一个大三学生对通信原理的总结
我对通信原理的总结
我是通信工程大三的学生，上学期学了通信原理，觉得有必要总结一下
关于通信原理的一点总结
学了通信原理这门课，一开始觉得很难，而且听学长们也总是告诫我们，通信原理是很难的课程，平时一定要好好学，不然自己复习的日子根本就抓不到要点了。事实上好像也是如此，在周围，这门主课的挂课率总是算前排的。当然对于我这样的人，总是上课时算是比较认真的，但是半期的时候还是没有搞懂它是干什么的，甚至到期末了，也只有零星的一点编码呀，带宽呀，调制啦，这样一些概念，但这些技术在一个通信系统中又是出于什么样的位置，该怎样应用这些技术组成一个通信系统，对此我还是一概不知。然而经过期末前的复习，我感觉自己对通信系统总算有个印象了，所以想把那些零碎的名词做一些解释，并且用我自己的
学习过程以及对通信系统的了解来说明这些技术的应用。
上面是我画的认为比较完整的通信系统的简单流程图，对此我做一翻解释。
首先日常生活中的信号总是模拟的，我们把这些信号通过滤波等处理，得到带限的信号，这里以基带信号singnal为例子,signal经过采样保持电路，我们就得到PAM信号，如图，
这样的信号就是离散信号了。
离散信号经过量化归属到个档次的幅度中比如我们有2V,4V,6,V,8V四个档次的归类，并且规定1V~3V之间的PAM离散信号就归类到2V的档次中去,一次类推，通过比较给每个PAM
信号进行归类，这就是量化。
之后将量化了的信号进行编码，编码是一种认为规定的过程比如我们规定2V用00表示，4V用01表示，6V用10表示，而8V用11来表示,这样就把阶梯信号和二进制信号有了一种对应关系，顺着这种对应关系，我们可以得到刚才量化了的信号的二进制代码，这就是PCM
编码得到了可以在存储器中存储的数字信号。
以上从模拟到数字信号的一种转变就是我们常说的A/D转换。至于我们平时要求的转换比特率的求法可以从它的转换过程得出计算方法。一个PAM信号对应一个档次，而一个档次对应几个比特的数字是在编码中体现的，例子中就是一个档次对应两个比特，假设这种对应关系是1对N个比特，对模拟信号的采样率是F,也就是1秒钟有F个PAM信号，这F个PAM信
号就要被转换成F*N个比特，所以比特率就是F*N了。
对于完成转换的数字信号，我们如何处理呢？有的是被放进存储器中存储了，有的是到CPU
中进行计算，加密等处理了。
通常为了达到通信目的，我们就要将数字信号传递并且转换成模拟信号，毕竟在生活中模拟
信号才是我们可以识别的。
所以我们从存储器中读取数字信号，这些信号是基带信号，不容易传输，经过数字调制系统就可以转换成高频信号而被发送设备以各种形式比如微波，光信号传播出去。发送这些高频信号的速度关系到发送的比特率注意与前面的转换的比特率有不同。假如整个发送端可以发送四中波形A,B,C,D，它们可以分别表示发送了00，01，10，11信号，那么我们就说发送一个符号（即波形）就是发送了两个比特了。由此得到符号率与比特率的关系B=N*D.D是符
号率baud/s,B是比特率bit/s,N表示一个符号与N个比特对应。
接收设备将这些信号转换成电信号，通过解调器，就可以还原基带信号，同样可以将它们放进存储器存储，这可以理解成网络视频在我们的电脑上的缓存。缓存中的信号通过解码器，
也就是与编码器功能相反的器件将数字序列转换成各种量化的台阶（档次）信号。最后将台阶信号进行填充恢复，我们就又可以原来的输入的模拟波形了，由此我们完成一次
通信。
如果模拟信号不需要数字化，那么我们可以进行模拟调制，同样可以发送出去，这个过程要
简单很多。
当然，这里所讲的只是我们学习中所涉及的一些概念，完整的通信系统还有更多要考虑的，
这只是我觉得通信过程的关键的骨架问题。
还有几个概念是对它们的理解和总结，希望可以和大家分享。
1.二进制比特率与信息量中的比特率。
因为我们假定二进制信号是等概率发生的，也就是P=0.5，而信息量的定义是这样的
I=-log2(p)bit,通过此式，我们可以计算发送的一个二进制符号的信息量I=-log2(0.5)bit=1bit,所以我们通常说一个0或者1就是一个比特了。
2.方波的带宽问题。
由上图我们可以注意到，一个持续时间为T的方波，它的频谱是一个SINC函数，零点带宽是1/T，即时间的倒数。当然，方波的带宽是无限大的，因此这样的波形在现实中是很难实现的，我们只能给方波提供一定的带宽，就是说得到的肯定只能是经过了过滤的波形。在这里我们可以联系到吉布斯现象。我们可以这样理解：频率越大，就说明变化越快，而方波的转折点处就是一个极快的变化也就是有频带的高频部分构成，而经过带限的滤波之后，高频被滤去，得到的波形在转折点处就变化慢下来，于是在需要变化快的地方（如方波的转
折点）变化慢，由此产生吉布斯现象。
3.升余弦滚降滤波器。
我们知道升余弦滚降滤波器是防止码间串扰而设计的。码间串扰是指各个时间点上发送的符号并非准确的方波，而是在规定的时间内仍有余波，于是对下一个时刻发送的符号产生影响，最后可能因为影响的叠加效果而使后果严重，得到相反的采样结果。注意我们这里讲的码间
串扰都是发生在基带频率上的。因此升余弦滚降滤波器也是在基带上的应用。下图是升余弦滚降滤波器的原理图，上半部分是滤波器的频谱相应图，下半部分是滤波结果
在时间域上的波形图。
我们可以这样思考，发送的基带波形是在一定的带限内的，假如说要求发送的符号率是D，那么图下半部分中可知1/2f0=1/D，所以f0=1/(2*D),或者说D=2*f0,由下半图我们可以看出我们发送的符号的频率是2*f0，这串符号在频谱上的表示（上半图）是个带宽为f0的信号，这个就是采样定理中说的当波形用SINC函数来表示时，符号率是该波形的带宽的两
倍，也就是升余弦滚降滤波器在r=0的时候的特性。
当然，我们这里表示的只是发送一个符号的波形的带宽，但是我们可以这样想象，一个系统在任何时候发送符号是使用的带宽f0都是固定的，在1时间段内发送的波形的带宽在f0以内，那么我们完全有理由相信在2时间段内发送的波形的带宽必然在f0以内，所以这样
可以理解多个符号组成的波形的带宽是在f0以内的。
从下半图我们可以看到，随着r的增加，符号波形在一个周期段以外的衰减就会加快，这里我们就可以看到它对码间串扰的影响会减小，这个就是升余弦滚降滤波器的作用，但是我们必须清楚的看到，符号率是不变的2*f0,而系统的绝对带宽在增加。根据升余弦滚降滤波器的定义我们得到这样一个关系D=2*f0/(1+r)。从以上的分析过程我们可以认为1/2*f0就是发送的数字信号的周期，也就是对于同样周期的信号我们需要不同的带宽，这个带宽就
是发送的数字信号的带宽，而与原始的模拟波的带宽无关。
4.调制的一些想法。
在学习调制的过程中，我一直搞不清什么是调制信号，什么是载波。最后总算明白，原来（一般来讲）调制就是将低频信号（调制信号）携带的信息在另外一个高频的信号（载波）上表现出来，表现的方法可以是改变载波的幅度或者相位或者频率等。当我们看到调制完成的波形是，发现它与载波有不同的幅度或者相位或者频率，从这里的变化我们极可以判断处调制信号有那些信息。载波就是用来携带低频信号要表达的意思的高频信号。之所以用高频是因
为在一般情况下高频信号便于传输。
以上是我在学习通信原理中觉得关键要明白的只是点，这样知识才可以融会贯通。
扩展阅读：通信原理教学总结
通信原理教学总结
“通信原理”是通信工程专业、电子专业等专业大学本科生必修的专业基础课。本课程是通过综合理解和运用信息理论，数字信号的表示和传输、通信系统结构等各种知识，形成通信专业人才特有的系统专业知识结构。通过本课程的学习，一方面一方面可使学生对通信理论的基础知识有充分的认识，另一方面，通过课程的综合设计实践，灵活运用理论知识，设计和仿真较大规模通信系统，可培养学生研究型学习活动的意识，从而提高其解决实际问题的能力。本课程的主要特点是内容丰富，原理性、逻辑性、综合性强，抽象概念多，并且前后概念与内容相互交错，知识体系繁杂，对于教和学都有一定的难度。特别是今天在教学学时不断受到压缩的情况下，又出现了教学内容多而学时数少的矛盾，如何在有限的学时内成功地完成本课程教学任务更是一个难题。所有这些要求我们必须对本课程的教和学进行认真研究。
结合长期从事“通信原理”教学活动积累的经验，从课堂教学和实验教学以及课程考核三个方面谈点自己的看法，旨在推动“通信原理”教学，提高学生的创新起点。一课堂教学
首先在授课过程中必须抓住教学重点。这里说的教学重点，并不是单一的授课内容中哪些章节，哪些内容是重点的问题。在传统应试教育的影响下，学生学习的目的就是为了考试，比如期中期末考试，考研等等，这也影响了老师的教学重点。如果教学的重点仅仅是为了记住公式，会做题，会考试，那么这样的教学“重点”完全不可取。教师应该站在较高的位置上，从整个大的系统出发，结合教会学生基本原理及如何去分析并进行应用。不应当孤立的过分强调理论教学中的细节，对于一些细枝末节应该在有限的课堂教学中舍弃掉。如果需要学生进一步掌握的可以要求学生自学。就通信原理来说，数字通信代表着现代通信的发展方向，课程的主要内容应以数字通信为主，即以“数字通信系统模型”为主线，建立课程主要内容体系结构，将通信原理的各部分内容有机地串联起来。其重点应着重讲授课程的基本原理和内在结构，促进知识和技能的迁移，达到举一反三，触类旁通。或者以“信号传输流程”来组织教学。以“发送”为起点，“接收”为终点，建立各种传输流程，就数字信号传输流程“某信号调制→信道→解调、同步、抗噪性能等”组织教学，同样便于讲述系统概念。当然这也给任课教师提出了更高的要求，必须要达到理论与应用相结合才能很好满足如上的要求。
其次是教学内容必须斟酌好。要根据学生的实际情况选择一本合适的教材。选择一本大家都认为很优秀但内容比较难的教材并不一定明智。内容偏多、偏深的教材并不利于学生的学习，相反会导致部分学生产生畏难情绪而大大影响学习效果。对于通信原理这样一门理论与实践并重的课程，尤其是对应用型的大学而言。更应当选一本应用性特征明显，理论分析，公式推导避繁就简的书籍作为教材。比如张辉、曹丽娜主编的《现代通信原理与技术》。选择一本合适的教材是上好一门课的第一步。除主导教材为，还应当增加一些通信新技术的内容，拓宽学生的视野，激发学生的兴趣。并为后续的专业技术课程的学习打下铺垫。
最后是教学技巧的应用。教学技巧是教师教学过程中最为重要的一个环节，它充分体现了教师的基本素养和特有的职业技能。教学技巧的应用决定了学生对教师授课知识的接受率。从语言上而言，教学技巧有举例技巧与修辞技巧等。这里重点说一下整个课堂教学过程中为了激发学生的学习兴趣而进行的课堂设计。传统的教学都是老师的教和学生的学，在课堂上老师是主角，而学生是配角。为了提高教学质量可以进行师生角色互换。其基本做法是在在讲完一章内容之后,安排30到40分钟时间进行师生角色互换,让学生来总结该章内容,老师则坐在台下当学生。只要学生在整章内容的讲授过程中认真听课,积极参与到课堂中,抓住老师强调的重点,就基本可以总结这一章节的内容。但。但前提条件是认真听课,积极跟着老师的思路思考问题。因此,学生要能做到在自己的同学面前比较顺畅地总结章节的内容,就必须认真听课,这无形之中就调动起他们听课的积极性主动性。另外,章节总结只需要在课堂上预留5分钟时间给学生准备就行了,而不需要学生利用课外时间来专门准备,对于学习任务很重的大学生来说,这样实施不会给他们造成心理负担。而且,对于那些认真听课并跟着老师思路思考问题的学生,请他们来总结章节的内容既帮助他们回忆和加深对知识点的记忆,更重要的是锻炼了他们语言表达和和归纳总结的能力,增强了他们的自信心。
二实验教学
《通信原理》课程是高等院校电子与信息类学科重要的专业基础课程，主要建立通信的基本概念、基本理论和基本分析方法，为现代通信技术的研究、开发、设计和应用奠定基础。但通信原理课程理论性强、概念抽象，因此仅仅依靠传统的课堂的讲授模式，不但学生不易理解，难以建立整体的通信系统模型，而且无形中增加了老师的讲课的负担。其次，从长期的教学实践看，但纯的理论教学会导致学生将理论学习与实际应用割裂开，影响学生的动手能力，降低学生的学习兴趣。实验教学是高等教育中理论联系实际的重要环节，在培养高质量创新人才和全面提高学生综合素质的教育中具有不可替代的地位和作用。如何让学生对抽象的概念加强理解，对乏味的基础理论产生兴趣，并清楚理论知识怎样应用到通信系统设计中，实验教学起到了很大的作用。1存在的问题
目前，大多数高校都是从教仪设备厂商直接订购的目前，大多数高校通信原理的实验设备都是采用从教仪设备厂商采购的实验箱。厂商为了适应各种需要，往往生产众多的实验模块。实验教材也大都采用厂商提供的《使用说明》。厂商提供的《使用说明》的内容更多的往往是介绍实验设备的电路及操作说明，而忽略了实验本身和理论知识对实验的指导。学生只知道按照实验步骤一步步的进行实验，而对为什么得出这样的实验结果及如何分析实验数据不能找到依据。结合我校自身学生培养与理论教学的需要，遴选实验内容，编写实验教材显得尤为重要。面对教育大众化的趋势，在校学生越来越多。受实验室场地与设备的限制，采用传统的实验教学模式，即教师先进行示范操作，然后才是学生进行分组实验，无法适应形势的需要。教师需要分几次进行示范才能让大多数学生清楚实验的流程。由于本学科的特点以及实验设备的局限性，在接近现实的情况下，实验结果(波形)往往存在失真和延时，学生不容易理解。传统实验教学模式无法很好地处理这种问题。另外，以往的实验内容陈旧，实验方法单一，以验证为主，不利于发掘学生的动手能力与创新能力。因此需要进行实验方式的改变和实验教材的革新。
2实验教学的改革
结合我校自身学生培养与理论教学的需要，选定一定数量的实验模块编写实验教材显得尤为重要。实验模块应包含以下技术：语言编码技术、数字编译码技术、纠错编译码技术、码变换技术、时域均衡技术、数字调制技术、数字解调技术、最佳接收技术、数字同步技术、锁相与频率合成技术和FPGA/CPLD设计技术。这些技术较完整地反映了通信原理的实际应用，模块实验电路是低频电子线路、数字电路、通信电子线路的组合，有利于学生对电路的了解和掌握。学生完成所有基本实验内容后，可以开设系统的实验内容，这些系统实验强化了学生整体认识。在实验教材中适当的加入理论知识，有利于实验与理论教学的衔接。同时，实验教材应列出每一个实验要求测试的数据以及实验分析的要求细则。让学生在实验前预习、实验过程中和课后实验分析中有明确的目的。由于教育大众化的趋势，在校学生越来越多，班级人数的编制也越来越多。而教师资源有限，在一次实验教学环节中，教师要分批多次地进行实验演示显得不合时宜。可以为实验室配备计算机、投影仪、摄像头，教师可以讲台上进行实验演示，通过摄像头－计算机－投影仪学生都能很好的观看实验过程。避免了教师分批多次进行实验演示，使学生有更充分的时间进行实验。或将学生统一集中到我校的多媒体教室。教师讲解完后，学生便可进入实验室进行实验。
由于原来的通信原理实验主要依靠的试验箱封装性过强，不便于学生对单个通信模块的分析。而且设备老化，信号存在不同程度的畸变，导致学生无法观测到正确的结果。借鉴其他院校的经验，采用软件仿真的办法能有效的弥补上述我院《通信原理》实验课程目前存在的缺陷。当前用于实验教学的仿真软件主要集中在Matlab、LabView和SystemView三款系统仿真软件。其中，MATLAB和SystemView被使用的较多，因为它们都有专门的通信工具可使用，便于设计与《通信原理》课程内容相关的仿真实验。根据我校本科教学的特点，相比较其他两中仿真软件，Matlab应用的最为广泛，学生普遍具有Matlab的基础，因此可以采用文献（基于Matlab的通信原理实验教学的研究）的方案来进行实验教学。三课程考核
为了更好地推进通信原理教学的教学质量，一方面要求教师努力，另一方面也要求学生努力，为了将学生的努力转化为最大化的教学效果，考核内容应以课程标准为依据,倡导灵活多样的考核原则,考虑学生差异,注重学习和发展过程评价，课程考核这个环节起着不可轻视的作用。课程考核方式对学生的学习方式，学习态度都会起到连锁效应，所以仅以学生期末考试的成绩作为考核该课程教学质量的唯一评判标准是非常不可取的。
比较好的考核方式是分成口试、笔试以及实验能力测试三个部分。在制定一个合理的规则并能认真公平、公正的实施的情况下，口试的考核是最能反映一个学生掌握课程知识的真实情况的。对于笔试，好的教学效果应是学生能把各种系统的原理、性能分析的头头是道，而不必拘泥于一些复杂公式的记忆，对于公式学生能理解其内涵即可。这就要求教师在充分了解学生实际的情况下，出一份好的试卷。这样的试卷一定是难度适中，有区分度的试卷。
对于实验能力测试，不一定非要是单独开设的实验课才进行实验课的考试，非单独开设的实验课也应该进行实验课的考试，并且提高实验课成绩在课程考核总成绩中所占的比例这样才能切实将学生课堂所学知识的应用能力，实践动手能力的提高落到实处当然进行如上的三方面考核会使教师的工作量大大增加，因此在计算教师工作量的时候应把课程考核这部分工作量考虑在内，这样可以充分调动教师的工作积极性，保证将课程考核的效果落到实处，而不是一纸空文或流于形式。
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