通信原理第10章-信源编码(7版)
通信原理 (完整)精选全文
数字通信的主要优点：
(a) 失真的数字信号
(b) 恢复的数字信号
数字信号波形的失真和恢复
数字通信的主要缺点：
➢ 占用带宽大 ➢ 设备复杂 ➢ 同步要求高
宽带通信、压缩编码 VLSI、SOC、ASIC 信号处理技术
应用实例：
➢ 数字传输技术：电话、电视、计算机数据等 信号的远距离传输。
➢ 模拟传输技术：有线电话环路、无线电广 播、电视广播等。
狭义信道
有线信道 无线信道
中长波地波 短波电离层反射 超短波、微波视距传输 超短波、微波对流层散射 卫星中继
编码信道 调制信道
信 源
加 密 器
编 码 器
调 制 器
发 转 换 器
信 道
收 转 换 器
解 调 器
解解 码密 器器
信 宿
发送设备
噪 声
接收设备
广义信道
广义信道
调制信道：
调制器输出端到解调器输入端的所有设备和媒介。 研究调制和解调时，常用调制信道。 连续信道/模拟信道。
eo(t)
e0t htei t nt e0t kt ei t nt
n(t)
n(t): 加性干扰 k(t): 乘性干扰
k t 依赖于网络的特性，k t 反映网络特性对 ei t 的作用。
干扰
加性干扰：本地噪声
始终存在
乘性干扰：非理理想信道 与信号共存
sR t sT tht nt
乘性 加性
增量调制DM
军用、 民用电话
Hale Waihona Puke 差分脉码调制DPCM电视电话、 图像编码
其 他 语 言 编 码 方 式 中低速数字电话 ADPCM、 APC、 LPC
按信号复用方式分类
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（ ）。
通信原理知识点
通信原理知识点1.1 通信的概念什么是通信？答：通信就是由一地向另一地传递消息。
1.2 通信系统的构成答：通信系统由信源、发送设备、信道、接收设备与收信者构成。
数字通信的要紧特点抗干扰能力强；差错可控；易于与各类数字终端接口，用现代计算技术对信号进行处理、加工、变换、存储，从而形成智能网；易于集成化，从而使通信设备微型化；易于加密处理，且保密强度高；可使用再生中继，实现高质量的远距离通信。
1.2 信源编码与信道编码的概念与区别答：概念：信源编码：用适当的方法降低数字信号的码元速率以压缩频带。
信道编码：在信息码组中按一定的规则附加一些码，以使接收端根据相应的规则进行检错与纠错。
区别：信源编码是用来提高数字信号传输的有效性。
信道编码是用来提高数字信号传输的可靠性。
1.3 什么是信息？信息与消息的区别是什么？信息量的计算（看课件内容）答：消息是指通信系统的传输对象，它是事物状态描述的一种具体形式。
信息是指消息中包含的有意义的内容。
设消息所代表的事件出现的概率为P ( x )，则所含有的信息量设有消息x发生的概率为P（x），则所带来的信息量为：连续消息的信息量可用概率密度来描述。
可证明，连续消息的平均信息量(相对熵)为式中，—连续消息出现的概率密度。
x d xfxfxH xx'''-=⎰+-)(log)()(2若a = 2，则信息量的单位为比特(bit ），它代表出现概率为1/2的消息所含有的信息量。
当两个消息等概率时，任一消息所含有的信息量为1比特。
一位二进制数称之1比特，而不管这两个符号是否相等概率。
1.4 衡量通信系统的性能指标有效性、可靠性、安全性、保密性。
1.4 什么是传码率、误码率与传信率？答：码元传输速率是传码率；在传输中出现错误码元的概率叫误码率；信息传输速率叫传信率。
1.5 通信方式单工通信，是指消息只能在一个方向传输的工作方式。
如广播、电视、遥控等。
所谓半双工通信，是指信号能够在两个方向上传输，但不能同时传输，务必是交替进行，一个时间只能同意向一个方向传送。
通信原理课件第5讲 信源编码：CCITT编码,相关信源的编码,信道编码
若产生错码（“0”错成“1”或“1”错成“0”）收端无法发现， 该编码无检错纠错能力
增加一位冗余后具有 检出一位错码的能力
编码二：
消息A----“00”；消息B----“11”
若一位产生错码，变成“01”或“10”，因“01”“10”为禁用码组， 收端可发现有错，但无法确定错码位置，不能纠正，
编码三：
消息A----“000”；消息B----“111” 传输中产生一位或是两位错码，都将变成禁用码组，具有检出 两位错码的能力 在产生一位错码情况下，收端可根据“大数”法则进行正确判 决，能够纠正这一位错码，该编码具有纠正一位错码的能力 在产生两位错码情况下，只具有检错能力 这表明增加两位冗余码元后码具有检出两位错码及纠正一位错 码的能力
6V 6V
2）计算归一化的抽样值具有多少个量化单位，即看它落在哪一个线段内：
0 .4 4 0 9 6 1 6 3 8 .4
则x落在编号为“110”的线段内，该线段被分成16小段，每小段含64个量化单位。
则可计算该抽样值落在哪一个小段上：
1638.41024614.49.6
64
64
即落在第10小段上，则其CCITT标准的编码为：1 110 1001
预测数据为误差信
号和预测器的输出
o
xl xˆl ul
预测数据为误差信
号和预测器的输出
o
xl xˆl ul
线性预测器的系数确定
因为ul是el的量化值，两者之间存在量化误差e。若不考虑量化误差， 即ul = el ，则接收端的线性预测器的输入和重建电平为：
o
xl xˆl ul xˆl el xl
数字通信原理3信源编码
2 q/ 2 e2 p(e)de q/ 2 e2 1 de q2
q/2
q q / 2
12
2010 Copyright
SCUT DT&P Labs
27
均匀量化(续)
第三章 信源编码
量化信噪比与量化电平数M之间的关系
设量化范围为：-VP -- +VP，量化电平数 M=2b
量化间隔：q=2VP/M=2VP/2b
3
＝ 1
12
M i 1
p(mk )q3
q2 12
M i 1
p(mk )q
2010 Copyright
SCUT DT&P Labs
26
均匀量化(续) 利用概率的性质
M
p(mk )q 1
i 1
进一步可得量化噪声功率的简化计算公式
2 q2
12
第三章 信源编码
如假设量化噪声服从均匀分布，亦可得
第三章 信源编码
量化误差
2010 Copyright
SCUT DT&P Labs
24
标量量化（续） （3）有偏型
第三章 信源编码
（4）非均匀型(对小信号误差小)
量化误差
2010 Copyright
SCUT DT&P Labs
25
均匀量化
第三章 信源编码
模拟信号的取值范围：a －b，
量化电平数为M
量化噪声功率：
2 q
q2 12
= VP2 3M 2
1 12
2VP 2b
2 1 12
2VP
2 2 2b
信号功率：
2 x
信噪比：
VP VP
x2
《数字通信原理》第10章 扩频通信
f (x) 1 x x3
n级的移位寄存器的线性反馈电路产生的序列周期不会超过2n – 1， 若序列周期的最大值为2n – 1，那么该序列就是m序列
产生m序列的充要条件是：特征多项式是本原多项式，即满足： 1）f(x)是既约型的，即f(x)是不能分解因子的多项式； 2）f(x)可整除xm + 1，m = 2n – 1 3）f(x)不可整除xq + 1，q < 2n – 1
地面战术移动通信系统、 民用移动通信系统、 全球定位系统（GPS）、 无线局域网（WLAN）、 测距与测速系统等
引言(续) 扩频的三个特点：
1.信号占用的带宽远远大于发送信息所需的最小带宽，而且几乎 与信息比特速率无关； 2.在发送端需要利用扩频码进行扩频，所采用的扩频码通常是伪 随机序列，与所发送信息本身无关； 3.在接收端需要利用与发送端同步的扩频码进行解扩，以恢复原 始信号。
第 10 章 扩展频谱通信技术
本章的基本内容： 基本概念； 伪随机序列； 直接序列扩频技术； 调频技术； 扩频系统的同步； 扩频技术的应用
10.1 基本概念
引言 扩展频谱技术是数字通信的一个重要发展方向之一 最初应用于军事通信中，具有抗干扰能力强和低检测概率等优
点，以实现战场抗干扰和保密通信 随着技术的发展，已广泛应用于军事通信和民用通信中
10.3 直接序列扩频技术
直接序列扩频技术 发送端：直接利用扩频序列进行扩频处理； 接收端：则需要利用与发送端同步的扩频序列进行解扩处理 BPSK 直接序列扩频是直扩中最简单的形式 假设待发送的数字信号d(t) 为二进制双极性脉冲信号，载波功率 为P，角频率为 0 ，初始相位为零，则载波信号s(t)可以表示为
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）
圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台
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 。
通信原理复习资料（有用）
通信原理复习资料（有⽤）第1章1、通信：是指不在同⼀地点的双⽅或多⽅之间进⾏迅速有效的信息传递。
单⼯半双⼯全双⼯串⾏传输：传输慢、但传输距离远。
并⾏传输：传输快、但传输距离近。
两点间直通传输、分⽀传输和交换传输3、信号：是信息的⼀种电磁编码。
信号是信息的载体。
通信系统的基本模弄4、通信系统的主要性能指⽰有效性：是指信息传输的效率。
可靠性：是系统接收信息的准确度。
备注：衡量系统有效性最全⾯的指标是系统的频带利⽤率。
第⼆章⼀、调制的分类：1、根据调制信号分类：模拟调制和数字调制2、根据载波分类：连续载波调制和脉冲载波调制3、根据调制的功能分类：AM、FM、PM4、根据调制前后的频谱关系分类：线性调制和⾮线性调制5、线性调制分为：AM、DSB、SSB、VSB6、单边带调制⽅法有：滤波法、移相法、移相滤波法备注：常规双边带调制（AM）调制效率最低，⽽单边带调（SSB）制效率最⾼解调的⽅法：相⼲解调（同步检波）和⾮相⼲解调（包络检波）。
7、频率调制分为：划分依据是瞬时相位偏移是否⼩于0.5窄带调制（NBFM）宽带调制（WBFM）8、调频分为：直接调频和间接调频间接调频：是选积分，然后再调相如下图：第3章1、PCM （脉冲编码调制）包括三个部分：抽样、量化、编码。
2、数字信息的电脉冲表过程称码型变换。
应该考虑的问题：低频和⾼频频率分量应尽量少，特别是不能含有直流分量；不能有长连0和1码，以便提取同步定时信息；具有⾃检⾃纠能⼒。
3、⼆元码的极性图P534、抽样定理分为：⾃然抽样和平顶抽样（性能⽐⾃然抽样性能好）5、量化分为：均匀量化和⾮均匀量化备注：只要确定了量化器，则⽆论抽样值⼤⼩如何，其量化噪声的平均功率值都是固定不变的；因为，X （T ）较⼩时，输出信噪⽐就很低，弱信号的量化信噪⽐就可能⽆法达到额定要求⽽对还原解调产⽣较⼤的影响。
6、⾮均匀量化分为：A 率13折线（中国使⽤）和U 率15折线。
A=87.6 U=2557、编码：⾃然⼆进制码组、折叠⼆进制码组、格雷⼆进制码组。
《通信原理》配套教学教案
1.纠错能力和码字的构造有何关系？
2.非标准的生成矩阵如何转换为标准的生成矩阵？
3.多项式在描述循环码时有什么作用？
4.卷积码为何少采用系统码形式？
5.先进信道编码技术的优势来自哪里？
内容大纲：具体可结合本章的PPT课件进行配合讲解。
11.1引言
11.2信道编码的基本原理
11.2.1信道编码的基本概念
6.解释常见的分集技术，常见的分集合并方法有哪些？
7.解释MIMO技术的类别，大规模MIMO有哪些优点？
8.OFDM技术为什么可以有效对抗多径干扰？OFDM技术如何实现。
9.解释常见的多址技术和5G中的新多址技术。
第10章
课时内容
信息论基础
授课时间
350分钟
课时
7
教学目标
掌握不确定性、信息、互信息、熵和相对熵等基本概念；
掌握无失真数据压缩时的信源编码定理；
掌握数据压缩算法、信道编码定理；
掌握信息容量定理；
掌握有失真数据压缩时的信源编码定理--率失真定理。
教学重点
信息的度量；
信源编码定理；
信道编码定理；
香农公式；
率失真定理。
教学难点
信息量、信源熵、联合熵、条件熵和微分熵的基本概念；
信源无失真压缩与有失真压缩；
信道编码
教学内容
知识回顾：
通信系统的随机过程，以及通信系统的性能指标为可靠性和有效性。本章讨论信息论的基础内容。
讨论问题：
1.什么是信息？如何度量信息？
2.信息传输中，基本的极限条件是什么？
3.对于信息的压缩和恢复的极限是什么？
4.设计怎样的设备才能达到这些极限？
5.实际系统中接近极限的设备是否存在？
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《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 ；
通信原理重点知识点串讲与相关课后习题
通信原理知识点串讲第1章 绪论一、数字通信系统的模型框图及各部分的作用 考点预测：简答题（1）信源编码与译码：作用有两个，一个是将模拟信号转换为数字信号，即通常所说的模数转换；二是设法降低数字信号的数码率，即通常所说的数据压缩。
信源译码是信源编码的逆过程。
（2）信道编码与译码：数字信号在信道上传输时，由于噪声、干扰等影响，将会引起差错。
信道编码的目的就是提高通信系统的抗干扰能力，尽可能地控制差错，实现可靠通信。
译码是编码的逆过程。
（3）加密与解密：为保证所传信息的安全。
将输入的明文信号人为干扰，即加上密码。
这种处理过程称为加密。
在接收端对收到的信号进行解密，恢复明文。
（4）调制与解调：其作用是在发端进行频谱的搬移，在收端进行频谱的反搬移。
二、 信息及其度量：信息量、熵 考点预测：填空选择（1）信息量I 与消息出现的概率P(x)之间的关系为：（2）说明： a=2时，信息量的单位为比特（bit ）； a=e 时，信息量的单位为奈特（nit ）； a=10时，信息量的单位为十进制单位，叫哈特莱。
（3）信源熵H ：统计独立的M 个符号的离散信息源的平均信息量为：11logMi i iH p p ==å例题1：某信源符号集由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。
解：222222111111log 4log 4log 16log 8log 16log 444168164H =+++++ 2.375/bit =符号三、主要性能指标：有效性和可靠性 考点预测：填空选择噪声信 道 调 制 器信道 编码器加 密 器信源 编码器信源解 调 器信道 译码器解 密 器信源 译码器信宿()1log log ()a a I P x P x ==-∑数字通信系统1. 有效性：信息速率、码元速率、频带利用率有效性：指在给定信道内所传输的信息内容的多少，用码元传输速率或信息传输速率或频带利用率来度量。
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
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】
十万种考研考证电子书、题库视频学习平台
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
3 / 103
圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台
【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。
通信原理知识点
第一章1.通信的目的是传输消息中所包含的息;消息是信息的物理表现形式,信息是消息的有效内容;.信号是消息的传输载体;2.根据携载消息的信号参量是连续取值还是离散取值,信号分为模拟信号和数字信号．,3.通信系统有不同的分类方法;按照信道中所传输的是模拟信号还是数字信号信号特征分类,相应地把通信系统分成模拟通信系统和数字通信系统;按调制方式分类：基带传输系统和带通调制传输系统;4.数字通信已成为当前通信技术的主流;5.与模拟通信相比,数字通信系统具有抗干扰能力强,可消除噪声积累；差错可控；数字处理灵活,可以将来自不同信源的信号综合刭一起传输；易集成,成本低；保密性好等优点;缺点是占用带宽大,同步要求高;6.按消息传递的方向与时间关系,通信方式可分为单工、半双工及全双工通信;7.按数据码先排列的顾序可分为并行传输和串行传输;8.信息量是对消息发生的概率不确定性的度量;9.一个二进制码元含1b的信息量；一个M进制码元含有log2M比特的信息量;等概率发送时,信源的熵有最大值;10.有效性和可靠性是通信系统的两个主要指标;两者相互矛盾而又相对统一,且可互换;在模拟通信系统中,有效性可用带宽衡量,可靠性可用输出信噪比衡量;11.在数字通信系统中,有效性用频带利用率表示,可靠性用误码率、误信率表示;12.信息速率是每秒发送的比特数；码元速率是每秒发送的码元个数;13.码元速率在数值上小于等于信息速率;码元速率决定了发送信号所需的传输带宽;第二章14.确知信号按照其强度可以分为能量信号和功率信号;功率信号按照其有无周期性划分,又可以分为周期性信号和非周期性信号;15.能量信号的振幅和持续时间都是有限的,其能量有限,在无限长的时间上平均功率为零;功率信号的持续时间无限,故其能量为无穷大;16.确知信号的性质可以从频域和时域两方面研究;17.确知信号在频域中的性质有4种,即频谱、频谱密度、能量谱密度和功率谱密度;18.周期性功率信号的波形可以用傅里叶级数表示,级数的各项构成信号的离散频谱,其单位是V;19.能量信号的波形可以用傅里叶变换表示,波形变换得出的函数是信号的频谱密度,其单位是V/Hz ;20.只要引入冲激函数,我们同样可以对于一个功率信号求出其频谱密度;21.能量谱密度是能量信号的能量在频域中的分布,其单位是J/Hz;功率谱密度则是功率信号的功率在频域中的分布,其单位是W／Hz;22.周期性信号的功率谱密度是由离散谱线组成的,这些谱线就是信号在各次谐波上的功率分量|Cn|2,称为功率谱,其单位为w;但若用δ函数表示此谱线;则它可以写成功率谱密度|Cf|2δf-nf0的形式;23.确知信号在时域中的特性主要有自相关函数和互相天函数;24.自相关函数反映一个信号在不同时间上取值的关联程度;25.能量信号的自相关函数RO等于信号的能量；而功率信号的自相关函数RO 等于信号的平均功率;互相关函数反映两个信号的相关程度,它和时间无关,只和时间差有关,并且互相关函数和两个信号相乘的前后次序有关;26.能量信号的自相关函数和其能量谱密度构成一对傅里叶变换;27.周期性功率信号的自相关函数和其功率谱密度构成一对傅里叶变换;28.能量信号的互相关函数和其互能量谱密度构成一对傅里叶变化;29周期性功率信号的互相关函数和其互功率谱密度构成一对傅里叶变换;第三章1.通信中的信号和噪声都可以看作随时间变化的随机过程;2.随机过程具有随机变量和时间函数的特点,可以从两个不同却又紧密联系的角度来描述：①随机过程是无穷多个样本函数的集合；②随机过程是一族随机变量的集合;3.随机过程的统计特性由其分布函数或概率密度函数描述;若一个随机过程的统计特性与时间起点无关,则称其为严平稳过程;4.数字特征则是另一种描述随机过程的简洁手段;若过程的均值是常数,且自相关函数Rt1,t1+τ=Rτ,则称该过程为广义平稳过程;5.若一个过程是严平稳的,则它必是广义平稳的,反之不一定成立;6.若一个过程的时间平均等于对应的统计平均,则该过程是各态历经性的;7.若一个过程是各态历经性的,则它也是平稳的,反之不一定成立;8.广义平稳过程的自相关函数Rτ是时间差τ的偶函数,且R0等于总平均功率,是Rτ的最大值;功率谱密度是自相关函数傅里叶变换维纳——辛钦定理：这对变换确定了时域和频域的转换关系;9.高斯过程的概率分布服从正态分布,它的完全统计描述只需要它的数字特征;一维概率分布只取决于均值和方差;二维概率分布主要取决于相关函数;高斯过程经过线性变换后的过程仍为高斯过程;10.正态分布函数与Qx或erfx函数的关系在分析数字通信系统的抗噪声性能时非常有用;11.平稳随机过程通过线性系统后,其输出过程也是平稳的,且12.窄带随机过程及正弦波加窄带高斯噪声的统计特性,更适合对调制系统/带通型系统/无线通信衰落多径信道的分析;13.瑞利分布、莱斯分布、正态分布是通信中常见的三种分布：正弦载波信号加窄带高斯噪声的包络一般为莱斯分布;当信号幅度大时,趋近于正态分布；幅度小时,近似为瑞利分布;14.高斯白噪声是分析信道加性噪声的理想模型,通信中的主要噪声源——热噪声就属于这类噪声;它在任意两个不同时刻上的取值之间互不相关,且统计独立;15.白噪声通过带限系统后,其结果是带限噪声;理论分析中常见的有低通白噪声和带通白噪声;第四章1.无线信道按照传播方式区分,基本上有地波、天波和视线传播三种；另外,还有散射传播,包括对流层散射、电离层散射和流星余迹散射;2.为了增大通信距离,可以采用转发站转发信号;用地面转发站转发信号的方法称为无线电中继通信；用人造卫星转发信号的方法称为卫星通信；用平流层平台传发信号的方法称为平流层通信;3.有线信道分为有线电信道和有线光信道两大类;有线电信道有明线、对称电缆、同轴电缆之分;有线光信道中的光信号在光纤中传输;4.光纤按照传输模式分为单模光纤和多模光纤;按照光纤中折射率变化的不同,光纤又分为阶跃型光纤和梯度型光纤;5.信道的数学模型分为调制信道模型和编码信道模型两类;调制信道模型用加性干扰和乘性干扰表示信道对于信号传输的影响;加性干扰是叠加在信号上的各种噪声;6.经过信道传输后的数字信号分为三类：第一类为确知信号；第二类为随机信号；第三类为起伏信号;7.噪声能使模拟信号失真,使数字信号发生错码,并限制着信息的传输速率;按照来源分类,噪声可以分成人为噪声和自然噪声两大类;自然噪声中的热噪声来自一切电阻性元器件中电子的热运动;热噪声本身是白色的;但是,热噪声经过接收机带通滤波的过滤后,其带宽受到了限制,成为窄带噪声;8.信道容量是指信道能够传输的最大平均信息量;按照离散信道和连续信道的不同,信道容量分别有不同的计算方法;离散信道的容量单位可以是b/符号或是b/s,连续信道容量的单位是b/s;9.连续信道容量的公式得知,带宽、信噪比是容量的决定因素,带宽和信噪功率比可以互换,增大带宽可以降低信噪功率比而保持信道容量不变;但是,无限增大带宽,并不能无限增大信道容量;第五章1.调制在通信系统中的作用至关重要,它的主要作用和目的：将基带信号调制信号变换成适合在信道中传输的已调信号；实现信道的多路复用；改善系统抗噪声性能;2.调制,是指按调制信号的变化规律去控制载波的某个参数的过程;根据正弦载波受调参数的不同,模拟调制分为：幅度调制和角度调制;3.线性调制的通用模型有：滤波器和相移法;4.解调是调制的逆过程,其作用是将已调信号中的基带调制信号恢复出来;5.解调方法：相干解调和非相干解调;6.相干解调适用于所有线性调制信号的解调;7.实现相干解调的关键是接收端要恢复出一个与调制载波严格同步的相干载波;8.包络检波是直接从已调波的幅度中恢复原调制信号;它属于非相干解调,因此不需要相干解调;AM信号一般都采用包络检波;9.角度调制包括调频FM和调相PM;信号的瞬时相偏与mt成正比;信号的带宽约为调制信号带宽的两倍与AM信号相同12.与幅度调制技术相比,角度调制最突出的优势是其较高的抗噪声性能;信号的非相干解调和AM信号的非相干解调包络检波一样,都存在“门限效应”;14.多路复用是指在一条信道中同时传输多路信号;15.常见的复用方式有：频分复用FDM,时分复用TDM和码分复用CDM等;是一种按频率来划分信道的复用方式；的特征是各路信号在频域上是分开的,而在时间上是重叠的第六章：1.基带信号：指未经调制的信号;这些信号特征是其频谱从零频或很低频率开始,占据较宽的频带;2.基带信号处理或变换的目的是使信号的特性与信道的传输特性相匹配;3.数字基带信号是消息代码的电波表示;表示形式有：单极性和双极性波形、归零和非归零波形、差分波形、多电平波形之分,各有不同的特点;4.码型编码用来把原始消息代码变换成适合于基带信道传输的码型;5.常见的传输码型有AMI码,HDB3码,双相码、CMI码、nBmB码和nBmT码等;码常适用于A律PCM4次群以下的接口码型;7.功率谱分析的意义在于,可以确定信号的带宽,还可以明确能否从脉冲序列中直接定时分量,以及采取怎样的方法可以从基带脉冲序列中获得所需的离散分量;8.码间串扰和信道噪声是造成误码的两个主要因素;如何消除码间串扰和减小噪声对误码率的影响是数字基带传输中相许研究的问题;9.奈奎斯特带宽为消除码间串扰奠定了理论基础;α=0的理想低通系统可以达到2Baud/Hz的理论极限值,但它不能物理实现;实际中应用较多的α>0的余弦滚降特性,其中α=1的升余弦频谱特性易于实现,且响应波形的尾部衰减收敛快,有利于减小码间串扰和位定时误差的影响,但占用带宽最大,频带利用率下降为1Baud/Hz;10.在二进制基带信号传输过程中,噪声引起的误码有两种差错形式：发“1”错判为“0”,发“0”错判为“1”;11.在相同条件下,双极性基带系统的误差双极性基带系统的误码率比单极性的低,抗噪声性能好,且在等概条件下,双极性的最佳判决门限电平为0,与信号幅度无关,因而不随信道特性变化而变;12.而单极性的最佳判决门限电平为A/2,易受信道特性变化的影响,从而导致误码率增大;13.部分响应技术通过有控制地引入码间串扰在接收端加以消除,可以达到2Band/Hz的理想频带利用率,并使波形“尾巴”振荡衰减加快这样的两个目的;14.部分响应信号是由预编码器、相关编码器、发送滤波器、信道和接收滤波器共同产生的;其中,相关编码是为了得到预期的部分响应信号频谱所必需的;15.预编码解除了码元之间的相关性;16.实际中为了减小码元串扰的影响,需要采用均衡器进行补偿;17.实用的均衡器是有限长的横向滤波器,其均衡原理是直接校正接受波形,尽可能减小码间串扰;18.峰值失真和均方失真评价均衡效果的两种度量准则;19.眼图为直观评价接收信号的质量提供了一种有效的实验方法;20.眼图可以定性反映码间串扰和噪声的影响程度,还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;第七章：21.二进制数字调制的基本方式有：1二进制振幅键控2ASK——载波信号的振幅变化；2二进制频移键控2FSK——载波信号的频率有变化；3二进制相移键控2PSK——载波信号的相位变化;22.由于2PSK体制中存在相位不确定性,又发展出了差分相移键控2DPSK;和2PSK所需的带宽是码元速率的2倍；所需的带宽比2ASK和2PSK都要高;25.各种二进制数字调制系统的误码率取决于解调器输入信噪比r;26.在抗加性高斯白噪声方面,相干2PSK性能最好,2FSK次之,2ASK最差;是一种应用最早的基本调制方式;其优点是设备简单,频带利用率较高；缺点是抗噪声性能最差,并且对信道特性变化敏感,不易使抽样判决器工作在最佳判决门限状态;是数字通信中不可或缺的一种调制方式;其优点是抗干扰性能力较强,不受信道参数变化的影响,因此FSK特别适合应用于衰落信道；缺点是占用频带较宽,尤其是MFSK,频带利用率较低;目前,调频体制主要应用于中、低速数据传输中;或DPSK是一种高传输效率的调制方式,其抗噪声能力比ASK和FSK都强,且不易受信道特性变化的影响,因此在高、中速数据传输中得到了广泛的应用;30.绝对相移PSK在相干解调时存在载波相位模糊度的问题,在实际中较少采用于直接传输;MDPSK应用范围更为广泛;第十章1.信源编码有两个功能：模拟数信号数字化和信源压缩;2.模拟信号数字化的目的是使模拟信号能在数字通信系统中传输,特别是能够和其他数字信号一起在宽带综合业务数字通信网中同时传输;3.模拟信号数字化需要经过三个步骤,即抽样、量化和编码;4.抽样的理论基础是抽样定理;抽样定理指出,对于一个频带限制在0≤f≤fh 内的低通模拟信号抽样时,若最低抽样速率不小于奈奎斯特抽样速率2fh,则能够无失真地恢复原模拟信号;5.对于一个带宽为B的带通信号而言,抽样频率应不小于2B+2fh—Nb/n；但是,需要注意,这并不是说任何大于2B+2fh—Nb/n的抽样频率都可以从抽样信号无失真地恢复原模拟信号;6.已抽样的信号仍然是模拟信号,但是在时间上是离散的;7.离散的模拟信号可以变换成不同的模拟脉冲调制信号,包括PAM , PDM和PPM;8.抽样信号的量化分为两大类,即标量量化和矢量量化;9.抽样信号的标量量化有两种方法：一种是均匀量化,另一种是非均匀量化;10.抽样信号量化后的量化误差又称为量化噪声;11.电话信号的非均匀量化可以有效地改善其信号量噪比;12.为了便于采用数字电路实现量化,通常采用13折线法和15折线法代替A 律和μ律;13.量化后的信号变成了数字信号,但是,为了适宜传输和存储,通常用编码的方法将其变成二进制信号的形式;14.电话信号是最常用的编码PCM,DPCM和△M;15.模拟信号数字化后,变成了在时间上离散的脉冲信号;这就为时分复用TDM 提供了基本条件;16.由于时分复用的诸多优点,使其成为目前代频分复用的主流复用技术;为时分复用数字电话通信定制了PDH和SDH两套标准建议;体系主要适用于较低的传输速率,它又分为E和T两种体系,我国采用前者E 作为标准;系统适用于15Mb/s以上的数字电话通信系统,特别是光纤通信系统中;矢量量化是将n个抽样值构成的n维矢量,在n维欧几里得空间中进行量化,并设计量化器的区域划分使量化误差的统计平均值达到小于给定的数值;20.量化后的矢量称为码字,对全部码字进行编号并组成码书,传输时,仅传输码字的编号,在接收端将收到的码字编号对照同一码字查出对应的码字;21.信源压缩编码分为两类,即有损压缩和无损压缩;22.语音和图像信号常采用有损压缩方法编码,因为它们的少许失真不会被人的耳朵和眼睛察觉;23.数字数据信号不允许有任何损失,所以必须采用无损压缩;24.语音压缩编码可以分为三类：波形编码、参量编码和混合编码;25.对波形编码的性能要求是保持语音波形不变,或使波形失真尽量小;26.对参量编码和混合编码的性能要求是保持语音的可懂度和清晰度尽量高;27.语音参量编码是将语音的主要参量提取出来编码;28.图像压缩可以分为静止图像压缩和动态图像压缩两类;29.静止图像压缩利用了邻近像素之间的相关性,并且常常在变换域中进行有损压缩;30.最广泛应用的静止图像压缩国际标准是JPEG;31.动态图像压缩利用了邻近帧的像素之间的相关性,在静止图像压缩的基础上再设法减小邻帧像素间的相关性;32.最广泛应用的动态图像压缩国际标准是MPEG;33.数据压缩不允许有任何损失,因此只能采用无损压缩方法;34.由于有限离散信源中各字符的信息含量不同,为了压缩,通常采用变长码;35.为了确定变长码每个字符的分界,需要采用唯一可译码;36.唯一可译码又可以按照是否需要参考后继码元译码,分为即时可译码和非即时可译码;37.霍夫曼码是一种常用的无前缀变长码,它在最小码长意义上是最佳码;38.反映数据压缩编码性能的指标为压缩比和编码效率;39.压缩比是压缩前采用等长码每个字符的平均码长与压缩后每个字符的平均码长之比;40.编码效率等于编码后的字符平均信息量熵与编码平均码长之比;41.当字符表中字符数目标较少和出现概率差别不是很大时,为了提高编码效果,可以采用扩展字符表的方法,提高编码效率;。
信源编码(数据压缩)课程课后题与答案(第二章)
信源编码Assignment of CH21、（a）画出一般通信系统结构的组成框图，并详细说明各部分的作用或功能；信源信源编码信道编码调制噪声信道传输信宿信源解码信道解码解调图1、一般数字通信系统框图各部分功能：$1、信源和信宿：信源的作用是把消息转换成原始的电信号；信宿的作用是把复原的电信号转换成相应的消息。
2、信源编码和信源解码：一是进行模/数转换，二是进行数据压缩，即设法降低信号的数码率；信源解码是信源编码的逆过程。
3、信道编码和信道解码：用于提高信道可靠性、减小噪声对信号传输的影响；信道解码是信道编码的反变换。
4、调制和解调：将信息调制为携带信息、适应在信道中传输的信号。
数字解调是数字调制的逆变换。
￥5、信道：通信的通道，是信号传输的媒介。
（b）画出一般接收机和发射机的组成框图，并分别说明信源编解码器和信道编解码器的作用；高频振荡器高频放大调制高频功放天线( 信号音频功放图2、一般发射机框图（无线广播调幅发射机为例）天线信号放大器混频器解调器音频放大器信号本地振荡器图3、一般接收机框图（无线广播调幅发射机为例）信源编解码器作用：它通过对信源的压缩、扰乱、加密等一系列处理，力求用最少的数码最安全地传输最大的信息量。
信源编解码主要解决传输的有效性问题。
信道编解码器作用：使数字信息在传输过程中不出错或少出错，而且做到自动检错和尽量纠错。
信道编解码主要解决传输的可靠性问题。
（c）信源编码器和解码器一般由几部分组成，画出其组成图并给以解释。
信源编码器时频分析量化熵编码信道传输时频分析反量化熵解码信源解码器图 4、信源编解码器框图时频分析部分：信源编码器对信源传送来的信号进行一定方法的时域频域分析，建立一个能够表达信号规律性的数学模型，从而得知信号中的相关性和多余度，分析出信号数据中可以剔除或减少的部分（比如人感知不到的高频率音频信号或者看不见的色彩信号等等），以决定对后续数据的比特分配、编码速率等处理问题。
智慧树知道网课《通信原理(苏州大学)》课后章节测试满分答案
第一章测试1【判断题】(10分)信道编码的目的是提高信息传输的有效性。
A.对B.错2【判断题】(10分)设每秒传送n个M进制的码元，则信息传输速率为nlog2(M)bps。
A.错B.对3【单选题】(10分)据统计，英文字母j出现的概率为0.001，则它包含的信息量（比特）最接近如下哪个数值？A.9.93B.9.92C.9.97D.9.944【多选题】(10分)若消息中所描述事件发生的可能性（），则此消息所携带的信息量（），A.越小；越大B.越小；越小C.越大；越大D.越大；越小5【单选题】(10分)通信系统的有效性一般由（）来衡量，可靠性一般由（）来衡量。
A.带宽；信噪比B.信噪比；带宽C.误码率；传输速率D.传输速率；误码率6【单选题】(10分)已知2进制数字信号的传输速率为4800bps，转换为8进制数字信号，则码元速率为（）。
A.400波特B.800波特C.3200波特D.1600波特7【单选题】(10分)已知一个8进制信号的符号速率为4800波特，则其对应的信息速率是（）。
A.9600bpsB.2400bpsC.14400bpsD.4800bps8【单选题】(10分)下列哪个描述不符合数字通信的特点（）。
A.可以时分复用B.便于构成综合业务网C.抗干扰能力强D.占用信道带宽窄9【单选题】(10分)码元速率单位是（）。
A.比特B.波特C.比特/秒D.波特/秒10【单选题】(10分)下面关于通信系统中信源编码和信道编码描述正确的是（）。
A.信源编码加入冗余度，信道编码加入冗余度B.信源编码去除冗余度，信道编码去除冗余度C.信源编码去除冗余度，信道编码加入冗余度D.信源编码加入冗余度，信道编码去除冗余度第二章测试1【单选题】(20分)自相关函数是τ的（）。
A.单调递增函数B.单调递减函数C.偶函数D.奇函数2【判断题】(20分)互相关函数和时间无关，只和时间差τ有关，和两个信号相乘的前后次序无关。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
：
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)
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
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
(a) 发送端
PCM信号 输入
译 码
低通 滤波
模拟信号 输出
(b) 接收端
模拟信号数字化过程 ---“抽样、量化和编码”
§10.5.2 常用二进制码
表
10 │ 4
—— 编码考虑的问题之一
样值脉冲极性 量化级序号 自然二进制码 折叠二进制码 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 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 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1
§10.2
模拟信号的抽样
抽样定理 --- 模拟信号数字化和时分多路复用的理论基础
§10.2.1 低通模拟信号的抽样定理
定理：最高频率小于 fH 的模拟信号m(t) 可由其等间隔的 抽样值唯一确定，抽样间隔Ts 或 抽样速率 fs 应满足：
证明： 设单位冲激序列
：
其周期T = 抽样间隔Ts
a 2
1 ( x qi ) dx mi 1 2a i 1
mi 2
M
平均信号量噪比
V 2 1 ( x a iV ) dx a ( i 1) V 2 2a i 1
M a iV 3 3 2 M V V 1 V 12 24a 12 i 1 2a M
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
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
ΔVi ——第 i 段的量化间隔 。 不同段落， ΔVi 不同 。前两段相同
50
§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）。
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：
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。
——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
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
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
1，样值为正 0，样值为负
保持电路：使每个样值的幅度在 7 次比较编码过程中保持不变。 比较器（核心）：将样值电流 Is与标准电流 Iw 进行逐次比较，
类似天平称物过程
使Iw向Is逐步逼近，从而实现对信号抽样值的非均匀量化和编码。 若 Is＞Iw，输出“1”码 若 Is＜Iw，输出“0”码
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
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
解决方案：非均匀量化
§10.4.3 非均匀量化
—— 量化间隔不相等的量化方法
提高小信号的量噪比
压大补小 y= f (x) 对数特性
压缩-扩张特性
：
-压缩输出
-扩张输入
压缩 特性
入
扩张 特性
出
在接收端，需要采用一个与压缩特性相反的扩张器来恢复信号。
32
均匀 量化
… …
压缩 特性
ITU的两种建议
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 ：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
fs ≥ 2fH
混叠失真 ：
若 fs<2 fH