数字通信原理与技术第3章模拟信号的数字传输
通信原理 考点总结
通信原理绪论给舍友同学总结的考点知识点；通信的目的是传递消息中所包含的信息；消息是信息的物理表现，是物质或精神状态的一种反映；消息中包含的有效内容是信息，信息是消息的内涵；通信就是信息传输； 信号参量的传递→通信原理；电信号的参量取值连续（不可数、无穷多）,指某一取值范围内可以取无穷多个值，不一定时间上连续，则为模拟信号；电信号的参量仅可能取有限个值，则为数字信号；基带信号：原始信号，频带从零频附近开始，不适合在信道传输；→带通信号（频带信号）：调制后，适合信道传输且有带通的特性；复用：频分(模拟)、时分（数字）、码分（WCDMA ）；时分复用：用脉冲调制的方法使不同信号占据不同的时间区间；频分复用：用频谱搬移的方法使不同信号占据不同的频率范围；码分复用：用正交的脉冲序列分别携带不同的信号；信息量：；熵：平均信息量 等概率最大；性能指标：有效性和可靠性矛盾统一；1.有效性：传输一定信息量时所占用的信道资源，传输的“速度”问题； 衡量：传输速率和频带利用率； 码元传输速率RB ：单位时间传送码元的数目，Baud ；RB=1/T;信息传输速率Rb: 信息率，比特率；单位时间内传递的平均信息量；bps ；b/s ； 二进制：RB=Rb;频带利用率：；单位带宽（每赫）内传输速率；2.可靠性：接收信息的准确程度，即传输“质量”问题； 衡量：误码率；误信率 误码率Pe ：错误码/总传输码元；Pb 误信率：错误比特/总传输比特数；二进制：Pe=Pb;随机过程一维概率分布函数：F 1(x 1,t 1)=P [ξ(t 1)≤x 1] 数学期望:信号或噪声的直流成分;方差:信号或噪声交流功率；自相关函数:用来判断广义平稳,用来求随机过程的功率谱密度及平均功率。
；（广义/宽）平稳随机过程：数学期望与方差与时间无关，自相关函数只与时间间隔有关；α(t)=α；R(t,t+τ)=R(τ)各态历经性：()()ττR R a a ==，统计平均值等于它的任一次实现的平均值，随机过程中的任一次实现都经历了随机过程的所有可能状态；具有各态历经性的随机过程一定是平稳过程，但平稳过程不一定具有各态历经性；P41 例题； 自相关函数：R(τ)＝E[ξ(t)ξ(t+τ)]， R(τ)=R(-τ),偶函数；R(0)=E[ξ^2(t)]=s ，R(0)为ξ(t)的均方值 (ξ(t)的平均功率，时域计算方法)；上限； R(∞)=E^2[ξ(t)]， R(∞)是ξ(t)的直流功率，R(0)- R(∞)=σ^2 ，方差，ξ(t)的交流功率；功率谱密度：频域角度描述ξ(t)的统计特性，ξ(t)的平均功率关于频率的分布；平稳过程的自相关函数与其功率谱之间为傅立叶变换关系； P ξ (ω ) 《----》R(τ)；ωωπτωτςd e)(P 21)(R j ⎰∞∞-=；ττωωτξd e)(R )(P j -∞∞-⎰=；功率谱密度的性质：P ξ（ω）＞＝0，非负性 P ξ（-ω）＝ P ξ（ω），偶函数单边功率谱密度： P ξ1（ω）＝2 P ξ（ω）ω〉=0P44, 例题；高斯过程：随机过程的概率密度服从正态分布；过程中的任一时刻的取值即为随机变量；一维概率密度和分布函数：)2)(exp(21)(22σασπ--=x x f ，α均值，σ平均差，a=0,σ=1为标准高斯分布； 性质：高斯过程若为宽平稳，必为窄平稳；若随机变量不相关，则变量相互独立；代数和及线性变化后仍为高斯过程；窄带随机过程：Δ f<<f c >>0;正弦波表示：，;同相与正交分量表示：；1) 结论1：ξ(t)是均值为0、方差为σ^2的窄带平稳高斯过程，它的同相分量和正交分量同样是平稳高斯过程，且均值为0、方差也相同。
(完整版)通信原理第三章测试题
一．填空 1．对DSB —SC 信号，当采用插入导频法进行载波同步时，插入的条件是（ ）。
2．残留边带滤波器的传输特性H （w ）应该是（ ）。
3．AM 系统在（ ）情况下会出现门限效应。
4．什么是门限效应？AM 信号瞎用包络检波法为什么会产生门限效应？ 5．在残留边带调制系统中，为了不失真地恢复信号，其传输函数H （w ）应满足（ ）。
6．在解调过程中，（ ）的解调方式会产生门限效应，产生门限效应的原因是（ ）。
7．当调频指数满足（ ）时称为窄带调频。
8．相干解调器由（ ）和（ ）组成，信号与噪声可以分开处理，故没有门限效应。
9．门限效应是由包络检波器的（ ）作用所引起的。
10．什么是频分复用？ 填空答案：1．载频处、正交插入2．在载频两边具有互补对称特性 3．在包络检波时且小信噪比时4小信噪比时，解调输出信号无法与噪声分开，有用信号“淹没”在噪声中，这时候输出信噪比不是按比例地随着输入信噪比下降，而是急剧恶化。
这种现象称为门限效应。
5．H ()()c c H H ωωωωωω++-=≤常数， 6．非相干解调 非线性应用 7．1f m <<8．相乘器 低通滤波器 9．非线性解调 10．利用调制技术将各路信息信号调制到不同载频上，使各路信号的频谱搬移到各自的子通道内，合成后送入信道传输。
在接收端，采用一系列不同中心频率的带通滤波器分离出各路已调信号，解调后恢复各路相应的基带信号。
1.常见的幅度调制方式：（调幅<AM>)、(双边带<DSB>)、(单边带<SSB>)、(残留边带<VSB>)。
2.如果把语音信号0.3-3.4kHZ 直接通过天线发射，那么天线的长度为（22km ） 3.基带信号控制高频载波的过程叫（调制）4.要保证Ao+f （t ）总是正的，对于所有的t ，必须要求（ ）5.（ ）越大，说明这种调制制度的抗干扰性能越好。
数字通信原理第二版课后习题答案 第3章
故上边带信号为 SUSB(t)=1/2m(t) coswct-1/2m’(t)sinwct
10
《通信原理》习题第三章
=1/2cos(12000πt)+1/2cos(14000πt)
下边带信号为
SLSB(t)=1/2m(t) coswct+1/2m’(t) sinwct =1/2cos(8000πt)+1/2cos(6000πt) 其频谱如图 3-2 所示。
ω (t ) = 2*106 π + 2000π sin 2000π t
故最大频偏 （2）调频指数
∆f = 10* mf = 2000π = 10 kHZ 2π
∆f 103 = 10* 3 = 10 fm 10
故已调信号的最大相移 ∆θ = 10 rad 。 （3）因为 FM 波与 PM 波的带宽形式相同，即 BFM = 2(1 + m f ) f m ，所以已调信号 的带宽为
《通信原理》习题第三章
第三章习题
习题 3.1 设一个载波的表达式为 c(t ) = 5cos1000π t ，基带调制信号的表达式为： m(t)=1+ cos 200π t 。试求出振幅调制时已调信号的频谱，并画出此频谱图。 解：
s(t ) = m(t )c(t ) = (1 + cos 200πt )5 cos(1000πt )
因为调制信号为余弦波，设
B = 2(1 + m f ) f m ∆f = 1000 kHZ = 100 m'2 (t ) =
2
，故
m' (t ) = 0,
m2 1 ≤ 2 2
则：载波频率为 边带频率为 因此
《数字通信原理》第3章习题(不含答案)
《第3章》习题一、填空：1.对一个基带信号t t t f ππ4cos 22cos )(+=进行理想抽样，为了在收信端能不失真地恢复f (t )，则抽样间隔应该不大于___________毫秒。
2.一个频带限制在0到f m 以内的低通模拟信号x (t )，可以用时间上离散的抽样值来传输，当抽样频率f s ≥2f m 时，可以从已抽样的输出信号中用理想低通滤波器不失真地恢复出原始信号，该理想低通滤波器的带宽B 允许的最小值和最大值分别为___________、___________。
3.如果信号的频谱不是从0开始，而是在f L ~f H 之间，带宽B=f H -f L ，通常当___________时该信号就被称为带通信号。
由带通信号抽样定理，当抽样频率f s 满足_______________________________________________________________________时，就可以保证时原始信号完全由抽样信号决定。
4.将模拟信号进行数字化的过程称为A/D 转换，最主要最基本的A/D 变换方法是脉冲编码调制，简称PCM 。
PCM 的三个基本步骤包括___________、___________和___________。
5.脉冲编码调制（PCM ）中，采样频率与信号的最高频率的关系为：_______________________________________________________。
6.量化就是把连续的无限个数的数值集合映射（转换）为___________数值集合的过程。
量化后的数值叫___________。
___________称为量化级，__________________就是量化间隔。
7.均匀量化的量化噪声与信号功率______（填“有”或“无”）关，它适用于动态范围______（填“大”或“小”）的信号，均匀量化的缺点是小信号的量噪比要比大信号的量噪比小；非均匀量化的量化噪声与信号功率的关系是__________________，适用于动态范围______（填“大”或“小”）的信号，非均匀量化的目的是降低小信号的量噪比。
第三章模拟信号的数字化传输
s(t)
自然抽样的PAM原理框图
17
3.1模拟信号数字化的基本原理
M( ) m(t) t s(t) A (a)
－ H O H
|S ( )|
T (b) ms (t)
t
2 －
－2 H
O
2 H |M s ( )|
2
t (c)
2 －
12
M( ) －fH －fL －fs O (a) fs fL 2fs fH 2.5fs 3fs f
－3fs －2.5fs －2fs
s ( )
－3fs
－2fs
－fs
O (b) Ms ( )
fs
2fs
3fs
f
－3fs
－2fs
－fs
O (c)
fs
2fs
3fs
f
带通信号的抽样频谱
13
一般地，带通信号的频谱 M s ，它的最高频率 f H 不一定为带 宽B的整数倍。即： 式中n为小于 f H / B的最大整数。
其频谱为：
n
x(nT )h(t nT )
s s
X sf X ( ) H ( )
s s
n
X ( n )H ( ) / T
H ( ) A sin( / 2) / 2
滤波器（重建）进行频谱补偿
19
3.1模拟信号数字化的基本原理
F(ω)的全部信息。
s 1 1 Fs ( ) [ F ( ) ( ns )] Ts Ts
F ( n )
《数字通信原理》课件
为了提高数字信号传输的可靠性和稳定性，通过增加冗余信息对数字信号进行 编码。
常见信道编码技术
线性分组码、循环码、卷积码等。
差错控制编码
差错控制编码
通过在数字信号中添加额外的信息，以检测和纠正传输过程中可能出现的错误。
常见差错控制编码技术
奇偶校验码、海明码、循环冗余校验（CRC）等。
加密与解密技术
THANKS
抗干扰能力
抗噪声干扰能力
数字通信系统在存在噪声干扰的情况 下仍能正常工作的能力。
抗多径干扰能力
数字通信系统抵抗多径效应干扰的能 力。
误码率与信噪比
误码率（BER）与信噪比（SNR）的关系
随着信噪比的增加，误码率逐渐降低，通信质量提高。
信噪比优化
通过合理配置信号功率和噪声抑制措施，降低误码率，提高通信性能。
数字信号在传输过程中可能会受到噪声 、干扰和衰减的影响，需要进行相应的 处理和补偿。
数字信号的同步技术
01
载波同步
通过提取载波频率和相位信息 ，使接收端与发射端保持一致
的载波频率和相位。
02
位同步
使接收端的抽样时钟与发送端 的时钟保持一致，以便正确地
进行抽样判决。
03
帧同步
使接收端正确地识别出数字信 号中的帧结构，以便正确地提
物联网与智能家居系统的组成
物联网与智能家居系统由传感器、控制器、智能家电等组成，实现家庭设施的远程控制和 智能化管理。
物联网与智能家居系统的特点
物联网与智能家居系统具有便捷性、智能化、节能环保等特点，能够提高家庭生活的舒适 度和便利性。
未来数字通信技术的发展趋势
01
未来数字通信技术的发展趋势概述
数字通信原理课后习题答案
《数字通信原理》习题解答第1章 概述1-1 模拟信号和数字信号的特点分别是什么?答：模拟信号的特点是幅度连续；数字信号的特点幅度离散。
1-2 数字通信系统的构成模型中信源编码和信源解码的作用是什么?画出话音信号的基带传输系统模型。
答：信源编码的作用把模拟信号变换成数字信号，即完成模/数变换的任务。
信源解码的作用把数字信号还原为模拟信号，即完成数/模变换的任务。
话音信号的基带传输系统模型为1-3 数字通信的特点有哪些?答：数字通信的特点是：（1）抗干扰性强，无噪声积累；（2）便于加密处理；（3）采用时分复用实现多路通信；（4）设备便于集成化、微型化；（5）占用信道频带较宽。
1-4 为什么说数字通信的抗干扰性强，无噪声积累?答：对于数字通信，由于数字信号的幅值为有限的离散值(通常取二个幅值)，在传输过程中受到噪声干扰，当信噪比还没有恶化到一定程度时，即在适当的距离，采用再生的方法，再生成已消除噪声干扰的原发送信号，所以说数字通信的抗干扰性强，无噪声积累。
1-5 设数字信号码元时间长度为1s μ，如采用四电平传输，求信息传输速率及符号速率。
答：符号速率为 Bd N 66101011===-码元时间 信息传输速率为s Mbit s bit M N R /2/1024log 10log 6262=⨯=⋅==1-6 接上例，若传输过程中2秒误1个比特，求误码率。
答：76105.210221)()(-⨯=⨯⨯==N n P e 传输总码元发生误码个数1-7 假设数字通信系统的频带宽度为kHz 1024，可传输s kbit /2048的比特率，试问其频带利用率为多少Hz s bit //?答：频带利用率为 Hz s bit Hz s bit //2101024102048)//33=⨯⨯==（频带宽度信息传输速率η1-8数字通信技术的发展趋势是什么？答：数字通信技术目前正向着以下几个方向发展：小型化、智能化，数字处理技术的开发应用，用户数字化和高速大容量等。
通信原理课件：模拟信号的数字传输
数字信号传输过程中的误差
讨论数字信号传输过程中的量化误差、信道误差和解调误差，并探索如何降 低这些误差。
数字信号传输过程的相关参数
介绍采样率、量化位数和信噪比等与数字信号传输相关的重要参数，并解释它们的意义和影响。
数字信号传输的应用
探索数字音频的传输、视信号的数字传输以及数字通信系统在各个领域的应 用。
结论与总结
总结数字传输技术的优势与不足，并展望未来数字传输技术的发展趋势。
通信原理课件：模拟信号 的数字传输
模拟信号的数字传输是通信原理中的重要概念。通过将模拟信号转换为数字 信号，我们可以实现更高的传输效率和更低的传输误差。
模拟信号的数字传输概述
模拟信号与数字信号的差异以及模拟信号的数字传输的必要性。探讨模拟信 号的数字PCM）、Δ-调制（Delta）和组合型编码（DPCM）等常用的模拟信号数字化方法。
通信原理第三章 模拟调制系统
当载波为cosωct时
1 1 ) S ( t ) = m ( t ) cos t m ( t ) sin t LSB c c 2 2
1 1 ) S ( t ) = m ( t ) cos t m ( t ) sin t U SB c c 2 2 当载波为sinωct时
w
w
w
w
1 1 ) S ( t ) = m ( t ) sin t m ( t ) cos t L SB c c 2 2 1 1 ) S ( t ) = m ( t ) sin t m ( t ) cos t U SB c c 2 2
w) , h(t) = H(w) = jsgn(
1
t
3）、Hilbert变换的性质: （1）、信号和它的希尔波特变换具有相同的能量谱密度或相 同的功率谱密度。 推论： （2）、信号和它的希尔波特变换的能量(或功率)相同。 （3）、信号和它的希尔波特变换具有相同的自相关函数。 （4）、信号和它的希尔波特变换互为正交。 4）、Hilterb变换的用途： 在单边带调制中，用来实现相位选择，以产生单边带信号
1 S ( w ) = A w w w w [ M ( w w ) M ( w w )] A M c c c c 2
c(t) 载波 调制 信号 已调 信号 m(t)
-f
H
C(f)
-f c 0 fc
f
M(f)
f
-fL 0 f
L
fH
sm(t)
第三章 模拟调制系统
引言 3.1 幅度调制 标准调幅（AM） 双边带调幅（DSB） 单边带调幅（SSB） 残留边带调幅（VSB） 3.2 角度调制原理 3.3 抗噪声性能 各种幅度调制系统的噪声性能 非线性调制系统的抗噪性能 模拟系统比较
通信原理(张会生)课后习题答案
思考题1-1 什么是通信？常见的通信方式有哪些？1-2 通信系统是如何分类的？1-3 何谓数字通信？数字通信的优缺点是什么？1-4 试画出模拟通信系统的模型，并简要说明各部分的作用。
1-5 试画出数字通信系统的一般模型，并简要说明各部分的作用。
1-6 衡量通信系统的主要性能指标是什么？对于数字通信具体用什么来表述？1-7 何谓码元速率?何谓信息速率?它们之间的关系如何?习题1-1 设英文字母E出现的概率=0.105，X出现的概率为＝0.002，试求E和X的信息量各为多少？1-2 某信源的符号集由A、B、C、D、E、F组成，设每个符号独立出现，其概率分别为1/4、1/4、1/16、1/8、1/16、1/4，试求该信息源输出符号的平均信息量。
1-3 设一数字传输系统传送二进制信号，码元速率RB2=2400B，试求该系统的信息速率Rb2=？若该系统改为传送16进制信号，码元速率不变，则此时的系统信息速率为多少？1-4 已知某数字传输系统传送八进制信号，信息速率为3600b/s，试问码元速率应为多少？1-5 已知二进制信号的传输速率为4800b/s，试问变换成四进制和八进制数字信号时的传输速率各为多少（码元速率不变）？1-6 已知某系统的码元速率为3600kB，接收端在l小时内共收到1296个错误码元，试求系统的误码率=？1-7 已知某四进制数字信号传输系统的信息速率为2400b/s，接收端在0.5小时内共收到216个错误码元，试计算该系统=？l-8 在强干扰环境下，某电台在5分钟内共接收到正确信息量为355Mb，假定系统信息速率为1200kb/s。
（l）试问系统误信率=？（2）若具体指出系统所传数字信号为四进制信号，值是否改变？为什么？（3）若假定信号为四进制信号，系统传输速率为1200kB，则＝？习题答案第一章习题答案1-1 解：1-2 解：1-3 解：1-4 解：1-5 解：1-6 解：1-7 解：1-8 解：思考题2-1 什么是狭义信道？什么是广义信道？（答案）2-2 在广义信道中，什么是调制信道？什么是编码信道？2-3 试画出调制信道模型和二进制无记忆编码信道模型。
通信原理第六章(模拟信号的数字传输)习题及其答案
第六章（模拟信号的数字传输）习题及其答案【题6－1】已知信号()m t 的最高频率为m f ，由矩形脉冲()m t 进行瞬时抽样，矩形脉冲的宽度为2τ，幅度为1，试确定已抽样信号及其频谱表示式。
【答案6－1】矩形脉冲形成网络的传输函数()()()22Q A Sa Sa ωτωτωττ==理想冲激抽样后的信号频谱为1()(2) =2s mm m n sM M n f T ωωωωπ∞=-∞=-∑瞬时抽样信号频谱为()()()()(2)2H s m n sM M Q Sa M n T τωτωωωωω∞=-∞==-∑()H M ω中包括调制信号频谱与原始信号频谱()M ω不同，这是因为()Q ω的加权。
瞬时抽样信号时域表达式为()()()()H sn m t m t t nT q t δ∞=-∞=-*∑【题6－2】设输入抽样器的信号为门函数()G t τ，宽度200ms τ=，若忽略其频谱的第10个零点以外的频率分量，试求最小抽样速率。
【答案6－2】门函数()G t τ的宽度200ms τ=，其第一个零点频率1150f Hz τ==，其余零点之间间隔都是1τ，所以第10个零点频率为110500m f f Hz ==。
忽略第10个零点以外的频率分量，门函数的最高频率是500Hz 。
由抽样定理，可知最小抽样速率21000s m f f Hz ==。
【题6－3】设信号()9cos m t A t ω=+，其中10A V =。
若()m t 被均匀量化为40个电平，试确定所需的二进制码组的位数N 和量化间隔v ∆。
【答案6－3】()m t 需要被量化为40个电平，即40M =，表示40个电平需要的二进制码组位数2[log ]16N M =+=量化间隔22100.540A v V M ⨯∆===【题6－4】已知模拟信号抽样的概率密度()f x 如下图所示。
若按四电平进行均匀量化，试计算信号量化噪声功率比。
数字通信原理与技术
第1章
绪 论
6. 按收信者是否运动分 按收信者是否运动分 通信还可按收信者是否运动分为移动通信和固定通信。移 动通信是指通信双方至少有一方在运动中进行信息交换。由 于移动通信具有建网快、 投资少、 机动灵活， 它使用户能随 时随地快速可靠地进行信息传递，因此，移动通信已被列为 现代通信中的三大新兴通信方式之一。 另外，通信还有其它一些分类方法，如按多地址方式可 分为频分多址通信、时分多址通信、码分多址通信等。按用 户类型可分为公用通信和专用通信等。
第1章
绪 论
1.4.2 信息及其量度
(1) 消息中所含信息量I是消息出现的概率P(x)的函数，即
I = I [ P ( x )]
(2) 消息出现的概率愈小， 它所含信息量愈大； 反之信 息量愈小。 且
P = 1时 P = 0时
I =0 I =∞
第1章
绪 论
(3) 若干个互相独立事件构成的消息， 所含信息量等于各 独立事件信息量的和， 即
第1章
绪 论
3. 克服数字通信不足的办法 克服数字通信不足的办法 由于数字信号占用的频带宽，而使数字通信的频带利用率 低。系统的频带利用率，可用系统允许最大传输带宽(信道的 带宽)与每路信号的有效带宽之比来表征，即
BW n= Bi
式中，BW 为系统允许最大频带宽度；Bi 为每路信号的频带宽 度；n为系统在其带宽内最多能容纳(传输)的话路数。n值大， 说明系统利用率高。
第1章
绪 论
5. 按业务的不同分 按业务的不同分 目前通信业务可分为电报、电话、 传真、 数据传输、 可视电话、 无线寻呼等。 另外从广义的角度来看，广播、 电视、 雷达、 导航、 遥控、 遥测等也应列入通信的范畴， 因为它们都满足通信的定义。由于广播、电视、雷达、导航 等的不断发展，目前它们已从通信中派生出来，形成了独立 的学科。
数字通信原理与技术 第四章 模拟信号的数字传输
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3、研究数字基带传输系统的目的
1）在利用对称电缆构成的近程数据通信系统中，广泛 采用了这种传输方式；
2）数字基带传输中包含频带传输的许多基本问题，也 就是说基带传输系统的许多问题也是频带传输系统必须考 虑的问题；
3）任何一个采用线性调制的频带传输系统可等效为基 带传输系统来研究；
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一、几种常见的基带信号码型
z 单极性不归零码 z 双极性不归零码 z 单极性归零码 z 双极性归零码 z 差分码 z 极性交替转换码（AMI） z 三阶高密度码（HDB3） z 数字双相码（Manchester）码 z CMI码 z 多进制（电平）码
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低频成分较小，且没有直流分量。
以上波形都以矩形脉冲为例，矩形脉冲各码型的变换较易实 现，但高频分量丰富，占用频带较宽。实际上，基带传输系 统中的码型不仅可以用矩形脉冲，而且还可以是其他波形。 常用的还有升余弦、三角波。
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9）多元码
3
00
2
01
1
10 11
10 t
0
Tb 2Tb 3Tb 4Tb 5Tb
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 字基带信号。
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2、数字信号的传输：
1）基带传输——数字基带信号不加调制在某些 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——数字基带信号对载波进行调制 后再进入带通型信道中传输。
1、时域表达式
设 g(t)为构成信号的基本脉冲波形， Tb为码元间隔,
通信原理第9章 模拟信号的数字传输1.
第九章模拟信号的数字传输本章主要内容本章主要内容▲ 模拟信号数字化的理论基础——抽样定理▲ 模拟信号数字化的理论基础——抽样定理▲ PCM、△M原理及性能▲ PCM、△M原理及性能▲ 模拟电话信号的数字传输▲ 模拟电话信号的数字传输▲ 时分复用▲ 时分复用9.1 引言 9.1 引言以数字信号形式传送模拟信号要进行抽样、量化和编码过程。
模拟信息源抽样、量化编码数字通信系统译码低通滤波 m( t 模拟随机信号 {S k } 数字随机序列ˆ {S k } 数字随机序列ˆ m( t 模拟随机信号研究如何将语音信号数字化，即A/D化方法。
PCM △M ADPCM 对抽样进行8位编码对预测误差进行1位编码对预测误差进行4位编码9.2 抽样定理 9.2 抽样定理抽样（Sampling）：是将时间上连续信号变换成时间上离散的信号的过程。
模拟信号 t 抽样抽样 t 关键问题：抽样间隔 Ts=?, 解调后信号不失真?1.低通抽样定理：一个频带限制在（0，fH）内的时间连续信号m（t），如果以1/2 fH 秒的间隔对它进行等间隔抽样，则m（t）将被所得到的抽样值完全确定。
Ts ≤ 1 2f H f s ≥ 2f H 以理想冲激抽样过程说明： m s(t = m(t ⋅ δT (t m( t 相乘ms ( t M s (ω = 1 [ M ( ω * δ T ( ω ] 2π δT ( t 2π δ T (ω = Ts 1 M s (ω = Ts ∑δ −∞ ∞ T (ω − nω s n = −∞ ∑ ∞ M (ω − nω s模拟信号抽样脉冲抽样信号m( t δT ( t ms( t t t M s(ω t ωs > 2ω H M (ω − ωs − ωH 0 ωH M s(ω ωs ω δT (ω − ωH 0 ωH ω ω ω s = 2ω H − ωs − ω H 0 ω H ωs M s(ω ω ω s < 2ω H − ωs 0 ωs − ωH ωH ω 接收端经过低通滤波器就可以完全恢复原始信号。
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，
数字通信原理
数字通信原理
数字通信原理是一种将信息通过数字信号进行传输的通信
方式。
它包括了数字信号的产生、编码、调制、传输、解
调和解码等过程。
在数字通信中，信息经过模拟到数字转换的过程，被转换
为数字信号，然后通过编码和调制等处理，转换为适合传
输的信号。
传输过程中，为了提高传输效率和抵抗噪声干扰，通常会采用调制技术，将数字信号转换为模拟信号进
行传输。
接收端根据接收到的模拟信号进行解调和解码，
将数字信号恢复为原始信息。
数字通信原理的关键技术包括：
1. 数字信号的产生：通过采样和量化将模拟信号转换为数
字信号。
2. 编码：将数字信号表示为二进制码，提高可靠性和效率。
3. 调制：将数字信号转换为模拟信号，适应信道传输特性，常用的调制方式有调幅、调频和调相等。
4. 传输：通过传输介质将调制后的信号从发送端传输到接
收端，包括有线传输和无线传输。
5. 解调：将接收到的模拟信号转换为数字信号。
6. 解码：将数字信号转换为原始信息。
数字通信原理可以应用于很多领域，例如电视广播、移动
通信、计算机网络等。
它能够提供更高的传输速率、更好
的抗干扰能力和更高的可靠性，成为现代通信领域的主要
通信方式。
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。
第三章 模拟调制系统(通信原理)
例题
21
单边带调幅—SSB
DSB信号虽然节省了载波功率，调制效率提高了， 但频带宽度仍是调制信号带宽的两倍，同AM信号 DSB信号的上、下两个边带是完全对称的，它们都 携带了调制信号的全部信息 仅传输双边带信号中一个边带。 节省发送功率，节省一半传输频带。 产生SSB信号的方法：
c
下边带（LSB）调制
23
SSB—滤波法
SSB信号的频谱
SSSB ( ) S DSB ( ) H
SDSB
上边带频谱图:
c
0
c
H USB
c
0
S USB
c
c
0
c
24
SSB—滤波法（技术难点）
用滤波法形成SSB信号的技术难点是：
滤波法产生SSB的多级频率搬移过程
26
SSB—相移法
1 H ( ) sgn( c ) sgn( c ) 2
S SSB ( ) 1 M ( c ) M ( c )H ( ) 2 1 M ( c ) sgn( c ) M ( c ) sgn( c ) 4 1 M ( c ) sgn( c ) M ( c ) sgn( c ) 4 1 M ( c ) M ( c ) 4 1 M ( c ) sgn( c ) M ( c ) sgn( c ) 4
滤波法 相移法
22
SSB—滤波法
m t
sDSB t
H
sSSB t
载波 c t
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第 3 章 模拟信号的数字传输
3.1.3 量化
图 3-11 量化的物理过程
xq(t)xq(k Ts)
当 ksTt(k1)Ts
第 3 章 模拟信号的数字传输
量化的物理过程可通过图3-11表示的例子加以说明，其 中x(t)是模拟信号，抽样速率为fs=1/Ts，抽样值用“·”表示。 第k个抽样值为x(kTs)，m1~mQ表示Q个电平(这里Q=7)，它们 是预先规定好的， 相邻电平间距离称量化间隔， 用“Δ”表 示。xi表示第i个量化电平的终点电平，那么量化应该是
D/A(数模转换)
图 3-1 模拟信号数字传输方框图
第 3 章 模拟信号的数字传输 图 3-2 PCM单路抽样、量化、编码波形图
第 3 章 模拟信号的数字传输
3.1.1 抽样定理和实际抽样
1. 抽样的意义
图 3-3 抽样的物理过程
第 3 章 模拟信号的数字传输
2.
抽样定理是模拟信号数字化的理论基础。其内容是：一 个频带限制在0到fx以内的低通信号x(t)，如果以fs≥2fx的抽样 速率进行均匀抽样，则x(t)可以由抽样后的信号xδ(t)完全地确 定。 而最小抽样速率fs=2fx称奈奎斯特速率。1/2fx这个最大抽 样间隔称奈奎斯特间隔。
xq(kTs)mi 当 xi1x(ksT )xi
第 3 章 模拟信号的数字传输
1. 均匀量化 x
量化器
xq
(1) 量化特性。
(a)
5 2
Δ
xq
3 2
Δ
1 2
Δ
－ 3Δ － 2Δ－Δ － 12ΔΔ 2 Δ 3 Δ
x
－ 32Δ
－ 52Δ
xq 3Δ
2Δ
Δ
－
52Δ－
3 2
Δ－Δ2
Δ －2Δ
32Δ 52Δ
x
－ 2Δ
－ 3Δ
( b ) 图 3-12 两种常用的均匀量化特( c性)
第 3 章 模拟信号的数字传输 (2) 量化误差功率。 ① 量化误差。
过载区
x－ xq
1 2Δ －1 2Δ
(a) 中间水平
x 过载区
x－ xq
1 2Δ －1 2Δ
(b) 中间上升
x 过载区
图 3-13 量化误差曲线
第 3 章 模拟信号的数字传输
(a)
0
ω
Xδ (ω)
(b)
fs＝ 2 fx
0
ω
Xδ (ω)
(c)
fs＞ 2 fx
0
ω
Xδ (ω)
图 3-4
Xδ(ω)频( d ) 谱
fs＜ 2 fx
0
ω
第 3 章 模拟信号的数字传输
取fs=2fx的Xδ(ω)图形如图3-4(b)所示，要想恢复X(ω)，只 需在接收端接一个特性如图中虚线所示特性的理想低通滤波 器即可，所得信号为
X'() 1 X()
Ts
在工程设计中，考虑到信号绝不会严格带限，以及实际 滤波器特性的不理想，通常取抽样频率为(2.5~5)fx，以避免 失真。例如，话音信号带宽通常限制在3 400 Hz左右，而抽 样频率通常选择8 kHz 。
第 3 章 模拟信号的数字传输 3. 实际抽样 (1) 自然抽样。 自然抽样信号xs(t)是x(t)和抽样脉冲序列s(t)的乘积：
第 3 章 模拟信号的数字传输 图 3-5 自然抽样的方框图和各点波形
第 3 章 模拟信号的数字传输 X ( f )
－ fx
0 fx
f
S(f)
－
4fs － － － 3fs 2fs fs
0
fs
4fs 2fs 3fs
f
X s( f )
－ 3fs
－ 2fs
－ fs－ fx 0
fx
fs
2fs
3fs
f
图 3-6 xs(t)的频谱
第 3 章 模拟信号的数字传输 (2) 平顶抽样。
xδ(t)
x(t)
X(t)
×
Xδ(t)
脉冲
形成电路
Xs(t)
h(t)＝q(t)
sδ(t)
(a)
0
t
Ts
(b)
图 3-7 平顶抽样产生框图及波形图
第 3 章 模拟信号的数字传输 平顶抽样的频谱为
X( s)X()Q ()
第 3 章 模拟信号的数字传输
Sq
E
{
x
2 q
}
b a
x
2 q
f
x
(
x
) dx
a
(mi)2
i1
xi xi1
f x ( x )dx
第 3 章 模拟信号的数字传输
例 3-1 在测量时往往用正弦信号来判断量化信噪比。若设
正弦信号为x(t)=Amcosωt，则 Sq Am2 /2，若量化幅度范围
为-V~+V，且信号不过载(即Am＜V)，则量化信噪比为
第 3 章 模拟信号的数字传输
数字通信原理与技术第3章模拟信号 的数字传输
第 3 章 模拟信号的数字传输
3.1 脉冲编码调制(PCM)
s(t)
x(t)
{x(kTs)}
xq(kTs)
抽样 xs(t) 量化 xq(t) 编码
{sk}
{＾ sk} 数字通 信系统
xq(kTs)
译码
低通
x(t)
A/D(模数转换)
1/ Q (ω )
xs(ω )
xδ(ω )
低 通 滤 波 器
x(ω )
图 3-8 平顶抽样信号解调原理方框图
第 3 章 模拟信号的数字传输
x(t)
脉冲 发生器
＋ － C
图 3-9 抽样和保持电路
xs(t)
第 3 章 模拟信号的数字传输
3.1.2 脉冲调制
图 3-10 PAM、PDM、PPM信号波形
② 量化误差功率。
设输入模拟信号x概率密度函数是fx(x)，x的取值范围为(a, b)， 且设不会出现过载量化，则量化误差功率Nq为
Nq E{(xxq)2} ab(xxq)2 fx(x)dx
Q
i1
xi xi1
(xmi)2
fx(x)dx
其中Q为量化电平数，mi为第i个电平，可表示为mi=(xi-1+xi)/2 (i=1, 2, …, Q)，xi为第i个量化间隔的终点，可表示为xi=a+iΔ。
第 3 章 模拟信号的数字传输
一般来说，量化电平数Q表示，且假设各层之间量化噪声相 互独立，则Nq表示为
N q
Q i1
pi
xi xi1
(x
m
i ) 2 dx
2 12
Q i1
pi
2
12
第 3 章 模拟信号的数字传输
(3) 量化信噪比。量化信噪比是衡量量化性能好坏的指标， 其中式(3-14)给出量化噪声功率，按照上面给出的条件，可得 出量化信号功率Sq为
现在来证明抽样定理。首先假定抽样用的脉冲为单位冲击 脉冲序列，它可以表示为
s(t) (tkTs)
k
s(t)的第频谱3 章也由模一拟系信列号冲的击数函字数传组输成， 即
第 3 章 模拟信号的数字传输 利用卷积定理， 我们可以求出(3-3)式的傅氏变换为
第 3 章 模拟信号的数字传输
Xδ (ω )