通信工程专业导论(第4-5章)[40页]

➢用幅度（电平）表示不同进制的数字信号
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➢用不同频率表示二进制信号的波形
➢多进制数字信号
ASK
波形
振幅
二 进 制
四 进 制
八 进 制
16 进 制
64 进 制
FSK
波形
频率
PSK 波形 相位
QAM
振幅和相 位
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4.2.2 模拟信号数字化过程 ➢抽样：模拟信号被抽样后，成为抽样信号，它在时间 上是离散的，但是其取值仍然是连续的，所以是离散模 拟信号。 ➢量化：量化的结果使抽样信号变成量化信号，其取值 是离散的。
雨”。 若分组为“1 00 01 00 11 1”，则解读为“1晴 云 晴 雨
1”。
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4.3.3 网同步
➢载波同步：在一般通信系统中，当接收端需要产生一个和 发送端的载波同频同相的正弦波用于解调时，就需要解决 载波同步问题。
➢网同步：在有多个用户的通信网内，还有使网内各站点之 间时钟保持同步的网同步问题。
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➢密码编码学：加密、解密 明文：待加密的消息 密文：加密的结果 密码：用于加密的数据变换集合 密钥：加密变换用的参数
➢密码分析学：研究如何破译密文，或者伪造密文使之 能被当作真的密文接收。
4.9.2 单密钥密码 — 单密钥加密通信系统原理方框图
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4.9.3 公钥密码 — 双密钥密码
➢密钥分成两部分：一个公开部分和一个秘密部分。 公开部分：类似公开电话号码簿中的电话号码，每个发送 者可以从中查到不同接收者的密码的公开部分。发送者用 它对原始发送消息加密。 秘密部分：接收者有自己密钥的秘密部分，此秘密部分必 须保密，不为人知。
➢能够发现出现了奇数个错码。 12
四种差错控制技术
➢检错重发(ARQ)
➢前向纠错（FEC） ➢反馈校验 ➢检错删除
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4.7 信源压缩编码
目的：减小信号的冗余度，提高信号的传输效率。 分类：
➢有损压缩：容许在压缩时使信号产生失真，即受到损伤。 例如传输语音、图像等信号时，少许失真不会被人耳眼察 觉，因此容许在压缩时使信号产生失真，即受到损伤。
➢当接收到码组为“11101 11001”时，就知道第3位码元错 了，但是不知道是 “1”错成为“0”了，还是 “0”错成 为了“1”。
➢若想能够纠正错误，把待发送的码组重复发送两遍。例如， 把待发送的码组“11101”发送为“11101 11101 11101”。
➢接收端按照“少数服从多数” 原则，判断发送的正确码元。 ➢一种简单实用的编码方法 — 奇偶监督码
防止加密的信息被破译；
防止信息被攻击，包括伪造和篡改。为了防止信 息的伪造和被篡改，需要对其进行认证。
认证的目的：
✓验证信息发送者真伪， ✓验证接收信息的完整性—是否被篡改了？是否被重复接
收了？是否被拖延了？
认证技术包括：消息认证、身份验证和数字签字。 4.9.1 密码学
➢密码学包括：密码编码学、密码分析学。
第4章 通信工程的主要技术
4.1调制与解调
调制：搬移和变换信号的频谱。 例：振幅调制
➢调制信号(a) ➢载波(b) ➢已调信号(c)
模拟信号的调制种类：调幅、调频、调相
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数字信号的调制种类：振幅键控（ASK）、频率键控 （FSK）和相位键控（PSK）
调制的目的：
➢提高信源信号的频率，以便能够利用天线高效率地发射和 接收电磁波。
➢增益：在输入功率相等的条件下，在实际天线最大辐射
方向的辐射功率密度与各向同性（理想）天线在该处的辐 射功率密度之比：
G = 10lg(P1/P2) dB
➢效率：天线辐射出去的功率（即有效地转换为电磁 波的功率）和输入到天线的有功功率之比。
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4.9 通信安全和保密编码
通信保密的目的是保证信息传输的安全。 信息传输安全包括：
➢扩大信道的传输能力。
➢提高信号传输的抗干扰能力。
4.2 模拟信号数字化
4.2.1 不同进制的数字信号
➢二进制数字：0, 1 ➢十进制数字： 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ➢八进制数字：： 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ➢三种进制数字的比较
十进制 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 二进制 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 八进制 00 01 02 03 04 05 06 07 10 11
组成：主反射器、副反射器和馈源 原理： 优点： （1）改善了天线增益； （2）缩短了馈线长度； （3）缩短了天线尺寸； （4）减小了返馈能量。
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4.8.3 天线的主要性能
➢方向性：天线在三维空间不同方向的不同辐射/接收能力。 对称振子的方向性图 — 在水平面上是各向同性的
理想天线 — 三维各向同性的天线，作为标准衡量。 实际天线方向图：
➢无损压缩：不容许压缩产生任何错误。例如，对于计算机 数据和文字等信号。
方法：
➢利用信号的相关性 — 有损压缩 ➢利用信号的统计特性 — 无损压缩
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4.8 天线
4.8.1 线天线
➢对称振子 ➢折合振子 ➢鞭状天线 ➢八木天线 ➢八木天线阵
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4.8.2 面天线
➢抛物面天线 ➢切割抛物面天线 ➢卡塞格伦天线
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➢编码：把这种多进制的数字信号变成二进制信号
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4.3 同步
4.3.1 位同步：在接收端需要知道每个码元的起止时刻， 需要使接收端时钟和发送端时钟保持同步，这种同步 称为位同步或码元同步。
4.3.2 群同步：为了正确地接收码元信息，需要群同步。
例：天气预报，接收到“1000100111”， 若分组为“10 00 10 01 11”，则解读为“阴 晴 阴 云
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4.4 多路复用
多路复用技术：多路独立信号在一条链路上传输的技 术。
多路复用技术的种类：
➢频分多路复用 ➢时分多路复用 ➢码分复用 ➢空分复用 ➢极化复用
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➢波分复用
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4.5 多址
“多路复用”和“多址接入”的区别
➢在多路复用中，用户是固定接入的或者是半固定接入的， 因此网络资源是预先分配给各用户共享的。
➢多址接入（Multiple Access）时网络资源通常是动态分配 的，并且可以由用户在远端随时提出共享要求。
多址接入举例：卫星通信、以太网
多址接入种类：
➢频分多址 ➢时分多址 ➢码分多址 ➢空分多址 ➢极化多址
➢•••
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4.6 差错控制和纠错编码
基本原理
➢最简单的发现错误的方法之一：重复发送一遍。例如，若 原发送的码元为“11101”，则实际发送“11101 11101”；