通信原理第四章 (樊昌信第七版)
通信原理(樊昌信)PPT课件
sin 0t
c2 (t)
A点的信号为： f1(t) cos0t f2 (t) sin 0t
是两个互相正交的双边带信号，采用相干解调，所以：
c1(t) 2 cos0t
看上支路：
c2 (t) 2sin 0t
2 f1(t) cos2 0t 2 f2 (t) sin 0t cos0t
2 f1(t) cos2 0t 2 f2 (t) sin 0t cos0t f1(t)(1 cos 20t) f2 (t) sin 20t
出端同时得到 f1(t)及f2 (t)。试确定接收端的 c1(t)及c2 (t)。
f1 (t )
cos 0t
c1 (t )
LPF
f1 (t )
A
f2 (t)
LPF
f2 (t)
sin 0t
c2 (t)
f1 (t )
cos 0t
c1 (t )
LPF
f1 (t )
A
f2 (t)
LPF
f2 (t)
BSm Bm
单边带按所选取边带的不同，可分为上边带调制和 下边带调制，单边带数学模型可为：
m(t) 乘法器 单边带滤波器h(t)
Sm (t)
cos ct
下边带时域表达式为：
Sm
(t)
1 2
m(t)
cos ct
1 2
mˆ (t)
sin
ct
上边带的时域表达式为：
Sm
(t)
1 2
m(t)
cos ct
1 2
t
m(t)mˆ (t)dt 0
mˆ (t) 和 m(t) 的希尔伯特变换是正交的。
对于幅度调制，由于它的频谱完全是基带信号频谱 结构在频域内的简单搬移，这种搬移是线性的，并不改 变信号的频谱结构，所以，幅度调制也称为线性调制。
樊昌信《通信原理》(第7版)章节题库(信 道)【圣才出品】
第4章信道一、选择题恒参信道的相频失真，对模拟通话质量影响（）。
A．很大B．不显著C．显著D．不存在【答案】B【解析】恒参信道的相频失真，对语音信号影响不大，对视频信号影响大。
二、填空题1．根据信道特性参数随时间变化的快慢，可将信道分为______和______信道。
【答案】恒参信道；随参信道【解析】信道特性随时间变化的信道称为随参信道；信道特性基本上不随时间变化，或变化极慢极小的信道称为恒参信道。
2．调制信道分为______和______，短波电离层反射信道属于______信道。
【答案】恒参信道；随参信道；随参【解析】按照调制信道模型，信道可以分为恒参信道和随参信道两类。
短波电离层反射信道的特性随随时间、季节和年份不断变化，故其属于随参信道。
3．理想恒参信道的冲激响应为______。
【答案】h （t ）＝kδ（t －t d ）【解析】理想恒参信道的幅频特性和相频特性为|()|()d H kt ωϕωω=⎧⎨=-⎩故恒参信道的传输函数为()()|()|d j t j H H e ke ωϕωωω-==根据傅里叶变换可知其冲激响应为(t)(t t )d h k δ=-4．调制信道的定义范围从______至______。
【答案】调制器输出端；解调器输入端【解析】调制器输出端至解调器输入端的范围被定义为调制信道。
5．信号在随参信道中传输时，产生频率弥散的主要原因是______。
【答案】多径效应【解析】信号的多径传播造成了信道的时间弥散性，产生了频率选择性衰落。
6．某电离层反射信道的最大多径时延差为30μs，为了避免频率选择性衰落，工程上认为在该信道上传输数字信号的码速率不应超过______Baud。
【答案】11kBaud【解析】信号的相关带宽为根据工程经验信号的带宽为R由于线性数字调制系统的最高频带利用率为1Baud/Hzη==BB故。
7．宽带信号在短波电离层反射信道中传输时，可能遇到的主要衰落类型是______。
通信原理第七版课后答案樊昌信
通信原理第七版课后答案樊昌信第一章习题习题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b 2004log log 2B 2B b ===R M R R（2）平均信息量为符号比特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 === 。
通信原理樊昌信第七版
通信原理樊昌信第七版通信原理樊昌信第七版（以下简称《樊七版》）是一本系统介绍通信原理的教材。
该教材详细介绍了通信原理的基本概念、原理、技术和应用。
第一章介绍了通信系统的基本概念和组成部分。
通信系统包括信源、信道、调制解调器、编码解码器、传输媒介和接收器等组成部分。
第二章详细介绍了信号的表示与传输。
信号是通信系统中的重要信息载体，通信系统常用的信号类型有连续信号和离散信号。
本章还介绍了常见的调制技术和调制方法。
第三章讲述了模拟调制与解调技术。
模拟调制与解调是常见的信号传输技术，包括调幅、调频和调相等技术。
本章还介绍了调制信号的频谱特性和调制电路的实现方法。
第四章介绍了脉冲调制与解调技术。
脉冲调制与解调是数字通信中常用的技术，包括脉冲编码调制和脉冲位置调制等。
本章还讨论了脉冲调制信号的频谱特性和脉冲调制电路的实现方法。
第五章讲述了数字通信系统的基本原理和技术。
数字通信系统主要包括抽样调制、调制器设计、调制技术的选择和解调器设计等内容。
本章还介绍了常见的数字通信调制技术和解调技术。
第六章详细介绍了通信信道的性质和传输介质的选择。
通信信道是信号传输的媒介，本章讲述了不同传输介质的特性和选择原则。
还讨论了信道容量和信道编码的相关知识。
第七章讨论了信道编码和纠错编码。
信道编码和纠错编码是提高通信系统可靠性和容量的重要技术手段。
本章介绍了常见的信道编码和纠错编码方法，包括奇偶校验、海明码和卷积码等。
第八章介绍了数字通信系统中的多址技术和扩频技术。
多址技术是多用户同时共享信道的重要技术，扩频技术是提高通信系统容量的有效手段。
本书还包括了其他相关的内容，如雷达系统、无线通信系统和光纤通信系统等。
《樊七版》作为通信原理领域的经典教材，系统全面地介绍了通信原理的基本知识和技术，并结合了实际应用。
《通信原理》樊昌信__课后习题答案
解：（1）g1(t)=g(t) G(f)
g2(t)= -g(t) -G(f)
功率谱密度：
双极性二进制信号的功率谱：
(2)有。
故
5.7设一个基带传输系统接收滤波器的输出码元波形h(t)如图5.3所示。
（1）试求该基带传输系统的传输函数H(f)；
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：
（2） 若其信道传输函数C(f)＝1，且发送滤波器和接收滤波器的传输函数相同，即GT(f)=GR(f)，试求GT(f)和GR(f)的表示式。
解：（1）
（2）
故
5.8设一个基带传输系统的传输函数H(f)如图5.4所示。
（1）试求该系统接收滤波器输出码元波形的表示式；
（2） 若其中基带信号的码元传输RB=2f0，试用奈奎斯特准则衡量该系统能否保证无码间串扰传输。
解：信噪比为：r＝2
解：输入信号码元序列：0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0
相对码元序列：0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0
相对相位序列：0π0πππ0ππ0 0 0 0
绝对相位序列：0πππ0 0ππ0π0 0 0
第七章同步
7.2设载波同步相位误差等于10o，信噪比r等于10dB。试求此时2PSK信号的误码率。
等效矩形带宽为：
樊昌信《通信原理》（第7版）课后习题答案
樊昌信《通信原理》（第7版）课后习题答案第⼆部分 课后习题第1章 绪 论思考题1-1 以⽆线⼴播和电视为例，说明教材图1-3模型中信源、信宿及信道包含的具体内容是什么？答：（1）在⽆线电⼴播中①信源：从声⾳转换⽽成的原始电信号。
②信宿：从复原的原始电信号转换成的声⾳。
③信道：载有声⾳和影像的⽆线电波。
（2）在电视系统中①信源：从影像转换⽽成的电信号。
②信宿：从复原的原始电信号转换成的影像。
③信道：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？答：（1）数字信号是指载荷消息的信号参量仅有有限个取值的信号；模拟信号是指载荷消息的信号参量取值为连续（不可数、⽆穷多）的信号。
（2）两者的根本区别在于载荷消息信号参量的取值是连续的还是离散可数的。
时间域上的连续与否不能作为区分模拟信号和数字信号的标准。
1-3 何谓数字通信？数字通信有哪些优缺点？答：（1）数字通信是指利⽤数字信号来传递信息的⼀种通信系统。
其中主要有信源编码与译码、数字调制与解调、同步以及加密与解密等组成部分。
（2）数字通信的优缺点：①优点：a ．抗⼲扰能⼒强，且噪声不积累。
数字通信特有的抽样判决再⽣的接收⽅式使得其拥有较强的抗⼲扰能⼒。
b ．传输差错可控。
在数字通信系统中，可通过信道编码技术进⾏检错与纠错，降低误码率，提⾼传输质量。
c ．易于加密处理，且保密性好。
d ．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。
e ．易于集成，使通信设备微型化，重量减轻。
f ．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该⽂档是极速PDF 编辑器⽣成，如果想去掉该提⽰,请访问并下载：http:///doc/7ab1b6f0492fb4daa58da0116c175f0e7dd119ef.html /交换，以实现传输和交换的综合。
通信原理第七版课后答案樊昌信 (1)
第一章习题习题 在英文字母中E 出现的概率最大，等于，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 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：习题 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等概时的平均信息速率为 （2）平均信息量为则平均信息速率为 s b 7.197977.1100B b =⨯==H R R 习题 试问上题中的码元速率是多少？ 解：311200 Bd 5*10B B R T -=== 习题 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 =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 === 。
习题 设一个信息源输出四进制等概率信号，其码元宽度为125 us 。
试求码元速率和信息速率。
解：B 6B 118000 Bd 125*10R T -=== 等概时，s kb M R R B b /164log *8000log 22===习题 设一台接收机输入电路的等效电阻为600欧姆，输入电路的带宽为6 MHZ ，环境温度为23摄氏度，试求该电路产生的热噪声电压的有效值。
通信原理第7版第4章(樊昌信版)课件
正确
错误
Pe P(0)P(1/ 0) P(1)P(0 /1)
学习交流PPT
24
四进制 无记忆 编码信道
0
1
发 送 端2
3
学习交流PPT
0
1
接 收 2端
3
25
§4.4
恒参/随参信道特性 对信号传输的影响
学习交流PPT
26
恒参信道 特性及其对信号传输的影响
线性时不变系统
• 特点：传输特性随时间缓变或不变。
传播路径 天波传播方式
学习交流PPT
6
无线信道
视线传播 line-of-sight
d
频率： > 30 MHz
h
发射
特性：直线传播、穿透电离层 天线 r
用途：卫星和外太空通信
传播途径
d
D
接收 天线
r
超短波及微波通信
视线传播方式
距离：与天线高度有关
D2 D2 h (m)
8r 50
D 为收发天线间距离(km)
So()C()Si()
C n (t )
学习交流PPT
22
不同的物理信道具有不同的特性C() = 常数（可取1）
加性高斯白噪声信道模型
学习交流PPT
23
§4.3.2 编码信道模型 模型： 可用 转移概率来描述。
二进制 无记忆 编码信道 模型
P(0/0) + P(1/0) = 1
P(1/1) + P(0/1) = 1
例如 设收发天线的架设 高度均为40 m，则最 远通信距离为：
D = 44.7 km
学习交流PPT
7
微波中继（微波接力） 卫星中继（静止卫星、移动卫星） 平流层通信
通信原理第7版第4章PPT(樊昌信版)选编
多径效应
n
n
r(t) ai (t) cosi cosct ai (t)sini sin ct
i 1
i 1
包络 X (t) cosct Y (t)sinct 同相 ~ 正交形式
相位 随机
V (t)cosct (t)
包络 ~ 相位形式
缓变
瑞利
的
分布
窄带
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
入出关系：
r(t) s0 (t) n(t) so (t) f [si (t)] c(t) si (t)
So () C()Si ()
C n(t)
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
不同的物理信道具有不同的特性C() = 常数（可取1）
电离层
平流层
对流层
地面
对流层：约 0 ~10 km 平流层：约 10~60 km 电离层：约 60~400 km
西安电子科技大学 通信工程学院
60 km 10 km 0 km
课件制作：曹丽娜
电磁波的传播方式：
地波 ground- wave
频率： < 2 MHz 特性：有绕射能力 距离：数百或数千米 用于：AM广播
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
§4.5
信道噪声
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
1. 何谓噪声
2. 噪声类型
按 人为噪声
噪 声ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
自然噪声
来 内部噪声
源 （如热噪声）
西安电子科技大学 通信工程学院
按 脉冲噪声
通信原理第七版课后答案樊昌信
通信原理第七版课后答案樊昌信(总57页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--第一章习题习题 在英文字母中E 出现的概率最大，等于，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 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 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）平均信息量为符号比特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 试问上题中的码元速率是多少 解：311200 Bd 5*10B B R T -===习题 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。
通信原理樊昌信课后习题答案
习题解答《通信原理教程》樊昌信第一章 概论某个信息源由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=⨯=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++-=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。
通信原理第七版课后答案樊昌信
通信原理第七版课后答案樊昌信第一章习题习题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b 2004log log 2B 2B b ===R M R R（2）平均信息量为符号比特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 === 。
《樊昌信 通信原理 第7版 笔记和课后习题 含考研真题 详解》读书笔记思维导图
11.1 复习笔记
11.3 名校考研 真题详解
第12章 正交编码与伪随机序 列
12.2 课后习题 详解
12.1 复习笔记
12.3 名校考研 真题详解
第13章 同步原理
13.2 课后习题 详解
13.1 复习笔记
13.3 名校考研 真题详解
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通信
樊昌信
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习题
内容
系统
知识
考研
精华
答案
01 第1章 绪 论
目录
02 第2章 确知信号
03 第3章 随机过程
04 第4章 信 道
4.3 名校考研真 题详解
第5章 模拟调制系统
5.2 课后习题详 解
5.1 复习笔记
5.3 名校考研真 题详解
第6章 数字基带传输系统
6.2 课后习题详 解
6.1 复习笔记
6.3 名校考研真 题详解
第7章 数字带通传输系统
7.2 课后习题详 解
7.1 复习笔记
7.3 名校考研真 题详解
第8章 新型数字带通调制技术
8.2 课后习题详 解
8.1 复习笔记
8.3 名校考研真 题详解
第9章 数字信号的最佳接收
9.2 课后习题详 解
9.1 复习笔记9.3 名 Nhomakorabea考研真 题详解
第10章 信源编码
通信原理教程+樊昌信+习题答案第四章
习题 4.7 在 A 律 PCM 语音通信系统中，试写出当归一化输入信号抽样值等于
0.3 时，输出的二进制码组。
解 ：信号抽样值等于 0.3，所以极性码 c1=1。
查表可得 0.3 （ 1 3.93 ，1 1.98 ），所以 0.3 的段号为 7，段落码为 110，故 c2c3c4 =110。
第 7 段 内 的 动 态 范 围 为 ： (1 1.98 1 3.93) 1 ， 该 段 内 量 化 码 为 n , 则
11
《通信原理》习题第四章
习题 4.4 设被抽样的语音信号的带宽限制在 300～ 3400Hz ，抽样频率等于 8000 Hz 。试画出已抽样语音信号的频谱，并在图上注明各频率点的坐标值。
解 ：已抽样语音信号的频谱如图 4-2 所示。 s(t) S( )
31b) 图 4-1 习题 4.3 图
变换 而 所以 即
() 2
F n
t( n s )
n
Fn
1 Ts 2 (t )
T Ts 2 s
jn s t dt
1 TS
( )2 Ts n
( ns )
1 (f )
Ts n
( n sf )
习题 4.2 若语音信号的带宽在 300～400 Hz 之间，试按照奈奎斯特准则计算理 论上信号不失真的最小抽样频率。
解 ：由题意， f H =3400 Hz , f L = 300 Hz ,故语音信号的带宽为 B =3400-300= 3100 Hz
fH =3400 Hz =1 3100 + 3 3100 = nB kB 31
即 n =1, k =3 31。
根据带通信号的抽样定理，理论上信号不失真的最小抽样频率为
通信原理 樊昌信 第4章
(a)
n2 n1 折射率
(b)
n2 n1 折射率
125
7～10
(c)
单模阶跃折射率光纤
25
损耗与波长关系
1.31 m
1.55 m
0.7
0.9
1.1 1.3 光波波长（m）
1.5
1.7
图4-12光纤损耗与波长的关系
损耗最小点：1.31与1.55 m
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信道的数学模型
调制信道：调制器输出端到解调器输入端的部分。从调制 和解调的角度来看，调制器输出端到解调器输入端的所有 变换装置及传输媒质，不论其过程如何，只不过是对已调 信号进行某种变换。 编码信道：编码器输出端到译码器输入端的部分。
9
天波：天波是靠电磁波在地面和电离层之间来回 反射而传播的，频率范围在2~30MHz。 天波是短波的主要传播途径。可以多次反射，因 而传播距离很远(可上万公里)，而且不受地面障 碍物阻挡。但天波传播的最大弱点是信号很不稳 定的。
天波的传播
10
电离层对于不同波长电磁波表现出不同的特性。
波长短于10m(30MHz)的微波能穿过电离层 波长超过3000km的长波，几乎会被电离层全部吸 收。对于中波、中短波、短波，波长越短，电离 层对它吸收得越少而反射得越多。因此，短波最 适宜以天波的形式传播。 但是，电离层是不稳定的，白天受阳光照射时电 离程度高，夜晚电离程度低。因此夜间它对中波 和中短波的吸收减弱，这时中波和中短波也能以 天波的形式传播。收音机在夜晚能够收听到许多 远地的中波或中短波电台，就是这个缘故。 11
d
接收天线
D2 D2 h 8r 50
h
D
m
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无线信道举例：
地波传播、短波电离层反射、
超短波或微波视距中继、卫星
中继、散射及移动无线电信道
广义信道：
编 码 器 调 制 器 发 转 换 器
调制信道 ——研究调制/解调问题 编码信道 ——研究编码/译码问题
媒 质
收 转 换 器
解 调 器
译 码 器
§4.1 无线信道
地球大气层的结构：
电离层
so (t ) K s (t td )
固定的迟延 固定的衰减
—— 这种情况称为无失真传输
恒参信道
3.
失真 影响 措施
幅频失真： H ( ) K
含义？
对模拟信号：造成波形失真 信噪比下降 影响 对数字信号：产生码间串扰 误码率增大
相频失真： td 群迟延失真 ( ) t d : 对语音信号影响不大，对视频信号影响大 影响 对数字信号：码间串扰 误码率增大
多径效应
瑞利型衰落 频率弥散
频率选择型衰落
减小衰落的措施
Bs ＝(1/3 ~ 1/5)△f 分集接收 扩频技术 OFDM等
41
本章内容:
信道分类
第4章 信道
信道模型
恒参/随参信道特性和对信号传输的影响
信道噪声
信道容量
定义· 分类 模型· 特性 影响· 措施 信道噪声 信道容量
50Ω，多用于数字基带传输 速率可达10 Mb/s 传输距离<几千米
宽带（射频）同轴电缆：
75Ω，用于传输模拟信号 多用于有线电视（CATV）系统
传输距离可达几十千米
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有线信道
光纤 结构：
纤芯 包层 阶跃型 梯度型 多模光纤 单模光纤
按折射率分类：
按模式分类：
单模阶跃折射率光纤
so (t ) f [ si (t )] c(t ) si (t )
反映信道 本身特性 乘性干扰 （共存共失）
So ( ) C ( ) Si ( )
调制信道对信号的影响程度取决 C 与
n(t ) 的特性。
不同的物理信道具有不同的特性C( = 常数（可取 1） )
课 件
第4章
信道
通信原理（第7版）
樊昌信 曹丽娜 编著
本章内容:
信道分类
第4章 信道
信道模型
恒参/随参信道特性对信号传输的影响
信道噪声
信道容量
定义· 分类 模型· 特性 影响· 措施 信道噪声 信道容量
概述
信道的定义与分类
狭义信道：
—传输媒质 有线信道 ——明线、电缆、光纤 无线信道 ——自由空间或大气层
19
本章内容:
信道分类
第4章 信道
信道模型
恒参/随参信道特性对信号传输的影响
信道噪声
信道容量
定义· 分类 模型· 特性 影响· 措施 信道噪声 信道容量
20
§4.3 信道数学模型
1. 调制信道模型
模型： 叠加有噪声的线性时变/时不变网络：
si (t ) 输入
C ( )
信道
+
n(t )
r (t ) 输出
传播路径
天波 sky- wave
频率：2~30 MHz 特性：被电离层反射 距离：< 4000 km（一跳） 用于：远程、短波通信
天波传播方式
6
无线信道
视线传播 line-of-sight
频率： > 30 MHz 特性：直线传播、穿透电离层 用途：卫星和外太空通信 超短波及微波通信
d d D
传播途径
4. 减小频率选择性衰落的措施
信道相关带宽：
f
1
△f
m
定义：相邻传输零点的频率间隔
应使信号带宽 Bs < △f ，工程经验公式：
Bs ＝(1/3 ~ 1/5)△f
数字信号的码元宽度:
Ts ＝(3 ~ 5) m
→RB↓
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归纳
随参信道特性
衰减随时间变化 时延随时间变化 多径传播
Fo ( ) H ( ) K e j1 (1 e j ) F ( )
常数衰减因子 确定的传输时延因子 与信号频率有关的复因子
信道幅频特性
H ( ) 1 e
j
2 cos
2
信道对信号不同的频率成分，将有不同的衰减。 ——频率选择性衰落 如何减小？
1. 传输特性
H ( ) H ( ) e
j ( )
H ( ) ~ 幅频特性
( ) ~
H ( ) K
相频特性
2. 无失真传输
H ( ) Ke
jtd
( ) t d
恒参信道
无失真传输（理想恒参信道）特性曲线：
|H()| K
() td
A
r (t ) V (t ) cos c t (t )
缓慢变化的包络
波形
t
频谱
0
f
fc
f
0
fc
f
结论
多径传播使信号产生瑞利型衰落； 多径传播引起频率弥散。
多径效应 我们更关心的问题：
多径传播 对于一个复杂信号 f (t)
情况）
（实际
的影响如何呢 ？
两径
多径
多径效应 设两条路径的信道为 f (t)
第i条路径 接收信号振幅
n i 1 n
an (t ) cos c t n (t )
传输时延
ai (t ) cos c t i (t ) ai (t ) cos c t i (t )
i 1
i (t ) c i (t )
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无线信道
散射通信
电离层散射 频率 ： 30 ~ 60 MHz
有效散射区域
距离 ： 1000 km以上
地球
对流层散射 频率：100 ~ 4000 MHz
对流层散射通信
距离： < 600 km
无线信道
流星余迹散射
流星余迹
特性: 高度80 ~ 120 km，长度15 ~ 40 km 存留时间：小于1秒至几分钟 频率: 30 ~ 100 MHz 距离: 1000 km以上 用途: 低速存储、高速突发、断续传输
热噪声：
来自一切电阻性元器件中电子的热运动。 均匀分布在 0～1012 Hz 频率范围。 性质：高斯白噪声
恒参信道 典型音频电话信道: 幅度衰减特性
相频特性
()
理想特性
()
群迟延频率特性
理想特性
O
(a)
O
(b)
随参信道 特性及其对信号传输的影响
指传输特性随时间随机快变的信道。
1. 随参信道举例
陆地移动信道
短波电离层反射信道
超短波流星余迹散射信道 超短波及微波对流层散射信道 超短波电离层散射 超短波超视距绕射
平流层 对流层
60 km
10 km 地 面 0 km
对流层：约 0 ~10 km 平流层：约 10~60 km 电离层：约 60~400 km
无线信道
电磁波的传播方式：
传播路径
地波 ground- wave
频率： < 2 MHz 特性：有绕射能力 距离：数百或数千米 用于：AM广播
地波传播方式
屏蔽双绞线(STP)
（可减少噪声干扰）
Hale Waihona Puke 应用电话线路、局域网及综合布线工程中的传输介质
有线信道
同轴电缆
组成 由同轴的两个导体组成 内芯：金属导线 外导体：金属编织网
（相比双绞线）
优点
抗电磁干扰能力强 带宽更宽、速率更高 缺点 成本较高； 解决：用光缆代替（干线）
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有线信道
基带同轴电缆：
瑞利 分布 均匀 分布
同相 ~ 正交形式 包络 ~ 相位形式
X (t ) ai (t ) cos i
i 1 n
Y (t ) ai (t ) sin i
i 1
n
根据概率论中心极限定理：当 n
足够大时，x(t)和y(t) 趋于正态分布。
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发送信号
接收信号
s (t ) A cos c t
光纤结构示意图
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有线信道 优点 传输带宽宽、通信容量大； 传输衰减小，无中继传输距离远；
(< 0.2dB/km)
（几百公里）
抗电磁干扰，传输质量好，防窃听，耐腐蚀； 体积小，重量轻，节省有色金属，环保。
缺点 易碎，接口昂贵，安装和维护需要专门技能。 应用
长途电话网、有线电视网等的主干线路中。
调制信道分为：
（根据信道的时变特性）
si (t ) 输入
C ( )
+
r (t ) 输出
n(t )
si (t ) 输入
恒参信道 随参信道
+
——特性基本不随时间变化
r (t ) 输出
——特性随时间随机快变化
n(t )
加性高斯白噪声信道模型
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2. 编码信道模型
模型：
0 发送端 1
可用 转移概率来描述。
…
随参信道
2. 随参信道特性