新版通信原理第6章
数据通信原理第6章
码型的频域特性 抗噪声能力 提取位定时信息 简单二元码 1B2B码 AMI码 HDB3码 2B1Q码
2. 二元码
每个码元上传送一位二进制信息
3. 三元码
4. 多元码
每个码元上传送一位多进制信息
28
2.简单二元码的功率谱
花瓣形状：主瓣，旁瓣 主瓣带宽：信号的近似带宽-----谱零点带宽
数字信息--------------->码型---------->数字信息
5
数字基带信号的码型设计原则
⑴ 码型应不含有直流，且低频成分小，尽量减少高频分量以节约 频率资源减少串音；
(2)码型中应含有定时信息，便于提取定时信息；
(3)码型变换设备要简单； (4)编码应具有一定的检错能力； (5)编码方案应对信息类型没有任何限制； (6)低误码率繁殖；
H ( ) GT ( )C( )GR ( )
假定输入基带信号的基本脉冲为单位冲击δ(t)，这样发送 滤波器的输入信号可以表示为
d (t )
k
a (t kT )
k b
图 6 – 6 基带传输系统简化图
38
其中ak 是第k个码元，对于二进制数字信号，ak 的取值为0、 1(单极性信号)或-1、+1(双极性信号)。
(7) 高的编码效率；
6
7
8
1.单极性非归零（NRZ）码 单极性：1---高电平；0---0电平，码元持续期间电平不变 非归零：NRZ (nor-return to zero) 有直流且有固定0电平，多用于终端设备或近距离传输 （线路板内或线路板间）；
特点：发送能量大，有利于提高收端信噪比；信道上占 用频带窄；有直流分量，导致信号失真；不能直接提取 位同步信息；判决门限不能稳定在最佳电平上，抗噪声 性能差；需一端接地。
《通信原理》_樊昌信_曹丽娜_编著第六版课件_1-14全
1.1通信的基本概念
通信原理
第1章绪论
通信的目的：传递消息中所包含的信息。 消息：是物质或精神状态的一种反映，例如 语音、文字、音乐、数据、图片或活动图像 等。 信息：是消息中包含的有效内容。 实现通信的方式和手段：
非电的：如旌旗、消息树、烽火台… 电的：如电报、电话、广播、电视、遥控、遥测、 因特网和计算机通信等。
满足上述3条件的关系式如下：
1 P(x)
IlogalogaP(x)－信息量的定义
第1章绪论
IlogalogaP(x)
1 P(x)
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)。 通常广泛使用的单位为比特，这时有
接收设备：从受到减损的接收信号中正确恢复出原始电 信号。 受信者（信宿）：把原始电信号还原成相应的消息，如 扬声器等。
第1章绪论
1.2.2模拟通信系统模型和数字通信系统模型
模拟信号和数字信号
tt
图1-2模拟信号
模拟信号：代表消息的信号参量取值连续，例如麦克 风输出电压：
(a)话音信号(b)抽样信号
第1章绪论
【例1】一离散信源由―0‖，―1‖，―2‖，―3‖四个符 号组成，它们出现的概率分别为3/8，1/4，1/4，1/8， 且每个符号的出现都是独立的。试求某消息 2010201302130 01203210100321010023102002010312032100120210的 信息量。 【解】此消息中，―0‖出现23次，―1‖出现14次，―2‖ 出现13次，―3‖出现7次，共有57个符号，故该消息的
《通信原理》课后习题答案及每章总结(樊昌信,国防工业出版社,第五版)第六章
《通信原理》习题参考答案第六章6-1. 设发送数字信息为011011100010，试分别画出OOK 、2FSK 、2PSK 及2DPSK 信号的波形示意图。
解：6-4. 假设在某2DPSK 系统中，载波频率为2400Hz ，码元速率为1200B ，已知相对码序列为1100010111：（1）试画出2DPSK 信号波形（注：相位偏移ϕ∆可自行假设）； （2）若采用差分相干解调法接收该信号时，试画出解调系统的各点波形； （3）若发送信息符号0和1的概率分别为0.6和0.4，试求2DPSK 信号的功率谱密度。
解：（1）载波频率为码元速率的2倍0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 OOK 2FSK 2PSK2DPSK 2DPSK 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1（2）相干解调系统的原理框图如下：1 1 0 0 0 1 0 1 1 1abcdef（3） )]2400()2400([41)]()([41-++=-++=f P f P f f P f f P P s s c s c s E ，其中：∑+∞∞---++--=)()(])1([)()()1(2212221s s ss s mf f mf G a P Paf f G a a P P f P δ∑+∞∞--+=)()(04.0)1(196.022s s s mf f m Sa f f Sa f δππ)(04.0)()1200/(sin 115222f f f δππ+= ∴⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-⎥⎦⎤⎢⎣⎡-++⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=2222)2400()2400(1200sin )2400()2400(1200sin 2.29f f f f P E ππ )]2400()2400([01.0-+++f f δδ6-5. 设载频为1800Hz ，码元速率为1200B ，发送数字信息为011010： （1） 若相位偏差︒=∆0ϕ代表“0”、︒=∆180ϕ代表“1”，试画出这时的2DPSK 信号波形； （2） 又若︒=∆270ϕ代表“0”、︒=∆90ϕ代表“1”，则这时的2DPSK 信号的波形又如何？（注：在画以上波形时，幅度可自行假设。
通信原理与技术第6 章模拟信号的数字化
第6 章模拟信号的数字化本章教学要求：1、掌握低通型抽样定理、PCM 基本工作原理。
掌握均匀量化原理、非均匀量化原理（A 律13折线）和编码理论。
2、理解时分复用和多路数字电话系统原理。
3、了解PCM 抗噪声性能、DM 和DPCM 系统原理。
§6.1 引言一、什么是模拟信号数字化？就是把模拟信号变换为数字信号的过程，即模数转化。
这是本章欲解决的中心问题。
二、为什么要进行模数转换？由于数字通信的诸多优点，数字通信系统日臻完善。
致使许多模拟信源的信号也想搭乘数字通信的快车；先将模拟信号转化为数字信号，借数字通信方式（基带或频带传输系统）得到高效可靠的传输，然后再变回模拟信号。
三、怎样进行数字化？就目前通信中使用最多的模数转换方法—脉冲编码调制（PCM）为典型，它包含三大步骤：1.抽样（§2 和§3）；2.量化（§4）；3.编码（§5）1.抽样：每隔一个相等的时间间隙，采集连续信号的一个样值。
2.量化：将量值连续分布的样值，归并到有限个取值范围内。
3.编码：用二进制数字代码，表达这有限个值域（量化区）。
2、解调3、抽样定理从频谱图清楚地看到，能用低通滤波器完整地分割出一个F（ω）的关键条件是ωs≥2ωm，或f s≥2f m。
这里2f m 是基带信号最大频率，2f m 叫做奈奎斯特抽样频率。
抽样定理告诉我们，只要抽样频率不小于2f m，从理想抽样序列就可无失真地恢复原信号。
二、带通抽样带通信号的带宽B=f H-f L，且B<<f H，抽样频率f s 应满足f s=2B(1+K/N)=2f H/N 式中，K=f H/B-N，N 为不超过f H/B 的最大整数。
由于0≤K<1，所以f s在2B～4B 之间。
当f H >> B 即N >>1 时f S =2B。
当f S > 2B(1+R/N) 时可能出现频谱混叠现象（这一点是与基带信号不同的）例：f H= 5MHz，f L = 4MHz，f S =2MHz 或3MHz 时，求M S(f)§6.3 脉冲幅度调制（PAM）理想抽样采用的单位冲击序列，实际中是不存在的，实际抽样时采用的是具有一定脉宽和有限高度的窄脉冲序列来近似。
通信原理第6章 模拟信号的数字传输
可见：量化电平增加一倍，即编码位数每增加一位， 量化信噪比提高6分贝。
2020/1/25
第6章 模拟信号的数字传输
11
6.1.2 量化
对于正弦信号，大信号出现概率大，故量化信噪比近
似为
Sq Nq
dB
6k
2
(dB）
对于语音信号，小信号出现概率大，故量化信噪比近 似为
取样定理描述：一个频带限制在 0 ~ f H内的连续信
号
m(t ) ，如果取样速率
fs
2
f
，则可以由离散样值
H
序列ms (t)无失真地重建原模拟信号 m(t) 。
取样定理证明：
ms (t) m(t) Ts (t)
M s ( f ) M ( f ) Ts ( f )
Ts ( f )
第６章 模拟信号的数字传输
1、数字通信有许多优点:
抗干扰能力强，远距离传输时可消除噪声积累 差错可控，利用信道编码可使误码率降低。 易于和各种数字终端接口中； 易于集成化，使通信设备小型化和微型化 易于加密处理等。
2、实际中有待传输的许多信号是模拟信号
语音信号； 图像信号； 温度、压力等传感器的输出信号。
于前一个时刻的值上升一个台阶；每收到一个代码 “0”就下降一个台阶。 编码和译码器
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第6章 模拟信号的数字传输
25
6.2.2 △Ｍ系统中的噪声
采用△Ｍ实现模拟信号数字传输的系统称为△Ｍ系统
△Ｍ系统中引起输出与输入不同的主要原因是：量化 误差和数字通信系统误码引起的误码噪声。
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第6章 模拟信号的数字传输
通信原理第六章题库总合
填空题1. PSK是用码元载波的(相位)来传输信息，DSP是用前后码元载波的（相位差）来传输信息，它可克服PSK的相位模糊缺点。
2.采用相干解调方式时，相同误码率条件下，2ASK,2FSK,2PSK系统所需信噪比数量关系为（2ASK>2FSK>2PSK）3.MSK信号时包络恒定，（相位连接），（带宽最小）并且严格正交的2FSK信号。
4二进制调制中，载波的幅度，频率或相位有（2）种变化，，相应的调制方式有（2ASK,2FSK,2PSK/2DPSK）5对正弦载波的振幅，频率或相位进行键控，便可获得（振幅键控）（频移键控）（相位键控）三种基本的数字调制方式。
6在误码率Pe相同的条件下，对信噪比r的要求：2ASK比2FSK高（3）dB,2FSK 比2PSK高（3）dB,2ASK比2PSK高（6）dB。
7 如果理想MPSK数字调制传输系统的带宽为12KHz,则该系统无码间串扰最大信息传输速率为（12㏒2Mkb/s）8模拟调频法产生的2FSK信号在相邻码元之间的相位是（连续变化的），而键控法产生的2FSK信号的相位在相邻码元之间（不一定连续）9. 2ASK信号中的调制信号s(t)是（单极性）非归零数字基带信号，而在2PSK 中的调制信号s(t)是（双极性）非归零数字基带信号。
10数字带通传输系统的最高频带利用率是（1）Baud/Hz,8PSK的系统的信息传输速率为1500b/s,其无码间干扰传输的最小带宽为（500）Hz.11 二进制数字调戏系统，当码元速率相同时，（2FSK）系统带宽最宽，抗噪声性能方面，（OOK）最差。
12对于2DSK、2ASK、2FSK通信系统，按可靠性好坏，排列次序为（2DPSK、2ASK、2FSK），按有效性好坏，排列次序为（2DPSK（2ASK）、2FSK）13在2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK通信系统中，可靠性最好的是（2PSK），有效性最好的是（2ASK、2PSK）14设信息速率为2.048Mbit/s,则2DPSK信号带宽为（4.096Mbit/s,），QPSK信号的带宽为（2.048Mbit/s,）。
通信原理-第六版-课后答案
思考题第一章1-2 数字通信有那些特点答：第一，数字传输抗干扰能力强，尤其在中继时，数字信号可以再生而消除噪声的积累；第二，传输差错可以控制，从而改善了传输质量；第三，便于使用现代数字信号处理技术对数字信息进行处理；第四，数字信息易于做高保密性的加密处理；第五，数字通信可以综合传递各种消息，使通信系统功能增强。
1-3 按消息的物理特征，通信系统如何分类？答：根据消息的特征不同，通信系统可以分为：第一：电报通信系统；第二：电话通信系统；第三：数据通信系统；第四：图像通信系统。
1-4 按调制方式，通信系统如何分类？答：按调制方式，通信系统可以分为：基带传输和频带传输。
1-5 按传输信号的特征，通信系统如何分类？答：按传输信号的特征，通信系统可以分为：模拟通信系统和数字通信系统。
1-6 按传送信号的复用方式，通信系统如何分类？答：按传送信号的复用方式，通信系统可以分为：频分复用，时分复用和码分复用。
1-7 通信方式是如何确定的？答：通信方式是根据消息的传送方向与时间关系确定的。
1-8 通信系统的主要性能指标是什么？答：通信系统的主要性能指标是：传输速率和差错率。
1-9 什么是误码率？什么是误信率？它们之间的关系如何？答：所谓误码率，是指错误接收的码元数在传送总码元数中所占的比例，或者更确切起的说，误码率即是码元在传输系统中被传错的概率。
所谓误信率，又称误比特率，是指错误接收的信息量在传送信息总量中所占的比例，或者更确切地说，它是码元的信息量在传输系统中被丢失的概率。
二者之间的关系：它们都是表示差错率的。
1-10什么是码元速率？什么是信息速率? 它们之间的关系如何？答：码元速率是指每秒钟传送码元的数目，单位为“波特“，常用符号“B”表示。
信息速率是指每秒钟传递的信息量，单位是比特/秒。
二者之间的关系：在二进制下，二者在数值上相等，只是单位不同；在N进制下，设信息速率为Rb(bit/s),码元速率为Rbn(B),则有：Rb=Rbn*log2N(bit/s)1-12 什么是信源符号的信息量？什么是离散信源的信息熵？答：信源符号的信息量是它出现的概率P(x)的函数。
通信原理第六章ppt课件
§6.2 抽样定理
• 如果想把时间连续的模拟信号变成0/1数字 串，必须先抽样
• 但是，很显然，抽样以后
• 的信号，与原来的信号是
• 不同的
• 能否从抽样信号中恢复原
t
• 信号呢？如果能，有什么条件？
:
§6.2.1 低通信号抽样定理
可以看作下面两 个信号的乘积
t
1
t
t
:
m(t)
t
T (t)
t
➢ 对 Y 的均匀量化，等效为对 X 的非均匀量化。
EY
0 EX
:
三. 编码
➢ 编码就是将量化后的多进制数字信号变换成 二进制数字代码〔逆过程为译码），这是一 种一一对应的变换关系，实为 M 进制与二 进制的转换。
➢ 要求：M ≤ 2N 或N ≥ log2M〔取整数） ➢ N 为二进制码组的码位数。
Hale Waihona Puke 2048 x1 1 8 1 16 1
32 16 8
4
11
128 64
1
第7段的
2
量化间隔 32
1
第 8段的量 2化 0 4 1间 8 0 2隔 64 4 16
16 32
第1、 2段的量化间隔
64
128
1 128
1 第3段的
1
64 量化间隔 232
1
第4段的量化间隔 4
16
可见最小11 1分 6 28辨 210:率 ,4计 8为 1为 个
m(t) 样 ms(t) 化 msq(t) 码 {an} 信道 {an} 码 msq(t) 通 m0(t)
A/D
D/A
➢ 编码——译码为一对变换关系；
➢ 抽样——低通为一对变换关系；
通信原理樊昌信版第6章数字基带传输系统3
6.5.2 二进制单极性基带系统
f0 ( x )
f1( x )
－A 0 A
f0 ( x )
x
f1 ( x )
13
1、最佳判决门限
2 A P(0) n vd ln 2 A P(1)
（6.5-12）
A 当P(1)=P(0)=1/2时 v 2 2、误码率（设V*d=A/2）
d
眼图可以用来指示接收滤波器的调整，以减 小码间串扰，改善系统性能。
23
眼图的模型
最佳抽样时刻：“眼睛”张开最大的时刻； 判决门限电平：眼图中央的横轴位置对应于判 决门限电平； 对定时误差的灵敏度：眼图斜边的斜率决定了 系统对抽样定时误差的灵敏程度，斜率越大， 对定时误差越灵敏，即要求定时准确；
6.7.1部分响应系统
• 研究问题：基带传输中的有效性问题 • 研究目的：如何设计频带利用率高又可实 现的基带传输系统 • 研究方法：放宽对无码间串扰的要求以提 高有效性
30
问题的提出 由奈奎斯特第一准则知，基带系统的总特性 设计成理想低通特性, 能达到理论上的极限传 输速率，达到最高的频带利用率(2B/Hz)。理 想低通传输特性实现困难，且h(t)的尾巴振荡 幅度大、收敛慢，而对定时要求十分严格。 余弦滚降特性所需的频带加宽了，降低了系 统的频带利用率。 问题：能否找到频带利用率为2B/Hz，满足 “尾巴”衰减大、收敛快，又可实际实现的传 输特性？
34
•讨论g(t)的波形特点
4 cos t / TS g t 2 2 1 4t / TS Ts kTs g (0) 4 , g 1, g 0, k 3 , 5 , 2 2
除了在相邻的取样时刻 t=Ts/2 处 g(t)=1 外， 其余的取样时刻上，g(t) 具有等间隔零点。 g(t)波形的拖尾幅度与t 2成反比，说明g(t)波 形拖尾的衰减速度加快了。
通信原理 第六章 数字基带传输系统
来源： 来源： 计算机输出的二进制数据 模拟信号→ A/D →PCM码组 上述信号所占据的频谱是从直流或低频开始的，故称数 数 字基带信号。 字基带信号
2008.8 copyright 信息科学与技术学院通信原理教研组 3
基本概念
2、数字信号的传输
1）基带传输 基带传输——数字基带信号不加调制在某些 基带传输 具有低通特性的有线信道中传输，特别是传输距离 不太远的情况下； 2）频带传输 频带传输——数字基带信号对载波进行调制 频带传输 后再进入带通型信道中传输。
2008.8 copyright 信息科学与技术学院通信原理教研组 19
传输码结构设计的要求
码型变换或成形是数字信息转换为数字信号的过程， 码型变换或成形是数字信息转换为数字信号的过程，不 数字信息转换为数字信号的过程 同的码型将有不同的频谱结构，对信道有着不同的要求。 同的码型将有不同的频谱结构，对信道有着不同的要求。
1 2 3 4 5
引言 数字基带信号码波形 基带传输的常用码型 基带脉冲传输和码间干扰 无码间干扰的基带传输特性
2008.8
copyright 信息科学与技术学院通信原理教研组
18
6.３基带传输的常用码型 ３
在实际的基带传输系统中， 在实际的基带传输系统中，并不是所有类 型的基带电波形都能在信道中传输。 型的基带电波形都能在信道中传输。 对传输用的基带信号有两个方面的要求： 对传输用的基带信号有两个方面的要求： （ 1 ） 对代码的要求 ， 原始消息代码必须编 对代码的要求， 成适合于传输用的码型； 传输码型的选择） 成适合于传输用的码型；（传输码型的选择） 对所选码型的电波形要求， （2） 对所选码型的电波形要求，电波形应 适合于基带系统的传输。（基带脉冲的选择） 。（基带脉冲的选择 适合于基带系统的传输。（基带脉冲的选择）
通信原理第7版第6章PPT课件樊昌信版
— 改善系统性能的两个措施
课件制作：曹丽娜
引言
数字基带信号 － 未经调制的数字信号，它所占据的频谱是
从零频或很低频率开始的。
数字基带传输系统 －不经载波调制而直接传输数字基带信
号的系统，常用于传输距离不太远的情况。
数字带通传输系统 －包括调制和解调过程的传输系统
研究数字基带传输系统的意义：
近程数据通信系统中广泛采用
P(1 P)，以概率 2 P(1 P)
E
（aman） P2 (1 P)2 (1 P)2 P2 2P(1 P)( P 1) P 0
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
2
E[ U T ( f ) ]
Pu ( f ) lim
N (2 N 1)T
0
错
误
码
元
课件制作：曹丽娜
§6.1
数字基带信号
及其
频谱特性
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
§6.1.1 数字基带信号
几种基本的基带信号波形
单个
序列
六种基本信号波形
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
归零
/ Ts 1
基带传输方式也有迅速发展的趋势
基带传输中包含带通传输的许多基本问题
任何一个采用线性调制的带通传输系统，可以等效为一
个基带传输系统来研究。
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
引言
基带传输系统组成：
基带脉冲
输入
发送
滤波器
信道
通信原理第7版第6章PPT课件(樊昌信版)
系统的传递函数
描述线性时不变系统的数 学模型，表示输入和输出 之间的关系。
03
CATALOGUE
模拟调制系统
调制的定义与分类
调制的定义
调制是一种将低频信号加载到高 频载波上的技术，以便通过信道 传输。
调制的分类
调制可以分为模拟调制和数字调 制两大类。模拟调制是指用连续 变化的模拟信号去调制载波的幅 度、频率或相位。
章节概述
本章将介绍数字调制的基本原理和技术，包括振幅调制、频 率调制和相位调制等。
通过学习本章，学生将能够了解数字调制的基本概念、原理 和技术，掌握数字调制系统的性能分析和设计方法，为进一 步学习通信系统的其他相关内容打下基础。
02
CATALOGUE
信号与系统
信号的分类与特性
01
02
ห้องสมุดไป่ตู้
03
周期信号
线性调制系统（AM、FM）
AM（调幅）调制
AM调制是通过改变载波的幅度来传 递信息的一种调制方式。在AM调制 中，低频信息信号叠加在载波上，并 通过信道传输。
FM（调频）调制
FM调制是通过改变载波的频率来传递 信息的一种调制方式。在FM调制中， 低频信息信号用来控制载波的频率变 化，从而实现信息的传输。
有效性
衡量通信系统传输有效信息的 能力，通常用传输速率或频谱
效率来表示。
可靠性
衡量通信系统传输信息的可靠 程度，通常用误码率（BER） 或信噪比（SNR）来表示。
实时性
衡量通信系统传输实时信号的 能力，通常用延迟时间来表示
。
安全性
衡量通信系统保护信息传输安 全的能力，通常用加密和认证
技术来表示。
误码率（BER）计算
通信原理第6章第5节
而PCM的每一个误码会造成较大的误差。
由此可见，M 允许用于误码率较高的信道条件，这是 M 与 PCM比较起来最为重要的优势。
5. 设备复杂度
PCM系统的特点是多路信号统一编码,一般采用8位编码(对语音 信号),编码设备复杂,但质量较好。PCM一般用于大容量的干线(多 路)通信。
△M系统的特点是单路信号独用一个编码器,设备简单,单路应用 时,不需要收发同步设备。但在多路应用时,每路独用一套编译码器, 所以路数增多时设备成倍增加。△M一般适用于小容量支线通信,话 路上、下方便灵活。
因此一般来说: BM BPCM
3. 量化信噪比
比较两者曲线可看出，若PCM系统的编码 位数N＜4（码率较低）时，ΔM的量化信噪 比高于PCM系统。
PCM
S0 dB Nq 40
30
****
20 *
△M
10
4. 信道误码的影响
1 2 34 5 6 N
在M 系统中, 每一个误码代表造成一个量阶的误差，所以它对 误码不太敏感。故对误码率的要求较低。
同时考虑量化噪声和信道加性噪声时，PCM系统输出端的 总信噪功率比为：
S0 S0 N0 Nq Ne
S0 SO / Nq 22N N0 1 Ne / Nq 1 4Pe 22N
由上可知:
Nq Ne , SO SO NO Nq
Nq Nc , SO SO NO Ne
应当指出,以上公式是在自然码、均匀量化以及输入信号为均匀 分布的前提下得到的。
原理图
本地译码器由积分器和脉冲产生器组成， 它的作用是根据c(t)， 形成预测信号m1(t)，并送到相减器与m(t)进行幅度比较。
接收端译码电路由译码器和低通滤波器组成。其中，译码器的电
(完整版)通信原理(第六版)樊昌信曹丽娜_第六版--课后思考题及习题答案(第六章答案已补齐)
第一章绪论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。
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。
通信原理习题答案6_8
第六章 P174-1786-1，6-3，6-4，6-7，6-9，6-12，6-15，6-18，6-236-1：设二进制符号序列为10010011，试以矩形脉冲为例，分别画出相应的单极性码波形、双极性码波形、单极性归零码波形、双极性归零码波形、二进制差分码波形及四电平码波形。
解： 1 0 0 1 0 0 1 1单极性码：双极性码：单极性归零码：双极性归零码：0 1 1 1 0 0 0 1 0二进制差分码：四电平码：6-3：设二进制序列中的0和1分别由g(t)和-g(t)组成，它们的出现的概率分别为P及1-P：（1）求其功率谱密度及功率；（2）若g(t)为如图P6-2(a)所示波形，T s为码元宽度，问该序列存在离散分量f s=1/T s否？（3）若g(t)改为图P6-2(b)，重新回答题（2）所问。
s s s s 图P6-2(a) 图P6-2 (b)解：（1）双极性码波形的功率谱密度为 P s (f)=4f s P(1-P)|G(f)|2+()[]221()()s s s m f P G mf f mf d +=---å其功率S=224(1)()[(21)()]()s s s s m f P P G f f P G mf f mf df d ++-=-轾犏-+--犏臌åò=24(1)()s f P P G f df +--+ò222(21)()s s m f P G mf +=--å（2）若1,||2()0,s T t g t t ìïï£ï=íïïïïî其他 g(t)的傅氏变换G(f)为sin ()sssfT G f T fT p p = ∵sin sin ()0s s s ss s s f T G f T T f T p pp p===，由题（1）知道，该序列不存在离散分量f s =1/T s 。
通信原理(第六版)第6章 教程
即可得到随机序列s(t)的功率谱密度，即
Ps ( f ) = Pu ( f ) + Pv ( f ) = f S P (1 − P ) G1 ( f ) − G2 ( f )
+
m = −∞
2
∑
∞
f S [ PG1 (mf S ) + (1 − P )G2 (mf S )] δ ( f − mf S )
设一个二进制的随机脉冲序列如下图所示：
9
第6章 数字基带传输系统
图中 Ts － 码元宽度 g1(t)和g2(t) － 分别表示消息码“0”和“1”，为任意波形。 设序列中任一码元时间Ts内g1(t)和g2(t)出现的概率分别为P和 (1-P)，且认为它们的出现是统计独立的，则该序列可表示为
s (t ) =
−∞
N
=
n=− N
∑a∫
n
∞
−∞
[ g1 (t − nTS ) − g 2 (t − nTS )]e − j 2π f t dt
=
其中
G1 ( f ) =
n=− N
a n e − j 2 π f nTs [G1 ( f ) − G 2 ( f )] ∑
∞
N
∫
−∞ ∞
g1 (t ) e − j 2πft dt
N
的统计平均值仅在m = n时存在，故有
E[ U T ( f ) ] =
2 n =− N
∑
N
E[a ] G1 ( f ) − G2 ( f ) = (2 N + 1) P (1 − P ) G1 ( f ) − G2 ( f )
2 n 2
2
18
第6章 数字基带传输系统
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带通 滤波器
解调原理是直接
比较前后码元的相
位差，从而恢复发 送的二进制数字信 息。由于解调的同
DP SK信 号 a
时完成了码反变换
b
作用， 故解调器中
不需要码反变换器。
由于差分相干解调
c
方式不需要专门的
相干载波，因此是
d
一种非相干解调方 二 进 制 信 息
法。
e
a 延 迟Ts
0
相乘器 c b (a)
定时 脉冲
(a)
e2ASK (t)
带通 滤波器
相乘器
低通 滤波器
cos ct
(b)
抽样 输出 判决器
定时 脉冲
例题
设某OOK信号的码元速率RB 4.8 106B ，采用
包络检波法或同步检测法解调。已知接收端输入信号的幅度
a 1mV, 信道中的加性高斯白噪声的单边功率谱密度 n0 210 5 W / Hz, 试计算：
e2ASK (t)
带通 滤波器
相乘器
低通 滤波器
抽样 输出 判决器
cos ct
定时 脉冲
(b) 相干解调
二进制振幅键控信号解调器原理框图
2ASK信号非相干解调过程的时间波形
11 00 1
0 00
101
a
b c d
1、2FSK的波形
ak
1 011001
a
s(t)
t
b
s(t)
t
c
t
d
t
e
t
f
t
② 然后再进行绝对调相， 从而产生二进制差分 相位键控信号。
2、2DPSK调制方式
双 极 性不 归
s(t)
零 码 型 变换
乘 法 器 2e2DPSKP(St)K
cos ct (a)
cos ct 18 0°移 相
开 关 电路
0°
2eD2PSPKS(t)K
码型变s(换t)
(b) S(t)
差分相干解调 (相位 比较法)
a e2FSK (t)
b 限幅
c 微分
整流
d
脉 冲形 e 成
f 低通
输出
(a)
a
b
c d e
1
Ts A
O －A
1）2PSK时间波形
0
0
1
t
2）2PSK信号的调制方法
二进制移相键控信号的调制原理图如图 所示。 其中图(a)是 采用模拟调制的方法产生2PSK信号，图(b)是采用数字键控 的方法产生2PSK信号。
开 关 电路
乘 法 器 e2ASK (t) s(t)
cos ct
e2ASK (t)
cos ct (a) 模拟相乘法
s(t) (b) 数字键控法
二进制振幅键控信号调制器原理框图
3、解调方法
e2ASK (t)
带通 a 滤波器
全波 b 整流器
低通 c 滤波器
抽样 d 判决器 输出
定时 脉冲
(a) 非相干解调
e2PSK (t)
带通 a 滤波器
相乘器 c
cos ct b
低通 d 滤波器
抽样 e 判决器 输出
定 时 脉冲
当恢复的相干载波产生180°倒相时，解调出的 数字基带信号将与发送的数字基带信号正好是 相反，解调器输出数字基带信号全部出错。这 种现象通常称为“倒π”现象。
2PSK信号相干解调各点时间波形
《通信原理》
主讲人：于秀兰
第6章 数字信号的载波传输
《通信原理》
主讲人于秀兰
6.2 二进制数字调制原理
1、2ASK波形
1
0
1
1
0
0
1
s(t)
t
Tsb
载 波 信号 t
2A SK信 号 t
2、2ASK信号的产生方法
二进制振幅键控信号的产生方法（调制方法）有两种： ① 一般的模拟幅度调制方法； ② 键控方法，其产生键控信号（OOK，On-off keying）。
（1）包络检波法解调时系统的误码率；
（2）同步检测法解调时系统的误码率；
e2FSK (t) e2FSK (t)
带 通 滤波 器
1
包络 检波器
定 时 脉冲
抽样 判决器
输出
带 通 滤 波 器
包络 检波器
(a)
带 通 滤波 器
1
相乘器
cos 1t
cos 2t
带 通 滤波 器
相乘器
(b)
(a) 非相干解调;
低通 滤波器
定 时 脉冲
抽样
输
判决器
低通 滤波器
(b) 相干解调
（1）非相干解调性能 (包络检波)
发 送端
信道
sT(t) ni(t)
(a)
带 通 滤波 器
1
相乘器
cos 1t
cos 2t
带 通 滤波 器
相乘器
(b)
(a) 非相干解调;
低通 滤波器
定 时 脉冲
抽样
输
判决器
低通 滤波器
(b) 相干解调
2FSK非相干解调过程的时间波形
11 00 1
000 1 0 1
2FSK信 号
（c）过零检测法
基本原理：二 进制移频键控 信号的过零点 数随载波频率 不同而异，通 过检测过零点 数从而得到频 率的变化。
g 2FSK信 号
t
2、2FSK信号的产生
1)模拟相乘法
st
e2FSK t
模拟调频器
2)数字键控法
cos ω1t cos ω2t
e2FSK t st
e2FSK (t) e2FSK (t)
3、2FSK的解调
带 通 滤波 器
1
包络 检波器
定 时 脉冲
抽样 判决器
输出
带 通 滤 波 器
包络 检波器
双 极 性不 归
（as）(t)模拟码调型制变 换 零
乘法器
（b）键控调制
cos ct (a)
e2PSK (t)
cos ct 18 0°移 相
开 关 电路 0°
e2PSK (t)
s(t) (b)
3）2PSK信号的解调原理图
2PSK信号的解调通常都是采用相干解调。在相干解调 过程中需要用到与接收的2PSK信号同频同相的相干载波。
01 0
低通 d 滤波器
抽样 e 判决器
定 时 脉冲
110
《通信原理》
主讲人：于秀兰
6.3 二进制数字调制系统的 抗噪声性能
对于 2ASK 信号，通常可以采用包络检波（非相干）或 同步检波（相干）。如图所示。
e2ASK (t)
带通 a 滤波器
全波 b 整流器
低通 c 滤波器
抽样 d 判决器 输出
1
1
1 00
10 0
a
b
c d
e
当恢复的相干载 波产生180°倒相 时，解调出的数 字基带信号将与 发送的数字基带 信号正好是相反， 解调器输出数字 基带信号全部出 错。 这种现象通常称 为“倒π”现象。
则一组二进制数字信息与其对应的2DPSK信号的载
波相位关系如下所示:
二进制数字信息：
11010 0 1110
2DPSK信号相位： （0）π 0 0 π π π 0 π 0 0
（π）0 π π 0 0 0 π 0 ππ
1、2DPSK信号波形
绝 对码 11 1 001 00
相 对码 载波 DP SK信 号
2DPSK的实现可以采用：
① 首先对二进制数字基 带信号进行差分编码， 将绝对码表示二进制 信息变换为用相对码 表示二进制信息。