通信原理5 调制传输系统的抗噪声性能
大学课程通信原理第5章-模拟调制系统课件
调制信号：原始基带信号
模拟调制：调制信号取值连续 数字调制：调制信号取值离散
正弦波模拟调制
载波：携带调制信号的信号
正弦波调制：正弦型信号作为载波 脉冲调制：脉冲串作为载波
正弦波数字调制 脉冲模拟调制 脉冲数字调制
2
1 调制的定义和分类(2)
正弦波模拟调制
调制信号：模拟信号：m(t)
0 0
A 2
M
c
M
c
已调信号的频谱是调制信号频谱的线性搬移。
线性调制
4
2.1 幅度调制的原理(2)
幅度调制器的一般模型
mt
ht
sm t
ht H
cos ct
sm t m t cos ct h t
Sm
1 2
M
c
M
c
H
m t ,ht 不同
双边带调幅(DSB) 标准调幅(AM)
载波分量
DSB分量
m ' t
sAM t
m0
S AM
m0
c
c
1 2
M
'
c
M
'
c
where m ' t M ' .
12
2.1 幅度调制的原理(8)
调幅系数
m ' t
AM
max 1 m0
已调信号的包络与调 制信号成比例变化.
m't
sAM t
m0
m0 m '(t )
sAM t m0 m '(t)
单边带调幅(SSB)
残留边带调幅(VSB) 5
常规调幅AM：H(ω)为全通网络，m(t) 有直流成 分。
通信原理相干解调系统的抗噪声性能
s(t)
r(t)
n(t)
Tb ( )dt 0
－
s0 (t)
y
－
判决
ak'
＋
Tb ( )dt 0
s1 (t )
相关接收
Vd
一元检测
最佳检测
二元检测
5.3.1 相干解调系统的抗噪声性能：最佳接收机结构
s(t)
r(t)
n(t)
Tb ( )dt 0
s0 (t )
Tb ( )dt 0
s1 (t )
相关接收
发送绝对码 发送相对码 (a) 无错：接收相对码
绝对码 (b) 错1：接收相对码
绝对码 (c) 错2：接收相对码
绝对码 (d) 错5：接收相对码
绝对码
0010110111
00011011010 0011011010
010110111 0 0 1 0X 0 1 1 0 1 0
0 1 1X 0X 1 0 1 1 1 0 0 1 0X 1X 1 1 0 1 0
数字通信原理
联合战术通信教研室 张伟明
理工大学通信工程学院
5 正弦载波数字调制
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5
概述 二进制数字调制原理 二进制数字调制系统的抗噪声性能 二进制数字调制系统的性能比较 多进制数字调制系统
5.3 二进制数字调制系统的抗噪声性能 5.3.1 相干解调系统的抗噪声性能 5.3.2 非相干解调系统的抗噪声性能 5.3.3 其它解调系统
y
ak'
－
判决
Vd
最佳检测
1、0等能量
Vd
n0 2
ln
p(H0 ) p(H1)
相关系数
通信原理复习题7
通信原理复习题7一、填空题：(每空1分，共30分)1、信源编码的目的是减小信息的冗余度，提高传输的(有效性)；信道编码的目的是增加信息的冗余度，提高传输的(可靠性)。
2、模拟调制系统的抗噪声性能主要用(输出信噪比)来衡量，数字调制系统的抗噪声性能主要用(误码率)来衡量。
3、在信息传输中，出现概率越(小)的消息，其所含的信息量越大；出现概率越(大)的的消息，其所含的信息量越小。
4、变参信道对传输信号的影响可归结为两个基本因素：(乘性干扰)和(加性干扰)的影响。
5、根据香农公式，信道容量C一定时，信道带宽B可以和(信噪比)互换；信息量I一定时，信道宽度B和(时间)互换。
6、把信号转换成适合在信道中传输的形式的一种过程叫做(调制)。
7、对AM信号，无门限效应的解调方法是(相干解调)。
8、相干解调要求本地载波和接收到的载波必须保持(同频同相)。
9、PCM过程包括抽样、(量化)、(编码)三个过程。
10、对于低通模拟信号，理论上为了使抽样频率恢复到原来的模拟信号，需要采样频率(大于等于)信号最高频率的两倍。
11、在PCM编码时，美国和日本采用(μ律)压扩特性，中国和欧洲各国采用(A 律)压扩特性，ITU-T规定国际间通信一律采用(A律)。
12、对二进制PCM信号每增加1位码，量化信噪比可提高(6) dB。
13、起补偿作用的可调滤波器称为均衡器，均衡分为(频域均衡)和(时域均衡)。
14、数字基带信号通过基带传输系统时，由于系统传输特性不理想，会使信号发生畸变，在接收端造成判决上的困难，有时会出现误码，这种现象称为(码间串扰)。
15、相对调相２DPSK是为了克服绝对调相2PSK存在的(倒π)现象。
16、(ｎ，k)分组码中，设最小汉明距离为9，则该分组码最多能纠正(4)个比特错误，最多能检测(8)个比特错误。
17、眼图的作用主要是分析(码间串扰)和(加性噪声)对系统性能的影响。
18、HDB3码的全称是三阶高密度双极性码，它克服了AMI的连零过多而丢失同步信息的缺点，使限制的连0的个数不多于(3)个，其中破坏码用(V)表示。
5.3二进制数字调制系统的抗噪声性能
Pe
分析其抗噪声性能
重庆大学通信工程学院
性能分析
数字通信原理
u () t 发 送 “ 1 ” 符 号 T () t 码元时间间隔Ts内，发送端输出的2ASK信号 s T 0 发 送 “ 0 ” 符 号
其中
A c o s t , 0 < t < T c s u () t T , 其 它 t 0
数字通信原理
分析二进制数字调制系统的抗噪声性能，也 就是分析在信道等效加性高斯白噪声的干扰 下系统的误码性能，得出误码率与信噪比之 间的数学关系。
在二进制数字调制系统抗噪声性能分析中， 假设信道特性是恒参信道，在信号的频带范 围内其具有理想矩形的传输特性(可取传输系 数为K)。噪声为等效加性高斯白噪声，其均 值为零，方差为σ 2。
P0 f0 x
P1 f1 x
当判决门限b取两条曲线 相交点b*时，阴影的面积 最小。这个门限就称为最 佳判决门限
0
b b*
a P(1/0)
x
重庆大学通信工程学院
P(0/1)
数字通信原理
最佳判决门限也可通过求误码率Pe关于判决门限b的最小值的方法得到 令 当
Pe 0 b
2 a P(0) n b ln 2 2 P(1 )
相干检测法的系统性能 包络检波法的系统性能
重庆大学通信工程学院
相干检测法的系统性能
数字通信原理
2ASK信号相干检测法的系统性能分析模型
发送端 信道 带通 滤波器 y ( t ) 相乘器 低通 滤波器 x ( t ) 抽样 判决器 输出
sT (t)
n i(t)
y i(t)
2cos(ct )
定时 脉冲
发送“0”符号时的抽样值x＝nc的一维概率密度函数
通信原理(第5章)
2、若m(t)的频带限于 w wc 则:
H m(t ) cos( wct ) m(t ) sin( wct ) H m(t ) sin( wct ) m(t ) cos( wct )
ˆ (t ) jM ( w) sgn( w) F m
ˆ ( w) 3、M
载波信号
频域表达式
SAM(ω) = πA0[δ(ω －ωc) +δ(ω +ωc )
6
5.1 幅度调制（线性调制）的原理
时域波形图
m(t) t A0 + m( t ) cosωct t t
当满足条件： |m(t)|max ≤ A0 时，其包络与调制信号的 波形相同，因此用包络检 波法可以容易地恢复原始 调制信号。
20
5.1 幅度调制（线性调制）的原理
一般情况下SSB信号的时域表达式 调制信号为任意信号时SSB信号的时域表达式为
1 1 ˆ (t )sin ct SSSB (t ) m(t ) cos ct m 2 2
式中，
m( ) ˆ (t ) m d t ˆ ( ) 1 m m(t )=- d t 1
1 = 2
1 2 Am
cos(ωc+ ωm)t + Am cos(ωc -ωm)t
1 -2 1 +2
上边带信号的时域表达式
Amcosωm t cosωc t Amcosωm t cosωc t
Amsinωm t sinωc t Amsinωm t sinωc t
下边带信号的时域表达式
SUSB(t) =
BDSB = 2 fH
② 功率：
PDSB
1 2 Ps m (t ) 2
通信原理课件——通信系统的噪声性能
3. 门限效应 以上讨论了两个极端情况下包络检波器的噪声性能。对于大输入信噪比，包络
检波器能实现正常解调。对于小输入信噪比，包络检波器不能实现正常解调。可以 预料，应该存在一个临界值，当输入信噪比大于此临界值时包络检波器能正常解调； 而小于此值时，它不能正常解调。这个临界的输入信噪比叫做门限值、包络检波器 存在门限值这一现象叫做门限效应。门限效应在输入噪声功率接近载波功率时开始 出现。 门限效应是所有非相干解调器都存在的一种特性。在相干解调器中不存在这种效 应。因此小输入信噪比下包络检波器的性能较相干解调器差，所以在噪声条件恶劣 的情况下应采用相干解调。
式中，erf (x)
2
x
0
e y2 dy 称为误差函数。erfc(x) 1 erf (x) 是
互补误差函数。 x A 若己知，则erf (x) 的值可由附录 C 误差
2 2 n
函数表查出。erf（x）是单值函数，x 增大，erf（x）也难大。
式（6.97）为二进制 PCM 系统的误码率公式，它是在单极性情
(1) 输出噪声功率:
(2) 输入噪声功率与输出噪声功率的关系：
(3)
在
Si
、W m
和n 0
都相同的情况下，输出信噪比为:
结论: 除 AM 外，其他系统的噪声性能是相同的。这是由于在 AM 中，不携带消息的载波功率占了总功率的 50％以上。
信噪比增益 G 的概念: (1) 衡量解调器对输入信噪比的影响，定义为解调器输出信噪比与输入信 噪比之比，即:
性能的作用将会迅速下阵。实际上，门限效应是所有宽带系统改善
噪声性能的共同特性，在以后讨论的 PCM 系统中也会遇到这种现
象。
门
限值有
不同
通信原理第5章
相干解调适用于所有线性调制信号的解调。 20
5.1 线性调制
相干解调性能分析——以单边带调制为例
单边带信号的一般表达式为：
与相干载波相乘：
1 1 ˆ (t ) sin c t sSSB (t ) m(t ) cos c t m 2 2
s p (t ) sSSB (t ) cosct
5.2 线性调制系统的抗噪性能
讨 论
能否根据 GDSB 2， GSSB 1 ，判断DSB系统的 抗噪性能优于SSB系统呢？
不能！
因为计算的前提条件不一致，不能直接比较。 若设定相同的前提条件，二者抗噪性相同，而 SSB只需DSB的一半带宽，因而应用普遍。
31
5.3 非线性调制
调制分类
1 1 1 ˆ (t ) sin 2c t m(t ) m(t ) cos 2c t m 4 4 4
经低通滤波器滤波，得到：
1 sd (t ) m(t ) 4
21
5.1 线性调制
包络检波
适用条件
AM信号，且要求|m(t)|max A0
原
理
直接从已调信号的幅度中提取信号，sd t A0 m(t ) 隔去直流，就得到原调制信号m(t)。
n t
窄带 高斯噪声
mo(t) － 输出有用信号 no(t) － 输出噪声
25
5.2 线性调制系统的抗噪性能
解调器输出信噪比定义
2 So 解调器输出有用信号的平均功率 mo (t ) 2 No 解调器输出噪声的平均功率 no (t )
解调器输出信噪比是模拟通信系统的主要质量指标， 显然输出信噪比越大越好。
载波参量
幅 度
通信原理总结
4）VSB：抗噪声性能和频带利用率与SSB相当。在电视广播等系统中得到了广泛应用。
5）FM：抗干扰能力强，广泛应用于长距离高质量的通信系统中。缺点是频带利用率低，存在门限效应。
>>角度调制（非线性调制）：
或 随m(t)成比例变化，前者称为相位调制，后者称为频率调制。从频谱上来说，已调信号的频谱结构与基带信号的频谱结构不同，出现了新的频率分量，因此也称非线性调制。
2.幅度调制的原理
(1)标准调幅（AM）信号
>>模型图
图2.1
>>表达式
其中 对应载波项， 对应边带项。
为了防止过调制，要求调幅系数
第六章数字基带传输系统
一、概述
本章介绍了数字基带传输结构，数字基带及其频谱特性，包括数字基带的各种类型及它们的特点，基带传输常用的码型以及各种码型的特点和适用范围。了解引起码间干扰的原因以及如何减弱码间干扰。
二、知识点归纳
(1)数字基带系统的组成
(2)常用的基带信号波形
(3)基带传输的常用码型
(4)码间串扰和信道噪声是影响基带传输性能的两个主要因素。因此如何减弱码间串扰和消除噪声是研究两个重点。
4.非线性调制
5.各种模拟调制系统的比较
>>所有系统在“同等条件”下进行比较：
解调器输入信号功率为Si
信道噪声均值为0，单边功率谱密度为n0
基带信号带宽为fm
其中AM的调幅度为100%，正弦型调制信号
1）抗噪声性能：FM最好，DSB/SSB、
VSB次之，AM最差；
通信原理第5章(樊昌信第七版)剖析
DSB调制器
sDSB t m t cos ct
条件： m t 0
m t
cos ct
sDSB t
1 SDSB M c M c 2
m
m(t ) max A0
m<1 正常调幅 m>1 过调幅
m=1 临界状态，满调幅（100 ）
A m(t )
A
0
A m(t )
A m(t )
A
A
t
0
t
0
t
sAM (t )
sAM (t )
sAM (t )
0
t
t
t
m 1
m 1
m 1
高调幅度的重要性！
AM
Ps m 2 (t ) PAM A02 m 2 (t )
AM
m(t ) max A0 m 2 (t ) „ A0 2 故AM „ 50% AM功率利用率低！
载波 ---不含有用信息 ，却“浪费”大部分的发射功率。 当然，
AM正是利用这种“浪费”去换取解调的“便宜”，即包检。
边带 ---包含有用信息m(t)， 满调幅时，边带功率最大。
定义调幅系数 m（用百分比表示时，又称调幅度） ——反映基带信号改变载波幅度的程度：
12
AM信号的缺点
sAM t A0 cos c t m t cos ct
AM信号功率：
PAM
A02 m 2 (t ) Pc Ps 2 2 载波功率 边带功率
Ps m 2 (t ) PAM A02 m 2 (t )
调制效率(功率利用率)：
通信原理复习资料
1.1 通信的目的是传递消息中所包含的信息,包括传输和交换.一般通信系统模型如下:按媒质的不同，通信方式可分为两大类：有线通信和无线通信。
1.2按照信号参量的取值方式不同可分为两类：模拟信号和数字信号。
模拟信号的某个参量与消息相对应而连续取值，数字信号的参量是离散取值的。
根据通信系统所传输的是模拟信号还是数字信号，可以相应地把通信系统分成模拟通信系统与数字通信系统。
在短距离的有线传输场合也可使用基带传输的方式。
综上通信系统可分为模拟基带传输系统，模拟调制传输系统，数字基带传输系统，数字调制传输系统。
数字通信的主要优点：(1)抗干扰能力强；(2)便于加密，有利于实现保密通信；(3)易于实现集成化，使通信设备的体积小、功耗低；(4)数字信号便于处理、存储、交换，便于和计算机联接，也便于用计算机进行管理。
1.4通信系统传输的具体对象是消息，其最终的目的在于通过消息的传送使收信者获知信息。
这里的信息指的是收信者在收到消息之前对消息的不确定性。
信息与消息的关系：消息是具体的，而信息是抽象的。
信息量：衡量信息多少的物理量为信息量。
①.信息量的大小与消息所描述事件的出现概率有关。
信息量应该是消息出现概率的单调递减函数。
②.如果收到的不是一个消息，而是若干个互相独立的消息，则总的信息量应该是每个消息的信息量之和。
③对于由有限个符号组成的离散信源来说，随着消息长度的增加，其可能出现的消息数目却是按指数增加的。
平均信息量是指每个符号所含信息量的统计平均值。
1.5 通信系统的质量指标有效性—有效传输带宽，频带宽度越窄，则有效性越好；可靠性—接收端最终的输出信噪比，信噪比越大，通信质量越高。
数字通信系统的有效性用传输速率和频带利用率来衡量。
数字信号由码元组成，定义单位时间传输的码元数为码元速率R s,单位为码元/秒，又称波特；定义单位时间传输的信息量为信息速率R b,单位为比特/秒，又称比特率。
一个二进制码元的信息量为1bit,一个M进制码元的信息量为log2M bit, R b=R s log2M(bit/s)两个传输速率相等的系统如果使用的带宽不同则传输效率也不同，所以频带利用率更本质地反映了数字通信系统的有效性。
通信原理(陈启兴版)第5章课后习题答案
第5章 数字基带传输系统5.1 学习指导 5.1.1 要点本章的要点主要有数字基带传输系统结构及各部件功能；基带信号常用波形及其频谱特性；基带传输常用码型的编译及其特点；码间串扰和奈奎斯特第一准则；理想低通传输特性和奈奎斯特带宽；升余弦滚将特性；第一类部分响应系统；无码间串扰基带系统的抗噪声性能；眼图和均衡的概念。
1.数字基带传输系统数字基带传输系统：不经载波调制而直接传输数字基带信号的系统，其基本结构如图5-1所示。
主要有发送滤波器、信道、接收滤波器、同步提取电路以及抽样判决器组成。
发送滤波器用于产生适合于信道中传输的基带信号波形。
信道是基带信号传输媒质（通常为有线信道）。
加性n (t )是均值为零的高斯白噪声。
接收滤波器的功能接收有用信号，滤除带外噪声，对信道特性均衡，使输出的基带波形有利于抽样判决。
同步提取即从接收信号中提取用来抽样的定位脉冲。
抽样判决器用来对对接收滤波器的输出波形进行抽样、判决和再生（恢复基带信号）。
图5 - 1 数字基带传输系统的原理方框图2.数字基带信号及其频谱特性(1) 数字基带信号数字基带信号用不同的电平或脉冲来表示不同的消息代码。
数字基带信号的单个脉冲有矩形脉冲、余弦脉冲、升余弦脉冲、高斯脉冲等等形式。
常用的基本信号波形有：单极性与双极性波形、不归零码与归零码波形、差分波形、多电平波形等。
数字基带信号通常是一个随机的脉冲序列。
若其各码元波形相同而电平取值不同，则可表示为()()nsn s t a g t nT ∞=-∞=-∑ (5-1)式(5-1)中，a n 是第n 个码元所对应的电平值（随机量）；T s 为码元持续时间；g (t )为某种脉冲波形。
一般情况下，数字基带信号可表示为()()nn s t s t ∞=-∞=∑ (5-2)(2) 基带信号的频谱特性数字基带信号s (t )的频谱特性可以用功率谱密度来描述。
设二进制随机信号为()()nn s t s t ∞=-∞=∑ (5-3)其中()()()12,0()11=S n S g t nT s t g t nT -⎧⎪=⎨-⎪⎩对应“”，以概率P 出现，对应“”，以概率P 出现 则s (t )的功率谱密度为212()(1)()()s S P f f P P G f G f =--+212[()(1)()]()S S S S m f PG mf P G mf f mf δ∞=-∞+--∑(5-4)式(5-4)中，f s =1/T s 为码元速率；G 1(f )和G 2(f )分别是g 1(t )和g 2(t )的傅里叶变换。
通信原理试题库填空题
通信原理填空题库按传送信号的复用方式来分，通信系统有 ___________ __ ， ___ ，___ 。
按传输媒介来分，通信系统可分为 和___ __ 。
通信系统按信道中传输的信号不同可以分为 ___ _______ 和_ 。
按工作波段来分，通信分为长波通信、中波通信、短波通信、微波通信和 。
信息是指 。
数据传送方式可以从不同角度进行区分， 若按数据传输的流向和时间关系可分为单工通 信、 和 。
相对于模拟通信，数字通信的缺点是一般需要较大的 ___ ，另外，由于数字通信对同 步要求高，因而系统设备复杂。
信息速率与传码率的关系是 。
1已知消息 x 出现的概率为 p(x)= ，则该消息的信息量Ｉ = bit 。
16一离散信源由 0、1、2、3 四个符号组成，它们出现的概率是 1/2 、1/4 、1/8 、1/8 ，且 每个 符号 出现 独立 ，则 平均 信息 量是 ，最 大可 能平 均信 息 量 通信系统的主要性能指标是 ___ ，_ _ 。
消息出现的概率越小，它所含的信息量越 __ ；不可能事件所含的信息量为 数字通信系统的有效性一般用 __ 来衡量，可靠性用 __ 来衡量。
某四进制系统， 4 秒钟传输 4800 个四进制符号，则此系统的传码率 R B = ，传信率R b =。
通信系统中通信方式分为三种， 广播通信属于 ，使用同一载频的普通无线对 讲机属于 ，电话属于 。
模拟调制系统的抗噪声性能主要用 来衡量；数字调制系统的抗噪声性能主要用 来衡量。
数字通信系统的有效性一般用 __ 来衡量，可靠性用 _ 来衡量。
码元速率相同时， 8 进制的信息速率是二进制的 倍。
每秒传送 N 个 M 进制的码元，则其信息速率为 。
1、2、3、1.2.3. 4、4.5. 6. 7.8. 9. 10. 11. 12. 13.14.15.设在 125 s 内传输 256 个二进制码元， 则码元传输速率为 ；若该信码在 2s 内有3 个码元产生错误， 则误码率为 ；码元速率相同时， 八进制的信息速率是二进制的 倍。
现代通信原理5第五章脉冲编码调制讲解
2019/4/17
31
抽样定理中要求抽样脉冲序列是理想冲激序 列δ T(t)，称为理想抽样。但实际上， 1、理想抽样具有无限频宽，无法传送。 2、抽样脉冲不可能无限窄。 电路抽样脉冲一般具有一定的抽样时间，在 脉宽期间幅度不变的称为平顶抽样；随信号幅度 变化的称为自然抽样。
3B
4B
5B
6B
由上面的公式，如图所示，根据带通抽样定理 ，抽样频率在2B到4B之间变动。
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怎样来理解带通抽样定理的正确性？可以用以 下来理解： 1、当fH=NB(其中N为正整数,B为f(t)的带宽） 根据低通抽样定理，必须用2NB来来抽样，但根 据带通抽样定理，用2B抽样也能保证抽样不混叠。 如图，当N=3时，用2B抽样。
下截止频率为fL，则带宽B=fH-fL，此时fs应满足：
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21
计算带通抽样频率:
1.计算信号带宽(fH-fL) 2.计算fH/(fH-fL)，求出小于它的最大整数N。
3.计算M= fH/(fH-fL)-N.
4.计算fS=2 (fH-fL)(1+M/N).
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B
2B
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单元学习提纲
• • • • • • （ 1 ）低通抽样定理及其时域、频域 表示； （2）带通抽样定理及其定性解释； （ 3 ）理想抽样、自然抽样和平顶抽 样在时域和频域上的区别； （4）孔径失真及其解决办法； （ 5 ）标量量化基本概念：量化电平、 分层电平、量化间隔、量化特性、量化 误差；
其中Tb为码元间隔。
解调: 接收机中恢复信源信息的过程。 码元：脉冲码组的每个脉冲。码长n：码组中包 含的码元个数。 系统的抗噪声性能：信号与量化噪声的功率 比,误码率
通信原理试卷 ---判断题01
1. 码元传输速率与信息传输速率在数值上是相等的。
（ ）2. 一般说来，通过键控法得到二进制移频建控信号（2FSK ）的相位（ 、 ）与序列 无关。
（ ）3. 任何一个采用线性调制的频带传输系统，总可以由一个等效的基带传输系统所替代。
（ ）4. 白噪声是根据其概率密度函数的特点定义的。
（ ）5. 基带传输系统的总误码率与判决门限电平有关。
（ ）6. 对于受到高斯白噪声干扰的连续信道， B 与 可以互换。
（ ）7. 恒参信道对信号传输的影响是变化极其缓慢的，因此，可以认为它等效于一个时变的线性网络。
（ ）8. 对于受到高斯白噪声干扰的连续信道，若增加信道带宽B ，则信道容量C 无限制地增加。
（ ）9. 小信噪比时，调频系统抗噪声性能将比调幅系统优越，且其优越程度将随传输带宽的增加而增加。
（ ）10. 一种编码的检错和纠错能力与该编码的最小码距的大小有直接关系。
（ ）1. 码元传输速率与信息传输速率在数值上是相等的。
（ ）2. 恒参信道对信号传输的影响是变化极其缓慢的，因此，可以认为它等效于一个时变的线性网络。
（ ）3. 对于受到高斯白噪声干扰的连续信道，若00→n ，则信道容量∞→C 。
（ ）4. 小信噪比时，调频系统抗噪声性能将比调幅系统优越，且其优越程度将随传输带宽的增加而增加。
（ ）5. 在大信噪比情况下，AM 信号检波器的调制制度增益随基带信号的支流分量的减少而减少。
（ ）6. 任何一个采用线性调制的频带传输系统，总可以由一个等效的基带传输系统所替代。
（ ）7. 对于数字基带信号()t S 的功率谱密度的连续谱部分总是存在的，而离散谱可有可无。
（ ）8. 基带传输系统的总误码率与判决门限电平有关。
（ ）9. 一种编码的检错和纠错能力与该编码的最大码距的大小有直接关系。
（ ）10. 一般说来，通过键控法得到二进制移频键控信号（2FSK ）的相位（n ϕ、n θ）与序列n 无关。
（ ）11. 信息与消息在概念上是一致的，即信息就是消息，消息就是信息。
通信原理习题
通信原理练习题绪论填空题1．为便于对通信系统进行分析，常采用广义信道，对模拟通信从研究（调制和解调）角度出发，定义为（调制）信道；对数字通信，从研究（编码和译码）角度出发，定义为（编码）信道。
2．在通信传输过程中，基带传输是指（由信源发出的未经调制的基带信号直接在信道中传输），频带传输是指（通过调制将基带信号变为更适合在信道传输的形式）。
3．在数字通信系统中，信源编码是为了（提高系统的有效性），信道编码是为了（提高系统的可靠性）。
4．模拟调制系统的抗噪声性能主要用（输出信噪比）来衡量，数字调制系统的抗噪声性能主要用（误码率或误信率）来衡量。
5．在通信理论中，信息是对（消息）的（统计）特性的一种定理描述；信息采用的最广泛的单位是（比特）。
6．通信系统的主要性能指标通常用（有效性）和（可靠性）来衡量，FSK系统指标具体用（传码率）和（误码率）来衡量，而FM系统指标具体用（有效传输带宽）和（输出信噪比）来衡量。
7．一离散信源输出二进制符号，在（等概）条件下，每个二进制符号携带1比特信息量；在（不等概）条件下，每个二进制符号携带的信息量小于1比特。
8．设每秒传送N个M进制的码元，则信息传输速率为（Nlog2M）比特/秒。
9．在数字通信中，传码率是指（系统每秒传送码元的数目）。
10．在数字通信中，误码率是指（在传输中出现错误码元的概率）。
11．数字通信系统的主要性能指标是（传输速率）和（差错率）。
码元速率R B的定义是（每秒钟传送码元的数目），单位是（Baud），信息速率R b的定义是（每秒钟传递的信息量），单位是（bit/s）。
二、计算填空题1．若传输四进制数字序列，每传输一个码元需时间T i=250×10-6s，其传信率为（8kb/s），码元速率为（4kB）。
2．某通信系统采用八进制数字序列传输方式，其码元速率为9600B，其传信率为（28800b/s），若传输5s，检测到48个码元误码，其误码率为（10-3）。
通信原理第八讲线性调制系统的抗噪声性能
且假设x(t) 均值为零，| x(t) |max A0
输入噪声为
ni (t) nI (t) cosct nQ (t) sin ct
包络检波器输入端的信噪比为
Si
A02
x2 (t) 2
Ni n0BAM Si si2 (t) A02 x2 (t)
当包络检波器N输i 入n端i2 (的t) 信号2n是0B有AM用信号和噪
起伏噪声可视为各态历经平稳的高斯白噪 声。
不同的调制方式,抗噪声能力不同,因此抗 噪声能力与调制系统密切相关。
传输和接收系统的一般模型如下：
sc(t)n(t) BPF
si(t) ni(t)
sp(t)np(t) LPF so(t)no(t)
cd(t) cosct
解调器
带通滤波器带宽远小于中心频率C 时,可 视带通滤波器为窄带滤波器,平稳高斯白噪声 通过窄带滤波器后,可得到平稳高斯窄带噪声。 于是ni (t)即为窄带高斯噪声,其表示式为
＋
(a)
第 1组
第 2组
第m 组
n路
n路
nWm
2nWm
m nWm
(b)
频分多路复用就是利用各路信号在频率域 上互不重叠来区分的,复用路数的多少主要取 决于带宽和费用,传输的路数越多,则信号传输 的有效性越高。
频分复用的优点：复用路数多,分路方便； 多路信号可同时在信道中传输,节省功率。
频分复用的缺点：设备庞大、复杂，路间 不可避免地会出现干扰。
A(t) [ A0 x(t) nI (t)]2 nQ2 (t)
A(t) A0 x(t) nI (t)
A(t) A0 x(t) nI (t)
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噪声
若白噪声的双边功率谱密度为n0/2，
设带通滤波器传输特性是增益为1， 带宽为 B的理想矩形函数 P f
n0/2
B
0 -0 解调器输入噪声平均功率： f
f0
f
为使已调信号无失真地通过，同时最大限度 抑制噪声，带宽B应等于已调信号频带宽度。 解调器输入噪声可表示为：
n(t ) A(t ) cos( c t (t )) nc (t ) cos( c t ) ns (t ) sin( c t )
输出信噪比
故输出噪声功率为
1 2 1 2 N o n ( t ) nc ( t ) ni ( t ) 4 4
2 0
可得解调器的输出信噪比为
1 2 m (t ) So 4 m 2 (t ) m 2 (t ) 1 No no BDSB 2no Bb Ni 4
Si m 2 t m 2 t 又， N i 2no BDSB 4no Bb
分析模型
n(t) sm(t) 带通 滤波器 sm(t) ni (t) mo(t) no(t)
＋
解调器
解调器抗噪声性能分析模型
对于不同的调制系统，有不同形式的信号 sm(t), 但解调器输入端的噪声 ni(t) 形式是相同的， 它是平稳高斯白噪声经过带通滤波器而得到的。
当带通滤波器带宽远小于其中心频率 ω0 时， ni(t)即为平稳高斯窄带噪声。
mo ( t )
因此， 解调器输出端的信号功率为
2 0
1 m(t ) 2
1 2 So m ( t ) m ( t ) 4
输出噪声
n(t )
SDSB(t)
＋
带通 滤波器
sm (t ) n i (t ) cos w ct
低通 滤波器
mo (t ) no (t )
解调 DSB 时，接收机中的带通滤波器的中心频 率 ω0与调制载频 ωc相同，因此解调器输入端的噪声 ni(t)可表示为 ni(t)=nc(t)cosωct-ns(t) sinωct 它与相干载波cosωct相乘后，得
幅度调制相干解调
5.1.2 幅度调制相干解调的抗噪声性能
在分析DSB、 SSB系统的抗噪声性能时，模型 中的解调器为相干解调器，如图所示。
n(t) sm(t) 带通 滤波器 sm(t) ni (t) cos wct
解调器
低通 滤波器 mo (t) no (t)
＋
相干解调属于线性解调，故在解调过程中， 输入信号及噪声可以分别单独解调。
又 N i no BDSB 2no Bb
Si m 2 t m 2 t N i 2no BDSB 4no Bb
解调器输出信噪比
调制信号带
n(t )
SDSB t cos c t ni t cos c t
带通 滤波器 sm(t ) ni (t ) cos w ct 低通 滤波器 mo (t ) no (t )
SDSB(t)
＋
解调器输出信噪比
S DSB t cosc t m(t ) cos2 c t m( t )
SDSB(t)与相干载波cosωct相乘后，得
1 cos 2 c t
2
1 1 m( t ) m( t ) cos2 c t 2 2
经低通滤波器后，输出信号为
解 调 器 输 出 信 噪 比 S0 N 0 G 解 调 器 输 入 信 噪 比 Si N i
显然， G 越大，表明解调器的抗噪声性能越 好。 下面我们在给出已调信号 sm(t)和单边噪声功 率谱密度 n0的情况下，推导出各种解调器的输入 及输出信噪比，并在此基础上对各种调制系统的 抗噪声性能作出评述。
DSB调制系统的性能
1. DSB调制传输系统的性能
n(t )
解调器
带通 滤波器 sm(t ) ni (t ) cos w ct 低通 滤波器 mo (t ) no (t )
SDSB(t)
＋
解调器输入信噪比
Sm t S DSB t m(t ) cosc t
2 2 Si S 2 t m ( t ) cos c t DSB 1 2 m (t ) 2
ni t cos c t nc ( t ) cos2 c t ns ( t ) sin c t cos c 1 1 nc ( t ) [nC ( t ) cos 2 c t ns ( t ) sin2 c t ] 2 2
经低通滤波器后， 输出噪声为
1 no ( t ) nc ( t ) 2
只要解调器输出端有用信号能与噪声分开， 则输出信噪比就能确定。输出信噪比与调制方式 有关，也与解调方式有关。 在已调信号平均功率相同， 而且信道噪声功 率谱密度也相同的情况下， 输出信噪比反映了系 统的抗噪声性能。
G
为了便于衡量同类调制系统不同解调器对 输入信噪比的影响，还可用输出信噪比和输入 信噪比的比值调制制度增益G来表示，即
调制制度增益为
调制制度增益为
G DSB
S0 / N 0 2 Si / N i
由此可见，DSB调制系统的制度增益为2。这 就是说，DSB信号的解调器使信噪比改善一倍。 这是因为采用同步解调，使输入噪声中的一 个正交分量ns(t)被消除的缘故。
2. SSB调制系统的性能
信噪比
n0 N i 2 B n0 B 2
评价一个模拟通信系统质量的好坏，最终是 要看解调器的输出信噪比。输出信噪比定义为
2 s0 (t ) 解调器输出信号的平功 均 率 m0 2 N0 解 调 器 输 出 噪 声 的 平功 均 率 n0 噪声性能
5.1.1分析模型
本节将要研究的问题是信道存在加性高斯白噪 声时， 各种线性调制系统的抗噪声性能。 由于加性噪声只对已调信号的接收产生影响， 因而调制系统的抗噪声性能可以用解调器的抗噪 声性能来衡量。分析解调器的抗噪声性能的模型 如图 5-1 所示。图中， sm(t)为已调信号， n(t) 为传 输过程中叠加的高斯白噪声。