红松教育2018通信工程师（传输与接入无线）习题资料（附解析）|163

本部分为：《通信专业综合能力》（中级）的第四章《通信系统》的剩余部分“编码与调制”。如有相关的疑问，欢迎留言交流。

一、信源编码

1.1 信源与信源编码的概念（P78）信源：信息的来源。信源发出的信息，有各种不同的形式，可以是符号、文字、语言、图像等。

信源编码：是一种以提高通信有效性（前面学习过：指传输速率）为目的，对信源符号进行变换。有两个基本功能：压缩码元数目、降低码元速率；模数转换（A/D）。

1.2 抽样定理（P79）抽样的目的：对一个带宽有限的连续信号进行抽样，只要抽样频率足够大，这些抽样值就完全可以代表原来的模拟信号。抽样遵循奈奎斯特抽样定理。

奈奎斯特定理：抽样的频率是信号频率的2倍以上，接收端就可以恢复出原模拟信号。

1.3 PCM和其他编码方法（P79）脉冲编码调制（PCM）是将模拟信号变换成二进制信号的常用方法，过程包括：抽样、量化和编码。PCM需要用64kbit/s的传输速率传输1路数字电话信号，而传送1路模拟电话信号只需要3kHz带宽，所以为了降低数字电话信号的传输速率，改进办法之一是采用预测编码方法。

（记忆点：PCM是波形编码的一种，这类编码特点具有：适应能力强、语音质量好、编码速率高，对带宽要求高）

二、信道编码

2.1 差错控制的概念（P82）信道编码：是将信息从信源可靠地（差错率）传输到信宿的主要技术方法。

差错控制方式（记忆：都是接收端发现错误码元）

检错重发（ARQ）：只需要少量冗余检错码元，但占用双向信道，且传输效率低，不适合实时传输系统，典型应用传输控制协议（TCP）。

前向纠错（FEC）：插入纠错码元，不但可以发现错误，还可以纠错错码，特别适合只能提供单向信道的场合；此外没有时延，实时性好，但因需要插入较多的码元，设备复杂度较高。

混合纠错：前两者的结合。

2.2 信道编码的思想（P83）信道编码的思想：是以降低信息传输速率为代价（监督码元），来换取提高传输的可靠性（发现错码并纠正）。

信道编码和信源编码的关系，见下图，信源编码是压缩码元和速率（做减法），信道编码是增加监督码元纠错（做加法）。教材中对于信道编码的思想，做了简单的介绍，有几个概念包括码组、码重、码距（汉明距）。其中明白码距越大，越容易被检错和纠错，最小码距是信道编码的一个重要参数。

2.3 常用的信道编码及应用（P84）这部分比较繁琐，原理性的内容太多，整理了需要了解以下内容：

三、调制

本部分内容非常晦涩难懂，考试大纲对这部分都是用“了解”来描述对知识点的掌握要求。建议以参考以往的无线真题和有关知识整理，重点理解调制的必要性和及抗噪声性能的比较。为什么需要调制？

经过信源编码数据压缩和信道纠错编码后得到的数字信号称基带信号，存在频率比较低，很容易衰落，不适合远距离传输的特点。所以，基带信号是无法在无线信道或光纤信道上进行长距离传输的。所以调制就是将基带信号搬移到信道损耗较小的指定的高频处进行传输（即载波传输），调制后的基带信号称为带通信号（仅在一段频率范围内能够通过信道），其频率比较高。

3.1 线性调制（了解）P87线性调制：特指模拟调制中的幅度调制,都是以正弦波为载波。线性调制的具体形式：标准调制（AM）、双边带调制（DSB）、单边带调制（SSB）和残留边带调制（VSB）。乘法器是实现载波幅度调制的关键部件,也是对调制信号频谱进行线性搬移的关键部件。线性调制信号的解调方式：非相关解调、相干解调。非相关解调：由于采用包络检波器对调幅信号进行波形检测，要求调幅信号中载波振幅的包络轨迹与调制信号的波形轨迹完全相同，即要保证“包络不失真”，所以只对AM信号的调制有效。（提醒：可以查阅教材P88页图4-18了解）。（记忆点：在AM调制的非相关解调系统中，系统信噪比增益取决于调制信号功率和载波信号功率的相对值，如果包络检波器输入信号达不到“门限效应”（信号功率远大于窄带噪声功率），就输出将以噪声为主，不能解调出调制信号。）相干解调：采用同步检波器,通过对已调信号进行频谱搬移到低通滤波,解调出基带信号。线性调制信号都可以采用相关解调，但对DSB和SSB信号的相干解调效果最有代表性。（记忆点：不同于非相关解调的门限效应，相关解调可以实现对信号和噪声分别进行解调，在解调器输出端信号中，有用信号和噪声相互独立。）

3.2 非线性调制（了解）P91在模拟调制中，非线性调制也成为角度调制，包括频率调制（FM）和相位调制（PM）。角度调制系统抗噪声性能：FM：FM信号解调系统的关键部件是鉴频器，也有和线性调制中AM一样的解调门限，和调频系数有关，而调频系数增大，FM信号带宽增大,会导致输入端信噪比降低，降低到一定程度，触发门限，包络检波器无法输出有用信号。

3.3 非线性调制和线性调制系统比较（了解）P94在教材中有总结：已调信号带宽增大可以改进调制系统的抗噪声性能（信噪比），就是以带宽换取信噪比。在FM系统中，通过调整FM信号特性参数“调频指数”，可以改变FM信号带宽,以调整系统抗噪声性能。而在AM系统中，已调信号带宽是固定的，无法实现带宽和信噪比的转换，所以这是在抗噪声性能方面FM优于AM的重要原因。

3.4 数字调制系统（了解）P95二进制数字调制方式：用二进制的数字基带信号对载波进行幅度、频率和相位调制。有2ASK（移幅）、2FSK（移频）和2PSK（移相）。这三种二进制数字调制方式，从调制的有效性和可靠性两个方面进行比较：有效性（频带利用率）：2ASK和2PSK有效性相同,2FSK调制有效性差。可靠性（误码率）：采用同样的解调方式（相干/非相关），2PSK可靠性最好，2ASK可靠性能最差；从同样的调制方式（A/F/P），相干解调可靠性优于非相干解调。总结：2PSK在这两方面具有优势,在应用中较多用,但二进制调制性能改进余地不大，才有了多进制调制、正交调制等改进型数字调制方式。

3.5 改进型数字调制信号特点（了解）P99a. 多进制相移键控（MPSK）：常见QPSK和8PSK，随着相位的增加,单个码元承载的比特数也随之增加,提高了传输有效性,但与之就是星座图的相位数增加，减小信号矢量之间距离,导致系统抗噪声性能变差。b. 正交幅度调制（QAM）：为进一步提高传输效率，而又对抗噪声性能影响较小，在增加相位数的同时，也增加幅度数。QAM利用了载波的振幅和相位两个参数进行调制，资源利用率较高，在LTE系统中得到应用。c. 最小频移键控（MSK）：频率键控不适用于多进制，而更加关注减小载频的间隔。在配合高斯滤波（抑制信号功率带外泄漏）的MSK，也称为GMSK应用在GSM系统中。总结：在实际的应用中，QAM具有信号结构简洁、频谱利用率和抗噪声性能表现好，成为当前主流的调制技术。

3.6 复用技术、多址和双工特征（了解）P101内容对于无线工程师来说，很简单，了解一下概念即可。复用技术：同一条信道传输多路信号。根据信道类型可分为：频分、时分、波分、码分。多址技术：同一条信道传输多个用户数据。双工技术：同一条信道传输上行和下行信号。

测验题

1. PCM编码的采样速率是多少？（）

A 64KHz

B 8000Hz

C 8Hz

D 64Hz

2. 语音信号的频率在300-3400Hz之间，按照抽样定理，理论上抽样信号不失真的最小抽样频率是？（）

A 4000Hz

B 8000Hz

C 6800Hz

D 8400Hz