通信原理第十章
通信原理 (完整)精选全文
数字通信的主要优点：
(a) 失真的数字信号
(b) 恢复的数字信号
数字信号波形的失真和恢复
数字通信的主要缺点：
➢ 占用带宽大 ➢ 设备复杂 ➢ 同步要求高
宽带通信、压缩编码 VLSI、SOC、ASIC 信号处理技术
应用实例：
➢ 数字传输技术：电话、电视、计算机数据等 信号的远距离传输。
➢ 模拟传输技术：有线电话环路、无线电广 播、电视广播等。
狭义信道
有线信道 无线信道
中长波地波 短波电离层反射 超短波、微波视距传输 超短波、微波对流层散射 卫星中继
编码信道 调制信道
信 源
加 密 器
编 码 器
调 制 器
发 转 换 器
信 道
收 转 换 器
解 调 器
解解 码密 器器
信 宿
发送设备
噪 声
接收设备
广义信道
广义信道
调制信道：
调制器输出端到解调器输入端的所有设备和媒介。 研究调制和解调时，常用调制信道。 连续信道/模拟信道。
eo(t)
e0t htei t nt e0t kt ei t nt
n(t)
n(t): 加性干扰 k(t): 乘性干扰
k t 依赖于网络的特性，k t 反映网络特性对 ei t 的作用。
干扰
加性干扰：本地噪声
始终存在
乘性干扰：非理理想信道 与信号共存
sR t sT tht nt
乘性 加性
增量调制DM
军用、 民用电话
Hale Waihona Puke 差分脉码调制DPCM电视电话、 图像编码
其 他 语 言 编 码 方 式 中低速数字电话 ADPCM、 APC、 LPC
按信号复用方式分类
通信原理期末复习题(以教材复习为主)
1、频分复用方式，若从节约频带的角度考虑，最好选择（）调制方式A、DSBB、VSBC、SSBD、AM1、下面列出的方式当中，（）属于非线性调制。
A、SSBB、DSBC、VSBD、FM1、我国PCM30/32路基群数字电话传输系统中，帧宽度为μs，32路PCM信号即一次群信号的总比特率为Mbit/s。
1、关于电话信号的对数压缩律，国际电信联盟制订了两种建议，即压缩律和μ压缩律，以及相应的近似算法13折线法和15折线法；PCM语音通信通用的标准抽样速率为HZ，输出比特率为bit/s。
1、抽样是把时间连续、幅值连续的信号变换为时间离散、幅值连续的信号；量化是把幅值连续的信号变成幅值的信号。
1、能量信号的能量等于一个有限正值，但平均功率为0；功率信号的平均功率等于一个有限正值，但能量为。
1、在0——TS内数字信号为S（t），其频谱为S（f），对S（t）匹配的匹配滤器的传输函数H（f）= ；匹配滤波器输出端最大信噪比r0max= 。
1、基带数字信号的带宽取决于功率谱中的（填离散谱或连续谱），单极性RZ信号中定时分量。
(填‘有’或‘没有’)1、在AM、SSB、FM系统中，有效性最好的是(19) ，可靠性最好的是(19) 。
1、设基带信号是最高频率为3kHz的语音信号，则AM信号带宽为Hz，SSB信号带宽为Hz，DSB信号带宽为Hz。
1、通信的目的是传递消息中的，信号是消息的载体，区分信号是模拟信号还是数字信号是看是连续的还是离散的，而不是看时间。
1、某信号的抽样频率为1200H Z，抽样后采用32级均匀量化，编码为自然二进制码，码元波形为占空比为1的矩形脉冲，10路此语音信号时分复用后输出比特率为60K bit/s，所需奈奎斯特基带带宽为30K Hz。
1、已知信息代码为101 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 00 1 0 0 0 00 1，试写出AMI码和HDB3码。
1、采用13折线A律PCM编码，设最小的量化级为1个单位，已知输入信号抽样值为+635个单位，试写出此时编码器输出8位码组，并算出量化误差。
ofdm技术及其应用教案
ofdm技术及其应用教案一、教学内容本节课选自《通信原理与技术》的第十章，具体内容为OFDM技术的基本原理及其应用。
详细内容包括：OFDM技术的背景、发展历程、基本原理、调制与解调过程、关键技术及其在无线通信领域的应用。
二、教学目标1. 理解OFDM技术的基本原理，掌握其调制与解调过程。
2. 了解OFDM技术在我国无线通信领域的发展状况，认识到其应用的重要性。
3. 学会分析OFDM系统的性能，并掌握改善系统性能的方法。
三、教学难点与重点教学难点：OFDM技术的调制与解调过程、系统性能分析。
教学重点：OFDM技术的基本原理、应用场景及关键技术。
四、教具与学具准备1. 教具：多媒体教学设备、PPT课件、黑板、粉笔。
五、教学过程1. 导入：通过介绍多径衰落对无线通信信号的影响，引出OFDM 技术的背景和优势。
2. 知识讲解：1) OFDM技术的发展历程。
2) OFDM技术的基本原理。
3) OFDM技术的调制与解调过程。
4) OFDM技术的关键技术。
5) OFDM技术在无线通信领域的应用。
3. 实践情景引入：以4G/5G通信技术为例，分析OFDM技术的实际应用。
4. 例题讲解：讲解一个典型的OFDM系统设计实例，让学生了解系统设计过程。
5. 随堂练习：让学生设计一个简单的OFDM系统，巩固所学知识。
六、板书设计1. OFDM技术背景与发展历程。
2. OFDM技术基本原理与关键技术。
3. OFDM系统调制与解调过程。
4. OFDM技术在无线通信领域的应用。
七、作业设计1. 作业题目：分析一个实际的OFDM通信系统，计算其系统性能。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思：本节课教学过程中，注意引导学生关注OFDM技术的实际应用，提高学生的实践能力。
2. 拓展延伸：鼓励学生了解OFDM技术的前沿研究，如大规模MIMO技术、波形设计等，培养学生的创新意识。
重点和难点解析1. OFDM技术的基本原理与调制解调过程。
2. OFDM技术的关键技术及其在系统性能改善中的应用。
《通信原理》配套教学教案
1.纠错能力和码字的构造有何关系？
2.非标准的生成矩阵如何转换为标准的生成矩阵？
3.多项式在描述循环码时有什么作用？
4.卷积码为何少采用系统码形式？
5.先进信道编码技术的优势来自哪里？
内容大纲：具体可结合本章的PPT课件进行配合讲解。
11.1引言
11.2信道编码的基本原理
11.2.1信道编码的基本概念
6.解释常见的分集技术，常见的分集合并方法有哪些？
7.解释MIMO技术的类别，大规模MIMO有哪些优点？
8.OFDM技术为什么可以有效对抗多径干扰？OFDM技术如何实现。
9.解释常见的多址技术和5G中的新多址技术。
第10章
课时内容
信息论基础
授课时间
350分钟
课时
7
教学目标
掌握不确定性、信息、互信息、熵和相对熵等基本概念；
掌握无失真数据压缩时的信源编码定理；
掌握数据压缩算法、信道编码定理；
掌握信息容量定理；
掌握有失真数据压缩时的信源编码定理--率失真定理。
教学重点
信息的度量；
信源编码定理；
信道编码定理；
香农公式；
率失真定理。
教学难点
信息量、信源熵、联合熵、条件熵和微分熵的基本概念；
信源无失真压缩与有失真压缩；
信道编码
教学内容
知识回顾：
通信系统的随机过程，以及通信系统的性能指标为可靠性和有效性。本章讨论信息论的基础内容。
讨论问题：
1.什么是信息？如何度量信息？
2.信息传输中，基本的极限条件是什么？
3.对于信息的压缩和恢复的极限是什么？
4.设计怎样的设备才能达到这些极限？
5.实际系统中接近极限的设备是否存在？
现代通信原理(罗新民)第十章+差错控制编码习题答案
第十章 差错控制编码图见附图：10 ①、19、2010-1 请说明随机信道、突发信道、混合信道各自的特点。
答：随机信道的特点是错码的出现是随机的。
且错码之间是统计独立的。
突发信道的特点是错码集中成串出现。
混合信道的特点是既存在随机错码又存在突发错码。
10-2 请说明差错控制方式的目的是什么？常用的差错控制方式有哪些？答：差错控制方式的目的是在数字通信过程中发现（检测）错误，并采取措施纠正，把差错限制在所允许的尽可能小的范围内。
常用的差错控制方式包括：ARQ 、反馈校验、FEC 、HEC 。
10-3请说明ARQ 方式有哪几种？答：停止等待ARQ 、连续ARQ 、选择重发ARQ 。
10-4 已知线性分组码的八个码字为：000000，001110，010101， 011011，100011，101101，110110，111000，求该码组的最小码距。
解：线性分组码的最小码距等于码的最小码重，故30=d。
10-5 上题给出的码组若用于检错，能检出几位错码？若用于纠错， 能纠几位错？若同时用于纠错，检错如何？ 答：1230+≥=d ，故可检出2个错。
11230+⨯≥=d ，故可纠正1个错。
11130++≥=d ，（1≥1）故纠检结合时可检1个错同时纠正1个错。
10-6 若两个重复码字0000，1111，纠检错能力如何？解：d=4,故可检出3个错，纠正1个错，可同时检出2个错、纠正1个错。
10-7 写出k=1，n=5时重复码的一致检验矩阵[H]及生成矩阵[G]，并 讨论它的纠、检错能力。
解：①n=5,k=1,r=4。
设码字为01234|c c c c c ,只取11111或00000，0123c c c c为监督码元。
则有⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧====4414243c c c c c c c c⇒⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=⊕=⊕=⊕=⊕000040414243cc c c c c c c⇒⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡00001|10000|10010|10100|110001234c c c c c故⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡=⨯1000110010101001100054H，[]111141==⨯TPQ。
通信原理教程(第2版)课后答案12-10
h 试问由它可以构成多少种码长为 15 的循环码？并列出它们的生成多项式。
解：因为 2r 1 n ，而 n =15，所以 4 r 13 。因为
生成多项式 g(x) x3 x 1 ，从而生成矩阵为
42
《通信原理》习题第十章
x3 g ( x)
1 0 0 1 0 0
G(
x
)=
x
2
g
(
x)
xg ( x)
g(x)
，或
G=
0 0 0
1 0 0
0 1 0
1 0 1
0 1 1
0 ，
x7 g(x)
0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0
x6 g(x)
0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0
G(x)
=
x5
g(x)
，或
G=
0
0
0
0
0
1
1
0
01
0
0
0
0
0
x4 g(x)
0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0
d 习题 10.11 已知一个（15，11）汉明码的生成多项式为 hg(x) x4 x3 1
试求出其生成矩阵和监督矩阵。
www.k 解：由g(x) x4 x3 1得
43
《通信原理》习题第十章
x10 g(x)
现代通信原理教程10章部分习题解答
10.1 已知码集合中有8个码组为（000000）、（001110）、（010101）、（011011）、（100011）、（101101）、（110110）、（111000），求该码集合的最小码距。
解 因为该码集合中包含全零码组（000000），所以对于线性分组码，最小码距等于除全零码外的码组的最小重量，即3min =d 。
10.2 上题给出的码集合若用于检错，能检出几位错码？若用于纠错，能纠正几位错码？若同时用于检错与纠错，问纠错、检错的能力如何？解 只用于检错时，由条件：最小码距1min +≥e d ，求出2=e ，即能检出2位错码。
只用于纠错时，由12min +≥t d ，可得1=t ，既能纠正1位错码。
同时用于检错与纠错，且3min =d 时，无法满足下列条件⎩⎨⎧>++≥te e t d 1m i n故该码不能同时用于检错与纠错。
10.4 已知(7,3)码的生成矩阵为⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=001110101001111001110G列出所有许用码组，并求监督矩阵。
解 分别将信息段（000）、（001）、（010）、（011）、（100）、（101）、（110）和（111）代入式A =m G ，得到许用码组如下 0000000 0011101 0100111 0111010 1001110 1010011 1101001 1110100生成矩阵G 为典型阵，有⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=110101111110Q 所以⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡==011110111101TQ P监督矩阵[]⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡==0110001110001011101001011000r I P H 10.5 已知一个(7,4)系统汉明码监督矩阵如下：⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=110100101110101110100H 试求：(1) 生成矩阵G ；(2) 当输入信息序列()101101011010=m 时，求输出码序列A=？ (3) 若译码器输入()1001001B =,请计算校正子S ，并指出可能的错误图样。
通信原理樊昌信版9,10章课后答案
9.9 采用13折线A律编码，设最小量化间隔为1个单位，已知抽样脉冲值为+635单位:(1)试求此时编码器输出码组，并计算量化误差;(2)写出对应于该7位码(不包括极性码)的均匀量化11位码。
(采用自然二进制码) 解（1）已知抽样脉冲值它位于第7段序号为3的量化级，因此输出码组为量化误差为635-(512+3*32)=27(2) 对应的11位均匀量化码为010********9-10采用13折线A律编码电路，设接收端收到的码组为“01010011”最小量化间隔为1个量化单位，并已知段内码改用折叠二进码：(l) 试问译码器输出为多少量化单位；(2) 试写出对应于该.7位码(不包括极性码)的均匀量化11位码。
解（1）接收端收到的码组由C1=0知，信号为负值；由段落码知，信号样值位于第6段，起点电平为256,量化间隔为16;由段内码码器输出为C5C6C7C8 =0011 采用折叠码) C5C6C7C8 =0011 采用折叠码，对应自然二进制码为0100可知，信号样值位于第6段的第5级(序号为4)，故译码器输出为256416162328 (/)I=-+⨯+=-（2）均匀量化11位码为001010010009.11采用13折线A律编码，设最小的量化间隔为1个量化单位，已知抽样脉冲值为-95量化单位：(1)试求此时编码器输出码组，并计算量化误差;(2)试写出对应于该7位码(不包括极性码)的均匀量化11位码。
解（1）因为样值为负值.所以极性码又因64 < 95 < 128，所以码组位于第四段，段落码为量化间隔为4。
由于95=64 +7 *4 +3,所以段内码为故编码器输出为量化误差为3个单位。
(2)对应的均匀量化11位码为（92=64 +7 *4）9.13 对10路带宽均为300Hz-3400Hz的模拟信号进行PCM时分复用传输。
设抽样速率为8000Hz，抽样后进行8级量化，并编为自然二进制码，码元波形是宽度为 的矩形脉冲，且占空比为1。
移动通信原理第十章 OFDM技术
04
OFDM技术的优势与挑 战
频谱效率高
频谱效率高
OFDM技术通过将频谱划分为多 个子载波，实现了频谱的高效利 用，提高了频谱效率。
灵活的子载波分配
根据业务需求和信道条件，灵活 地分配子载波给不同的用户或业 务，实现频谱资源的优化利用。
抗多径干扰能力强
多径干扰抑制
OFDM技术通过在接收端采用信道估 计和均衡技术，能够有效抑制多径干 扰，提高信号的传输质量。
由于OFDM信号在多个子载 波上传输，因此可以抵抗频率
选择性衰落的影响。
易于实现
OFDM技术可以通过使用快 速傅里叶变换和逆快速傅里叶 变换实现高效的调制和解调。
02
OFDM系统的基本构成
调制与解调
调制
OFDM技术中，数据首先被调制到 多个子载波上。常用的调制方式包括 QPSK、16QAM和64QAM等，可以 根据信道条件和系统要求选择合适的 调制方式。
求。
多天线技术结合
OFDM技术与多天线技术的结合可以提高信号的传输质量和可靠性，同时增强抗干 扰能力。
通过多天线技术，可以实现空间分集、波束赋形等功能，提高信号的覆盖范围和穿 透能力。
多天线技术与OFDM技术的结合还可以支持多用户通信，实现多用户复用和多流传 输，提高系统容量和频谱利用率。
联合信号处理和协同传
解调
在接收端，信号经过解调后还原出原 始数据。解调过程与调制过程相反， 需要完成信号的解调、去频偏和去循 环前缀等操作。
信道编码与解码
信道编码
为了提高数据传输的可靠性，OFDM系统通常采用信道编码 技术，如卷积码、Reed-Solomon码等。这些编码方式可以 在数据传输过程中增加冗余信息，以抵抗信道衰落和噪声干 扰。
通信原理 课件 第10章
f0(r) P(A0/1) r0 A1 f1(r)
P(A1/0)
r
可以将此空间划分为两个区域A0和A1，其边界是r0，并将判 决规则规定为： 若接收矢量落在区域A0内，则判为发送码元是“0‖； 若接收矢量落在区域A1内，则判为发送码元是“1‖。
11
第10章 数字信号最佳接收
显然，区域A0和区域A1是两个 互不相容的区域。当这两个区
A0
/ 0)
A1
f 0 (r )dr
这两个概率在图中分别由两块阴影面积表示。
12
第10章 数字信号最佳接收
将上两式代入
Pe P (1) P ( A 0 / 1) P ( 0 ) P ( A1 / 0 )
得到
Pe P (1)
A0
f1 ( r ) d r P (0 )
'
A1
0 r ( t )
Ts
1 s 1 ( t ) dt P ( 0 ) exp n0
2
0 r ( t )
Ts
2 s 0 ( t ) dt
则判为发送码元是s1(t)。 将上两式的两端分别取对数，得到若
n 0 ln 1 P (1)
0 r ( t )
2
n
n0
0
2 当发送码元为“1‖，波形为s1(t)时，接收电压的概率密度 1 T 1 r ( t ) s 1 ( t ) dt f1 (r ) exp k 为 n0 0
s
2
n
因此，将上两式代入判决准则式，经过简化，得到：
16
第10章 数字信号最佳接收
通信原理第10章 通信抗干扰技术
10.1.1基本原理及关键技术 10.1.1基本原理及关键技术
1、干扰方式与样式 按作用时间的不同可分为连续干扰 连续干扰和 连续干扰 脉冲干扰。干扰在时间上无须完全覆盖信 脉冲干扰 号，只要干扰在时域分布上达到一定密度 ，脉冲干扰也能完全压制通信。 干扰样式：是对干扰的时域、频域的统计 干扰样式 特性的总概括。不同方式样式不同，同种 方式也可采用不同样式。干扰样式按干扰 是否具有随机性分为确定干扰和随机干扰 ；按幅度分布特性可分为平滑干扰、脉冲 干扰。常见样式有：白噪声、单频连续波 、噪声调制（AM/DSB/SSB/FM）波、 随机键控（ASK/FSK/PSK）干扰等
第十章 通信抗干扰技术
2007年12月
1
引
言
定义： 一般可理解为，通信装备及 系统为对抗干扰方利用电磁能和定 向能控制、攻击通信电磁频谱，以 提高其在通信对抗中的生存能力所 采取的通信反对抗技术体系、方法 和措施。
2007年12月 2
抗干扰的基本体系、方法、 抗干扰的基本体系、方法、措施
1、信号处理。如直接序列扩频技术(DS-SS) ，其关键参量是作为时间函数的相位；跳 频技术(FH-SS)其关键参量是作为时间函数 的载频；等等。 2、空间处理。如采用自适应天线调零技术， 当接收端受到干扰时，使其天线方向图零 点自动指向干扰方向，以提高通信接收机 的信干比。 3、时间处理。如猝发传输技术，由于通信信 号在传输过程中暴露的时间很短暂，从而 大大降低了被干扰方侦察、截获的概率。
10.1.1基本原理及关键技术 10.1.1基本原理及关键技术
1、干扰方式与样式 宽带拦阻式干扰：辐射宽带干扰，可以干 宽带拦阻式干扰 扰多个窄带信号，其频谱均匀分布或梳形 分布。按产生方法不同分为扫频式、脉冲 式和多干扰源线性叠加式阻拦干扰。 特点：与瞄准式相反，无需严格的侦察和 特点 频率瞄准，设备简单、方便实施，但干扰 利用率低，需要的干扰功率很大。
通信原理教程习题答案第四版
第一章习题习题1.1 在英文字母中E 出现的概率最大，等于0.105，试求其信息量。
解：E 的信息量：()()b 25.3105.0log E log E 1log 222E =-=-==P P I习题1.2 某信息源由A ，B ，C ，D 四个符号组成，设每个符号独立出现，其出现的概率分别为1/4，1/4，3/16，5/16。
试求该信息源中每个符号的信息量。
解：b A P A P I A 241log )(log )(1log 222=-=-==b I B 415.2163log 2=-= b I C 415.2163log 2=-= b I D 678.1165log 2=-=习题1.3 某信息源由A ，B ，C ，D 四个符号组成，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） 这四个符号等概率出现； （2）这四个符号出现概率如习题1.2所示。
解：（1）一个字母对应两个二进制脉冲，属于四进制符号，故一个字母的持续时间为2×5ms 。
传送字母的符号速率为Bd 100105213B =⨯⨯=-R等概时的平均信息速率为s b 2004log log 2B 2B b ===R M R R（2）平均信息量为比特977.1516log 165316log 1634log 414log 412222=+++=H则平均信息速率为 s b 7.197977.1100B b =⨯==H R R习题1.4 试问上题中的码元速率是多少？ 解：311200 Bd 5*10B B R T -===习题1.5 设一个信息源由64个不同的符号组成，其中16个符号的出现概率均为1/32，其余48个符号出现的概率为1/96，若此信息源每秒发出1000个独立的符号，试求该信息源的平均信息速率。
解：该信息源的熵为96log 961*4832log 321*16)(log )()(log )()(22264121+=-=-=∑∑==i i i i Mi i x P x P x P x P X H=5.79比特/符号因此，该信息源的平均信息速率 1000*5.795790 b/s b R mH === 。
通信原理MATLAB仿真教程第十章 扩频通信系统
图 10-3 相干检测原理图
18
图 10-4 相干参考信号产生原理图 本地参考信号是由锁相环路产生的，如 10-4 所示。用一个振荡器，其 频率与输入信号频率相近， 把它的相位与输入信号相位作比较(可以用鉴相 器实现)，获得的误差电压称为误差信号，此误差信号经滤波平滑后，再作 用于振荡器，以不断纠正它的相位与输入信号的误差，于是这个受输入电 压控制的振荡器的输出振荡的相位，就逐渐逼近于输入信号的相位，达到 同频、同相的结果，它们之间近似的程度取决于跟踪误差。
N 1
c g
n n0
ห้องสมุดไป่ตู้
c
(t nTc )
(10-4)
式中， n 为伪随机码码元， c 取值 1 或 1 ； c (t ) 为门函数， g 定义与式(10-3) 类似。 扩频过程实质上是信息流 a t 与伪随机序列 c t 的模二加或相乘的过 程，伪随机码速率 Rc 比信息速率 Rd 大的多，一般 Rc / Rd 的比值为整数且 远大于 1 ，所以 扩展后 的序列 的速率 仍为伪 随机码 速率 Rc ，扩展的 序列
(10-8)
14
式中信号为 s (t ) ，信道噪声为 n(t ) ，干扰信号为 J (t ) ，其它网的扩频信 o 号为 s (t ) 。 J 对于信号分量为 s (t ) o
s ( t ) a ( t ) c( t ) c( t ) cos I t o
(10-9)
其中 I 为中频频率，若 本地产生的伪 随机序列 c(t ) 与发端产生的伪随机 序列 c (t ) 同步，有 c (t ) c(t ) ，则 c (t ) c(t ) 1 ，这样信号分量 s (t ) 为 o
(完整版)通信原理教程习题答案第四版
（2）功率谱密度 。
解：
（1）
①当 时， 与 无关，故 =0
②当 时，因脉冲幅度取 的概率相等，所以在 内，该波形取-1 -1、1 1、-1 1、1 -1的概率均为 。
（A）波形取-1-1、11时，
在图示的一个间隔 内，
（B）波形取-1 1、1 -1时，
在图示的一个间隔 内，
当 时，
据付氏变换的性质可得
而
故
习题2.24将一个均值为0，功率谱密度为为 的高斯白噪声加到一个中心角频率为 、带宽为B的理想带通滤波器上，如图
（1）求滤波器输出噪声的自相关函数；
（2）写出输出噪声的一维概率密度函数。
解：
（1）
因为 ,故
又
由付氏变换的性质
可得
（2） ； ；
所以
又因为输出噪声分布为高斯分布
可得输出噪声分布函数为
解：
因 与 是统计独立，故
习题2.21若随机过程 ，其中 是宽平稳随机过程，且自相关函数 为 是服从均匀分布的随机变量，它与 彼此统计独立。
（1）证明 是宽平稳的；
（2）绘出自相关函数 的波形；
（3）求功率谱密度 及功率S。
解：
（1） 是宽平稳的 为常数；
只与 有关：
令
所以 只与 有关，证毕。
（2）波形略；
解：
习题1.11设有四个消息A、B、C、D分别以概率1/4,1/8,1/8, 1/2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：
习题1.12一个由字母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。
智慧树知道网课《通信原理(苏州大学)》课后章节测试满分答案
第一章测试1【判断题】(10分)信道编码的目的是提高信息传输的有效性。
A.对B.错2【判断题】(10分)设每秒传送n个M进制的码元，则信息传输速率为nlog2(M)bps。
A.错B.对3【单选题】(10分)据统计，英文字母j出现的概率为0.001，则它包含的信息量（比特）最接近如下哪个数值？A.9.93B.9.92C.9.97D.9.944【多选题】(10分)若消息中所描述事件发生的可能性（），则此消息所携带的信息量（），A.越小；越大B.越小；越小C.越大；越大D.越大；越小5【单选题】(10分)通信系统的有效性一般由（）来衡量，可靠性一般由（）来衡量。
A.带宽；信噪比B.信噪比；带宽C.误码率；传输速率D.传输速率；误码率6【单选题】(10分)已知2进制数字信号的传输速率为4800bps，转换为8进制数字信号，则码元速率为（）。
A.400波特B.800波特C.3200波特D.1600波特7【单选题】(10分)已知一个8进制信号的符号速率为4800波特，则其对应的信息速率是（）。
A.9600bpsB.2400bpsC.14400bpsD.4800bps8【单选题】(10分)下列哪个描述不符合数字通信的特点（）。
A.可以时分复用B.便于构成综合业务网C.抗干扰能力强D.占用信道带宽窄9【单选题】(10分)码元速率单位是（）。
A.比特B.波特C.比特/秒D.波特/秒10【单选题】(10分)下面关于通信系统中信源编码和信道编码描述正确的是（）。
A.信源编码加入冗余度，信道编码加入冗余度B.信源编码去除冗余度，信道编码去除冗余度C.信源编码去除冗余度，信道编码加入冗余度D.信源编码加入冗余度，信道编码去除冗余度第二章测试1【单选题】(20分)自相关函数是τ的（）。
A.单调递增函数B.单调递减函数C.偶函数D.奇函数2【判断题】(20分)互相关函数和时间无关，只和时间差τ有关，和两个信号相乘的前后次序无关。
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图10-9 包络检波法的原理框图
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图10-10 包络检波法各点波形图
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图10-11 延迟相乘法原理框图及各点波形
二、数字锁相法
与载波同步的提取类似，把采用锁相环来提取位同步 信号的方法称为锁相法。在数字通信中，这种锁相电路常 采用数字锁相环来实现。 采用数字锁相法提取位同步原理方框图如图10-12所示， 它由高稳定度振荡器（晶振）、分频器、相位比较器和控 制电路组成。其中，控制电路包括图中的扣除门和添加门。 高稳定度振荡器产生的信号经整形电路变成周期性脉冲， 然后经控制器再送入分频器，输出位同步脉冲序列。输入 相位基准与由高稳定振荡器产生的经过整形的n次分频后 的相位脉冲进行比较，由两者相位的超前或滞后，来确定 扣除或添加一个脉冲，以调整位同步脉冲的相位。
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3、从多相移相信号中提取载波 对于多相移相信号，同样可以利用多次方变换法和多 相科斯塔环法从已调信号中提取载波信息。如以四相移相 信号为例，图10-4是用多次方变换法从四相移相信号中提 取同步载波的方法。
图10-4 四次方变换法提取载波
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10.2 载波同步
载波同步的方法有直接法（自同步法）和插入导频法 （外同步法）两种。直接法不需要专门传输导频（同步信 号），而是接收端直接从接收信号中提取载波；插入导频 法是在发送有用信号的同时，在适当的频率位置上，插入 一个（或多个）称作导频的正弦波（同步载波），接收端 就利用导频提取出载波。下面分别加以介绍。
图10-2 平方环法提取载波
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2、科斯塔环法 科斯塔环法（Costas）环法又称为同相正交环法。它 也是利用锁相环提取载频，但是不需要预先做平方处理， 并且可以直接得到输出解调信号。该方法的原理方框图如 图10-3所示。
图10-3科斯塔环法原理方框图 《通信原理课件》
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10.4.1 起止式同步法
数字电传机中广泛使用的是起止式同步法。
在电传机中，常用的是五单位码。为标志每个字的开 头和结尾，在五单位码的前后分别加上1个单位的起码 （低电平）和1.5个单位的止码（高电平），共7.5个码元 组成一个字，如图10-13所示。 收端根据高电平第一次转 到低电平这一特殊标志来确定一个字的起始位置，从而实 现字同步。由于这种同步方式中的止脉冲宽度与码元宽度 不一致，这会给同步数字传输带来不便。另外，在这种同 步方式中，7.5个码元中只有5个码元用于传递消息，因此 传输效率较低。
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上式表示在4次倍频的信号中含有 4fc 的分量。将它滤 出并4分频，即可得到载频fc分量。 除了上述多次方变换法以外，我们还可以用多相科斯 塔环法提取同步载波。图10-5是一个四相科斯塔环法提取 同步载波的方框图，压控振荡器的输出就是所需的载波信 号。其原理类似于图10-3，这里不再繁述。
但起止式同步法的优点是结构简单，易于实现，它特 别适合于异步低速数字传输方式中。
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图10-13 起止式同步法传输的字符格式
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10.4.2 集中插入法
集中插入法又称连贯插入法。它是指在每一信息群的 开头集中插入作为群同步码组的特殊码组，该码组应在信 息码中很少出现，即使偶尔出现，也不可能依照群的规律 周期出现。 接收端按群的周期连续数次检测该特殊码组， 这样便获得群同步信息。 集中插入法的关键是寻找实现群同步的特殊码组。对 该码组的基本要求是：具有尖锐单峰特性的自相关函数； 便于与信息码区别；码长适当，以保证传输效率。符合上 述要求的特殊码组有：全0码、全1码、1与0交替码、巴克 码、电话基群帧同步码0011011。目前常用的群同步码组 是巴克码。
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图10-8 微分整流法 《通信原理课件》
2、包络检波法 在某些数字微波中继通信系统中，经常在中频上用对 频带受限的2PSK信号进行包络检波的方法来提取位同步 信号，图10-9所示为其原理框图，其对应的波形图如图 10-10所示。 频带受限的2PSK信号波形如图10-10（a）所示。当接 收端带通滤波器的带宽小于信号带宽时，使频带受限的 2PSK信号在相邻码元相位反转点处形成幅度的“陷落”。 经包络检波后得到图10-10（b）所示的波形，该波形可看 成是一直流与图10-10（c）所示的波形相减， 而图10-10 （c）波形是具有一定脉冲形状的归零脉冲序列，含有位 同步信息，再通过窄带滤波器（或锁相环），然后经脉冲 整形，就可得到位同步信号。
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图10-6 插入的导频和已调信号频谱示意图
对于抑制载波的双边带调制而言，在载频处，已调信 号的频谱分量为零，同时对调制信号进行适当的处理，就 可以使已调信号在载频附近的频谱分量很小，这样就可以 插入导频，这时插入的导频对信号的影响最小。图10-6所 示为插入的导频和已调信号频谱示意图。在此方案中插入 的导频并不是加在调制器的那个载波，而是将该载波移相 90°后的所谓“正交载波”。根据上述原理，就可构成插 入导频的发端方框图如图10-7（a）所示。
第十章：同步系统
10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 引言 载波同步 位同步 群同步 网同步
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此外，在有多个用户的通信网中，还有使网内各站点 之间保持同步的网同步问题。为了保证通信网内各用户之 间可靠地进行数据交换，必须要求整个数字通信网内有一 个统一的时间节拍标准。 同步系统的好坏将直接影响通信质量的好坏，甚至会 影响通信能否正常工作。可以说，在同步通信系统中， “同步”是进行信息传输的前提，正因为如此，为了保证 信息的可靠传输，要求同步系统应有更高的可靠性。 本章将分别讨论载波同步、位同步、群同步和网同步 的基本原理和性能。
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图10-7 插入导频法原理方框图
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SSB和2PSK的插入导频方法与DSB相同。VSB的插入导频 技术较复杂，通常采用双导频法，基本原理与DSB类似。这 里不再繁述。
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10.2.3 载波同步系统的性能
载波同步系统的性能指标主要有效率、精度、同步建 立时间和同步保持时间。对载波同步系统的主要性能要求 是高效率、高精度，同步建立时间快、保持时间长等。下 面对它们进行简单讨论。 一、高效率 高效率是指为了获得载波信号而尽量少消耗发送功率。 在这方面，直接法由于不需要专门发送导频，因而效率高， 而插入导频法由于插入导频要消耗一部分发送功率，因而 效率要低一些。 二、高精度 高精度是指接收端提取的同步载波与需要的载波标准 比较，应该有尽量小的相位误差。相位误差通常由稳态相 位误差和随机相位误差组成。
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10.3位同步
在数字通信系统中，发端按照确定的时间顺序，逐个 传输数码脉冲序列中的每个码元。而在接收端必须有准确 的抽样判决时刻才能正确判决所发送的码元，因此，接收 端必须提供一个确定抽样判决时刻的定时脉冲序列。这个 定时脉冲序列的重复频率必须与发送的数码脉冲序列一致， 同时在最佳判决时刻（或称为最佳相位时刻）对接收码元 进行抽样判决。可以把在接收端产生这样的定时脉冲序列 称为码元同步，或称位同步。 实现位同步的方法和载波同步类似，也有直接法（自 同步法）和插入导频法（外同步法）两种，而在直接法中 也分为滤波法和锁相法。下面将分别介绍这两类同步技术， 重点介绍直接法（自同步法）。
当系统的位同步采用自同步方法时，发端不专门发送 导频信号，而直接从数字信号中提取位同步信号，这种方 法在数字通信中经常采用，而自同步法具体又可分为滤波 法和锁相法。
《通信的二进制随机脉冲序列的频谱中 没有位同步的频率分量，不能用窄带滤波器直接提取位同 步信息。但是通过适当的非线性变换就会出现离散的位同 步分量，然后用窄带滤波器或用锁相环进行提取，便可以 得到所需要的位同步信号。下面介绍几种具体的实现方法。 1、微分整流法 图10-8（a）所示为微分整流滤波法提取位同步信息的 原理框图。图中，输入信号为二进制不归零码元，它首先 通过微分和全波整流后，将不归零码元变成归零码元。这 样，在码元序列频谱中就有了码元速率分量（即位同步分 量）。将此分量用窄带滤波器滤出，经过移相电路调整其 相位后就可以由脉冲形成器产生出所需要的码元同步脉冲。 图10-8（b）给出了该电路各点的波形。
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图10-12 数字锁相环原理框图
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10.4群同步
数字通信时，一般总是以若干个码元组成一个字，若 干个字组成一个句，即组成一个个的“群”进行传输。群 同步的任务就是在位同步的基础上识别出这些数字信息群 （字、句、帧）“开头”和“结尾”的时刻，使接收设备 的群定时与接收到的信号中的群定时处于同步状态。实现 群同步，通常采用的方法是起止式同步法和插入特殊同步 码组的同步法。而插入特殊同步码组的方法有两种：一种 为集中插入方式，另一种为分散插入方式。
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图10-1平方变换法提取载波
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为改善平方变换的性能，可以在平方变换法的基础上， 把窄带滤波器用锁相环替代，构成如图10-2所示框图，这 样就实现了平方环法提取载波。由于锁相环具有良好的跟 踪、窄带滤波和记忆性能，因此平方环法比一般的平方变 换法具有更好的性能，因而得到广泛的应用。
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