通信原理樊昌信第六版
樊昌信《通信原理》(第6版)笔记和课后习题(含考研真题)详解(第4~6章)【圣才出品】
2．编码信道 用来研究编码和译码问题。其输入输出数字序列之间的关系可以用一组转移概率表示，
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图 4-1 广义信道模型
2．无线信道和有线信道 无线信道 利用电磁波在空间中的传播来实现的。根据通信的距离、频率和位置的不同， 电波传播主要分为地波、天波和视线传播三种。 有线信道 传输电信号的有线信道主要分为明线、对称电缆和同轴电缆三种。此外，有 线信道还包括传输光信号的光纤。
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幅波（衰落信号），如图 4-4 所示。
图 4-4 衰落信号的波形
②频率弥散
从频谱上看，多径传播使单一频谱变成了窄带频谱。
③频率选择性衰落
信号频谱中某些分量产生衰落的一种现象，即对不同频率，多径传播的结果将有不同
的衰减。
为了减小选择性衰落，应使信号频率（ fs ）必须小于相关带宽 f ，即
fs
(1 3
设发射波为 A cos 0t ，则经多路传播后的总接收信号为：
式中，
为接收信号的包络； Nhomakorabea的相位。
多径传播对信号传输的影响：
①瑞利型衰落
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为接收信号
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从波形上看，多径传播的结果使确定的载波信号 A cos 0t 变成包络缓慢起伏的随机调
二、信道的数字模型 1．调制信道
用来研究调制与解调问题，其数字模型如图 4-2 所示。设 ei (t) 为信道输入信号，则信 道的输出 eo (t) 可表示为：
通信原理》樊昌信_第六版
M s(f) M (f)(f)
而(f)是周期性单位冲激脉冲的频谱，它可以求出等于：
(f)T 1n (f nsf)
式中， fs 1/T
将上式代入 Ms(f)的卷积式，得到
M s(f)T 1M (f)n (fns)f
编辑ppt
5
第9章模拟信号的数字传输
M s(f)T 1M (f)n (fns)f
上式中的卷积，可以利用卷积公式：
f(t) (t) f()(t )d f(t)
进行计算，得到
M s(f) T 1 M (f) n (f ns) f T 1 M (f ns)f
上式表明，由于M(f - nfs)是信号频谱M(f)在频率轴上平移了 nfs的结果，所以抽样信号的频谱Ms(f)是无数间隔频率为fs的 原信号频谱M(f)相叠加而成。
仍然是模拟调制，因为其代表信息的参量仍然是可 以连续变化的。
编辑ppt
10
第9章模拟信号的数字传输
由于原信号频谱的最低频率fL和最高频率fH之差永远等于信 号带宽B，所以当0 fL < B时，有B fH < 2B。这时n = 1，而 上式变成了fs = 2B(1 + k)。故当k从0变到1时，fs从2B变到4B， 即图中左边第一段曲线。当fL＝B时，fH＝2B，这时n = 2。故 当k＝0时，上式变成了fs = 2B，即fs从4B跳回2B。当B fL < 2B时，有2B fH < 3B。这时，n = 2，上式变成了fs = 2B(1 + k/2)，故若k从0变到1，则fs从2B变到3B，即图中左边第二段 曲线。当fL＝2B时，fH＝3B，这时n = 3。当k＝0时，上式又 变成了fs = 2B，即fs从3B又跳回2B。依此类推。
通信原理第六版课后答案樊昌信
通信原理第六版课后答案樊昌信第一章简介1.1 概述通信原理是一门研究信息传递的基本原理和方法的学科。
本章主要介绍了通信系统的基本结构和组成部分，以及通信系统的基本原理、分类和性能指标。
1.2 通信系统的基本结构通信系统由信息源、信源编码器、发送器、信道、接收器、信道解码器和信息目的地组成。
信息源能产生符合人类感知的信息，信源编码器将信息源产生的信息进行源编码，发送器将源编码后的信息通过信道传输给接收器。
1.3 通信系统的基本原理通信系统的基本原理包括信源编码、信道编码、调制和解调、传输和接收等几个方面。
信源编码是将信息源产生的信息进行编码，以提高信息的传输效率和可靠性；信道编码是为了提高通信系统在信道中传输时的抗干扰性和纠错能力；调制和解调是将数字信号转换为模拟信号以及将模拟信号转换为数字信号的过程；传输和接收是指通过信道传输和接收信息的过程。
1.4 通信系统的分类通信系统可以分为有线通信系统和无线通信系统。
有线通信系统主要通过有线媒介传输信息，如光纤通信系统和电力线通信系统等；无线通信系统则主要通过无线电波传输信息，如移动通信系统和卫星通信系统等。
1.5 通信系统的性能指标通信系统的性能指标包括传输速率、频谱利用率、误码率、误差概率、信噪比等。
传输速率是指单位时间内传输的比特数；频谱利用率是指在给定带宽内传输的比特数；误码率是指传输中出现错误比特的比例；误差概率是指在解调和解码过程中出现错误的比例；信噪比是信号功率与噪声功率之比。
第二章信号与系统2.1 信号的定义和分类信号是随时间、空间或其他变量而变化的物理量。
根据信号的分类标准，信号可以分为连续信号和离散信号、周期信号和非周期信号、模拟信号和数字信号等。
2.2 系统的定义和性质系统是对输入信号进行处理并产生输出信号的装置或算法。
系统可以分为线性系统和非线性系统、时不变系统和时变系统、因果系统和非因果系统等。
2.3 信号的时域分析信号的时域分析主要是对信号在时间上的变化进行分析。
通信原理思考题解析樊昌信[第六版]
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通信原理思考题解析樊昌信[第六版]3–1 何谓随机过程？它具有什么特点？答：随机过程是⼀类随时间作随机变化的过程，它不能⽤确切的时间函数描述。
随机过程是所有样本函数的集合或随机过程是在时间进程中处于不同时刻的随机变量的集合。
3–4 平稳过程的⾃相关函数有哪些性质？它与功率谱密度的关系如何？答：平稳过程的⾃相关函数R(t)的性质：R(t) 是时间差t 的函数；当t = 0时，R(0)等于平稳过程的平均功率；R(t)是t 的偶函数；R(t)在t = 0时有最⼤值；当t = ∞ 时，R (∞) 等于平稳过程的直流功率；R(0 )－ R (∞) = s 2 等于平稳过程的交流功率。
当均值为0时，有R(0) = s 2。
即： —x(t)的平均功率； —t 的偶函数； —R(t)的上界； —x(t)的直流功率； —x(t)的交流功率。
平稳过程的⾃相关函数R(t) 与其功率谱密度P x ( f )是⼀对付⾥叶变换。
3–5 什么是⾼斯过程？其主要性质有哪些？答：如果随机过程(t)的任意n 维分布服从正态分布，则成为⾼斯过程。
⾼斯过程的主要性质有：⑴⾼斯过程的n 维分布只依赖各个随机变量的均值、⽅差和归⼀化协⽅差。
⑵⼴义平稳的⾼斯过程也是严平稳的。
⑶如果⾼斯过程在不同时刻的取值是不相关的，那么它们也是统计独⽴的。
⑷⾼斯过程经过线性变换后⽣成的过程仍是⾼斯过程。
3–7 随机过程通过线性系统时，输出与输⼊功率谱密度的关系如何？如何求输出过程的均值、⾃相关函数？答：随机过程通过线性系统时，输出过程的功率谱密度是输⼊过程的功率谱密度乘以系统频率响应模值的平⽅。
即P 0 (f)＝H* (f)﹒H (f)﹒P i (f) ＝︱H (f)︱2﹒P i (f)输出过程的均值等于输⼊过程的均值乘以H(0)。
输出过程的⾃相关函数等于输出过程的功率谱密度的傅⾥叶逆变换。
4–2 地波传播距离能达到多远？它适⽤在什么频段？答：地波传播在数百⽶到数千千⽶，应⽤与低频和甚低频，⼤约2MHZ4–3天波传播距离能达到多远？它适⽤在什么频段？答：天波传播能达到⼀万千⽶以上，应⽤于⾼频，2MHZ-30MHZ4–4 视距传播距离和天线⾼度有什么关系？答：天线⾼度越⾼，视距传播的距离越远，其具体关系为H=D^2/50 其中H 为天线⾼度，单位为⽶，D 为视距传播距离，单位为千⽶4–6 何谓多径效应？答：多径传播对信号的影响称为多径效应)]([)0(2t E R ξ=)()(ττ-=R R)0()(R R ≤τ22a )]([)(==∞t E R ξ2)()0(σ=∞-R R4–8 何谓恒参信道？何谓随参信道？它们分别对信号传输有哪些主要影响？答：信道的特性基本上不随时间变化或变化极慢极⼩，这种信道称为恒定参量信道，简称恒参信道。
通信原理樊昌信六版第1章
(1) 按通信业务分 电报通信系统、电话通信系统、数据通信系统、图像通信系统等
(2) 按调制方式分 基带（如RS232（COM））、频带传输（调制传输）（如音频电 话）
第一章 绪论
调制方式
表 1- 1常见的调制方式 用途
连 线性调制 续 波 调 制
常规双边带调制
广播
抑制载波双边带调幅 立体声广播
低频LF 中频MF 高频HF
VHF
有线、长波无线电
同轴电缆短波 无线电 同轴电缆短波 无线电
同轴电缆米波 无线电
导航、水下通信、 无线电信标
调幅广播、海事通 信、业余无线电
远程广播、 短波 广播定点军用通信、 业余无线电
电视、 调频广播、 空中管制、 车辆、 通信、 导航
第一章 绪论
续表（2）
频率范围
QPSK等
空间通信
其他高效数字调制 QAM、 MSK等
数字微波、 空间通信
脉冲模拟调 脉幅调制PAM
中间调制方式、 遥测
制 脉
脉宽调制PDM(PWM) 中间调制方式
冲
脉位调制PPM
遥测、 光纤传输
数 字 调
脉冲数字调 脉码调制PCM
制
增量调制DM
制
市话、 卫星、 空间通信 军用、 民用电话
差分脉码调制DPCM 电视电话、 图像编码
频分复用：不同信号占据不同的频率范围 时分复用：不同信号占据不同的时间区间 码分复用：
第一章 绪论
表 1 –2
频率范围
波长
3 ~ 30Hz
30 ~ 300Hz 300 ~ 3kHz 3 Hz~30 kHz
107~108 m
106~107 m 105~106 m 104~108 m
CTEE8樊昌信《通信原理》(第六版)
02
通信系统的主要任务是快速、准确、安全地传输信息，以满足
各种应用的需求。
通信系统中的信号可以是模拟信号或数字信号，传输方式可以
03
是无线传输或有线传输。
通信技术的发展历程
古代通信方式
如烽火、鼓声、驿站等，这些方 式简单、原始，但已具备了通信 的基本功能。
近代通信方式
如电报、电话的发明，使得信息 传递更加快速、便捷，人类进入 了电信时代。
多进制调制原理
多进制振幅调制（MASK）
通过改变载波的振幅来表示多进制信息，即多个不同的幅度对应多个不同的信息符号。
多进制频率调制（MFSK）
通过改变载波的频率来表示多进制信息，即多个不同的频率对应多个不同的信息符号。
多进制相位调制（MPSK）
通过改变载波的相位来表示多进制信息，即多个不同的相位对应多个不同的信息符号。
信号的频域分析
傅里叶变换
傅里叶变换是一种将时域信号转换为 频域信号的方法。通过傅里叶变换， 可以分析信号的频率成分，了解信号 在不同频率下的特性。
频谱分析
频谱分析是研究信号频率特性的方法 ，通过分析信号的频谱，可以了解信 号中各频率分量的强度和分布。
噪声与干扰
噪声
在通信系统中，噪声是不可避免的存在，它会对信号产生干 扰和影响。噪声可以是外部噪声和内部噪声，如电磁干扰、 热噪声等。
安全性
指传输信息的安全性和保密性，通常用加密 和认证等方式来保证。
02
信号与噪声
信号的分类与表示
确定信号
在通信系统中，信号是信息的载体，的信号，如正弦波和余弦波。
随机信号
与确定信号不同，随机信号的值在每个时间点上都是不确定的，其统计特性是 已知的。随机信号通常用于描述噪声和干扰。
樊昌信《通信原理》(第6版)【章节题库1-5章】【圣才出品】
(3)最大可能的信息速率为多少?
答：（1）根据题意，可得平均信息量为
n
H p(si ) log2 p(si ) i 1
1 4
log 2
4
1 8
2
log 2
8
3 16
log 2
16 3
ห้องสมุดไป่ตู้
5 16
log 2
16 5
2.23bit / 符号
(2) I HR 2.231000 30 60 4.014Mbit
答：根据关系 RbN RBN log2 N ，因为 RB8 3600B ，所以有 Rb8 RB8 log2 8 3600 3 10800bit / s
则对于二进制和十六进制，有
9．已知某八进制数字传输系统的码元速率为 1200B，接收端在半小时内共收到 324bit 错误信息，试求其系统的误信率和误码率。
答：根据定义，可得误信率 Pb 和误码率 Pe 分别为
10．在强干扰环境下，某电台在 5min 内共接收到正确信息量为 355Mbit，假定系统 的信息速率为 1200kbit／s。
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(1)求系统的误信率；
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(2)若系统明确为四进制数字信号，则误信率是否改变?为什么?
(3)若把传输速率改为 1200kB，则在四进制时，误信率又为多少?
答：(1)5min 接收到的信息总量为
系统的误信率为
(2)因为告诉的速率为信息速率，故误信率不变化。 (3)如果把速率改为 1200kB，此时四进制系统信息速率变为
则
11．已知四进制数字传输系统的误码率为 5×10-6，该系统的传输速率为 4800 bit／s， 问在多长时间内，收端可以收到 300 个错误码元。
(完整版)通信原理第六版樊昌信课后答案完整版(1)
第一章绪论1-1设契文竽母总出观的傭率％0.105. I出班的慷率为0 002.试求凰聃工的信息量.W : I s -log 2—= log 2—-—二3 25 bit 耳2p 20.105I —log □ —= log h —-—= S. 97 bit “ s 2 r>e 10.002Id某信息鴻的符导■集由A3.CD和E■组成，设每一符寻独立出现，苴出现概率分别为1処1/^ 1/3"3/16- 5/15-试求该信息源符号的平均信息莹-解’平均信息星H二-士Pd叫Fgi^L1占设有囚个消蛊A 氏C D分别以概率"4、讹1/8< inWiS, S~消息的出®區目互独立的，试计算其平均信息量・解；平均信息量H=-JE-Z FQ叫P®i-】='-—log 2———log 2 ~ 一丄log 2 —' —log 2 —= 1C 打t/符号4 4 8 8 8 8 2 214—个由字母ABCD组成的字，时于鈕的霉一宇母用二进制晞中编罠，00代替也』1 1-WSJ0代替G11代替D爭T豚冲贯度为琢.(1〉不同茁字母等可能曲刪九试怜算博輪的平均信息速率，(2)若囹个字母掴啲等可能性分划为玖=1方刊=曲丹日削班曰/1山试计茸蒔输的平均18 息速率.解：⑴因〜字母对应两个二制脉沖•属干四进®符号，故f 字母的持期间为2X 曲传送字母的符号速率为&4 =——5一=1005少2x5x10^尊慨时.平均信息速率& =尽4血】4 = 2006/S⑵每个符号平均信息量为* 1 11 11 13 3H = _另第bg ［舟=- —log 2—- -log 2 __ _kg 2 __ —bg 2 '—七｛55 4 」44 4 10 10二1如b询号平均信息速率& = R^H=LOOx 1.985 = 198.5^/s丄国廨尔斯电码用点和剤的序员废送莎字母，划用持渎3单位的电流脉冲表示，点用持馋1个笙位的电流脉冲表示；且划出现的槪率是点出现的概率的g 〔1)求点和划的信息藝⑵求点利划的平均信息量°解;⑴由己知条件划出现的概率是点出现的槪率的値即P尸也闵且P^Ps=\,所以^=1M, P^=3!4划的信息量厶二-吨订二粉3点的信息量A = -Io Sa- = 0.41^. 3 1(2)平均信息、量H = -x0.^15+-x2 = 0电血“符号M共离散信宜源输出环蚣…鬲3个不同的符号耕号廈率为24UCI民苴中4个耕号出现概率为卫(吗) = P%) = l/l£Pg) = lf$P(q)=lF4其余符号等概出现。
第7章《通信原理》樊昌信_第六版
第7章数字带通传输系统
相干解调
带通 滤波器 低通 滤波器 定时脉冲
1
相乘器
e2 FSK (t )
cos 1t cos 2 t
带通 滤波器
输出
抽样 判决器
2
相乘器
低通 滤波器
第7章数字带通传输系统
其他解调方法：比如鉴频法、差分检测法、过零检测法等。 下图给出了过零检测法的原理方框图及各点时间波形。
G(0) TS
2
当概率P =1/2时，并考虑到
则2ASK信号的功率谱密度为 Ts sin ( f f c )Ts P2 ASK ( f ) 16 ( f f c )Ts
sin ( f f c )Ts ( f f c )Ts
2
第7章数字带通传输系统
典型波形：
1
(a )2FSK信号
0
1
0
t
（b) s1 t cos 1t
t
(c) s2 t cos 2t
1
t
第7章数字带通传输系统
e2FSK (t ) an g (t nTs ) cos(1t n ) a n g (t nTs ) cos(2 t n ) n n 式中 g(t) － 单个矩形脉冲，
t
Ts
b
t
c
t
d
t
e
1
0
0
1
1
t
第7章数字带通传输系统
但是，由于在2PSK信号的载波恢复过程中存在着的相位模 糊; 2PSK 方式的“倒π”现象或“反相工作”。这也是2PSK方 式在实际中很少采用的主要原因。 为了解决上述问题，可以采用7.1.4节中将要讨论的差分相移 键控（DPSK）体制。
通信原理第六版樊昌信第5章课件
波器的输出频谱为
Sd
()
1 2
M
( ) H
(
c
)
H
(
c
)
25
第5章 模拟调制系统
Sd
()
1 2
M
( ) H
(
c
)
H
(
c
)
显然，为了保证相干解调的输出无失真地恢复调制信
号m(t)，上式中的传递函数必须满足：
H( c ) H( c ) 常数， H 式中，H － 调制信号的截止角频率。
上述条件的含义是：残留边带滤波器的特性H()在c处必
SSB信号的性能 SSB信号的实现比AM、DSB要复杂，但SSB
调制方式在传输信息时，不仅可节省发射功率，而 且它所占用的频带宽度比AM、DSB减少了一半。 它目前已成为短波通信中一种重要的调制方式。
20
第5章 模拟调制系统
5.1.4 残留边带（VSB）调制
原理：残留边带调制是介于SSB与DSB之间的一种折中方 式，它既克服了DSB信号占用频带宽的缺点，又解决了 SSB信号实现中的困难。在这种调制方式中，不像SSB那 样完全抑制DSB信号的一个边带，而是逐渐切割，使其残 留—小部分，如下图所示： M
通信原理
第5章 模拟调制系统
1
第5章 模拟调制系统
基本概念
调制 － 把信号转换成适合在信道中传输的形式的一 种过程。
广义调制 － 分为基带调制和带通调制（也称载波调
制）。
狭义调制 － 仅指带通调制。在无线通信和其他大多 数场合，调制一词均指载波调制。
调制信号 － 指来自信源的基带信号
载波调制 － 用调制信号去控制载波的参数的过程。
[ A02 cos2 ct m2 (t) cos2 ct 2A0m(t) cos2 ct 若 m(t) 0
通信原理(第六版)樊昌信曹丽娜_第六版--课后思考题及习题答案
第一章绪论1.1以无线广播和电视为例，说明图1-1模型中的信息源，受信者及信道包含的具体内容是什么在无线电广播中，信息源包括的具体内容为从声音转换而成的原始电信号，收信者中包括的具体内容就是从复原的原始电信号转换乘的声音；在电视系统中，信息源的具体内容为从影像转换而成的电信号。
收信者中包括的具体内容就是从复原的原始电信号转换成的影像；二者信道中包括的具体内容分别是载有声音和影像的无线电波1.2何谓数字信号，何谓模拟信号，两者的根本区别是什么数字信号指电信号的参量仅可能取有限个值；模拟信号指电信号的参量可以取连续值。
他们的区别在于电信号参量的取值是连续的还是离散可数的1.3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。
1.4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。
第10章《通信原理》樊昌信_第六版
当先验概率相等时，即P(1) = P(0)时，f0(r0) = f1(r0)，所以最 佳分界点位于图中两条曲线交点处的r 值上。 在判决边界确定之后，按照接收矢量r 落在区域A0应判为收 到的是“0”的判决准则，这时有： A0 A1 f ( r ) P ( 1 ) 0 若 P(0) f1 (r) f0(r) f 1( r ) 则判为“0” ； P(A1/0) P(1) f 0 (r) P(A0/1) 反之， 若 P(0) f1 (r) r r 则判为“1” 。 在发送“0”和发送“1”的先验概率相等时，上两式的条件简 化为： 若f0(r) > f1(r)，则判为“0” 14 若f0(r) < f1(r)，则判为“1”
P(0) + P(1) = 1
若此通信系统的基带截止频率小于fH，则根据低通信号抽样 定理，接收噪声电压可以用其抽样值表示，抽样速率要求
不小于其奈奎斯特速率2fH。
设在一个码元持续时间Ts内以2fH的速率抽样，共得到k个抽 样值：，则有k ＝ 2fHTs。
3
第10章 数字信号最佳接收
由于每个噪声电压抽样值都是正态分布的随机变量，故其一维 概率密度可以写为
2 1T s f ( r ) exp r ( t ) s ( t ) dt i i k 0 n 0 2 n
1
仍需记住，以上三式中的k 维联合概率密度函数不是时间t的函 数，并且是一个标量，而r 仍是k维空间中的一个点，是一个 矢量。 9
第10章 数字信号最佳接收
8
第10章 数字信号最佳接收
同理，当发送码元“1“的信号波形为s1(t)时，接收电压r(t)的k 维联合概率密度函数为