数字通信原理 第2章(毛京丽 第4版 人邮)讲解
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通信原理第四版
通信原理第四版通信原理（第四版）第一章：引言本章将介绍通信原理的基本概念和背景知识，包括通信系统的定义、通信原理的基本原则以及通信系统的分类和应用领域。
第二章：信号和系统在本章中，我们将学习信号和系统的基本概念。
我们将介绍各种信号的分类以及它们在通信系统中的表示和传输。
我们还将讨论系统的概念，包括线性和时不变系统的特性。
第三章：模拟调制技术本章将重点介绍模拟调制技术，包括调幅、调频和调相等。
我们将详细讨论各种模拟调制技术的原理和特点，以及它们的应用和局限性。
第四章：数字调制技术在本章中，我们将学习数字调制技术的原理和应用。
我们将介绍多种数字调制技术，包括脉码调制、相位移键控和正交振幅调制等。
我们还将讨论数字调制的性能评估和系统设计的基本原则。
第五章：调制器和解调器在本章中，我们将学习调制器和解调器的原理和设计。
我们将介绍各种调制器和解调器的类型，包括同步和非同步调制解调器。
我们还将讨论调制解调器的性能评估和优化方法。
第六章：信道编码技术本章将讨论信道编码技术的原理和应用。
我们将介绍各种信道编码方案，包括纠错编码和压缩编码等。
我们还将讨论信道编码的性能评估和系统设计的基本原则。
第七章：多用户通信技术在本章中，我们将学习多用户通信技术的原理和应用。
我们将介绍多址和多路复用技术，包括时分多址和码分多址等。
我们还将讨论多用户通信系统的性能评估和资源分配方法。
第八章：无线通信技术本章将重点介绍无线通信技术，包括无线信道特性和无线传输技术。
我们将讨论无线信道的模型和衰落特性，以及各种无线传输技术的原理和应用。
第九章：网络和互联网在本章中，我们将学习网络和互联网的基本原理和技术。
我们将介绍网络协议和网络体系结构，包括分层结构和网络设备。
我们还将讨论互联网的发展和应用。
第十章：光纤通信技术本章将重点介绍光纤通信技术，包括光纤传输和光纤接口技术。
我们将讨论光纤的基本原理和特性，以及光纤通信系统的设计和性能评估。
第十一章：卫星和移动通信在本章中，我们将学习卫星和移动通信的原理和应用。
数据通信原理(第2版)课后习题(1~3章)答案
fN＝2400/4＝600 Hz
调制速率为：NBd=fs=2fN＝2×600＝1200Bd 总的比特率为：R=fb＝fSlog2M＝1200×log216＝4800bit／s 频带利用率为：? ＝log2M/(1+a )= log216/(1+1)＝2bit/s·Hz 2-6 某一调相系统占用频带为 600~3 000Hz ，其基带形成滚降系数 a =0.5，若要传信率为 4800bit/s，问应采用几相的相位调制？ 解：（参见 P65 例 2-7） B=3000-600=2400 Hz fN＝B/(2(1+a ))=2400/(2(1+0.5))＝800 Hz NBd=2fN＝2×800＝1600Bd R= NBdlog2M –> log2M=R/NBd=4800/1600=3 M=23=8 2-7 某一 QAM 系统， 占用频带为 600~3 000Hz， 其基带形成滚降系数 a =0.5， 若采用 16QAM 方式，求该系统传信速率可多少？ 解：（参见 P58 例 2-6） B=3000-600=2400 Hz fN＝B/(2(1+a ))=2400/(2(1+0.5))＝800 Hz NBd=2fN＝2×800＝1600Bd R= NBdlog2M =1600 log216=6400bit／s
R 8000 = = 3.33bit /(s ⋅ Hz ) B (1 + 1 / 5)2000
2-3 一个抑制载频2ASK 传输系统，带宽2400Hz，基带调制信号为双极性不归零数据信号， 如考虑该系统可通过基带频谱的第一个零点，求系统的调制速率？ 解：（参见 P26 图 2-5，P31 图 2-12，P52 图 2-42） 由于 2ASK 信号的功率谱是双边带谱， 所以 2ASK 信号的带宽是基带信号带宽的两倍 （P53） 。 B 调＝2400 Hz，fS＝B 基＝1200
调制速率为：NBd=fs=2fN＝2×600＝1200Bd 总的比特率为：R=fb＝fSlog2M＝1200×log216＝4800bit／s 频带利用率为：? ＝log2M/(1+a )= log216/(1+1)＝2bit/s·Hz 2-6 某一调相系统占用频带为 600~3 000Hz ，其基带形成滚降系数 a =0.5，若要传信率为 4800bit/s，问应采用几相的相位调制？ 解：（参见 P65 例 2-7） B=3000-600=2400 Hz fN＝B/(2(1+a ))=2400/(2(1+0.5))＝800 Hz NBd=2fN＝2×800＝1600Bd R= NBdlog2M –> log2M=R/NBd=4800/1600=3 M=23=8 2-7 某一 QAM 系统， 占用频带为 600~3 000Hz， 其基带形成滚降系数 a =0.5， 若采用 16QAM 方式，求该系统传信速率可多少？ 解：（参见 P58 例 2-6） B=3000-600=2400 Hz fN＝B/(2(1+a ))=2400/(2(1+0.5))＝800 Hz NBd=2fN＝2×800＝1600Bd R= NBdlog2M =1600 log216=6400bit／s
R 8000 = = 3.33bit /(s ⋅ Hz ) B (1 + 1 / 5)2000
2-3 一个抑制载频2ASK 传输系统，带宽2400Hz，基带调制信号为双极性不归零数据信号， 如考虑该系统可通过基带频谱的第一个零点，求系统的调制速率？ 解：（参见 P26 图 2-5，P31 图 2-12，P52 图 2-42） 由于 2ASK 信号的功率谱是双边带谱， 所以 2ASK 信号的带宽是基带信号带宽的两倍 （P53） 。 B 调＝2400 Hz，fS＝B 基＝1200
精品课件-数字通信原理PPT课件
(1)、ITU(International Telecommunication Union) (国际电信联盟) I系列--------ISDN(综合业务数字网)有关 V系列-------主要提供电话网(PSTN)上数据传输的标准 其中 PSTN(Public switching telephone networks)(公共交换电话网 X系列-------主要提供公用数据网上数据传输的标准 还有 Q,G系列等 (2)、国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)标准
(1)、ITU(International Telecommunication Union) (国际电信联盟) I系列--------ISDN(综合业务数字网)有关 V系列-------主要提供电话网(PSTN)上数据传输的标准 其中 PSTN(Public switching telephone networks)(公共交换电话网) X系列-------主要提供公用数据网上数据传输的标准 还有 Q,G系列等 (2)、国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)标准
微波中继通信的主要发展方向是数字微波,同时要不断增加 系统容量,增加容量的途径是向多电平调制技术发展。目前采用 的调制方式有16QAM和64QAM,并已出现256QAM、1024QAM 等超多电平调制的方式。采用多电平调制,在40 MHz的标准频道 间隔内,可传送1920至7680路PCM数字电话
C B
我国近几年来光纤通信已得到了快速发展,目前光缆长度累计近几 十万km。我国已不再敷设同轴电缆,新的工程将全部采用光纤通信新 技术。
1.2.3发展状况
数字通信 计算机技术 集成制造及发展 1、网络化 各类网络互换互通 2、高速化 信息处理,传输,交换,存储高速化 3、业务多元化 目前仍以语言通信为主,数据业务大大增加 4、标准化 制定国际通用标准的组织主要有
(1)、ITU(International Telecommunication Union) (国际电信联盟) I系列--------ISDN(综合业务数字网)有关 V系列-------主要提供电话网(PSTN)上数据传输的标准 其中 PSTN(Public switching telephone networks)(公共交换电话网) X系列-------主要提供公用数据网上数据传输的标准 还有 Q,G系列等 (2)、国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)标准
微波中继通信的主要发展方向是数字微波,同时要不断增加 系统容量,增加容量的途径是向多电平调制技术发展。目前采用 的调制方式有16QAM和64QAM,并已出现256QAM、1024QAM 等超多电平调制的方式。采用多电平调制,在40 MHz的标准频道 间隔内,可传送1920至7680路PCM数字电话
C B
我国近几年来光纤通信已得到了快速发展,目前光缆长度累计近几 十万km。我国已不再敷设同轴电缆,新的工程将全部采用光纤通信新 技术。
1.2.3发展状况
数字通信 计算机技术 集成制造及发展 1、网络化 各类网络互换互通 2、高速化 信息处理,传输,交换,存储高速化 3、业务多元化 目前仍以语言通信为主,数据业务大大增加 4、标准化 制定国际通用标准的组织主要有
北京邮电大学通信原理课件 第2章 确定信号分析
输出。将 x (t ) 展成傅氏级数，得
∑ ∑ x(t) =
∞ δ (t − nT ) = 1
∞
j 2π mt
eT
n=−∞
T m=−∞
所以 x (t ) 的功率谱密度为
∑ Px
(
f
)
=
1 T2
∞
δ
m=−∞
⎛ ⎜⎝
f
−
m⎞ T ⎟⎠
g (t ) 的傅氏变换是 G (
f
)
=
sinc
⎛ ⎜⎝
fT 2
⎞ ⎟⎠
1/12
1
《通信原理习题选》
因此 g (t ) 的傅氏变换为
G(
f
)
=
1 2
⎡⎢G′ ⎛⎜ ⎣⎝
f
−
1 2Ts
⎞ ⎟
+
G′ ⎛⎜
⎠⎝
f
+
1 2Ts
⎞⎤ ⎟⎥ ⎠⎦
=
Ts 2
⎡⎢sin π
⎢
⎢ ⎢⎣
π
⎛ ⎜⎝
⎛ ⎜⎝
fTs
+
1 2
⎞ ⎟⎠
fTs
+
1 2
⎞ ⎟⎠
+
sin π
π
⎛ ⎜⎝
⎛ ⎜⎝
fTs
−
1 2
∫ ∫ ∞ G ( f ) 2 df = ∞ g2 (t ) dt = Ts
−∞
−∞
2
∞
3．已知周期信号 s (t ) = ∑ g (t − nT ) ，其中
n=−∞
g
(t
)
=
⎧2 T
⎨ ⎩
0
−T 4 ≤ t <T 4 else
∑ ∑ x(t) =
∞ δ (t − nT ) = 1
∞
j 2π mt
eT
n=−∞
T m=−∞
所以 x (t ) 的功率谱密度为
∑ Px
(
f
)
=
1 T2
∞
δ
m=−∞
⎛ ⎜⎝
f
−
m⎞ T ⎟⎠
g (t ) 的傅氏变换是 G (
f
)
=
sinc
⎛ ⎜⎝
fT 2
⎞ ⎟⎠
1/12
1
《通信原理习题选》
因此 g (t ) 的傅氏变换为
G(
f
)
=
1 2
⎡⎢G′ ⎛⎜ ⎣⎝
f
−
1 2Ts
⎞ ⎟
+
G′ ⎛⎜
⎠⎝
f
+
1 2Ts
⎞⎤ ⎟⎥ ⎠⎦
=
Ts 2
⎡⎢sin π
⎢
⎢ ⎢⎣
π
⎛ ⎜⎝
⎛ ⎜⎝
fTs
+
1 2
⎞ ⎟⎠
fTs
+
1 2
⎞ ⎟⎠
+
sin π
π
⎛ ⎜⎝
⎛ ⎜⎝
fTs
−
1 2
∫ ∫ ∞ G ( f ) 2 df = ∞ g2 (t ) dt = Ts
−∞
−∞
2
∞
3．已知周期信号 s (t ) = ∑ g (t − nT ) ，其中
n=−∞
g
(t
)
=
⎧2 T
⎨ ⎩
0
−T 4 ≤ t <T 4 else
数字通信原理 (2)
数字通信原理
数字通信原理是指利用数学和计算机科学的原理，实现数字信号在通信过程中的传输、编码、调制和解调等操作。
其基本原理包括以下几个方面：
1. 数字信号编码：将模拟信号转换成二进制数字信号的过程。
常见的编码方式有脉冲编码调制（PCM）、差分编码等。
2. 调制和解调：将数字信号转换成适合于传输的模拟信号的过程。
调制是指将数字信号转换成模拟信号的操作，解调则是将模拟信号转换回数字信号的操作。
常见的调制方式有频移键控（FSK）、相移键控（PSK）和振幅键控（ASK）等。
3. 信道编码和误码控制：为了提高传输质量和可靠性，通信系统会对数字信号进行信道编码和误码控制。
信道编码
是指对数字信号进行冗余编码，以便在传输过程中检测和
纠正错误。
误码控制是指通过控制误码率来保证传输质量。
4. 多路复用和多址技术：为了提高通信效率，数字通信系
统常常使用多路复用和多址技术。
多路复用是指将多个信
号在时间、频率或码分等维度上复用到同一个传输信道上。
多址技术是指多个用户共享同一个传输信道，通过合理的
协议和调度机制实现数据的互不冲突传输。
5. 数字信号处理：数字信号处理是指利用数字计算机进行
信号处理的技术。
通过数字信号处理，可以对数字信号进
行滤波、调制解调、频谱分析等操作，提高数字通信系统
的性能。
数字通信原理是现代通信系统中的基础，可以应用于各种
通信领域，如移动通信、有线通信、卫星通信等。
它具有
传输效率高、抗干扰能力强、数据压缩和处理灵活等优点，是现代通信系统的关键技术之一。
数字通信原理教学课件电子教案全套课件二
T T / 2
T
叫做傅立叶系数。a0 / 2 是 f (t) 的平均值，即直流量。
2023年2月23日
数字通信原理
2、傅立叶级数的另一种三角表示形式：
f
(
t
)
a0
dn
cos(
2n
n
)
2 n1
t
式中
dn
2
an
2
bn
， n arctan(bn / an )
3、傅立叶级数的指数形式为：
式中
j 2 n t
通信系统的分类： 1. 按通信的业务和用途分类 根据通信的业务和用途分类，有常规通 信和控制通信等。其中常规通信又分为话务 通信和非话务通信。控制通信则包括遥测、 遥控、遥信和遥调通信等，如雷达数据通信 和遥测、遥控指令通信等。
2023年2月23日
数字通信原理
1. 按调制方式分类 根据是否采用调制，可将通信系统分为基
2023年2月23日
数字通信原理 第一章 绪 论
本章要点： ▪ 通信系统的组成及分类 ▪ 数字通信的主要特点和主要技术 ▪ 数字通信的性能指标
2023年2月23日
数字通信原理
第一节 通信技术的发展与信息
通信技术发展史： 第一阶段：语言 第二阶段：文字、邮政 第三阶段：印刷术 第四阶段：电气通信（技术发展迅速） 第五阶段：信息时代（信源多样化，传输 速率↑，存储量↑，信号处理复杂…）
❖ RB表示每秒钟传输的码元数目，单位为波特(Bd)， 又称RB为符号速率。
❖ Rb表示每秒钟传输的信息量，单位为每秒比特 (bit/s或bps)，又称Rb为传信率。
2023年2月23日
数字通信原理
码元宽度(或码元周期)为T秒时， RB=1/ T（Bd）
北邮版 数字通信原理 第二章
•
2.3.4
(2)
带通信号抽样
图2.10 带通型信号示意
信号f(t)的最低频率为fL，最高频卒为fH，带宽B＝ fH — fL,若B＜fL，称此信号为带通型信号，也称为带 通信号。频带如上图所示。
图2.11 带通型信号样值序的频谱
2.3.3
带通信号抽样
• 可描述为：如果模拟信导f(t)是带通型信号，频
图2.18 语声信号的幅度概率分布
图2.19 语声信号的分级间隔及量化值
语音信号的量化噪声功率按统计平均值给出，语音信号概率 分布满足拉普拉斯分布 1 2 u / ue p (u ) e 2ue
语音信号功率为 : Ps
2 u 2 p (u )d u ue (单位电阻 )
率限制在f0～fm之间，带宽B ＝ fm— f0，则其抽样 频率应为 2 f0
fs nfs 2 f 0 n f 2 f m ( n 1) f s 2 f m s n 1 f0 其中n [ ] B
• n是fL/B的整数部分
（ 2 f 0 f M） 等间隔采样：f s 2n 1
» (1)
• 采用均匀分级量化时其量化信噪比随信号电平
的减小而下降。
• 非均匀量化的特点是：信号幅度小时，量化间
隔小，其量化误差也小；信号幅度大时，量化 间隔大，其量化误差也大。
• 非均匀量化的特点是：信号幅度小时，量化间
隔小，其量化误差也小；信号幅度大时，量化 间隔大，其量化误差也大。
图2.22 非均匀量化实现框图 放大小信号、 压缩大信号
压缩小信号、 放大大信号
图 压 缩 扩 张 特 性
2.23
• 对压缩特性的要求是：当输入u=0时，输出v=0；当输入
2.3.4
(2)
带通信号抽样
图2.10 带通型信号示意
信号f(t)的最低频率为fL，最高频卒为fH，带宽B＝ fH — fL,若B＜fL，称此信号为带通型信号，也称为带 通信号。频带如上图所示。
图2.11 带通型信号样值序的频谱
2.3.3
带通信号抽样
• 可描述为：如果模拟信导f(t)是带通型信号，频
图2.18 语声信号的幅度概率分布
图2.19 语声信号的分级间隔及量化值
语音信号的量化噪声功率按统计平均值给出，语音信号概率 分布满足拉普拉斯分布 1 2 u / ue p (u ) e 2ue
语音信号功率为 : Ps
2 u 2 p (u )d u ue (单位电阻 )
率限制在f0～fm之间，带宽B ＝ fm— f0，则其抽样 频率应为 2 f0
fs nfs 2 f 0 n f 2 f m ( n 1) f s 2 f m s n 1 f0 其中n [ ] B
• n是fL/B的整数部分
（ 2 f 0 f M） 等间隔采样：f s 2n 1
» (1)
• 采用均匀分级量化时其量化信噪比随信号电平
的减小而下降。
• 非均匀量化的特点是：信号幅度小时，量化间
隔小，其量化误差也小；信号幅度大时，量化 间隔大，其量化误差也大。
• 非均匀量化的特点是：信号幅度小时，量化间
隔小，其量化误差也小；信号幅度大时，量化 间隔大，其量化误差也大。
图2.22 非均匀量化实现框图 放大小信号、 压缩大信号
压缩小信号、 放大大信号
图 压 缩 扩 张 特 性
2.23
• 对压缩特性的要求是：当输入u=0时，输出v=0；当输入
大学课件--数字通信原理第2章-随机信号分析
2 交流功率： R(0) R()
2016/9/25
14
2 平稳随机过程(4)
平稳随机过程的功率谱密度(统计平均)
2 E FT P ( ) E P ( ) lim x T T 注：fT t FT
■
sin 0 tE cos cos 0 tE sin 2 2 1 1 A cos 0 t cos d A sin 0 t sin d 0 0 0 2 2
■
R t1 , t2 E A cos 0 t1 A cos 0 t2
第二章 随机信号分析
随机信号分析、确定性信号分析的不同与联系： 随机信号分析的主要内容：
随机过程的一般表述 平稳随机过程 高斯过程 窄带随机过程 正弦波加窄带高斯过程 平稳随机过程通过线性系统
2016/9/25
1
引言
信号：一般是时间的函数 确定信号：可以用确定的时间函数表示的信号
一维分布与时间无关，二维分布只与时间间隔 ( t1 - t2 ) 有关 f1 x1 ; t1 f1 x1 ; t1 f1 x1
f 2 x1 , x2 ; t1 , t2 f 2 x1 , x2 ; t1 , t2 f 2 x1 , x2 ; t1 t2
■
P 0
■
维纳 辛钦定理：R P
单边功率谱密度(实平稳随机过程)
2 P ( ), G ( ) 0,
0 0
1 2
■
1 R 0 2
0
数字通信原理与技术(第四版)章 (2)
若不满足此条件， 则会出现频谱交叠， 此时的包络形状一 定会产生失真。
第 2 章模拟信号的调制与解调
振幅调制信号的一个重要参数是调幅度ma， 其定义如下：
ma
[ A(t)]max [ A(t)]min [ A(t)]max [ A(t)]min
(2-5)
一般情况，ma小于1, 只有A(t)为负值时，出现过调幅现象，ma才 大于1。
第 2 章模拟信号的调制与解调
由图2 - 2可以看出：
（1） 调幅过程使原始频谱X(ω)搬移了±ωc，且频谱中包 含 载 频 分 量 πA0 ［ δ(ω+ωc)+δ(ω-ωc) ］ 和 边 带 分 量 （ 1/2 ） ［X(ω+ωc)+ X(ω－ωc)］两部分。
（2）AM波的幅度谱|X(ω)|是对称的。在正频率区域，高于 ωc的频谱叫上边带（USB），低于ωc的频谱叫下边带（LSB）； 又由于幅度谱对原点是偶对称的，所以在负频率区域，上边带应 落在低于- ωc的频谱部分，下边带应落在高于- ωc的频谱部分。
第 2 章模拟信号的调制与解调
已调波的调制效率定义为边带功率与总平均功率之比， 即
AM
Ps Pc Ps
x2 (t) A02 x2 (t)
对于调制信号为单频余弦信号的情况，x(t)=Amcos(ωmt+θm)， x2(t) =A2m/2, 此时
AM
x2 (t) A02 x2 (t)
Am2 2 A02 Am2
第 2 章模拟信号的调制与解调
由于DSB频谱中没有载波分量，Pc=0。因此，信号的全部功 率都包含在边带上， 即
PDSB
PS
x2 (t) 2
(2 -10)
这就使得调制效率达到100％，即ηDSB=1。
通信原理_第2讲_确知信号
2011-3-23
Department of Electronics and Information, NCUT
Song Peng
第10页
2.2 确知信号的频域性质
一、功率信号的频谱 功率信号的频谱
周期性功率信号频谱函数的定义：
1 C n = C ( nf 0 ) = T0
式中， 式中，f 0 =
s( t ) =
n = −∞
∑C e
n ∞
∞
j 2πnt / T0
= C 0 + ∑ [a n cos(2πnt / T0 ) + bn sin(2πnt / T0 )]
n =1 2 + bn cos(2πnt / T0 + θ )
∞
= C0 + ∑
n =1
[a
2 n
]
( 2.2 − 8)
式中： 式中： = tan −1 (bn / a n ) ，C n = θ
( 2. 2 − 3 )
∫
n
T0 / 2
− T0 / 2
s( t )dt
复振幅： 振幅， 复振幅：C n = C n e jθ ，|Cn|—振幅，θn—相位 振幅 相位 Cn—双边频谱：负频率仅在数学上有意义，物理上并不存在。 双边频谱： 双边频谱 负频率仅在数学上有意义，物理上并不存在。
2011-3-23 Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng 第11页
Song Peng
2011-3-23
Department of Electronics and Information, NCUT
Song Peng
数字通信原理 第2章(毛京丽 第4版 人邮)
编码：用二进码来 表示N个量化值， 量化：把PAM信号在幅度上 离散化，变为量化值（共有 即把离散的幅度值 6 变换为数字信号。 N个量化值）
Hale Waihona Puke .2 PCM通信系统的构成-（2）信道部分
信道部分包括传输线路及再生中继器。 •再生中继器：消除叠加在信号上的噪声干扰，还原成发送 的数字信号。
7
2.2 PCM通信系统的构成-（3）数/模部分
大信号
对于某个特定的 A值来说，改善 量Q值随20lgXe的 增大而线性递减。
2.4.3量化信噪比 ---非均匀量化信噪比
P36，图2-22
A律压扩特性非均匀量化信噪比 举例，A=87.6，l=8，N=256
2.4.3量化信噪比 ---非均匀量化信噪比
A律压扩特性非均匀量化信噪比 举例，A=87.6，l=8，N=256
60
2.4.3量化信噪比 ---非均匀量化信噪比
思考
1、对比非均匀量化信噪比和均匀量化信噪比，说 明了什么？ 在采用相同编码位数的前提下： 非均匀量化提高了小信号的量化信噪比，但是降 低了一些大信号的量化信噪比；而语音信号以小 信号为主，所以非均匀量化是适合的。
61
2.4.3量化信噪比 ---非均匀量化信噪比
9
2.3.2
低通型信号的抽样
2、抽样的分类 模拟信号的频率范围为
抽样信号频谱的频率成分：
10
原始频带
重叠区域
11
2.3.2
低通型信号的抽样
为接收商准确地恢复原模拟信号，避免重叠区 域，应满足抽样定理：
为了留有一定的防卫带， 话音信号频率范围：
12
2.3.2 低通型信号的抽样
数字通信原理.ppt
码型译码：使输出码型符合收终端的要求。
电信学院通信教研室
2021/5/10
数字通信原理
误码原因： 1）码间串扰 2）噪声 3）位同步信号相位抖动 等
1
0
Ts
E
市
m’(t)
τ
m (t) τ
m1 (t)
m(t)
码间串扰
m2 (t)
r(t) r (t)
cp (t) cp(t)
m3 (t)
011
电信学院通信教研室
电信学院通信教研室
t
t
2021/5/10
数字通信原理
无码间串扰 有码间串扰
眼 图
电信学院通信教研室
2021/5/10
数字通信原理
d(t) GT( ωC(ຫໍສະໝຸດ )GR(ω)x(t)
y(t)
T(ω)
抽样判决
(t) )
h(t)
h’(t)
H()
cp(t)
H(f)
1
x
x<1/2
时
域
-1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 Heq(f)
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2021/5/10
数字通信原理
发送端： 接收端：
1 2 3 45 6 23 45 6 7 89
NAK
从码组2开始重发
1 2 3 45 6 23 4 5 6 7 89
发现错误
(b) 返回重发
电信学院通信教研室
2021/5/10
数字通信原理
(b)返回重发： • 与(a)不同，其发送端不停地送出一个个连续码组， 不再等候收端返回的ACK信号 • 一旦收端发现错误并返回NAK信号，则发端从下一 码组开始重发前面的N个码组 • N的大小取决于信号传递及处理所带来的延时
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数字通信原理
误码原因： 1）码间串扰 2）噪声 3）位同步信号相位抖动 等
1
0
Ts
E
市
m’(t)
τ
m (t) τ
m1 (t)
m(t)
码间串扰
m2 (t)
r(t) r (t)
cp (t) cp(t)
m3 (t)
011
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t
t
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数字通信原理
无码间串扰 有码间串扰
眼 图
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数字通信原理
d(t) GT( ωC(ຫໍສະໝຸດ )GR(ω)x(t)
y(t)
T(ω)
抽样判决
(t) )
h(t)
h’(t)
H()
cp(t)
H(f)
1
x
x<1/2
时
域
-1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 Heq(f)
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数字通信原理
发送端： 接收端：
1 2 3 45 6 23 45 6 7 89
NAK
从码组2开始重发
1 2 3 45 6 23 4 5 6 7 89
发现错误
(b) 返回重发
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数字通信原理
(b)返回重发： • 与(a)不同，其发送端不停地送出一个个连续码组， 不再等候收端返回的ACK信号 • 一旦收端发现错误并返回NAK信号，则发端从下一 码组开始重发前面的N个码组 • N的大小取决于信号传递及处理所带来的延时
通信原理(第二版)第2章确知信号与随机信号分析
通信原理(第二版)第 2章确知信号与随机
信号分析
目录
• 确知信号分析 • 随机信号分析 • 确知信号与随机信号的应用 • 信号分析的现代方法
01
确知信号分析
定义与分类
定义
确知信号是指在任何时刻都已知 其全部信息的信号，如正弦波、 方波等。
分类
连续信号和离散信号，周期信号 和非周期信号，实信号和复信号 等。
小波变换具有多分辨率分析的 特点，能够适应不同频率的信 号处理需求。
小波变换在信号降噪、特征提 取、模式识别等领域有着广泛 的应用。
神经网络在信号分析中的应用
神经网络能够通过学习自动提取信号 中的特征，具有很强的自适应性。
神经网络在语音识别、图像处理、雷 达信号处理等领域有着广泛的应用。
神经网络可以处理非线性信号，对于 一些难以用传统方法处理的复杂信号 非常有效。
随机信号的时域分析
自相关函数
描述随机信号取值在时间上的相关性。
互相关函数
描述两个随机信号在时间上的相关性。
谱估计
通过时域数据估计随机信ห้องสมุดไป่ตู้的功率谱密度的方法。
03
确知信号与随机信号的应 用
确知信号在通信中的应用
载波信号
用于调制信息信号，实现信息的 传输。
脉冲信号
用于数字通信中表示二进制状态， 如脉冲编码调制（PCM）。
确知信号的频域分析
01
02
03
傅里叶级数
将确知信号表示为无穷多 个正弦波的叠加，每个正 弦波具有不同的幅度、频 率和相位。
频谱密度函数
描述信号中各频率分量的 强度，通常用图形表示， 即频谱图。
频谱分析
通过频谱图分析信号中各 频率分量的特性，如频率 范围、幅度和相位等。
信号分析
目录
• 确知信号分析 • 随机信号分析 • 确知信号与随机信号的应用 • 信号分析的现代方法
01
确知信号分析
定义与分类
定义
确知信号是指在任何时刻都已知 其全部信息的信号，如正弦波、 方波等。
分类
连续信号和离散信号，周期信号 和非周期信号，实信号和复信号 等。
小波变换具有多分辨率分析的 特点，能够适应不同频率的信 号处理需求。
小波变换在信号降噪、特征提 取、模式识别等领域有着广泛 的应用。
神经网络在信号分析中的应用
神经网络能够通过学习自动提取信号 中的特征，具有很强的自适应性。
神经网络在语音识别、图像处理、雷 达信号处理等领域有着广泛的应用。
神经网络可以处理非线性信号，对于 一些难以用传统方法处理的复杂信号 非常有效。
随机信号的时域分析
自相关函数
描述随机信号取值在时间上的相关性。
互相关函数
描述两个随机信号在时间上的相关性。
谱估计
通过时域数据估计随机信ห้องสมุดไป่ตู้的功率谱密度的方法。
03
确知信号与随机信号的应 用
确知信号在通信中的应用
载波信号
用于调制信息信号，实现信息的 传输。
脉冲信号
用于数字通信中表示二进制状态， 如脉冲编码调制（PCM）。
确知信号的频域分析
01
02
03
傅里叶级数
将确知信号表示为无穷多 个正弦波的叠加，每个正 弦波具有不同的幅度、频 率和相位。
频谱密度函数
描述信号中各频率分量的 强度，通常用图形表示， 即频谱图。
频谱分析
通过频谱图分析信号中各 频率分量的特性，如频率 范围、幅度和相位等。
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量化间隔（Δ）：量化级的大小。 均匀量化中Δ=2U/N。
N=8
33
2.4.1 均匀量化－－几个重要定义
量化值：量化输出的离散电平。
2.4.1 均匀量化－－讨论
1、量化值的二进制编码表示
量化值的数目等于量化级数N，每个量化值要用 l位二进制编码表示，量化级数越多，需要的 量化位数越多。
没有量化，会出现什么情况呢？
6、单片集成PCM编解码器（选修）;
2
2.1 语音信号编码的基本概念
语音信号的编码指模拟话音信号的数字化。可 分为三大类型：
类型
概念
典型示例
波形编码 对信号的波形进行的编码。
参量编码 提取语声信号的一些特征参量， 对其进行的编码。
PCM、 DPCM、 ADPCM等
LPC等声码 器
混合编码：在参量编码的基础上，引入了一 子带编码 定的波形编码的特征。
2.3.2 低通型信号的抽样
14
思考：若抽样频率取8kHz，画出抽样信号 的频谱，并说明此频谱出现了什么象？
15
2.3.3 带通型信号的抽样
以带通信号为例，频带范围12.5~17.5kHz
一下
f s 35kHz
一上
取抽样频率为35kHz
频带利用率低
一次下边带：35－（12.5~17.5）＝17.5~22.5
•解码----解码是编码的 反过程，解码后还原为 PAM信号（假设忽略量 化误差）。 •低通----收端低通的作 用是恢复或重建原模拟
8
信号。
2.3 抽样
2.3.1 抽样的概念及分类
1、抽样的概念---抽样是每 隔一定的时间间隔T抽取模 拟信号的一个瞬时值（样值）。
模拟信号
在时间上离散化
PAM信号
量化：把PAM信号在幅度上 离散化，变为量化值（共有 N个量化值）
编码：用二进码来 表示N个量化值， 即把离散的幅度值 变换为数字信号6 。
2.2 PCM通信系统的构成-（2）信道部分
信道部分包括传输线路及再生中继器。 •再生中继器：消除叠加在信号上的噪声干扰，还原成发送 的数字信号。
7
2.2 PCM通信系统的构成-（3）数/模部分
的关系是均匀的阶梯关系。
非均匀量化： 量化后的输出信号和量化前－－定义
书上的图2-14，P24
量化前的波形 量化后的波形
28
2.4.1 均匀量化－－几个重要定义
U=4Δ
-U=-4Δ
29
2.4.1 均匀量化－－几个重要定义
过载区：量化输出不再随输入信号变化， 而是保持在输出的最大量化值上。
35
2.4.1 均匀量化－－讨论
2、量化误差的概念
量化误差e (t)
=|量化值-样值|
量化前的波形 量化后的波形
书上的图2-14，P24
2.4.1 均匀量化－－讨论
3、量化噪声的概念 量化噪声：量化误差就好比如有一个噪声叠加在
原来的信号上起干扰作用，称为量化噪声。 量化信噪比：语音信号平均功率/噪声功率
数字通信原理 第2章 语音信号编码--PCM
主讲人：XXX
1
第2章 语音信号编码（PCM）
1、理解语音信号的概念与分类;
2、掌握PCM通信系统的构成;
3、理解抽样概念；掌据低通型信号、带通型信号的 抽样；了解与抽样有关的误差；
4、理解量化的定义与均匀量化；掌握非均匀量化； 理解量化信噪比；
5、掌握A律13折线的码字安排，编码方法，编、解 码电平及编、解码误差；理解编码的概念；
3
2.2 脉冲编码调制（PCM）通信系统的构成
脉冲编码调制（PCM）的概念 PCM---是对模拟信号的瞬时抽样值量化、编码，
以将模拟信号转化为数字信号。
4
2.2 脉冲编码调制（PCM）通信系统的构成
5
2.2 PCM通信系统的构成-（1）模/数变换
抽样：把模拟信号在时间上 离散化，变为脉冲幅度调制 （PAM）信号
24
2.4 量化－－－－引入
25
2.4 量化－－－－量化的定义
量化：将幅度域上连续取值的信号（样值序列）
变换为幅度域上离散取值信号的过程。
例如：量化前，样值序列
量化后，量化值
26
2.4 量化－－－－量化的分类
根据量化后的输出信号和量化前的输入信号之间 的关系，量化分为：
均匀量化： 量化后的输出信号和量化前的输入信号之间
38
2.4.1 均匀量化－－思考
为什么语音信号的量化不采用均匀量化？
39
2.4.2 非均匀量化---定义
9
2.3.2 低通型信号的抽样
2、抽样的分类 模拟信号的频率范围为
抽样信号频谱的频率成分：
10
原始频带 重叠区域
11
2.3.2 低通型信号的抽样
为接收商准确地恢复原模拟信号，避免重叠区 域，应满足抽样定理： 为了留有一定的防卫带，
话音信号频率范围：
12
2.3.2 低通型信号的抽样
13
19
2.3.3 带通型信号的抽样
若令n次下边带、（n+1）次 上边带与原始频带间隔相等 （默认），则：
20
2.3.3 带通型信号的抽样
21
2.3.3 带通型信号的抽样
22
2.3.3 带通型信号的抽样
23
2.4 量化－－－－引入
抽样：把模拟信号在时间上离散化，变为脉冲幅度调 制（PAM）信号
30
2.4.1 均匀量化－－几个重要定义
非过载区（量化区）：-U~+U，量化输出随输 入信号的变化而离散变化。
非过载区
31
2.4.1 均匀量化－－几个重要定义
量化级及量化级数（N）：在量化区-U~+U内划分为N个 小间隔，每个间隔称为一个量化级；间隔个数为量化级数。
N=8
32
2.4.1 均匀量化－－几个重要定义
37
2.4.1 均匀量化－－思考
为什么语音信号的量化不采用均匀量化？ 均匀量化的特点：在量化区内，大、小信号的量
化间隔相同，最大量化误差相同；则小信号的 量化信噪比小，大信号的量化噪声比大。
均匀量化的缺点：在N大小适当时，均匀量化小 信号的量化信噪比太小，不满足要求；而大信 号的量化信噪比较大，远远满足要求。
一次上边带：35+（12.5~17.5）＝47.5~52.5
16
2.3.3 带通型信号的抽样
思考：为了提高频带利用率，同时又使 抽样后的信号频谱不混叠，那么fs到 底应该怎么选择呢？
B fM f0 6 n ( f0 / B)T 1
17
2.3.3 带通型信号的抽样
18
2.3.3 带通型信号的抽样
N=8
33
2.4.1 均匀量化－－几个重要定义
量化值：量化输出的离散电平。
2.4.1 均匀量化－－讨论
1、量化值的二进制编码表示
量化值的数目等于量化级数N，每个量化值要用 l位二进制编码表示，量化级数越多，需要的 量化位数越多。
没有量化，会出现什么情况呢？
6、单片集成PCM编解码器（选修）;
2
2.1 语音信号编码的基本概念
语音信号的编码指模拟话音信号的数字化。可 分为三大类型：
类型
概念
典型示例
波形编码 对信号的波形进行的编码。
参量编码 提取语声信号的一些特征参量， 对其进行的编码。
PCM、 DPCM、 ADPCM等
LPC等声码 器
混合编码：在参量编码的基础上，引入了一 子带编码 定的波形编码的特征。
2.3.2 低通型信号的抽样
14
思考：若抽样频率取8kHz，画出抽样信号 的频谱，并说明此频谱出现了什么象？
15
2.3.3 带通型信号的抽样
以带通信号为例，频带范围12.5~17.5kHz
一下
f s 35kHz
一上
取抽样频率为35kHz
频带利用率低
一次下边带：35－（12.5~17.5）＝17.5~22.5
•解码----解码是编码的 反过程，解码后还原为 PAM信号（假设忽略量 化误差）。 •低通----收端低通的作 用是恢复或重建原模拟
8
信号。
2.3 抽样
2.3.1 抽样的概念及分类
1、抽样的概念---抽样是每 隔一定的时间间隔T抽取模 拟信号的一个瞬时值（样值）。
模拟信号
在时间上离散化
PAM信号
量化：把PAM信号在幅度上 离散化，变为量化值（共有 N个量化值）
编码：用二进码来 表示N个量化值， 即把离散的幅度值 变换为数字信号6 。
2.2 PCM通信系统的构成-（2）信道部分
信道部分包括传输线路及再生中继器。 •再生中继器：消除叠加在信号上的噪声干扰，还原成发送 的数字信号。
7
2.2 PCM通信系统的构成-（3）数/模部分
的关系是均匀的阶梯关系。
非均匀量化： 量化后的输出信号和量化前－－定义
书上的图2-14，P24
量化前的波形 量化后的波形
28
2.4.1 均匀量化－－几个重要定义
U=4Δ
-U=-4Δ
29
2.4.1 均匀量化－－几个重要定义
过载区：量化输出不再随输入信号变化， 而是保持在输出的最大量化值上。
35
2.4.1 均匀量化－－讨论
2、量化误差的概念
量化误差e (t)
=|量化值-样值|
量化前的波形 量化后的波形
书上的图2-14，P24
2.4.1 均匀量化－－讨论
3、量化噪声的概念 量化噪声：量化误差就好比如有一个噪声叠加在
原来的信号上起干扰作用，称为量化噪声。 量化信噪比：语音信号平均功率/噪声功率
数字通信原理 第2章 语音信号编码--PCM
主讲人：XXX
1
第2章 语音信号编码（PCM）
1、理解语音信号的概念与分类;
2、掌握PCM通信系统的构成;
3、理解抽样概念；掌据低通型信号、带通型信号的 抽样；了解与抽样有关的误差；
4、理解量化的定义与均匀量化；掌握非均匀量化； 理解量化信噪比；
5、掌握A律13折线的码字安排，编码方法，编、解 码电平及编、解码误差；理解编码的概念；
3
2.2 脉冲编码调制（PCM）通信系统的构成
脉冲编码调制（PCM）的概念 PCM---是对模拟信号的瞬时抽样值量化、编码，
以将模拟信号转化为数字信号。
4
2.2 脉冲编码调制（PCM）通信系统的构成
5
2.2 PCM通信系统的构成-（1）模/数变换
抽样：把模拟信号在时间上 离散化，变为脉冲幅度调制 （PAM）信号
24
2.4 量化－－－－引入
25
2.4 量化－－－－量化的定义
量化：将幅度域上连续取值的信号（样值序列）
变换为幅度域上离散取值信号的过程。
例如：量化前，样值序列
量化后，量化值
26
2.4 量化－－－－量化的分类
根据量化后的输出信号和量化前的输入信号之间 的关系，量化分为：
均匀量化： 量化后的输出信号和量化前的输入信号之间
38
2.4.1 均匀量化－－思考
为什么语音信号的量化不采用均匀量化？
39
2.4.2 非均匀量化---定义
9
2.3.2 低通型信号的抽样
2、抽样的分类 模拟信号的频率范围为
抽样信号频谱的频率成分：
10
原始频带 重叠区域
11
2.3.2 低通型信号的抽样
为接收商准确地恢复原模拟信号，避免重叠区 域，应满足抽样定理： 为了留有一定的防卫带，
话音信号频率范围：
12
2.3.2 低通型信号的抽样
13
19
2.3.3 带通型信号的抽样
若令n次下边带、（n+1）次 上边带与原始频带间隔相等 （默认），则：
20
2.3.3 带通型信号的抽样
21
2.3.3 带通型信号的抽样
22
2.3.3 带通型信号的抽样
23
2.4 量化－－－－引入
抽样：把模拟信号在时间上离散化，变为脉冲幅度调 制（PAM）信号
30
2.4.1 均匀量化－－几个重要定义
非过载区（量化区）：-U~+U，量化输出随输 入信号的变化而离散变化。
非过载区
31
2.4.1 均匀量化－－几个重要定义
量化级及量化级数（N）：在量化区-U~+U内划分为N个 小间隔，每个间隔称为一个量化级；间隔个数为量化级数。
N=8
32
2.4.1 均匀量化－－几个重要定义
37
2.4.1 均匀量化－－思考
为什么语音信号的量化不采用均匀量化？ 均匀量化的特点：在量化区内，大、小信号的量
化间隔相同，最大量化误差相同；则小信号的 量化信噪比小，大信号的量化噪声比大。
均匀量化的缺点：在N大小适当时，均匀量化小 信号的量化信噪比太小，不满足要求；而大信 号的量化信噪比较大，远远满足要求。
一次上边带：35+（12.5~17.5）＝47.5~52.5
16
2.3.3 带通型信号的抽样
思考：为了提高频带利用率，同时又使 抽样后的信号频谱不混叠，那么fs到 底应该怎么选择呢？
B fM f0 6 n ( f0 / B)T 1
17
2.3.3 带通型信号的抽样
18
2.3.3 带通型信号的抽样