第6章 数字信号的基带传输1
通信原理(人民邮电出版社第2版)课后作业答案
第1章 绪论1-4 设有一离散无记忆信源,其概率空间为(1) 求每个符号的信息量;(2) 信源发出一消息符号序列为(202 120 130 213 001203 210110 321 010 021 032011 223 210)求该消息序列的信息量和平均每个符号携带的信息量.解：（1）根据题意，可得：23(0)log (0)log 1.4158I P =-=-≈比特21(1)log (1)log 24I P =-=-= 比特 21(2)log (2)log 24I P =-=-= 比特 21(3)log (3)log 38I P =-=-= 比特（2）法一：因为离散信源是无记忆的，所以其发出的消息序列中各符号是无依赖的、统计独立的。
因此，此消息的信息量就等于消息中各个符号的信息量之和。
此消息中共有14个“0”符号，13个“1”符号，12个“2”符号，6个“3”符号，则该消息的信息量是：14(0)13(1)12(2)6(3)I I I I I =+++14 1.41513212263≈⨯+⨯+⨯+⨯87.81≈ 比特此消息中共含45个信源符号，这45个信源符号携带有87.81比特信息量，则此消息中平均每个符号携带的信息量为287.81/45 1.95I =≈ 比特/符号法二：若用熵的概念计算，有222331111()log 2log log 1.906(/)884488H x bit =--⨯-=符号说明：以上两种结果略有差别的原因在于，它们平均处理方法不同，前一种按算术平均的方法进行计算，后一种是按熵的概念进行计算，结果可能存在误差。
这种误差将随消息中符号数的增加而减少。
1-10 计算机终端通过电话信道(设信道带宽为3400Hz)传输数据.(1) 设要求信道的S/N=30dB,试求该信道的信道容量是多少?(2) 设线路上的最大信息传输速率为4800bit/s,试求所需最小信噪比为多少?解：(1) 因为S/N =30dB,即1010log 30S dB N =，得：S/N=1000由香农公式得信道容量2log (1)S C B N =+ 23400l o g (11000)=⨯+ 333.8910/b i t s ≈⨯ （2）因为最大信息传输速率为4800b/s ，即信道容量为4800b/s 。
通信原理(第六章 数字基带传输系统)图片公式
七、什么是眼图？眼图模型、说明什么问题？
八、时域均衡：基本原理、解决什么问题？如何衡量均 衡效果？
一、数字基带系统和频带系统结构
一、数字基带信号(电波形)及其频谱特性(1)
二元码：幅度取值只有两种“1”、“0”或“1”、 “-1”
单极性非归零码：用高低电平分别表示“1”和“0”， 如图6-1(a) 。一般用于近距离之间的信号传输 双极性非归零码：用正负电平分别表示“1”和“0”， 如图6-1(b)。应用广泛，适应于在有线和电缆信道中 传输。 单极性归零码：有电脉冲宽度比码元宽度窄，每个脉 冲都回到零电位。如图6-1(c)。利于减小码元间波形 的干扰和同步时钟提取。但码元能量小，匹配接收时 输出信噪比低些
二、基带传输码的常用码型（4）
HDB3特点：保持AMI码的优点，三元码，无直流分量，主 要功率集中在码速率fb的1/2出附近（如图）。 位定时频率分量为零，通过极性交替规律得到检错能力。 增加了使连0串减少到 至多3个的优点，而不管 信息源的统计特性如何。
对于定时信号的恢复 是十分有利的。广泛应 用于基带传输与接口码。
Pv (w) = 2p å
¥ m =-
Cn d (w - mws )
2
Pv ( f ) = å
2
Cn d ( f - mf s )
2
故稳态波的双边功率谱密度
Pv ( f ) = å
¥ m =-
f s [ PG1 (mf s ) + (1 - P)G2 (mf s )] ? d ( f
mf s )..(6.1 - 14)
代入(6.1-26)得单极性非归零波形的双边功率谱密度
Ps (w) = Ts 2 1 Sa (p fTs ) + d ( f )..(6.1 - 30) 4 4
数字信号的基带传输
17
数字信号的基带传输
HDB3码的译码： HDB3码的编码虽然比较复杂，但译码却比较简单。 脉冲同极性(包括B在内)。这就是说，从收到的符号序列 中可以容易地找到破坏点V，于是也断定V符号及其前面
从上述编码规则看出，每一个破坏脉冲V总是与前一非“0”
的3个符号必是连“0”符号，从而恢复4个连“0”码，再将
其中
un (t ) an [ g1 (t nTs ) g 2 (t nTs )] 1 P, 以概率P an P, 以概率(1 P)
显然， u(t)是一个随机脉冲序列 。
11
数字信号的基带传输
2 基带传输的常用码型
对传输用的基带信号的主要要求:
对代码的要求：原始消息代码必须编成适合于传输 用的码型； 对所选码型的电波形要求：电波形应适合于基带系 统的传输。
所有-1变成+1后便得到原消息代码。
18
数字信号的基带传输
双相码：又称曼彻斯特（Manchester）码
用一个周期的正负对称方波表示“0”，而用其反相波形表 示“1”。 “0”码用“01”两位码表示，“1”码用“10 ”两位码表示 例： 消息码： 1 1 0 0 1 0 1 双相码： 10 10 01 01 10 01 10 优缺点： 双相码波形是一种双极性NRZ波形，只有极性相反的 两个电平。它在每个码元间隔的中心点都存在电平跳变， 所以含有丰富的位定时信息，且没有直流分量，编码过程 也简单。缺点是占用带宽加倍，使频带利用率降低。
16
数字信号的基带传输
（4）B的取值可选0、+1或-1，以使V同时满足（3）中 的两个要求； （5）V码后面的传号码极性也要交替。 例： 消息码： 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 l 1 AMI码： -1 0 0 0 0 +1 0 0 0 0 -1 +1 0 0 0 0 0 0 0 0 -1 +1 HDB码： -1 0 0 0 –V +1 0 0 0 +V -1 +1-B 0 0 –V +B 0 0 +V -l +1 其中的V脉冲和B脉冲与1脉冲波形相同，用V或B 符号表示的目的是为了示意该非“0”码是由原信码的“0” 变换而来的。
通信原理讲义-第六章 数字信号的载波传输1二进制调制
数字信号的调制可以看成特殊调制信号 的模拟调制，类似模拟调制的情况，数 字调制也是用调制信号调制载波的三个 参数：振幅、频率、相位。 相应地称为：幅度键控、频率键控、相 位键控。
6.1 二进制数字调制
二进制数字调制是指调制信号为二进制 基带信号，这种调制信号仅有两种电平， 表示为“1”和“0”： 二进制数字调制又分为： 二进制幅度键控 二进制频率键控 二进制相位键控
数字基 带信号 二进制幅度键控s2ASK(t)
载波Acoswct
二进制幅度键控解调（非相干）
带通 滤波器
1 0.5 0 -0.5 -1 0 1 0.5 0 -0.5 -1 0 1 0.5 0 -0.5 -1 0 100 200 300 400 500 600 100 200 300 400 500 600 100 200 300 400 500 600
1 A1 0 0 0 1 ……
由调频理论，调制后信号的瞬时频率 w(t)=w0+KFMf(t) 而对单极性二元基带信号只有两种电平： f(t)=0或1， 故：w1= w0+KFM w2= w0。
二进制频率键控调制后的时域波形
1
1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1
二进制差分相位键控的调制方法
二元单 极性码 输入 相对码 差分编码 二进制差分相位 键控DPSK输出
Acos(wct)
载波发生器
差分编码原理：
后一位与新生成的前一位码做模2和得到新生成的码
绝对码：1 0 0 1 0 1 1 0 相对码：1 1 1 0 0 1 0 0
二进制差分相位键控的解调（相干）
通信原理 第六章 数字基带传输系统
来源： 来源： 计算机输出的二进制数据 模拟信号→ A/D →PCM码组 上述信号所占据的频谱是从直流或低频开始的，故称数 数 字基带信号。 字基带信号
2008.8 copyright 信息科学与技术学院通信原理教研组 3
基本概念
2、数字信号的传输
1）基带传输 基带传输——数字基带信号不加调制在某些 基带传输 具有低通特性的有线信道中传输，特别是传输距离 不太远的情况下； 2）频带传输 频带传输——数字基带信号对载波进行调制 频带传输 后再进入带通型信道中传输。
2008.8 copyright 信息科学与技术学院通信原理教研组 19
传输码结构设计的要求
码型变换或成形是数字信息转换为数字信号的过程， 码型变换或成形是数字信息转换为数字信号的过程，不 数字信息转换为数字信号的过程 同的码型将有不同的频谱结构，对信道有着不同的要求。 同的码型将有不同的频谱结构，对信道有着不同的要求。
1 2 3 4 5
引言 数字基带信号码波形 基带传输的常用码型 基带脉冲传输和码间干扰 无码间干扰的基带传输特性
2008.8
copyright 信息科学与技术学院通信原理教研组
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6.３基带传输的常用码型 ３
在实际的基带传输系统中， 在实际的基带传输系统中，并不是所有类 型的基带电波形都能在信道中传输。 型的基带电波形都能在信道中传输。 对传输用的基带信号有两个方面的要求： 对传输用的基带信号有两个方面的要求： （ 1 ） 对代码的要求 ， 原始消息代码必须编 对代码的要求， 成适合于传输用的码型； 传输码型的选择） 成适合于传输用的码型；（传输码型的选择） 对所选码型的电波形要求， （2） 对所选码型的电波形要求，电波形应 适合于基带系统的传输。（基带脉冲的选择） 。（基带脉冲的选择 适合于基带系统的传输。（基带脉冲的选择）
通信原理教程第6章 数字基带调制
6.1.2 数字通信中的一些基本概念
1．信息量
常用的信息量单位为比特（bit）。 对二进制离散信源，若输出的二进制序列 中，符号“0”和“1”等概出现，且各符号之 间统计独立，则此信源输出的每个符号所包 含的信息量为1bit。 在“0”和“1”不等概出现，或各符号之间 相关时，每符号携带的平均信息量小于 1bit 。
2．信息传输速率与码元速率
3．误比特率与误符号率
在实际通信环境中，由于噪声以及信道 特性不理想，数字信号经信道传输后会存在 错误。 误比特率定义为传输过程中出现错误的 比特数与传输的总比特数之比值；误符号率 定义为传输过程中出现错误的符号数与传输 的总符号数之比值。 对二进制传输系统，二者相等。
图6-3 差分编码
在电报通信中，常把1称为传号，把0称 为空号。 若用电平跳变表示1，称为传号差分码。 若用电平跳变表示0，则称为空号差分码。 传号差分码和空号差分码分别记作NRZ（M） 和NRZ（S）。
例6.1
绝对码： 1 0 1 0 0 1 1 相对码：1 0 0 1 1 1 0 1 差分码并未解决简单二元码所存在的问 题，但是这种码型与信息1和0之间不是绝对 的对应关系，而只具有相对的关系，因此它 可以用来解决相移键控信号解调时的相位模 糊的问题。 由于差分码中电平只具有相对意义，所 以又称为相对码。
（2）双极性非归零码
用正电平和负电平分别表示1和0，在整 个码元期间电平保持不变。 双极性码无直流成分，可以在电缆等无 接地的传输线上传输，因此得到了较多的应 用。
（3）单极性归零码
此码常记作RZ码。 与单极性非归零码不同，RZ码发送1时高 电平在整个码元期间T内只保持一段时间t， 在其余时间则返回到零电平，发送0时用零电 平表示。 t/T称为占空比，通常使用半占空码。 单极性归零码可以直接提取位定时信号， 是其他码型提取位定时信号时需要采用的一 种过渡码型。
《数字信号基带传输》课件
采样
将连续时间信号转换为离散时间序列。
编码
将量化信号编码为数字产生
基带信号可通过数学函数、数字信号处理等方法生 成。
描述
基带信号可以使用时域波形、频谱图、功率谱密度 等方式进行描述。
传输中的基带噪声和失真
1 噪声
传输过程中的噪声会引起信号的质量下降和误码率的增加。
《数字信号基带传输》 PPT课件
数字信号基带传输是将数字信号直接传输至接收端的一种通信方式。本课程 将探讨其原理、应用场景、噪声和失真、调制技术等内容。
什么是数字信号基带传输？
数字信号基带传输是将数字信号的原始形式直接传输至接收端，不进行模拟 信号的调制过程，具有高带宽利用率和抗干扰能力强的特点。
调相（PM）
将数字信息调制至载波的相位。
链路预算和误码率分析
链路预算
计算信号在传输中所能承受的衰减、噪声等因素。
误码率分析
评估信号在传输中的错误概率，确定合适的编码和 调制方案。
2 失真
信号在传输过程中可能遭受幅度、相位、频率等方面的失真。
信道编码技术
前向纠错编码
通过添加冗余来提高抗噪声和纠错能力，如海明码、RS码。
调制编码
将数字信息直接映射到模拟载波上，如PSK、QAM。
调制技术和调制方法
调幅（AM）
将数字信息调制至载波的振幅。
调频（FM）
将数字信息调制至载波的频率。
数字信号基带传输的应用场景
LAN网络
基带传输常用于局域网 （LAN）中，例如以太网。
数字音视频
基带传输可用于将数字音视 频信号传输至显示屏、音响 设备等。
计算机数据传输
基带传输可用于计算机之间 的数据传输，如USB、HDMI 接口。
樊昌信《通信原理》(第7版)章节题库(数字基带传输系统)【圣才出品】
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【答案】
【解析】设定初始电平为 0，则由编码规则知编码后的波形为 00101110，编码器的实 现可将输入序列位取反然后与前一输出结果相与。
判决门限电平应该调低，以降低整体的误码率。
9．噪声容限越大，系统的抗噪声性能______。 【答案】越好
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【解析】噪声容限越大，系统对于接收码元错误判决的次数越少，误码率低，系统的抗 噪声性能越好。
10．衡量均衡效果的两个准则是______和______准则。 【答案】峰值畸变；均方畸变 【解析】有限长的均衡器可以减小 ISI（码间串扰），但不能完全消除码间串扰，其均衡 效果可用峰值失真（畸变）和均方失真（畸变）两个准则来衡量。
11．在数字基带传输系统中，插入横向滤波器的目的是______。 【答案】减小码间串扰 【解析】横向滤波器的功能是利用它产生的无限多个响应波形之和，将接收滤波器输出 端抽样时刻上有码间串扰的响应波形变换成抽样时刻上无码间串扰的响应波形，从而减小码 间串扰。
12．采用时域均衡的目的是______。 【答案】降低码间串扰 【解析】时域均衡是将均衡器输入端有码间串扰的波形变换成无码间串扰的响应波形， 能够有效地减小码间串扰。
3．设二进制信码序列的码速率为 1200Baud，则数字双相码的谱零点带宽为______。
【答案】B＝2400Hz
【解析】双相码以双极性 NRZ
波形传输，所占用的带宽加倍，B
通信原理部分答案完整版
通信原理部分答案 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】第一章绪论何谓数字通信，数字通信有哪些优缺点传输数字信号的通信系统统称为数字通信系统；优缺点：1.抗干扰能力强；2.传输差错可以控制；3.便于加密处理，信息传输的安全性和保密性越来越重要，数字通信的加密处理比模拟通信容易的多，以话音信号为例，经过数字变换后的信号可用简单的数字逻辑运算进行加密，解密处理；4.便于存储、处理和交换；数字通信的信号形式和计算机所用的信号一致，都是二进制代码，因此便于与计算机联网，也便于用计算机对数字信号进行存储，处理和交换，可使通信网的管理，维护实现自动化，智能化；5.设备便于集成化、微机化。
数字通信采用时分多路复用，不需要体积较大的滤波器。
设备中大部分电路是数字电路，可用大规模和超大规模集成电路实现，因此体积小，功耗低；6.便于构成综合数字网和综合业务数字网。
采用数字传输方式，可以通过程控数字交换设备进行数字交换，以实现传输和交换的综合。
另外，电话业务和各种非话务业务都可以实现数字化，构成综合业务数字网；缺点：占用信道频带较宽。
一路模拟电话的频带为4KHZ带宽，一路数字电话约占64KHZ。
数字通信系统的一般模型中的各组成部分的主要功能是什么数字通行系统的模型见图1-4所示。
其中信源编码与译码功能是提高信息传输的有效性和进行模数转换；信道编码和译码功能是增强数字信号的抗干扰能力；加密与解密的功能是保证传输信息的安全；数字调制和解调功能是把数字基带信号搬移到高频处以便在信道中传输；同步的功能是在首发双方时间上保持一致，保证数字通信系统的有序，准确和可靠的工作。
1-10通信系统的主要性能指标是有哪些？通信系统的主要性能指标涉及有效性、可靠性、适应性、经济性、标准性、可维护性等。
其中有效性和可靠性是主要性能指标，在模拟通信系统有效性可用有效传输频带来度量，同样的消息用不同的调制方式，则需要不同的频带宽度，数字通信系统的有效性可用传输速率和频带利用率来衡量。
【重邮通信原理】课后习题
第1章 绪论1-1 设有四个消息A ，B ，C ，D 分别以概率1/4，1/8，1/8和1/2传送，每一消息的出现是互相独立的。
试计算其平均信息量。
1-2 掷两粒骰子，当其向上的面的小圆点数之和是3时，该消息所包含的信息量是多少？当小圆点数之和是7时，该消息所包含的信息量是多少？1-3 一个由字母A ，B ，C ，D 组成的字，对于传输的每一个字母用二进制脉冲编码，00代替A ，01代替B ，10代替C ，11代替D ，每个脉冲宽度为10 ms 。
（1）不同的字母是等可能出现的，试计算传输的平均信息速率；（2）若每个字母出现的可能性分别为A 1P 5=，B 1P 4=，C 1P 4=，D 3P 10= 试计算传输的平均信息速率。
1-4 设有一离散无记忆信源，其概率空间为⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡8/14/14/18/33210P X （1）求每个符号的信息量；（2）信源发出一消息符号序列为（202 120 130 213 001 203 210110 321 010 021 032 011 223 210）求该消息序列的信息量和平均每个符号携带的信息量。
后一种是按熵的概念进行计算，结果可能存在误差。
这种误差将随消息中符号数的增加而减少。
1-5 某一无记忆信源的符号集为{}1,0，已知4/10=p ，4/31=p 。
（1）求信源符号的平均信息量；（2）由100个符号构成的序列，求某一特定序列（例如有m 个0和100-m 个1）的信息量的表达式；（3）计算（2）中的序列熵。
1-6 设一数字传输系统传送二进制码元的速率为1200Baud ，试求该系统的信息速率；若该系统改成传送十六进制信号码元，码元速率为2400Baud ，则这时的系统信息速率为多少？ 1-7 设一恒参信道的幅频特性和相频特性分别为0|()|()d H K t ωϕωω=⎧⎨=-⎩其中，0K 和d t 都是常数。
试确定信号()s t 通过该信道后输出信号的时域表示式，并讨论之。
第六章 数字信号的基带传输
2007年12月 22
2. n阶高密度双极性码 HDBn ------hign density bipolar－n zeros －
(2) 优点 无直流分量 利用V脉冲的特点 脉冲的特点， 利用 脉冲的特点，可用作线路差错的宏观检测 解决了遇连0串不能提取定时信号的问题 解决了遇连 串不能提取定时信号的问题 (3) 缺点 有误码扩散 (4) 应用极为广泛 A律数字编码终端 律数字编码终端
属于相对码，多用于相位调制系统的码变换器中， 属于相对码，多用于相位调制系统的码变换器中，可以克服相位 模糊。 模糊。
例1 求全1码的传号差分码 求全 码的传号差分码 1 1 1 1 1 1 1 …， ， 1 0 1 0 1 0 1 …， ，
2007年12月
例2 求全0码的传号差分码 求全 码的传号差分码 0 0 0 0 0 0 0 …， ，
对低频受限信道，码型应不含有直流， ⑴ 对低频受限信道，码型应不含有直流，且低频成分 小； 在抗噪性能上，应不易产生误码扩散或增值； ⑵ 在抗噪性能上，应不易产生误码扩散或增值； ⑶ 便于提取定时信息； 便于提取定时信息； 尽量减少高频分量以节约频率资源减少串音； ⑷ 尽量减少高频分量以节约频率资源减少串音； 提高传输效率，并具有内在检错能力； ⑸ 提高传输效率，并具有内在检错能力； 编译码的设备力求简单。 ⑹ 编译码的设备力求简单。
2007年12月
3
目录
6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 数字基带信号的码型 数字基带信号的功率谱 无码间串扰的传输波形 部分响应基带传输系统 数字信号基带传输的差错率 扰码和解扰 眼图 均衡
数字 信号的基带传输
符号与信息
定义：
1比特信息等于“一个等概的二进制符号平均 携带的信息量”。
信息的度量与符号的概率相关 通常，对于一个M进制等概符号，每个符号平
均携带的信息量为log2M（比特）
符号速率与信息速率
符号速率Rs
单位：波特(Baud)，表示平均每秒钟符号产 生的个数
信息速率Rb
t
t kTs
dt
1 Ts
Ra
k
k
t
t
kTs
dt
1 Ts
Ra
k
k
kTs
Pa
f
Ra
e j2 f d 1
Ts
k
Rakຫໍສະໝຸດ kTse j2 f d
1
Ts
k
Ra
k
e j2 kTs
所以，PAM信号的功率谱密度为
Ps
f
1 Ts
k
Ra k e j2 fkTs G f 2
ang t nTs
n
g(t)
n
PAM信号的功率谱密度
假设信源产生的数字序列是平稳的，则根 据平稳信号经过线性系统其功率谱密度的 关系
Ps f Pa f G f 2
Ra
t,
t
E
n
an* t nTs
m
am t mTs
E an*am t nTs t mTs nm
• 其特征是有限集
• 数字符号发生的概率
• 不见得符号集中的每个符号是等概发生的。如英文书中字母“e” 出现的概率比“z”出现的概率大
• 数字符号前后之间的关系
数字信源
通常可以用一个随机数字序列来表示
如：二进制独立等概信源可表示成
2017通信原理_第6章_数字基带
UT ( f )
其中
G2 ( f ) g2 (t )e j 2 ft dt
西安电子科技大学 通信工程学院 课件制作：曹丽娜
E[ U T ( f ) ] Pu ( f ) lim N (2 N 1)T B
2
UT ( f )
2
n N
N
an e j 2 f nTB [G1 ( f ) G2 ( f )]
UT ( f ) UT f UT f
m N n N
a
2
N
N
m n
ae
N
j 2 f n m TB
G1 f G2 f G1 f G2 f
2 j 2 f n m TB E UT f E am an e G1 f G2 f m N n N
西安电子科技大学 通信工程学院
当 f = mfs ：若m = 0，
TS Sa( f TS ) 有直流分量
无定时分量
无离散谱
课件制作：曹丽娜
PS ( f ) f S P( 1 P ) G( f )
2
1 1 2 2 2 PS ( f ) f S G( f ) f S G(m fS ) ( f m fS ) 4 4 m
N
其中
1 P, 以概率P an P, 以概率 1 P
课件制作：曹丽娜
西安电子科技大学 通信工程学院
1 P, 以概率P an P, 以概率 1 P
m=n：
2 1 P ，以概率P 2 am an an 2 P ， 以概率 1 P
通信原理习题答案郑国梓精要
第1章 绪论1-2 设信源X 由4个符号a,b,c,d 组成，各符号出现概率分别为3/8，1/4，1/8，1/4，每个符号的出现是独立的，求（1）信源熵H(X)；(2)一个消息babcacaddabbcdcaabdcb 的信息量I 。
解：（1）符号/bit .log log log log )x (p log )x (p )x (H i i i 906141418181414183832222241=----=-=∑= （2）4148154168362222412log log log log )x (p log N I i i i ----=-=∑=bit ..494381512498=+++=若 bit ..)x (H 0264021906121=⨯=⨯个符号 是统计平均，与题意不符，为错的。
1-4 八进制数字信号在3分钟内共传送72000个码元，求码元速率和每个码元所含的信息量。
解：码元速率： B R B 40060372000=⨯=每个码元所含的信息量：bit log I 382==1-5 已知信源X 含有两个符号x 1，x 2，它们的出现概率分别为p(x 1)=q ，p(x 2)=1-q ，设信源每秒向信道发出1000个符号，求此无扰离散信道的信道容量。
解：符号/bit )q (log )q (q log q )x (p log)x (p )x (H i i i----=-=∑=1122212当21=q 时，信源熵有最大值：符号/bit H max 1= 每秒发送1000个符号，所以最大信息速率：s /bit R max b =⨯=10001信道容量：s /bit R C max b 1000==第2章 预备知识2-4 （a ）试写出图P2-3（a ）所示方波波形的复数傅里叶级数表示式；（b ）用（a ）中所得结果写出图P2-3（b ）所示三角形波的复数傅里叶级数表示式。
解：（a ）t n j n e n Aj t f 0)12(1)12(2)(ωπ+∞-∞=∑⋅+= （b ）∑∞-∞=+⋅++=n t n j e n AT AT t f 0)12(22002)12(4)(ωπ2-9 已知)(t f 的频谱函数如图P2-5所示，画出t t fcos )(ω的频谱函数图，设τωω50=。
数字信号的基带传输
mB1C码
mB1C码是在m个信息码后插入一个C码，C码是其前I 位信息码的反码，实用的I=1或2。优点是最长的连码 数是m个，保证定时信号不会消失，缺点是0，1不平 衡，仍要先行扰码。
mB1H码
mB1H是在m个信息码后插入一个H码。H码作内务用， 包括帧同步码、奇偶校验码、联络电话用码。这种码 的最大连码数为10个，保证有足够的定时分量。通过 检测C比特可实现不中断业务的误码检测。通过插入 比特，可以使监测、公务联络、区间通信等辅助信号 和主信道信息一起传输。
回波抵消的原理
话路中的二/四线转换通常是由差分线圈来实现的，由 于差分线圈的不理想，对端衰减不能做到无穷大，这 样从本端发出的信号经本端差分线圈又被本端所接收， 构成了近端回波干扰。 在信道远端可能有多个二/四个转换器，由于同样的愿 意，对本端信号形成反射，构成远端回波。 由于远端回波远小于近端回波，故只考虑近端回波。 回波抵消器的作用就是模拟回波信道的特性，使其输 出端重建近端回波。用重建的回波信号去抵消信道产 生的回波，从而提高有用信号的相对强度。 实现回波抵消器的方法很多种，现在最常用的是采用 自适应滤波器来模拟回波信道，实现回波的重建。回 波抵消器估值的准确性将直接影响回波抵消的效果。
CMI码 一种1B2B码，用00或11表示输入码的传号1，用01表示二元码的 空号0。CMI码有双相码的优点，且不怕信道相位反转。 DMI码 也是一种1B2B码， mBnB码 m个二元码按一定规则变换为n个二元码， m<n。适当地选取m，n值，可减小线路传输速率的增高比例。 特性： (1)最长的连1和连0数为5。 (2)在0，1概率相等的独立随机码输入下，有0，1过渡的概率为0.59。 (3)运行数字和变化为7。 (4)平均误码繁殖为1.41 (5)可根据运行数字和是否超出范围来实现不中断通信的误码监测。
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通信原理习题班级：14电信姓名：王斌学号：20141151046教师：董建娥第一章绪论习题1一、填空题1、数字通信系统的主要性能指标是和。
码元速率R B定义是，单位。
信息速率定义是，单位。
2、数字通信系统的有效性用衡量，可靠性用衡量。
3、模拟通信系统的有效性用衡量，可靠性用衡量。
4、在等概条件下，八元离散信源能达到最大熵是，若该信源每秒钟发送2000个符号，则该系统的信息速率为。
5、通信系统的有效性衡量指标对于模拟通信系统为，对于数字通信系统为。
6、通信系统的可靠性衡量指标对于模拟通信系统为对于数字通信系统为。
7、一个M进制基带信号，码元周期为T S秒，则传码率为，若码元等概出现，一个码元所含信息量为。
8、通信系统模型中有两个变换，它们分别是之间的变换和之间的变换。
9、模拟信号是指信号的参量可取值的信号，数字信号是指信号的参量可取值的信号。
10、根据信道中所传输信号特征的不同，通信系统可分为通信系统和通信系统。
二、画图1、画出模拟通信系统的一般模型。
2、画出通信系统的一般模型。
三、计算题1、对于二电平数字信号，每秒传输300个码元，问此传码率R B等于多少？若该数字信号0和1出现是独立等概率的，那么传信率R b等于多少？2、现有一个由8个等概符号组成的信源消息符号集，各符号间相互独立，每个符号的宽度为0.1ms。
计算：（1）平均信息量；（2）码元速率和平均信息速率；（3）该信源工作2小时后所获得的信息量；（4）若把各符号编成二进制比特后再进行传输，在工作2小时后发现了27个差错比特（若每符号至多出错1位），求传输的误比特率和误符号率。
3、某消息源的符号集由32个等概的符号组成，每符号宽度为2ms，编为5位。
设该消息源以编组方式发送消息，每组30个符号，再间歇15ms，然后再发送下一组，试：（1）、求信息传输速率；（2）、若传输1小时后发现有72个符号出错。
若每符号至多出错1位，且间歇期无差错，求误信率和误码率。
数字通信 第六章 数字信号的频带传输技术 习题及答案
第六章数字信号的频带传输技术习题6-l 已知二进制数字序列10011010，设：载频为码元速率的2倍(对于2FSK来说，f 2＝2 f 1，)；请画出以上情况的2ASK、2FSK和2PSK、2DPSK波形：解：载频为码元速率的2倍(对于2FSK来说，f 2＝2 f 1，)10011010已知二进制数字序列(1)码元速率为1200Baud，载波频率为1200Hz；(2)码元速率为1200Baud，载波频率为1800Hz。
分别画出上述两种情况的2PSK、2DPSK及相对码{b n}的波形(假定起始参考码元为1)。
解：(1)码元速率为1200Baud，载波频率为1200Hz；则载频与码元速率相等。
178179解、(2)码元速率为1200Baud ，载波频率为1800Hz 。
载频与码元速率为1：1.56-3 设某2FSK 调制系统的码元传输速率为1000Baud ，已调信号的载频为1000Hz 和2000Hz ．(1)若发送数字信息为101011，试画出相应的2FSK 信号波形；(2)试讨论这时的2FSK 信号应选择怎样的解调器解调?(3)若发送数字信息是等概率的，试画出它的功率谱密度草图。
解：(1) 若发送数字信息为101011，试画出相应的2FSK 信号波形；180解 (2)试讨论这时的2FSK 信号应选择怎样的解调器解调?答 ：选择相干解调和非相干解调器解调均可。
解 (3)若发送数字信息是等概率的，试画出它的功率谱密度草图。
6-4 设传码率为200Baud ，若是采用八进制ASK 系统，求系统的带宽和信息速率？若是采用二进制ASK 系统，其带宽和信息速率又为多少?解 ：已知八进制ASK 系统传码率Baud R B 200=,系统的带宽:：Hz R B B B 200==, 信息速率： s bit R R B b /60032008log 2=⨯=⨯=二进制ASK 系统：系统的带宽:：Hz R B B B 200==，信息速率： s bit R R B b /20012002log 2=⨯=⨯=6-5 传码率为200Baud ，试比较8ASK 、8FSK 、8PSK 系统的带宽、信息速率及频带利用率。
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在多元码中，若M＝2n 则，每个符号用 一个n位码组表示。
43
多元码的特点
比特率大于波特率。Rb＝RB×lbM
在波特率相同的情况下（传输带宽相同）， 多元码的比特率提高了lbM倍。 在比特率相同的情况下，传输带宽降低，频 带利用率提高。
多元码通常采用格雷码表示，相邻幅度 电平所对应的码组之间只相差1个比特， 这样就可以减小在接收时因错误判定电 平而引起的误比特率。
第6章 数字信号的基带传输
6.1 6.2 6.3 6.4 6.5
基带信号的概念 数字基带信号的码型 无码间串扰的传输波形 扰码和解扰 眼图
1
本章主要内容
数字信号的基带传输的码型设计 码间串扰
信 源 编 码 信 道 编 码 调 信 解 信 道 解 码 信 源 解 码 信
信
道
制 调
t
TS
(b)双极性不归零码 NRZ
特点：可以 直接提取位 t 定时信号 特点：无直 流，定时信 t 号丰富
t
(c)单极性归零码RZ (d)双极性归零码RZ
14
上述四种码型的特点
丰富的低频乃至直流分量，不能用于有 交流耦合的传输信道。 单极性归零码在出现连续“0”时，不归 零码出现连“1”或连“0”时，没有定 时信息。 相邻码元相互独立，无检错能力。
45
图6-5 2B1Q码的波形
信息码 0 10 11 01 00 t 1 1 ０ ０ ０ 1 1
46
6.2.5 数字基带信号的功率谱
数字基带信号是随机的脉冲序列。随机 信号不能用确定的时间函数表示，也就 没有确定的频谱函数，只能用功率谱来 描述其频域特性。
47
6.2.5 数字基带信号的功率谱
44
多元码的应用
多元码在频带受限的高速数字传输系统中得到 了广泛的应用。
• 在综合业务数字网中（ISDN），数字用户环的基本 传输速率为144kb/s，若以电话线为传输媒介， CCITT建议的线路码型为四元码2B1Q。 • 2B1Q：2个二进制码元→1个四元码
• 多元码不仅用于基带传输，而且更广泛地用于 多进制数字调制传输中，以提高频带利用率。 比如，我们所熟悉的用于电话线上网的调制解 调器Modem就是采用多进制调制技术。
上述四种码型只适合机内或近距离传输
19
5. 差分码（相对码）
差分码中，“1”和“0”分别用电平的跳变或不变 来表示。
传号差分码：记做NRZ（M）
电平跳变表示“1”，不变表示“0”
电平跳变表示“0”，不变表示“1”
空号差分码：记做NRZ（ S ）
特点：信息存在于电平的变化之中，可有效地ห้องสมุดไป่ตู้ 决PSK的“倒π 现象”。
图6-3 三种三元码波形
二进制信息
(a) AMI码
1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1
Ｂ＋ Ｂ－ 0 Ｂ＋ 0 0 0 Ｖ＋ 0 0 0 － 0 0 Ｂ＋ Ｂ－ 0 0 Ｖ－ 0 0 Ｂ＋ Ｂ
(b) HDB 码 3
Ｂ Ｂ－ 0 Ｂ＋ 0 Ｖ＋ Ｂ－ 0 Ｖ－ Ｂ＋ 0 Ｂ－ 0 0 Ｂ＋ 0 Ｖ＋ Ｂ－ 0 Ｖ－ Ｂ＋ Ｂ－ ＋
21
6. 数字双相码
优点：
有丰富的位定时信息 不受信源统计特性影响 无直流分量 禁用码组“00”和“11”→可检错 带宽加倍
22
缺点：
6. 数字双相码
双相码适用于数据终端设备在短距离上的传输， 在本地数据网中采用该码型作为传输码型，最 高信息速率可达10Mb/s。
这种码常被用于以太网中。
“1”——交替用“00”和“11”表示 “0”——固定用“01”表示
二进制码 1
CMI码 0 1 1 1 0 0 1 1
CMI编码举例
1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0
26
8. 传号反转码（ CMI码）
特点：易于实现；无直流分量；定时信 息丰富；“10”为禁用码组，不会出现3 个以上的连码，这个规律可用来进行误 码检测。 应用： CMI码在高次群脉冲编码终端设 备中被广泛用作接口码型，在光纤传输 系统中也有时用作线路传输码型。
8
6.2.1 码型及码型变换
码型——数字信息的电脉冲存在形式 码型编码与码型译码
码型编码（码型变换）：数字信号的电脉冲表示过 程 码型译码：由码型还原为原数字信息的过程 码型编码 数字信息 电脉冲 码型译码
线路传输码型——在有线信道中传输的数字基带 信号。
9
数字基带信号的码型设计原则
(a) NR Z(单极性)
A ０ ＋A ０ －A A ０ A ０ A ０ A ０
1 T
1
1
0
1
0
0
1
0
0
0
1
1
(b) NR Z(双极性) (c) RZ(单极性) (d) RZ(双极性) (e) NRZ(M) (f) NRZ(S)
τ
13
1
0
1
1
0
1
(a)单极性不归零码 NRZ
特点：产生 方便 特点： 1、0 等概时无直 流成分
0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 V+ -1 +1 B- 0 0 V- +1 0 -1 +1 0 0 0 V+ B- 0 0 V- +1 -1
译码
0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1
38
HDBn码的特点
(c) B6 ZS码
32
2. n阶高密度双极性码( HDBn码)
HDBn码是AMI码的一种改进型。主要用于解 决AMI信息码中出现连“0”串时所带来的问题。
HDBn码的码型：
“1”：交替地用“+1”和“-1”半占空归零码表示 “0”：0电平但允许的连“0”码个数被限制为小于 或等于n。 n+1个连“0” 用n+1位取代节取代。
G(f) G(w) g(t)
A
2
2
t
63 42 2 1
0
2 1
42
63
w f
A g t 0
t 2 t 2
sin w 2 G f AA G w Sa( f ) w 2
HDBn码的取代节有两种：B00...0V和00...V，每种 取代节都是n+1位码。
33
3阶高密度双极性码（ HDB3码）
HDB3码是HDBn码中应用最广泛一种。 HDB3中，n=3，将4个连“0”码用取代节 B00V或000V代替，其中B表示符合极性 交替变化规律的传号，V表示破坏极性交 替规律的传号，也称为破坏点。
常用的是B6ZS码，它的取代节为0VB0VB， 该码也有与HDB3码相似的特点。 B6ZS码的波形如图6-3（c）所示
42
6.2.4 多元码（M元码）
多元码：当数字信息有M种符号时，称 为M元码，相应地要用M种电平表示它们。 因为M＞2，所以M元码也称多元码。
通常M的取值为2的幂次。
29
6.2.3 三元码
三元码：用信号幅度的三种取值表示二 进制码，三种幅度的取值为：+A、0、A。或记作+1、0、-1。
这种方法并不是表示由二进制转换到三进制， 信息的参量取值仍然为两个，所以三元码又 称为准三元码或伪三元码。 三元码种类很多，被广泛地用作脉冲编码调 制的线路传输码型。
30
1. 传号交替反转码（ AMI码）
特点：该码不会出现多于4个连码的情况。 这个性质可用于检错。
24
7. 密勒码（延迟调制）
数字双相码的上升沿正好对应于密勒码 的下跳沿。密勒码实际上是双相码的差 分形式。 密勒码最初用于气象卫星和磁记录，现 也用于低速基带数传机。
25
8. 传号反转码（ CMI码）
Coded Mark Inversion 码型：
4
基带信号
频带分布在低频段（通常包含直流）且 未经过调制的信号 模拟基带信号：
未经过调制的模拟信号
数字基带信号：
数字信息的电脉冲信号
5
数字信号的传输
基带传输 频带传输（调制传输）
6
6.2 数字基带信号的码型
6.2.1 码型及码型变换 6.2.2 二元码 6.2.3 三元码 6.2.4 多元码
0 .5
1 .0
f / fb
40
HDB3码的应用
HDB3码是应用最广泛的码型，四次群以 下的A律PCM终端设备的接口码型均为 HDB3码。
41
3. BNZS码（ N连0取代双极性码）
该码可看作为AMI码的另一种改进型 码型：
连“0”数<N时，服从传号极性交替规律， 连“0”数>=N时，用带有破坏点的取代节来替代。
要求：B脉冲和V脉冲都符合极性交替的规 则
34
HDB3 码编制实例
35
1
0
0
1
0
0
0
0
1
1
0
0
0 0