通信原理(第二版)(章 (11)
通信原理_位同步
《通信原理》§11.3 位同步位同步是指在接收端的基带信号中提取码元定时的过程。
位同步是正确取样判决的基础，只有数字通信才需要，所提取的位同步信息是频率等于码速率的定时脉冲，相位则根据判决时信号波形决定，可能在码元中间，也可能在码元终止时刻或其他时刻。
实现方法也有插入导频法（外同步）和直接法（自同步）。
一、插入导频法在基带信号频谱的零点处插入所需的位定时导频信号。
其中，图(a)为常见的双极性不归零基带信号的功率谱，插入导频的位置是1/T；图(b)表示经某种相关变换的基带信号，其谱的第一个零点为1/2T，插入导频应在1/2T处。
图11-14 插入导频法频谱图在接收端，对图11-14（a）的情况，经中心频率为1/T 的窄带滤波器，就可从解调后的基带信号中提取出位同步所需的信号；对图11-14（b）的情况, 窄带滤波器的中心频率应为1/2T，所提取的导频需经倍频后，才得所需的位同步脉冲。
图11-15 画出了插入位定时导频的系统框图，它对应于图11-14（b）所示谱的情况。
发端插入的导频为1/2T，接收端在解调后设置了1/2T窄带滤波器，其作用是取出位定时导频。
移相、倒相和相加电路是为了从信号中消去插入导频，使进入取样判决器的基带信号没有插入导频。
这样做是为了避免插入导频对取样 判决的影响。
(a)发送端 (b)接收端图 11-15 插入位定时导频系统框图 此外，由于窄带滤波器取出的导频为 1/2T ，图中微分全波整流起到了倍频的作用，产生与码元速率相同的位定时信号 1/T 。
图中两个移相器都是用来消除窄 带滤波器等引起的相移。
另一种导频插入的方法是包络调制法。
这种方法是用位同步信号的某种波形对 移相键控或移频键控这样的恒包络数字已调信号进行附加的幅度调制，使其包络 随着位同步信号波形变化；在接收端只要进行包络检波，就可以形成位同步信号。
设移相键控的表达式为（11.3-1）利用含有位同步信号的某种波形对 s 1 (t ) 进行幅度调制，若这种波形为升余弦波形，则其表示式为（11.3-2）式中的 ∧ = 2π / T ，T 为码元宽度。
通信原理第二版课后答案
通信原理第二版课后答案通信原理是现代通信工程中的基础课程，对于学习者来说，深入理解课程内容并能够熟练掌握相关知识点至关重要。
因此，课后答案的准确性和全面性对于学生来说显得尤为重要。
下面将针对通信原理第二版课后答案进行详细解析，希望能够帮助学习者更好地掌握相关知识。
第一章信号与系统。
1. 什么是信号的能量和功率？能量信号和功率信号有什么区别？答，信号的能量和功率是描述信号特性的重要参数。
信号的能量可以通过对信号的幅度平方进行积分求得，而功率则是信号的能量在单位时间内的平均值。
能量信号是指信号的能量有限，而功率信号是指信号的功率有限。
在时域上，能量信号的幅度随时间趋于零，而功率信号的幅度在某一范围内变化。
2. 什么是线性时不变系统？线性时不变系统的特点是什么？答，线性时不变系统是指系统具有线性和时不变两个特性。
线性性质体现在系统的输入与输出之间满足叠加和缩放的关系，即输入信号的线性组合对应于输出信号的线性组合；时不变性质则表示系统的性质不随时间的变化而变化。
线性时不变系统具有稳定性、可预测性和易分析性等特点。
第二章传输系统。
1. 请简要介绍数字传输系统的基本原理。
答，数字传输系统是指利用数字信号进行信息传输的系统。
其基本原理是将模拟信号经过采样、量化和编码等过程转换为数字信号，然后通过传输介质进行传输，最后再经过解码、重构等步骤将数字信号恢复为模拟信号。
数字传输系统具有抗干扰能力强、传输质量稳定等优点。
2. 什么是调制？调制的作用是什么？答，调制是指将要传输的数字信号通过改变载波的某些参数来实现信号的传输过程。
调制的作用是将低频信号调制到高频载波上，以便在传输过程中能够更好地适应传输介质的特性。
调制技术有助于提高信号的传输距离和传输速率，同时也能够提高信号的抗干扰能力。
第三章数字通信系统。
1. 请简要介绍数字通信系统的工作原理。
答，数字通信系统是指利用数字信号进行信息传输的系统。
其工作原理是将要传输的信息经过采样、量化、编码等步骤转换为数字信号，然后通过调制技术将数字信号调制到载波上进行传输，最后再经过解调、解码等步骤将数字信号恢复为原始信息。
移动通信原理与工程11
11.1.2 日常维护的内容 (1) 保证设备的完好，设备的电气性能、机械性能、维护技术 指标及各项服务指标符合标准。 (2) 搞好网络优化，保证服务区内有良好的通信质量。 (3) 迅速准确地排除各种通信故障，保证通信畅通。 (4) 协调全程全网的配合，共同保证联网运行质量。 (5)把关新设备、扩容设备的入网质量。
按登记表检查备品备 件
备品备件不缺少、不损 坏。
第十一章日常维护与管理
3. 终端系统季度维护操作指导
终端系统维护项 目 磁盘整理 BA M 运行状 态 通信状 态（WS） 磁盘整理 通信状 态（WS） 各种接 口状态 操作指导 查看BAM中硬盘C、硬盘D的磁盘碎片数， 运行磁盘整理程序及磁盘碎片整理程序。 查看BAM的运行状态，BAM软件的运行 情况。 查看与WS的通信状态，可用PING命令 来检查与WS的通信状态。 参考指 标 正常
检查模块时钟
正常情况下信息显示 正确。
第十一章日常维护与管理
3. 功能子系统日常维护操作指导
功能子系统维护项目 操作指导 参考指标
话务统计 系统
例行话务统 计检查
例行话务统计前登记统计项目，提取 结果并上报。 数据管理系统［操作/操作回顾/数据 操作日志］或［操作/操作回顾/维护 日志回顾］。 记录交接 班前操作 记录。
参考指标 正常
维护目的： 检查各模块LPN7链路的运行状态。 5. LAPD中继电路及信令链路日常维护操作指导
第十一章日常维护与管理
信令维护项目 操作指导 参考指标
观 察 GLAPD 板 上的指示灯状 态
VCC指示灯是否常亮。
检查相应LAPD链路指示 灯。
VCC灯正常加电时常亮。
参考技术手册中的指示灯是否 正常。
通信原理概论 (2)
第1次作业11.计算机终端通过电话信道传输数据，电话信道带宽为3.2kHz，信道输出的信噪比。
该终端输出256个符号，且各符号相互独立，等概出现。
（1）计算信道容量；（2）求无误码传输的最高符号速率。
12. 一个信号，用的抽样频率对它理想抽样．（1）试求画出已抽样信号频谱图。
（2）若已抽样后的信号经过一个截止频率为500Hz的理想低通滤波器，输出端将有哪些频率成分？（3）若已抽样后的信号经过一个截止频率为350Hz的理想低通滤波器，输出端将有哪些频率成分？13. 采用13折线A律编码，归一化1分为2048个量化单位△。
设输入信号值x为308△，求（1）编码码组（2）译码输出和量化误差。
14. 某一16进制数字基带传输系统，若采用升余弦滚降滤波波形且信息传输速率为10Mb/s，可用传输带宽为1.375MHz，则滤波器的滚降系数为多少？15. 采用二进制移频键控方式在有效带宽2400Hz的传输信道上传送二进制数字信息。
已知2FSK信号的两个频率ƒ1 为980Hz，ƒ2 为1580Hz，码元速率RB=300B，传输信道输出端的信噪比6dB.试求：（1）2FSK信号的第一零点带宽；（2）带通滤波器的输出信噪比r为多少？（3）非相干接收时，系统的误码率；（4）相干接收时，系统的误码率。
附：非相干2FSK相干2FSK16. 信号调制器原理框图如图4-1所示，若发送的绝对码序列为100101，已知码元速率为2000B，载波频率为4000Hz。
（1）试画出2DPSK信号波形（2）若采用相干解调-码反变换方式进行解调，试画出各点时间波形（3）若采用差分相干解调，试画出各点时间波形。
第2次作业13. 已知信号m(t)的频谱如图所示，对m(t)进行理想抽样，试确定（1）最小抽样频率和最大抽样间隔（2）若抽样频率为5kHz，画出已抽样信号频谱图（3）画出接收端信号重建的原理框图14. 采用13折线A律编码(段内采用自然二进制编码)，设最小量化间隔为1个单位(Δ)，已知抽样脉冲值为176个单位：（1）试求此时编码器输出码组；（2）试求接收端译码器输出为多少个量化单位？（3）引入的量化误差为多少个量化单位？15.为了传送码元速率1/Ts的数字基带信号，试问系统采用题图4-1中所画的哪一种传输特性较好？并简要说明理由。
数据通信原理(第2版)课后习题(1~3章)答案
２－８ 一个 ４ＤＰＳＫ 四相调相系统的相位变化关系按 Ｂ 方式工作 （如附图 ４０ 所示） ， 假设初始相 位为 ０， 试求输入双比特码元序列为 ００，０１，１１，００，１０ 等的已调载波信号对应的相位， 并画出其矢量图（假设初始相位为 ０） 。
解： （参见 Ｐ６３ 图 ２－５６） 解题思路： 首先将数据信号序列以二位数字为单位进行分组，然后再求每组数字的相位，如下题：００ 的相位为（初始相位为 ０＋５π／４＝５π／４） ，０１ 的相位为（前一相位 ５π／４＋３π／４＝０） ，１１ 的相位为（前一相位 ０＋π／４＝π／４） ，００ 的相位为（前一相位π／４＋５π／４＝６π／４＝３π／２） ， 依此类推。 基带数据信号序列 相位（初始相位为 ０） 矢量图（→） ０ ０ ５π／４ ↙ ０ １ １ １ ０ → π／４ ↗ ０ ０ ３π／２ ↓ １ ０ ５π／４ ↙
3200 − 2600 = 2900 Hz 2 3200 − 2900 300 3 （２）滚降系数 a = = = = 0.10 2900 2900 29
（３）码元速率 N Bd = f s = 2 f N = 2 × 2900 = 5800 Bd （４）传输速率 R = N Bd log 2 M = 5800 × log 2 4 = 11600 bit / s
fN＝2400/4＝600 Hz
调制速率为：NBd=fs=2fN＝2×600＝1200Bd 总的比特率为：R=fb＝fSlog2M＝1200×log216＝4800bit／s 频带利用率为：? ＝log2M/(1+a )= log216/(1+1)＝2bit/s·Hz 2-6 某一调相系统占用频带为 600~3 000Hz ，其基带形成滚降系数 a =0.5，若要传信率为 4800bit/s，问应采用几相的相位调制？ 解：（参见 P65 例 2-7） B=3000-600=2400 Hz fN＝B/(2(1+a ))=2400/(2(1+0.5))＝800 Hz NBd=2fN＝2×800＝1600Bd R= NBdlog2M –> log2M=R/NBd=4800/1600=3 M=23=8 2-7 某一 QAM 系统， 占用频带为 600~3 000Hz， 其基带形成滚降系数 a =0.5， 若采用 16QAM 方式，求该系统传信速率可多少？ 解：（参见 P58 例 2-6） B=3000-600=2400 Hz fN＝B/(2(1+a ))=2400/(2(1+0.5))＝800 Hz NBd=2fN＝2×800＝1600Bd R= NBdlog2M =1600 log216=6400bit／s
通信原理第11章差错控制编码分析
接收端将接收到的信码原封不动地转发回发端， 并与原发送信码相比较，若发现错误，发端再重 发。
发
数据信息 数据信息
收
图11.1-6 信息反馈法
第11章 差错控制编码
11.1
概述
收端把收到的数据序列全部经反向信道送回发
端，发端比较发出和送回的数据序列，从而发 现有否错误，如果有错误，发端将数据序列再 次传送，直到发端没有发现错误。
编码二： 消息A----“00”；消息B----“11” 最小码距2 若传输中产生一位错码，则变成“01”或“10”， 收端判决为有错（因“01”“10”为禁用码组），但 无法确定错码位置，不能纠正，该编码具有检出 一位错码的能力。 这表明增加一位冗余码元后码具有检出一位错 码的能力
第11章 差错控制编码
11.1
概述
差错控制编码属信道编码，要求在满足有效性 前提下，尽可能提高数字通信的可靠性。 差错控制编码是在信息序列上附加上一些监督 码元，利用这些冗余的码元，使原来不规律的或 规律性不强的原始数字信号变为有规律的数字信 号。例如奇偶校验。 差错控制译码则利用这些规律性来鉴别传输过 程是否发生错误，或进而纠正错误。
11.2
差错控制编码的基本原理
（2）最小码距与检错和纠错能力的关系
一个码能检测e个错码，则要求其最小码dmin≥e+1
一个码能纠正t个错码，则要求其最小dmin≥2t+1 一个码能纠正t个错码，同时能检测e个错码，则要
求其最小码距
dmin≥e+t+1 (e>t)
第11章 差错控制编码
11.2
11.1
概述
（1）检错重发法（ARQ） Automatic Repeat reQuest 收端在接收到的信码中发现错码时，就通 知发端重发，直到正确接收为止。例如奇偶 校验。 检错重发方式只用于检测误码，能够在接 收单元中发现错误，但不一定知道该错误码 的具体位置。 需具备双向信道。
通信原理与通信技术第二版_张卫钢版 课后答案
通信原理与通信技术第二版_张卫钢版课后答案1-1 什么是模拟信号？什么是数字信号？【答】参量（因变量）取值随时间（自变量）的连续变化而连续变化的信号，或者通俗地讲，波形为连续曲线的信号就是模拟信号。
模拟信号的主要特点是在其出现的时间内具有无限个可能的取值。
自变量取离散值，参量取有限个经过量化的离散值的信号叫做数字信号。
实际应用中的数字信号一般是只有两个取值“0”和“1”的脉冲序列。
模拟信号和数字信号的本质区别在于：模拟信号的取值为无限多个，而数字信号为有限个取值，通常只有“0”和“1”两个值。
1-2 为什么要对模拟信号进行抽样？对抽样间隔有什么要求？【答】为了对模拟信号进行数字传输以提高通信质量，首先需要将模拟信号转化位数字信号，而这种A/D转换过程的第一步就是对模拟信号进行抽样，把模拟信号变成离散信号。
为了能从抽样后的信号（离散信号）中无失真地恢复出原始信号，要求抽样间隔小于等于原始信号最高频率分量所对应信号周期的一半，或者说，要求抽样频率大于等于原始信号最高频率的二倍。
1-3 为什么要对离散信号进行量化？【答】离散信号尽管在时间上是离散的，但其幅度的取值却有无限多个（注意不是无限大），没有从本质上改变模拟信号，因此，没有实用价值。
只有把离散信号进行量化，把无穷个取值变成有限个，把离散信号转化为数字信号才能使模拟信号发生质变。
可见，离散信号是模拟信号通往数字信号的桥梁。
1-4 设信道带宽为3KHz，信噪比为20dB，若传输二进制信号，则最大传输速率是多少？【解】因为已知信噪比为20dB，即：所以由香农公式可得信道容量为：1-5 设英文字母e出现的概率为0.105，x出现的概率为0.002。
试求e及x 的信息量。
【解】e的信息量x的信息量1-6 某信息源的符号集由A，B，C，D和E组成，设每一符号独立出现，其出现概率分别为1/4，1/8，1/8，3/16和5/16。
试求该信息源符号的平均信息量。
《 数字通信原理(第二版)》习题解答
第l章1．模拟信号与数字信号各自的主要特点是什么?模拟信号：模拟信号的特点是信号强度（如电压或电流）的取值随时间连续变化。
由于模拟信号的强度是随时间连续变化的，所以模拟信号也称为连续信号。
数字信号：与模拟信号相反，数字信号强度参量的取值是离散变化的。
数字信号又叫离散信号，离散的含义是其强度的取值是有限个数值。
2．画出时分多路复用的示意图并说明其工作原理。
时分复用的电路结构示意图如图所示。
图中SA1和SA2为电子转换开关，它们在同步系统的控制下以同起点、同速度顺序同步旋转，以保证收、发两端同步工作。
在发端，开关的旋转接点接于某路信源时，就相当于取出某路信源信号的离散时间的幅度数值。
旋转接点按顺序旋转，就相当于按顺序取出各路信源信号在离散时间的幅度数值并合成，然后经模/数变换电路变为数字信号，再与同步信号合成即可送给信道传输。
在接收端，首先分出同步信号，再进行数/模变换后即可由旋转开关分别送给相应的信息接收者。
3．试述数字通信的主要特点。
（1）抗干扰能力强，无噪声积累（2）便于加密处理（3）利于采用时分复用实现多路通信（4）设备便于集成化、小型化(5) 占用频带宽4.简单说明数字通信系统有效性指标,可靠性指标各是什么?并说明其概念。
有效性指标（1）信息传输速率：信道的传输速率是以每秒钟所传输的信息量来衡量的。
信息传输速率的单位是比特/秒，或写成bit/s，即是每秒传输二进制码元的个数。
（2）符号传输速率符号传输速率也叫码元速率。
它是指单位时间内所传输码元的数目，其单位为“波特”（bd）。
（3）频带利用率频带利用率是指单位频带内的传输速率。
可靠性指标（1）误码率在传输过程中发生误码的码元个数与传输的总码元数之比。
（2）信号抖动在数字通信系统中，信号抖动是指数字信号码元相对于标准位置的随机偏移。
第2章1、假设某模拟信号的频谱如图1所示，试画出M s f f 2=时抽样信号的频谱。
答：2、某模拟信号的频谱如图2所示，设kHz f s 24=，试画出其抽样信号的频谱。
数据通信原理(第2版)课后习题 (1~3章)答案
《数据通信原理》（毛京丽等编著，年第二版）习题解答（）１－１ 数据通信的定义是什么？画出数据通信系统的基本构成框图，并说明其三大组成部分。
答：数据通信的定义是：依照通信协议，利用数据传输技术在两个功能单元之间传递数据信息，它可实现计算机与计算机、计算机与终端、终端与终端之间的数据信息传递。
数据通信系统的基本构成见教材图—数据通信系统主要由中央计算机系统、数据终端设备（）和数据电路三大部分组成。
数据终端设备：ＤＴＥ相当于人和机器（计算机）之间的接口。
数据电路：数据电路由传输信道（传输线路）及其两端的数据电路终接设备（ＤＣＥ）组成。
数据电路位于ＤＴＥ与计算机系统之间，它的作用是为数据通信提供数字传输信道。
传输信道包括通信线路和通信设备。
ＤＣＥ是ＤＴＥ与传输信道的接口设备。
调制解调器（ｍｏｄｅｍ）是最常见的ＤＣＥ，它是调制器和解调器的结合。
中央计算机系统：中央计算机系统由通信控制器、主机及其外围设备组成，具有处理从数据终端设备输入的数据信息，并将处理结果向相应的数据终端设备输出的功能。
通信控制器（或前置处理机）是数据电路和计算机系统的接口，控制与远程数据终端设备连接的全部通信信道，接收远端ＤＴＥ发来的数据信号，并向远端ＤＴＥ发送数据信号。
主机又称中央处理机，由中央处理单元（ＣＰＵ）、主存储器、输入输出设备以及其他外围设备组成。
其主要功能是进行数据处理。
１－２ 什么是数据电路？它的功能是什么？数据电路与数据链路的关系是什么？答：数据电路由传输信道及其两端的数据电路终接设备（）组成，它的作用是为数据通信提供数字传输信道。
数据电路加上两端的传输控制器构成数据链路。
１－３ 设数据信号码元时间长度为—，如果采用电平传输，试求数据传信速率和调制速率。
解：，调制速率20072010.09P312DTE DCE 833106S 8 T=83310-6s M=8N Bd =1/T=1200Bd第章概述习题及解答1 l l l l l l l •~•~数据传信速率＝／１－４什么是单工、半双工、全双工数据传输？答：单工传输——传输系统的两端数据只能沿单一方向发送和接收。
通信原理 第1-9 11章 习题 测试题 1-15 答案 ok
1-2 某信源符号集由A 、B 、C 、D 和E 组成，设每一符号独立出现，其概率分布分别为1/4、1/8、1/8、3/16和5/16。
试求该信源符号的平均信息量。
解：平均信息量（熵）H (x )符号）/(22.252.045.0375.025.01635.8162.7838321)67.1(165)4.2(163)3(81)3(81)2(41165log 165163log 16381log 8181log 8141log 41)(log )()(2222212bit x P x P x H i Mi i =++⨯+≈++++=----------=-----=-=∑=1-3 设有四个符号，其中前三个符号的出现概率分别为1/4、1/8、1/8，且各符号的出现是相对独立的。
试该符号集的平均信息量。
解：各符号的概率之和等于1，故第四个符号的概率为1/2，则该符号集的平均信息量为：符号）/(75.15.0375.025.021838321)1(21)3(81)3(81)2(4121log 2181log 8181log 8141log 41)(2222bit x H =+⨯+≈+++=--------=----=1-6 设某信源的输出由128个不同的符号组成，其中16个出现的概率为1/32，其余112个出现的概率为1/224。
信源每秒发出1000个符号，且每个符号彼此独立。
试计算该信源的平均信息速率。
解：每个符号的平均信息量符号）/(405.6905.35.2)81.7(2241112)5(32116224log 224111232log 32116)(22bit x H =+=⨯+⨯≈⨯+⨯=已知符号速率R B =1000(B)，故平均信息速率为： R b = R B ×H = 1000×6.405 = 6.405×103 (bit /s)2-6 设信号s (t )的傅里叶变换S ( f ) = sin πf /πf ，试求此信号的自相关函数R s (τ)。
通信原理教程第二版答案
通信原理教程第二版答案《通信原理》习题第一章第一章习题习题1.1 在英文字母中E出现的概率最大，等于0.105，试求其信息量。
1解:E的信息量: I,log,,logPE,，，,log0.105,3.25bE222，，PE习题1.2 某信息源由A，B，C，D四个符号组成，设每个符号独立出现，其出现的概率分别为1/4，1/4，3/16，5/16。
试求该信息源中每个符号的信息量。
解:11 I,log,,logP(A),,log,2bA222P(A)4335 I,,log,2.415bI,,log,2.415bI,,log,1.678bB2C2D2161616习题1.3 某信息源由A，B，C，D四个符号组成，这些符号分别用二进制码组00，01，10，11表示。
若每个二进制码元用宽度为5ms的脉冲传输，试分别求出在下列条件下的平均信息速率。
(1) 这四个符号等概率出现; (2)这四个符号出现概率如习题1.2所示。
解:(1)一个字母对应两个二进制脉冲，属于四进制符号，故一个字母的持续时间为2×5ms。
传送字母的符号速率为1 R,,100BdB,32，5，10等概时的平均信息速率为R,RlogM,Rlog4,200bsbB2B2(2)平均信息量为11316516 H,log4，log4，log，log,1.977比特符号222244163165则平均信息速率为 R,RH,100，1.977,197.7bsbB习题1.4 试问上题中的码元速率是多少,11解: R,,,200 BdB,3T5*10B习题1.5 设一个信息源由64个不同的符号组成，其中16个符号的出现概率均为1/32，其余48个符号出现的概率为1/96，若此信息源每秒发出1000个独立的符号，试求该信息源的平均信息速率。
解:该信息源的熵为1《通信原理》习题第一章M6411H(X),,P(x)logP(x),,P(x)logP(x),16*log32，48*log96,ii,ii22223296i,i,11=5.79比特/符号因此，该信息源的平均信息速率。
通信原理的讲义第十一章复用
故，在乘积之后，信号的带宽便拓宽了， 这就是扩频。
可见，扩频后信号的功
率在原信号带宽的功率
原信号频谱
内低于原信号。
扩频后信号频谱 这对于军事上的应用非
常重要，即使得我方的
通信信号不易被敌方检
W频率
测到。
扩频的另外一个特点是抗干扰：
窄带噪声
扩频后信号
W频率 经过解扩之后
原信号
窄带噪声带宽展
W频率
i 为第i 路信号及特征波形的时延参数， i 为第i 路信
号的相位参数， wc 为载波频率。 现考虑用 ck (t ) 特征波形对第k 路信号实现解扩，可
认为此时在第k 路上，接收端已实现同步。即此时可认 为， k 0 ， k 0
用2ck (t ) cos( wct ) 去乘s(t ) 得
第十一章 复用
复用又称多址或多路。
通信中复用的本质是：在同一信道上允 许多路信号同时传输。
目前复用技术主要包括：FDM/FDMA频 分复用/多址（波分复用）、TDM/TDMA 时分复用/多址、CDM/CDMA码分复用/ 多址。
11.1 频分复用/波分复用
所谓频分复用，就是用不同的频率传送 各路消息，以实现通信。
滤 去 2wc 信 号
r1 ( t )
dk
(
t
)
c
2 k
(
t
)
N
d i ( t i ) c i ( t i ) c k ( t ) cos( i )
i1,i k
将 r1(t) 在（0，T）上做积分，得 T 时刻接收机输 出为
T
D (T ) t 0 r1 (t )dt
通信原理第11章同步原理
第11章 同步原理终
下面以 DSB 为例来说明插入导频法实现载波同步的基 本方法。图 11.2. 5 ( a )是基带信号的频谱,(b )是其 DSB 信号 的频谱及插入导频的位置(虚线所示)。导频插在 DSB 信号 频谱为 0 的地方,即导频的频率为 f c ,且与调制用的载波信号 正交。插入导频法发送端及接收端的方框图如图 11.2. 6 所 示。
第11章 同步原理终 有时,位定时误差也用相位来表示,称为相位误差,即
当位定时有偏差时,会使信号的取样值下降,而取样值的 下降最终导致数字通信系统误码率的上升。
第11章 同步原理终 以 2PSK 信号为例,当位定时无偏差时,最佳接收机的误码率 为
而当位定时偏差为 t e 时,经推导误码率为
第11章 同步原理终
第11章 同步原理终
图 11.3. 2 位同步信号相位调整过程示意图(图中设 n =4
第11章 同步原理终
如果鉴相器的比较结果是 n 次分频器输出信号(即位同 步信号)相位超前于接收码元相位,如图 11.3. 3 ( a )所示,鉴相 器就向控制电路输出误差信号,使控制电路从其接收到的脉 冲序列中扣除一个脉冲,这样分频器输出的脉冲序列就比原 来正常情况下的脉冲序列滞后一个 T s / n 时间,如图 11.3. 2 ( c )所示。到下一次鉴相器进行比相时,若分频器输出脉冲序 列的相位仍超前,鉴相器再输出一个代表超前的误差信号给 控制电路,使控制电路再扣除一个脉冲,直到分频器输出脉冲 序列的相位不超前为止。如果鉴相器的比较结果是 n 次分频 器的输出脉冲序列相位滞后于接收码元相位,如图 11.3. 3 ( b ) 所示。
第11章 同步原理终
需要说明,在图 11.3. 1 所示的数字锁相环中,相位比较器 是一个关键部件。没有相位比较器的比较结果,控制电路既 不会扣除脉冲也不会附加脉冲,也就意味着无法调整位同步 脉冲的相位。而相位比较器是根据接收基带信号的过零点和 位同步脉冲的位置来确定误差信号的。当发送长连“0 ”或 长连“ 1 ”信号时,接收基带信号在很长时间内无过零点,相位 比较器无法进行比较,致使位定时脉冲在长时间内得不到调 整而发生漂移甚至失步。此即采用 HDB3 来代替 AMI 码的 原因。
数字通信原理第11章_伪随机序列及编码
第 11章 伪随机序列及编码
例：设 n ＝ 4，m = 24 – 1 = 15 通过穷举法，可找出所有可整除 x15 1 的多项式：
随机序列：既不能预先确定也不能重复实现的序列，性能 与噪声性能类似（噪声序列）。
伪随机序列：貌似随机序列的确定序列（伪随机码、伪噪 声序列、ＰＮ码） 作用：误码率的测量、通信加密、数据序列的扰码和解码、 扩频通信等。
第 11章 伪随机序列及编码
伪随机序列的特点： 1、在随机序列的每一个周期内0和1出现的次数近似相等 2、在每个周期内，长度为n的游程出现的次数比长度为n+1的 游程次数多1
3、随机序列的自相关类似于白噪声自相关函数的性质
第 11章 伪随机序列及编码
本章内容在数字通信系统中所处的位置：
第 11章 伪随机序列及编码
11.２ 正交码与伪随机码
11.２.1基本定义
１．码组的互相关函数：
码组x=（x1, x2….xn) 和y=（y1, y2….yn) ， 则其相关 函数为：
{ak} a0a1an1
输出序列是一个周期序列
第 11章 伪随机序列及编码
３. 举例
＋ c0＝1
an－1
an－2
an－３
an－４
输出 ak
假设初始状态为(an-４ an-３ an-2 an-1)＝ (1000)，其反馈逻辑为：
an1 an3 an4
第 11章 伪随机序列及编码
＋
c0＝1
an－1
an－2
an－３
an－４
图 11-1 线性反馈移位寄存器
输出 ak
第 11章 伪随机序列及编码
正状态（状态）：各级移位寄存器的寄存数从右至左的顺 序排列（逆着移位脉冲的方向）。 由于带有反馈，因此在移位脉冲作用下，移位寄存器各级 的状态将不断变化 通常移位寄存器的最后一级做输出，输出序列为
通信原理章节题目
解：由于每个像素等概率出现16个亮度等级，故每个像素包含
的信息量为： Ii log2 16 4 bit
6 7 I 3 10 log 16 1.2 10 bit 一幅彩色图片包含的总信息量为： 2
要求3分钟传完该图片，故信道的信息传送速率为：
R (1.2 107 ) (3 60) 6.67 104 bit / s
（2）量化误差 量化值为：1024+64*3 量化误差=样值-量化值=54Δ
(3)11位均匀量化码的输出: 10011000000
[例2] 采用13折线A律编码,设最小的量化级 为1个单位.已知抽样脉冲值为-138单位.试求: (1).此时编码器输出码组 (2).计算量化误差 (3).写出该7位码对应的11位均匀量化码
因为信息传输速率R 必须小于或等于信道容量C，取
C R 6.67 104 bit / s
又知信道中的信噪比为30dB，即 S/N＝1000，所以 由香农公式，得到所需的信道带宽为
B C log2 1 S N (6.67 104 ) log2 11000 6.67 103 Hz
已知PCM码组8位编码为01110101,求量化电平。—译码 例3
【解】： c7 c6 c5 c4 c3 c2 c1 c0
极 性 （1）极性码C 码7： 段落码 段内码
∵ C7 ＝0 ∴输入信号为负电平（-） ∵幅度码 C6 C5 C4 ＝111 ∵ C3 C2 C1 C0＝0101
（2）段落码C6 ～C4： （3）段内码C3～C0：
6. 什么是奈奎斯特速率和奈奎斯特带宽？此时的频带利用 率是多大？
R B B N 2 ( Bd Hz)
7. 什么是眼图？（答案）
第11章 现代通信原理与技术 西安电子科技大学(张辉 曹丽娜 编著第二版)
第11章 同步原理
(2) 自同步法。
发送端不发送专门的同步信息，接收端设法从收到的信 号中提取同步信息的方法，称为自同步法。
自同步法是人们最希望的同步方法，因为可以把全部功 率和带宽分配给信号传输。在载波同步和位同步中，两种方 法都有采用，但自同步法正得到越来越广泛的应用。而群同 步一般都采用外同步法。
供每帧的起止标记，在接收端检测并获取这一标志的过程， 称为帧同步。因此，在接收端产生与“字”、“句”及“帧” 起止时刻相一致的定时脉冲序列的过程统称为群同步。
第11章 同步原理 (4) 网同步。 在获得了以上讨论的载波同步、位同步、群同步之后， 两点间的数字通信就可以有序、准确、可靠地进行了。然而，
1 2 1 2 e(t ) [m(t ) c2
2
(11.2-2)
上式的第二项包含有载波的倍频2ωc的分量。若用一窄带滤 波器将2ωc频率分量滤出，再进行二分频，就可获得所需的 相干载波。基于这种构思的平方变换法提取载波的方框图如 图 11 -1 所示。 若 m(t)=±1 ，则抑制载波的双边带信号就成为二相移相 信号（2PSK），这时 1 1 cos2ωct e(t)=［m(t)cosωct］= (11.2-3) 2 2
vd=Kd sin4θ
(11.2-16)
第11章 同步原理
图 11 – 5 M 方环提取载波
第11章 同步原理 另一种方法基于Costas环的推广，图 11- 6 示出了从4PSK 信号中提取载波的Costas环。可以求得它的等效鉴相特性与式
（11.2 - 16）一样。 提取的载波也具有90°的相位模糊。 这
种方法实现起来比较复杂，在实际中一般不采用。
第11章 同步原理
通信原理第十一章 同步原理
滤波法原理图
r (t)
波形 变换
ui(t)
窄带带通 滤波器
u0(t)
脉冲 形成
移 相
cp(t)
接收码元相位的获得方法
基带信号 a 接收
码元
微分
b
整流
c
单稳脉 冲形成
e
a t b t c e t
t
运用微分电路，从基 带信号(a)的过零点处 提取接收码元相位 （b）（代表码元起 始相位），再对微分 信号进行整流（c)， 最后脉冲形成。
基带信号 a 接收
码元
微分
b
整流
c
单稳脉 冲形成
e
a t b t c e t
t
运用微分电路，从基 带信号(a)的过零点处 提取接收码元相位 （b）（代表码元起 始相位），再对微分 信号进行整流（c)， 最后脉冲形成。
微分整流型数字锁相环
采用微分、整流步骤获得接收码元相 位后，画出图11－16中的相位比较器，就 得到微分整流型数字锁相环系统图，如图 11－18所示。
几种同步概念 帧同步：若干码元组成“字”，若干字 组成“句”，接收这些数字流，接收端需产 生与字、句起始时刻一致的定时脉冲序 列，即所谓帧同步或群同步。 网同步：为保证通信网内各用户之间 可靠的进行数据交换，使得在整个通信网 内有一个统一的时间节拍标准，在整个通 信网内建立起网内的一种同步。 以下逐一进行学习
a
接收 码元
微分
整流
单稳4
e
超前 脉冲
晶振 整形
b路 a路
A
单 稳 3
单稳1
f
位同步脉冲 脉冲 形成 b
B
滞后 单 脉冲 稳 g
11.2 载波同步
通信原理课后习题参考答案
++++++++++++++++++++++++++第一章习题答案1-1解：1-2解：1-3解：1-4 解：1-5 解：1-6 解：1-7 解：1-8 解：第二章习题答案2-1 解：群延迟特性曲线略2-2 解：2-3 解：2-4 解：二径传播时选择性衰落特性图略。
2-5 解：2-6 解：2-7 解：2-8 解：第三章习题答案3-4 解：3-5 解：3-6 解：3-7 解：3-8 解：3-9 解：3-10 解：3-11 解：第四章习题答案4-2 解：4-3 解：4-4 解：4-6 解：4-8 解：4-9 解：4-10 解：4-11 解：4-12 解：4-13 解：4-15 解：4-16 解：4-17 解：第五章习题答案5-1 解：，，，（1）波形（2）5-2 解：，，（1）（2）相干接收时5-3 解：，，（1）相干解调时（2）非相干解调时5-4 解：，，，（1）最佳门限：而：所以：（2）包检：5-5 解：系统，，5-6 解：（1）信号与信号的区别与联系：一路可视为两路（2）解调系统与解调系统的区别与联系：一路信号的解调，可利用分路为两路信号，而后可采用解调信号的相干或包检法解调，再进行比较判决。
前提：信号可分路为两路信号谱不重叠。
5-7 解：系统，，，（1）（2）5-8 解：系统，，，，（1）（2）所以，相干解调时：非相干解调时：5-9 解：5-10 解：（1）信号时1 0 0 1 0（2）1 0 1 0 0，5-12 解：时：相干解调码变换：差分相干解调：，，（1）：a：相干解调时解得：b：非相干解调时解得：（2）：（同上）a：相干解调时，b：非相干解调时，（3）相干解调时即在保证同等误码率条件下，所需输入信号功率为时得1/4，即（4）a：差分相干解调时即在保证同等误码率条件下，所需输入信号功率为时得1/4，即b：相干解调的码变换后解得：5-16 解：（A方式）0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0，5-17 解：（1）时所以（2）时所以5-18 解：5-19 解：，：：一个码元持续时间，含：个周波个周波。
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第11章 同步原理 图11.2.5 DSB信号中插入导频示意图
第11章 同步原理 图11.2.6 插入导频法发送端及接收端框图
第11章 同步原理 图11.2.6(a)是插入导频法发送端方框图，根据此图可知
uo(t)=acm(t) cos2πfct+ac sin2πfct 其中，acm(t) cos2πfct为DSB信号项， acsin2πfct为插入的导频信 号，它与载波accos2πfct正交，所以也称为正交载波(导频)。图 11.2.6(b)是接收端解调的方框图，假设收到的信号就是uo(t)， uo(t)的导频经中心频率为fc的窄带滤波器滤出来，再经过90° 相移后得到同步载波ac cos2πfct， uo(t)与载波accos2πfct经相乘 器相乘后输出，有
S Ts 2 n (步) Ts n 2
第11章 同步原理
在接收二进制数字信号时，各码元出现“0”或“1”是随机 的，两个相邻码元出现01、10、11、00的概率可以近似认为相 等。若把码元“0”变“1”或“1”变“0”时的交变点提取出来作 为比相用的脉冲，也就是说，每出现一次交变点，鉴相器比相 一次，使得控制器扣除或附加一个脉冲，位定时信号调整一次， 那么，对位定时信号平均调整一个Ts/n所需要的时间为2Ts秒， 故同步建立时间为
下面以DSB及2PSK为例来说明插入导频法实现载波同步 的基本方法。图11.2.5(a)是基带信号的频谱，(b)是其DSB信号 的频谱及插入导频的位置(虚线所示)。导频插在DSB信号频谱 为0的地方，即导频的频率为fc，且与调制用的载波信号正交。 插入导频法发送端及接收端的方框图如图11.2.6所示。
第11章 同步原理 图11.2.4 Costas环法提取同步载波及解调方框图
第11章 同步原理
由图11.2.4可见，Costas 环由两条支路构成，一条称为同相 支路，另一条称为正交支路。这两条支路通过同一个压控振荡 器耦合在一起，构成一个负反馈系统。当达到同步时，同相支 路输出已解调的基带波形，此基带波形送到取样判决器，经取 样判决输出二进制数字序列。
第11章 同步原理 图11.2.2 平方变换法提取载波
第11章 同步原理
根据图11.2.2，我们对变换法能够提取同步载波的可行性 作简单讨论。在这种方法中，首先对接收到的DSB或2PSK信 号进行平方变换，设收到的信号为x(t) cos2πfct，此信号平方后 为
e(t)
[x(t)cos 2πfct]2
第11章 同步原理
11.3.2 位同步系统的主要性能指标
1. 位定时误差
用数字锁相环法提取位同步信号时，只要随机噪声引起的
定时抖动比起调整一步的时间小得多，就可以认为定时误差主
要是由位同步脉冲跳跃式调整引起的。由于每调整一步，定时
位置改变Ts/n (n为分频器的分频比)，故最大的位定时误差为
te
Ts n
(11-3-1)
有时，位定时误差也用相位来表示，称为相位误差，即
e
2
n
(弧度)
360 n
(度)
(11-3-2)
第11章 同步原理
当位定时有偏差时， 会使信号的取样值下降， 而取样 值的下降最终导致数字通信系统误码率的上升。以2PSK 信号为例， 当位定时无偏差时， 最佳接收机的误码率为
1 Pe 2 erfc
[m(t) cos 2πfct] cos(2πfct )
1 2
m(t ) cos
1 2
m(t) cos(4πfct
)
第11章 同步原理 上式经过低通滤波后第二项被滤除，因此低通滤波器输出信
号为 1 m(t) cos 。显然，当Δφ=0，即载波系统完全同步 时，co2sΔφ=1，解调后信号的幅度最大；当Δφ≠0时，cosΔφ<1， 解调后信号幅度下降。因此，对DSB信号，Δφ≠0会引起信号 幅度的下降，影响接收信号的质量；对2PSK信号，Δφ≠0同样 引起信号幅度的下降，使信噪比r下降cos2Δφ倍，误码率为
[acm(t) cos 2πfct ac sin 2πfct] ac cos 2πfct ac2m(t) cos2 2πfct ac2 sin 2πfct cos 2πfct
经过低通12滤ac波2m器(t以) 后12，a得c2m(t1)
2
cos 4πf
ac2m(t)
ct
。
ห้องสมุดไป่ตู้
1 2
ac2
sin
应当注意，Costas 环法同样存在相位模糊问题。
第11章 同步原理
11.2.2 插入导频法(外同步法) 有些信号中虽没有载波成分(如DSB信号，2PSK信号等)，
但它可以用直接法提取同步载波。除此之外，它还可以用插 入导频法使接收端获取同步载波。
由于导频是插入到信号中一起发送的，为使接收端能很 方便地获取同步载波而又不影响信号，对插入的导频通常有 如下要求：
1 [x2 (t) 2
x2 (t)cos 4πfct]
由于x2(t)中有直流成分，所以e(t)中有cos4πfct成分（在e(t)的频
谱中有位于2fc位置上的冲激），经中心频率2fc的窄带滤波器，
可得到cos4πfct成分，此成分经二分频后可得到cos2πfct成分，
这就是所需要的同步载波信号。
第11章 同步原理
Es n0
而当位定时偏差为te时，经推导误码率为
Pe
1 4
erfc
Es 1 erfc n0 4
Es
1
2te Ts
n0
(11-3-3)
第11章 同步原理
2. 位同步建立时间 从位同步系统提取到含有位同步信息的数字信号起，到系 统同步建立为止所需要的时间称为同步时间或捕捉时间。位同 步脉冲与接收到的码元之间的误差最大值为Ts/2，这时所需要 的同步建立时间最长。因为数字锁相环每调整一次(一步)，仅 能纠正Ts/n的时间差，所以要消除Ts/2的时间差，需要调整的步 数为
第11章 同步原理
11.2 载波同步
11.2.1 直接法（自同步法） 有些接收信号虽然本身不含有载波分量，但对该接
收信号作某些非线性变换后，通过窄带滤波器再进行分 频，就可以提取到载波分量，这是直接法提取同步载波 的基本原理。根据此原理构建的载波提取电路方框图如 图11.2.1所示。
第11章 同步原理 图11.2.1 直接法提取载波
第11章 同步原理 图11.3.2 位同步信号相位调整过程示意图(图中设n=4)
第11章 同步原理
由此可见，在分频器的输入端采用增加或扣除脉冲的 办法，就可以改变其输出脉冲序列的相位。因此，只要接 收到的数字码元序列的相位与分频器输出的脉冲序列的相 位既不一致也不同步，就可以采用上述方法来改变后者的 相位，直到同步为止。由于相位的改变是一步一步进行的， 或者说是离散式(即数字式) 进行的，故称这种锁相环法为
为了改善变换法的性能，可以在变换法的基础上，将窄带 滤波器改用锁相环，这样就变成了变换环法，图11.2.2所示的 变换法所对应的变换环法方框图如图11.2.3所示，称为平方环 法。由于锁相环具有良好的跟踪、 窄带滤波和记忆性能，因 此平方环法比一般的平方变换法具有更好的性能，因而得到广 泛的应用。
第11章 同步原理 图11.2.3 平方环法提取同步载波
第11章 同步原理
在图11.2.1所示的载波提取方法中，首先对接收的 MPSK进行M次变换，然后用一个中心频率为Mfc的窄带滤 波器滤出频率为Mfc的信号，最后对这个信号进行M次分 频，得到所需的频率为fc的同步载波。
当M=2时，可从2PSK或DSB信号中提取同步载波， 如图11.2.2所示，此方法称为平方变换法。
(1) 导频要在信号频谱为零的位置插入，否则导频与信号 频谱成分重叠在一起，接收端不易从接收信号中将导频提取 出来。
第11章 同步原理 (2) 导频的频率应当与载波频率有关，通常导频频率等于
载波频率。这样，接收端用窄带滤波器将导频滤出，滤出的导 频就是同步载波。
(3) 插入的导频应与载波正交，避免导频对信号解调产生 影响。
第11章 同步原理
图11.2.3中的二分频电路将使载波有180°的相位模糊。这 是因为一般的分频器都由触发器构成，由于触发器的初始状态 是未知的，分频器输出的波形相位可能随机地取0°或180°。 相位模糊对模拟信号影响不大，而对2PSK将引起反向工作问题， 解决的办法是采用2DPSK调制。
从接收信号中提取同步载波的另一方法是Costas 环法，也 称为同相正交环法。图11.2.4是这种方法的方框图。
4πf
ct
第11章 同步原理 11.2.3 载波同步系统的性能指标 载波同步系统的性能指标主要有效率、 同步建立时间、 同 步保持时间和精度。 效率是指为获取同步所消耗的发送功率的多少。直接法由 于不需要专门发送导频，因此是高效率的。 而插入导频法由于插入导频要消耗一部分发送功率，因此 效率要低一些。 同步建立时间是指从开机或失步到同步所需的时间，通常 用ts表示，此时间越短越好，这样同步建立得快。 同步保持时间是指同步建立后，如果同步信号突然消失， 系统还能保持住同步的时间，通常用tc表示。此时间越长越好， 这样一旦建立同步以后可以保持较长的时间。
第11章 同步原理
到下一次鉴相器进行比相时，若分频器输出脉冲序列的相位 仍超前，鉴相器再输出一个代表超前的误差信号给控制电路， 使控制电路再扣除一个脉冲，直到分频器输出脉冲序列的相 位不超前为止。如果鉴相器的比较结果是n次分频器的输出脉 冲序列相位滞后于接收码元相位，则鉴相器输出一个代表滞 后的误差信号给控制电路，使控制电路在接收的脉冲序列中 增加一个脉冲，此脉冲称为附加脉冲，此时分频器的输出脉 冲序列就比原来正常情况下的脉冲序列超前一个Ts/n时间，如 图11.3.2 (d)所示。如下次鉴相器比相时仍然滞后，则再一次增 加脉冲，直到同步为止。