通信原理第6章数字基带传输系统2
通信原理 第6章_数字信号的基带传输

功率谱密度为:
T P(f) S
Sa2
fT
(S
)
S
4
2
0.6 0.4 0.25 0.2
0
2.0
单极性不归零
1.5
P= 0.5
1.0
0.5
0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 f/fb
0
双极性不归零 P= 0.5
0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 f/fb
0.12
0.08 0.0625
0.04
单极性归零 0.0507 半占空P= 0.5
1
Sa2 (m
)
(
f
16
2
16 m
2
mfs )
TS Sa2 (fTS ) 1 ( f ) 1 Sa2 (m ) ( f
16
2 16
16 m奇数
2
mfs )
4、双极性归零码
∵ g1(t)= Gτ(t), g2(t)= - Gτ(t),τ=TS /2,
∴
,G2(f)=- G1(f)
且当信源等概 p=1/2时,单双极性归零码的
差分码或相对码(Differential encoding): 差分码又称为相对码,特征是:不用电平的绝对值 而用电平的相对变化传0、1符号。
原始代码 1 1 0 1 0 0 1
传号差分码
“1变0不变”,
TS
空号差分码
“0变1不变”
TS
多电平波形
0 0 0 1 0 1 10 0 0 1 1 11
Ts Ts
习题6-1
设二进制符号序列为110010001110,试以 矩形脉冲为例,分别画出相应的单极性波 形,双极性波形,单极性归零波形,双极 性归零波形,二进制差分波形及八电平波 形。
数据通信原理第6章

码型的频域特性 抗噪声能力 提取位定时信息 简单二元码 1B2B码 AMI码 HDB3码 2B1Q码
2. 二元码
每个码元上传送一位二进制信息
3. 三元码
4. 多元码
每个码元上传送一位多进制信息
28
2.简单二元码的功率谱
花瓣形状:主瓣,旁瓣 主瓣带宽:信号的近似带宽-----谱零点带宽
数字信息--------------->码型---------->数字信息
5
数字基带信号的码型设计原则
⑴ 码型应不含有直流,且低频成分小,尽量减少高频分量以节约 频率资源减少串音;
(2)码型中应含有定时信息,便于提取定时信息;
(3)码型变换设备要简单; (4)编码应具有一定的检错能力; (5)编码方案应对信息类型没有任何限制; (6)低误码率繁殖;
H ( ) GT ( )C( )GR ( )
假定输入基带信号的基本脉冲为单位冲击δ(t),这样发送 滤波器的输入信号可以表示为
d (t )
k
a (t kT )
k b
图 6 – 6 基带传输系统简化图
38
其中ak 是第k个码元,对于二进制数字信号,ak 的取值为0、 1(单极性信号)或-1、+1(双极性信号)。
(7) 高的编码效率;
6
7
8
1.单极性非归零(NRZ)码 单极性:1---高电平;0---0电平,码元持续期间电平不变 非归零:NRZ (nor-return to zero) 有直流且有固定0电平,多用于终端设备或近距离传输 (线路板内或线路板间);
特点:发送能量大,有利于提高收端信噪比;信道上占 用频带窄;有直流分量,导致信号失真;不能直接提取 位同步信息;判决门限不能稳定在最佳电平上,抗噪声 性能差;需一端接地。
通信原理(第六章 数字基带传输系统)图片公式

七、什么是眼图?眼图模型、说明什么问题?
八、时域均衡:基本原理、解决什么问题?如何衡量均 衡效果?
一、数字基带系统和频带系统结构
一、数字基带信号(电波形)及其频谱特性(1)
二元码:幅度取值只有两种“1”、“0”或“1”、 “-1”
单极性非归零码:用高低电平分别表示“1”和“0”, 如图6-1(a) 。一般用于近距离之间的信号传输 双极性非归零码:用正负电平分别表示“1”和“0”, 如图6-1(b)。应用广泛,适应于在有线和电缆信道中 传输。 单极性归零码:有电脉冲宽度比码元宽度窄,每个脉 冲都回到零电位。如图6-1(c)。利于减小码元间波形 的干扰和同步时钟提取。但码元能量小,匹配接收时 输出信噪比低些
二、基带传输码的常用码型(4)
HDB3特点:保持AMI码的优点,三元码,无直流分量,主 要功率集中在码速率fb的1/2出附近(如图)。 位定时频率分量为零,通过极性交替规律得到检错能力。 增加了使连0串减少到 至多3个的优点,而不管 信息源的统计特性如何。
对于定时信号的恢复 是十分有利的。广泛应 用于基带传输与接口码。
Pv (w) = 2p å
¥ m =-
Cn d (w - mws )
2
Pv ( f ) = å
2
Cn d ( f - mf s )
2
故稳态波的双边功率谱密度
Pv ( f ) = å
¥ m =-
f s [ PG1 (mf s ) + (1 - P)G2 (mf s )] ? d ( f
mf s )..(6.1 - 14)
代入(6.1-26)得单极性非归零波形的双边功率谱密度
Ps (w) = Ts 2 1 Sa (p fTs ) + d ( f )..(6.1 - 30) 4 4
通信原理简答题及答案

通信原理简答题及答案第一章绪论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。
樊昌信《通信原理》(第6版)(名校考研真题 数字基带传输系统)【圣才出品】

第6章 数字基带传输系统一、判断题1.在线路编码中HDB 3码的编码效率要高于双相码的编码效率。
()[南邮2011、2009研]【答案】√【解析】HDB 3码是1B1T 码,编码效率为2/3,双相码是1B2B 码,编码效率为1/2。
2.线路编码一般采用双极性波形,这样就可以没有直流分量,可以更好的适应信道。
( )[南邮2010研]【答案】√【解析】一般要求线路码的功率谱不应含有离散的直流分量,并尽量减小低频分量,双极性波形符合这一特点。
3.信号幅度相等时,单极性数字基带系统性能要优于双极性系统的性能。
( )[南邮2010研]【答案】×【解析】对于双极性不归零码,平均误比特率为;对于单极性不)2(21221nA erfc P b δ=归零码,平均误比特率为,所以在信号幅度A 、信息速率、接收低通)8(21222n A erfc P b δ=滤波器的带宽及噪声功率谱均相同的情况下,,即双极性基带系统的误码率比单21b b P P <4.部分响应改变了信号的谱特性,付出的代价是输出电平的增多,属于牺牲信噪比换取带宽。
()[南邮2011研]【答案】√【解析】部分响应带来的好处是减少了串扰和提高了频带利用率,其代价是发送信号功率增加。
对于L进制信号,第Ⅰ、Ⅳ类部分响应信号的电平数为2L-1,因此输出电平增多,牺牲了信噪比换取带宽。
5.时域均衡器可以用可调的横向滤波器来实现。
()[南邮2010研]【答案】√【解析】横向滤波器由延迟单元、抽头系数及加法器构成,可用作线性均衡器,在时域上实现均衡。
二、选择题1.在相同的传信率下,若采用不归零码,下列信号中带宽最小的是()。
[南邮2009研]A.AMIB.1B2BC.CMID.Manchester【解析】AMI可看为单极性不归零码的变形,其带宽为R s;1B2B、CMI和Manchester均为双极性不归零码,提高了检错能力,但所需带宽增加,为2R s。
樊昌信通信原理第6章 数字基带 (7版)电子教案

信道 噪声
引言
接收 滤波器
抽样 基带脉冲
判决器
输出
同步 提取
抽样判决器: 作用:对接收滤波器的输出波形进行抽样判决, 目的:确定发送信码序列,再生基带信号。
同步提取: 提取用于抽样的位定时脉冲。
基带传输系统各点波形:
引言
输入信号
a 1
0
11
0
0
11
t
码型变换 b
传输波形 c
信道输出 d
sn (t)
g1 (t g(2 t
nTB ), nTB),
以概率P出现 以(1 P)出现
稳态波v(t) 和 交变波u(t)
v(t):随机序列s(t)的统计平均分量,每个码元统计平均
波形相同:
v(t) [Pg1(t nTB ) (1 P)g2 (t nTB )] vn (t)
(f)
0
t
-E
00
00
01
01
10
11
11
六种基本信号波形
(a)单极性波形 —— 特点:极性单一、有直流分量和低频分量。 —— 应用:设备内部和数字调制器中。
1011001 +E
(a)
0
TB
(c) +E
(b0 )双极性波形
1011001
(b) +E
0 -E
(d) +E
0
-E
(e)—+E —1 优0 点1:无1 直0流分0 量1 (等概(f) )、01抗0扰0 能力较强01 。00
—0 — 应用:V.24、RS-23t 2C接口标准和数10 字调制器中。
通信原理讲义-第六章 数字信号的载波传输1二进制调制

数字信号的调制可以看成特殊调制信号 的模拟调制,类似模拟调制的情况,数 字调制也是用调制信号调制载波的三个 参数:振幅、频率、相位。 相应地称为:幅度键控、频率键控、相 位键控。
6.1 二进制数字调制
二进制数字调制是指调制信号为二进制 基带信号,这种调制信号仅有两种电平, 表示为“1”和“0”: 二进制数字调制又分为: 二进制幅度键控 二进制频率键控 二进制相位键控
数字基 带信号 二进制幅度键控s2ASK(t)
载波Acoswct
二进制幅度键控解调(非相干)
带通 滤波器
1 0.5 0 -0.5 -1 0 1 0.5 0 -0.5 -1 0 1 0.5 0 -0.5 -1 0 100 200 300 400 500 600 100 200 300 400 500 600 100 200 300 400 500 600
1 A1 0 0 0 1 ……
由调频理论,调制后信号的瞬时频率 w(t)=w0+KFMf(t) 而对单极性二元基带信号只有两种电平: f(t)=0或1, 故:w1= w0+KFM w2= w0。
二进制频率键控调制后的时域波形
1
1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1
二进制差分相位键控的调制方法
二元单 极性码 输入 相对码 差分编码 二进制差分相位 键控DPSK输出
Acos(wct)
载波发生器
差分编码原理:
后一位与新生成的前一位码做模2和得到新生成的码
绝对码:1 0 0 1 0 1 1 0 相对码:1 1 1 0 0 1 0 0
二进制差分相位键控的解调(相干)
通信原理习题课(2)

解: AMI码:+1 0 -1 +1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1 0 +1 AMI码如图6-18所示。 HDB3码 :+1 0 -1 +1 0 0 0 +V –B 0 0 –V 0 +1 0 -1 HDB 3 码如图6-19所示
+E
0
-E 图6-18
+E
0
-E 图6-19
6-8 已知信息代码为101100101,试确定相应的双相码和 CIM码,并分别画出它们的波形图。
fsP(1 P)
G1( f
)G2(
2 f)
m
fs PG1(mfs)(1P)G2(mfs)
2 (f
mfs)
计算整理得:
Ps ()
fs
G( f
)2
1T6s 1 cos
fTs 2
0
f 1 Ts
其他
功率谱密度如下图所示。
Ps(ω)
Ts/4
Ts/16
-1/Ts
-1/2Ts
0 1/2Ts
ω 1/Ts
(2)不可以直接提取频率 fs 1/ Ts的位定时分量。
k(与t无关) 且
0 k 1 ,则脉冲序列将无
g2 (t)
离散谱。
解答:基带信号的功率谱分为稳态波功率谱和交变波功率谱 两部分。其中只有稳态波功率谱有离散谱分量。由稳态波功 率谱密度公式:
P ()
v
m
fs PG1(mfs)(1P)G2(mfs) 2g ( f
mf ) s
其中:
G1(mf s )
g(t)
A
t
-Ts/2
0
Ts/2
图P6-3
通信原理(陈启兴版) 第6章作业和思考题参考答案

(相对码) (绝对码)
e 输出
0
1
1
0
1
1
0
a
t
b
t
c t
d t
e
0
1
1
0
1
1
0
(b) 图 6-30 2DPSK差分相干解调原理框图各点时间波形
6-7 在 2ASK 系统中,已知码元传输速率 RB = 2×106B,信道加性高斯白噪声的单边功率谱密度 n0 = 6×10-18W/Hz,接收端解调器输入信号的峰值振幅 a = 40 μV。试求:
0
1
1
0
1
1
0
a
t
b
t
c t
d t
e
1
1
0
1
1
0
1
1
f
0
1
1
0
1
1
0
(b)
图 6-29 2DPSK相干解调各点时间波形
(3)差分相干解调原理框图及其各点时间波形如图 6-30(a)和(b)所示。
a
e2
DPS K
(t)
滤 带波 通
器
相乘 器
c
d
滤 低波 通 器
判 抽决 样 器
b 延迟Ts
定时 脉冲
(a)
带通滤波器 2 f2
cos(2πf1t)
低通滤波器
码元定时脉冲
uo(t)
抽样判决器
低通滤波器
cos(2πf2t) 图6-24 2FSK信号的解调原理框图
(3) 2FSK 信号的第一零点带宽为
B2FSK | f2 f1 | 2 fs 2000 21000 4000(Hz)
数字基带传输系统的基本结构及各部...

通信原理辅导及习题解析(第六版)第6章数字基带传输系统本章知识结构及内容小结[本章知识结构]图6-1 第6章知识结构框图[知识要点与考点]1.数字基带信号(1)数字基带信号波形基本的数字基带信号波形有单、双极性不归零波形,单、双极性归零波形、差分波形与多电平波形。
(2)数字基带信号的数学表达式 ①()()nsn s t a g t nT ∞=-∞=-∑式中,()s t 为单极性时,n a 取0或+1;()s t 为双极性时,n a 取+1或-1。
()g t 可取矩形 ②()()nn s t s t ∞=-∞=∑(3)数字基带信号的功率谱密度[]212212()(1)()()()(1)()()s s s s s s m P f f P P G f G f f PG mf P G mf f mf δ∞=-∞=--++--∑① 二进制数字基带信号的功率谱密度可能包含连续谱与离散谱。
其中,连续谱总是存在,根据连续谱确定信号带宽;在双极性等概信号时,离散谱不存在,根据离散谱确定直流分量与定时分量;② 二进制不归零基带信号的带宽为s f (1/s s f T =);二进制归零基带信号的带宽为1/τ。
2.常用传输码型常用传输码型有三电平码(AMI 码、HDB3码)与二电平码(双相码、差分双相码、密勒码、CMI 码、块编码)。
其中,AMI 码与HDB3码需要重点掌握。
(1)AMI 码将消息码的“1”(传号)交替地变换为“+1”和“-1”,而“0”(空号)保持不变。
(2)HDB3码 ① 编码规则:当连0数目不超过3个时,同AMI 码;连0数目超过3时,将每4个连“0”化作一小节,定义为B00V ;V 与前一个相邻的非0脉冲极性相同,相邻的V 码之间极性交替。
V 的取值为+1或-1;B 的取值可选0、+1或-1;V 码后面的传号码极性也要交替。
② 译码规则:寻找破坏脉冲V 码,即寻找两个相邻的同极性码,后一个码为V 码;V 码与其之前的3个码一起为4个连0码;将所有-1变成+1后便得到原消息代码。
通信原理 第六章 数字基带传输系统

来源: 来源: 计算机输出的二进制数据 模拟信号→ A/D →PCM码组 上述信号所占据的频谱是从直流或低频开始的,故称数 数 字基带信号。 字基带信号
2008.8 copyright 信息科学与技术学院通信原理教研组 3
基本概念
2、数字信号的传输
1)基带传输 基带传输——数字基带信号不加调制在某些 基带传输 具有低通特性的有线信道中传输,特别是传输距离 不太远的情况下; 2)频带传输 频带传输——数字基带信号对载波进行调制 频带传输 后再进入带通型信道中传输。
2008.8 copyright 信息科学与技术学院通信原理教研组 19
传输码结构设计的要求
码型变换或成形是数字信息转换为数字信号的过程, 码型变换或成形是数字信息转换为数字信号的过程,不 数字信息转换为数字信号的过程 同的码型将有不同的频谱结构,对信道有着不同的要求。 同的码型将有不同的频谱结构,对信道有着不同的要求。
1 2 3 4 5
引言 数字基带信号码波形 基带传输的常用码型 基带脉冲传输和码间干扰 无码间干扰的基带传输特性
2008.8
copyright 信息科学与技术学院通信原理教研组
18
6.3基带传输的常用码型 3
在实际的基带传输系统中, 在实际的基带传输系统中,并不是所有类 型的基带电波形都能在信道中传输。 型的基带电波形都能在信道中传输。 对传输用的基带信号有两个方面的要求: 对传输用的基带信号有两个方面的要求: ( 1 ) 对代码的要求 , 原始消息代码必须编 对代码的要求, 成适合于传输用的码型; 传输码型的选择) 成适合于传输用的码型;(传输码型的选择) 对所选码型的电波形要求, (2) 对所选码型的电波形要求,电波形应 适合于基带系统的传输。(基带脉冲的选择) 。(基带脉冲的选择 适合于基带系统的传输。(基带脉冲的选择)
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。
樊昌信《通信原理》(第7版)章节题库(数字基带传输系统)【圣才出品】

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【答案】
【解析】设定初始电平为 0,则由编码规则知编码后的波形为 00101110,编码器的实 现可将输入序列位取反然后与前一输出结果相与。
判决门限电平应该调低,以降低整体的误码率。
9.噪声容限越大,系统的抗噪声性能______。 【答案】越好
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【解析】噪声容限越大,系统对于接收码元错误判决的次数越少,误码率低,系统的抗 噪声性能越好。
10.衡量均衡效果的两个准则是______和______准则。 【答案】峰值畸变;均方畸变 【解析】有限长的均衡器可以减小 ISI(码间串扰),但不能完全消除码间串扰,其均衡 效果可用峰值失真(畸变)和均方失真(畸变)两个准则来衡量。
11.在数字基带传输系统中,插入横向滤波器的目的是______。 【答案】减小码间串扰 【解析】横向滤波器的功能是利用它产生的无限多个响应波形之和,将接收滤波器输出 端抽样时刻上有码间串扰的响应波形变换成抽样时刻上无码间串扰的响应波形,从而减小码 间串扰。
12.采用时域均衡的目的是______。 【答案】降低码间串扰 【解析】时域均衡是将均衡器输入端有码间串扰的波形变换成无码间串扰的响应波形, 能够有效地减小码间串扰。
3.设二进制信码序列的码速率为 1200Baud,则数字双相码的谱零点带宽为______。
【答案】B=2400Hz
【解析】双相码以双极性 NRZ
波形传输,所占用的带宽加倍,B
《通信原理》第六章 数字基带传输常用规律和技巧

1第一部分AMI码与HDB3码对传输用的基带信号的主要要求:对代码的要求:原始消息代码必须编成适合于传输用的码型;对所选码型的电波形要求:电波形应适合于基带系统的传输。
1. AMI码(传号交替反转码)编码规则:传号(“1”)极性交替,空号(“0”)不变。
例:信码{an}: 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 AMI: +1 0 -1 0 0 +1 0 0 0 0 0 -1 0 +1特点:(1)无直流分量和仅有小的低频分量;(2)二电平→三电平--1B/1T码(一个二进制符号变换成一个三进制符号所构成的码);(3)易于检错;(4)编、译码简单;(5)当出现长的连0串时,不利于定时信息的提取。
1.00.5s2. HDB3码编码规则:(1)当连“0”个数不超过3时,仍按AMI码的规则编,即传号极性交替;(2)当连“0”个数超过3时,4个连“0”为一组,当该组四连“0”与其前一组四连“0”之间有奇数个传号码,用000V取代该组四连“0”。
V 极性与其前非零码极性一致,V本身满足极性交替;(3)当该组四连“0”与其前一组四连“0”之间有偶数个(包括0个)传号码,用B00V取代该组四连“0”。
B极性与其前一非零码极性相反,V极性与B极性一致,V本身满足极性交替;例如:1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1HDB3 +V -1 +1 -B 0 0 -V +1 -1 +1 0 0 0 +v 0 +1 译码:凡遇到-1 0 0 0 -1+1 0 0 0 +1+1 0 0 +1-1 0 0 -1译成:*0 0 0 0例:HDB3:0 +1 0 0 0 +1 -1+1 -1 0 0 -1 0 +1 0 -1代码:0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1特点:1)无直流分量、低频分量小;2)连0串不会超过3个,对定时信号的恢复十分有利;3)编码复杂,译码简单。
《通信原理B》第6章 数字基带传输系统 作业

第6章 数字基带传输系统作业
6-1 设单极性NRZ 数字基带信号的码速率B R 为1200Baud ,“1”、“0”分别用幅度为+A 、0的矩形脉冲表示,且“0”码出现的概率为0.4.
(1)试求该信号的谱零点带宽及直流功率; (2)该信号是否存在定时分量?
6-2 已知二进制信码序列为1011000000000101,请写出相应的差分码(规则:“1”变“0”不变,假定初始状态为“0”)、HDB3码(第一个“1”编为“+1”)以及差分双相码(规则“1”前后码元跳变规则相反,“0”前后码元跳变规则相同,假定初始状态为“10”)。
要画出如图的表格。
(注意不画波形,只编码)
信码
1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 差分码
HDB3码 差分双相码
6-3已知基带传输系统总特性如图所示,
)
(H
(1) 当传输码元宽度为B T 时,该系统是否有码间串扰? (2) 试求该系统无码间串扰的最高传码率B R 和频带利用率B η。
(3) 若分别以()()()2/
31/21/1/3B B B B T T T T 、
、、的速率传输数据,哪些速率可以消除码间串扰?
6-4 设某基带系统的总传输特性()H ω如下图所示,试确定: (1)滚降系数α、奈奎斯特带宽N f 和系统带宽B 。
(2)无码间串扰的最高频带利用率b η;
(3)若分别以400B 、600B 、1200B 、2400B 的码元速率传输,哪些传输时有码间串扰。
数字信号的基带传输 (2)

21
b. 无在线检错能力
双极性信号
在正逻辑中: 二进制 “1”——〉+AV 二进制 “0”——〉 - A V
优点: a. 如果0、1等概,则无直流分量
b. 抗干扰能力比单极性信号强 缺点: a.需要两种电源 b. 无在线检错能力
应用 : 机内码,近距离接口码
5
基本概念
二、基带传输与频带传输
数字基带信号:未经调制的数字信号,它所占据的频谱是从零
频或很低频率开始的。
基带传输:将数字基带信号通过基带信道(传递函数为低通型)传
输 —— 信号频谱不搬移,直接传送。
同轴电缆,双绞线 频带信号:数字基带信号经正弦波调制的带通信号 频带传输:将数字带通信号通过带通信道传输
(1)齐次性
若 x(t ) T y(t )
则x(t ) T y(t )
(2)可叠加性
y1 t T x1 t ,
y2 t T x2 t
yt T x1 (t ) x2 (t ) T x1 (t ) T x2 (t )
假定通过系统前的信号为X(t),通过系统后的信号为Y(t),
不失真系统只能导致信号如下改变:
Y (t ) kX (t t 0 )
13
系统对信号的作用如下:
输入信号
系统
输出信号
Y ( ) X ( ) H ( )
不失真系统信号输出:
X(t )
h(t )
Y( t )
Y ( t ) kX( t t0 )
光纤, 无线
6
基带和频带传输模型
数字信号 码型生成器 数字信道 接收 滤波器 抽样判决器
通信原理习题答案郑国梓精要

第1章 绪论1-2 设信源X 由4个符号a,b,c,d 组成,各符号出现概率分别为3/8,1/4,1/8,1/4,每个符号的出现是独立的,求(1)信源熵H(X);(2)一个消息babcacaddabbcdcaabdcb 的信息量I 。
解:(1)符号/bit .log log log log )x (p log )x (p )x (H i i i 906141418181414183832222241=----=-=∑= (2)4148154168362222412log log log log )x (p log N I i i i ----=-=∑=bit ..494381512498=+++=若 bit ..)x (H 0264021906121=⨯=⨯个符号 是统计平均,与题意不符,为错的。
1-4 八进制数字信号在3分钟内共传送72000个码元,求码元速率和每个码元所含的信息量。
解:码元速率: B R B 40060372000=⨯=每个码元所含的信息量:bit log I 382==1-5 已知信源X 含有两个符号x 1,x 2,它们的出现概率分别为p(x 1)=q ,p(x 2)=1-q ,设信源每秒向信道发出1000个符号,求此无扰离散信道的信道容量。
解:符号/bit )q (log )q (q log q )x (p log)x (p )x (H i i i----=-=∑=1122212当21=q 时,信源熵有最大值:符号/bit H max 1= 每秒发送1000个符号,所以最大信息速率:s /bit R max b =⨯=10001信道容量:s /bit R C max b 1000==第2章 预备知识2-4 (a )试写出图P2-3(a )所示方波波形的复数傅里叶级数表示式;(b )用(a )中所得结果写出图P2-3(b )所示三角形波的复数傅里叶级数表示式。
解:(a )t n j n e n Aj t f 0)12(1)12(2)(ωπ+∞-∞=∑⋅+= (b )∑∞-∞=+⋅++=n t n j e n AT AT t f 0)12(22002)12(4)(ωπ2-9 已知)(t f 的频谱函数如图P2-5所示,画出t t fcos )(ω的频谱函数图,设τωω50=。
《通信原理》樊昌信__课后习题答案

《通信原理》樊昌信__课后习题答案第⼀章概论1.3 某个信息源由A 、B 、C 、D 等4个符号组成。
这些符号分别⽤⼆进制码组00、01、10、11表⽰。
若每个⼆进制码元⽤宽度为5ms 的脉冲传输,试分别求出在下列条件下的平均信息速率。
(1)这4个符号等概率出现;(2)这4个符号出现的概率分别为1/4、1/4、3/16、5/16。
解:每秒可传输的⼆进制位为:()20010513=?÷-每个符号需要2位⼆进制,故每秒可传输的符号数为: 1002200=÷ (1) 4个符号等概率出现时每个符号包含的平均信息量为: bit 24log 2=故平均信息速率为:s b R b /2002100=?=(2)每个符号包含的平均信息量为:bit 977.11651log 1651631log 163411log 41411log 412222=+++故平均信息速率为: s b R b /7.197977.1100=?=1.6 设⼀个信号源输出四进制等概率信号,其码元宽度为125s µ。
试求码元速率和信息速率。
解:码元速率为:()baud R B 80001012516=?÷=- 信息速率为:s kb R R B b /16280004log 2=?==第⼆章信号2.2 设⼀个随机过程X (t )可以表⽰成:()()∞<<∞-+=t t t X θπ2cos 2其中θ在(0,2π)之间服从均匀分布,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:它的能量⽆限,功率有界,所以是⼀个功率信号。
`()[]()[]()()()πτθπτθππτπθπθπτπθπππ2cos 4224cos 2cos 22122cos 22cos 22020=+++=+++=?d t d t t由维纳-⾟钦关系有:()()ττωωτd e R P j X -+∞∞-?=()()[]πωδπωδπ222++-=2.3 设有⼀信号可表⽰为:()()??>≥-=000exp 4t t t t x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。
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基带系统所能提供的最高频带利用率为 η=2波特/赫。通常,我们把1/(2Ts)称为奈奎斯 特带宽,记为W,则该系统无码间串扰的最高 传输速率为2W波特,称为奈奎斯特速率。
18
f s>2W(码元速率大于两倍系统带宽值 )
n
H( f n T )
s
1 Ts
1 W Ts
2
Ts
Ts
H ( )e
jt
d
Ts
1 jt 2 2 e d Sa( t) 2 Ts Ts
15
)
s(t) S0
Ts
-4Ts
-3Ts
-2Ts
-Ts
O
Ts
2Ts
3Ts
4Ts
t
(b)
输入数据若以1/Ts波特速率传送时,理想低 通系统的冲激响应在t=0时不为0,在其它抽样时 刻(t=kTs, k≠0) 都等于0,这表明采用这种波形 作为接收波形时,不存在码间干扰。
6.4.2 无码间串扰的条件
6.4.3 无码间串扰的传输特性的设计
6.4.1 消除码间串扰的基本思想
r (kTs t0 ) ak h(t0 )
n nk
3
a h[(k n)T
n
s
t0 ] nR (kTs t0 )
若想消除码间串扰,只要第2项为0 即可。
由于an是随机的,要想通过各项相互抵消使 码间串扰为0是不行的。 前一码元影响最大,让前一码元的波形在后 一码元抽样判决时刻为已衰减为0 。 前一码元的波形在后一码元抽样判决时刻未 衰减到0 ,但可在t0+Ts,t0+2Ts等后面码元抽样 判决时刻正好为0。
1 RB Ts
作图理解
讨论 RB 的变化
时域图:
原生基带
1
1
0
1
1
1
0
1
24
h( t )
t
系统冲激响应
2Ts
Ts
0
Ts
2Ts
t
响应波形
识别点
t
判决脉冲
Ts
t
再生基带
1 1 0 1 1 1 0 1
t
讨论 RB 的变化 系统冲激响应 响应波形
RB = 2 Ts
2Ts
h( t )
25
Ts
Ts Ts
H ( )e
j t
1 t d Sa( ) Ts Ts
∴ h( t )的零点为:
t
Ts
n
n 1、 3, t nTs 2、
又 ∵ 无码间干扰的时域条件: h( kTs ) =
1 k=0 0 其它
1 零点间隔与传输速率 RB 的倒数相等 Ts
∴ 理想低通能实现无码间干扰传输,奈氏速率为:
2i jkTS j 2 ik / TS H ( T )e e d i S
1 2
当上式右边一致收敛时,求和与积分的次序 可以互换,于是有
1 h kTS 2
2i jkTS / TS H ( TS )e d i
/ TS
10
这里,我们已把重新换为。
1 TS
2i h(-kTs) 是 H ( ) 的指数型傅里叶级数 TS i 1 2i H ( ) h(kTS )e jkTS 的系数,即有 TS i Ts k
1 TS
2i H ( ) h(kTS )e jkTS h(kT ) 1 0 s Ts i k
5
6.4.2 无码间串扰的条件 无码间串扰系统又称理想基带系统。 为了设计理想基带系统首先设: nR(kTs t0 ) 0 即无噪声。另外,设延时t0=0
d (t ) an (t nTs )
n
r (t ) an h(t nTs )
H(w)
n
识别电路
{a } n
结论: 多个H (f )重叠相加的结果,就有 可能使 满足。
m
H( f m/T ) T
s
s
的条件得以
例:已知理想低通如图所示,当码元速率 RB = 1/Ts 率为多少? 解: 频域法
∵ H(ω ) = 1 0
H( ω )
21
时,判断是否能实现无码间干扰传输?奈奎斯特速
1
|ω|≤π/Ts 其它
2i Ts
将上式作变量代换:令
则有d = d, = +2i/Ts 。
1 h kTS 2
/ TS
当 = (2i1)/Ts时,= /Ts,于是
2i jkTS / TS H ( T )e d i S
/ TS
0
Ts
2Ts
t
有干扰
t
1 RB = Ts
2 RB = 3Ts
无干扰
t
有干扰
t
1 RB = 2Ts
无干扰
t
26
结论:
1)系统能实现无码间干扰传输的必要条件是: 1 n=0 h( n ) = 0 其它整数
2)奈奎斯特速率的值是 h( n ) 零点间隔的倒数 3)其余能实现无码间干扰传输的速率比奈奎 斯特速率慢整 数倍。
H
16
TS
0
TS
输入序列若以1/Ts波特的速率进行传输时, 所需的最小传输带宽为1/ (2Ts) Hz。这是在抽 样时刻无码间串扰条件下, 基带系统所能达 到的极限情况。
17
频带利用率η:单位频带内的码元传输速 率,单位为Baud/Hz。
信号传输速率 系统带宽
理想值:
max 2
H( ω )
1
22
1
Ts
0
Ts
1
ω
H(
Ts
2 ) Ts
Ts
0 Ts
ω
Heq ( )
1
Ts
0
ω
求和:
常数
Ts
Ts
0
ω
∴ Heq(ω) = 常数, 能实现无码间干扰传输 频带利用率
1
Ts
1
2
2Ts
23
时域法
∵ h(t ) 1 2
从时域理解无码间干扰的定义
2i H ( T ) TS i s
TS
12
频域条件的物理意义 将H() 在 轴上以2/Ts 为间隔切开,然后分 段沿 轴平移到(-/Ts, /Ts)区间内,将它们进 行叠加,其结果应当为一常数。当以1/ Ts速率 传输基带信号时,无码间串扰。当以高于1/ Ts 速率传输基带信号时,存在码间串扰。 可以归述为:一个实际的H()特性若能等效 成一个理想低通滤波器,则可实现无码间串扰。
11
k 0 k 0
在无码间串扰时域条件的要求下,我们得到无 码间串扰时的基带传输特性应满足 1 2i (6.4-10) H ( ) 1
Ts
或写成
Ts 2i H ( T ) TS i s
i
TS
TS
(6.4-11)
上条件称为奈奎斯特(Nyquist)第一准则。 基带系统的总特性H()凡是能符合此要求的, 均能消除码间串扰。
1
第六章
数字信号基带传输系统
§6.0 引言 §6.1 数字基带信号及其频谱特性 §6.2 基带传输的常用码型 §6.3 数字基带信号传输与码间串扰 §6.4 无码间串扰的基带传输特性
§6.5 基带传输系统的抗噪声性能
§6.6 眼图 §6.7 部分响应和时域均衡
2
6.4 无码间串扰的基带传输特性
6.4.1 消除码间串扰的基本思想
h(t)
h(t)
4
O
t0 (a)
T t t0£ Ts t «
0 s
O
t0
tt0£ Ts « 0 Ts (b)
« 0 2T tt0£ 2Ts s
t
考虑到实际应用时,定时判决时刻不一定非 常准确,这样的尾巴拖得太长,当定时不准时, 任一个码元都要对后面好几个码元产生串扰, 或者说后面任一个码元都要受到前面几个码元 的串扰。因此对系统还要求适当衰减快一些, 即尾巴不要拖得太长。
(e)
i=+1
(d)
Ts 2 Ts 3 Ts
14
6.4.3 无码间串扰的传输特性的设计
(一)理想低通传输特性 理想基带传输系统的传输特性具有理想低 通特性,其传输函数为
1 H ( ) 0
(或 其 它 常 数 ) Ts
TS
H
0
TS
1 h(t ) 2 2
Ts
0
Ts
ω
RB = /Ts 又∵ 要求
1
∴ 生成判断区间(-πRB ,πRB)=(-π/Ts ,π/Ts )
H ( 2 i R ) 常数
B i
RB
∴生成 H ( )
2 H 、 ( ) Ts
2 、H ( ) Ts
等
频域图:
2 H( ) Ts
2 i H ( T ) Ts i s
H( ) Ts
Ts
13
(a)
-
3 2 - - Ts Ts Ts
O
Ts
2 Ts
3 Ts
i=0
(b)
-
Ts