高等数字通信总复习
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
第二章
1、多元实高斯分布：
PDF 为：p(x )=
))()(2
1
exp()(det )2(112
/12/m x C m x C t n ----π m 和C 分别为X 的均值和协方差矩阵，即m =E[X ],C =E[(X -m )(X -m )t ],X 为n*1矢量。 性质：
1）对于联合高斯随机变量，不相关等价于独立。 2）联合高斯随机变量的线性组合也是联合高斯的。 3）所有联合子集和所有条件子集都是高斯的。
2、多元复高斯分布：
Z =X +jY ,其中X 和Y 是大小为n 的实随机变量，则 p （z ）=p （z ’）=
))''(')''(2
1
exp()'(det )2(112
/1m z Cz m z Cz t n ----π 其中Z ’=][Y
X
,m ’=E[Z ’],C z’是Z 的伪协方差矩阵。
若Z 是具有均值m=E[Z]和非奇异协方差矩阵C z 的本征n 维复高斯随机变量的情况下，其PDF 为 p （z ）=
))()(2
1
exp()(det )(11m z Cz m z Cz h n
----π 对于复高斯随机矢量，零均值且本征等价于环的。
本征意思是伪协方差为0，环的意思是旋转任意角度，Z 的PDF 不变。
3、瑞利分布
如果X 1和X 2是两个独立同分布的高斯随机变量，每个都服从N （0，2σ）分布，
那么
X=2221X X + 是瑞利随机变量。 其PDF 为：
P （x ）=others
x e
x
x ,00,{222>-σσ 其均值和方差为 E[X]=2
π
σ
，VAR[X]=(2-π/2)2σ
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
【第一章课后习题】
2-37 假设随机过程X(t)和Y(t)既独自平稳也联合平稳 (a) Z(t)=X(t)+Y(t)的自相关函数为
(b) 当X(t)和Y(t)不相关时，Z(t)的自相关函数为
同理
因此有
(c) 当X(t)和Y(t)不相关且有零均值时，Z(t)的自相关函数为
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% 2-38 随机过程X(t)的自相关函数为R x ()=1/2N 0,这样的过程称为白噪声。假设x(t)输入到理想带通滤波器，该滤波器具有右图所示的频率响应特性。试求该滤波器输出端的总噪声功率。 解：x(t)的功率谱密度为
该滤波器输出端的功率谱密度为
则该滤波器输出端的总噪声功率为
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
2-54试求随机过程X(t)=Asin(2f
c t+)的自相关函数。式中f
c
是常数，是均匀分
布的相位，即p()=1/2,0<=<=2.
解：
又因为
所以
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
第三章
1、复习要点
主要考数字调制信号的功率谱密度（计算、推导）
调制基本概念
2、知识点总结：
数字调制/数字信号传输：数字序列映射成信号在通信信道上传输的过程
数字调制信号表示：
有记忆/无记忆；信号传输间隔Ts/信号传输速率（符号速率）/比特率/平均信号能量/平均比特能量
无记忆调制方法：
PAM(ASK)/PSK/正交幅度调制QAM（矢量信号的基少于两个）——线性调制
多维信号传输：正交信号，频移键控FSK——非线性调制
有记忆调制方法：
差分编码，CPFSK/CPM（MSK）
信号功率谱：
自相关函数进行傅里叶变换（利用傅里叶变换对）
自相关函数
*注:红色加粗部分是重点,其他的了解一下即可不用深究觉得可能考填空. %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% 【第三章课后习题】
3.2
3.6认为没啥难度，英文的答案也应该能看懂
3.7 （1,0）（-1,0）（0,1）（0,-1）四点距离最近所以以这四点作为每一组的起点进行gray编码作为前两位，之后每个轴绝对值增大方向的四点再依次gray 编码作为后两位即可
3.13的傅里叶变换对需要记一下，认为3.13第二三问考的可能性不大（计算较为复杂第三问可以直接忽略，方程不知道该如何解）%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
第四章
一、重点：准则（最大似然等）
●最佳接受机错误概率推导，推导思路方法，了解不确定性最佳检测4.5
● 4.8.1最大似然序列检测器
●最佳接收机基本思路！！！一定有大题
4.1 波形与矢量信道的模型
1、最大后验概率准则MAP （4-1-7及4-1-8重点理解）
最大似然准则ML （4-1-11）
似然函数是：p（r|s
m
）
重点：在消息序列等概率时，ML与MAP等价；不等概时，ML检测器不是最佳检测器。
这些准则如何推导出来的，均需要理解熟记，重点
2、判决域：需要知道概念，第一句话。
3、差错概率：符号差错概率P
e ，比特差错概率P
b
。
可以看看例4—1—1
4、充分统计量：了解一下就行，涉及马尔科夫链，好像不考
5、预处理：接受信息的可逆预处理不改变接收机的最佳性。可以看看例4—1—3 4.2波形与矢量AWGN信道
AWGN波形信道等效于N维矢量信道。。。知道这个结论就应该可以推导多
4.2.1 矢量AWGN信道的最佳检测
这里推导不难懂，偏差项知道下，重点在信号等概时，（4-2-18）的几何解释，书119页。
信号等概率等能量时，着重看一下，明白最佳判决规则如何化简。
1、二进制双极性信号传输的最佳检测
2、等概率二进制信号传输方式的差错概率
3、二进制正交信号传输的最佳检测
以上三个的推导要理解，并记住最佳接受机错误概率推导，推导思路方法
4.2.2 AWGN信道最佳接收机实现
1、相关接收机 2种框图必须熟记基本原来书上讲的不难懂利用了MAP准则
2、匹配滤波器框图必须熟记原理必会
3、匹配滤波器的频域解释看懂例4-2-1看看我觉得有点问题。。。图4-2-9 的
c 右边那幅图是不是错了？
4.2.3 最大似然检测错误概率的一致边界
知道这个一致边界的作用就行吧。。。128页例4-2-2上那句话，显然。。。。。4.3 各种调制方式错误概率。。。
个人认为不会考，大家愿意看就看看。太多太杂
知道一下DPSK 作业有
4.5 不确定情况下最佳检测
理解（4-5-3 4-5-4）这是通式；了解非相干检测原理
4.8.1 最大似然序列检测器：书P166至P168页需要大家认真学习，并看例（4-8-1）
记得武楠老师讲过，有记忆的调制方式肯定不考，大家有取舍的复习吧。。。【第四章习题】
4-2：由于 {fn(t)} 是信号空间的一个标准正交基
where we have exploited the orthonormality of {fn(t)} :f
0T f
n
(t)f
l
(t)dt =
δnl. The last form is indeed the original form of the correlation metrics C(r, sm)。%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% 4-4：解：a.用滤波器
做相关解调器，像例5-1-1.输出r=s
m +n,其中m=0,1; s
=0,s1=A
噪声n是0均值的高斯随机变量，方差VAR=。
输出的概率密度函数为；
由于信号等概，如果
，
则判为s
0,否则判为s
1
,如下式
或者等价于
最佳判决门限为。
b.平均错误概率
为了获得同样的误码率，双极性信号需要的信号能量更少。%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% 4-20：解：一个点的最佳判决边界是由与它相邻点的垂直二等分线决定的。如下图所示：
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% 4-23.解：
1.每个符号含的bit为
因此，用4-QAM调制来传输。M-QAM系统(M=2k)可能的错误概率
题目中P
=10-5,k=2,故：
M
2.计算方法同上，用16-QAM传输，=25.3688，
3.计算方法同上，用256-QAM传输，=659.8922
4.结论：信号每符号增加1bit就增加近3dB的传输功率。SNB=10log (以10为底)
4-28.解：四相星座图的半径r
1
八相星座图的半径r
2
4-PSK和8PSK的平均传输功率为：
8-PSK信号需要附加的传输能量是
另：如果使用错误概率（5-2-6）
γs是没符号的SNR
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% 4-37.解：
1.
由于第一个bit是0，前面的相位是π
2.等效低通信号u(t)的功率谱是
A sketch of the signal power spectrum is given in the
following figure
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
第五章
载波和符号同步
一. 信号参数估计
接收机输入信号的数据模型可以表示为：
21()()()Re{[()()]}c j f t j r t s t n t s t e z t e πφττ=-+=-+
τ是传播延迟，载波相位是2c f φπτ=-。按理说只有一个信号τ需要估计，
因为相位可以通过它来求得。但是在实际中由于我们对两个参数都进行估计。因此将接收信号表示为：
()(;,)()r t s t n t φτ=+
式中，,φτ表示要估计的参数。现令θ表示参数向量{,}φτ，因此(;,)s t φτ可记为
(;)s t θ。
在信号参数估计中，有两个基本准则被广泛应用：最大似然（ML ）和最小后验概率（MAP ）准则。MAP 准则中，参数向量θ的先验概率密度函数已知。ML 准则中，先验概率未知。注意，如果没有参数向量θ的先验知识，假定()p θ在该参数的取值范围上是均匀的。这时，ML 与MAP 估计是相同的。
采用N 个标准正交函数{()}n t φ得到()r t 的标准正交展开式，用随机变量
12(...)N r r r 表示()r t 。假设()n t 为零均值加性高斯白噪声，联合PDF (|)p r θ可以表示为：
22
1
[()](|)exp{}2N
N
n n n r s p r θθσ=-=-∑ 其中，0
()()n n T r r t t dt φ=
?
，0
()(;)()n n T s s t t dt θθφ=?。
上式关于参数θ的最大化，等价于令下列似然函数的最大化，即
20
1
()exp{[()(;)]}T r t s t dt N θθΛ=-
-?
二．接收机原理方框图
（自己看书吧。。）
三．载波相位估计
接收机中，一般由两种办法处理载波同步。一是复用法，发送信号的同时发
送导频，接收机使用锁相环（PLL ）将载波提取，使本地振荡器与接收信号的载波频率和相位同步。二是从已调信号中直接导出载波相位的估计值，实际中这种方法更为普遍。该方法的明显优点是全部发送功率用于传输信息。可以证明，在QAM 和M-PSK 信号的解调中相位误差的影响比PAM 信号更为严重。因为除了存在信号分量功率减少因子，而且存在同向和正交分量之间存在交互干扰。因此QAM 和多相相干PSK 的相位准确性的要求比DSB/SC PAM 高得多。
最大似然载波相位估计值： 假设0τ=。以φ代替θ，该函数变为
220
1
21()exp{()()(;)(;)}T T T r t dt r t s t dt s t dt N N N φφφΛ=-
+
-
?
?
?
式中只有第二项依赖于φ的选择，则似然函数可以表示为
2()exp[
()(;)]T C r t s t dt N φφΛ=?
ML 估计值使上式最大，取对数似然函数为0
2()()(;)L T r t s t dt N φφΛ=?
。
锁相环：
PLL 基本上由乘法器、环路滤波器和压控振荡器（VCO ）组成，如图：
其中环路滤波器是一个低通滤波器，它仅响应于低频分量。通常选择简单的
传递函数
21211()()1s
G s s
ττττ+=
>>+
想获得较好的环路响应，可以采用含有附加极点的高阶滤波器。
环路滤波器的输出给VCO 提供控制电压()v t 。VCO 基本上是一个正弦信号发
生器，其瞬时相位为
?2()2()t
c c f t t f t K v
d πφπττ-∞
+=+?
通常，我们将PLL 简化为如下闭环系统模型：
实际中，相位误差?φφ-比较小，因此??sin()φφφφ-≈-。则PLL 成为线性闭
环传递函数：
()/()1()/KG s s H s KG s s =
+
所谓面向判决环与非面向判决环：
当信号(;)s t φ携带信息序列{}n I 时，就是要使似然函数最大。我们一般采用两种方法：假定{}n I 是已知的；假定{}n I 是随机序列，在统计特性上求平均。
在面向判决参数估计中，假定在观测时间区间上信息序列已经被估计出来，
并且不存在解调差错，n n I I = ，其中n I
表示信息n I 的检测值。此时，除载波相位以外(;)s t φ是确知的。
在非面向判决参数估计中，我们将数据视为随机变量，并在最大化前将似然函数对这些随机变量求平均。为了计算这个积分，我们必须知道或者假定数据的概率分布函数。非面向判决环的两个例子是平方环和科斯塔斯环。
平方环：
科斯塔斯环：
面向判决与非面向判决环的比较：
10 的情况下，此时DFPLL（面向判
总之反正当解调器运行在差错概率低于2
决环）在性能上由于科斯塔斯环和平方环。当比特信噪比在0dB之上时DFPLL 的方差是科斯塔斯环中相位误差的方差的1/10~1/4。
(d)符号相位估计
解调器必须以符号速率周期性地在精确的抽样时刻抽样，因此必须在接收机中有一个时钟。在接收机中提取这种时钟信号的处理过程通常称为符号同步或时
钟恢复。应当注意，接收机不仅需要知道抽样频率，而且要知道在每一个符号间隔的什么位置上抽样。
常用的符号同步方法有：
1. 主站发送精确地时钟信号，接收机估计和补偿发送与接收信号之间的延迟，
这样发送机与接收机的时钟都同步到一个主时钟上，例如甚低频（VLF ）段（低于30kHz ）的无线通信系统。
2. 发送机在伴随信息信号同时发送一个时钟频率或其被频率信号。接收机可以
通过窄带滤波器提取时钟信号用来抽样。这样做虽然简单易行，但是缺点一是时钟信号的传输占用有用功率，二是时钟信号的传输占用一小部分信道带宽。这种方法常用于电话传输系统。此时该时钟信号的传输被许多用户共享。 3. 接收机从接收到的数据信号中直接提取时钟信号。分为面向判决和非面向判
决两种方法。 最大似然定时估计：
对于一个基带PAM 波形，它可表示为：
()(;)()r t s t n t τ=+
式中
(;)()
n n
s t I g t nT ττ=--∑
对于面向判决定时估计器，由解调器输出的信息符号当做已知的发送序列。此时似然函数为
()()(;)()()()
L L L n L n n T T n
n
C r t s t dt C I r t g t nT dt C I y ττττΛ==--=∑∑??
其中
()()()n T y r t g t nT dt
ττ=--?
似然函数对τ求导，使导数为零的τ值为ML 估计值。 下图为实现方法：
对于非面向判决定时估计，首先要将似然函数在信息符号的PDF 上求平均，得出()τΛ；再对()τΛ或ln ()()L ττΛ=Λ求导，得到求最大似然估计值的条件。下图为实现方法：
另一种非面向判决定时估计器是早-迟门同步器，它利用了匹配滤波器或相关器输出端信号的对称特性。由于匹配滤波器在t=T 时刻达到最大值，因此此时刻为最佳抽样时刻。
当噪声存在时，对信号峰值很难辨识。假定我们在t T τ=-时早抽样并且在
t T τ=+时迟抽样。早抽样的绝对值和迟抽样的绝对值将比峰值样值小（平均
意义上）。因为自相关函数相对最佳抽样时刻t=T 是偶函数，所以在t T τ=-和
t T τ=+时刻的自相关函数的绝对值相等。此时，适当的抽样时刻在两者之间
的中点。这是早-迟同步器的原理。下图为早-迟同步器方框图：
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% 【第五章课后习题】
5-7 试证明图5-3-5所示的早-迟们同步器近似于图P5-7中的定时系统。
证明;在非直接判决定时恢复，取函数最大值，
令
，
那么设
其中g(-t)为接收机匹配滤波器的脉冲响应，由于迟早门同步器的低值滤波器由求和运算器取代，其值近似等于定时恢复系统。%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
5-15解调QPSK时采用四次方（M=4）锁相环来产生载波相位，试求该环输入端的信号分量和噪声分量。假定只考虑噪声n(t)中的线性分量而略去其他分量，试求锁相环输出端的相位估计的方差。
解：匹配滤波器输出的接收矢量为，其中
，为载波相位，则有
，
若估计值由平均接收矢量
在信号间隔
K
上得到
，令
，则
的估计值为
，Nn 为均值为0，方差为No/2，所以的概率分布函数
为，所以。
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% 5-16 在二进制PSK 解调中，当载波相位误差为
时，二进制PSK 解调和检测的
错误概率为，假设锁相环的相位误差的模型为零均值高斯
随机变量，且方差远小于π。试求平均错误概率的表达式（以积分形式表示）。
解; 载波相位误差的概率密度函数为，所以其平均
错误概率为
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
5-17 QAM 信号的形式为s(t)=Re[sl(t;
)
e
t
f c πj2],式中sl(t;
)=-nT -(t g I n
n ），且{n I }.为复数据序列。试求该QAM 信号的延迟的ML 估计
值。
解：符号延迟的对数似然函数可表示为等效低通信号值
令=0，得，
设，
则得
。%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
第七章
由于第七章不在老师画的重点之内，因此我们小组仅就课后题涉及到的知识点进行了整理，希望对大家有所帮助。
第七章习题有7.13、7.32、7.36、7.50 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%【第七章课后习题】
7.13 已知生成矩阵
（a）交换已知生成矩阵的第一列和第三列可得系统码形式的生成矩阵
（b）校验矩阵
（c），其中s是伴随式，是差错图样。
差错图样伴随式
（d）该码的最小距离
课本第285页，表示了H中线性相关列的最小数目，本题中H中线性相关列的最小数目是4.也可以计算出各码字得出最小距离。
（e）信息序列101，乘以生成矩阵G可得码字C=1010011，满足
【7.13小结】
1、要掌握一般形式的生成矩阵化成系统码形式的生成矩阵
2、掌握H和G的相互转换
3、会计算最小距离
4、掌握标准阵列、伴随式（296页）
5、公式要知道
6、分组码的检错和纠错能力：
（n，k）分组码有能力检测出个错误，或者纠正个错误.一般地，
一个最小距离的码能检个错、纠个差错，这里及
。
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% 7.32 已知
（a）生成矩阵
（b）此码一共有个码字。因为H的线性相关列的最小数目是4，所以最小距离
（c）码的编码增益为（大信噪比时）
（d）若采用硬判决译码，能纠个差错
（e）容易发现G的每一行都与它自身及其他行正交，因此它们的线性组合也相互正交。
【7.32小结】
1、编码增益：（大信噪比时）
2、硬判决译码的检错和纠错能力%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% 7.36 已知,
由知，
（a）G=
数字通信原理实验报告 指导老师学生姓名 学号 专业班级宋虹 ************* *********************
实验_ --------------------------------------- 2实验目的 ---------------------------------------- 2实验内容 ---------------------------------------- 2基本原理 ---------------------------------------- 2实验步骤 ---------------------------------------- 9实验结果 ---------------------------------------- 11
实验一数字基带信号 一、实验目的 1、了解单极性码、双极性码、归零码、不归零码等基带信号波形特点。 2、掌握AMI、HDB,码的编码规则。 3、掌握从HDB,码信号中提取位同步信号的方法。 4、掌握集中插入帧同步码时分复用信号的帧结构特点。 5、了解HDB, （AMI）编译码集成电路CD22103o 二、实验内容 1、用示波器观察单极性非归零码（NRZ）、传号交替反转码（AMI）、三阶高密度双极性 码（HDB,）、整流后的AMI码及整流后的HDB,码。 2、用示波器观察从HDB,码中和从AMI码中提取位同步信号的电路中有关波形。 3、用示波器观察HDB,、AMI译码输岀波形。 基本原理 本实验使用数字信源模块和HDBs编译码模块。 1、数字信源 本模块是整个实验系统的发终端，模块内部只使用+5V电压，其原理方框图如图1-1所示，电原理图如图1-3所示（见附录）。本单元产生NRZ信号，信号码速率约为170. 5KB, 帧结构如图1-2所示。帧长为24位，其中首位无泄义，第2位到第8位是帧同步码（7位巴克码1110010）,另外16位为2路数据信号，每路8位。此NRZ信号为集中插入帧同步码时分复用信号，实验电路中数据码用红色发光二极管指示，帧同步码及无左义位用绿色发光二极管指示。发光二极管亮状态表示1码，熄状态表示0码。 本模块有以下测试点及输入输岀点： ?CLK 晶振信号测试点 ?BS-0UT 信源位同步信号输岀点/测试点（2个） ?FS 信源帧同步信号输出点/测试点 ?NRZ-OUT（AK）NRZ信号（绝对码）输岀点/测试点（4个） 图1-1中各单元与电路板上元器件对应关系如下：
吉林工程技术师范学院 信息工程学院 《数字通信系统》 课程设计报告 题目：基于MATLAB数字基带调制 专业：电子信息工程 班级：电子信息1041班 姓名：唐欢 学号： 25 号 指导教师：范珩王冬梅 时间： 2013/11/25----2013/12/13
目录 第一章绪论 (1) 1.1通信的发展史简介 (1) 1.2设计的目的及意义 (2) 第二章数字基带信号 (3) 2.1数字基带调制原理 (3) 2.2单极性不归零波形 (4) 2.3双极性不归零波形 (4) 2.4单极性归零波形 (5) 2.5双极性归零波形 (6) 第三章载波调制的数字传输 (7) 3.1载波调制的原理 (7) 3.2 二进制2ASK的调制与解调仿真 (8) 3.3二进制2FSK的调制与解调仿真 (15) 3.4二进制2PSK的调制与解调仿真 (20) 第四章总结 (25) 参考文献.............................................. I 附录：................................................ I
第一章绪论 1.1通信的发展史简介 随着数字通信技术和计算机技术的快速发展以及通信网与计算机网络的相互融合，信息科学技术已成为21世纪和世界的新的强大推动力。信息是一种资源，只有通过广泛的传播与交流，才能产生利用价值，而欣喜的传播与交流，是依靠各种通信方式与技术来实现的。学习和掌握现代通信原理与技术是信息社会每一位成员，尤其是未来通信工作者的迫切需求。 通信就是从一地向另一地传递消息。通信的目的是传递消息中所包含的信息。人们可以用语言、文字、数据、图片或活动图像等不同形式的消息来表达信息。信息是消息的内涵，即消息中所包含的人们原来不知而待知的内容于传输含有信息的消息，否则，就失去了通信的意义。实现通信的方式很多，如手势、语言、旌旗、消息树、烽火台、金鼓和译码传令，以及现代社会的电报、电话、广播、电视、遥控、遥测、因特网、数据和计算机通信等，这些都是消息传递方式和信息交流的手段。随着社会的进步和科学技术的发展，目前使用最广泛的通信方式是电通信。由于电通信迅速、准确、可靠且不受时间、地点、距离的限制，自然科学领域凡是涉及“通信”这一术语时，一般均值“电通信”。 通信系统就是传递信息所需要的一切技术设备和传输媒质的总和，包括信息源、发送设备、信道、接收设备和信宿(受信者) ，它的一般模型如图1-1所示。
北京邮电大学函授、远程教育 《数字通信原理》总复习教案 第1章概述 数字通信系统的基本概念 1.模拟信号与数字信号 P2 模拟信号——幅度取值是连续的 数字信号——幅度取值是离散的二进制 多进制 数字信号与模拟信号的区别是根据幅度（表征信息的参量）取值上是否离散而定的。 2.模拟通信与数字通信 P8 ●根据传输信道上传输信号的形式不同，通信可分为 模拟通信——以模拟信号的形式传递消息（采用频分复用实现多路通信）。 数字通信——以数字信号的形式传递消息（采用时分复用实现多路通信）。 ●数字通信传输的主要对象是模拟语音信号等，而信道上传输的一般是二进制的数字信号。 所要解决的首要问题 模拟信号的数字化，即模／数变换（A/D变换） 3.数字通信系统的构成 P9 各部分的功能。 数字通信的特点 1.数字通信的特点 P10 1）抗干扰能力强，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、小型化 5）占用频带较宽
数字通信系统的主要性能指标 1.有效性指标 P11 ·信息传输速率——定义、公式l n f f s B ??=、物理意义 ·符号传输速率——定义、公式（B B t N 1= ）、关系：M N R B b 2log = ·频带利用率——是真正用来衡量数字通信系统传输效率的指标（有效性） 频带宽度符号传输速率 = η Hz Bd / 频带宽度 信息传输速率 = η Hz s bit // 2.可靠性指标 P12 ·误码率——定义 ·信号抖动 例1 设信号码元时间长度为s 7 106-?，当（1）采用4电平传输时，求信息传输速率和符号传输速率。（2）若系统的带宽为2000kHz ,求频带利用率为多少Hz s bit //。 解：（1）符号传输速率为 Bd t N B B 671067.110 61 1?=?== - 数据传信速率为 s Mbit M N R B b /34.34log 1067.1log 26 2=??== （2）Hz s bit //67.110 20001034.33 6 =??==频带宽度信息传输速率η 例2 接上题，若传输过程中2秒误1个比特，求误码率（误比特率）。 解：误码率（误比特率）＝差错比特数／传输总比特数 76 105.110 34.321 -?=??=
《数字通信技术》期末复习题 一、选择题 1．非均匀量化的特点是（） A．量化间隔不随信号幅度大小而改变B．信号幅度大时，量化间隔小 C．信号幅度小时，量化间隔大D．信号幅度小时，量化间隔小 2．对于M进制的离散消息源消息源，其平均信息量最大时的概率分布为（）。 A．均匀分布 B．正态分布 C．瑞利分布 D．指数分布 3．通信系统可分为基带传输和频带传输，以下属于基带传输方式的是（）。 A．PSK传输方式 B．PCM传输方式 C．QAM传输方式 D．SSB传输方式 4．产生频率选择性衰落的原因是（）。 A．幅频畸变Ｂ．相频畸变 C．多径传播Ｄ．瑞利衰落 5．若采用空间分集技术，抗选择性衰落较差合并方式为（）。 A．最佳选择方式Ｂ．最大功率合并方式 C．最小色散合并方式Ｄ．最大信噪比合并方式 6．以下属于恒参信道的是（）。 A．微波对流层散射信道 B．超短波电离层散射信道 C．短波电离层反射信道 D．微波中继信道 7．被用在实际应用中的抽样方式为（）。 A．冲击抽样 B．自然抽样 C．平顶抽样 D．冲击抽样和平顶抽样 https://www.doczj.com/doc/5d6217399.html,ITT规定，数字通信中语音信号的抽样频率是( ) A. 8kHz B. 16kHz C. 4kHz D. 12kHz 9．人讲话的语声信号为( ) A.模拟信号 B.数字信号 C.调相信号 D.调频信号 10．衡量系统有效性最全面的指标是（）。 A．系统的响应速率 B．系统的带宽 C．系统的频带利用率 D．系统的传输速率 11．以下属于数字信号是（）。 A．PAM信号Ｂ．PDM信号 C．PPM信号Ｄ．PCM信号 12.样值为513?，它属于A律13折线的(l=8)( D ) A.第4量化 B.第5量化段 C.第6量化段 D.第7量化段 13．以下4种传输码型中含有直流分量的传输码型是（ A ） A．双极性归零码B．HDB3码C．AMI码D．CMI码 14．样值为444?，它属于A律13折线的(l=8)（ C ） A．第4量化段B．第5量化段C．第6量化段 D．第7量化段 15．按信号特征通信系统可分为模拟和数字通信系统，以下为数字通信系统的是（）。 A．采用PAM方式的通信系统 B．采用SSB方式的通信系统 C．采用VSB方式的通信系统 D．采用PCM方式的通信系统 16．在数字通信系统中，传输速率属于通信系统性能指标中的（）。
中南大学 数字通信原理实验报告指导老师***** 学生姓名*** 学号*********** 专业班级*****************
目录 实验四 ----------------------------------------2 实验目的 ----------------------------------------2 实验内容 ----------------------------------------2基本原理 ----------------------------------------2实验步骤 ----------------------------------------9 实验结果 ----------------------------------------11
实验四数字解调与眼图 一、实验目的 1. 掌握2DPSK相干解调原理。 2. 掌握2FSK过零检测解调原理。 二、实验内容 1. 用示波器观察2DPSK相干解调器各点波形。 2. 用示波器观察2FSK过零检测解调器各点波形。 3．用示波器观察眼图。 三、基本原理 可用相干解调或差分相干解调法（相位比较法）解调2DPSK信号。在相位比较法中，要求载波频率为码速率的整数倍，当此关系不能满足时只能用相干解调法。本实验系统中，2DPSK载波频率等码速率的13倍，两种解调方法都可用。实际工程中相干解调法用得最多。2FSK信号的解调方法有：包络括检波法、相干解调法、鉴频法、过零检测法等。 图4-1 数字解调方框图 （a）2DPSK相干解调（b）2FSK过零检测解调 本实验采用相干解调法解调2DPSK信号、采用过零检测法解调2FSK信号。2DPSK模块内部使用+5V、+12V和-12V电压，2FSK模块内部仅使用+5V电压。图4-1为两个解调器的原理方框图，其电原理图如图4-2所示（见附录）。
信息工程学院 2014 / 2015学年第一学期 课程设计报告 课程名称：通信原理课程设计 专业班级：统本电信1201 学生学号：12610304152213 12520527151362 学生姓名：陈钰康 夏涛 指导教师：田亚楠
摘要 8PSK(8 Phase Shift Keying，8移相键控)是八进制相移键控，它是一种相位调制算法。相位调制（调相）是频率调制（调频）的一种演变，载波的相位被调整用于把数字信息的比特编码到每一词相位改变（相移）。 8PSK中的“PSK”表示使用移相键控方式，移相键控是调相的一种形式，用于表达一系列离散的状态，8PSK对应8种状态的PSK。如果是其一半的状态，即4种，则为QPSK，如果是其2倍的状态，则为16PSK。因为8PSK拥有8种状态，所以8PSK每个符号(symbol)可以编码3个比特(bits)。8PSK抗链路恶化的能力（抗噪能力）不如QPSK，但提供了更高的数据吞吐容量。本次课程设计过程中，利用了MATLAB7.1仿真实现了8PSK信号的调制与解调，并仿真8PSK载波调制信号在高斯白噪声信道下的误码率及误比特率性能，并用MATLAB仿真出了调制信号、载波信号及已调信号的波形图和频谱图。并在高斯白噪声下，讨论了8PSK 误码率及误比特率性能。 关键字：8PSK;载波的调制；解调;
目录 一．设计内容及要求（PSK信号的仿真） (1) 二．相关理论知识的论述分析 (1) 2. 1.1、8PSK的概念 (1) 2. 1.2、8PSK的特点 (1) 2.2.1、 PSK的调制 (2) 2.2.2、调制的概念 (2) 2.2.3、调制的种类 (2) 2.2.4、调制的作用 (3) 2.2.5、调制方式 (3) 三．系统原理框图及分析(8PSK的原理) (3) 四．完整的设计仿真过程 (4) 五．仿真结果输出及结论 (6) 六．仿真调试中出现的错误、原因及排除方法 (7) 七．总结本次设计，指出设计的核心及应用价值，提出改进意见和展望 (7) 八．收获、体会 (7) 九．参考文献 (8)
数据通信原理复习题 一、填空题 1、典型的数据终端设备（）由数据输入设备、数据输出设备和（）三部分构成。 2、数据通信系统根据处理形式的不同，可分为（）、远程批量处理系统和分时处理系统三类。 3、如果串行传输的数据码流其速率为9600bit/s,那么8位并行数据传输线上的访问周期为（）毫秒。 4、随机过程的数学期望a(t)通常是一个时间函数，它表示随机过程各个时刻数学期望值随时间的变化情况，反映随机过程在时间上（）的位置。 5、平稳随机过程的数学期望是与时间无关的常数，其平均功率有界，自相关函数仅与（）有关，而与时间的起点无关。 6、数据传输是指在（）上传输数据信号。 7、若利用话路信道300HZ～3400HZ来传输4QAM信号，如α＝0，则其频带利用率为（）bit/s·hz。 8、通常，在纠、检错编码中引入的监督码元越多，信道的（）下降亦越快。 9、若要检出三个错码，则分组码的最小码距d min应( ). 10、一个完整的DTE/DCE接口标准应包括四个特性，其中（）特性规定了接口中各条信号线的用途。 11、在面向字符的数据传输控制规程中，使用了10个传输控制字符，当以同步字符通信时，除了（）字符允许使用外，其余9个传输控制字符都不允许在电文的标题和正文中出现。 12、报文的报头（或标题）包括发信站地址、（）地址和其它辅助控制信息等。 13、在数据报方式中，每个节点都要对要转发的数据分组进行（）选择。 14、根据OSI参考模型，数据链路层主要用于（）链路连接，实现无差错传输。 15、呼叫请求分组和呼叫接受分组传输时延之和，定义为（）。 16、调制速率又称符号速率、( )、码速率( )等。 17、采用频率复用、乒乓法( )和（）技术时，二线线路可实现全双工数据传输。 18、在异步传输通信中，为可靠传送一个汉字( )，采用无校验方式，停止信号长度为一个码元。那么，其传输效率为（）。 19、.散弹噪声的平均值为零，幅度的概率密度函数为（）分布。 20、为了反映随机过程不同时刻之间的内在统计特性，采用（）函数和相关函数R(t1,t2)。 21、通常把不搬移基带信号频谱的传输方式称为（）。 22、在2PSK输出信号中存在倒相现象，其解决方法是采用（）。 23、循环码任一许用码组经过（）后所得到的码组仍为它的一许用码组。 24、(7，4)汉明码能检出（）个错误。 25、.DTE与DCE的界面就是OSI参考模型中（）层的接口。 26、CCITT(ITU-T)V.24建议中的（）接口是DTE与调制解调器之间的接口。
通信原理期末考试试题及答案 一、填空题（总分24，共12小题，每空1分） 1、数字通信系统的有效性用 传输频带利用率 衡量，可靠性用 差错率 衡量。 2、模拟信号是指信号的参量可 连续 取值的信号，数字信号是指信号的参量可 离散 取值的信号。 3、广义平均随机过程的数学期望、方差与 时间 无关，自相关函数只与时间间隔有关。 4、一个均值为零方差为2 n σ的窄带平稳高斯过程，其包络的一维分布服从瑞利分布，相位的一维分布服从均匀分布。 5、当无信号时，加性噪声是否存在 是 乘性噪声是否存在 否 。 6、信道容量是指： 信道传输信息的速率的最大值 ，香农公式可表示为：)1(log 2N S B C + =。 7、设调制信号为f （t ）载波为 t c ωcos ，则抑制载波双边带调幅信号的时域表达式为 t t f c ωcos )(，频域表达式为 )]()([2 1 c c F F ωωωω-++。 8、对最高频率为f H 的调制信号m （t ）分别进行AM 、DSB 、SSB 调制，相应已调信号的带宽分别为 2f H 、 2f H 、 f H 。 9、设系统带宽为W ，则该系统无码间干扰时最高传码率为 2W 波特。 10、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。 11、在数字通信中，产生误码的因素有两个：一是由传输特性不良引起的 码间串扰，二是传输中叠加的 加性噪声 。 12、非均匀量化的对数压缩特性采用折线近似时，A 律对数压缩特性采用 13 折线近似，μ律对数压缩特性采用15 折线近似。 二、简答题（总分18，共4小题） 1、随参信道传输媒质的特点（3分） 答：对信号的衰耗随时间变化、 传输的时延随时间变化、 多径传播 2、简述脉冲编码调制的主要过程。(6分) 抽样是把时间连续、幅值连续的信号变换为时间离散，幅值连续的脉冲信号；量化是把时间离散、幅值连续的脉冲信号变换为幅值离散、时间离散的多电平脉冲信号；编码是把幅值、时间均离散的多电平脉冲信号用一组数字序列表示。 3、简单叙述眼图和系统性能之间的关系（6分） 最佳抽样时刻对应眼睛张开最大时刻；对定时误差的灵敏度有眼图斜边的斜率决定；图的阴影区的垂直高度，表示信号幅度畸变范围；图中央横轴位置对应判决门限电平；抽样时刻上，上下阴影区的间隔距离之半为噪声容限。 4、简述低通抽样定理。（3分） 一个频带限制在（0，f H ）内的时间连续信号m(t)，如果以H 21 f ≤ T 的时间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 2、设信息序列为00001，试编为AMI 码和HDB3码（第一个非零码编为+1），并画出相应波形。（6分） 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1AMI HDB3AMI HDB3 +1 0 0 0+V-B 0 0-V 0 0+1-1+B 0 0+V-1 +1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0-1+1 0 0 0 0-1 +1 0 0 0+1-1 0 0-1 0 0+1-1+1 0 0+1-1 1、已知调制信号()()t t m π2000cos =载波为t π410cos 2，分别画出AM 、DSB 、SSB （下边带）信号的频谱。（6分）
《数字通信原理与技术》实验报告 学院：江苏城市职业学院 专业：计算机科学与技术 班级： 姓名：___________ 学号： ________
实验一熟悉MATLAB环境 一、实验目的 （1）熟悉MATLAB的主要操作命令。 （2）掌握简单的绘图命令。 （3）用MATLAB编程并学会创建函数。 （4）观察离散系统的频率响应。 二、实验内容 (1)数组的加、减、乘、除和乘方运算。输入A=【1 2 3 4】，B=【3 4 5 6】，求C=A+B，D=A-B，E=A.*B，F=A./B，G=A.^B并用stem语句画出A、B、C、D、E、F、G。 (2)用MATLAB实现下列序列： a）x（n）=0.8n 0≦n≦15 b）x（n）=e(0.2+0.3j) 0≦n≦15 c）x（n）=3cos(0.125πn+0.2π)+0.2sin(0.25πn+0.1π) 0≦n≦15 d) 将c）中的x（n）扩展成以16为周期的函数x16（n）=x（n+16），绘出四个周期。 e) 将c）中的x（n）扩展成以10为周期的函数x10（n）=x（n+10），绘出四个周期。 (3) 绘出下列时间函数图形，对x轴、y轴以及图形上方均须加上适当的标注： a）x (t )=sin(2πt) 0≦n≦10s b) x (t)=cos(100πt)sin(πt) 0≦n≦14s 三、程序和实验结果 (1)实验结果： 1、A=[1,2,3,4] B=[3,4,5,6] C=A+B D=A-B E=A.*B F=A./B G=A.^B A =1 2 3 4 B =3 4 5 6 C =4 6 8 10 D =-2 -2 -2 -2 E =3 8 15 24 F =0.3333 0.5000 0.6000 0.6667 G =1 16 243 4096 >> stem(A) >> stem(B) >> stem(C) >> stem(D) >> stem(E) >> stem(F)
数字通信原理复习题 单项选择题 1．数字通信相对于模拟通信最显著的特点是（ B ）。 A．占用频带小Ｂ．抗干扰能力强 C．传输容量大Ｄ．易于频分复用 2．以下属于数字信号是（ D ）。 A．PAM信号Ｂ．PDM信号 C．PPM 信号Ｄ．PCM信号 3．通信系统可分为基带传输和频带传输，以下属于频带传输方式的是（ C ）。 A．PAM传输方式 B．PCM传输方式 C．PSK 传输方式 D．⊿M传输方式 4．通信系统可分为基带传输和频带传输，以下属于基带传输方式的是（ B ）。 A．PSK传输方式 B．PCM传输方式 C．QAM 传输方式 D．SSB传输方式 5．以下属于码元速率单位的是（ A ）。 A．波特 B．比特 C．波特/s D．比特/s 6．PCM30／32系统发送复帧同步码的周期是( D) A．125sμＢ．250sμ C．1ms Ｄ．2ms 7．PCM30／32系统发送1帧同步码的周期是( A) A．125sμＢ．250sμ C．1ms Ｄ．2ms 8．人讲话的语声信号为( A) A.模拟信号 B.数字信号 C.调相信号 D.调频 信号 9．调制信道的传输特性不好将对编码信道产生影响，其结果是对数字信号带来（ B ）。 A．噪声干扰 B．码间干扰 C．突发干扰D．噪声干扰和突发干扰 10．连续信道的信道容量将受到“三要素”的限制，其“三要素”是（ B ）。 A．带宽、信号功率、信息量 B．带宽、信号功率、噪声功率谱密度 C．带宽、信号功率、噪声功率 D．信息量、带宽、噪声功率谱密度 11．以下不能无限制地增大信道容量的方法是（ D ）。 A．无限制提高信噪比 B．无限制减小噪声C．无限制提高信号功率 D．无限制增加带宽12．根据香农公式以下关系正确的是（ A ）。 A．信道容量一定，信道的带宽越宽信噪比的要求越小； B．信道的容量与信道的带宽成正比； C．信道容量一定，信道的带宽越宽信噪比的要求 越高； D．信道的容量与信噪比成正比。 13．以下不属于线性调制的调制方式是（ D ）。 补：非线性调制：频率调制FM，相位调制PM A．AM Ｂ．DSB C．SSB Ｄ．FM 14．设某传输码序列为+1-10000+100-1+100-1+100-1， 该传输码属于（ D ）。 A．RZ码 B．HDB3码 C．CMI 码 D．AMI码 15．设某传输码序列为 +1-100-1+100+1-1000-1+100-1，该传输码属于 （ C ）。 A．AMI码Ｂ．CMI码 C． 3 HDB 码Ｄ．RZ码 16．我国PCM数字设备间的传输接口码型是 （ B ）。 A．AMI码 B．HDB3码 C．NRZ码 D．RZ码 17．以下数字码型中，不具备一定的检测差错能力码 为（ A ）。 A．NRZ码 B．CMI码 C．AMI码D．HDB3码 18．以下可以消除或减小码间干扰方法是（ B ）。 A．自动增益控制技术Ｂ．均衡技术 C．最佳接收技术Ｄ．量化技术 19．在数字基带传输系统中，以下不能消除码间干扰 系统传输特性为（ C ）。 A．理想低通特性 B．升余弦 特性 C．匹配滤波特性 D．线性滚 降特性 20．观察眼图应使用的仪表是（ C ）。 A．频率计 B．万用表 C．示波器 D．扫频仪 21．三种数字调制方式之间，其已调信号占用频带的 大小关系为（ C ）。 A．2ASK= 2PSK= 2FSK Ｂ．2ASK= 2PSK＞2FSK C．2FSK＞2PSK= 2ASK Ｄ．2FSK＞ 2PSK＞2ASK 22．在数字调制技术中，其采用的进制数越高，则 （ C ）。 A．抗干扰能力越强Ｂ．占用的频带越宽 C．频谱利用率越高Ｄ．实现越简单 23．在误码率相同的条件下，三种数字调制方式之间 抗干扰性能好坏的关系为（ B ）。
数字通信原理 实验报告 实验一AMI、HDB3编译码实验 学院计算机与电子信息学院 专业班级 姓名学号 指导教师 实验报告评分：_______
实验一 AMI、HDB3编译码实验 一、实验目的 了解由二进制单极性码变换为AMI码HDB3码的编码译码规则，掌握它的工作原理和实验方法。 二、实验内容 1．伪随机码基带信号实验 2．AMI码实验 ① AMI码编码实验 ② AMI码译码实验 ③ AMI码位同步提取实验 3．HDB3编码实验 4．HDB3译码实验 5．HDB3位同步提取实验 6．AMI和HDB3位同步提取比较实验 7．HDB3码频谱测量实验 8．书本上的HDB3码变化和示波器观察的HDB3码变化差异实验 三、基本原理:PCM信号基带传输线路码型 PCM信号在电缆信道中传输时一般采用基带传输方式，尽管是采用基带传输方式，但也不是将PCM编码器输出的单极性码序列直接送入信道传输，因为单极性脉冲序列的功率谱中含有丰富的直流分量和较多的低频分量，不适于直接送人用变压器耦合的电缆信道传输，为了获得优质的传输特性，一般是将单数性脉冲序列进行码型变换，以适应传输信道的特性。 (一)传输码型的选择 在选择传输码型时，要考虑信号的传输信道的特性以及对定时提取的要求等。归结起来，传输码型的选择，要考虑以下几个原则: 1．传输信道低频截止特性的影响 在电缆信道传输时，要求传输码型的频谱中不应含有直流分量，同时低频分量要尽量少。原因是PCM端机，再生中继器与电缆线路相连接时，需要安装变压器，以便实现远端供电(因设置无人站)以及平衡电路与不平衡电路的连接。 图1.1是表示具有远端供电时变压器隔离电源的作用，以保护局内设备。 图1.1变压器的隔离作用 由于变压器的接入，使信道具有低频截止特性，如果信码流中存在直流和低频成分，则
《数字通信计算机仿真》 课程设计论文 班级:通信工程三班 姓名:郭利霞 学号：100104030068 时间: 2013年7月15日 - 1 -
一、课程设计目的 通过本次课程设计使学生深入理解和掌握调幅通信系统的各个关键环节，包括调制、解调、滤波、传输、噪声对通信质量的影响等。在数字信号处理实验课的基础上更加深入地掌握数字滤波器的设计原理及实现方法。使学生对系统各关键点的信号波形及频谱有深刻的认识。 二、课程设计意义 通讯技术的发展日新月异，本专业的学生不但需要掌握扎实的基础理论，而且还应特别注意实践能力的培养。本次设计是对学生综合能力的检验，它涉及三门主干课程，包括《通信原理》、《数字信号处理》、《C/C++语言程序设计》。通过本次设计对学生的综合运用专业基础知识及软件设计能力也会有较大提高。 三、系统简介及说明 数字通信的基本特征是，它的消息或信号具有“离散”或“数字”的特性，从而使数字通信具有许多特殊的问题。在模拟通信中强调变换的线性特性，即强调已调参量与代表消息的基带信号之间的比例特性；而在数字通信中，则强调已调参量与代表消息的数字信号之间的一一对应关系。 - 2 -
- 3 - 另外，数字通信系统中还存在以下突出问题：第一，数字信号传输时，信道噪声或干扰所造成的差错，原则上是可以控制的。这是通过所谓的差错控制编码（如：2FSK ）来实现的。于是，就需要在发送端增加一个基带信号形成器（编码器） ，而在接收端相应需要一个相干解调器。第二，由于数字通信传输的是一个接一个按一定节拍传送的数字信号，因而接收端必须有一个与发端相同的节拍，否则，就会因收发步调不一致而造成混乱。另外，为了表述消息内容，基带信号都是按消息特征进行编组的，于是，在收发之间一组组的编码的规律也必须一致，否则接收时消息的真正内容将无法恢复。所以在数字通信系统抽样判决中，要注意同步问题。 四、设计内容和理论依据 1、 设计内容 本次设计的主要内容是用软件模拟一套数字通信系统。原理 如下所示： 图例 信源信号： 信宿信号： 信道信号： LPF 信号输入 BPF LPF 信号输出 cos(2πf c t ) 白噪声
通信原理期末考试复习题及答案 一、填空题 1. 数字通信系统的有效性用 衡量，可靠性用 衡量。 2. 模拟信号是指信号的参量可 取值的信号，数字信号是指信号的参量可 取值的 信号。 3. 广义平均随机过程的数学期望、方差与 无关，自相关函数只与 有关。 4. 一个均值为零方差为2n σ的窄带平稳高斯过程，其包络的一维分布服从 分布，相 位的一维分布服从 分布。 5. 当无信号时，加性噪声是否存在？ 乘性噪声是否存在？ 。 6. 信道容量是指： ，香农公式可表示为：)1(log 2N S B C +=。 7. 设调制信号为f （t ）载波为t c ωcos ，则抑制载波双边带调幅信号的时域表达式为 t t f c ωcos )(，频域表达式为)]()([2 1c c F F ωωωω-++。 8. 对最高频率为f H 的调制信号m （t ）分别进行AM 、DSB 、SSB 调制，相应已调信号的带宽分别为 2f H 、 2f H 、 f H 。 9. 设系统带宽为W ，则该系统无码间干扰时最高传码率为 波特。 10. PSK 是用码元载波的 来传输信息，DSP 是用前后码元载波的 来传输信息，它可克服PSK 的相位模糊缺点。 11. 在数字通信中，产生误码的因素有两个：一是由传输特性不良引起的 ， 二是传输中叠加的 。 12. 非均匀量化的对数压缩特性采用折线近似时，A 律对数压缩特性采用 折线 近似，μ律对数压缩特性采用 折线近似。 13. 通信系统的两个主要性能指标是 和 。 14. 时分复用中，将低次群合并成高次群的过程称为 ；反之，将高次群分解为低 次群的过程称为 。
目录 一、课程设计目的 (1) 二、设计任务书 (1) 三、进度安排 (1) 四、具体要求 (2) 五、课程设计内容 (2) 5.1数字频带传输系统 (2) 5.2二进制振幅键控(2ASK) (3) 5.2.1调制实验原理框图： (3) 5.2.2 调制实验步骤 (4) 5.2.3 解调的原理框图 (7) 5.3二进制频移键控(2FSK) (8) 5.3.1 2FSK调制原理 (8) 5.3.2 调制实验步骤 (8) 5.3.3 2FSK解调的原理框图： (12) 5.4二进制移相键控(2PSK) (12) 5.4.1 2PSK调制原理 (12) 5.4.2 2PSK调制的实验步骤 (13) 5.4.3 2PSK解调的原理框图 (16) 5.5二进制差分相位键控(2DPSK) (17) 5.5.1 2DPSK调制原理 (17) 5.5.2 2DPSK调制的实验步骤 (17) 5.5.3 2DPSK的解调原理框图 (21) 5.6 二进制数字信号的功率谱密度 (21) 5.6.1．2ASK 信号的功率谱密度 (21) 5.6.2 2FSK 信号的功率谱密度 (22) 5.6.3 2PSK 及 2DPSK信号的功率谱密度 (22) 六、运行程序过程中产生的问题及采取的措施 (23) 七、总结和展望 (23) 八、参考文献 (24)
一、课程设计目的 本课程是为通信工程专业本科生开设的专业必修课，结合学生的专业方向的理论课程，充分发挥学生的主动性，使学生掌握应用MATLAB或者SYSTEMVIEW 等仿真软件建立通信系统，巩固理论课程内容，规范文档的建立，培养学生的创新能力，并能够运用其所学知识进行综合的设计。 通信系统原理的课程设计是对通信系统仿真软件、课程学习的综合检验，配合理论课的教学，让学生亲自参加设计、仿真、验证通信系统的一般原理、调制解调原理、信号传输及受噪声影响等方面的知识点。 二、设计任务书 设计选题：数字频带传输系统的设计 a．利用所学的《通信原理及应用》的基础知识，分别设计2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK数字调制器。完成对各种二进制数字已调信号的的调制器与解调器的电路设计与程序仿真，并对其仿真结果进行分析。要求理解2ASK信号的产生，掌握2ASK 信号的调制原理和实现方法并画出实现框图。 b．利用MATLAB、SystemView、C等语言进行，软件不限。要求给出2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK 各种已调信号的调制、解调的原理框图、仿真电路图，给出信号的频谱图、调制前与解调后数据波形比较覆盖图，加噪前后相关波形。 三、进度安排
复习题 名词：同步, 映射, 抽样，量化, DPCM, 汉明码, 复用, 定位，时分多路复用，正码速调整，同步复接，异步复接 问答： 1.数字信号和模拟信号的特点。 2.数字信号的有效性和可靠性指标及其计算方法。 3.为什么数字通信的抗干扰性强，无噪声积累? 4.低通和带通信号抽样定理。 5.回答均匀量化与非均匀量化的特点，说明为什么引入非均匀量化. 6.说明码的抗干扰能力与最小码距的关系. 7.什么叫PCM零次群? PCM30/32一至四次群的速率和接口码型分别是什么? 8.帧同步的目的是什么? PCM30/32系统的帧同步码型为何? 9.PCM帧同步系统处理流程图。 10.PCM30/32系统帧结构。 11.PCM帧同步系统中，前方保护和后方保护分别是指什么？其各自防止的现 象是什么？ 12.PCM一次群到异步复接二次群，与同步复接的区别。 13.简述SDH通信系统的特点。 14.SDH帧结构分哪几个区域? 各自的作用是什么? 15.SDH 网的速率等级有哪些? 16.SDH 中复用的概念是什么? 17.SDH 传送网的基本物理拓扑有哪几种? 18.SDH数字通信系统的特点是什么？ 19.画出SDH帧结构，计算出STM-N各个区域的速率大小 20.SDH网同步方式和时钟工作方式。 21.G.707 SDH复用结构。 计算方面： 1.A律13折线编解码，7/11变换； 2.带通信号的抽样及其计算，抽样后信号的频谱形式； 3.循环码计算，循环码多项式，监督矩阵和生成矩阵
4.SDH帧结构中各个信息结构速率的计算 5.系统循环码的多项式计算。 1. 某设备未过载电平的最大值为4096mv，有一幅度为2000mv的样值通过A律13折线逐次对分编码器，写出编码器编码过程及输出的8位PCM码。 2. PCM30/32路的帧长，路时隙宽，比特宽，数码率各为多少？ 3. 设数字信号码元时间长度为05sμ，如采用八电平传输，求信息传输速率及符号速率；若传输过程中2秒误1个比特，求误码率。 4. 为什么同步复接要进行码速变换？ 答：对于同步复接，虽然被复接的各支路的时钟都是由同一时钟源供给的，可以保证其数码率相等，但为了满足在接收端分接的需要，还需插入一定数量的帧同步码；为使复接器、分接器能够正常工作，还需加入对端告警码、邻站监测及勤务联络等公务码（以上各种插入的码元统称附加码），即需要码速变换。 5. 异步复接中的码速调整与同步复接中的码速变换有什么不同？ 答：码速变换是在平均间隔的固定位置先留出空位，待复接合成时再插入脉冲（附加码）； 而码速调整插入脉冲要视具体情况，不同支路、不同瞬时数码率、不同的帧，可能插入，也可能不插入脉冲（不插入脉冲时，此位置为原信息码），且插入的脉冲不携带信息。 6.由STM-1帧结构计算出①STM-1的速率。②SOH的速率。③AU-PTR的速率。 7.采用13折线A律编码，设最小的量化级为1个单位，已知抽样脉冲值为-95 单位。 (1)试求此时编码器输出码组，并计算量化误差（段内码用自然二进制码）；写出对应于该7位码（不包括极性码）的均匀量化11位码。 8.设数字信号码元时间长度为1sμ，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
数字通信原理》综合练习题 一、填空题 1 、模拟信号的特点是 幅度（信号强度）的取值连续变化 ，数字信号的特点是 ___ 幅度的取值离散变化 _ 。 2 、模拟通信采用 频分制 ___实现多路通信，数字通信采用 时分制 _ 实现多路通信。 3、 PAM 信号的 ___幅度 _ 连续， ___时间 离散，它属于 ___模拟 ___信号。 4 、数字通信系统的主要性能指标有 _ 有效性 ___和 ___ 可靠性 ____ 两个方面。 5、 A/D 变换包括 __ 抽样 ____ 、 ____ 量化 ___ 和 _____ 编码 三步。 6、 D/A 变换包括 __ 译码 _____ 和 ___ 低通 _____ 两步。 7 、波形编码是 _ 对信号波形进行的编码（或根据语声信号波形的特点，将其转换 为数字 信号） 。 8 、参量编码是 ___ 提取语声信号的一些特征参量对其进行编码 ______ 。 9 、抽样是将模拟信号在 ___ 时间上 __ 离散化的过程，抽样要满足 __抽样定理。 10、量化是将 PAM 信号在 幅度上 _______ 离散化的过程。 11、量化分为 ___ 均匀量化 ___ 和 ___ 非均匀量化 __。 12、均匀量化量化区内（非过载区）的最大量化误差为 ___=△ /2 __ ；过载区内的最大量 化误差为 __ > △ /2___ 。 13、 A 律压缩特性小信号时，随着 时，随着 A 的增大，信噪比改善量 14、实现非均匀量化的方法有 ________________ ___模拟压扩法 和 15、 A 律压缩特性一般 A 的取值为 87.6 ______ 。 A 的增大，信噪比改 善量 Q___下降 ___ 。 Q ___ 提高 ___ ；大信 号
学生实验报告
） 实际上，考虑到低通滤波器特性不可能理想，对最高频率为3400Hz的语言信号，通常采用8KHz 抽样频率，这样可以留出1200Hz的防卫带。见图4。如果fs＜fH，就会出现频谱混迭的现象，如图5所示。 在验证抽样定理的实验中，我们用单一频率fH的正弦波来代替实际的语音信号。采用标准抽样频率fs＝8KHZ。改变音频信号的频率fH，分别观察不同频率时，抽样序列和低通滤波器的输出信号，体会抽样定理的正确性。 验证抽样定理的实验方框图如图6所示。在图8中，连接（8）和（14），就构成了抽样定理实验电路。由图6可知。用一低通滤波器即可实现对模拟信号的恢复。为了便于观察，解调电路由射随、低通滤波器和放大器组成，低通滤波器的截止频率为3400HZ
2、多路脉冲调幅系统中的路际串话 ~ 多路脉冲调幅的实验方框图如图7所示。在图8中，连接（8）和（11）、（13）和（14）就构成了多路脉冲调幅实验电路。 分路抽样电路的作用是：将在时间上连续的语音信号经脉冲抽样形成时间上离散的脉冲调幅信号。N路抽样脉冲在时间上是互不交叉、顺序排列的。各路的抽样信号在多路汇接的公共负载上相加便形成合路的脉冲调幅信号。本实验设置了两路分路抽样电路。 多路脉冲调幅信号进入接收端后，由分路选通脉冲分离成n路，亦即还原出单路PAM信号。 图7 多路脉冲调幅实验框图 冲通过话路低通滤波器后，低通滤波器输出信号的幅度很小。这样大的衰减带来的后果是严重的。但是，在分路选通后加入保持电容，可使分路后的PAM信号展宽到100％的占空比，从而解决信号幅度衰减大的问题。但我们知道平顶抽样将引起固有的频率失真。 PAM信号在时间上是离散的，但是幅度上趋势连续的。而在PAM系统里，PAM信只有在被量化和编码后才有传输的可能。本实验仅提供一个PAM系统的简单模式。 3、多路脉冲调幅系统中的路标串话 路际串话是衡量多路系统的重要指标之一。路际串话是指在同一时分多路系统中，某一路或某几路的通话信号串扰到其它话路上去，这样就产生了同一端机中各路通话之间的串话。 在一个理想的传输系统中，各路PAM信号应是严格地限制在本路时隙中的矩形脉冲。但是如果传输PAM信号的通道频带是有限的，则PAM信号就会出现“拖尾”的现象。当“拖尾”严重，以至入侵邻路时隙时，就产生了路标串话。 在考虑通道频带高频谱时，可将整个通道简化为图9所示的低通网络，它的上截止频率为：f1=1/(2
课程设计报告 课程设计名称：《数字通信》 系别： 学生姓名： 班级： 学号： 成绩： 指导教师： 开课时间：2011-2012 学年第2学期
目录 一．设计题目 (4) 二．具体要求 (4) 三．主要内容 (4) 第一节：基本原理 (4) 第二节：流程图 (13) 四．进度安排 (13) 五．成绩评定 (13) 第一节：课程设计报告要求 (14) 第二节：正文 (14) 六．心得体会 (18) 七.参考资料 (19)
一．设计题目：模拟信号数字化PCM 编码设计 二．具体要求： 1.模拟信号数字化的处理步骤：抽样、量化、编码 2.PCM 编码的压缩和扩张原理； 3.用MATLAB 或其它EDA 工具软件对PCM 编码进行使用A 律和μ律的压缩和扩张进行软件仿真； 4.对仿真进行分析比较。 5．PCM 的8位编码C 1C 2C 3C 4C 5C 6C 7C 8 三．主要内容 第一节：基本原理 下图是模拟信号数字传输的过程原理图： 1． 抽样 (1)定义： 所谓抽样，就是对模拟信号进行周期性扫描，把时间上连续的信号变成时间上离散的信号。该模拟信号经过抽样后还应当包含原信号中所有的信息，也就是说能无失真的恢复原模拟信号。它的抽样速率的下限是由抽样定理确定的。 (2)抽样定理 设一个频带限制的（0，fH ）Hz 内的时间连续信号m （t ）如果它不少于2fH 次每秒的速率进行抽样，则m(t)可以由抽样值完全确定。 抽样定理指出，由样值序列无失真恢复原信号的条件是f S≥2 f h ，为了满足抽样定理，要求模拟信号的频谱限制在0～f h 之内（fh 为模拟信号的最高频率）。为此，在抽样之前，先设置一个前置低通滤波器，将模拟信号的带宽限制在fh 以下，如果前置低通滤波器特性不良或者抽样频率过低都会产生折叠噪声。抽样频率小于2倍频谱最高频率时，信号的频谱有混叠。抽样频率大于2倍频谱最高频率时，信号的频谱无混叠。 另外要注意的是，采样间隔的 周期要足够的小，采样率要做够的大，要不 ) (s t f D /A ) (n f ) (n g A /D ) (t g )(t p ) (t f 量化编码 数字 滤波器