樊昌信通信原理第10章-信源编码(7版)
通信原理理论与实验深度融合模式探索
黑龙江科学HEILONGJIANG SCIENCE第12卷第7期2021年4月Vol. 12Apr. 2021通信原理理论与实验深度融合模式探索童艳，李丹，贾雪松(沈阳城市建设学院，沈阳110167)摘要：为了充分利用实验室资源，增强学生的学习兴趣和动力，对通信原理课程理论和实验深度融合的教学模式进行了研究。
指 出了通信原理课程的重要性，分析了该课程理论教学和实验中存在的问题，发现了理论教学和实验分开独立进行的弊端。
提出了通信原理理论和实验深度融合教学模式的具体实施方案，在现有实验设备条件下，列出了各知识点所对应的实验。
由分析可见，通 信原理课程理论和实验深度融合的教学模式是可行的，在该模式下，理论与实验相互配合、相互促进，能有效激发学生的学习热情, 提高教学效果，达到教学目的。
关键词：通信原理;理论与实验深度融合;教学模式中图分类号：TN92-4；G434文献标志码：B 文章编号：1674 -8646(2021)07 -0064 -03Exploration of Deep Integration Model of Communication Theory and ExperimentTong Yan , Li Dan, Jia Xuesong(Shenyang Urban Construction University , Shenyang 110167 , China)Abstract : In order to fully utilize experiment resource , increase student study interest and motivation , the researchanalyzes the deep integration teaching model of communication principle course theory and experiment , points out theimportance of communication principle course , analyzes the problems , and finds the disadvantages of separation between theoretical teaching and experiment. The research proposes the specific implement scheme of the deep integration teaching model of communication principle course theory and experiment , and lists the experiments according to allknowledge points under the cunent experiment equipment situation. Through analysis , the teaching model of deepintegration of communication theory and experiment is feasible ・ Under the model , theory and experiment can match andpromote each other. So it can effectively motivate student study enthusiasm , improve teaching effect , and achieve the teaching goal ・Key words : Communication principle ； Deep integration of theoiy and experiment ； Teaching model0引言通信原理课程是所有本专科院校通信工程专业的必修课，是通信工程专业的一门专业核心课,是通信工 程专业很多专业课的基础⑴，其先修课程有高等数学、线性代数、复变函数、概率论与数理统计、信息论基 础、信号与线性系统、模拟电子技术基础、数字电子技 术基础、电磁场理论等。
樊昌信《通信原理》(第7版)名校考研真题(信源编码)【圣才出品】
第10章信源编码一、填空题1．脉冲编码调制（PCM）中最常见的二进制码包括：自然二进制码、______和______。
[北科2011研]【答案】折叠二进制码；反射二进制码（格雷码）【解析】通常把从模拟信号抽样、量化，直到变换成为二进制符号的基本过程，称为脉冲编码调制，常用的码型有自然二进制码、折叠二进制码和反射二进制码（又称格雷码）。
2.在模拟信号的数字化过程中，按奈奎斯特速率对模拟基带信号取样，______失真。
进一步在取值域上离散-量化，______失真。
[北科2010研]【答案】无；量化【解析】在模拟信号数字化的过程中，按奈奎斯特速率抽样，所得样值序列含有基带信号的全部信息，故信号无失真；但在量化时有失真，且失真与量化电平数有关，量化级数越多，量化失真越小，属于限失真。
3．对某模拟信号进行线性PCM编码，设抽样频率为8KHZ，编码位数为7，则此PCM 信号的信息速率为______；当抽样频率不变而编码位数由7增大到12时，量化信噪比提高______dB。
[华中科技大学2002研]【答案】56 kbit／s；30【解析】PCM 信号的信息速率b s R f n =⋅，其中n 为每个抽样值所对应的编码位数。
对于一M 个量化电平的线性量化器，其量化信噪比2qq S M N ≈，编码位数2log N M =。
4．A 率PCM 基群共包括______个时隙，每个时隙为______μs；帧长为______比特，因此基群总比特率为______Mbps 。
[南京大学2010研]【答案】32；3.9；256；2.048【解析】语音信号的采样频率取8kHz ，则采样间隔为1/8kHz ＝125μs。
A 律PCM 基群有32个时隙，每个时隙＝3.9μs；每个时隙中填充一个8比特码字，此32个时隙构成一帧，则帧长＝256bit ，总比特率。
5．在信源编码中，______是信源编码和数据压缩的理论基础。
[北邮2006研]【答案】信源的冗余度二、选择题1．模拟信号进行波形编码成为数字信号后（ ）。
通信原理樊昌信第七版
1. 传输特性
H ()H ()ej ()
H() ~ 幅频特性
()~相频特性
2. 无失真传输
H ( )K ejtd
H() K
()td
n 无失真传输（理想恒参信道）特性曲线：
恒参信道
|H()|
K
() td
td
0
H() K
幅频特性
0
0
()td ()dd ()td
相频特性
群迟延特性
n 理想恒参信道的冲激响应:
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 n 模型： 叠加有噪声的线性时变/时不变网络：
si (t)
C()
输入
r(t)
+
输出
n 共性：
信道
n(t)
有一对（或多对）输入端和输出端
大多数信道都满足线性叠加原理
对信号有固定或时变的延迟和损耗
无信号输入时，仍可能有输出(噪声)
地球
对流层散射通信
r 流星余迹散射
无线信道
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
12
§4.2 有线信道
n 明线 n 对称电缆 n 同轴电缆 n 光纤
本章内容:
第4章 信道
信道分类
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
樊昌信《通信原理》(第7版)章节题库(绪 论)【圣才出品】
/
符号）
5．设每秒传送 n 个 M 进制的码元，则信息传输速率为______。
【答案】nlog2M
【解析】对于等概的 M 进制信源，每个码元的信息量为
I
loga
P(x) log2
1 M
log2 M
（bit）
又因为每秒可以传送 n 个 M 进制的码元，则信息传输速率为
Rb nlog2 M （b/s）
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第1章 绪 论
一、选择题 1．在远程多次转发传输时，下面（ ）的陈述是科学的。 A．模拟传输系统的累积噪声可控制到极小 B．数字传输系统的累积噪声可控制到极小 C．数字传输系统无累积噪声 D．模拟传输系统无累积噪声 【答案】B 【解析】与模拟传输系统相比较，数字传输系统的抗干扰能力强，利用中继手段可以实 现无噪声积累；利用信道编码技术可以实现传输差错可控等。通过数字传输技术使得数字传 输系统的安全性得到有力的保障，累积噪声可以控制到极小的范围内。
2．信源编码的目的是提高信息传输的______性；信道编码的目的是提高信息传输的 ______性。
【答案】有效；可靠 【解析】信源编码通过某种压缩编码技术设法减少码元数目以降低码元速率，从而提高 信息传输的有效性；信道编码的作用是进行差错控制，提高通信系统的可靠性。
3．英文字母有 26 个，若每个字母在文章中出现次数均等，则每个字母的信息量为______。
13．设某信息源由 A，B，C，D 四个信息符号组成，发送 A 的概率为 1／2，发送其 余符号的概率相同，且设每一符号的出现是相互独立的，则该信源的平均信息量为______。
误码率为 3 复(2 2.048? 106) 7.32? 10-7 。
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。
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。
樊昌信《通信原理》(第7版)课后习题(信源编码)【圣才出品】
第10章信源编码思考题10-1 模拟信号在抽样后，是否变成时间离散和取值离散的信号了？答：模拟信号在进行抽样后变成时间离散信号，其取值仍然是连续的。
10-2 试述模拟信号抽样和PAM的异同点。
答：模拟信号抽样和PAM的异同点：（1）相同点：两者都是时间离散取值连续的信号；（2）不同点：抽样信号的频谱是周期延拓，幅度不下降，而PAM频谱是周期延拓，但幅度下降。
10-3 对于低通模拟信号而言，为了能无失真恢复，理论上对于抽样频率有什么要求？答：对于低通模拟信号而言，为了能无失真恢复，理论上需要采样频率大于等于信号最高频率的两倍，即满足奈奎斯特抽样定理。
10-4 试说明什么是奈奎斯特抽样速率和奈奎斯特抽样间隔？答：对无失真恢复低通信号所要求的最低采样速率称为奈奎斯特速率，与此相对的最小抽样时间间隔称为奈奎斯特间隔。
10-5 试说明抽样时产生频谱混叠的原因。
答：抽样时产生频谱混叠的原因：在信号域内的采样，会造成信号频谱的周期延拓，当采样频率小于两倍的信号最高频率时，就会造成不同周期的混叠。
10-6 对于带通信号而言，若抽样频率高于教材图10-3所示曲线，是否就能保证不发生频谱混叠？答：对于带通信号而言，若抽样频率高于教材图10-3所示曲线，不能保证不发生频谱混叠。
对于带通信号，若要求抽样后的频谱不产生重叠，需要满足221s s n k B nf f B k n ++（）＝或＝（／）10-7 PCM 电话通信通常用的标准抽样频率等于多少？答：PCM 电话通信通常用的标准抽样频率等于8000Hz 。
10-8 信号量化的目的是什么？答：信号量化的目的是使信号取值离散，是把模拟信号变成数字信号过程中重要的一部分。
10-9 量化信号有哪些优点和缺点？答：量化信号的优点和缺点：（1）优点：抗干扰能力强、无噪声积累；便于传输、存储和加密。
（2）缺点：量化会产生量化误差和引入量化噪声。
10-10 对电话信号进行非均匀量化有什么优点？答：对电话信号进行非均匀量化的优点：电话信号主要集中在小幅度区间，故采用非均匀量化能够改善信号量噪比和传输比特数。
(樊昌信第七版)通原第10章
s2，…，si，…，sM之一，则按上述原理不难写出当发送码元
是si时，接收电压的k 维联合概率密度函数为
fi (r)
1
1
2 n
k
exp
n0
Ts 0
r
(t
)
si
(t
2
)
dt
仍需记住，以上三式中的k 维联合概率密度函数不是时间t的函
数，并且是一个标量，而r 仍是k维空间中的一个点，是一个
Ts o
r(t)s1 (t)dt
W0
Ts 0
r
(t
)s0
(t
)dt
r(t) S0(t)
S1(t)
积分器 积分器
W0 t = Ts 比较判决 W1
22
第10章 数字信号最佳接收
量：
Ts n 2 (t)dt 0
由于噪声的随机性，每个码元持续时间内噪声的波形和能量
都是不同的，这就使被传输的码元中有一些会发生错误，而
另一些则无错。
10
第10章 数字信号最佳接收
设接收电压r(t)为信号电压s(t)和噪声电压n(t)之和:
r(t) = s(t) + n(t)
则在发送码元确定之后，接收电压r(t)的随机性将完全由噪声
Ts 0
r
(t
)s0
(t
)dt
式中
W0
n0 2
ln
P(0)
W1
n0 2
ln
P(1)
则判为发送码元是s0(t)；反之，则判为发送码元是s1(t)。W0
和W1可以看作是由先验概率决定的加权因子。
最佳接收机 按照上式画出的最佳接收机原理方框图如下：
樊昌信《通信原理》(第7版)章节题库(差错控制编码)【圣才出品】
第11章 差错控制编码一、填空题1．码长为31的汉明码，其监督位r 应为 ；编码效率为 。
【答案】r ＝5；26／31【解析】由汉明码的定义可知21r n =-，所以可得其监督位r ＝5。
其编码效率为315263131k n r n n --===2．汉明码是一种能纠 位错码、最小码距为 的线性分组码。
【答案】1；d 0＝3【解析】汉明码能够纠正一个错误或检测两个错码，最小码距为3。
3．已知信道中传输1100000、0011100、0000011三个码组，则其可检测 位错码，可纠正 位错码。
【答案】3；1【解析】在一个分组码中，若检测e 位错码，则要求01d e ≥+；若纠正t 位错码，则要求021d t ≥+。
由题可知，码组间的最小码距为04d =，所以可以检测3位错码，可以纠正1位错码。
4．在分组码中，若要在码组内检测2位错码同时纠正1位错码的最小码距为【答案】4【解析】在一个分组码中，若检测e位错码，同时纠正t位错码，则要求01d t e≥++，且e t>。
故检测2位错码同时纠正1位错码的最小码距为04d=。
5．奇偶监督码有位监督码，能发现个错码，不能检出个错码。
【答案】1；奇数；偶数【解析】奇偶监督码分为奇数监督码和偶数监督码，两者原理相同，有1位监督码。
在接收端按“模2和”运算，故能发现奇数个错码，不能检测出偶数个错码。
6．线性分组码的最小码距为4，若用于纠正错误，能纠正位错误；若用于检测错误，能检测位错误。
【答案】1；3【解析】在一个分组码中，若检测e位错码，要求01d e≥+；若纠正t位错码，要求021d t≥+。
最小码距为04d=，所以可以检测3位错码，可以纠正1位错码。
7．某循环码的生成多项式为g（x）＝x4＋x2＋x＋1，该循环码可纠正位错码，可检出位错码。
【答案】1；3【解析】循环码的生成多项式的项数即为循环码的最小码距。
由题可知该循环码的最小码距为d0＝4，又要求01d e≥+，021d t≥+，所以该循环码可纠正1位错码，可检测3位错码。
樊昌信《通信原理》(第7版)课后习题(正交编码与伪随机序列)【圣才出品】
第12章正交编码与伪随机序列思考题12-1 何谓正交编码？什么是超正交码？什么是双正交码？答：（1）几个码组中任意两者之间的相关系数为零，即这些码组两两正交，把这种两两正交的编码称为正交编码。
（2）如果一种编码中任意两码组间均超正交，则称这种编码为超正交码。
（3）由正交码和其反码构成的码称为双正交码。
12-2 何谓阿达玛矩阵？它的主要特性如何？答：（1）定义：每一行（或列）都是一个正交码组的矩阵称为阿达玛矩阵。
（2）特性：仅由元素＋1和－1构成，交换任意两行，或交换任意两列，或改变任一行中每个元素的符号，或改变任一列中每个元素的符号，都不会影响矩阵的正交性质。
12-3 何谓m序列？答：m序列是指由带线性反馈的位移寄存器产生的周期最长的序列，是最长线性反馈位移寄存器序列的简称。
12-4 何谓本原多项式？答：若一个几次多项式f（x）满足下列条件：（1）f（x）为既约的；（2）f（x）可整除（x m＋1），m＝2n－1；（3）f（x）除不尽（x q＋1），q<m；则称f（x）为本原多项式。
12-5 线性反馈移存器产生m序列的充要条件是什么？答：线性反馈移存器产生m序列的充要条件：一个n级移存器的特征多项式f（x）若为既约的，则由其产生的序列A＝{a k}的周期等于使f（x）能整除的（x p＋1）中最小正整数p，再结合本原多项式的概念可知：反馈移存器产生m序列的充要条件是其特征多项式为本原多项式。
12-6 本原多项式的逆多项式是否也为本原多项式？为什么？答：本原多项式的逆多项式也是本原多项式，例如，（x4＋x＋1）与（x4＋x3＋1）互为逆多项式，即10011与11001互为逆码。
12-7 何谓m序列的均衡性？答：m序列的均衡性是指在m序列的一个周期中，“1”和“0”的数目基本相等。
准确的说，“1”的个数比“0”的个数多一个。
12-8 何谓“游程”？m序列的“游程”分布的一般规律如何？答：（1）定义：把一个序列中取值相同的那些相继的（连在一起的）元素合称为一个“游程”。
樊昌信《通信原理》(第7版)配套题库【章节题库10-13章】【圣才出品】
10．在 PCM30／32 路基群帧结构中，TS0 用来传输______，TS16 用来传输______。 【答案】帧同步信息；信令信息 【解析】由 PCM 一次群的帧结构知，时隙 TS0 传送帧同步信息，时隙 TS16 传送信令信 息，其他 30 个时隙用于传输语音抽样值的 8b 码组。
11．A 律 PCM 二次群是由______个基群复用而成，其比特率为______Mb／s，可同时 传输______路数字电话。
综上，－753 单位的抽样脉冲值对应的 13 折线 A 律编码为 01100111。 在接收端译码时，通常将此码组转换成量化间隔的中间值输出，这里是 512＋32×7＝ 608 单位，故量化误差为 753－736＝17 单位。
5．在 PCM 系统中，某抽样值 线编码为______（段内码采用自然二进码）。
2．改善弱信号的信号量噪比，通常可采用______技术。 【答案】压扩 【解析】压扩技术在“发端”实行压缩，即对小信号值进行放大，对大信号进行压缩， 以满足量化信噪比要求；在“收端’’实行扩张，压与扩相互补偿以保证放大系数为 1，即 信号不失真，从而改善弱信号的信号量噪比。
3．已知采用 13 折线 A 律编码的 PCM 码组为 11101100，最小量化间隔为 1 个量化 单位，则该码组相对应的译码电平为______量化单位。
【答案】01100111；17 个量化单位 【解析】设编码输出为 c1c2c3c4c5c6c7c8 Is 753 0 ，故极性码为 c1 0 ；
512＜ | Is | ＜1024，故段落序号为 7，段落码为 c2c3c4 110 ；
第 7 段中总电平单位数为 512，则量化间隔 512/16＝32，因 753＝512＋32×7＋17， 故段内码 c5c6c7c8 0111 ；
通信原理第10章信源编码(7版)资料
S M2 Nq
M 2N
v 2a / M
S 20 lg M 6N N q dB 含义？
m(nT ) (t nT )
s s
1/Ts
1 M s ( f ) M ( f ) T ( f ) Ts
M ( f ) ( f n f ) s n
n= 0
理想抽样过程的波形和频谱 ：
fs ≥ 2fH
混叠失真 ：
若 fs<2 fH
§10.4
模拟信号de量化
量化——幅度上离散化 量化后的信号——多电平数字信号
§10.4. 1 量化原理
分层 电平
—— 用 有限个 量化电平 表示 无限个 抽样值 。
抽样值 量化值
mi
量化 电平
qi=q1~qM
vi mi - mi 1
量化 间隔
抽样值
量化信号值
§10.4. 2 均匀量化
s
恢复：修正+低通滤波
1 MH( f ) Ts
n
H ( f )M ( f nf )
s
1 1 H ( f )M ( f ) + Ts Ts n= 0
H ( f ) M ( f nf )
n0 s
ˆ ( f )=M ( f ) M H
1 1 HL ( f )kTs ) mq = mq (kTs )
信号mk 的平均功率：
输入样值信号 的概率密度
信号量噪比——信号功率与量化噪声功率之比 ：
解：量化噪声功率
Nq E (m mq ) a ( x mq ) f ( x)dx
2 2
通信原理(樊昌信)第10章-信源编码可编辑全文
（3）段内码： C5 C6 C7 C8 = 0011
IW6
IW7 1270
IW5
IW4
PCM码组 C1~ C8 ＝1 111 0011
例
解
由上例可知，编码电平 ：
0
段内码
M5M6M7M8
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
表
10-6
10-5
表
段落码
M2M3M4
段
内
码
(幅值)
起始电平和量化间隔
——之三，确定样值所在的段落和量化级
各折线段落
1
2
3
4
5
6
7
8
各段落长度(∆)
段内码
极性码：表示样值的极性。正编“1”，负编“0”
段落码：表示样值的幅度所处的段落
段内码：16种可能状态对应代表各段内的16个量化级
段落序号
段
落
码
8
1 1 1
7
1 1 0
6
1 0 1
樊昌信《通信原理》(第7版)配套题库【章节题库1-4章】【圣才出品】
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第1章 绪 论
一、选择题 1．在远程多次转发传输时，下面（ ）的陈述是科学的。 A．模拟传输系统的累积噪声可控制到极小 B．数字传输系统的累积噪声可控制到极小 C．数字传输系统无累积噪声 D．模拟传输系统无累积噪声 【答案】B 【解析】与模拟传输系统相比较，数字传输系统的抗干扰能力强，利用中继手段可以实 现无噪声积累；利用信道编码技术可以实现传输差错可控等。通过数字传输技术使得数字传 输系统的安全性得到有力的保障，累积噪声可以控制到极小的范围内。
7．设在 125μs 内传输 256 个码元，则码元速率为______，若该信码在 2s 内有 3 个码 元产生错误，则误码率为______。
【答案】2.048×106Baud； 【解析】码元速率为 256÷125μs＝2.048×106Baud；
误码率为 3 复(2 2.048 106) 7.32 10 -7 。
【答案】7200b/s
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【解析】最大可能信息速率时，该八进制数字传输系统传输的码元应为独立等概出现， 则此时该系统的信息速率为
Rb RB log2 M 2400 Baud log28 7200（b/s ）
【答案】3/4；0.81b/符号
【解析】由于两符号独立出现，当“1”出现的概率为 1/4 时，则“0”出现概率为 1
－1/4＝3/4。
由信源的平均信息量公式可得
H (x)
M
i 1
P(xi ) log 2 P(xi )
1 4
log
2
1 4
3 4
log
2
3 4
樊昌信《通信原理》(第7版)章节题库(信源编码)【圣才出品】
第10章信源编码一、填空题1．若信号m（t）的频带范围为0～108kHz，则无失真恢复信号的最小抽样频率为______。
【答案】f s＝2f H＝216kHz【解析】由奈奎斯特抽样定理可知无失真恢复原信号的条件是f s≥2f H，即抽样频率f s 应不小于f H的2倍，故此时的最小抽样频率应为f s＝2f H＝216kHz。
2．改善弱信号的信号量噪比，通常可采用______技术。
【答案】压扩【解析】压扩技术在“发端”实行压缩，即对小信号值进行放大，对大信号进行压缩，以满足量化信噪比要求；在“收端’’实行扩张，压与扩相互补偿以保证放大系数为1，即信号不失真，从而改善弱信号的信号量噪比。
3．已知采用13折线A律编码的PCM码组为11101100，最小量化间隔为1个量化单位，则该码组相对应的译码电平为______量化单位。
【答案】912【解析】PCM码组为1234567811101100c c c c c c c c=。
由11c=知，信号样值为正值；由段落码234110c c c=，即信号样值位于第7段，起始电平为512，量化间隔为512/16＝32单位；由段内码56781100c c c c =，即信号样值的段内序号为12； 故译码器输出为512＋32×12＋32/2＝912单位。
4．已知输入抽样脉冲值为－753个量化单位，采用13折线A 律PCM 编码，则此时编码器的输出码组为______，量化误差为______。
【答案】01100111；17个量化单位 【解析】设编码输出为12345678c c c c c c c c 7530s I =-<，故极性码为10c =；512＜||s I ＜1024，故段落序号为7，段落码为234110c c c =；第7段中总电平单位数为512，则量化间隔512/16＝32，因753＝512＋32×7＋17，故段内码56780111c c c c =；综上，－753单位的抽样脉冲值对应的13折线A 律编码为01100111。
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mk = m(kTs ) mq = mq (kTs )
信号mk 的平均功率：
输入样值信号 的概率密度
信号量噪比——信号功率与量化噪声功率之比 ：
解：量化噪声功率
Nq E (m mq ) a ( x mq ) f ( x)dx
2 2
a
1 (V ) 2 S x dx M 2 a 2a 12
ms (t )
ms (t ) m(t ) s (t )
Ms ( f ) M ( f ) S( f )
---自然抽样
对比：
1 Ms( f ) Ts
n
M ( f nf )
s
---理想抽样
ms (t ) m(t ) T (t )
自然抽样过程的波形和频谱：
ms (t ) m(t ) s (t )
C1 极性码
C 2 C 3 C4 段落码
C5 C6 C7 C8 段内码
极性码：表示样值的极性。正编“1”，负编“0”
段落码：表示样值的幅度所处的段落
段内码：16种可能状态对应代表各段内的16个量化级
表10-5 段落码
段落序号 i =1 ~8 段落码 C 2 C 3 C4
量化级 序号
表10-6 段内码
起始 1024 ∆V8 =64
= 111（第⑧段）
IW6
IW7 1270
IW5
IW4
PCM码组 C1~ C8 ＝1 111 0011
IS= +1270
Is > IWi → 1 Is ≤ IWi → 0
IW3 IW2 IW1
译码
—— 把 PCM 信号 相应的 PAM 样值信号，即 D/A 变换。
S M2 Nq
M 2N
v 2a / M
S 20 lg M 6N N q dB 含义？
均匀量化的缺点
—— 原因： Nq与信号样值大小无关，仅与量化间隔 V 有关 。
应用：主要用于概率密度为均匀分布的信号，如遥测遥控信号、图 像信号数字化接口中。
fH fs
此时，不能无失真重建原信号 。
因此，抽样速率 必须满足：
这就从 频域角度 证明了 低通抽样定理。
重建原信号 ：
低通滤波器HL( f )
m (t )
内插公式
抽样与恢复原理框图：
欲传 m(t)，只需传 ms(t)，收端根据其抽样值就能无 失真地重建原信号 m(t)，条件是：
§10.2.2 带通模拟信号的抽样定理
§10.4
模拟信号de量化
量化——幅度上离散化 量化后的信号——多电平数字信号
§10.4. 1 量化原理
分层 电平
—— 用 有限个 量化电平 表示 无限个 抽样值 。
抽样值 量化值
mi
量化 电平
qi=q1~qM
vi mi - mi 1
量化 间隔
抽样值
量化信号值
§10.4. 2 均匀量化
定理：
|M(f)|
B
(a) fH = nB
f H = 3B
f s = 2B
-3B -2B -B
B 2B
3B
-fH -fL
2fH = 6B
fL fH
f
|Ms(f)|
-fH -fL
3f s
|M(f)|
0
fL fH
B
f
(b) fH = nB+kB
fH = 3B+kB 2(3+k) B= 3fs 推广： n=任意整数 2(n+k) B= nfs
课 件
第10章
信源编码
通信原理（第7版）
樊昌信 曹丽娜 编著
本章内容:
抽样 — 低通信号和带通信号
量化 — 标量（均匀/非均匀）和矢量
第10章 信源编码
脉冲编码调制 — PCM、 DPCM 、ADPCM
增量调制 — ∆M
时分复用 — TDM、准同步数字体系（PDH）
压缩编码 — 语音、图像和数字数据
A律13折线译码器原理框图
它与逐次比较型编码器中的本地译码器基本相同，不同的是：
增加了极性控制部分和带有寄存读出的 7/12 位码 变换电路。
线性码 对应 均匀量化 ： 以 ∆ 对13折线正极性的8个段落进行均匀量化，则量化级数：
M 2048 211
1 2 048
——需要11位（线性）编码 称为线性PCM编码
53
例
解
（1）极性码： C1 = 1（正） （2）段落码： C2 C3 C4 （3）段内码： C5 C6 C7 C8 = 0011
7 6 5 4 3 2 1 0
0111 0110 0101 0100 0011 0010 0001 0000
起始电平和量化间隔
——之三，确定样值所在的段落和量化级
(幅值)
=
1 2048
---归一化输入电压的最小量化单位
段内码的权值：
C5的权值 —— 8 ΔVi
C6的权值 —— 4 ΔVi
C7的权值 —— 2 ΔVi C8的权值 —— 1 ΔVi
：
1 . A 压缩律
1
非均匀量化
y1
x － 归一化输入电压 y － 归一化输出电压
2.
A
律 13 折 线
图10-14 对称输入13折线压缩特性
3 . 压缩律 及其 15 折线
非均匀量化
=0 时无压缩效果
A律和 律不易用 电子线路准确实现
，
实用中分别采用 13折线和15折线。
15 折 线
-3B -2B -B
0
B 2B 3B
f
-fH -fL 2fH = 2(3+k)B
fL fH
f
-fH -fL
3f s
fL fH
fs 与 fL 关系
n=1 n=2 n=3 n=4 n=5 n=6
§10.3
模拟脉冲调制
PAM、 PDM、PPM
实际抽样 ������ —— 自然抽样的PAM
m(t)
s
恢复：修正+低通滤波
1 MH( f ) Ts
n
H ( f )M ( f nf )
s
1 1 H ( f )M ( f ) + Ts Ts n= 0
H ( f ) M ( f nf )
n0 s
ˆ ( f )=M ( f ) M H
1 1 HL ( f ) M ( f ) H( f ) Ts
ΔVi ——第 i 段的量化间隔 。 不同段落， ΔVi 不同 。前两段相同
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§10.5.3 电话信号的编译码器
—— 编码的实现
任务 —— 把每个样值脉冲编出相应的 8 位二进码。
11110011…
就送出 一个 PCM 码组
每来 一个 样值 脉冲
各部件的功能：
PAM信号
极性判决：确定样值信号的极性，编出极性码： C1 整流器：双单（样值 的幅度大小）。
记忆电路：寄存前面编出的码，以便确定下一次的标准电流 值 Iw。 7/11变换：将 7 位非线性码转换成 11位线性码，以便恒流源产生
所需的标准电流 Iw。
非线性码与线性码（7/11）：
非线性码 ：
对应
非均匀量化
——只需 7 位（非线性）编码 称为非线性 / 对数PCM编码
M 8 16=128=27
——等间隔划分输入信号的取值域
抽样值 设抽样信号 量化值 量化噪声
的取值范围
[a,b]
量化电平数
eq mk - mq
M
则量化间隔
ba v M
分层电平（端点） 量化电平（中点）
信号量噪比 S/Nq
eq mk - mq
——量化器的性能指标之一 的均方值---量化噪声功率为：
量化噪声
K1 =32 小信号的量噪比是 A律 的 2 倍 。 大信号的量化性能比 A律 稍差 。
§10.5
脉冲编码调制
Pulse Code Modulation, PCM
—— 模拟信号数字化方式之一
§10.5.1 PCM的基本原理
PCM系统原理框图
模拟信号 输入
抽样 保持 量 化 编 码
PCM信号 输出
C5 C6 C7 C8
段内 码 量化级 序号
C5 C6 C7 C8
段 内 码
8 7～ 6 5 4 3 2 1
1 1 1 1 0 0 0 0
1 1 0 0 1 1 0 0
1 0 1 0 1 0 1 0
15 14 13 12 11 10 9 8
1111 1110 1101 1100 1011 1010 1001 1000
特点： 具有镜像特性 优点： ①简化编码过程 ②误码对小电压 的影响小
自 然 二 进 码 和 折 叠 二 进 码
正极性部分
负极性部分
码位的选择与安排
—— 之二，关乎通信质量和设备复杂度
在A律13折线 PCM编码中，共计：
2 8 16=256=28 个量化级
—— 需将每个样值脉冲（Is ）编成 8位 二进制码：
1 1 T ( f ) ( f n ) T (t ) (t nT ) T n T n
抽样过程可看作是 m(t ) 与 δ T(t) 的相乘。因此 ，理想抽样信号为
：
ms (t ) m(t ) T (t )