第8章模拟信号的数字传输[1] (2)
通信原理简答题答案2(个人整理)
第一章绪论1-2何谓数字信号？何谓模拟信号？两者的根本区别是什么？答：数字信号：电信号的参量值仅可能取有限个值。
模拟信号：电信号的参量取值连续。
两者的根本区别是携带信号的参量是连续取值还是离散取值。
1-3何谓数字通信？数字通信偶哪些优缺点？答：利用数字信号来传输信息的通信系统为数字通信系统。
优点：抗干扰能力强，无噪声积累传输差错可控；便于现代数字信号处理技术对数字信息进行处理、变换、储存；易于集成，使通信设备微型化，重量轻；易于加密处理，且保密性好。
缺点：一般需要较大的传输带宽；系统设备较复杂。
1-4 数字通信系统的一般模型中各组成部分的主要功能是什么？答：信源编码：提高信息传输的有效性（通过数字压缩技术降低码速率），完成A/D转换。
信道编码/译码：增强数字信号的抗干扰能力。
加密与解密：认为扰乱数字序列，加上密码。
数字调制与解调：把数字基带信号的频谱搬移到高频处，形成适合在信道中传输的带通信号。
同步：使收发两端的信号在时间上保持步调一致。
1-5 按调制方式，通信系统如何分类？答：基带传输系统和带通传输系统。
1-6 按传输信号的特征，通信系统如何分类？答：模拟通信系统和数字通信系统。
1-7 按传输信号的复用方式，通信系统如何分类？答：FDM,TDM,CDM。
1-8 单工、半双工及全双工通信方式是按什么标准分类的？解释他们的工作方式。
答：按照消息传递的方向与时间关系分类。
单工通信：消息只能单向传输。
半双工：通信双方都能收发消息，但不能同时进行收和发的工作方式。
全双工通信：通信双方可以同时收发消息。
1-9 按数字信号码元的排列顺序可分为哪两种通信方式？他们的适用场合及特点？答：分为并行传输和串行传输方式。
并行传输一般用于设备之间的近距离通信，如计算机和打印机之间的数据传输。
串行传输使用与远距离数据的传输。
1-10 通信系统的主要性能指标是什么？答：有效性和可靠性。
1-11 衡量数字通信系统有效性和可靠性的性能指标有哪些？答：有效性：传输速率，频带利用率。
重庆邮电大学 通信原理课后习题解答45
0
-1
6
重庆邮电大学 移动通信技术重点实验室&通信与信息工程学院
习题4-5解答
所以量化信噪比
S E x2 8
Nq
E
m mq
2
重庆邮电大学 移动通信技术重点实验室&通信与信息工程学院
习题4-6
单路信号的最高频率为4kHz，采用PCM调制，若量化
级数由128增加到256，传输该信号的信息速率 Rb 和
所以，自然抽样信号的频谱图如图4-19所示。
图4-19 自然抽样信号的频谱图
重庆邮电大学 移动通信技术重点实验室&通信与信息工程学院
习题4-7解答
因为平顶抽样信号的频谱
Mq
A
Ts
Sa
ωτ 2
M
n-
ns
0.4Sa
ωτ 2
M
的理想低通滤波器后，就可以无失真地恢复原始信号。
图4-14 抽样信号的频谱
重H庆邮电大学 移动通信技术重点实验室&通信与信息工程学院
习题4-2解答
（2）如果s 1.5H ，不满足抽样定理，频谱会出现混叠现 象，如图4-15所示，此时通过理想低通滤波器后不可能无失H
真地重建原始信号。
图4-15 抽样信号的频谱出现混叠现象
而二进制码元宽度为 Tb 1 RB
假设占空比 ，则PCM信号带宽为
Tb
B 1/τ
可见，带宽 B 与 log 2 M 成正比。
所以，若量化级数由128增加到256，带宽 B 增加到
原来的8/7倍。
重庆邮电大学 移动通信技术重点实验室&通信与信息工程学院
通信原理(人民邮电出版社第2版)课后作业答案
第1章 绪论1-4 设有一离散无记忆信源,其概率空间为(1) 求每个符号的信息量;(2) 信源发出一消息符号序列为(202 120 130 213 001203 210110 321 010 021 032011 223 210)求该消息序列的信息量和平均每个符号携带的信息量.解：（1）根据题意，可得：23(0)log (0)log 1.4158I P =-=-≈比特21(1)log (1)log 24I P =-=-= 比特 21(2)log (2)log 24I P =-=-= 比特 21(3)log (3)log 38I P =-=-= 比特（2）法一：因为离散信源是无记忆的，所以其发出的消息序列中各符号是无依赖的、统计独立的。
因此，此消息的信息量就等于消息中各个符号的信息量之和。
此消息中共有14个“0”符号，13个“1”符号，12个“2”符号，6个“3”符号，则该消息的信息量是：14(0)13(1)12(2)6(3)I I I I I =+++14 1.41513212263≈⨯+⨯+⨯+⨯87.81≈ 比特此消息中共含45个信源符号，这45个信源符号携带有87.81比特信息量，则此消息中平均每个符号携带的信息量为287.81/45 1.95I =≈ 比特/符号法二：若用熵的概念计算，有222331111()log 2log log 1.906(/)884488H x bit =--⨯-=符号说明：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，前一种按算术平均的方法进行计算，后一种是按熵的概念进行计算，结果可能存在误差。
这种误差将随消息中符号数的增加而减少。
1-10 计算机终端通过电话信道(设信道带宽为3400Hz)传输数据.(1) 设要求信道的S/N=30dB,试求该信道的信道容量是多少?(2) 设线路上的最大信息传输速率为4800bit/s,试求所需最小信噪比为多少?解：(1) 因为S/N =30dB,即1010log 30S dB N =，得：S/N=1000由香农公式得信道容量2log (1)S C B N =+ 23400l o g (11000)=⨯+ 333.8910/b i t s ≈⨯ （2）因为最大信息传输速率为4800b/s ，即信道容量为4800b/s 。
通信原理各章重要知识常考知识总结通信原理习题及详细答案(第六版)
第一部 通信原理部分习题答案第1章 绪论1—1 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：英文字母E 的信息量为105.01log 2=E I =3.25bit 英文字母x 的信息量为002.01log 2=x I =8.97bit 1—2 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、l/8、l/8/、3/16和5/16。
试求该信息源符号的平均信息量。
解：平均信息量，即信息源的熵为∑=-=ni i i x P x P H 12)(log )(=41log 412-81log 812-81log 812-163log 1632-165log 1652- =2.23bit/符号1—3 设有四个消息A 、BC 、D 分别以概率1/4、1/8、1/8和l/2传送，每一消息的出现是相互独立的，试计算其平均信息量。
解：平均信息量∑=-=ni i i x P x P H 12)(log )(=41log 412-81log 812-81log 812-21log 212- =1.75bit/符号1—4 一个由字母A 、B 、C 、D 组成的字。
对于传输的每一个字母用二进制脉冲编码，00代替A ，01代替B ，10代替C ，11代替D ，每个脉冲宽度为5ms 。
(1)不同的字母是等可能出现时，试计算传输的平均信息速率。
(2)若每个字母出现的可能性分别为P A =l/5，P B =1/4，P C =1/4，P D =3/10 试计算传输的平均信息速率。
解：(1)不同的字母是等可能出现，即出现概率均为1／4。
每个字母的平均信息量为∑=-=ni i i x P x P H 12)(log )(=41log 4142⨯-=2 bit/符号因为每个脉冲宽度为5ms ，所以每个字母所占用的时间为 2×5×10-3=10-2s每秒传送符号数为100符号／秒 (2)平均信息量为∑=-=ni i i x P x P H 12)(log )(=51log 512-41log 412-41log 412-103log 1032-=1.985 bit/符号 平均信息速率为 198.5 比特/秒1—5 国际莫尔斯电码用点和划的序列发送英文字母，划用持续3单位的电流脉冲表示，点用持续1个单位的电流脉冲表示；且划出现的概率是点出现概率的l/3； (1)计算点和划的信息量； (2)计算点和划的平均信息量。
模拟信号与数字信号知识介绍
模拟信号
3V
模数转换器 0 000 001 1 数字输出
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
t/ms
0000 0100 0000 0011 0000 0010
1.1.4.数字信号的描述方法
1. 二值数字逻辑及其表示 二值数字逻辑 在数字电路中, 0、1组成二进制数可以表示数量大小,也 可以表示两种对立的逻辑状态。 0、1表示的两种对立逻辑状态的逻辑关系----二值数字逻辑 表示方式 (1) 在电路中用低、高电平表示0、1两种逻辑状态
常用方法是“按权相加”。 二、十进制数转换成二进制数： 小数部分 1. 整数部分用“辗转相除” 法: 将十进制数连续不断地除以2 , 直至商为零， 所得余数由低位到高位排列，即为所求二进制数 2 .小数部分用“辗转相乘”法:
整数部分
例如: (11)10==( ? )2
2 2 2 2 11 5 2 1 0
二、一般表达式:
系数
( N )10
i
K 10 ,
i i
位权
K i [0 9]
在数字电路中，计数的基本思想是要把电路的状 态与数码一一对应起来。显然，采用十进制是十分不 方便的。它需要十种电路状态与之对应。要想严格区 分这十种状态是很困难的。
１.2. 2
一、特点
二进制
六、优点 ：
十六进制在数字电路中，尤其在计算机中得到广泛的应用， 因为：
第一、与二进制之间的转换容易
第二、计数容量较其它进制都大。假如同样采用四位数码， 二进制最多可计至 1111
B
= 15
通信原理习题
通信原理习题:第一章 通信的基本概念与基本问题1. 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，其出现的概率分别为1/4，1/8，1/8，3/16，5/16。
试求改信息源符号的平均信息量。
2.设一信息源的输出由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。
信息源每秒发出1000个字符，且每个符号彼此独立。
试计算该信息源的平均信息速率。
3．如果二进独立等概信号，码元宽度为0.5ms ，求R B 和R b ;有四进制信号，码元宽度为 0.5ms ，求传码率R B 和独立等概时的传信率R b 。
4．具有6.5MHZ 带宽的某高斯信道，若信道中信号功率与噪声单边功率谱密度之比为45.5 MHZ,试求其信道容量。
5.某一待传输的图片约含2.25 * 106个像元。
为了很好地重现图片需要12个亮度电平。
假若所有这些电平等概率出现，试计算用3min 传送一张图片时所需的信道带宽（设信道中信噪功率比为30dB ）。
6.数字通信系统的主要指标是＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿。
码元速率R B 的定义是＿＿＿＿＿，单位是＿＿＿＿＿。
信息速率R b 的定义是＿＿＿＿＿，单位是＿＿＿＿＿。
7．仙农信道容量公式为：C=Blog(1+S/N)，请简述公式中各量的意义。
8．二进制信源符号概率为P 0和P 1，求信息熵最大时的分布。
9．四进制信号传码率为4800B ，若改用八进制信号传输，其传码率为＿＿＿＿＿。
10．已知某信息集为[x 1，x 2，x 3……x n ]，由它构成的某信息源的符号概率分布为：[p(x 1)，p(x 2)，p(x 3)……p(x n )]，则每个符号所携带的信息量为__________，每个符号的平均信息量为__________，若要求平均信息量取得最大值，则信息源的概率分布为__________。
11．某信息源由x 0,x 1符号组成，其概率为p(x 0)=0.4，p(x 1)=0.6，如果消息传输速率为每秒1000个符号，信道特性如图(1).试问： 1).信源发出的信息速率是多少？ 2).信息传输速率是多少？0.98 0.9711 0 0 X Y12．通信系统的可靠性衡量指标对于模拟通信系统为__________，对于数字通信系统为__________。
通信原理部分答案
第一章一、填空题1、通信系统的基本组成 、 、 、 、 、2、数字通信系统的有效性指标码元速率R B 定义是 ，单位 。
信息速率定义是 ，单位 。
3、在等概条件下，八元离散信源能达到最大熵是 ，若该信源每秒钟发送2000个符号，则该系统的信息速率为 。
4、通信系统的有效性衡量指标对于模拟通信系统为 ，对于数字通信系统为 。
5、衡量通信系统可靠性的指标对于模拟通信系统为 对于数字通信系统为 。
6、一个M 进制基带信号，码元周期为T S 秒，则传码率为 ，若码元等概出现，一个码元所含信息量为 。
7、根据信道中所传输信号特征的不同，通信系统可分为 通信系统和 通信系统二、画图：画出通信系统的简化模型。
三、计算题1（课后7）． 设信道引起的传输误码率为5×10-10，若二元数字序列以2 Mb/s 的信息传输，求： (1) 同样的信息速率， 十六进制时的码元速率；(2) 传输中出现1 bit 误码的平均时间间隔；(3) 若另设有四个消息A 、B 、C 、D ，分别以概率1/4、1/8、1/8、1/2传递，每一消息出现是相互独立的，试计算其平均信息量。
解：已知：10105-⨯=e P ，b/s 2R b M =,则二进制的码元速率为 Baud 2Rb Rs M ==(1)十六进制的信息速率为 b/s 2R b M =十六进制的码元速率为 MBaud Baud M R R b s 5.04/216log /2===(2) 由传输的总码元数目错误接收的码元数目=e P 知出现1 bit 误码即R s 误=1Baud所传输的总码元数为 R s 总 =R s 误/P e =1/5×10-10Baud=2×109Baud所需时间间隔T s =R s 总/R s =2×109/2×106s=103 s（3）)(lb )()(21i ni i x P x P x H ∑=-==1.75bit2、如果二进制等概信号,码元宽度为0.5ms，求R B和R b；有四进制信号，码元宽度为0.5ms，求传码率R B和独立等概时的传信率R b解：第三章一、填空题1、随机变量X的概率分布函数(简称分布函数)，记作F(x)，即F(x)=P(X≤x) ，它表示。
自动控制原理-模拟信号的数字化
和 fH 之间，则必须的最低抽样率为：
f s 2B 2 f H nB/ n
带通信号的最小抽样速率也可用以下公式：
fs 2B1 M / N
其中：N是小于 f H /B的最大整数（当 f H 刚好是 B的整数倍时，N就为该倍数）
M fH / B N
插值：把量化信号恢复成模拟信号
平滑：恢复成原来的模拟信号
量化特性及噪声分析
所谓量化特性：是指量化输入信号x（n）与 量化输出信号y（n）之间的函数关系。信号的量化 特性主要取决于量化器的特性和信号本身的特性。
量化的结果使信号只能取有限个量化电平值之 一，所以量化过程不可避免地要造成误差，这种 量化误差产生的噪声叫做量化噪声。
其中第一位 C1表示量化值的极性正负后面的7位分为段落 码和段内码两部分，用于表示量化值的绝对值。其中第2至4 位( C2C3C4)是段落码，共计3位，可以表示8种斜率的段落； 其他4位( C5C6C7C8)为段内码，可以表示每一段落内的16种 量化电平。段内码代表的16个量化电平是均匀划分的。
7
f fH
H
(
f
)
1 0
xo (t)
h(t)
xs (t)
1 Ts
sin 2 fHt 2 fHt
k
x(kTs )
(t
kTs )
1 Ts
k
x(kTs )
sin 2 fH (t kTs ) 2 fH (t kTs )
1 Ts
k
x(kTs )sa[2
fH (t
kTs )]
(c)
fs＋fL
f
带通信号的抽样频谱（fs=2fH）
通信原理练习题 (1)
第一章 绪论一、填空题1、数字通信系统的主要性能指标是 有效性 和可靠性。
码元速率R B 定义是每秒传送码元的数目，单位Baud 。
信息速率定义是每秒钟传送的信息量，单位bit/s 。
2、数字通信系统的有效性用 传输速率 衡量，可靠性用 差错率 衡量。
3、模拟通信系统的有效性用 传输带宽 衡量，可靠性用 信噪比 衡量。
4、在等概条件下，八元离散信源能达到最大熵是3bit/符号，若该信源每秒钟发送2000个符号，则该系统的信息速率为6k bit/s 。
5、通信系统的有效性衡量指标对于模拟通信系统为 传输带宽 ，对于数字通信系统为 传输速率 。
6、通信系统的可靠性衡量指标对于模拟通信系统为 信噪比 对于数字通信系统为差错率 。
7、一个M 进制基带信号，码元周期为T S 秒，则传码率为 1/T S 波特 ，若码元等概出现，一个码元所含信息量为 log 2M (bit) 。
8、通信系统模型中有两个变换，它们分别是 非电量与电量之间的变换和 基带信号与频带信号之间的变换 。
9、模拟信号是指信号的参量可 连 续 取值的信号，数字信号是指信号的参量可 离 散 取值的信号。
10根据信道中所传输信号特征的不同，通信系统可分为 模拟 通信系统和 数字 通信系统。
二、画图1、画出模拟通信系统的一般模型。
2、画出通信系统的简化模型。
三、计算题1、对于二电平数字信号，每秒传输300个码元，问此传码率R B 等于多少？若该数字信号0和1出现是独立等概率的，那么传信率R b 等于多少？2、、现有一个由8个等概符号组成的信源消息符号集，各符号间相互独立，每个符号的宽度为。
计算：（1）平均信息量；（2）码元速率和平均信息速率；（3）该信源工作2小时后所获得的信息量；（4）若把各符号编成二进制比特后再进行传输，在工作2小时后发现了27个差错比特（若每符号至多出错1位），求传输的误比特率和误符号率。
解：（1）符号）/(38log log 22bit M H===（2）T s = ，所以B aud 10000R sT 1B== （3）216Mbit/s 3600210303=⨯⨯⨯=⋅=t R I b （4）误比特率 561025.11021627-⨯=⨯=b P 2小时传送的码元数为7B 107.23600210000t R N ⨯=⨯⨯== 误码率为：561075.3107227-⨯=⨯=e P 3、（8分）某消息源的符号集由32个等概的符号组成，每符号宽度为2ms ，编为5位。
通信原理各章重要知识
第一部 各章重要习题及详细解答过程第1章 绪论1—1 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：英文字母E 的信息量为105.01log 2=E I =3.25bit 英文字母x 的信息量为002.01log 2=x I =8.97bit 1—2 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、l/8、l/8/、3/16和5/16。
试求该信息源符号的平均信息量。
解：平均信息量，即信息源的熵为∑=-=ni i i x P x P H 12)(log )(=41log 412-81log 812-81log 812-163log 1632-165log 1652- =2.23bit/符号1—3 设有四个消息A 、BC 、D 分别以概率1/4、1/8、1/8和l/2传送，每一消息的出现是相互独立的，试计算其平均信息量。
解：平均信息量∑=-=ni i i x P x P H 12)(log )(=41log 412-81log 812-81log 812-21log 212-=1.75bit/符号1—4 一个由字母A 、B 、C 、D 组成的字。
对于传输的每一个字母用二进制脉冲编码，00代替A ，01代替B ，10代替C ，11代替D ，每个脉冲宽度为5ms 。
(1)不同的字母是等可能出现时，试计算传输的平均信息速率。
(2)若每个字母出现的可能性分别为P A =l/5，P B =1/4，P C =1/4，P D =3/10 试计算传输的平均信息速率。
解：(1)不同的字母是等可能出现，即出现概率均为1／4。
每个字母的平均信息量为∑=-=ni i i x P x P H 12)(log )(=41log 4142⨯-=2 bit/符号因为每个脉冲宽度为5ms ，所以每个字母所占用的时间为 2×5×10-3=10-2s每秒传送符号数为100符号／秒 (2)平均信息量为∑=-=ni i i x P x P H 12)(log )(=51log 512-41log 412-41log 412-103log 1032-=1.985 bit/符号平均信息速率为 198.5 比特/秒1—5 国际莫尔斯电码用点和划的序列发送英文字母，划用持续3单位的电流脉冲表示，点用持续1个单位的电流脉冲表示；且划出现的概率是点出现概率的l/3；(1)计算点和划的信息量；(2)计算点和划的平均信息量。
第8章-多路复用与数字复接
1. 支路子帧插入比特数ms
8.1.1 直接法FDM
复用路数不是很大时，采用直接法
图8-1 直接法FDM系统原理框图
图8-1 直接法FDM系统频谱图
Ws ：副载波频率之间的间隔。
Wm ：消息信号的频谱。
Ws Wm Wg
Wg ：邻路间隔保护频带。
总信号 fs(t)直接在信道中传输所需的最小带宽为 WSSB NWm (N 1)Wg Wm (N 1)Wg
8.2.5 PCM 30/32
目 前 国 际 上 推 荐 的 PCM 基 群 有 两 种 标 准 ， 即 PCM30/32路(A律压扩特性)制式和PCM24路(μ律压扩 特性)制式。并规定，国际通信时，以A律压扩特性为 标准。 我国也规定采用PCM30/32路制式。
PCM30/32路制式基群帧结构共由32路组成， 其中30路用来传输用户话语，2路用作勤务。每路 话音信号抽样速率fs=8000Hz，故对应的每帧时间 间隔为125μs。一帧共有32个时间间隔，称为时隙， 每个时隙为125/32=3.9μs。各个时隙从0到31顺序编 号，分别记作TS0，TSl，TS2， …，TS31。每个抽 样值的编码位数k=8。一帧包含32×8=256个码元， 总数码率为8×32×8000=2048kb/s。
b
PCM24路制式基群帧结构
1比帧 同 特步码
各 个 时 隙 从 0 到 23 顺 序 编 号 ， 分 别 记 作 TS0 ， TS1，TS2， …， TS23，这24个路时隙用来传送24 路电话信号的8位编码码组。为了提供帧同步，在 TS23路时隙后插入1比特帧同步位(第193比特)。这 样，每帧时间间隔125μs，共包含193个比特。
和复接器主时钟相适应。
信息论与编码第八章1
T
H=[ Q I ] G=[ I P]
I I T Q P T 0 P
只有当PT=Q或P=QT时等式才成立。
例
(6,3)线性分组码，其生成矩阵是
1 1 1 0 1 0 G 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 1
定义8.2 对于2k个n长码字全体构成的分组码， 其码字中的k位称为信息位，n-k位称为校验位 或监督位。
线性分组码：监督元与信息元之间的关系可用 一组线性方程组来描述的(n, k)分组码。
编码效率：一个组中信息所占的比重。
k R n
– k：信息码元的数目 – n：编码组码元的总数目 – r：监督码元的数目
n = k+ r
定义8.3若（n，k）分组码中k个信息位同原始k 个信息位相同，且位于n长码字的前（或后）k位， 为校验位位于其后（或前），则称该分组码为系 统码，否则为非系统码。 定义8.4两个序列之间的汉明距离定义为两个序 列之间对应位不同的位数。 例如：α和β为码组X中的两个不同码字，X为一 个长度为N的二元码组，其中：
第8章 纠错编码
8.1纠错编码的基本概念 8.2纠错编码的分类 8.3线性分组码
8.4循环码
8.1 纠错编码的基本概念
• 信源编码提高数字信号有效性 将信源的模拟信号转变为数字信号 降低数码率,压缩传输频带(数据压缩) • 信道编码提高数字通信可靠性 数字信号在信道的传输过程中,由于实际信道的 传输特性不理想以及存在加性噪声,在接收端往 往会产生误码。 目的在于提高通信（或存储）的可靠性，减 低误码率。
令 H=
1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1
考研西北工业大学《825通信原理》强化精讲 绪论
5
1.2.2 模拟通信系统
是利用模拟信号来传递信息的通信系统。可由一般通信系 统模型略加改变而成。
1.研究的问题
（1）模拟通信系统中两种重要变换： 消息←→原始电信号（基带信号） 调制信号（基带信号） ←→已调信号（频带信号） （第5章） （2）信号受噪声干扰的影响－－噪声背景下的信号传输。 （第3、4章）
接 收 方
优点：只需一条信道、设备简单、传输距离远。 缺点：速度慢，需要外加码组或字符同步措施。
16
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。
同时发送8比特
0 1 1 0 1 1 0 0
发 送 方
接 收 方
优点：节省传输时间，速度快，不需要字符同步措施。 缺点：需要 n 条信道，设备复杂、成本高、传输距 离近。
RbM RBM log 2 M kRBM
Rb 2 RB 2 log 2 2 RB 2
28
4.多进制与二进制传输速率之间的关系
（1）码元速率不变，二进制信息速率与多进制信息速率之 间的关系：
RbN RBN log2 N RB 2 log2 N log2 N Rb 2
解决问题：模拟信源、数字通信系统如何对接。 模型：
关键：模拟信号数字化及其反之。 A/D转换器组成：抽样、量化、编码。 发端将模拟信号数字化，即进行A/D转换；
接收端需进行相反的转换，即D/A转换。
13
1.2.4
数字通信的主要特点
1. 优点
（1）抗干扰能力强； （2）差错可控； （3）易于加密处理，且保密性好； （4）便于处理、变换、存储； （5）便于将来自不同信源的信号综合到一起传输； （6）易于集成，使通信设备微型化，重量轻。
信号传输的介绍
信号传输是适于传输的信号的简称，包括模拟传输信号和数字传输信号。
模拟信号传输是信息在传输介质中以模拟信号传输的传输方式，模拟传输是一种不考虑其内容的一种传输，是传导能量的一种方式，传输的过程中必定损失能量，通过放大器放大其信号强度。
在长途传输中需一级级放大其能量，但其杂音随其增大，所谓失真。
数字信号传输是将信息在传输介质中以数字信号传输的传输方式，数字传输在传输过程中也需要放大信号，数字信号利用一种电路构成的门限电压将接受到得信号简单打重组再生，生成完全消除衰减或畸变的新的信号。
通信原理简答题答案
通信原理第六版课后思考题第1章绪论1、何谓数字信号？何谓模拟信号？两者的根本区别是什么？答：数字信号：电信号的参量仅可能取有限个值；模拟信号：电信号的参量取值连续；两者的根本区别在于电信号的参量取值是有限个值还是连续的。
2、画出模拟通信系统的一般模型。
3、何谓数字通信？数字通信有哪些优缺点？答：数字通信即通过数字信号传输的通信，相对模拟通信，有以下特点：1）传输的信号是离散式的或数字的；2）强调已调参数与基带信号之间的一一对应；3）抗干扰能力强，因为信号可以再生，从而消除噪声积累；4）传输差错可以控制；5）便于使用现代数字信号处理技术对数字信号进行处理；6）便于加密，可靠性高；7）便于实现各种信息的综合传输3、画出数字通信系统的一般模型。
答：4、按调制方式，通信系统如何分类？答：分为基带传输和频带传输5、按传输信号的特征，通信系统如何分类？答：按信道中传输的是模拟信号还是数字信号，可以分为模拟通信系统和数字通信系统6、按传输信号的复用方式，通信系统如何分类？答：频分复用（FDM），时分复用（TDM），码分复用（CDM）7、通信系统的主要性能指标是什么？第3章随机过程1、随机过程的数字特征主要有哪些？它们分别表征随机过程的哪些特征？答：均值：表示随机过程的n个样本函数曲线的摆动中心。
方差：表示随机过程在时刻t相对于均值a(t)的偏离程度。
相关函数：表示随机过程在任意两个时刻上获得的随机变量之间的关联程度。
2、何谓严平稳？何谓广义平稳？它们之间的关系如何？答：严平稳：随机过程(t)的任意有限维分布函数与时间起点无关。
广义平稳：1）均值与t无关，为常数a。
2）自相关函数只与时间间隔=-有关。
严平稳随机过程一定是广义平稳的，反之则不一定成立。
4、平稳过程的自相关函数有哪些性质？它与功率谱的关系如何？答：自相关函数性质：(1)R(0)=E[]——的平均功率。
(2)R()=R(-)——的偶函数。
(3)——R()的上界。
第8章数字电视基础
数字电视系统的分类〔P202〕
〔1〕按信号传输方式分类：
地面无线传输数字电视〔地面数字电视〕 卫星传输数字电视〔卫星数字电视〕 有线传输数字电视〔有线数字电视〕
〔2〕按业务和质量分类：
低清晰度电视LDTV〔图像水平清晰度大于250 线〕 标准清晰度电视SDTV〔图像水平清晰度大于500线〕 高清晰度电视HDTV〔图像水平清晰度大于800 线〕 超高清4K电视
是相同的。 5、伴音：高质量的立体声伴音，因此至少须有4
路数字化的伴音通道。 6、兼容：能比较方便地实现和SDTV信号格式之
间的相互转换。
36
方形像素
方形像素：像素在水平和垂直方向上的大小是相 同的像素。 电视系统采用方形像素好处：
〔1〕画面水平方向和垂直方向上所能容纳的像素数量 之比就与画面的宽高比相同。
帧频
25Hz 每帧有效行数 1080
宽高比
16:9
每行有效点
Y
数
R-Y B-Y
1920 960
取样频率
Y
74.25MHz
R-Y B-Y
37.125MHz
38
HDTV系统的数码率4:2:2分量编码方式
当采用当采用8比特量化时:
模拟全 信号
A/D
数 Y 数Y 数
字
字
字
亮 R-Y 信 R-Y 信
色
号
号
别 离
B-Y
处 理
B-Y
编 码
D/A
模拟全 信号
复合编码和分量编码比较
1、“复合编码〞与电视制式有关 “分量编码〞与电视制式无关
2、在节目后期制作中：
“复合〞需解码 “分量〞无需解码
3、传输时：
通信原理与通信技术(第二版_张卫钢版)课后答案(1-8章详解)
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：NSlg 1020=所以100=NS由香农公式可得信道容量为：bps C 19941647.63000)1001(log 30002≈⨯≈+=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 bitI e 25.3105.01log 2== x 的信息量 bit I x 97.8002.01log 2==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。
第8章 MODEM (1)
Modem1．简介Modem是modulation and demodulation的缩写，中文即调制解调器。
MODEM用于基于电话线的数据通信系统中，在宽带网络连接还没有普及，大多数因特网访问使用的通信线路都是电话线的时期，MODEM是非常流行的上网设备。
Modem可以将计算机发出的数字信号转换成适合于在网络上传输的模拟信号，或将网络上传输的模拟信号转换为计算机可以识别的数字信号（还有一种称为数字MODEM的设备，这不在本文的论述范围内）。
2．组成Modem由发送、接收、控制、接口、操纵面板及电源等部分组成。
数据终端设备以二进制串行信号形式提供发送的数据，经接口转换为内部逻辑电平送入发送部分，经调制电路调制成线路要求的信号向线路发送。
接收部分接收来自线路的信号，经滤波、反调制、电平转换后还原成数字信号送入数字终端设备。
3．工作原理电话线可以使通信的双方在相距几千公里的地方相互通话，是由于在每隔一定距离都设有中继放大设备，保证话音清晰。
在这些设备上若再配置Modem，则能通电话的地方就可传输数据。
一般电话线路的话音带宽在300～3400Hz范围，而数字信号的带宽要远远大于这个范围，因此需要将数字信号进行调制，使调制后的信号带宽满足电话线路的带宽要求。
常用的调制方法有三种:频移键控（FSK）、相移键控（PSK）、相位幅度调制（PAM）。
（1）频移键控（FSK）。
用特殊的音频范围来区别发送数据和接收数据。
如调频ModemBell-103型发送和接收数据的二进制逻辑被指定的专用频率是:发送，信号逻辑0、频率1070Hz，信号逻辑1、频率1270Hz；接收，信号逻辑0、频率2025Hz，信号逻辑1、频率2225Hz。
（2）相移键控（PSK），高速的Modem常用四相制，八相制，四相制是用四个不同的相位表示00、01、10、11四个二进制数。
PSK技术可以使300bps的Modem传送600bps 的信息，因此在不提高线路调制速率仅提高信号传输速率时很有意义，但其控制复杂，成本较高，若使用八相制则更复杂。
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s m m, s 2m 即：
否则，会产生混叠失真。
fs 2 fm
抽样信号的恢复：
在接收端，采用理想低通滤波器： 就可将原信号恢复出来。
H
(
)
1, 0,
m m
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第8章 模拟信号的数字传输
8.2.3 自然抽样 提出：由于理想的冲击脉冲很难产生, 通常是用一定宽度的矩形
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第8章 模拟信号的数字传输
8.2 抽样定理
模拟信号数字化的首要任务是将模拟信号时间离散化，抽样 定理是其理论基础。
8.2.1 低通信号的抽样定理及其意义
1. 抽样定理：若连续信号f(t)为最高频率为fm的频带有限低通 信号，那么只要以fs≥2fm的速率对f(t)进行等间隔（Ts≤1/2fm ） 抽样，则信号f(t)将被所得到抽样函数fs(t)完全确定。
在通信系统中我们把这个过程称为信源编码。 随着通信系统中传输容量越来越大，为了提高传输效率，信 源编码的另一个任务是压缩编码，即以最小的数据率来表达和 传送信源信息。
信源编码的两个主要过程为： 模数转换（A/D）、信源的压缩编码。
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通信原理
2
第8章 模拟信号的数字传输
研究内容： 本章着重讨论模拟信号数字化的方法，包括脉冲编码调制
图8-4 自然抽样的关系图
显然：因此只要ωs≥2ωm，在接收端也只要经过理想低通滤波同 样可以恢复出基带信号f(t)。
不足：自然抽样在恢复时,不容易确定抽样值。
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第8章 模拟信号的数字传输
8.2.4 平顶抽样(瞬时抽样) 提出：自然抽样后信号的幅度是随f(t)线性变化的，当随机噪声 影响时，无法确定抽样时刻的值，因此希望抽样以后的信号的 幅度是恒定的。平顶采样就是让采样脉冲的大小为f(t)的瞬时值， 且在脉冲持续时间内保持不变。
第8章 模拟信号的数字传输
通信原理
第8章 模拟信号的数字传输
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西北工业大学
2012.5
通信原理
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第8章 模拟信号的数字传输
第8章 模拟信号的数字传输 8.1 引言
通信的目的是把信源产生的信息送到目的地，这些信源信息 绝大数是模拟信号。在数字通信系统中必须把这样的模拟信源 输出转换为数字形式，通常采用抽样、量化和编码的方式实现 模拟信号的数字化。
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第8章 模拟信号的数字传输
2.意义：从信息传输角度，不需要传输信号f(t)本身，而只要
传输间隔为Ts的抽样值fs(t)= f(kTs) ，在接收端就可以不失真 的恢复原来的信号。
不失真条件：
fs
1 Ts
2
fm
或
Ts
1 2 fm
最小抽样速率 fs= 2fm 称为奈奎斯特速率。
最大抽样间隔Ts = 1/2fm 称为奈奎斯特间隔。
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第8章 模拟信号的数字传输
8.2.2 理想抽样 抽样的过程可以看作是一个简单的开关通断过程，即开关电
路周期性的闭合是由一个周期性脉冲序列控制，如图所示。
f (t)
fs
fs (t)
图8-1 抽样电路功能图
f (t)
fs (t)
脉冲序列对f(t)进行抽样，设sp(t)是宽度为τ、高度为A、周期为 Ts 矩形脉冲序列。
分析: fs t f t Sp t
sp t
A
Ts
k
Sa
ks
2
e
jkst
（周期性脉冲序列傅氏级数展开式）
Fs
1 2
F
k
A Ts
Sa
ks 2
2
ks
A Ts
Sa
k
ks 2
F
ks
k
k
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第8章 模拟信号的数字传输
抽样定理证明：
fs t f t Ts t
f t t kTs f kTs t kTs
k
k
f (t)
Fs
1 2
F
s
k
ks
s
F
2 k
ks
1
F
Ts k
ks
F ()
1
图8-2 理 想抽样的 关系图
f (t) × fs (t) Ts (t)
H ( f ) xs (t)
q(t)
f (t)
F()
t Ts (t )
t
fs (t)
t
q(t) 卷 积t xs (t) Nhomakorabeat
(a) 时 时 时 时
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m m
s ()
2s s
s FS ()
2 s
2s s m m s Q()
（PCM）、增量调制（DM）的原理和性能；同时介绍时分 复用（TDM）的原理；最后介绍信源压缩编码的基本方法。
➢ 8.1 引言 ➢ 8.2 抽样定理 ➢ 8.3 模拟信号的量化 ➢ 8.4 脉冲编码调制（PCM） ➢ 8.5 增量调制（DM） ➢ 8.6 时分复用（TDM） ➢ 8.7 信源压缩编码简介
信道
fs (t) 理想 LPF
fˆ (t)
Ts (t)
理想抽样
h(t) 抽样与恢复
如果开关闭合的瞬间很短，理论上可以把这种情况看成是一个 理想的抽样过程，就是用周期性的单位冲击脉冲序列与模拟信 号f(t)相乘。
fs (t) f (t) •Ts (t) f (t) • (t kTs ) f (kTs ) (t kTs ) （8.2-1）
Ts
f (kTs )
t
Ts (t)
t
fs (t)
Ts
t
问：如何恢复？
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m 0 m
(s )
s
Fs ()
1/ Ts
m
s
Ts (t) ss ()
频谱周期延拓
通信原理
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第8章 模拟信号的数字传输
可以看出：抽样后信号频谱,除了保留原来的信号频谱,Fs (ω)
是一个 F(ω) 的频谱以 ωs 为周期延拓的周期信号,为了恢复出
方法：就是先进行理想抽样,再经过一个线性网络,使得取样后 的信号形成由一系列幅度为取样值，并具有一定宽度的矩形脉 冲序列。
f (t) × fs (t) Ts (t)
H ( f ) xs (t)
q(t)
q(t) Q( f ) H( f )
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通信原理
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第8章 模拟信号的数字传输
平顶抽样时信号关系图：
可以看出：抽样信号的频谱也是将基带信号的频谱以ωs周期延 拓。
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通信原理
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第8章 模拟信号的数字传输
f (t)
F()
t Ts (t )
m m
S ( )
t
2s s
s 2 s
fs (t)
FS ( )
t
(a) 时 时 时 时 时
s m
2s s m m s 2 s
(b) 时 时 时 时 时