《通信原理教程》(第3版) 樊昌信 编著 第三章 PPT课件共23页文档
通信原理第3章(樊昌信第七版)PPT
通信原理
1
通信原理
第3章 随机过程
2
第3章 随机过程
第3章 随机过程
将 Rsc(0)0 代入下两式
Rcs(0) 0
R () R c ()co c s R c(s)sicn R () R s()co c s R s( c)sicn
E0t Ei tH 0= a H 0
a是输入过程的均值，H(0)是线性系统在f=0时的频率响 应，即直流增益。
15
输出过程o(t)的均值
0(t) h()i(t)d
对上式两边取统计平均：
得到
E [0 ( t) ] E h ()i( t ) d h () E [i( t ) ] d
(t)c (t)co c t ss(t)sic tn
得到
E ( t ) E [ c ( t ) c ] c t o E [ s ( s t ) s ] c t in
因为(t)平稳且均值为零，故对于任意的时间t，都有 E[(t)] = 0 ，所以
E [c ( t) ] 0 ， E [s( t) ] 0
Po f ＝Hf 2 Pi f
H(f)为系统的频率响应。
19
输出过程o(t)的功率谱密度
对下式进行傅里叶变换：
R o ( t 1 ,t 1 ) h () h () R i( ) d d R o ()
得出
Po(f) Ro()ejd
h ( )h ()R i()dd e jω τ d
樊昌信版通信原理课件
数字信号的表示与处理
数字信号的表示方法：包括模拟信号的抽样、量化、编码等过程，以及数字信号的二进制表示 形式。
数字信号的处理方法：包括数字信号的滤波、调制解调、编码解码等处理技术，以及数字信号 处理在通信系统中的应用。
数字信号的传输方式：包括数字信号的传输码型、传输速率、传输距离等，以及数字信号在光 纤、无线等传输介质中的传输特性。
通信原理的基本原理与概念
通信系统的基本组成
信号的传输方式
信号的调制与解调
信道容量与香农定理
樊昌信版通信原理的特点与优势
内容丰富：涵盖了通信原理 的各个方面，包括信号分析、 信道特性、调制解调、编码 解码等。
结构清晰：采用模块化的方式 组织内容，使得学习更加系统 化、条理化。
理论性强：注重理论推导和 证明，对于通信原理的核心 概念和原理进行了深入的探 讨。
实践性强：通过大量的例题和 实验，帮助学生更好地理解和 掌握通信原理的应用。
语言简洁：用简洁明了的语言 描述复杂的概念和原理，使得 学习更加轻松愉快。
樊昌信版通信原理的应用与发展
樊昌信版通信原理的应用领域 樊昌信版通信原理在通信系统中的应用 樊昌信版通信原理在无线通信中的应用 樊昌信版通信原理的发展趋势与未来展望
因果系统与非因 果系统
线性时不变系统
定义：满足线性 性和时不变性的 系统
特性：具有叠加 性和比例性，满 足齐次性和可逆 性
描述方式：常系 数线性微分方程 或差分方程
分类：连续时间 系统和离散时间 系统
Part Four
模拟通信原理
调制的基本概念
调制的作用：将低频信号转换 为高频信号，以便传输
调制的方式：调幅、调频、调 相
数字信号的接收与处理：包括数字信号的接收、解码、解调等处理过程，以及数字信号处理在 接收系统中的应用。
《通信原理》(第3版)课件CH9
二、基本概念
◼ 信道编译码 信道编码是使不带规律性或规律性不强的原始数字信
号变为带上规律性或加强了规律性的数字信号 信道译码器则利用这些规律性来鉴别是否发生错误，
或纠正错误。
❖ 差错控制：包括信道编码在内的一切纠正错误手段。 ❖ 差错控制的工作方式
➢ 前向纠错FEC、检错重发ARQ、信息反馈IF、混合纠错HEC
a0
（2）生成矩阵；
（3）此码的全部码字；
（4）此码的最小码距
d
及纠、检错能力；
0
（5）此码的编码效率 。
三、汉明码
汉明码是一种高效率的纠单个错误的线性分组码，其最小码距 d0 = 3。
0 0 1 0
0 0 0 1
a5
a4 a3
a2
a1
=
0 0 0 0
a0
H A = 0n−k n = 7列
监督方程即为约束关系
简记为
1 0 1 1 0 0 0 H = 1 1 1 0 1 0 0
1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1
(n−k) = 7−3 = 4行
输入二进制信息{bi}
比特速率 Rb a3 , a2 , a1, a0
将 k位信息
分为一组
信道 编码器
长度为 k 的信息组
输出{bˆi }
比特速率 Rb
信道 译码器
编码输出 {di}
比特速率 Rc = Rbn / k b6 , b5 , b4 , b3 , b2 , b1, b0
长度为 n 比特的码字
k 比特信息 n − k 监督位
数字 调制器
有噪声 信道
长度为 n 比特的码字
解调输出{dˆi} 比特速率 Rc
通信原理教程第三版答案樊昌信
通信原理教程第三版答案樊昌信【篇一：通信原理教程+樊昌信+习题答案第二章】1 设随机过程x(t)可以表示成：x(t)?2cos(2?t??),???t??式中，?是一个离散随机变量，它具有如下概率分布：p(?=0)=0.5，p(?=?/2)=0.5 试求e[x(t)]和rx(0,1)。
解：e[x(t)]=p(?=0)2cos(2?t)+p(?=/2)2cos(2?t??2)=cos(2?t)?sin2?tcos?t习题2.2 设一个随机过程x(t)可以表示成：x(t)?2cos(2?t??),???t??判断它是功率信号还是能量信号？并求出其功率谱密度或能量谱密度。
解：为功率信号。
rx(?)?limt??1?limt??t1t?t/2?t/2x(t)x(t??)dt?t/2?t/22cos(2?t??)*2cos?2?(t??)???dt?2cos(2??)?ej2?t?e?j2?t?j2?f?j2?tp(f)???d?????e?j2?t)e?j2?f?d???rx(?)e??(e??(f?1)??(f?1)习题2.3 设有一信号可表示为：4exp(?t),t?0x(t)?{0,t0试问它是功率信号还是能量信号？并求出其功率谱密度或能量谱密度。
解：它是能量信号。
x(t)的傅立叶变换为：?j?t?????(1?j?)tx(?)????dt??04e?te?j?tdt?4?0edt???x(t)e241?j?416?则能量谱密度 g(f)=x(f)= 221?j?1?4?f2习题2.4 x(t)=x1cos2?t?x2sin2?t，它是一个随机过程，其中x1和x2是相互统计独立的高斯随机变量，数学期望均为0，方差均为?2。
试求：(1)e[x(t)]，e[x2(t)]；(2)x(t) 的概率分布密度；(3)rx(t1,t2)解：(1)e?x?t???e?x1cos2?t?x2sin2?t??cos2?t?e?x1?sin2?t?e?x2 ???0px(f)因为x1和x2相互独立，所以e?x1x2??e?x1??e?x2?。
樊昌信 通信原理 课件
二进制数字信号的传
二进制数字信号
由0和1组成的数字信号，是数字通信中最基本的信号形式。
二进制信号的传输方式
通过数字信号传输线路，将二进制信号进行传输。
二进制信号的传输速率
指单位时间内传输的二进制位数，是衡量数字通信系统性能的重要 指标之一。
多进制数字信号的传
多进制数字信号
除二进制外的其他进制数字信号，如四进制、 八进制等。
03
调幅信号的缺点是抗干 扰能力较差，信号质量 容易受到噪声和干扰的 影响。
04
调幅信号广泛应用于广 播、电视、无线电通讯 等领域。
调频（FM）通信系统
调频（FM）通信系统是一种通过改变载波信号的频率 来传递信息的方式。
调频信号的缺点是接收设备相对复杂，成本较高。
调频信号的优点是抗干扰能力强，信号质量稳定，适用 于短距离传输。
数字信号传输实验
总结词
掌握数字信号传输的基本原理和技术 。
详细描述
通过实验，学生将学习如何进行数字 信号的传输和处理，了解数字信号的 调制解调、同步、纠错编码等关键技 术，以及数字信号传输在通信系统中 的应用和优势。
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樊昌信《通信原理》课件
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 目录
• 绪论 • 信号与频谱 • 模拟通信系统 • 数字通信系统 • 信道编码与差错控制 • 通信原理实验
01
绪论
通信系统的基本概念
通信系统定义
通信系统是实现信息传输与交换的系 统的总称，它由信源、信道和信宿组 成。
信息与信号
模拟信号与数字信号
模拟信号是连续变化的信号，而数字 信号则是离散的信号。
码等。
线性分组码
通信原理樊昌信PPT课件
2．难点： 在掌握理论推导的基础上，弄清其物理意义
有部分随机信号分析的方法
大量采用付立叶变换的谱分析方法
3．方法： 住系统框图，理清分析思路
弄清推导思路，学会分析方法
深入领会结论，灵活应用解题
提倡简单预习，重听更重思考
认真完成作业，障碍及时清扫
§0.3参考书
1． 《现代通信原理》 清华 曹志刚
2． 《通信原理》
并行传输：将代表信息的数字信号码元序列以成组的方 式在两条或两条以上的并行信道上同时传输
1.3.1 通信系统的分类
按通信业务分类：电报通信系统、电话通信系统、 数据通信系统、图像通信系统 … …
按调制方式分类：基带传输系统和带通（调制）传 输系统
调制传输系统又分为多种调制，详见书中表1-1。
按信号特征分类：模拟通信系统和数字通信系统 按传输媒介分类：有线通信系统和无线通信系统 按工作波段分类：长波通信、中波通信、短波通
非电的：如旌旗、消息树、烽火台… 电的：如电报、电话、广播、电视、遥控、遥测、
因特网和计算机通信等。
第1章 绪论
电信发明史
1837年：莫尔斯发明有线电报 1876年：贝尔发明有线电话 1918年：调幅无线电广播、超外差接收机问世 1936年：商业电视广播开播
……………
后面讲述中，“通信”这一术语是指“电通信”， 包括光通信，因为光也是一种电磁波。
信 道 编
码
数
字 调
信道
制
数 字 解 调
信 道 译
码
解
信 源
译 密码
受 信 者
噪声源
图1-5 数字通信系统模型
信源编码与译码目的：
➢ 提高信息传输的有效性 ➢ 完成模/数转换
通信原理教程+樊昌信+习题答案第三章
第三章习题习题3.1 设一个载波的表达式为()5cos1000c t t π=，基带调制信号的表达式为：m(t)=1+cos 200t π。
试求出振幅调制时已调信号的频谱，并画出此频谱图。
解： ()()()()()t t t c t m t s ππ1000cos 5200cos 1+==()t t t t t t ππππππ800c o s 1200c o s 251000c o s 51000c o s 200c o s 51000c o s 5++=+= 由傅里叶变换得()()()[]()()[]()()[]400400456006004550050025-+++-+++-++=f f f f f f f S δδδδδδ 已调信号的频谱如图3-1所示。
图3-1 习题3.1图习题3.2 在上题中，已调信号的载波分量和各边带分量的振幅分别等于多少？ 解：由上题知，已调信号的载波分量的振幅为5/2，上、下边带的振幅均为5/4。
习题3.3 设一个频率调制信号的载频等于10kHZ ，基带调制信号是频率为2 kHZ 的单一正弦波，调制频移等于5kHZ 。
试求其调制指数和已调信号带宽。
解：由题意，已知m f =2kHZ ，f ∆=5kHZ ，则调制指数为52.52f m f m f ∆=== 已调信号带宽为 2()2(52)14 k m B f f =∆+=+=习题3.4 试证明：若用一基带余弦波去调幅，则调幅信号的两个边带的功率之和最大等于载波频率的一半。
证明：设基带调制信号为'()m t ，载波为c (t )=A 0cos t ω，则经调幅后，有'0()1()cos AM s t m t A t ω⎡⎤=+⎣⎦已调信号的频率 22'220()1()cos AM AM P s t m t A t ω⎡⎤==+⎣⎦22'222'22000cos ()cos 2()cos A t m t A t m t A t ωωω++因为调制信号为余弦波，设2(1)1000 kHZ 100f m B m f f =+∆==，故2''21()0, ()22m m t m t ==≤则：载波频率为 2220cos 2c A P A t ω==边带频率为 '222'2220()()cos 24s m t A A P m t A t ω=== 因此12s c P P ≤。
通信原理教程(第三版)樊昌信-部分课后习题答案
第一章：信息量、平均信息速率、码元速率、信息速率 第二章：习题2.1 设随机过程X (t )可以表示成：()2cos(2), X t t t πθ=+-∞<<∞式中，θ是一个离散随机变量，它具有如下概率分布：P (θ=0)=0.5，P (θ=π/2)=0.5试求E [X (t )]和X R (0,1)。
解：E [X (t )]=P (θ=0)2cos(2)t π+P (θ= π/2)2cos(2)=cos(2)sin 22t t t ππππ+-cos t ω习题2.2 设一个随机过程X (t )可以表示成：()2cos(2), X t t t πθ=+-∞<<∞判断它是功率信号还是能量信号？并求出其功率谱密度或能量谱密度。
解：为功率信号。
[]/2/2/2/21()lim ()()1lim 2cos(2)*2cos 2()T X T T T T T R X t X t dt T t t dt T ττπθπτθ→∞-→∞-=+=+++⎰⎰222cos(2)j t j t e e πππτ-==+2222()()()(1)(1)j f j tj t j f X P f R e d ee e df f πτπππττττδδ∞-∞---∞-∞==+=-++⎰⎰习题2.6 试求X (t )=A cos t ω的自相关函数，并根据其自相关函数求出其功率。
解：R (t ，t+τ)=E [X (t )X (t+τ)] =[]cos *cos()E A t A t ωωτ+[]221cos cos (2)cos ()22A A E t R ωτωτωττ=++== 功率P =R(0)=22A习题2.10已知噪声()t n 的自相关函数()ττk -e 2k R n =，k 为常数。
(1)试求其功率谱密度函数()f P n 和功率P ；(2)画出()τn R 和()f P n 的曲线。
通信原理樊昌信课件
信息是通信的实质，信号则是信息的 载体，用于传输信息。
通信系统的分类
有线通信与无线通信
01
根据传输介质的不同，通信系统可分为有线通信和无线通信。
模拟通信与数字通信
02
根据信号类型的不同，通信系统可分为模拟通信和数字通信。
卫星通信、移动通信和光纤通信
多进制调制简介
总结词
利用多个状态来表示多位信息
详细描述
多进制调制是一种数字调制方法，它使用多个状态来表示多位信息。与二进制调制相比 ，多进制调制具有更高的频带利用率和抗干扰能力。常见的多进制调制方法包括四相相
移键控（QPSK）和正交幅度调制（QAM）等。
05
信道编码
信道编码的基本概念
1
信道编码是在发送端对原始信号进行适当的编码 ，以便在信道传输过程中减少错误的发生。
通信原理樊昌信课件
contents
目录
• 绪论 • 信号与噪声 • 模拟调制系统 • 数字调制系统 • 信道编码 • 通信同步原理 • 通信中的多址技术
01
绪论
通信系统的基本概念
通信系统定义
通信系统是实现信息传输与交换的系 统，由信源、信道、信宿和信号处理 等部分组成。
信息与信号
模拟信号与数字信号
VS
分类
多址技术可以分为频分多址（FDMA）、 时分多址（TDMA）、码分多址（ CDMA）和空分多址（SDMA）等。
FDMA（频分多址）
原理
频分多址采用不同的频率通道分配给不同的 用户，每个用户占用一个独立的频带，通过 频带复用实现多用户通信。
特点
频分多址具有实现简单、保密性好等优点， 但频率资源有限，随着用户数增加，频率资 源将变得紧张。
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0
t
(a) 话音信号
0
t
(b) 抽样信号
图1-2 模拟信号
第1章 绪论
数字信号：代表消息的信号参量取值为有限个，例如电 报信号、计算机输入输出信号：
码元
t
0
t
(a) 二进制信号
(b) 2PSK信号
图1-3 数字信号
通常，按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号， 相应地把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。
2．难点： 在掌握理论推导的基础上，弄清其物理意义
有部分随机信号分析的方法
大量采用付立叶变换的谱分析方法
3．方法： 抓住系统框图，理清分析思路
弄清推导思路，学会分析方法
深入领会结论，灵活应用解题
提倡简单预习，重听更重思考
认真完成作业，障碍及时清扫
§0.3参考书
1． 《现代通信原理》 清华 曹志刚
2． 《通信原理》
第1章 绪论
若用熵的概念来计算：
H
3 8
log
2
3 8
1 4
log
2
1 4
1 4
log
2
1 4
1 8
log
2
1 8
1.906 （比特 / 符号）
则该消息的信息量
I 571.906 108.64 (b)
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。前一种按算数平均的方法，结果可 能存在误差。这种误差将随着消息序列中符号数的增 加而减小。
若a = e，信息量的单位称为奈特(nat)，
若 a = 10，信息量的单位称为哈特莱(Hartley) 。
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不同（an不同），前者为单极性，后者为双极性。因此， 我们可以直接引用2ASK信号功率谱密度的公式来表述
2PSK信号的功率谱，即
P2PSK (
f
)
=
1 4
[Ps
(
f
+
fc) +
Ps ( f
−
fc )]
应当注意，这里的Ps(f)是双极性矩形脉冲序列的功率谱。
10
第7章数字带通传输系统
由第6章知，双极性全占空矩形随机脉冲序列的功率谱密度
2DPSK信号相位：(0) π 0 0 π π π 0 π π
或
(π ) 0 π π 0 0 0 π 0 0
相应的2DPSK信号的波形如下：
(a)绝对码
1
1
0
1
0
(b)相对码
0
1
0
0
1
1
参考
(c)2DPSK t
由此例可知，对于相同的基带信号，由于初始相位不同，2DPSK信 号的相位可以不同。
即：2DPSK信号的相位并不直接代表基带信号，而前后码元的相对
式中
e2PSK (t) = s(t )cosωct
∑ s(t) = an g(t − nTs )
n
这里，g(t)是脉宽为Ts的单个矩形脉冲，而an的统计特性为
an =
1, − 1,
概率为 P 概率为1 − P
5
第7章数字带通传输系统
即发送二进制符号“0”时（an取+1），e2PSK(t)取0相位； 发送二进制符号“1”时（ an取 -1）， e2PSK(t)取π相位。 这种以载波的不同相位直接去表示相应二进制数字信 号的调制方式，称为二进制绝对相移方式。 典型波形
通信原理教程PPT
噪声
发送端 接收端
34
通信的主要性能指标
适应性 有效性 经济性 可靠性 标准性
模拟通信的有效性
数字通信的有效性
模拟通信的可靠性
数字通信的可靠性
被传信号 的有效频带
是否 充分利用 信道资源
(数码率) 码元 传输速率
(传信率) 信息 传输速率
解调器 输出 信噪比
调制制度 增益G
误码率 Pe
误信率
35
1.3.4
绪论
数字通信原理
1
课程定位
是电信类专业的一门重要专业基础课程， 也是
该专业的一门核心主干课。 是“信息与通信工程”学科研究生入学考试课。
《通信原理课件》
2
课程目标
掌握通信系统的基本概念、基本理论、 基本技术和系统性能分析方法；为本领域 的进一步学习和研究奠定基础。
《通信原理课件》
3
教 材
9
1.1
通信的发展
烽火台
光信号的应用--- 最简单的二进制数字（光）通信
11
1838年 莫尔斯--有线电报
“上帝创造 了何等的奇迹 !”
塞缪尔· 莫尔斯 （Samuel Finley Breese Morse，1791-1872）
12
贝尔（1847-1922）美国电话发明者
13
数字通信系统的主要性能指标
一般通信系统的性能指标：
1、可靠性：指系统传输消息的质量问题 2、有效性：指系统传输消息的速率问题 3、经济性：指系统的成本问题
4、适应性：指系统适用的环境条件
5、标准性：指系统的接口、各种结构和协
议是否合乎国家、国际标准。
36