第1章 现代通信原理与技术 西安电子科技大学(张辉 曹丽娜 编著第二版)分解
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新通信原理第1 2章
图1-1 通信系统的一般模型
1.2.2 模拟通信和数字通信系统模型 连续消息：是指消息的状态是连续变化的。 连续消息：是指消息的状态是连续变化的。 离散消息：是指消息的状态是可数的或离散的. 离散消息：是指消息的状态是可数的或离散的. 凡是信号的参量取值对应于模拟信号是连续的 或取无穷多个值， 或取无穷多个值，称之为模拟信号. 凡是信号参量的取值是有限个值，携带着离散消息， 凡是信号参量的取值是有限个值，携带着离散消息， 称之为数字信号. 按照信道中传输的模拟信号还是数字信号， 按照信道中传输的模拟信号还是数字信号， 可以相应地把通信系统分为两类： 可以相应地把通信系统分为两类：
1940-1945年 二次大战刺激了雷达和微波技术的发展 年 1948年 年 发明晶体管，香农提出了信息论， 发明晶体管，香农提出了信息论，通信 统计理论开始建立。 统计理论开始建立。
1949年 年 1956年 年 1957年 年 1958年 年 1960年 年 1961年 年 1962年 年 1960-1970年 年
频率
3Hz
传输媒质
有线线对
长波无线电
-
30kHz 30kHz
用途 音频、导 航、时标
3030300kHz 300kHz kHz3 0 0 kHz3MHz 330MHz 30MHz 3030300MHz 300MHz MHz3 0 0 MHz3GHz 330GHz 30GHz 3030300GHz 300GHz 107108GHz
第一章 通信概论
1.1 通信的发展史 通信:按照传统的理解，就是信息的传输与交换。换句话说： 通信 按照传统的理解，就是信息的传输与交换。换句话说： 按照传统的理解 信息的传输与交换 通信的任务就是克服距离上的障碍，迅速而准确地传递信息。 通信的任务就是克服距离上的障碍，迅速而准确地传递信息。 通信历史五个阶段: 通信历史五个阶段 第一阶段的通信方式是语言。 第一阶段的通信方式是语言。 语言 第二阶段从发明文字以及邮政通信开始。 第二阶段从发明文字以及邮政通信开始。 发明文字以及邮政通信开始 第三阶段以发明印刷术为标志。 第三阶段以发明印刷术为标志。 发明印刷术为标志 第四阶段从电报、电话和广播的发明开始. 第四阶段从电报、电话和广播的发明开始 电报 开始 第五阶段为信息时代。 第五阶段为信息时代。 信息时代
1.2.2 模拟通信和数字通信系统模型 连续消息：是指消息的状态是连续变化的。 连续消息：是指消息的状态是连续变化的。 离散消息：是指消息的状态是可数的或离散的. 离散消息：是指消息的状态是可数的或离散的. 凡是信号的参量取值对应于模拟信号是连续的 或取无穷多个值， 或取无穷多个值，称之为模拟信号. 凡是信号参量的取值是有限个值，携带着离散消息， 凡是信号参量的取值是有限个值，携带着离散消息， 称之为数字信号. 按照信道中传输的模拟信号还是数字信号， 按照信道中传输的模拟信号还是数字信号， 可以相应地把通信系统分为两类： 可以相应地把通信系统分为两类：
1940-1945年 二次大战刺激了雷达和微波技术的发展 年 1948年 年 发明晶体管，香农提出了信息论， 发明晶体管，香农提出了信息论，通信 统计理论开始建立。 统计理论开始建立。
1949年 年 1956年 年 1957年 年 1958年 年 1960年 年 1961年 年 1962年 年 1960-1970年 年
频率
3Hz
传输媒质
有线线对
长波无线电
-
30kHz 30kHz
用途 音频、导 航、时标
3030300kHz 300kHz kHz3 0 0 kHz3MHz 330MHz 30MHz 3030300MHz 300MHz MHz3 0 0 MHz3GHz 330GHz 30GHz 3030300GHz 300GHz 107108GHz
第一章 通信概论
1.1 通信的发展史 通信:按照传统的理解，就是信息的传输与交换。换句话说： 通信 按照传统的理解，就是信息的传输与交换。换句话说： 按照传统的理解 信息的传输与交换 通信的任务就是克服距离上的障碍，迅速而准确地传递信息。 通信的任务就是克服距离上的障碍，迅速而准确地传递信息。 通信历史五个阶段: 通信历史五个阶段 第一阶段的通信方式是语言。 第一阶段的通信方式是语言。 语言 第二阶段从发明文字以及邮政通信开始。 第二阶段从发明文字以及邮政通信开始。 发明文字以及邮政通信开始 第三阶段以发明印刷术为标志。 第三阶段以发明印刷术为标志。 发明印刷术为标志 第四阶段从电报、电话和广播的发明开始. 第四阶段从电报、电话和广播的发明开始 电报 开始 第五阶段为信息时代。 第五阶段为信息时代。 信息时代
现代通信原理与技术思考题答案【张辉、曹丽娜】
《现代通信原理与技术》简答题第一章1－1、什么是数字信号和模拟信号，两者的区别是什么？凡信号参量的取值连续（不可数，无穷多），则称为模拟信号。
凡信号参量只可能取有限个值，则称为数字信号。
区别：在于信号参量的取值。
1－2、何谓数字通信？简述数字通信系统的主要优缺点。
数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统。
优点：①抗干扰能力强，且噪声不积累。
②差错可控。
③易于与各种数字终端接口。
④易于集成化。
⑤易于加密处理。
缺点：占用频带宽，需要同步。
1－3、画出数字通信系统的一般模型，简述各小方框的主要功能。
数字通信系统的一般模型如下图（1）信源编码与译码：数据压缩（减少码元数目和降低码元速率），减小传输带宽，提高通信的有效性。
模/数转换，当信息源给出的是模拟语音信号时，信源编码器将其转换成数字信号，以实现模拟信号的数字传输。
（2）信道编码与译码：通过加入监督码元（纠错/检错）提高通信的可靠性。
（3）加密与解密：通过加密保证所传信息的安全性。
（4）数字调制与解调：把数字基带信号转换成适合信道传输的频带信号。
1－4、在数字通信系统中，其可靠性和有效性指的是什么？各有哪些重要指标？有效性——传输速率（传码率、传信率，频带利用率）可靠性——差错率（误码率、误信率）1－5、按信号的流向和时间分类，通信方式有哪些？单工、半双工、全双工。
1－6、何谓码元速率和信息速率？他们之间的关系如何？码元速率（R B）：单位时间内传输码元的数目。
信息速率（R b）：单位时间内传递的平均信息量或比特数。
R b=R B·H(b/s)【信息速率=码元速率×平均信息量】第三章3－1、什么是狭义信道，什么是广义信道？狭义信道：仅是指信号的传输媒质；广义信道：如果信道不仅是传输媒质而且包括通信系统中的一些转换装置。
信道的组成框图：3－2、在广义信道中，什么是调制信道？什么是编码信道？调制信道：调制器的输出端到解调器的输入端所包含的发转换装置、媒质和收转换装置三部分。
第2章 现代通信原理与技术 西安电子科技大学(张辉 曹丽娜 编著第二版)
Fn(x1,x2,…,xn; t1,t2,…,tn)=P｛ξ(t1)≤x1,ξ(t2)≤x2,…, ξ(tn)≤xn｝ 如果存在
2 Fn ( x1, x2 ...;t1,t2 ...,tn ) f ( x1, x2 ..., xn ; t1, t2 ...,tn ) x1 x2 ...xn
赖于起始时刻t1及t2与t1之间的时间间隔τ,即相关函数是t1和τ
的函数。
第2章
随机过程
由于B(t1, t2)和R(t1, t2)是衡量同一过程的相关程度的，因 此，它们又常分别称为自协方差函数和自相关函数。对于两 个或更多个随机过程，可引入互协方差及互相关函数。设ξ(t) 和η(t)分别表示两个随机过程，则互协方差函数定义为 Bξη(t1,t2)=E｛［ξ(t1)-aξ(t1)］［η(t2)-aη(t2)］｝ (2.1 - 11) 而互相关函数定义为
a(t)是时间t的函数，它表示随机过程的n个样本函数曲线的摆 动中心。
第2章 2. 方差
随机过程
2 [ ( t ) a ( t )] E[ (t )] E
[ (t ) a(t )]2
x 2 f1 ( x, t )dx [a(t )]2
(2.1-7)
D［ξ(t)］常记为σ2(t)。可见方差等于均方值与数学期望平方 之差。它表示随机过程在时刻t对于均值a(t)的偏离程度。
第2章
随机过程
设有n台性能完全相同的接收机。我们在相同的工作环境
和测试条件下记录各台接收机的输出噪声波形（这也可以理解 为对一台接收机在一段时间内持续地进行n次观测）。测试结 果将表明，尽管设备和测试条件相同，记录的n条曲线中找不 到两个完全相同的波形。这就是说，接收机输出的噪声电压随 时间的变化是不可预知的，因而它是一个随机过程。 由此我们给随机过程下一个更为严格的定义：设 Sk(k=1, 2, …)是随机试验。 每一次试验都有一条时间波形（称为样本
2 Fn ( x1, x2 ...;t1,t2 ...,tn ) f ( x1, x2 ..., xn ; t1, t2 ...,tn ) x1 x2 ...xn
赖于起始时刻t1及t2与t1之间的时间间隔τ,即相关函数是t1和τ
的函数。
第2章
随机过程
由于B(t1, t2)和R(t1, t2)是衡量同一过程的相关程度的，因 此，它们又常分别称为自协方差函数和自相关函数。对于两 个或更多个随机过程，可引入互协方差及互相关函数。设ξ(t) 和η(t)分别表示两个随机过程，则互协方差函数定义为 Bξη(t1,t2)=E｛［ξ(t1)-aξ(t1)］［η(t2)-aη(t2)］｝ (2.1 - 11) 而互相关函数定义为
a(t)是时间t的函数，它表示随机过程的n个样本函数曲线的摆 动中心。
第2章 2. 方差
随机过程
2 [ ( t ) a ( t )] E[ (t )] E
[ (t ) a(t )]2
x 2 f1 ( x, t )dx [a(t )]2
(2.1-7)
D［ξ(t)］常记为σ2(t)。可见方差等于均方值与数学期望平方 之差。它表示随机过程在时刻t对于均值a(t)的偏离程度。
第2章
随机过程
设有n台性能完全相同的接收机。我们在相同的工作环境
和测试条件下记录各台接收机的输出噪声波形（这也可以理解 为对一台接收机在一段时间内持续地进行n次观测）。测试结 果将表明，尽管设备和测试条件相同，记录的n条曲线中找不 到两个完全相同的波形。这就是说，接收机输出的噪声电压随 时间的变化是不可预知的，因而它是一个随机过程。 由此我们给随机过程下一个更为严格的定义：设 Sk(k=1, 2, …)是随机试验。 每一次试验都有一条时间波形（称为样本
通信原理课件第一章
1.3 通信系统分类与通信方式 1.4 信息其度量 1.5 通信系统主要性能指标
10
1.1 通信的基本概念
通信的目的 ——传递消息中所包含的信息 消息 ——物质或精神状态的一种反映（形式） 信息 ——消息中包含的有效内容（本质） 通信方式和手段
手势
语言 电报 旌旗 遥控遥测 消息树 电话
其中：f x 为连续消息出现的概率密度
42
1.5 通信系统主要性能指标
通信系统的主要性能指标
信息传输角度
矛盾 统一
有效性：频带宽度和时间间隔，速度问题
可靠性：准确程度，质量问题
模拟通信系统度量标准
有效性： 有效传输频带
可靠性： 接收端最终输出信噪比
43
1.5 通信系统主要性能指标
在数据通信中，按照数字信号码元排列方法
分类
•
串行传输 将数字信号码元序列以串行方式一个码元接 一个码元地在一条信道上传输。
0 1 1 0 0 1 0 0 并行/串行 转换器
8比特依次发送
COM RS232
发 送 方
01100100
0 1 1 0 0 1 0 0 串行/并行 转换器
接 收 方
优点：节省线路 铺设费用 缺点：速度慢， 需要外加码组或 字符同步措施
通
信
原
理
主讲： 刘晨晨
1
本课程的地位
《通信原理》是一门专业基础理论课。主 要学习现代通信的基本理论，是学习通信 系统和技术的必备基础和先行课程。 核心内容
以现代通信系统为背 景，介绍通信系统的 工作原理。
通信系统的组成
通信系统的工作原理 通信系统的性能指标
10
1.1 通信的基本概念
通信的目的 ——传递消息中所包含的信息 消息 ——物质或精神状态的一种反映（形式） 信息 ——消息中包含的有效内容（本质） 通信方式和手段
手势
语言 电报 旌旗 遥控遥测 消息树 电话
其中：f x 为连续消息出现的概率密度
42
1.5 通信系统主要性能指标
通信系统的主要性能指标
信息传输角度
矛盾 统一
有效性：频带宽度和时间间隔，速度问题
可靠性：准确程度，质量问题
模拟通信系统度量标准
有效性： 有效传输频带
可靠性： 接收端最终输出信噪比
43
1.5 通信系统主要性能指标
在数据通信中，按照数字信号码元排列方法
分类
•
串行传输 将数字信号码元序列以串行方式一个码元接 一个码元地在一条信道上传输。
0 1 1 0 0 1 0 0 并行/串行 转换器
8比特依次发送
COM RS232
发 送 方
01100100
0 1 1 0 0 1 0 0 串行/并行 转换器
接 收 方
优点：节省线路 铺设费用 缺点：速度慢， 需要外加码组或 字符同步措施
通
信
原
理
主讲： 刘晨晨
1
本课程的地位
《通信原理》是一门专业基础理论课。主 要学习现代通信的基本理论，是学习通信 系统和技术的必备基础和先行课程。 核心内容
以现代通信系统为背 景，介绍通信系统的 工作原理。
通信系统的组成
通信系统的工作原理 通信系统的性能指标
现代通信原理与技术 第二版 (张辉 曹丽娜 著) 第一、二章 课后答案
2.23×
10含 =8.028×
106 (bit)
(2)等 概率时有最大信息熵 ,由 式 (1-3)得
H m a 冬 = l b 5 2 . 3 ( b t / 符 号 )
此时平均信息速率最大 ,故 有最大信息量
r碰 x=T.R:.刀 吨 =36o0× 1000× 2.33=8,352× 10‘ (bit)
题 解 笞
0,008,试 求 e和 v的 信息量
评注 等 橇卒 一妇 1-5 设
知英文字母 e和 v出 现 的概率分别 为 0,105和
若该 系统改为传送 解 (1)
各码元独立等汪辛
(2) 1-6 某
萧 b = ∴ 一 ⑺ P h 一 ⑾ b ⒍ = 8 ⒇ Φ ω
一
b ⒍
鹉
= ⒊
⒛
Φo
v的 信息量
解 因 为各铜
1-8 已
知二
传输速率为多少法
∵
笫 1=纶
・9・
凡 =R:1bM=风
lb4=⒛
0(b/s)
(2)平 均信息量为
H=÷ lb5+÷ lb4+÷ b订/符 号 ) lb4十 击 lb詈
=1,985【
则平均信息速率为
R=: bR・ H1o =o× 195185 .8=9.【 b 淹 )
评注 等 概 率时才 能获得 最 大信 息速率 ,这 是 因为 等概 率时有 最 大熵 。 一 数字传输 系统传送 二 进制码元 的速率为 2400B,试 1-5 设 求该 系统 的信 息速率 , 若该系统改为传送 十六进制信号码元 ,码 元速率不变 ,则 这时的系统信息速率为多少 ?(设 ) 各码元独立等概率 出现 。 解 (1) (2) 风 R、 =风 =⒛ 00【b/s) =风 lb16=2400× 4=9600(b/s)
通信原理-课程介绍
通信原理（教育部新世纪网络课程，/zskj/5017/txyl/navi/cjwtdhdh.htm）一、课程介绍<<通信原理>>是通信工程、无线电工程、信息工程、计算机通信、图像处理与传输等专业的必修专业基础课。
并且是这些专业考研的专业课程之一。
本网络课程主要介绍现代通信系统所涉及的基础理论、通信中常用的信号及噪声分析、通信系统的构成、原理及性能分析。
在介绍通信系统时以现代常用的及正在发展的通信系统为主。
本网络课程适用于上述专业本科生学习通信原理课程，同时也可作为通信工程技术人员的技术参考教程。
为了便于读者学习，本教程的阐述力求条理清楚、深入浅出，除应用必要的数学工具外，尽量从物理概念上把问题解释清楚。
用多媒体来展示《通信原理》课程中的某些基本原理和系统流程，并对通信原理中的某些关键技术采用Java编程给出定量的分析。
先修课程1高等数学2电子电路基础3信号与系统4概率论与随机过程5数字系统与逻辑设计重点需要的数学工具1 卷积定义及性质2傅立叶变换及性质3 欧拉公式4 积分参考文献樊昌信张甫等编著 <<通信原理>>(第5版) 国防工业出版社，2001 (指定教材)南利平<<通信原理简明教程>> 清华大学出版社,2000张辉曹丽娜王勇<<通信原理辅导>> 西安电子科技大学出版社,2000曹志刚<<现代通信原理>> 清华大学出版社，1992李文海，徐耀先编著．数字通信技术．北京:人民邮电出版社，1991徐靖忠，王钦笙编著．数字通信原理．北京:人民邮电出版社，1990张应中，张得民，温启荣，张继努，胡庆编著．数字通信工程．北京:人民邮电出版社，1996刘颖，王春悦，赵蓉编著．数字通信原理与技术．北京:邮电大学出版社，1999韦乐平，李英灏编著．同步数字体系(SDH)原理与技术．北京:人民邮电出版社,1996曾甫泉，李勇，王河编著．光同步传输网技术．北京:邮电大学出版社，1996纪越峰编著．现代光纤通信技术．北京:人民邮电出版社，1997刘少亭，付慧生．数字通信．北京:煤炭工业出版社王彦骏．数字通信系统．北京：水利电力出版社毛京丽．数字通信原理．北京：中国人民大学出版社二、教学计划本课程是一门原理性的课程，要求掌握通信系统的基本概念和构成。
通信原理第一章PPT课件
2010年12月17日 19
2.6 通信系统的性能 续） 通信系统的性能(续
数字系统 传输速率（传码率）：每秒钟传送码元的数目。 传输速率（传码率）：每秒钟传送码元的数目。 ）：每秒钟传送码元的数目 单位---波特 单位 波特(B) 波特 传输速率（传信率）：每秒钟传送的信息量。 传输速率（传信率）：每秒钟传送的信息量。 ）：每秒钟传送的信息量 单位---比特 秒 单位 比特/秒(bit/s) 比特 误比特率： 误比特率：Pe =
2010年12月17日
9
2.2.2 通信系统
1. 信源：连续信源->模拟信号 信源：连续信源 模拟信号 离散信源->符号序列， 离散信源 符号序列，数字信号 符号序列 2. 信号处理：预处理，数字化， 信号处理：预处理，数字化，转换
3. 发送与接收 4. 传输媒质：声波，电磁波，光波 传输媒质：声波，电磁波， 电缆，光缆， 电缆，光缆，无线电波等 5. 通信网络与信令
1.3 学好通信的经验
选修几门基础课程
信号与系统 随机过程 通信系统原理 通信电路原理 卫星通信 移动通信 信源编码 信道编码 应用信息论
自学
2010年12月17日
5
1.4 教学内容和重点
《现代通信原理》将以通信系统为背景，主要 现代通信原理》将以通信系统为背景， 讲述通信系统和通信技术的基本原理。内容包括： 讲述通信系统和通信技术的基本原理。内容包括： 通信系统基本概念、随机信号分析、信道、 通信系统基本概念、随机信号分析、信道、数字 信号的基带传输、频带传输、 信号的基带传输、频带传输、模拟信号的数字传 数字信号的最佳接收、 输、数字信号的最佳接收、差错控制编码及同步 原理等 原理等。 重点以数字通信为主，以上内容作为电信类学 重点以数字通信为主， 生必须掌握的知识， 生必须掌握的知识，以作为进一步深入该领域学 生的先修知识。 生的先修知识。
2.6 通信系统的性能 续） 通信系统的性能(续
数字系统 传输速率（传码率）：每秒钟传送码元的数目。 传输速率（传码率）：每秒钟传送码元的数目。 ）：每秒钟传送码元的数目 单位---波特 单位 波特(B) 波特 传输速率（传信率）：每秒钟传送的信息量。 传输速率（传信率）：每秒钟传送的信息量。 ）：每秒钟传送的信息量 单位---比特 秒 单位 比特/秒(bit/s) 比特 误比特率： 误比特率：Pe =
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2.2.2 通信系统
1. 信源：连续信源->模拟信号 信源：连续信源 模拟信号 离散信源->符号序列， 离散信源 符号序列，数字信号 符号序列 2. 信号处理：预处理，数字化， 信号处理：预处理，数字化，转换
3. 发送与接收 4. 传输媒质：声波，电磁波，光波 传输媒质：声波，电磁波， 电缆，光缆， 电缆，光缆，无线电波等 5. 通信网络与信令
1.3 学好通信的经验
选修几门基础课程
信号与系统 随机过程 通信系统原理 通信电路原理 卫星通信 移动通信 信源编码 信道编码 应用信息论
自学
2010年12月17日
5
1.4 教学内容和重点
《现代通信原理》将以通信系统为背景，主要 现代通信原理》将以通信系统为背景， 讲述通信系统和通信技术的基本原理。内容包括： 讲述通信系统和通信技术的基本原理。内容包括： 通信系统基本概念、随机信号分析、信道、 通信系统基本概念、随机信号分析、信道、数字 信号的基带传输、频带传输、 信号的基带传输、频带传输、模拟信号的数字传 数字信号的最佳接收、 输、数字信号的最佳接收、差错控制编码及同步 原理等 原理等。 重点以数字通信为主，以上内容作为电信类学 重点以数字通信为主， 生必须掌握的知识， 生必须掌握的知识，以作为进一步深入该领域学 生的先修知识。 生的先修知识。
通信原理与通信技术_第二版_(张卫钢_著)_西安电子科技大学出版社_课后答案
F2 ( ) [ ( c ) ( c ) 0.5 { [ ( ) ( )] * [ ( c ) ( c )]} 2 j [ ( 6) ( 6)] j [ ( 7) ( 7) ( 5) ( 5)] 4
ww
w.
kh da w. co
课 后 答 案 网
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。
1-9 已知电话信道的带宽为 3.4kHz。试求： （1）接收端信噪比为 30dB 时的信道容量； （2）若要求该信道能传输 4800b/s 的数据，则接收端要 求最小信噪比为多少分贝。
ww
w.
课
后
答
案 网
Rb RB log 2 M 1000 2 2000 b / s
kh da w. co
课
F ( )
后
答
止频率为 1 ，求输出信号 s(t)，并说明是何种调制信号。
案 网
经低通，得到
H
【解】设左边输入端相乘器的入点为 A 点，上下两个低通滤波器的入点各为 B 和 C 点，两个低通滤波器的出点各为 D 和 E 点，相加器上下两个入点分别为 F 和 G 点，相加器的出点为 H 点，则该调制系统各点的波形如题 2-3 解图所示。
西安电子科技大学811考研大纲
七、系统函数
1、复习内容 连续系统、离散系统的系统函数的零、极点，零极点分布与时域响应、频 域响应之间的定性关系。系统的因果性和稳定性判断。连续因果系统和离散因果 系统的稳定性准则。信号流图和梅森公式，连续和离散系统的模拟。 2、具体要求
-6-
PDF pdfFactory Pro
第 8 章 数字信号的最佳接收 Ø 最佳接收准则； Ø 二进制确知信号的最佳接收，相关系数 r 与误码率及最佳信号形式的关系； Ø 匹配滤波器的传输函数、单位冲激响应和输出信号； Ø 最佳抽判时刻和最大输出信噪比； Ø 匹配滤波器和相关器的等效关系； Ø 实际接收机与最佳接收机的性能比较； Ø 基带传输系统的最佳化。
试卷分值 75 分 考试时间 90 分钟 答题方式 闭卷笔试 题型结构 填空、简答题、综合题等
参考教材
《现代通信原理与技术》（第 2 版） 张辉/ 曹丽娜. 西安：西安电子大学出版社 《通信原理辅导（考研丛书）》（修订）张辉，曹丽娜，王勇.西安：西安电子科技大 学出版社 《通信原理学习指导》 张辉 /曹丽娜. 西安：西安电子大学出版社 《通信原理》（第 6 版）樊昌信 /曹丽娜.北京：国防工业出版社 《通信原理（第 6 版）学习辅导与考研指导》（修订版）曹丽娜/樊昌信.北京：国防工 业出版社
一、信号与系统的基本概念 1、复习内容 连续信号与离散信号的定义、分类，信号的函数表示和波形。信号的基本
运算，奇异函数及相应性质。系统的分类、系统的描述，线性时不变系统的性质。 2、具体要求
***信号的时域运算：时移、反折和尺度变换，微积分运算 ***单位阶跃函数和单位冲激函数的定义及相应性质 *系统的分类和系统的描述 ***线性时不变系统的性质和判断 二、连续系统的时域分析
1、复习内容 连续系统、离散系统的系统函数的零、极点，零极点分布与时域响应、频 域响应之间的定性关系。系统的因果性和稳定性判断。连续因果系统和离散因果 系统的稳定性准则。信号流图和梅森公式，连续和离散系统的模拟。 2、具体要求
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第 8 章 数字信号的最佳接收 Ø 最佳接收准则； Ø 二进制确知信号的最佳接收，相关系数 r 与误码率及最佳信号形式的关系； Ø 匹配滤波器的传输函数、单位冲激响应和输出信号； Ø 最佳抽判时刻和最大输出信噪比； Ø 匹配滤波器和相关器的等效关系； Ø 实际接收机与最佳接收机的性能比较； Ø 基带传输系统的最佳化。
试卷分值 75 分 考试时间 90 分钟 答题方式 闭卷笔试 题型结构 填空、简答题、综合题等
参考教材
《现代通信原理与技术》（第 2 版） 张辉/ 曹丽娜. 西安：西安电子大学出版社 《通信原理辅导（考研丛书）》（修订）张辉，曹丽娜，王勇.西安：西安电子科技大 学出版社 《通信原理学习指导》 张辉 /曹丽娜. 西安：西安电子大学出版社 《通信原理》（第 6 版）樊昌信 /曹丽娜.北京：国防工业出版社 《通信原理（第 6 版）学习辅导与考研指导》（修订版）曹丽娜/樊昌信.北京：国防工 业出版社
一、信号与系统的基本概念 1、复习内容 连续信号与离散信号的定义、分类，信号的函数表示和波形。信号的基本
运算，奇异函数及相应性质。系统的分类、系统的描述，线性时不变系统的性质。 2、具体要求
***信号的时域运算：时移、反折和尺度变换，微积分运算 ***单位阶跃函数和单位冲激函数的定义及相应性质 *系统的分类和系统的描述 ***线性时不变系统的性质和判断 二、连续系统的时域分析
第6章现代通信原理与技术西安电子科技大学(张辉曹丽娜编著第二版)解析
第 6 章 模拟信号的数字传输
第 6 章 模拟信号的数字传输
6.1 抽样定理 6.2 脉冲幅度调制(PAM) 6.3 脉冲编码调制（PCM） 6.4 自适应差分脉冲编码调制（ADPCM） 6.5 增量调制（ΔM）
第 6 章 模拟信号的数字传输
目前用的最普遍的波形编码方法有脉冲编码调制(PCM) 和增量调制（ΔM）。采用脉码调制的模拟信号的数字传输系 统如图 6 - 1 所示，首先对模拟信息源发出的模拟信号进行抽 样，使其成为一系列离散的抽样值，然后将这些抽样值进行 量化并编码，变换成数字信号。
第 6 章 模拟信号的数字传输 图 6 – 7 fH=nB时带通信号的抽样频谱
第 6 章 模拟信号的数字传输 由此可知： 当fH=nB时，能重建原信号m(t)的最小抽样频
fs 2B
(2)若最高频率不为带宽的整数倍,即
（6.1-11）
f H nB kB, 0 k 1 (6.1 - 12)
此时fH/B=n+k，由定理知，m是一个不超过n+k的最大整数， 显然，m=n，所以能恢复出原信号的最小抽样速率为
fs
2 fH m
2(nB kB) n
2B(1 k ) n
（6.1-13）
式中, n是一个不超过fH/B的最大整数, 0＜k＜1。
第 6 章 模拟信号的数字传输
根据式（6.1 - 13）和关系fH=B+fL画出的曲线如图 6 - 8 所 示。由图可见，fs在2B~4B范围内取值，当fL》B时，fs趋近于 2B。这一点由式（6.1-13）也可以加以说明，当fL>>B时，n 很大，所以不论fH是否为带宽的整数倍，式（6.1 - 13）可简
ms (t) m(nTs ) (t nTs ) n
第 6 章 模拟信号的数字传输
6.1 抽样定理 6.2 脉冲幅度调制(PAM) 6.3 脉冲编码调制（PCM） 6.4 自适应差分脉冲编码调制（ADPCM） 6.5 增量调制（ΔM）
第 6 章 模拟信号的数字传输
目前用的最普遍的波形编码方法有脉冲编码调制(PCM) 和增量调制（ΔM）。采用脉码调制的模拟信号的数字传输系 统如图 6 - 1 所示，首先对模拟信息源发出的模拟信号进行抽 样，使其成为一系列离散的抽样值，然后将这些抽样值进行 量化并编码，变换成数字信号。
第 6 章 模拟信号的数字传输 图 6 – 7 fH=nB时带通信号的抽样频谱
第 6 章 模拟信号的数字传输 由此可知： 当fH=nB时，能重建原信号m(t)的最小抽样频
fs 2B
(2)若最高频率不为带宽的整数倍,即
（6.1-11）
f H nB kB, 0 k 1 (6.1 - 12)
此时fH/B=n+k，由定理知，m是一个不超过n+k的最大整数， 显然，m=n，所以能恢复出原信号的最小抽样速率为
fs
2 fH m
2(nB kB) n
2B(1 k ) n
（6.1-13）
式中, n是一个不超过fH/B的最大整数, 0＜k＜1。
第 6 章 模拟信号的数字传输
根据式（6.1 - 13）和关系fH=B+fL画出的曲线如图 6 - 8 所 示。由图可见，fs在2B~4B范围内取值，当fL》B时，fs趋近于 2B。这一点由式（6.1-13）也可以加以说明，当fL>>B时，n 很大，所以不论fH是否为带宽的整数倍，式（6.1 - 13）可简
ms (t) m(nTs ) (t nTs ) n
现代通信原理与技术
现代通信原理与技术《现代通信原理与技术（第三版）》张辉课后思考题答案第⼀章绪论1-1.什么是数字信号和模拟信号？两者的区别是什么？答：数字信号是⼀种离散的、脉冲有⽆的组合形式，是负载数字信息的信号；模拟信号是指信号⽆论在时间上或是在幅度上都是连续的。
区别：模拟信号的信号参量的取值连续（不可数，⽆穷多），⽽数字信号的信号参量只可能取有限个值。
1-2.何谓数字通信？简述数字通信系统的主要优缺点？答：数字通信是⽤数字信号作为载体来传输消息，或⽤数字信号对载波进⾏数字调制后再传输的通信⽅式。
它可传输电报、数字数据等数字信号，也可传输经过数字化处理的语声和图像等模拟信号。
优点：(1)抗⼲扰能⼒强，且噪声不积累；(2)差错可控，可以采⽤信道编码技术使误码率降低，提⾼传输的可靠性；(3)易于与各种数字终端接⼝，⽤现代计算机技术对信号进⾏处理，加⼯，变换，存储，从⽽形成智能⽹；(4)易于集成化，从⽽使通信设备微型化；(5)易于加密处理，且保密强度⾼。
缺点: (1)占⽤频带较宽；(2)技术要求复杂，尤其是同步技术要求精度很⾼；(3)进⾏模/数转换时会带来量化误差。
1-3. 画出数字通信系统的⼀般模型，并简述各⼩⽅块的主要功能。
答：如下各⼩⽅块主要功能：信息源：信源（信息源，也称发终端）的作⽤是把待传输的消息转换成原始电信号，如电话系统中电话机可看成是信源。
信息源编码器：主要实现信源编码。
信源编码的作⽤之⼀是提⾼信息传输的有效性，即通过某种数据压缩技术来减少冗余度（减少信息码元数⽬）和降低数字信号的码元数率。
信道编码器：实现信道编码的功能。
信道编码是以提⾼信息传输的可靠性为⽬的的编码。
通常通过增加信源的冗余度来实现。
采⽤的⼀般⽅法是增⼤码率或带宽。
与信源编码正好相反。
数字调制器：主要实现数字调制功能。
数字调制就是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频带信号。
信道：传输信号的物理媒质。
数字解调器：对频带信号进⾏相⼲解调或⾮相⼲解调还原为数字基带信号。
第5章 现代通信原理与技术 西安电子科技大学(张辉 曹丽娜 编著第二版)分析
第5章 数字基带传输系统 图5-3 几种常见的基带信号波形
第5章 数字基带传输系统
2. 双极性不归零波形
在双极性不归零波形中。脉冲的正、负电平分别对应于二 进制代码1、0，如图 5-3(b)所示，由于它是幅度相等极性相反 的双极性波形， 故当0、1符号等可能出现时无直流分量。 这 样，恢复信号的判决电平为 0，因而不受信道特性变化的影响， 抗干扰能力也较强。故双极性波形有利于在信道中传输。
第5章 数字基带传输系统
目前，虽然在实际应用场合，数字基带传输不如频带传 输那样广泛，但对于基带传输系统的研究仍是十分有意义的。 一是因为在利用对称电缆构成的近程数据通信系统广泛采用 了这种传输方式；二是因为数字基带传输中包含频带传输的 许多基本问题，也就是说，基带传输系统的许多问题也是频 带传输系统必须考虑的问题；三是因为任何一个采用线性调 制的频带传输系统可等效为基带传输系统来研究。因此， 本章先介绍数字基带传输，关于模拟基带信号的数字化传输 和数字频带传输将分别在第6章和第7章中讨论。
抽样判决器 它是在传输特性不理想及噪声背景下，在规 定时刻（由位定时脉冲控制）对接收滤波器的输出波形进行抽 样判决，以恢复或再生基带信号。而用来抽样的位定时脉冲则 依靠同步提取电路从接收信号中提取，位定时的准确与否将直 接影响判决效果，这一点将在第11章中详细讨论。
图 5 - 2 给出了图 5 - 1 所示基带系统的各点波形示意图 。
信道 它是允许基带信号通过的媒质，通常为有线信道， 如市话电缆、架空明线等。信道的传输特性通常不满足无失真 传输条件，甚至是随机变化的。另外信道还会进入噪声。 在 通信系统的分析中，常常把噪声n(t)等效，集中在信道中引入。
第5章 数字基带传输系统 接收滤波器 它的主要作用是滤除带外噪声，对信道特性 均衡，使输出的基带波形有利于抽样判决。
现代通信原理与技术张辉第1章-PPT精选文档
即把消息寄托在电信号的某一参量上（如连续波的幅度、频
率或相位； 脉冲波的幅度、宽度或位置）。按信号参量的取 值方式不同可把信号分为两类，即模拟信号和数字信号。
凡信号参量的取值是连续的或取无穷多个值的，且直接 与消息相对应的信号，均称为模拟信号，如电话机送出的语 音信号、电视摄像机输出的图像信号等。模拟信号有时也称 连续信号，这个连续是指信号的某一参量可以连续变化，或 者说在某一取值范围内可以取无穷多个值，而不一定在时间 上也连续，如图 1 - 2(b)所示的抽样信号。 凡信号参量只能取有限个值，并且常常不直接与消息相 对应的信号，均称为数字信号，如电报信号、计算机输入/输 出信号、PCM信号等。数字信号有时也称离散信号，这个离 散是指信号的某一参量是离散变化的，而不一定在时间上也 离散，如图 1 - 3(b)所示的2PSK信号。
实现通信的方式很多，随着社会的需求、生产力的发展 和科学技术的进步， 目前的通信越来越依赖利用“电”来传
递消息的电通信方式。由于电通信迅速、准确、可靠且不受
时间、地点、距离的限制，因而近百年来得到了迅速的发展 和广泛的应用。当今，在自然科学领域涉及“通信”这一术 语时，一般均是指“电通信”。广义来讲，光通信也属于电 通信，因为光也是一种电磁波。 本书中的通信均指电通信。
信 息 源 发 收 端
受 信 者
噪 声 源
图 1 - 1通信系统的一般模型
发送设备的基本功能是将信源和信道匹配起来，即将信 源产生的消息信号变换成适合在信道中传输的信号。变换方
式是多种多样的，在需要频谱搬移的场合，调制是最常见的 变换方式。对数字通信系统来说， 发送设备常常又可分为信 源编码与信道编码。 信道是指传输信号的物理媒质。在无线信道中，信道可 以是大气（自由空间）， 在有线信道中，信道可以是明线、 电缆或光纤。有线和无线信道均有多种物理媒质。媒质的固 有特性及引入的干扰与噪声直接关系到通信的质量。根据研 究对象的不同， 需要对实际的物理媒质建立不同的数学模型， 以反映传输媒质对信号的影响。这一点将在第3章中讨论。
第3章 现代通信原理与技术 西安电子科技大学(张辉 曹丽娜 编著第二版)
导致输出数字序列发生错误是不独立的，则编码信道模型要
比图 3 - 6 或图 3 - 7 所示的模型复杂得多，信道转移概率表 示式也将变得很复杂。
第3章 信道与噪声
图3-7
给出了一个多进制无记忆编码信道模型。
第3章 信道与噪声
3.2
恒参信道及其传输特性
恒参信道的信道特性不随时间变化或变化很缓慢。 信道特 性主要由传输媒质所决定，如果传输媒质是基本不随时间变化
C(ω)基本不随时间变化，即信道对信号的影响是固定的或变
化极为缓慢的，这类信道称为恒定参量信道，简称恒参信道； 另一类信道是传输函数C(ω)随时间随机快变化， 这类信道 称为随机参量信道，简称随参信道。
第3章 信道与噪声
在常用物理信道中，C(ω)的特性有三种典型形式。第一
种形式C(ω)是常数，或在信号频带范围之内是常数。这种信 道可以用加性噪声信道数学模型来表示， 如图 3 - 3 所示。 信号通过信道的输出为 r(t)=so(t)+n(t)=csi(t)+n(t) (3.1 - 4)
第3章 信道与噪声 信道的一般组成如图 3 - 1 所示。所谓调制信道是指图 3 1中从调制器的输出端到解调器的输入端所包含的发转换装置、
媒质和收转换装置三部分。 当研究调制与解调问题时，我们
所关心的是调制器输出的信号形式、解调器输入端信号与噪 声的最终特性，而并不关心信号的中间变换过程。因此，定 义调制信道对于研究调制与解调问题是方便和恰当的。 在数字通信系统中， 如果研究编码与译码问题时采用编 码信道，会使问题的分析更容易。
如果信道不仅是传输媒质，而且包括通信系统中的一些转换装
置，这种信道称为广义信道。 狭义信道按照传输媒质的特性可分为有线信道和无线信道 两类。有线信道包括明线、对称电缆、同轴电缆及光纤等。
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第 1 章 绪论 2)信道编码与译码 数字信号在信道传输时,由于噪声、衰落以及人为干扰等, 将会引起差错。为了减小差错,信道编码器对传输的信息码元 按一定的规则加入保护成分(监督元),组成所谓“抗干扰编
码”。接收端的信道译码器按一定规则进行解码,从解码过程
中发现错误或纠正错误,从而提高通信系统抗干扰能力,实现可 靠通信。
第 1 章 绪论
图 1 - 1通信系统的一般模型
第 1 章 绪论 图中各部分的功能简述如下: 信息源(简称信源)是消息的发源地,其作用是把各种消 息转换成原始电信号(称为消息信号或基带信号)。根据消 息种类的不同,信源可分为模拟信源和数字信源。模拟信
源送出的是模拟信号,如麦克风(声音→音频信号)、摄像机
第 1 章 绪论 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。 我们知道，信源发出的原始电信号是基带信号，基带的含义是 指信号的频谱从零频附近开始，如语音信号为 300~3400Hz ， 图像信号为0~6MHz。由于这种信号具有频率很低的频谱分量， 一般不宜直接传输，这就需要把基带信号变换成其频带适合在 信道中传输的信号，并可在接收端进行反变换。完成这种变换 和反变换作用的通常是调制器和解调器。经过调制以后的信号 称为已调信号。已调信号有三个基本特征：一是携带有信息， 二是适合在信道中传输，三是信号的频谱具有带通形式且中心 频率远离零频，因而已调信号又称频带信号。
模拟信号有时也称连续信号,这个连续是指信号的某一参量可
以连续变化,或者说在某一取值范围内可以取无穷多个值,而不 一定在时间上也连续,如图1-2(b)所示的抽样信号。
第 1 章 绪论
图1–2
模拟信号波形
(a)连续信号;(b)抽样信号
第 1 章 绪论
图 1 -3 (a) 二进制波形； (b)
2PSK 波形
第 1 章 绪论
第1章
1.1Leabharlann 绪论通信系统的组成
1.2 通信系统分类与通信方式 1.3 信息及其度量 1.4 主要性能指标 1.5 通信发展趋势
第 1 章 绪论
1.1通信系统的组成
1.1.1
通信系统的作用就是将信息从信源传送到一个或多个
目的地。实现信息传递所需的一切技术设备(包括信道)的 总和称为通信系统。通信系统的一般模型如图1-1所示。
第 1 章 绪论
3)加密与解密
在需要实现保密通信的场合,为了保证所传信息的安全, 人为将被传输的数字序列扰乱,即加上密码,这种处理过程叫 加密。在接收端利用与发送端相同的密码复制品对收到的 数字序列进行解密,恢复原来信息。
第 1 章 绪论 4)数字调制与解调 数字调制就是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频带信号。基本的数字调制方式有 振幅键控ASK、频移键控FSK、绝对相移键控PSK、相对
消息的传递是通过它的物质载体 —— 电信号来实现的，
即把消息寄托在电信号的某一参量上（如连续波的幅度、频 率或相位； 脉冲波的幅度、宽度或位置）。按信号参量的取 值方式不同可把信号分为两类，即模拟信号和数字信号。
第 1 章 绪论 凡信号参量的取值连续(不可数,无穷多),则称为模拟信号。 如电话机送出的语音信号、电视摄像机输出的图像信号等。
(图像→视频信号);数字信源输出离散的数字信号,如电传 机(键盘字符→数字信号)、计算机等各种数字终端。并且, 模拟信源送出的信号经数字化处理后也可送出数字信号。
第 1 章 绪论
噪声源不是人为加入的设备,而是信道中的噪声以及通信
系统其他各处噪声的集中表示。噪声通常是随机的,其形式是 多种多样的,它的存在干扰了正常信号的传输。关于信道与噪 声的内容将在第3章中讨论。 接收设备的功能是放大和反变换(如滤波、译码、解调
等),其目的是从受到干扰和减损的接收信号中正确恢复出原
始电信号。 受信者(信宿)是传送消息的目的地。其功能与信源相反,
即将复原的原始电信号还原成相应的消息,如扬声器等。
第 1 章 绪论
1.1.2
图1-1 中，信源发出的消息虽然有多种形式， 但可分为
两大类： 一类称为连续消息；另一类称为离散消息。连续消 息是指消息的状态连续变化或是不可数的，如语音、活动图 片等。离散消息则是指消息的状态是可数的或离散的， 如符 号、数据等。
(差分)相移键控DPSK。对这些信号可以采用相干解调或非
相干解调还原为数字基带信号。对高斯噪声下的信号检测, 一般用相关器接收机或匹配滤波器。
第 1 章 绪论 5)同步 同步是保证数字通信系统有序、准确、可靠工作的前 提条件。 需要说明的是,图1-5是数字通信系统的一般化模型,实 际的数字通信系统不一定包括图1-5中的所有环节,如在某 些有线信道中,数字基带信号无需调制就可以直接传送,称 之为数字信号的基带传输,其模型中就不包括调制与解调环 节,详见第5章。 应该指出的是,模拟信号经过数字编码后可以在数字通 信系统中传输,数字电话系统就是以数字方式传输模拟话音 信号的例子。当然,数字信号也可以在模拟通信系统中传输, 如计算机数据可以通过传统的电话网来传输,但这时必须使 用调制解调器(Modem),以适应模拟信道的传输特性。
第 1 章 绪论 需要指出,消息从发送端到接收端的传递过程中,不仅 仅只有连续消息与基带信号、基带信号与频带信号之间的 两种变换,实际通信系统中可能还有滤波、放大、天线辐 射、控制等过程。由于以上两种变换对信号的变化起决定
性作用,而其他过程对信号不会发生质的变化,因此,本书中
关于模拟通信系统的研究重点是:调制与解调原理以及噪 声对信号传输的影响(详见第4章)。
第 1 章 绪论
图 1-4 模拟通信系统模型
第 1 章 绪论
2． 数字通信系统模型
1) 信源编码的作用之一是设法减少码元数目和降低码元 速率，即通常所说的数据压缩。码元速率将直接影响传输 所占的带宽，而传输带宽又直接反映了通信的有效性。作
用之二是，当信息源给出的是模拟语音信号时，信源编码
器将其转换成数字信号，以实现模拟信号的数字化传输。 第6章中将讨论模拟信号数字化传输的两种方式：脉冲编码 调制(PCM) 和增量调制 (ΔM) 。信源译码是信源编码的逆过 程。