第7章数字带通传输系统2
通信原理思考题及作业解答
思考题作业题解答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：衡量数字通信系统有效性的性能指标有：码元传输速率R B 、信息传输速率R b 、频带利用率η。
衡量数字通信系统可靠性的性能指标有：误码率P e 和误信（比特）率P b 。
1–12 何谓码元速率和信息速率？它们之间的关系如何？答：码元速率R B 是指单位时间（每秒）传送码元的数目，单位为波特（Baud ，B ）。
信息速率R b 是指单位时间内传递的平均信息量或比特数，单位为比特/秒（b/s 或bps ）。
码元速率和信息速率的关系： 或 其中 M 为M 进制（M ＝2 k ，k = 1, 2, 3, …）。
1–13 何谓误码率和误信率？它们之间的关系如何？答：误码率P e 是指错误接收的码元数在传输总码元数中所占的比例。
误信率P b 是指错误接收的比特数在传输总比特数中所占的比例。
在二进制中有：P e ＝P b 。
第1章 绪论（ 习题 ）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 ＝1/5，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) 平均每个字母携带的信息量，即熵为2（比特/符号）每个字母（符号）为两个脉冲，其宽度为2×5 ms ＝10－2（s ）则平均信息速率为：2（比特/符号）／10－2（秒/符号）＝200（b/s ）(2) 平均信息量为985.1310log 1034log 4125log 51)(222=⨯+⨯⨯+⨯=x H （比特/符号） 平均信息速率为：H (x )／10－2＝1.985／10－2＝198.5（b/s ）1–7 设一数字传输系统传送二进制码元的速率为2400 B ，试求该系统的信息速率。
数字带通传输系统
PE(f)1 4fsP(1P)[G |(ffc)|2|G(ffc)|2]
1 4fs2(1P)2|G(0)|2[(ffc)(ffc)]
当P＝1/2时
PE(f)116fs[G | (f fc)|2|G(f fc)|2]
116fs2|G(0)|2[(f fc)(f fc)]
➢ 根据矩形波形g(t)的特点，对于所有的m≠0的整数，有
P e ( f o ) 1 4 [ P s 1 ( f f 1 ) P s 1 ( f f 1 ) 1 4 ] [ P s 2 ( f f 2 ) P s 2 ( f f 2 )
Peo ( f )
1 4
fsP(1 P)[|G( f
f1) |2
| G( f
f1) |2]
1 4
fsP(1 P)[|G( f
由时域表达式可知，2FSK信号波形可看作两个2ASK信号 波形的合成。下图是相位连续的2FSK信号波形。
2FSK信号频谱分析
➢ 分析方法：把二进制频率键控信号看成是两个振幅键控信 号相叠加的结果。
s1(t) ang(tnsT )
n
s2(t) ang(tnsT)
➢则
n
S F( S t) K e o ( t) s 1 ( t) co 1 t s 2 s ( t) co 2 t s
11f6 s2|G (0)|2[(ff1)(ff1)(ff2)(ff2)]
➢ g(t)是矩形脉冲
|
G(f)|Ts
|
sinfTs | fTs
G(0)=Ts
Peo
(f
)Ts [|sin(f f1)Ts 16s (f f1)Ts
G(mfs)=0
P s ( f) f s P ( 1 P ) |G ( f) |2 f s 2 ( 1 P ) 2 |G ( 0 ) |2( f)
通信原理简答题答案2（个人整理）
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。
第7章【数字带通传输系统】--7.1资料
t
b
t
c
t
d
1
0
0
1
t
8
2ASK信号
功率谱密度
2ASK信号可以表示成 e 2ASK (t ) st cos c t
式中 s(t) － 二进制单极性 NRZ矩形脉冲序列
设：Ps (f) － s(t) 的功率谱密度 P2ASK (f) － 2ASK信号的功率谱密度 2ASK信号的功率谱
P2ASK ( f ) 1 Ps ( f f c ) Ps ( f f c ) 4
2FSK信号
其他解调方法： 鉴频法、差分检测法、过零检测法等。
19
2FSK信号
2FSK信号的功率谱密度
e2 FSK (t ) s1 (t ) cos1t s2 (t ) cos2t
其中，s1(t)和s2(t)为两路二进制基带信号。
根据2ASK信号功率谱密度的表示式， 2FSK信号的功率 谱密度的表示式：
1 0 1 1 0 1 1 0 1
t t t
振幅键控
频移键控
相移键控
数字调制可分为二进制调制和多进制调制。
3
二进制振幅键控(2ASK）
“通-断键控(OOK)” 信号表达式
Acos c t, eOOK (t ) 0，
1
以概率P 发送“ 1”时 以概率1 P 发送“0”时
0 0 1
波形
s t
Ts
t
载波
t
2ASK
t
4
2ASK信号
2ASK信号的一般表达式
其中 s(t )
e2ASK (t ) st cosc t
通信原理实验2数字频带传输系统实验
实验2 数字频带传输系统实验一、实验目的掌握数字频带传输系统调制解调的仿真过程 掌握数字频带传输系统误码率仿真分析方法二、实验原理数字频带信号通常也称为数字调制信号，其信号频谱通常是带通型的，适合于在带通型信道中传输。
数字调制是将基带数字信号变换成适合带通型信道传输的一种信号处理方式，正如模拟通信一样，可以通过对基带信号的频谱搬移来适应信道特性，也可以采用频率调制、相位调制的方式来达到同样的目的。
1.调制过程 1）2ASK如果将二进制码元“0”对应信号0，“1”对应信号tf A c π2cos ，则2ASK 信号可以写成如下表达式：()()cos2T n s c n s t a g t nT A f tπ⎧⎫=-⎨⎬⎩⎭∑{}1,0∈n a ，()⎩⎨⎧≤≤=其他 0T t 01s t g 。
可以看到，上式是数字基带信号()()∑-=ns n nT t g a t m 经过DSB 调制后形成的信号。
其调制框图如图1所示：图1 2ASK 信号调制框图2ASK 信号的功率谱密度为：()()()][42c m c m s f f P f f P A f P ++-=2）2FSK将二进制码元“0”对应载波t f A 12cos π，“1”对应载波t f A 22cos π，则形成2FSK 信号，可以写成如下表达式：()()()()()12cos 2cos 2T n s n n s n nns t a g t nT A f t a g t nT A f t πϕπθ=-++-+∑∑当=n a 时，对应的传输信号频率为1f ；当1=n a 时，对应的传输信号频率为2f 。
上式中，n ϕ、n θ是两个频率波的初相。
2FSK 也可以写成另外的形式如下：()()cos 22T c n s n s t A f t h a g t nT ππ∞=-∞⎛⎫=+- ⎪⎝⎭∑其中，{}1,1-+∈n a ，()2/21f f f c +=，()⎩⎨⎧≤≤=其他 0T t 01s t g ，12f f h -=为频偏。
习题答案(第六版)
兰州交通大学《通信原理》精品课程第一章绪论本章主要内容：（1）通信系统的模型与基本概念（2）通信技术的现状与发展（3）信息的度量（4）通信系统的主要性能指标本章重点：1．通信系统的一般模型与数字通信系统模型2．离散信源的信息量、熵的计算3．数字通信系统的主要性能指标：码元传输速率与信息传输速率以及它们的关系、误码率与误信率本章练习题：1-1.已知英文字母e出现的概率为，x出现的概念为，试求e和x的信息量。
查看参考答案o1-2．某信源符号集由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14，18，1 8，316和516。
试求该信息源符号的平均信息量。
查看参考答案o1-3.设有4个符号，其中前3个符号的出现概率分别为14，18，18，且各符号的出现是相对独立的。
试计算该符号集的平均信息量。
查看参考答案o1-4．一个由字母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103,41,41,51====D C B A P P P P试计算传输的平均信息速率。
查看参考答案o1-5．国际摩尔斯电码用“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13。
(1)计算“点”和“划”的信息量； (2)计算“点”和“划”的平均信息量。
查看参考答案o1-6．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132，其余112个出现概率为1224。
信息源每秒发出1000个符号，且每个符号彼此独立。
试计算该信息源的平均信息速率。
查看参考答案o1-7．设一数字传输系统传送二进制码元的速率为2400B，试求该系统的信息速率；若该系统改为传送16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)查看参考答案o1-8．若题1―2中信息源以1000B速率传送信息。
现代通信原理与技术第三版课后_思考题答案
第一章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。
通信原理简答题答案个人整理
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。
(4)R(∞)=[]=——的直流功率。
樊昌信《通信原理》(第7版)章节题库(数字带通传输系统)【圣才出品】
第7章 数字带通传输系统一、选择题1．在抗加性高斯白噪声方面，性能最好的调制制度是（ ）。
A ．2FSK B ．2ASK C ．2PSK D ．2DPSK 【答案】C【解析】对于相同的解调方式，抗加性高斯白噪声性能从优到劣的排列顺序是：2PSK 、2DPSK 、2FSK 、2ASK 。
2．相同传码率条件下，下面四种方式中，（ ）的频带利用率最低。
A ．2ASK B ．2PSK C ．2FSK D ．2DPSK 【答案】C【解析】在相同传码率的条件下，2222ASK PSK DPSK B B B B T ===，2212FSK BB f f T =-+，传输带宽越宽，频带利用率越低，所以2FSK 的频带利用率最低。
3．在数字调制系统中，采用8PSK 调制方式传输，无码间干扰时能达到的最高频带利用率是（ ）。
A ．1Baud ／HzB ．2Baud ／HzC ．3Baud ／HzD ．4Baud ／Hz 【答案】A【解析】对所有的调制信号，最大频带利用率均为ηB ＝1Baud/Hz 。
二、填空题1．2DPSK 、2ASK 、2PSK 和2FSK 采用相干解调时，抗信道加性高斯白噪声性能的优劣顺序为______。
【答案】2PSK 、2DPSK 、2FSK 、2ASK【解析】数字调制系统的抗噪声性能通过系统在信道噪声干扰下的总误码率表征。
2DPSK 在相干解调下的误码率为e P erfc=；2ASK 在相干解调下的误码率为12e P erfc =；2PSK 在相干解调下的误码率为12e P erfc =；2FSK 在相干解调下误码率为12e P erfc =； 故采用相干解调方式时，抗加性高斯白噪声性能从优到劣的排列顺序是：2PSK 、2DPSK 、2FSK 、2ASK 。
2．BPSK 采用相干解调时可能出现“反向工作”现象的原因是______；解决方案是______。
【答案】接收端提供的本地载波有180o 相位模糊；采用2DPSK【解析】在2PSK 信号的载波恢复过程中存在着180°的相位模糊，称为2PSK 方式的“倒π”现象或“反相工作”。
通信原理第六版
通信原理第六版:《通信原理第六版》是2013年8月1日工业出版社出版的图书，作者是樊昌信、曹丽娜。
内容简介:《通信原理（第6版）》内容可以分为3部分。
一部分（第1章一第5章）阐述通信基础知识和模拟通信原理。
其中第2章（确知信号）是为了满足一些学校和专业的需要而增加的，对于许多本科通信工程专业的教学，完全可以跳过此章；第3章（随机信号）视需要情况可以作复习性讲述。
第二部分（第6章～第10章）主要论述数字通信、模拟信号的数字传输和数字信号的接收原理。
由于技术的不断发展和创新，数字调制和数字带通传输的内容非常丰富，将其放在一章内讲述会使篇幅过长，故分为两章（第7章和第8章）讲述，并且第8章的内容可以视需要，选用其中一部分学习，或者跳过不学，不会影响后面章节的理解。
第三部分（第11章～第14章）讨论数字通信中的编码和同步等技术，以及简要介绍诵倍网的概念。
作者简介:樊昌信，西安电子科技大学教授，博士生导师。
中国通信学会理事，中国电子学会学术工作委员会委员。
通信工程专家。
北京人。
著有《通信原理》、合著有《沃尔什函数及其在通信中的应用》。
曹丽娜，西安电子科技大学副教授。
图书目录:第1章绪论1.1 通信的基本概念1.2 通信系统的组成1.3 通信系统分类与通信方式1.4 信息及其度量1.5 通信系统主要性能指标1.6 小结思考题习题第2章确知信号2.1 通知信号的类型2.2 确知信号的频域性质2.3 确知信号的时域性质2.4 小结思考题习题第3章随机过程3.1 随机过程的基本概念3.2 平稳随机过程3.3 高斯随机过程3.4 平稳随机过程通过线性系统3.5 窄带随机过程3.6 正弦波加窄带高斯噪声3.7 高斯白噪声和带限白噪声3.8 小结思考题习题第4章信道4.1 无线信道4.2 有线信道4.3 信道的数学模型4.4 信道特性对信号传输的影响4.5 信道中的噪声4.6 信道容量4.7 小结思考题习题参考文献第5章模拟调制系统5.1 幅度调制（线性调制）的原理5.2 线性调制系统的抗噪声性能5.3 非线性调制（角度调制）原理5.4 调频系统的抗噪声性能5.5 名种模拟调制系统的比较5.6 频分复用和调频立体声5.7 小结思考题习题参考文献第6章数字基带传输系统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 数字基础信号传输与码间串扰6.4 无码间串拢的基带传输特性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6.8 小结思考题习题参考文献……第7章数字带通传输系统第8章新型数字带通调制技术第9章模拟信号的数字传输第10章数字信号的最佳接收第11章差错控制编码第12章正交编码与伪随机序列第13章同步原理第14章通信网附录A 巴塞伐尔定理附录B 误差函数值表附录C 贝塞尔函数值表附录D 式（7.5—18）和式（7.5—20）的推导附录E 带通模拟信号抽样定理的证明附录F A律的推导附录G 式（10.4—1）的计算附录H 式（10.5—7）的推导附录I 伽罗华域GF（2m）附录J 英文缩写名词对照表附录K 部分习题答案。
2DPSK
1
0°初相
0
1
1
0
0
1
绝对码an
180°初相
1
1
0
1
1
1
0
相对码bn
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
7-5-11
第5节 二进制数字调制原理-2DPSK
7.5 二进制数字调制原理-2DPSK
2DPSK 信号的表示、时间波形
2DPSK信号的功率谱密度
2DPSK 信号的调制原理
2DPSK 信号的解调
为了解决PSK信号解调过程的反向工作问题，提出了差分相移键控 DPSK-Differential Phase Shift Keying,在实际中采用的是DPSK。
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统 7-5-3
第5节 二进制数字调制原理-2DPSK
2DPSK信号的定义
用前后相邻码元的载波相对相位变化来表示数字信息。 假设前后相邻码元的载波相位差为Δφ ，可定义一种数字信息与 Δφ 之间的关系为： 载波A cos(w t )
bn = an ⊕bn-1
an ＋ bn
an= bn ⊕bn-1
bn ＋ an
bn－ 1
延迟Tb (a )
延迟Tb (b )
bn－ 1
码变换器
码反变换器
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
7-5-8
第5节 二进制数字调制原理-2DPSK
2DPSK信号的表示 2DPSK信号的表达式与2PSK的形式应完全相同， 所不同的只是s(t) 信号表示的是差分码数字序列bn。
(“0”和“1”符号等概时）
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
7-5-13
通信原理第七章数字带通传输系统课件
xDSL技术利用数字带通传输系统实现宽带接入，提供了高速上 网、视频通话等服务。
光纤通信系统
光纤通信系统利用数字带通传输系统实现长距离、高速、大容量 的数据传输，广泛应用于城域网、骨干网等。
卫星通信系统中的数字带通传输系统
卫星电视接收系统
数字带通传输系统用于卫星电视接收系统中传输电视信号，实现 了覆盖广泛的电视节目服务。
无线局域网（WLAN）
WLAN利用数字带通传输系统实现无线高速上网，提供了灵活的接入方 式和便捷的数据传输服务。
03
全球定位系统（GPS）
GPS通过数字带通传输系统发送和接收信号，实现了高精度的定位和导
航功能。
有线通信系统中的数字带通传输系统
有线电视网络
数字带通传输系统用于有线电视网络中传输电视信号，提供了高 清晰度、稳定的电视节目服务。
通信原理第七章数 字带通传输系统课 件
contents
目录
• 数字带通传输系统的基本概念 • 数字带通传输系统的调制技术 • 数字带通传输系统的解调技术 • 数字带通传输系统的性能分析 • 数字带通传输系统的实际应用案例
01
CATALOGUE
数字带通传输系统的基本概念
数字带通传输系统的定义
数字带通传输系统是指利用调制 技术将数字信号转换为适合在带 通频段上传输的信号的一种通信
差错控制技术
采用各种差错控制技术，如奇偶校验、循环冗余校验、自动重传等， 可以降低误码率，提高抗干扰性能。
带通传输系统的频带利用率
频带利用率
数字带通传输系统的频带利用率 是指在有限的频带资源内传输尽 可能多的信息。
调制方式
采用高效的调制方式，如QPSK、 16QAM、64QAM等，可以有效 提高频带利用率。
樊昌信《通信原理》(第6版)(课后习题 数字带通传输系统)【圣才出品】
第7章 数字带通传输系统7-1 设发送的二进制信息为1011001，试分别画出OOK 、2FSK 、2PSK 及2DPSK 信号的波形示意图，并注意观察其时间波形上各有什么特点。
解：OOK 、2FSK 、2PSK 及2DPSK 信号的波形示意图如图7-1所示。
图7-1 信号波形7-2 设某OOK 系统的码元传输速率为1000B ，所用的载波信号为Acos(4×106t)：π(1)每个码元中包含多少个载波周期？(2)求OOK 信号的第一零点带宽。
解：（1）根据题意可知，码元周期为：3110T s R-==载波频率为：66410210 Hz 2c f ππ⨯==⨯载波周期为：610510c cT .s f -==⨯所以每个码元中包含载波周期数为：。
2000cT T =（2）由OOK 信号的频谱特点知，OOK 信号的第一零点带宽为：。
22000 Hz B R ==7-3 设某2FSK 传输系统的码元传输速率1000B ，已调信号的载頻为1000Hz 或2000Hz 。
发送数字信息为011010：（1）试画出一种2FSK 信号调制器原理框图，并画出2FSK 信号的时间波形；（2）试讨论这时的2FSK 信号应选择怎样的调制解调器？（3）试画出2FSK 信号的功率谱密度示意图。
解：（1）可以采用键控法实现2FSK 信号的调制，即在二进制基带矩形脉冲序列的控制下通过开关电路对两个不同的独立频率源和进行选通，使其在每一个码元期间1f 2f sT 输出或两个载波之一，原理框图如图7-2所示：1f 2f 图7-2设“1”码对应载频，“0”码对应载频，由于码元传输速11000f Hz =22000f Hz =率，故在2FSK 信号的时间波形中，每个“1”码元时间内含1个载波周期，1000b R B =“0”码无时间内含2个载波周期，得“011010”2FSK 信号的时间波形如图7-3所示：图7-3（2）由（1）知，两个载波的载频间隔＝1000Hz 较小，信号的频谱重12f f f ∆=-叠严重，若采用非相干解调，上下支路会有较大干扰，又因为表示“1”和“0”的两个信号正交，故可以采用相干解调，抑制正交分量。
《通信原理》课堂练习题(1-9)
第1-5章1、一个多进制数字通信系统每隔0.8 ms向信道发送16种可能取值的电平值中的一个。
则每个电平值所对应的比特数是；符号率（波特）为；比特率为。
2、一离散无记忆信源（A、B、C、D），各符号发送概率分别为1/2、1/4、1/8、1/8。
则此信源每个符号包含的信息熵为；若信源每毫秒发出一个符号，则此信源每秒输出的信息量为。
3、若离散信源输出16进制独立等概随机序列，则此信源输出的每个符号所包含的信息量为；若16进制符号不是等概出现，则此信源输出的每个符号所包含的平均信息量为。
4、由电缆、光纤、卫星中继等传输媒质构成的信道是信道；由电离层反射、对流层散射等传输媒质构成的信道是信道。
5、窄带信号通过随参信道多径传播后，其信号包络服从分布，称为型衰落。
当信号带宽超过多径传播的最大时延差引起的相关带宽时，会产生衰落。
6、信源编码是的编码，以提高通信的；信道编码是的编码，以提高通信的。
7、香农信道容量公式是在条件下推导得到的。
8、在模拟通信系统中，已调信号带宽越，有效性越好；解调器输出信噪比越，可靠性越好。
9、说明调频系统的特点：10、在民用中波广播AM接收机中采用的解调器是；该解调方式的缺点是。
在调频系统中，解调输出噪声的功率谱密度的特点是。
在调频系统中采用预加重和去加重技术的目的是。
11、在VSB系统中，无失真传输信息的两个条件是、。
12、已知收音机中的中波波段为535KHZ-1605KHZ ，若各台间设0.5KHZ 的防护频带，则此波段收音机最多能接收多少台节目？13、信道带宽3KHZ ，信号在信道中受到单边功率谱密度为10-6W/HZ 的加性高斯白噪声的干扰，信号平均功率为9W 。
求（1）信道容量 (2)若信道加宽到原来的10倍，并保持信道容量不变，那么信号平均功率要改变多少dB ？（log 23001≈11.55，30010.1≈2.23）14、某数码摄像机每30ms 产生一幅40万像素的彩色图像，每个像素由RGB 三种颜色构成，各有32个灰度等级。
现代通信原理与技术第07章模拟信号的数字传输
频谱图
M(ω)
δT(ω)
200 320
Hz
Ms(ω)
500
Hz
M' (ω)
180 300
Hz
Hz
例7.2-4 以fs=800Hz进行理想采样的频谱图
M(ω)
200 320
Hz
Ms(ω)
480 600
Hz
M'(ω)
200 320
Hz
7.3 脉冲振幅调制（PAM）
以脉冲序列作为载波的调制方式称为脉冲调制。
2） 均匀分布信号
1 此信号的概率密度函数为 p(x)= 2a
信号功率为 a 令D=a/V，量化信噪比： SNRq=(20lgD+6N) dB 当D=1时量化信噪比最大 ［SNRq］max=6N dB
So
a
x 2 p( x)
1 2 a 3
三、非均匀量化
非均匀量化的特点：
£fs £fL
£fs £«fL £fH £fL
O
(c)
fL fH fs £fL
fs £«fL
f
图 6-6
带通信号的抽样频谱（fs=2fH）
带通信号m(t)其频谱限制在（fL，fH），带宽
B=fH-fL，且B<<fH，抽样频率fs应满足： fs=2fH/m = 2B(1+k/n)
式中，k=fH/B-n，0<K<1，m、n为不超过fH/B
n
；
Sa( H t )
TH
3、结 论： 只要 s 2 H ，M ( s ) 周期性地重复而不重叠，
M ( s ) 相邻周期内的频谱相互重叠， 若 s 2 H，
通信原理(第七版)思考题及答案
第一章绪论1．以无线广播和电视为例，说明图1-3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。
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7章 模拟信号的数字传输习题答案
第7章 模拟信号的数字传输7.1 学习指导 7.1.1 要点本章的要点主要有抽样定理；自然抽样和平顶抽样；均匀量化和非均匀量化；PCM 原理，A 律13折线编码，译码；ΔM 原理，不过载条件；PCM ，ΔM 系统的抗噪声性能；PCM 与ΔM 的比较；时分复用和多路数字电话系统原理；1. 概述为了使模拟信号实现数字化传输，首先要通过信源编码使模拟信号转换为数字信号，或称为―模/数转换‖即A/D 转换。
模/数转换的方法采用得最早而且应用较广泛的是脉冲编码调制(PCM)，PCM 通信系统原理图如图7-1所示。
图7-1 PCM 通信系统原理图抽样量化器编码器模拟信号PCM 信号译码器低通滤波器模拟信号数字通信系统PCM 信号由图7-1可见，PCM 系统由以下三部分组成。
(1) 模/数转换（A/D 转换）模/数转换包括三个步骤：抽样(Sampling)、量化(Quantization)和编码(Coding)。
a. 抽样是把在时间上连续的模拟信号转换成时间上离散的抽样信号，抽样信号在时间上是离散的，但是其取值仍然是连续的，所以是离散模拟信号。
b. 量化。
量化是把幅度上连续的抽样信号转换成幅度离散的量化信号，故量化信号已经是数字信号了，它可以看成是多进制的数字脉冲信号。
c. 是编码。
编码是把时间离散且幅度离散的量化信号用一个二进制码组表示。
(2) 数字方式传输——基带传输或带通传输；(3) 数/模转换（D/A ）——将数字信号还原为模拟信号。
包含了译码器和低通滤波器两部分。
2.抽样定理为模拟信号的数字化和时分多路复用（TDM ）奠定了理论基础。
根据抽样的脉冲序列是冲激序列还是非冲激序列，抽样可以分为理想抽样和实际抽样。
抽样是按照一定的抽样速率，把时间上连续的模拟信号变成一系列时间上离散的抽样值的过程。
能否由此样值序列重建源信号，取决于抽样速率大小，而描述这一抽样速率条件的定理就是著名的抽样定理。
(1) 低通信号的抽样定理定理：设有一个频带限制在（0，f H ）内的连续模拟信号m (t )，若以T s ≤1/(2f H )间隔对它抽样，则m (t )将被这些抽样值所完全确定。
(完整)通信原理习题汇总,推荐文档
通信原理习题班级：14电信姓名：王斌学号：20141151046教师：董建娥第一章绪论习题1一、填空题1、数字通信系统的主要性能指标是和。
码元速率R B定义是，单位。
信息速率定义是，单位。
2、数字通信系统的有效性用衡量，可靠性用衡量。
3、模拟通信系统的有效性用衡量，可靠性用衡量。
4、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。
5、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。
6、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。
7、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。
8、通信系统模型中有两个变换，它们分别是之间的变换和之间的变换。
9、模拟信号是指信号的参量可取值的信号，数字信号是指信号的参量可取值的信号。
10、根据信道中所传输信号特征的不同，通信系统可分为通信系统和通信系统。
二、画图1、画出模拟通信系统的一般模型。
2、画出通信系统的一般模型。
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0.1ms。
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。
3、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。
设该消息源以编组方式发送消息，每组30个符号，再间歇15ms，然后再发送下一组，试：（1）、求信息传输速率；（2）、若传输1小时后发现有72个符号出错。
若每符号至多出错1位，且间歇期无差错，求误信率和误码率。
通信原理重点知识总结
第一章绪论1、通信的目的：传递消息中所包含的信息。
2、信息：是消息中包含的有效内容3、模拟信号信号的参量取值是连续(不可数、无穷多）的（抽样信号未量化仍为模拟信号）数字信号信号的参量取值是可数的有限的4、按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号，相应地把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统;按照传输媒介、通信系统可分为有线通信系统和无线通信系统5、模拟消息⇔原始电信号（基带信号);基带信号⇔已调制信号(带通信号）6、数字通信系统模型信源编码与译码目的：①提高信息传输的有效性②完成模/数转换信道编码与译码目的:增强抗干扰能力，提高可靠性基本的数字调控方式有振幅键控（ASK）、频移键控(FSK)、绝对相移键控(PSK)、相对(差分)相移键控(DPSK)按同步的公用不同，分为载波同步、位同步、群（帧）同步、网同步7、数字通信的特点优点①抗干扰能力强,且噪声不积累②传输差错可控③便于用现代数字信号处理技术对数字信息进行处理、变换、存储。
（便于将来自不同信源的信号综合到一起传输）④易于集成，使通信设备微型化，重量轻⑤易于加密处理，且保密性好缺点：①需要较大的传输带宽②对同步要求高8、按信号复用方式分类:频分复用、时分复用、码分复用按信号特征分类：模拟通信系统和数字通信系统按传输媒介分类：有线通信系统和无线通信系统频分复用是用频谱搬移的方法是不同信号占据不同的频率范围;时分复用是用脉冲调制的方法使不同的信号占据不同的时间区间；码分复用是用正交的脉冲序列分别携带不同的信号。
9、单工、半双工和全双工通信单工通信：消息只能单方向传输的工作方式半双工通信:通信双方都能收发消息，但不能同时收发的工作方式全双工通信：通信双方可同时进行收发消息的工作方10、信息及其度量P（x）表示信息发生的概率，I表信息中所含的信息量上式中对数的底:若a = 2，信息量的单位称为比特（bit) ，可简记为b若a = e，信息量的单位称为奈特（nat)，若a = 10,信息量的单位称为哈特莱(Hartley）。
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等于A，方差为
2
2 n
很明显，最佳判决门限为0，于是，有
P e 1 P (z 0 ) 0 f(z )d z2 1z 0 e (z A )2 /2 z 2 d z 1 2 e r2 r f c
式中， rA2 /2n2
∵Pe0和Pe1相等，故总误码率为：
Pe
1 2
erf
c
r 2
13
y 0 ( t) n 0 c ( t)co 0 t s n 0 s( t)si0 tn
• 它们和本地载波相乘，并经过低通滤波后，得出 V1(t)An1c(t) 和 V0(t)n0c(t)
n1c(t)和n0c(t)都是高斯过程，故在抽样时刻其抽样 值V1和V0都是正态随机变量。而且，V1的均值为A， 方差为n2；V0的均值为0，方差也为n2 。
解决办法：
采用差分相移键控(DPSK)体制。
24
2PSK 相干解调原理框图及各点波形图
25
2PSK功率谱
条件：1、0等概
P 2P SK (f)1 T 6 b sin(f(f fcf)c T )b T b2sin(f(f fcf)c T )b T b2
P 2A S K (f)1 T 6 b sin(f(f fcf)c T )b T b2sin(f(f fcf)c T )b T b2
发2DPSK信号时: A = 1 1 1 0 0 1 1 0 1 （初相0）
发2PSK信号时： B = 1 0 1 1 1 0 1 1 0 （1 ）
ff1f0 2 fc 15 9 8 8 0 2 0 3 0 10 200
18
3 二进制频移键控(2FSK)－3.4 误码率
2. 包络检波法的误码率： P e1 2er/21 2e81.710 4
带通滤波器的带宽应等于：B = 2RB = 600 Hz 带通滤波器输入端和输出端的带宽比： 2400/600 = 4 带通滤波器输出端的信噪功率比：r = 4 × 4 ＝16
116(ffc)(ffc)
26
4 二进制相移键控(2PSK)－4.2 功率谱密度
2PSK和2ASK信号波形关系
2A
(a) 2ASK
(b) 2PSK (c) 载波
A
A
27
4 二进制相移键控(2PSK)－4.2 功率谱密度
(a) 2ASK信号的功率谱密度
(b) 2PSK信号的功率谱密度
B B 2B 2 P SK2 ASK B 28
3 二进制频移键控(2FSK)－3.1 基本原理 2FSK：（frequency shift keying） 移频键控是数字信号改变载波的频率。 载波频率随0和1有两种取值，分别为f1和f2。
1
3 二进制频移键控(2FSK)－3.1 基本原理
表示式：
产生方法：
– 调频法： 相位连续
A(t) 调频器
s(t)Βιβλιοθήκη – 开关法： 相位不连续频率源0
f0 开关电路 s(t)
频率源1 f1
A(t)
2
振荡器1
f1
选通开关
在某一个码元Tb期 间只输出f1或f2两个
载波中的一个
基带
信号
反相器
s(t)
s(t)
反相器 e2FSK (t)
振荡器2
f2
选通开关
数字键控法实现二进制移频键控信号的原理图
3
ak
a
s(t)
b
带通滤波
放大限幅
微分
整流
脉冲展宽
低通
a b c d e f
7
3 二进制频移键控(2FSK)－3.2功率谱密度
相位不连续的2FSK信号，可以看成由两个不同 载波的二进制振幅键控信号的叠加，其中一个频
率为f1，另一个频率为f2。
e 2 F S K ( t) na n g ( t n T b ) c o s1 t na n g ( t n T b ) c o s2 t
r
30
4 二进制相移键控(2PSK)－4.3 误码率
在相干检测条件下，为了得到相同的误码率，2FSK 的功率需要比2PSK的功率大3 dB；而2ASK则需大6 dB。
31
5 二进制差分相移键控(2DPSK)－ 5.1 基本原理
表示式：
设为当前码元和前一码元的相位之差：
则，信号可以表示为
0
当发送 0”“ 时 当发送 1”“ 时
– 2ASK： – 2FSK：
• 相干检测
Pe
1 er / 4 2
Pe
1 er / 2 2
差 3 dB
– 2ASK： – 2FSK：
Pe
1erfcr/2 2
Pe
1 2
erf
c
r 2
差 3 dB
17
3 二进制频移键控(2FSK)－3.4 误码率
【例7.2】设有一2FSK传输系统，其传输带宽等于 2400 Hz。2FSK信号的频率分别等于f0 = 980 Hz， f1 = 1580 Hz。码元速率RB = 300 B。接收端输入 的信噪比等于6 dB。试求： 1. 此2FSK信号的带宽； 2. 用包络检波法时的误码率； 3. 用相干检测法时的误码率。 【解】 1. 信号带宽：
1
1 6 [(f f1 )(f f1 )(f f2 )(f f2 ) ]
9
10
3 二进制频移键控(2FSK)－3.4 误码率
设：接收滤波器输出电压波形为：
Ac y(t) Ac
o1stn(t) o0 stn(t)
当发1” 送时 “ 当发0” 送时 “
– 相干检测法的误码率
输入
带通滤波 y0(t) f 0
V0(t) － 频率f0的码元通路信号包络（瑞利分 布）。 这时误码率为：
P e 1 P ( V 1 V 0 ) 0 f 1 ( V 1 ) V 0 V 1 f 0 ( V 0 ) d 0 d V 1 V 0 V 1 n 2 I 0 A n 2 1 e V x 2 V 1 2 p A 2 /2 15n 2 d 1
— 信噪比
当发送码元“0”时，情况一样，故2FSK的总误码
率为： Pe
1 er / 2 2
16
3 二进制频移键控(2FSK)－3.4 误码率
– 相干检测法和包络检波法的误码率比较：
• 在大信噪比条件下两者相差不很大。
• 实际应用中，多采用包络检波法。
– 2FSK与2ASK信号的误码率比较：
• 包络检波
– 选择法：用开关电路去选择相位相差的同频载波。
23
4 二进制相移键控(2PSK)－4.1 基本原理
• 解调方法：
– 必须采用相干接收法。
带通滤波
相乘
低通滤波 V(t) 抽样判决
本地载波 提取
在2PSK信号的解调系统中，同步载波恢复会有180°的相位 模糊问题，对2PSK系统误码性能影响很大，所以2PSK方式在实 际中很少采用。
低通滤波
V1(t) 定时脉冲
输出
5
3 二进制频移键控(2FSK)－3.1 基本原理
– 非相干接收： »包络检波法：
输入
带通滤波 f 0
带通滤波 f 1
包络检波 V0(t) 抽样判决
包络检波
V1(t) 定时脉冲
输出
6
3 二进制频移键控(2FSK)－3.1 基本原理
»过零点检测法 原理：载频不同，过零点数不同， 检测过零点数，即可进一步得到原始的调制信号。
s ( t) co 0 t s (),0 t T
式中，0 ＝ 2 f0为载波的角频率；
为前一码元的相位。
例： 基带信号
111001101 111001101
000 000
初始相位
0
2DPSK码元相位( + ) 0 0 0
000000
32
5 二进制差分相移键控(2DPSK)－ 5.1 基本原理 矢量图
s 1 (t)c o s1 t s2 (t)c o s2 t
8
P 2 F S K ( f ) 1 4 P s 1 ( f f 1 ) P s 1 ( f f 1 ) 1 4 P s 2 ( f f 2 ) P s 2 ( f f 2 )
P=1/2
P 2F SK (f)1 T 6 b sin(f(f f1)fT 1)b T b2sin(f(f f1)fT 1)b T b2 1 T6 bsin(f(f f2f)2 T )bTb2si n (f(f f2f)2 T )bTb2
3 二进制频移键控(2FSK)－3.4 误码率
– 包络检波法的误码率
输入
带通滤波 f 0
带通滤波 f 1
包络检波 V0(t) 抽样判决
包络检波
V1(t) 定时脉冲
输出
14
3 二进制频移键控(2FSK)－3.4 误码率
当发送码元“1”时，抽样判决器的两个输入电 压分别为
V 1(t)[Anc1(t)2 ]ns2 1(t)和 V0(t) nc20(t)ns20(t) 式中，V1(t) － 频率f1的码元通路信号包络（广义瑞 利分布）
4 二进制相移键控(2PSK)－4.3 误码率
抽样判决电压为
V(t) AA ncn(tc)(t)
当发0送 ”“ 时 当发1” 送时 “
29
4 二进制相移键控(2PSK)－4.3 误码率
将“0”错判为“1”的概率等于
P e0P (V0/发送 0”“ )时
Pe1
将“1”错判为“0”的概率等于
Pe0
s(t)
c
d
e
f g 2FSK信号
1
0
1
1
00
1
t t
t
t
t
t
t