通信原理：第五章 数字通信系统
数字通信原理章 (5)
第5章 信道编码技术
5.1.2 差错控制编码的基本思想 差错控制编码的基本实现方法是在发送端给被传输的
信息附上一些监督码元，这些多余的码元与信息码元之间 以某种确定的规则相互关联。在接收端按照既定的规则校 验信息码元与监督码元之间的关系，一旦传输发生错误， 则信息码元与监督码元的关系就受到破坏，从而使接收端 可以发现错误，进而纠正错误。因此，各种编码和译码方 法是差错控制编码所要研究的问题。 5.1.3 差错控制方式
距应满足
dmin≥t+e+1 (e>t)
(5-3)
第5章 信道编码技术 图 5-2 纠错码纠错能力图示一
第5章 信道编码技术 图 5-3 纠错码纠错能力图示二
第5章 信道编码技术
5.2.3 奇偶监督码 奇偶监督码(又称为奇偶校验码)是一种最简单的检错
码，它的基本思想是在n－1位信息码元后面附加一位监督 码元，构成(n，n－1)的分组码，监督码元的作用是使码长 为n的码组中“1” 的个数保持为奇数或偶数。码组中“1” 的个数保持为奇数的编码称为奇数监督码，保持为偶数的 编码称为偶数监督码。
的一种改进形式，它不仅对每一行进行奇偶校验，同时对每 一列也进行奇偶校验。如表5-2所示的例子采用的是偶校验。
发送时，该码是按11001100、00100111、00011110、 11000000、01111011、00100111、01101001的顺序发送，而 在接收端将所接收的信号以列的形式排列，可得表5-2所示 的阵列。
(5-5)
奇偶监督码最小码距为2，无论是奇校验还是偶校验，
都只能检测出单个或奇数个错误，而不能检测出偶数个错
误，因此检错能力低，但编码效率随着n的增加而提高。
数字通信系统的基本原理与设计
数字通信系统的基本原理与设计数字通信系统是现代通信领域中的重要组成部分，它通过数字信号的传输和处理，在信息传递中起到关键的作用。
本文将介绍数字通信系统的基本原理和设计要点，探讨数字通信系统的发展趋势和应用领域。
一、数字通信系统的基本原理数字通信系统的基本原理是将待传输的模拟信号经过采样、量化和编码处理，转换成数字信号进行传输和接收的过程。
下面将对这些基本原理进行详细阐述。
1. 采样采样是指将模拟信号在时间上进行离散化处理，以一定的时间间隔对信号进行采样。
采样后的信号由一系列离散的样本点组成，用数字表示。
采样频率的选择需要满足奈奎斯特采样定理，即采样频率要大于等于被采样信号最高频率的两倍。
2. 量化量化是指将采样后的模拟信号幅度转换成一系列离散的量化级别。
通过量化将连续的模拟信号转换成离散的数字信号。
量化过程中要考虑量化误差对信号质量的影响，通常使用均匀量化或非均匀量化方法。
3. 编码编码是将量化后的信号用数字码表示的过程。
通常使用二进制进行编码，将每个量化级别对应一个固定长度的二进制码。
编码方式有很多种，如脉冲编码调制（PCM）、差分编码调制（DM）、正交编码等。
二、数字通信系统的设计要点设计一个高效可靠的数字通信系统需要考虑多个要点，包括信道编码、调制解调、信道等等。
下面将针对几个关键要点进行详细讨论。
1. 信道编码信道编码是为了提高数字通信系统的可靠性而引入的技术。
通过在发送端进行编码，在接收端进行解码，可以检测和纠正信道传输中的误差，提高数据的可靠性。
常用的信道编码技术包括海明码、纠错码等。
2. 调制解调调制解调是数字信号与模拟信号之间的转换过程。
调制将数字信号转换为模拟信号以适应传输介质，解调则将接收到的模拟信号转换为数字信号进行处理。
调制方式有很多种，如振幅调制（AM）、频移键控（FSK）等。
3. 多路复用多路复用技术是在有限的信道资源上同时传输多个信号的技术。
常用的多路复用技术有时分多路复用（TDM）、频分多路复用（FDM）等。
通信原理知识点
通信原理复习资料 一、基本概念 第一章1、模拟通信系统模型模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系统 2、数字通信系统模型数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统 3、数字通信的特点 优点：（1）抗干扰能力强，且噪声不积累 （2）传输差错可控（3）便于处理、变换、存储（4）便于将来自不同信源的信号综合到一起传输 （5）易于集成，使通信设备微型化，重量轻 （6）易于加密处理，且保密性好 缺点：（1）需要较大的传输带宽 （2）对同步要求高 4、通信系统的分类（1）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 （2）按调制方式分类：基带传输系统和带通（调制）传输系统 （3）调制传输系统又分为多种调制，详见书中表1-1 （4）按信号特征分类：模拟通信系统和数字通信系统 （5）按传输媒介分类：有线通信系统和无线通信系统 （6）按工作波段分类：长波通信、中波通信、短波通信（7）按信号复用方式分类：频分复用、时分复用、码分复用 5、通信系统的主要性能指标：有效性和可靠性 有效性：指传输一定信息量时所占用的信道资源（频带宽度和时间间隔），或者说是传输的“速度”问题。
数字通信系统模型模拟通信系统模型可靠性：指接收信息的准确程度，也就是传输的“质量”问题。
（1）模拟通信系统：有效性：可用有效传输频带来度量。
可靠性：可用接收端最终输出信噪比来度量。
（2）数字通信系统：有效性：用传输速率和频带利用率来衡量。
可靠性：常用误码率和误信率表示。
码元传输速率R B ：定义为单位时间（每秒）传送码元的数目，单位为波特（Baud ） 信息传输速率R b ：定义为单位时间内传递的平均信息量或比特数，单位为比特/秒 6、通信的目的：传递消息中所包含的信息7、通信方式可分为：单工、半双工和全双工通信8、信息量是对信息发生的概率（不确定性）的度量。
一个二进制码元含1b 的信息量；一个M 进制码元含有log 2M 比特的信息量。
通信原理第5章数字基带传输系统
N
sT (t) sn (t)
n N
为了使频谱分析的物理概念清楚，推导过程简 化，将sT(t)分解成稳态波vT(t)和交变波uT(t)。
24
稳态波：是随机序列s(t)的统计平均分量，
取决于每个码元内出现g1(t)、 g2(t)的概率加 权平均，且每个码元统计平均波形相同，因
此可表示成：
13
2. 双极性不归零码波形（BNRZ）
脉冲的正、负电平分别对应于二进制代码1、0。
特点：当0、 1符号等概出现时无直流分量（幅度相 等、极性相反的双极性波形） 。 接收端判决电平为 0，不受信道特性变化的影响，抗干扰能力较强。双 极性波形有利于在信道中传输。
E
10
-E
14
3. 单极性归零波形（RZ）
f
s
Pg1(t) (1 P)g2 (t) e jms d
f s PG1(m s ) (1 P)G2 (ms )
28
式中
G1(ms ) g1(t)e jmstdt
G2 (ms ) g2 (t)e jmstdt
29
把得到的Cm代回v(t)表达式得
v(t) f s PG1(m s ) (1 P)G2 (m s )e jmst
代码
10
0
Ts
12
此波型不宜传输。因为：
1）有直流分量，一般信道难于传输零频附近的 频率分量。 2）收端判决门限电平与信号功率有关，受信道特 性变化影响，不方便。 3）不能直接用来提取位同步信号，因NRZ连0序 列中不含有位同步信号频率成分。 4）要求传输线路有直流传输能力，即有一根需要 接地。
此波形只适用于计算机内部或极近传输。
信道匹配， 便于传输，减小码间串扰，利于同步提取
通信原理-05模拟信号的数字传输
极性码 段落码 段内码
C1
C2C3C4
C5C6C7C8
Q=256
2021/8/17
24
段号 段落码
1
000
2
001
3
010
4
011
5
100
6
101
7
110
8
111
2021/8/17
段号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
段内码
0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
(c)
t
f
s
1 Ts
0 (f)
f
图 7.2.3 取 样 定 理 的 时 间 函 数 和 对 应 的 频 谱 图
奈奎斯特取样速率 fs 2fH奈奎斯特取样间隔 Ts 1/ fs
2021/8/17
9
2021/8/17
M(f)
fH (d) fH Ts ( f )
f
s
1 Ts
(e)
Ms(f )
f
s
1 Ts
2021/8/17
输入x 1
20
2021/8/17
21
2021/8/17
22
5.1.3 编码
量化电平编号
自然二进制码
折叠二进制码
格雷码
0
0000
0111
0000
1
0001
0110
0001
2
0010
0101
0011
3
0011
数字通信原理第5章 数字信号传输
这一信号传输速率与理想低通截止 频率的关系就是数字信号传输的一个重 要准则——奈奎斯特第一准则，简称奈 氏第一准则。
3.滚降低通传输网络
具有奇对称滚降特性的低通滤波器作 为图5-7所示的传输网络。 图5-12定性画出滚降低通的幅频特性。
图5-12 滚降低通的幅频特性
1 / 2) 只要滚降低通的幅频特性以 C( f c， 点呈奇对称滚降，则可满足无码间干扰的 条件（此时仍需满足符号速率= 2 f c ）。
图5-1 二进制数字信号信号序列的基本波形
图5-3是几种随机二进制数字信号序 列的功率谱曲线（设“0”码和“1”码 出现的概率均为1/2）。
图5-3 二进制数字信号序列的功率谱
经分析得出，随机二进制数字信号 序列的功率谱包括连续谱和离散谱两个 部分（图中箭头表示离散谱分量，连续 曲线表示连续谱分量）。
图5-15
AMI码及功率谱
例如： 二进码序列：1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 AMI码序列：+l-10 +1 0 0-1 0 0 0+1-1 AMI码符合要求，是CCITT建议采 用的传输码型之一。
但AMI码的缺点是二进码序列中的“0” 码变换后仍然是“0”码，如果原二进码序列 中连“0”码过多，AMI码中便会出现长连 “0”，这就不利于定时钟信息的提取。 为了克服这一缺点，引出了HDB3码。
信道是各种电缆，其传递函数是L（）， n（t）为噪声干扰。
接收滤波器的传递函数为E（ ）, 其作用是限制带外噪声进入接收系统以 提高判决点的信噪比，另外还参与信号 的波形形成（形成判决点的波形）。
接收滤波器的输出端（称为抽样判决 点或简称判决点）波形用R（t）表示，其 频谱为R（ ）。
数字通信系统工作原理
数字通信系统工作原理数字通信系统是一种利用数字信号进行信息传输的系统。
它的工作原理是将要传输的信息转换为数字信号，并通过传输介质传送到接收端，然后再将数字信号转换为原始信息。
数字通信系统的工作原理可以分为三个主要步骤：信号采样、信号编码和信号调制。
信号采样是将模拟信号转换为数字信号的过程。
模拟信号是连续变化的信号，而数字信号是离散的信号。
为了将模拟信号转换为数字信号，需要对模拟信号进行采样。
采样是指在一定时间间隔内对模拟信号进行采集，将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
采样的频率越高，转换后的数字信号越接近原始信号。
接下来，信号编码是将数字信号转换为二进制码的过程。
在数字通信系统中，常用的编码方式有脉冲编码调制（PCM）、差分编码调制（DM）、正交振幅调制（QAM）等。
脉冲编码调制是将离散的数字信号转换为一系列脉冲，通过控制脉冲的幅值和宽度来表示不同的数字。
差分编码调制是将每个样本值与前一个样本值之间的差异进行编码，减少了传输数据量。
正交振幅调制是将数字信号分为实部和虚部，通过不同的幅度和相位来表示不同的数字。
信号调制是将数字信号转换为适合传输的信号。
传输介质通常是电磁波，所以需要将数字信号转换为电磁波信号进行传输。
常用的调制方式有频移键控调制（FSK）、相移键控调制（PSK）和正交幅度调制（QAM）等。
频移键控调制是通过改变载波的频率来表示数字信号。
相移键控调制是通过改变载波的相位来表示数字信号。
正交幅度调制是通过改变载波的幅度和相位来表示数字信号。
在接收端，需要对传输过程中产生的噪声进行处理，以保证信号的质量。
常用的方式有信号解调、信号解码和信号重构。
信号解调是将调制过程中产生的信号转换为数字信号。
信号解码是将数字信号转换为原始信息。
信号重构是将数字信号转换为模拟信号。
数字通信系统具有许多优点。
首先，数字信号具有较好的抗干扰能力，能够更好地传输信号。
其次，数字信号可以进行压缩和加密，提高了信息传输的效率和安全性。
通信原理(张会生)课后习题答案
思考题1-1 什么是通信？常见的通信方式有哪些？1-2 通信系统是如何分类的？1-3 何谓数字通信？数字通信的优缺点是什么？1-4 试画出模拟通信系统的模型，并简要说明各部分的作用。
1-5 试画出数字通信系统的一般模型，并简要说明各部分的作用。
1-6 衡量通信系统的主要性能指标是什么？对于数字通信具体用什么来表述？1-7 何谓码元速率?何谓信息速率?它们之间的关系如何?习题1-1 设英文字母E出现的概率=0.105，X出现的概率为＝0.002，试求E和X的信息量各为多少？1-2 某信源的符号集由A、B、C、D、E、F组成，设每个符号独立出现，其概率分别为1/4、1/4、1/16、1/8、1/16、1/4，试求该信息源输出符号的平均信息量。
1-3 设一数字传输系统传送二进制信号，码元速率RB2=2400B，试求该系统的信息速率Rb2=？若该系统改为传送16进制信号，码元速率不变，则此时的系统信息速率为多少？1-4 已知某数字传输系统传送八进制信号，信息速率为3600b/s，试问码元速率应为多少？1-5 已知二进制信号的传输速率为4800b/s，试问变换成四进制和八进制数字信号时的传输速率各为多少（码元速率不变）？1-6 已知某系统的码元速率为3600kB，接收端在l小时内共收到1296个错误码元，试求系统的误码率=？1-7 已知某四进制数字信号传输系统的信息速率为2400b/s，接收端在0.5小时内共收到216个错误码元，试计算该系统=？l-8 在强干扰环境下，某电台在5分钟内共接收到正确信息量为355Mb，假定系统信息速率为1200kb/s。
（l）试问系统误信率=？（2）若具体指出系统所传数字信号为四进制信号，值是否改变？为什么？（3）若假定信号为四进制信号，系统传输速率为1200kB，则＝？习题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：思考题2-1 什么是狭义信道？什么是广义信道？（答案）2-2 在广义信道中，什么是调制信道？什么是编码信道？2-3 试画出调制信道模型和二进制无记忆编码信道模型。
5 移动通信原理 第五章 语音编码、信道编码和交织技术
第5章语音编码、信道编码和交织技术引言一般的数字通信系统都包含信源编解码、信道编解码和调制解调这三对功能模块，语音编码是一种信源编码的，在移动通信中由于信道的特点，往往还需要交织和去交织这一对功能模块。
为什么要进行信源编码、信道编码和交织呢？从实现过程分析：信源编码——原理：去掉一些信息（信源中统计特性具有相关性的信息）；（有效性）目的：尽可能用最少的信息比特表示信源，从而达到压缩信息速率，以较少的信息速率传送信息；信道编码——原理：加入一些信息（监督码或检验码）；（可靠性）目的：用来供接收端纠正或检出信息在信道中传输时，由于干扰、噪声或衰落等所造成的误码。
交织——原理：不改变信息量，只改变信息的排序；（可靠性）目的：克服信道中由于深衰落而造成的突发的成串的误码。
对本章的学习，我们复习信源编码和信道编码的基础上，重点掌握：1．移动通信对编码的要求；2．蜂窝移动通信典型系统用到的编码方式；3．在这些系统中的实现过程；4．交织的原理和作用。
5.1 语音编码通信系统中的语音编码的目的是解除语音信源的统计相关性，语音编码大致分为三类。
一．语音编码的分类（参考：《吴伟陵，《移动通信原理》，电子工业出版社，P72）1．波形编码波形编码是以精确再现语音波形为目的，并以保真度即自然度为度量标准的编码方法。
这类编码是保留语音个性特征为主要目标的方法，其码速较高。
常用的波形编码及其原理：PCM、DPCM、ADPCM应用：适用于骨干（固定）通信网。
2．参量编码利用人类的发声机制，仅传送反映语音波形变化主要参量的编码方法。
在接收端，可根据发声模型，由传送过来的变化参量激励产生人工合成的语音。
参量编码的主要标准是可懂度。
显然，这类编码是以提取并传送语音的共性特征参量为目的的编码方式，其码速较低。
（声码器）常用的参量编码及其原理：LPC应用：主要用于军事保密通信。
3．混合编码混合编码是吸取上述两类编码的优点，以参量编码为基础，并附加一定的波形编码特征，以实现在可懂度基础上适当改善自然度目的的编码方式。
通信原理 第五章 基带数字信号的表示和传输
HDB3码
通信原理
【例】1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1
AMI码
HDB3码 【例】2 HDB3码
+ 0 0 0 - + - 0 0 + + 0 0 0 - + - 0 0 + -
1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 + 0 0 0 V+ - 0 + - 0 0 0 V- 0 +
电子工业出版社
主要内容
通信原理
5.1
概 述
5.2 字符的编码
5.3 数字基带信号波形 5.4 基带传输的常用码型 5.5 基带数字信号的频率特性 5.6 基带数字信号传输与码间串扰 5.7 眼图 5.8 时域均衡
电子工业出版社
5.3 数字基带信号波形
通信原理
1
数字基带信号
2
基带信号的波形的形成
电子工业出版社
电子工业出版社
最常见的基带信号波形
通信原理
单极性不归零脉冲 双极性不归零脉冲 单极性归零脉冲 双极性归零脉冲 差分码（相对码） 多电平脉冲
电子工业出版社
多电平脉冲
通信原理
这种信号多于一个二进制符号对应于一个 脉冲的基带信号这种波形统称为多值波形 或多电平波形。 例如，令两个二进制符号00对应+3E，01对 应+E，10对应-E，11对应-3E，则所得波形 为4值波形或4电平波形。
5.3 数字基带信号的波形
通信原理
1
数字基带信号
2
基带信号的波形的形成
电子工业出版社
基带信号的波形形成
通信原理
单极性脉冲与单极性归零脉冲间的变换 绝对码与相对码之间变换
数字通信原理 第5章
30
（5）使用者通路F1
保留给使用者（网络提供者）专用，主要 为特定维护而提供临时的数据/语声通路连接。 （6）比特间插奇偶校验8位码（BIP-8)B1 用作再生段误码性能监测。 （7）比特间插奇偶校验24位码(BIP-N×24)字 节B2B2B2
31
(8)自动保护倒换通路(APS)字节K1和 K2(b1~b5) 两个字节用作自动保护倒换（APS)信令。 (9)复用段远端失效指示（MS-RDI）字节K2 （b6~b8）。 MS-RDI用于向发信端回送一个指示信号， 表示收信端检测到来话故障或正接收复用段告 警指示信号（ MS-AIS）。 （10）同步状态字节S1(b5~b8)
（2）虚容器(VC) 用来支持SDH的通道层连接的信息结构，它由容 器输出的信息净负荷加上通道开销(POH)组成，即：
VC-n=C-n+VC-n POH
VC的包逢速率是与 SDH网络同步的，因此不同的 VC是互同步的。
37
而VC内部却允许装载来自不同容器的异步净负荷。
分为高阶虚容器和低阶虚容器。 （3）支路单元和支路单元组 支路单元是提供低阶通道层和高阶通道层之间适 配的信息结构。
TU-n=VC-n+TU-n PTR
（4）管理单元和管理单元组
管理单元提供高阶通道层和复用段层之间适配的 信息结构。
AU-n=VC-n+AU-n PTR
38
（3）复用过程
映射是一种在SDH边界处使各支路信号适配进虚容器 的过程。
定位是一种将帧偏移信息收进支路单元或管理单元的过 程。 复用是以字节交错间插方式把TU组织进高阶VC或把AU 组织进STM-N的过程。
④自动保护倒换字节K4（b1~b4)：功能与 高阶通道G1(b5~b7)类似。 ⑤增强型远端缺陷指示K4(b5~b7)： ⑥备用比特K4(b8)：安排将来使用。
通信原理第六版课后答案及思考题答案
5-2 数字基带信号有哪些常见的形式？它们各有什么特点？它们的时域表示式如何？
答：数字基带信号常见的形式有： 第一：单极性码波形特点：在码元时间内或者有电压或者无电压，电极性单一。 第二：双极性码波形特点：二进制符号0，1分别与正，负电位相对应。 第三：单极性归零码波形特点：它的电脉冲宽度比码元宽度窄，每个脉冲都回到零电位。 第四：双极性归零码波形特点：每一符号都有零电位的间隙产生。 第五：差分码波形特点：波形所代表的信息符号与码元本身电位无关，而仅与相邻码元的电位变化有关。 第六：多元码波形特点：一个脉冲可以代表多个二进制符号。
1-3 按消息的物理特征，通信系统如何分类？
答：根据消息的特征不同，通信系统可以分为： 第一：电报通信系统； 第二：电话通信系统； 第三：数据通信系统； 第四：图像通信系统。
1-4 按调制方式，通信系统如何分类？
答：按调制方式，通信系统可以分为： 基带传输和频带传输。
1-5 按传输信号的特征，通信系统如何分类？
答：随参信道的特点：第一：对信号的衰耗随时间而变化； 第二：传输的时延随时间而变化；第三：多径传播。信号在随参信道中传输时会发生衰落现象是因为：多径传播的结果使确定的载波信号变成了包络和相位受到调制的窄带信号；从频谱上看，多径传输引起了频率弥散，即由单个频率变成了一个窄带频谱。
3-6 信道中常见的起伏噪声有哪些？它们的主要特点是什么？
6-1 什么是数字调制？它和模拟调制有哪些异同点？
答：数字调制是用载波信号的某些离散状态来表征所传送的信息， 在接收端也只要对载波信号的离散调制参量进行检测。 模拟调制是对载波信号的参量进行连续调制，在接收端则对载波信号的调制参量连续的进行估计。
6-2 什么是振幅键控？2ASK信号的波形有什么特点？
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。
通信原理
信息，因此仅传输一个边带即可，这就是单边带调制(SSB)
单边带调制（SSB）：
产生 SSB 信号的方法有两种：滤波法和相移法。
移相法：
sSSB (t )
1 2
m(t )
c osct
1 2
mˆ (t)
sin
ct
mˆ (t )是m(t )的希尔伯特变换
若保留上边带，则有
sUSB (t)
1 2
Am cos(C
缺点：
需要更宽的传输带宽 （如一路模拟话音为 4KHz, 数字话路为 64kHz 带宽）数字通信的
优点以带宽为代价；需要复杂的同步系统
3 通信系统主要性能指标
通信系统的主要性能指标：有效性和可靠性
有效性：在给定带宽条件下，能够传输更多的消息。
指传输一定信息量时所占用的信道资源（频带宽度和时间间隔），或者说是传输的“速度”
AM
PS PAM
m2 t A02 m2 t
当|m(t)|max = A0 时（100％调制），调制效率最高，这时 ηmax ＝ 1/3 双边带调制（DSB）：
时域表示式：无直流分量 A0 sDSB (t ) m(t ) cosct
频谱：无载频分量
SDSB ()
1 [M 2
(
c )
M
(
mo2 (t) no2 (t)
制度增益定义： G S0 / N0 Si / Ni
式中输入信噪比 Si /Ni 的定义是：
Si Ni
解调调器输入已调信号平均功率 解调调器输入噪声的平功率
s
2 m
(t
)
ni2 (t)
DSB 调制系统的制度增益为 2。SSB 调制系统的制度增益为 1
通信原理李晓峰第五章答案
习题1. 已知某2ASK 系统的码元速率为1000波特，所用载波信号为()6cos 410A t π⨯。
（1） 假定比特序列为{0110010}，试画出相应的2ASK 信号波形示意图； （2） 求2ASK 信号第一零点带宽。
解：由1000b s R R bps ==，6210c f Hz =⨯，621020001000b c T T ⨯==（1）一个码元周期内有2000个正弦周期：011001{}n a ()2ASK s t 0（2）022000b B R Hz ==2. 某2ASK 系统的速率为2b R =Mbps ，接收机输入信号的振幅40μV A =，A WGN 信道的单边功率谱密度为180510N -=⨯W/Hz ，试求传输信号的带宽与系统的接收误码率。
解：传输信号的带宽24T b B R MHz ==，平均码元能量：24bb A T E =。
系统的接收误码率：（1）若是非相干解调，()2622618000401040444210510b b b E A T A N N R N --⨯====⨯⨯⨯⨯由非相干解调误码率公式，0/4092211 1.03061022b E N e P e e ---≈==⨯ （2）若是相干解调：由相干解调误码率公式得，101.269810b P Q Q -===⨯ 3. 某2FSK 发送“1”码时，信号为()()111sin s t A t ωθ=+，0s t T ≤≤；发送“0”码时，信号为()()000sin s t A t ωθ=+，0s t T ≤≤。
式中1θ及0θ为均匀分布随机变量，0128s T ωωπ==，“1”与“0”码等概率出现。
（1） 画出包络检波形式的接收机框图； （2） 设码元序列为11010，画出接收机中的主要波形（不考虑噪声）； （3） 若接收机输入高斯噪声功率谱密度为02N （W/Hz ），试给出系统的误码率公式。
解： （1）()2FSK S t 包络检波BPF1f ()1r t BPFf ()0r t 包络检波抽样判决符号定时{}ˆn a()0y t ()1y t（2）0128s T ωωπ==,0142sf f T ==,102T T =，1024s T T T ==。
通信原理：第五章 数字通信系统
图5.2.1 产生MPAM信号的原理框图
2021/3/6
10
5.2.2 常用数字PAM信号波形(码型)
1、单极性不归零码（NRZ） 2、双极性不归零码 3、单极性归零码（RZ） 4、双极性归零码
5、差分码（相对码）
6、多电平的PAM信号波形（MPAM）
2021/3/6
11
5.2.2 常用数字PAM信号波形(码型)
无 2Rb
有 Rb
24
5.2.3 数字PAM信号功率谱密度计算
1、分析功率谱密度的意义
掌握频谱特性（频谱宽度、直流分量、定时分量） 信道是否与所传信号匹配，是否可从信号中提取定时时钟
2、基带信号功率谱密度分析方法
分析循环平稳随机过程 自相关函数——功率谱密度
2021/3/6
25
5.2.3 常用数字PAM信号功率谱密度计算
m
e j2mfTs 1 ( f m )
m
Ts m
Ts
所以
Pa ( f
)
2 a
ma 2 TS
(f
m
m) TS
2021/3/6
34
5.2.3
常用数字PAM信号功率谱P密a (度f计)算
2 a
Ps (
f
)
1 Ts
5Ts
Rb
1 Tb
Rs
Rb 3
t 6Ts
提高频带利 用率
2021/3/6 0
0.5Rs
Rs
1.5Rs
2Rs
f 23
5.2.2 常用数字PAM信号波形(码型)
1 1 10 01 0
单极
性不
归零
t
双极 性不 归零
单极性
通信原理课件-第05章 数字基带传输系统 168页 4.9M PPT版
（3)对收信端而言，从接收到的这种基带信号中 无法判断是否包含有错码。
不同的码型具有不同的特性，因此在设计或选 择适合于给定信道传输特性的码型时，通常要 考虑以下的因素，或者说要遵循以下原则： （1）对于传输频带低端受限的信道，线路传输 码型的频谱中应不含有直流分量。
（2）信号的抗噪声能力要强。产生误码时，在 译码中产生误码扩散的影响越小越好。
S(t) 信息符号所对应的电平值(0、1等）
•
g1(t-nTs) 出现符号“0”时
• g(t-nTs)=
•
g2(t-nTs) 出现符号“1”时
• 二、基带信号的频谱特性
• 由于基带信号是一个随机脉冲序列，所 以研究的是随机序列的谱分析
• 设 一个二进制的随机脉冲序列如图
f(t)21n Fn(n1)
• 求交变波的功率谱密度： u n ( t ) a n g 1 ( t n s ) T g 2 ( t n s ) T
• 当m=n时 • 所以
• 设uT(t)及u(t)的功率谱密度分别为puT(ω), pu (ω).则
• 求随机序列s(t)的功率谱密度
nN
nN
• 当 T ,vT(t) v(t)
v(tTs)v(t)
• 故v(t)是以Ts为周期的周期信号，则可以展成 傅立叶级数
v(t)
C ej2msft m
m
• 其中
f (t) Fne jn1t n
Fn
1 T1
t0 T1 f (t)e jn1t dt
t0
• v(t)的功率谱密度：
• 周期信号的傅立叶变换：
（7）编译码的设备应尽量简单，易于实现。
• 数字基带信号的码型种类很多，但没有一种码 型能满足上述所有要求，在实际应用中，往往 是根据需要全盘考虑，有取有舍，合理选择。 下面介绍一些目前广泛应用的重要码型。
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：PCM 系统欧洲系列一次群2.048Mbit/s 、二次群
8.448Mbit/s 、三次群34.368Mbit/s 的线路接口码型。
57
5.2.4 常用线路码型例13，CMI 码的信号波形
便于提取时钟
应用：CCITT 建议在四次群中使用139.246Mbit/s
{}
n b 1110100L b T 2b T 3b T 4b T 5b T 6b T 7b T ()
s t 0
A +t
100CMI 11110000010101110101L A
−8b T 9b T 10b
T 功率集中在处，有奇次谐波12b R 主瓣为2Rb
发0
发1
V
T
发1 错判0发0 错判1
单极性双极性
W
2s s
m T T m
f X f Z ≠+
=
∑
∞
−∞
=)()(有码间干扰
2s
R W
>为其他值
f ||0
)(W f T
f X s
≤⎩⎨⎧=2(sin )(Wt c t x =120
121
滚降因子
2|)(|)()()(ft j R T e f X f G f C f G π−=⋅⋅余弦W
f ≤||幅频特性|
)(||)(||)(||)(|f X f G f C f G R T 余弦=⋅⋅
垂直高度抽样时刻上下间隔距离的一半
135
与延迟单元个数和抽头系数有关
∑−=
N
nT t w t g )
()(δ∑−=−=
=N
N
n s
n
E nT t x w t g t x t h )
()(*)()(−=N
n 143
Z 变换
∑∞
−∞
=−=
n n
n
E Z
w Z G )(∑∞
−∞
=−=
n n
n
Z
x Z X )(1
)()()(=⋅=Z G Z X Z H E )
(1)(Z X Z G E =
理想均衡：
减小码间干扰
将已检测符号的判
决输出作为输入非线性均衡，均衡器是非线性系统
}
{n b 二进制1和0，互不相关}
{n a 1 →+1；
0 →-1
)
(1f H )
(2f H
1
,01)(==Ιn nT h b 受控码间干扰：振荡幅度衰减快1
169
1
−⊕=n n n d b d 21012()cos ()s s
E s t c t T T π
τ⎡⎤=
−⎣⎦经窄带滤波器
11|()||()|
s s y nT y nT ττ=+−Δ−++ΔΔ超前2()0y t <f Δ滞后2()0y t >0f。