方法可以是改變載波的幅度或者相位或者頻率等。當我們看到調(diào)制完成的波形是，發(fā)現(xiàn)它與載波有不同的幅度或者相位或者頻率，從這里的變化我們極可以判斷處調(diào)制信號有那些信息。載波就是用來攜帶低頻信號要表達的意思的高頻信號。之所以用高頻是因

為在一般情況下高頻信號便于傳輸。

以上是我在學習通信原理中覺得關(guān)鍵要明白的只是點，這樣知識才可以融會貫通。

擴展閱讀：通信原理教學總結(jié)

通信原理教學總結(jié)

“通信原理”是通信工程專業(yè)、電子專業(yè)等專業(yè)大學本科生必修的專業(yè)基礎(chǔ)課。本課程是通過綜合理解和運用信息理論，數(shù)字信號的表示和傳輸、通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等各種知識，形成通信專業(yè)人才特有的系統(tǒng)專業(yè)知識結(jié)構(gòu)。通過本課程的學習，一方面一方面可使學生對通信理論的基礎(chǔ)知識有充分的認識，另一方面，通過課程的綜合設(shè)計實踐，靈活運用理論知識，設(shè)計和仿真較大規(guī)模通信系統(tǒng)，可培養(yǎng)學生研究型學習活動的意識，從而提高其解決實際問題的能力。本課程的主要特點是內(nèi)容豐富，原理性、邏輯性、綜合性強，抽象概念多，并且前后概念與內(nèi)容相互交錯，知識體系繁雜，對于教和學都有一定的難度。特別是今天在教學學時不斷受到壓縮的情況下，又出現(xiàn)了教學內(nèi)容多而學時數(shù)少的矛盾，如何在有限的學時內(nèi)成功地完成本課程教學任務更是一個難題。所有這些要求我們必須對本課程的教和學進行認真研究。

結(jié)合長期從事“通信原理”教學活動積累的經(jīng)驗，從課堂教學和實驗教學以及課程考核三個方面談點自己的看法，旨在推動“通信原理”教學，提高學生的創(chuàng)新起點。一課堂教學

首先在授課過程中必須抓住教學重點。這里說的教學重點，并不是單一的授課內(nèi)容中哪些章節(jié)，哪些內(nèi)容是重點的問題。在傳統(tǒng)應試教育的影響下，學生學習的目的就是為了考試，比如期中期末考試，考研等等，這也影響了老師的教學重點。如果教學的重點僅僅是為了記住公式，會做題，會考試，那么這樣的教學“重點”完全不可取。教師應該站在較高的位置上，從整個大的系統(tǒng)出發(fā)，結(jié)合教會學生基本原理及如何去分析并進行應用。不應當孤立的過分強調(diào)理論教學中的細節(jié)，對于一些細枝末節(jié)應該在有限的課堂教學中舍棄掉。如果需要學生進一步掌握的可以要求學生自學。就通信原理來說，數(shù)字通信代表著現(xiàn)代通信的發(fā)展方向，課程的主要內(nèi)容應以數(shù)字通信為主，即以“數(shù)字通信系統(tǒng)模型”為主線，建立課程主要內(nèi)容體系結(jié)構(gòu)，將通信原理的各部分內(nèi)容有機地串聯(lián)起來。其重點應著重講授課程的基本原理和內(nèi)在結(jié)構(gòu)，促進知識和技能的遷移，達到舉一反三，觸類旁通�；蛘咭浴靶盘杺鬏斄鞒獭眮斫M織教學。以“發(fā)送”為起點，“接收”為終點，建立各種傳輸流程，就數(shù)字信號傳輸流程“某信號調(diào)制→信道→解調(diào)、同步、抗噪性能等”組織教學，同樣便于講述系統(tǒng)概念。當然這也給任課教師提出了更高的要求，必須要達到理論與應用相結(jié)合才能很好滿足如上的要求。

其次是教學內(nèi)容必須斟酌好。要根據(jù)學生的實際情況選擇一本合適的教材。選擇一本大家都認為很優(yōu)秀但內(nèi)容比較難的教材并不一定明智。內(nèi)容偏多、偏深的教材并不利于學生的學習，相反會導致部分學生產(chǎn)生畏難情緒而大大影響學習效果。對于通信原理這樣一門理論與實踐并重的課程，尤其是對應用型的大學而言。更應當選一本應用性特征明顯，理論分析，公式推導避繁就簡的書籍作為教材。比如張輝、曹麗娜主編的《現(xiàn)代通信原理與技術(shù)》。選擇一本合適的教材是上好一門課的第一步。除主導教材為，還應當增加一些通信新技術(shù)的內(nèi)容，拓寬學生的視野，激發(fā)學生的興趣。并為后續(xù)的專業(yè)技術(shù)課程的學習打下鋪墊。

最后是教學技巧的應用。教學技巧是教師教學過程中最為重要的一個環(huán)節(jié)，它充分體現(xiàn)了教師的基本素養(yǎng)和特有的職業(yè)技能。教學技巧的應用決定了學生對教師授課知識的接受率。從語言上而言，教學技巧有舉例技巧與修辭技巧等。這里重點說一下整個課堂教學過程中為了激發(fā)學生的學習興趣而進行的課堂設(shè)計。傳統(tǒng)的教學都是老師的教和學生的學，在課堂上老師是主角，而學生是配角。為了提高教學質(zhì)量可以進行師生角色互換。其基本做法是在在講完一章內(nèi)容之后,安排30到40分鐘時間進行師生角色互換,讓學生來總結(jié)該章內(nèi)容,老師則坐在臺下當學生。只要學生在整章內(nèi)容的講授過程中認真聽課,積極參與到課堂中,抓住老師強調(diào)的重點,就基本可以總結(jié)這一章節(jié)的內(nèi)容。但。但前提條件是認真聽課,積極跟著老師的思路思考問題。因此,學生要能做到在自己的同學面前比較順暢地總結(jié)章節(jié)的內(nèi)容,就必須認真聽課,這無形之中就調(diào)動起他們聽課的積極性主動性。另外,章節(jié)總結(jié)只需要在課堂上預留5分鐘時間給學生準備就行了,而不需要學生利用課外時間來專門準備,對于學習任務很重的大學生來說,這樣實施不會給他們造成心理負擔。而且,對于那些認真聽課并跟著老師思路思考問題的學生,請他們來總結(jié)章節(jié)的內(nèi)容既幫助他們回憶和加深對知識點的記憶,更重要的是鍛煉了他們語言表達和和歸納總結(jié)的能力,增強了他們的自信心。

二實驗教學

《通信原理》課程是高等院校電子與信息類學科重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，主要建立通信的基本概念、基本理論和基本分析方法，為現(xiàn)代通信技術(shù)的研究、開發(fā)、設(shè)計和應用奠定基礎(chǔ)。但通信原理課程理論性強、概念抽象，因此僅僅依靠傳統(tǒng)的課堂的講授模式，不但學生不易理解，難以建立整體的通信系統(tǒng)模型，而且無形中增加了老師的講課的負擔。其次，從長期的教學實踐看，但純的理論教學會導致學生將理論學習與實際應用割裂開，影響學生的動手能力，降低學生的學習興趣。實驗教學是高等教育中理論聯(lián)系實際的重要環(huán)節(jié)，在培養(yǎng)高質(zhì)量創(chuàng)新人才和全面提高學生綜合素質(zhì)的教育中具有不可替代的地位和作用。如何讓學生對抽象的概念加強理解，對乏味的基礎(chǔ)理論產(chǎn)生興趣，并清楚理論知識怎樣應用到通信系統(tǒng)設(shè)計中，實驗教學起到了很大的作用。1存在的問題

目前，大多數(shù)高校都是從教儀設(shè)備廠商直接訂購的目前，大多數(shù)高校通信原理的實驗設(shè)備都是采用從教儀設(shè)備廠商采購的實驗箱。廠商為了適應各種需要，往往生產(chǎn)眾多的實驗模塊。實驗教材也大都采用廠商提供的《使用說明》。廠商提供的《使用說明》的內(nèi)容更多的往往是介紹實驗設(shè)備的電路及操作說明，而忽略了實驗本身和理論知識對實驗的指導。學生只知道按照實驗步驟一步步的進行實驗，而對為什么得出這樣的實驗結(jié)果及如何分析實驗數(shù)據(jù)不能找到依據(jù)。結(jié)合我校自身學生培養(yǎng)與理論教學的需要，遴選實驗內(nèi)容，編寫實驗教材顯得尤為重要。面對教育大眾化的趨勢，在校學生越來越多。受實驗室場地與設(shè)備的限制，采用傳統(tǒng)的實驗教學模式，即教師先進行示范操作，然后才是學生進行分組實驗，無法適應形勢的需要。教師需要分幾次進行示范才能讓大多數(shù)學生清楚實驗的流程。由于本學科的特點以及實驗設(shè)備的局限性，在接近現(xiàn)實的情況下，實驗結(jié)果(波形)往往存在失真和延時，學生不容易理解。傳統(tǒng)實驗教學模式無法很好地處理這種問題。另外，以往的實驗內(nèi)容陳舊，實驗方法單一，以驗證為主，不利于發(fā)掘?qū)W生的動手能力與創(chuàng)新能力。因此需要進行實驗方式的改變和實驗教材的革新。

2實驗教學的改革

結(jié)合我校自身學生培養(yǎng)與理論教學的需要，選定一定數(shù)量的實驗模塊編寫實驗教材顯得尤為重要。實驗模塊應包含以下技術(shù)：語言編碼技術(shù)、數(shù)字編譯碼技術(shù)、糾錯編譯碼技術(shù)、碼變換技術(shù)、時域均衡技術(shù)、數(shù)字調(diào)制技術(shù)、數(shù)字解調(diào)技術(shù)、最佳接收技術(shù)、數(shù)字同步技術(shù)、鎖相與頻率合成技術(shù)和FPGA/CPLD設(shè)計技術(shù)。這些技術(shù)較完整地反映了通信原理的實際應用，模塊實驗電路是低頻電子線路、數(shù)字電路、通信電子線路的組合，有利于學生對電路的了解和掌握。學生完成所有基本實驗內(nèi)容后，可以開設(shè)系統(tǒng)的實驗內(nèi)容，這些系統(tǒng)實驗強化了學生整體認識。在實驗教材中適當?shù)募尤肜碚撝�識，有利于實驗與理論教學的銜接。同時，實驗教材應列出每一個實驗要求測試的數(shù)據(jù)以及實驗分析的要求細則。讓學生在實驗前預習、實驗過程中和課后實驗分析中有明確的目的。由于教育大眾化的趨勢，在校學生越來越多，班級人數(shù)的編制也越來越多。而教師資源有限，在一次實驗教學環(huán)節(jié)中，教師要分批多次地進行實驗演示顯得不合時宜�？梢詾閷嶒炇遗鋫溆嬎銠C、投影儀、攝像頭，教師可以講臺上進行實驗演示，通過攝像頭－計算機－投影儀學生都能很好的觀看實驗過程。避免了教師分批多次進行實驗演示，使學生有更充分的時間進行實驗�；�?qū)�學生統(tǒng)一集中到我校的多媒體教室。教師講解完后，學生便可進入實驗室進行實驗。

由于原來的通信原理實驗主要依靠的試驗箱封裝性過強，不便于學生對單個通信模塊的分析。而且設(shè)備老化，信號存在不同程度的畸變，導致學生無法觀測到正確的結(jié)果。借鑒其他院校的經(jīng)驗，采用軟件仿真的辦法能有效的彌補上述我院《通信原理》實驗課程目前存在的缺陷。當前用于實驗教學的仿真軟件主要集中在Matlab、LabView和SystemView三款系統(tǒng)仿真軟件。其中，MATLAB和SystemView被使用的較多，因為它們都有專門的通信工具可使用，便于設(shè)計與《通信原理》課程內(nèi)容相關(guān)的仿真實驗。根據(jù)我校本科教學的特點，相比較其他兩中仿真軟件，Matlab應用的最為廣泛，學生普遍具有Matlab的基礎(chǔ)，因此可以采用文獻（基于Matlab的通信原理實驗教學的研究）的方案來進行實驗教學。三課程考核

為了更好地推進通信原理教學的教學質(zhì)量，一方面要求教師努力，另一方面也要求學生努力，為了將學生的努力轉(zhuǎn)化為最大化的教學效果，考核內(nèi)容應以課程標準為依據(jù),倡導靈活多樣的考核原則,考慮學生差異,注重學習和發(fā)展過程評價，課程考核這個環(huán)節(jié)起著不可輕視的作用。課程考核方式對學生的學習方式，學習態(tài)度都會起到連鎖效應，所以僅以學生期末考試的成績作為考核該課程教學質(zhì)量的唯一評判標準是非常不可取的。

比較好的考核方式是分成口試、筆試以及實驗能力測試三個部分。在制定一個合理的規(guī)則并能認真公平、公正的實施的情況下，口試的考核是最能反映一個學生掌握課程知識的真實情況的。對于筆試，好的教學效果應是學生能把各種系統(tǒng)的原理、性能分析的頭頭是道，而不必拘泥于一些復雜公式的記憶，對于公式學生能理解其內(nèi)涵即可。這就要求教師在充分了解學生實際的情況下，出一份好的試卷。這樣的試卷一定是難度適中，有區(qū)分度的試卷。

對于實驗能力測試，不一定非要是單獨開設(shè)的實驗課才進行實驗課的考試，非單獨開設(shè)的實驗課也應該進行實驗課的考試，并且提高實驗課成績在課程考核總成績中所占的比例這樣才能切實將學生課堂所學知識的應用能力，實踐動手能力的提高落到實處當然進行如上的三方面考核會使教師的工作量大大增加，因此在計算教師工作量的時候應把課程考核這部分工作量考慮在內(nèi)，這樣可以充分調(diào)動教師的工作積極性，保證將課程考核的效果落到實處，而不是一紙空文或流于形式。

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