现代通信原理
实验报告
班级学号：
姓名：
指导教师：
实验一测试各种模拟信号并观察
一、实验目的：
1、熟悉各种模拟信号的产生方法及其用途。
2、观察分析各种模拟信号波形的特点。
二、实验内容及要求：
1、测量并分析各测量点波形及数据。
2、熟悉几种模拟信号的产生方法，了解信号的来源、变换过程和使用方法。
三、实验原理及设计思想：
模拟信号源电路用来产生实验所需的各种低频信号：同步正弦波信号、非同步信号、音乐信号和载波信号。
错误！未找到引用源。(1)同步正弦波信号
同步信号源用来产生与编码数字信号同步的2KHz正弦波信号，可用在PAM抽样定理、增量调制、PCM编码实验，作为模拟输入信号。错误！未指定书签。(2)非同步信号源
非同步信号源利用混合信号SoC型8位单片机C8051F330，采用DDS(直接数字频率合成)技术产生。通过波形选择器S6选择输出波形，对应发光二极管亮。
(3)载波产生电路
载波产生电路用来产生数字调制所需的正弦波信号，频率有64KHz和128KHz两种。
“64K同步正弦波”（“64K”同步正弦波）为其测量点。
四、实验方案：
1、模拟信号源电路用来产生实验所需的各种低频信号：同步正弦波信号、非同步信号和音乐信号。用示波器测“2K同步正弦波”“64K 同步正弦波”“128K同步正弦波”各点输出正弦波形，对应的电位器W1,W2,W3可分别改变各正弦波的幅度。
2、用示波器测量“非同步信号源”输出波形：
(1)S6选为“正弦波”，改变W4，调节信号幅度（0-4V），用示波器观察输出波形
(2)保持信号幅度3V，改变S7、S8，调节信号频率（180Hz~18KHz），用示波器观察输出波形
(3)将波形分别选为三角波，方波，重复上面两个步骤
3、将控制开关K1设为“ON”，令音乐片加上控制信号，产生音乐信
号输出，用示波器在“音乐输出”端口观察音乐信号输出波形。
五、实验使用仪器：
1、信号源模块一块
2、连接线
3、20双踪示波器
六、实验数据记录及结果分析：
七、实验总结
熟练使用信号源级示波器，和各种模拟信号的产生方法及其用途。观察分析各种模拟信号波形的特点。64k同步正弦波，2k正弦波。
实验二 抽样定理和PAM 调制解调实验
一、实验目的
1、通过脉冲幅度调制实验，使学生能加深理解脉冲幅度调制的原理。
2、通过对电路组成、波形和所测数据的分析，加深理解这种调制方式的优缺点。
二、实验内容
1、观察模拟输入正弦波信号、抽样时钟的波形和脉冲幅度调制信号，并注意观察它们之间 的相互关系及特点。
2、改变模拟输入信号或抽样时钟的频率，多次观察波形。
三、实验器材
1、信号源模块 一块
2、①号模块 一块
3、20M 双踪示波器 一台
4、连接线 若干
四、实验原理
（一） 基本原理 1、抽样定理
抽样定理表明:一个师限制在(0，H f )内的时间连续信号叫()t m ，如果以
H
f T 21
≤
秒的间隔对它进行等问隔抽样，则叫()t m 将被所得到的抽样值完全确定。 假定将信号()t m 和周期为T 的冲激函数)(t T δ相乘，如图3-1所示。乘积便是均匀间隔为T 秒的冲激序列，这些冲激序列的强度等于相应瞬时上()t m 的值，它表示对函数()t m 的抽样。若用()t m s 表示此抽样函数，则有:
假设()t m ，)(t T δ和()t m s 的频谱分别为()()ωδωT M ,和()ωs M 。按照频率卷积定理，()t m )(t T δ的傅立叶变换是()ωM 和()ωδT 的卷积:
()()()[]ωδωπ
ωT s M M *=
21
()∑∞
-∞
=-=
n s
T
T n T
ωωδπδ2
因为
()T
s πω2=
所以 ()()??
?
???-*=∑∞
-∞=n s T s n w M T w M ωωδ)(1
由卷积关系，上式可以写成
()()∑∞
-∞
=-=n s s n M T M ωωω1
需要注意，若抽样间隔H
f T 21>
，则()ωM 和()ωδT 的卷积在相邻的周期内存在重叠，因此不能由()ωs M 恢复()ωM 可见H
f T 21
=是抽样的最大问隔，它被称为奈奎斯特间隔。
上面讨论了低通型连续信号的抽样。如果连续信号的频带不是限于O 与H f 之间，而是限制在L f （信号的最低频率）与H f （信号的最高频率）之间(带通型连续信号)，那么，其抽样频率兀并不要求达到2H f 而是达到2B 即可，即要求抽样频率为带通信号带宽的两倍
图3-2画出抽样频率Is ~2B(无混叠)和Is <2B(有混叠)时两种情况下冲激抽样信号的频谱。
图2-2
采用不同抽样频率时抽样信号的频率
2、脉冲振幅调制(PAM)
所谓脉冲振幅调制，即是脉冲载波的幅度随输入信号变化的一种调制方式。如果脉冲载波是由冲激脉冲组成的，则前面所说的抽样定理，就是脉冲增幅调制的原理。
但是实际上真正的冲激脉冲串并不能付之实现， n 日通常只能采用窄脉冲串来实现。因而，研究窄脉冲作为脉冲载波的PAM 方式，将具有实际意义。
图2-3
PAM 方式有两种:自然抽样和平顶抽样。自然抽样又称为"曲顶"抽样，己抽样信号 ms （t)的脉冲"顶部"是随m(t)变化的，即在顶部保持了m(t)变化的规律(如图2-3所示)。于 顶抽样所得的己抽样信号如图3-3
所示，这里每一抽样脉冲的幅度正
比于瞬时抽样值，但真形状都相同。在实际中，平顶抽样的PAM信号常常采用保持电路来实现，得到的脉冲为矩形脉冲。
(二)电路组成
脉冲幅度调制实验系统如图3-4所示，主要由抽样保持芯片LF398和解调滤波电路两部分组成，电路原理图如图3-5所示。
五、实验步骤及注意事项
1、将信号源模块、模块1固定在主机箱上，将黑色塑封螺钉拧紧，确保电源接触良好。-
2、插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，将信号源模块和模块1的电源开关拨下，现察指示灯是否点亮，红灯为+5V电源指示灯，绿灯为-12V电源指灯，黄色为+12V电，源指示灯。(注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，再打开电源做实验，不要带电连线)。
3、观测PAM 自然抽样波形
1) 用示波器观测信号源"2K 同步正弦波"输出，调节WI 改变输出信号幅度，
使输出
信号峰，峰值在4V 左右。
2) 将信号源上84设为" 1010"，使"eLKl"输出32K 时钟。 3) 将模块1上K1选到"自然"。 4) 关闭电源，按如下方式连线
检查连线是否正确，检查无误后打开电源
5）的用示波器在"自然抽样输出"处观察PAM 自然抽样波形。 4、观测PAM 平顶抽样波形
a) 用示波器观测信号源"2K 同步正弦波"输出，调节W1改变输出信号幅度，
使输出
信号峰·峰值在4V 左右。
b) 将信号源上81、82、83依次设为" 10000000"、" 10000000"、" 1 0000000"，将85拨为" 1000"，使"NRZ"输出速率为128K ，抽样频率为: NRZ 频率/8(实验中的电路，NRZ 为"1"时'抽样，为"0"时保持。在平顶抽样中，抽样脉冲为窄脉冲)。
c)将K1设为"平顶"。关闭电源，按下列方式进行连线。
5、改变抽样时钟频率，观测自然抽样信号，验证抽样定理。
源端口
目标端口 连线说明 信号源: "2K 同步正弦波"
模块1: "PAM-SIN" 提供被抽样信号 信号源: "CLK1"
模块1: "PAMCLK"
提供抽样时钟
源端口
目标端口 连线说明 信号源: "2K 同步正弦
波
模块1: "PAM-SIN" 提供被抽样信号 信号源: "NRZ"
模块1: "PAMCLK"
提供抽样脉冲
六．实验结果：
自然抽样如下图：
平顶抽样如下图：
七.心得体会
通过本次实验我掌握了抽样定理的基本概念，从实验结果中观察到了抽样后的图形，更加深刻的理解了评定抽样和脉冲抽样的基本概念。
实验三脉冲编码调制解调实验
一、实验目的
1、掌握脉冲编码调制与解调的原理。
2、掌握脉冲编鸭调制与解调系统的动态范围和频率特性的定义及测量方法。
3、了解脉冲编码调制信号的频谱特性。
4、了解大规模集成电路W681512的使用方法。
二、实验内容
l、观察脉冲编码调制与解调的结果，分析调制信号与基带信号之间的关系。
2、改变基带信号的幅度，观察脉冲编码调制与解调信号的信噪比的变化情况。
3、改变基带信号的频率，观察脉冲编码调制与解调信号幅度的变化情况。
4、改变位同步时钟，观测脉冲编码调制波形。
三、实验原理
(一)基本原理
模拟信号进行抽样后，其抽样值还是随信号幅度连续变化的，当这些连续变化的抽样值通过有噪声的信道传输时，接收端就不能对所发送的抽样准确地估值。如果发送端用预先规
定的有限个电平来表示抽样值，且电平间隔比干扰噪声大，则接收端将有可能对所发送的抽样准确地估值，从而有可能消除随机噪声的影响。
脉冲编码调制(PCM)简称为脉码调制，它是一种将模拟语音信号变换成数字信号的编
码方式。脉码调制的过程如图5-1所示。
ＰＣＭ要包括抽样、量化与编码三个过程。抽样是把时间连续的模拟信号转换成时间离散、幅度连续的抽样但号:量化是把时间离散、幅度连续的抽样信号转换成时间离散、幅度离散的数字信号:编码是将量化后的信号编码形成-个二进制码组输出。国际标准化的PCM码组(电话语音)是用八位码组代表二个抽样值。编码后的PCM码组，经数字信道传输，在接收端，用二进制码组重建模拟信号，在解调过程中，-般采用抽样保持电路。预滤波是为了把原始语音信号的频带限制在300Hz----3400Hz左右，所以预滤波A引入-定的频带失真。
在整个PCM*统中重建信号的失真主要来源于量化以及信道;输误码通常用信号与量化?声的功率比，即信噪比圳来表示。国际电报电话咨询委员会(肌T)详细规定了它的指标，还规定比特率为64kbps，使用A律或μ律编码律。下面将详细介绍PCM编码的整个过程，由于抽样原理己在前面实验中详细讨论过，故在此只讲述量化及编码的原理。
四．实验步骤
1、将信号源模块和模块2固定在主机箱上，将黑色塑封螺钉拧紧，确保电源接触良好。
2、插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，将信号源模块和模块2的电源开关拨下，
观察指示灯是否点亮，红灯为+5V电源指示灯，绿灯为-12V电源指示灯，黄色为+12'电源指示灯。(注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，再打开电源
3、观测PCM编、译码波形。
用示波器测量信号源板上"2K同步正弦波"点，调节信号源板上手调电位器WI使输
出信号峰.峰值在3V左右。将信号源板上S4设为O Il I(时钟速率为256K)，S5设为0100(时钟速率为2.048M)。实验系统连线一一关闭系统电源，进行如下连接:
源端口目的端口连线说明
信号源: 2K同步正弦波模块2: SIN IN-A 提供音频信号
信号源: CLK2 模块2: MCLK 提供W681S12工作的主时钟(2.048M)
信号源: CLKl 模块2: BSX 提供位同步信号(256K)
信号源: FS 模块2: FSXA 提供帧同步信号
模块2: FSXA 模块2: FSRA 作自环实验，直接将接收帧同步和发送
帧同步相连
模块2: BSX 模块2: BSR 作自环实验，直接将接收位同步和发送
位同步相连
模块2: PCMOUT-A 模块2: PCMIN-A 将PCM编码输出结果送入PCM译码
电路进行译码
检查连线是否正确，检查无误后打开电源
用示波器观测各测试点以及PCM编码输出点"PCMOUT-A"和解调信号输出点"SINOUT-A"
输出的波形。改变位时钟为2. 048M(将S4设为"0100勺，观测peM调制和解调波形。改变Kl、K2开关，观测PCM调制和解调波形。
4、从信号源引入非同步正弦波，调节W4改变输入正强信号的频率，使其频率分别大王一一3400Hz或小于300Hz，观察点"PCMOUT-A"、"SINOUT-A"的输出波形，记录下来(应可观察到，当输入正弦波的频率大于3400Hz或小于300Hz时，PCM解码信号的幅度急剧减小)。
五、实验结果
PCMOUT-A的输出波形：
SINOUT-A的输出波形：
PCM的调制和解调输出波形：
六、实验总结
观察到PCM编码的规律及其波形，熟练掌握示波器及实验箱操作方式，掌握脉冲编码调制与解调系统的动态范围和频率特性的定义和测量方法。
实验四 振幅键控(ASK)调制与解调实验
一、实验目的
l 、掌握用键控法产生ASK 信号的方法。 2、掌握ASK 非相干解调的原理。
二、实验内容
1、观察ASK 调制信号波形
2、观察ASK 解调信号波形。
三、实验器材
1、信号源模块 一块
2、③号模块 一块
3、④号模块 一块
4、⑦号模块 一块
5、 20M 双踪示波器 一台
6、连接线 若干
四、基本原理
调制信号为二进制序列时的数字频带调制称为二进制数字调制。由于被调载波有幅度、频率、相位三个独立的可控参量，当用二进制信号分别调制这三种参量时，就形成了二进制振幅键控(2ASK)、二进制移频键控(2FSK)、二进制移相键控(2PSK)三种最基本的数字频带调制信号，而每种调制信号的受控参量只有两种离散变换状态。 l 、 2ASK 调制原理。
在振幅键控中载波幅度是随着基带信号的变化而变化的。使载波在二进制基带信号l 或O 的控制下通或断，即用载波幅度的有或无来代表信号中的"\"或t'o"，这样就可以得到 ~ASK 信号，这种二进制振幅键控方式称为通一断键控(OOK) 0 2ASK 信号典型的时域波形。
如图9-1所示，其时域数学表达式为: t A a S c n ASK ωcos 2?= (9-1 )
式中，A 为未调载波幅度，ωc 为载波角频率， an 为符合下列关系的二进制序列的第n 个码元:
出现概率为P 出 )29(- 出现概率为1-P
综合式9-1和式9-2，令A=I ，则2ASK 信号的一般时域表达式为: =t t S c ωcos )( (9-3) ，
式中， s T 为码元间隔， g(t)为持续时间[一s T /2， s T /2]内任意波形形状的脉冲(分析时一般
??
?=10n a
设为归一化矩形脉冲)，而S(t)就是代表二进制信息的随机单极性脉冲序列。
图9-1 2ASK 信号的典型时域波形
2ASK 信号的产生方法比较简单。首先，因2ASK 信号的特征是对载波的"通一断键控"， 用一-个模拟开关作为调制载波的输出通/断控制门，由二进制序列Set)控制门的通断， Set) =1时开关导通; Set) =0时开关截止，这种调制方式称为通一断键控法。其次， 2ASK 信号可 视为Set)与载波的乘积，故用模拟乘法器实现2ASK 调制也是很容易想到的另一种方-式，称其为乘积法。
2、 2ASK 解调原理。
2ASK 解调有非相干解调(包络检波法)和相干解调(同步检测法)两种方法，相应的 接收系统原理框图如图9-2所示
:
（a ）非相干方式
（b ）相干方式 图9-2 2ASK 解调原理框图
五、实验原理
1、 ASK 调制电路 在这里，我们采用的是通一断键控法， 2ASK 调制的基带信号和载波信号分别从"ASK-NRZ"和"ASK 载波"输入，其实验框图和电路原理图分别如图9-3、图9-4所示。
t rz a S T S T 2S T 3S T 4ASK
S 2A
A
图9-5 ASK解调实验框图
我们采用的是包络检波法。实验框图如图9-5所示。ASK调制信号从" ASKIN"输入，经C1和R1组成的稿合电路至半波整流器(由04、05组成).半波整流后的信号经低通滤波器U4 (TL082)、电压比较器U1 (LM339)与参考电位比较后送入抽样判决器进行抽样判决，最后得到解调输出的二进制信号。电位器W1用来调节电II二比较器U1的判决电II二。判决电lli过高，将会导致正确的解调结果的丢失:判决电l二k过低，将会导致解调结果1\1含有大量铅码，冈此，只有合理选择判决电斥，才能得到正确的解调结果。抽样判决用的时钟信号就是2ASK基带信号的忡，同步信号，该信号从" ASK-BS"输入，可以从信号~/'ii直接引入，也可以从同步信号恢复模块'11入。在实际应用的通信系统巾，解调器的输入端都有一个带通滤波器来滤除带外的信道白噪声并确保系统的频率特性符合无码问串扰的条件。
六、实验步骤
(一) ASK调制实验
l、将信号源模块和模块3、4、7固定在主机箱上，将黑色塑封螺钉拧紧，确保电源接触
良好。
2、按照下表进行实验连线:
源端口目的端口连线说明
信号源: PN (SK) 模块3: ASK-NRZ S4拨为1100，PN是SK伪随机序列
信号源: 64K I司步正弦波模块3: ASK载波提供ASK调制载波，幅度为4V
*检查连线是否正确，检查无误后打开电源
3、以信号输入点"ASK-NRZ"的信号为内触发源，用示波器观察点"ASK-OUT"输出，即为PN码经过ASK1，周制后的波形。
4、通过信号源模块上的拨码开关S4控制产生PN码的频率，改变送入的基fiY信号，重复
上述实验:也可以改变载波频率来实验。
5、实验结束关闭电源。
(二) ASK 解调实验
l 、接着上面ASK 调制实验继续连线:
*检查连线是否正确，检查无误后再次打开电源
2、将模块7上的拨码开关S2拨为" ASK-NRZ"频率的16倍，如: "ASK-NRZ"选8K 时，但选128K ，即拨"1000"。观察模块4上信号输出点" ASK-DOUT"处的波形，把电位器W3顺时针拧到最大，并调节的电位器W1(改变判决门限)，直到在" ASK-DOUT"处观察到稳定的PN 码。
3、 观察ASK 解调输出"OUT1"处波形，并与信号源产生的PN 码进行比较。调制前的 信号与解调后的信号形状一致，相位有一定偏移。
4、 通过信号源模块上的拨码开关S4控制产生PN 码，改变送入的基带信号，重复上述实 验:也可以改变载波频率来实验。
5、实验结束关闭电源，拆除连线，整理实验数据与波形，完成实验报告。
七、实验结果
"ASK-NRZ"选128K 时" ASK-DOUT"
处的波形：
源端口
目的端口 连线说明 模块3: ASK-OUT 模块4: ASKIN ASK 解调输入
模块4: ASK-DOUT 模块7: DIN 锁相环法位同步提取信号输入 模块7: BS
模块3: ASK-BS
提取的位同步信号
"ASK-NRZ"选64K 时" ASK-DOUT"处的波形：
"ASK-NRZ"选8K 时" ASK-DOUT"处的波形：
八、实验总结：
掌握了用键控法产生ＡＳＫ信号的方法。看到了ASK调制信号波形特征，观察ASK解调信号波形的特征。
实验五码型变换实验
一、实验目的
l、了解几种常用的数字基带信号。
2、掌握常用数字基带传输码型的编码规则。
3、掌握常用CPLD实现码型变换的方法。
二、实验内容
1、观察NRZ码、RZ码、AMI码、HDB3码、CMI码、BPH码的波形。
2、观察全O码或全1码时各码型的波形。
3、观察HDB3码、AMI码的正负极性波形。
4、观察RZ码、AMI码、HDB3码、CMJ码、BPH码经过码型反变换后的输出波形。
5、自行设计码型变换电路，下载并观察波形。
三、实验原理
（一）基本原理
在数字通信中，有些场合可以不经过载波调制和解调过程而让基带信号直接进行传输。例如，在市区内利用电传机直接进行电报通信，或者利用中继方式在长距离上直接传输peM 信号等。这种不使用载波调制装置而直接传送基带信号的系统，我们称它为基带传输系统，它的基本结构如图15- I所示。
该结构由信道信号形成器、信道、接收滤波器以及抽样判决器组成。这里信道信号形成器用来产生适合于信道传输的基带信号，信道可以是允许基带信号通过的媒质(例如能够通过从直流至高频的有线线路等):接收滤波器用来接收信号和尽可能排除信道噪声和其他干扰:抽样判决器则是在噪声背景下用来判定与再生基带信号。
若一个变换器把数字基带信号变换成适合于基带信号传输的基带信号，则称此变换器为数字基带调制器:相反，把信道基带信号变换成原始数字基带信号的变换器，称之为基带解调器。
基带信号是代码的一种电表示形式。在实际的基带传输系统中，并不是所有的基带电波形都能在信道中传输。例如，含有丰富直流和低频成分的基带信号就不适宜在信道中传输，因为它有可能造成信号严重畸变。单极性基带波形就是一个典型例子。再例如，一般
基带传输系统都从接收到的基带信号流中提取定时信号，而收定时信号又依赖于代码的码型，如果代码出现长时间的连"0"符号，则基带信号可能会长时间出现O电位，而使收定时恢复系统难以保证收定时信号的准确性。归纳起来，对传输用的基带信号的主要要求有两点:(1)对各种代码的要求，期望将原始信息符号编制成适合于传输用的码型; (2)对所选码型的电波形要求，期望电波形适宜于在信道中传输。
（二）电路原理
将信号源产生的NRZ码和位同步信号BS送入VI (EPM3064)进行变换，可以直接得
到各种单极性码和各种双极性码的正、负极性编码信号(因为CPLD的10口不能直接接负电平，所以只能将分别代表正极性和负极性的两路编码信号分别输出，再通过外加电路合成双极性码)，如HDB3码的正、负极性编码信号送入V2 (CD4051)的选通控制端，控制模拟开关轮流选通正、负电平，从而得到完整的HDB3码。解码也同样需要将双极性的HDB3码变换成分别代表正极性和负极性的两路信号，再送入CPLD进行解码，得到NRZ码。其他双极性码的编、解码过程相同。各编码波形如图15-2所示
四、实验步骤
1、CMI，RZ，BPH码编码解码观测
1）将信号源模块和模块6、7固定在主机箱上，将塑封螺钉拧紧，确保电源接触良好。
2）通过模块6上的拨码开关Sl选择码型为CMI码，即“00100000”。
3）信号源模块S4、S5都拨到“1100”，S1、S2、S3分别为“01110010”“01010101”
10.1 已知码集合中有8个码组为（000000）、（001110）、（010101）、（011011）、（100011）、（101101）、（110110）、（111000），求该码集合的最小码距。 解 因为该码集合中包含全零码组（000000），所以对于线性分组码，最小码距等于除全零码外的码组的最小重量，即3m in =d 。 10.2 上题给出的码集合若用于检错，能检出几位错码？若用于纠错，能纠正几位错码？若同时用于检错与纠错，问纠错、检错的能力如何？ 解 只用于检错时，由条件：最小码距1min +≥e d ，求出2=e ，即能检出2位错码。 只用于纠错时，由12min +≥t d ，可得1=t ，既能纠正1位错码。 同时用于检错与纠错，且3m in =d 时，无法满足下列条件 ???>++≥t e e t d 1m in 故该码不能同时用于检错与纠错。 10.4 已知(7,3)码的生成矩阵为 ???? ??????=001110101001111001110G 列出所有许用码组，并求监督矩阵。 解 分别将信息段（000）、（001）、（010）、（011）、（100）、（101）、（110）和（111）代入式A =m G ，得到许用码组如下 0000000 0011101 0100111 0111010 1001110 1010011 1101001 1110100 生成矩阵G 为典型阵，有 ???? ??????=110101111110Q 所以
????? ???????==011110111101T Q P 监督矩阵 []????? ???????==0110001110001011101001011000r I P H M 10.5 已知一个(7,4)系统汉明码监督矩阵如下： ???? ??????=110100101110101110100H 试求： (1) 生成矩阵G ； (2) 当输入信息序列()101101011010=m 时，求输出码序列A=？ (3) 若译码器输入()1001001B =,请计算校正子S ，并指出可能的错误图样。 解 (1) ???? ? ???????==011110111101T P Q []????? ???????==0001011001011001001111000101Q I G k M (2) 1010,0110,1101321===m m m []()11010010001011001011001001111000101110111=????? ???????==G m A ()011000122==G m A ()101001133==G m A
北京城市学院信息学部考试试卷A 2011-2012学年第一学期期末 课程名称：现代通信原理 使用班级：无线网专 考试时间：150分钟 考试形式：闭卷 共3页，共五道大题 空白答题纸4页 请在答题纸上作答，答在试卷上成绩无效（如果无答题纸，此内容可以删除。但不允许试卷、答题纸都有答题，不便存档。） 一、 填空（每小题2分，共20分） 1. 数字通信系统的有效性具体可用信道的信息传送速率来衡量，传输速率越高，系 统有效性就越好。一般数字通信系统传输速率有三种定义方法即 ____________、___________________和消息传输速率。 2. 数字通信系统的可靠性指标可用差错率来衡量，常用码元差错率又称_________ 和信息差错率又称为_______________来表示。 3. 通信系统没有固定的分类方法，可从不同的角度对其分类，如按传输信号的性质 分为模拟通信系统和数字通信系统；按工作方式不同又可分为___________通 信、半双工通信和_________________通信。 4. 模拟调制是指用来自信源的模拟基带信号去控制高频载波的某个参数，使该基带 信号被“装载”到这个高频载波上。根据载波受控参数的不同，调制可分为 ____________、____________和调相三种。 5. 角度调制是将调制信号附加到载波的相角上。角度调制已调信号的频谱不是调制 信号频谱在频率轴上的线性搬移，而是使调制信号的频谱结构发生根本性的变 化。因此，角度调制也称为非线性调制，主要包括_________和_________ 两种。 6. 一个实际的数字基带传输系统，尽管进行了精心设计，要使其性能完全达到理想 要求也是十分困难的。为了克服码间串扰或减小其影响，可以对基带系统进行 实验测量和调整。用实验法测量基带传输系统常采用的方法是____________ 法，而对系统性能的调整常采用_________________器进行。 7. 数字调制是用载波信号的某些离散状态来表征所传送的数字信息，也称数字调制
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。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
第一章 1-1 e 的信息量 ==)(1log 2 e P I e 3.25bit v 的信息量 ==) (1 log 2v P I v 6.96bit 1-2 因为全概率1)1()0(=+P P ，所以P(1)=3/4，其信息量为 ==) 1(1 log 2 P I 0.412(bit) 1-3平均信息量（熵） ∑=- =n i i i x P x P x H 1 2 )(log )()(=2.375（bit/符号） 1-4 （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10ms 。传送字母的符号速率为)(10010521 3 B R B =??=- 等概率时的平均信息速率 )/(200log 2s bit M R R B b == （2） 平均信息量为 ∑=- =n i i i x P x P x H 1 2 )(log )()(=1.985（bit/符号） 则平均信息量为)/(5.198s b H R R B b =?= 1-5 （1） )/(2400s bit R R B b == （2） )/(96004240016log 2s bit R R B b =?== 1-6 （1） 先求信息源的熵，∑=- =n i i i x P x P x H 1 2 )(log )()(=2.23（bit/符号） 则平均信息速率 )/(1023.23 s b H R R B b ?=?= 故传送1小时的信息量)(10028.81023.236006 3bit R T I b ?=??=?= （2）等概率时有最大信息熵，)/(33.25log 2max 符号bit H == 此时平均信息速率最大，故有最大信息量)(10352.86 max bit H R T I B ?=??= 1-7 因为各符号的概率之和等于1，所以第四个符号的概率为1/2，则该符号集的平均信息量为)/(75.12 1 log 2181log 81241log 41222符号bit H =-?-- = 1-8 若信息速率保持不变，则传码率为
《现代通信原理与技术》是全国高职高专一体化教学通信专业通用教材。本书全面介绍了现代通信系统的基本原理、基本技能和基本分析方法。全书共七章，分别是：绪论、模拟调制系统、数字基带传输系统、数字信号的频带传输、模拟信号的数字传输、差错控制编码和同步系统。 本书是全国高职高专一体化教学通信专业通用教材。本书全面介绍了现代通信系统的基本原理、基本技能和基本分析方法。全书共七章，分别是：绪论、模拟调制系统、数字基带传输系统、数字信号的频带传输、模拟信号的数字传输、差错控制编码和同步系统。 作为高职高专通信专业的一门核心技术基础课程教材，在本书的编写中考虑了以下的原则与特点： 1．充分考虑了高职教育以应用能力培养为主线的特点，并考虑了高职学生的学习能力，内容上力求通俗易懂，以必需够用为度，并适当考虑学生的可持续发展的要求。 2．讲述简明透彻、概念清楚，重点突出。着重使学生掌握通信系统的基本概念、基本原理，大大缩减了不必要的数学推导和计算。 3．本着学用一体的思想，本书加强了针对性和实用性，尽可能的体现现代通信系统中的新知识、新技术和新方法，并在大部分章节配有相应的实训内容与要求，以强化学生的动手能力。 4．在教学内容和思考练习中，着重训练学生对基本概念的理解与掌握，系统的培养学生科学的思维方法和学习能力。 全书内容丰富，编排连贯，系统性强。先介绍基础知识，后介绍
系统知识，每章配有小结和富有针对性的思考题和习题，便于学生学习掌握。 本书既可作为高职高专层次的各类高校通信、电子、计算机应用等专业的教材，又可作为成人高等学校有关专业教学用书，还可以作为信息类专业工程技术人员的参考用书。 本书由济南铁道职业技术学院陈霞、山东省农业管理干部学院杨现德担任主编，曾庆磊、姜维正、秦爱民担任副主编，寇迎辉、张慧香、房曙光、崔雪彦参加了部分章节的编写。垒书由陈霞统稿并主审。 限于编者水平，书中难免有疏漏和不足，恳请读者批评指正。
一、选择题：（单选或多选，每小题3分，共15分） 1.关于信号接收机的门限效应，下列说法正确的是（）。 A、只要使用包络检波器就存在门限效应； B、所有非相干解调器都存在门限效应； C、所有相干解调器都存在门限效应； D、使用包络检波器不存在门限效应。 2.关于衰落，下述正确的是（）。 A、对多径传播，到达接收点的信号相位和总强度均随机变化； B、对频率不敏感； C、选择性衰落对不同边带的扰动不一样； D、高频时的选择性衰落比低频严重。 3.对于SSB调制技术而言，下述正确的是（）。 A、传输带宽比AM和DSB减少一半； B、信道利用率降低一半； C、同等条件下比AM和DSB更节省功率； D、在军用短波通信中有广泛应用。 4.用单音f(t)=cosωm t对载波C(t)=cosω0t进行调频，若J0（βFM）=0，则其调制效率为（）。 A、0； B、50％； C、100％； D、不确定。 5.对二进制频带传输系统而言，下列说法正确的是（）。 A、FSK、PSK、DPSK的抗衰落性能均优于ASK； B、FSK、PSK、DPSK的最佳判决门限比ASK容易设置； C、接收机的输入信噪比增加，解调的误码率一定下降； D、ASK、PSK、DPSK的频带利用率均高于FSK。 二、填空题（每空2分，共40分） 1.信息传输速率一般分为和，前者的单位是“波特”，后者的单位是“比特/秒”。 2.通信系统的主要性能指标可分为两类，即指标和可靠性指标。 3.将连接和的各种物理媒体称为，将包含信号变换所需的部件和电路的传输 媒介称为，在这种信道中，根据其涵盖的范围不同常可分为和。 4.在实际使用的物理信道中，传输函数如果对信号的影响是固定的，这类信道称为；如 果传输函数随时间随机快变化，则称为。 5.是调频和调相的统称，其特点是直 接调频法的主要优点是在实现线性调频的要求下，可以方便地获得较大的。缺点是。故需要采用来稳定中心频率。 6.PCM通信系统中，接收端重建的信号与发送端原始信号肯定不同，主要原因是存在，PCM 通信系统中采用非均匀量化的目的是使输入信号与量化噪声之比。 7.一相位不连续的二进制FSK信号，发“1”码时的波形为Acos(2000πt+θ1)，发“0”码时的波形为 Acos(8000πt+θ2)，码元速率为400波特，则该FSK信号的最小传输带宽为Hz。 8.将N路频率范围为0.1～4KHz的语音信号用FDM方式进行传输，则采用AM和SSB调制方式 时N路语音信号的最小传输带宽将分别为KHz和KHz。
北京航空航天大学 2007～2008 学年第 2 学期 通信原理 期末考试试卷 （ 2008 年 6 月 27 日） 班级： ；学号： ；姓名： ；成绩： 注意事项：1、答题时间：120分钟；满分：100分 一、填空题（共36分，每空1分） 1．根据是否采用调制，可将通信系统分为 传输和 传输。按传输媒介，通信系统可分为 和 两类。 2．八进制数字通信系统的误码率为10-5，信息速率为6 kbit/s ，则码元速率为 ，接收端在 秒时总共约能收到10个错误码元。 3．在VSB 系统中，为了不失真地恢复信号，其传输函数H(ω)应满足 。 4．某调频波8()10cos[21010cos4000]s t t t ππ=?+，则已调信号功率为 ，调制指数为 ，信号带宽为 。 5．采用压扩技术可以 。 6．实际抽样方式一般有 和 。 7．在对数PCM 中，采用非均匀量化的目的是 ，其代价是 。 8．m 序列是由带 的移位寄存器产生的、周期最长的一种序列。若移位寄存器为4级，则其周期为 。 9．评价基带传输系统性能的一种定性而方便的方法是在接收端观察 。 10．在数字通信系统中，接收端采用均衡器的目的是 。衡量均衡器的均衡效果的两个准则是： 准则和 准则。 11．对于频带为B Hz 的四进制数字基带系统，其无码间干扰的最高码元传输速率为 ，最高频带利用率为 。 12．2FSK 信号中，f 1=10 kHz ，f 2=12 kHz ，码元周期为1 ms ，则信号的带宽为 。 13．为了解决BPSK 相干解调中恢复载波时的相位模糊问题，可采取 措施。 14．MSK 的主要特点是：是频差 的2FSK ，包络恒定，在相邻码元交界处 连续变化。若初始相位为0，则1011的MSK 信号的最终相位为 。 15．在2ASK 、2PSK 、16PSK 、64QAM 通信系统中，可靠性最好的是 ，有效性最好的是 。 16．衡量位同步系统的性能指标有 、 以及 。 17．一个码组若要能检测2个错码，同时纠正1个错码，则最小码距应为 。 18．对于（7，4）线性分组码，纠错编码器输入信号的信息速率为28 kbps ，则输出信号的信息速率为 。 19．数字通信系统中，采用差错控制编码的目的是 。
通信原理作业参考答案 第三章 模拟线性调制 3.7证明只要适当选择题图3.7中的放大器增益K ，不用滤波器即可实现抑制载波双边带调制。 解： 令 02 =-b aK ，则a b K /2 = 3.13 用ο 90相移的两个正交载波可以实现正交复用，即两个载波可分别传输带宽相等的两个独立的基带信号)(1t f 和)(2t f ，而只占用一条信道。试证明无失真恢复基带信号的必要条件是：信道传递函数)(f H 必须满足 证明： )(]sin )([)(]cos )([)(21t h t t f t h t t f t S c c *+*=ωω 以t t C c d ωcos )(=相干解调，输出为 选择适当滤波器，滤掉上式中c ωω2±项，则 要无失真恢复基带信号，必须 此时可恢复)(1t f 。 对于)(2t f ，使用t t C c d ωsin )(=相干解调，可以无失真地恢复)(2t f ，用样须满足 3.29 双边带抑制载波调制和单边带调制中若消息信号均为kHz 3限带低频信号，载频为 MHz 1，接收信号功率为mW 1，加性白色高斯噪声双边功率谱密度为Hz W /103μ-。接收 信号经带通滤波器后，进行相干解调。 (1) 比较解调器输入信噪比； (2) 比较解调器输出信噪比； 解：kHz W 3=， mW S i 1=， Hz W n /102 30 μ-= （1）W B n N DSB DSB i 6 36301012103210102)(---?=?????==
所以 DSB i i SSB i i N S N S ???? ??>???? ?? （2）dB N S N S DSB i i DSB 2.22200=???? ??=???? ?? 所以SSB DSB N S N S ???? ??=???? ??000 0 即在相同输入信号功率、0n 、相同调制信号带宽下SSB DSB N S N S ???? ??=???? ??000 0。 第四章 模拟角调制 4.8 已知受kHz 1正弦信号调制的角调制信号为 (1) 若为调频波，问m ω增加为5倍时的调频指数及带宽； (2) 若为调相波，问m ω减小为1/5时的调相指数及带宽； 解：(1)rad A K m m FM FM 25/==ωβ (2) rad A K PM m PM PM 25' ===ββ 4.12已知窄带调相信号为 若用相干载波)cos(θω+t c 相乘后再经过一个低通滤波器，问： (1) 能否实现正确解调？ (2) 最佳解调时θ应为何值？ 解： (1) ()()()t t t t t t t t t S t S m PM c m PM c c m PM c c p ωθβθθωωβθωθθωωβθθωθωcos sin 2 1 cos 21)]2sin(cos )2[cos(21]sin )2[sin(cos 21 ]cos )2[cos(21) cos()()(+++-+=-+-++=+?= 经低通滤波器后 能实现正确解调。 （2）2 π θ= 4.19 题图4.19表示一种频率解调器，输入调频波通过一个对载频c f 产生2/π相移的延时线。设调频波为 试分析该解调器工作原理（当调频指数1 （20分）填空 １、数字通信系统的主要优点是__________ 、_____________、________________、________________。 ２、通信系统的主要质量指标通常用_________和________衡量，FSK 系统指标具体用______ _和_ _______衡量，FM/PM系统具体指标用______ 和______ _衡量。 ３、PCM量化可以分为和。在线性PCM中，抽样频率为8 KHZ，对双极性信号编码时编码器输出码元速率为72 KB，则量化信噪比为_______dB。 ４、ΔM信号携带着输入信号的_______信息，Σ—ΔM信号携带着输入信号的_______信息，PCM信号携带着输入信号的_______信息，。 ５、窄带高斯噪声的一维随机包络服从_________ 分布，其概率密度函数p（x）= ；OOK信号加窄带高斯噪声的 一维随机包络服从分布。 ６、在0—-T时刻内高度为A的矩形信号，与之相匹配的滤波器的单位冲激响应h（t）图形为，传递函数H(ω)= ,最大输 出信噪比r 0max = ,最大信噪比出现的时刻t o =。 ７、门限效应是；用示波器观察眼图的方法步骤是（1）， （2）。 ８、二进制代码 1011000000000000101的差分码 是；HDB3码是 +1 。 9、在ΔM系统中，输入信号f(t)=Acosω k t，抽样速率为f s ，量化台阶为δ， 要求系统不出现过载现象，而且能正常编码，输入信号f(t)的幅度范围应 为。 10、信道带宽为6 MHz，信号功率与噪声谱密度之比为6 MHz，则信道最大传输速率为，当信道带宽B趋向无穷大时，则信道最大传输速率为。 二、（15分）已知语音信号的最高频率fm为4kHz,幅度范围为（-5.120V，+5.120V）,采用13折线法对其进行PCM，试回答计算下列问题： 通信原理作业答案 第1题 若对某一信号用DSB 进行传输，设加至接收机的调制信号()m t 之功率谱密度为 2()0m m m m m f n f f f P f f f ?≤? =??>? 试求： （1） 接收机的输入信号功率； （2） 接收机的输出信号功率； （3） 若叠加于DSB 信号的白噪声具有双边功率谱密度为 2 n ，设解调器的输出端接有截止频率为m f 的理想低通滤波器，那么，输出信噪功率比是多少？ 解： （1） 设DSB 已调信号()()cos DSB c s t m t t ω=，则接收机的输入信号功率为 22 2 22111()()cos ()(1cos 2)()()d 2222 m m i DSB c n f S s t m t t m t ct m t Pm f f ωω+∞ -∞===+===? （2） 相干解调，乘以同频同相的载波信号后，信号为 21 ()cos ()cos ()(1cos )2 DSB c c c s t t m t t m t t ωωω== + 经过低通滤波器后，输出为 1 ()()2 o s t m t = 输出功率为 211 ()428 m m o i n f S m t S === （3） 调制信号频谱在[,]m m f f -上有值，其他频率为零，已调信号在[,]c m c m f f f f ±-±+上有值，其他频率为零，所以解调器前端带通滤波器的通带为[,]c m c m f f f f ±-±+输入噪声功率为 02222 i m m n N f n f = = 经过低通滤波器后白噪声为窄代白噪声，可表示为 ()()sin ()cos s c c c n t n t t n t t ωω=+ 其中(),()s c N t N t 为独立同分布随机过程，均值为零，方差为σ。所以 4-1 解 AM 信号 ()[]t t A t s AM ππ4010cos 2000cos 2)(?+= DSB 信号 ()()() t t t t t s D S B ππππ444108.0cos 102.1cos 10cos 2000cos 2)(?+?=?= USB 信号 () t t s U S B π4102.1cos )(?= LSB 信号 () t t s L S B π4108.0cos )(?= 频谱图略 4-2 解 设载波 ， （1）DSB 信号的波形如题4-2图（b),通过包络后的输出波形为题4-2 图（c)。 （2）AM 信号 ，设 ，波形如题4-2图（d),通 过包络后的输出波形为题4-2图（e)。 讨论DSB 解调信号已严重失真，故对DSB 信号不能采用包络检波法；而AM 可采用此法恢复 。 题4-2图(b)、(c)、(d)和(e) 4-5 解 （1）为了保证信号顺利通过和尽可能地滤除噪声，带通滤波器的宽度等于已调信号 带宽，即kHz f B m 8422=?==，其中心频率为100kHz ，故有 为常数，其中其他， ，K kHz f kHz K H ???≤≤=010496)(ω。 （2）已知解调器的输入信号功率W mW S i 31022-?==，输入噪声功率为 )(1032101021082)(26633W f P B N n i ---?=?????=?= 故输入信噪比 5.62=i i N S （3）因为DSB 调制制度增益2=DSB G ，故解调器的输出信噪比 1252==i i o o N S N S （4）根据相干解调器的输出噪声与输入噪声功率关系)(1084 1 6W N N i o -?== 又因解调器中低通滤波器的截止频率为kHz f m 4=，故输出噪声的功率谱密度 kHz f Hz W f N f P m o N o 4)/(10110 81082)(33 6 ≤?=??==--， μ 或者，根据相干解调器的输出噪声与输入噪声功率关系)(2 1 )(t n t n c o =，其中)(t n c 是解调器输入端高斯窄带噪声的同相分量，其功率谱密度 kHz f Hz W f P f P n nc 4)/(104)(2)(3≤?==-， μ 因此输出噪声)(t n o 的功率谱密度kHz f Hz W f P f P nc no 4)/(101)(4 1 )(3≤?==-， μ 功率谱图略 4-6 解 方法如上题 （1）为常数，其中其他， ，K kHz f kHz K H ?? ?≤≤=010096)(ω （2） 125=i i N S （3）125=o o N S 4-7 解 练习题4-7图 接收机模型 2016年11月2日星期三 3 2-1平稳随机过程 (t)的自相关函数为 R ( ) 2e 试求: ⑴(t)的功率谱密度P ( ) ;(2) (t)的平均功率S 和直流功率S 0 ； ⑶(t)的方差 解：⑴由于 W = 2严 o 耳何而严 O 屛 2x3 _ 12 亦+ 型=詔+9 ⑵i(r)的平均功率S = R ⑨=2异河 直流功率耳"(哄汕| M =0 (4 ￡ ⑵的方差 - S-5^-2-1- 2 输出为x(t)，若已知h(t)的能量为E h ，求x(t)的功率。 解：设凤。的傅立叶变换为丹(刀，则E 厂「 XW 的功率为I 匸￥円(力『妙二#匸 冈刀|诂二罕 at 2-3设一低通滤波器的冲激响应为 h(t) e (t 0)，在其输入端加上零均值白噪声 X(t) 的自相关函数R X ()()，试求滤波器输出过程 丫(t)的下列参数： ⑴数学期望a Y ；⑵功率谱密度R <()；⑶自相关函数 R Y ():⑷总平均功率 S Y 。 鯉:h(t)=直v (r >0) HO)= ------------- (1 ) dj =0 * iJy = (0) = 0 I (二)盘『(亦=￡(存 ￥ & 9) = 1 f ?(劲=&⑷)円9)「二 ~~T a + 0 (3)戶H ◎ 严,f 禺㈢= J-严I m + 少 la ⑷务=Jt r (O) = 4- 1某信源集包含1024个符号，各符号等概出现，且相互统计独立。现需经由带宽为 6KHz 的信道传输该信源发送的一系列符号，并要求信道输出端信噪比不小于 30dB 。试求： 2-2已知平稳高斯白噪声的双边功率谱密度为 n °，经过一个冲激响应为 h(t)的线性系统后 通信原理作业参考答案 第三章 模拟线性调制 3.7证明只要适当选择题图3.7中的放大器增益K ，不用滤波器即可实现抑制载波双边带调制。 解： t t Af b aK t A t f b aK t A t f b t A t f aK t A t f b t A t f K a t S c c c c c c DSB ωωωωωωcos )(2)(]cos )()[(]cos )([]cos )([]cos )([)]cos )(([)(222222 222 2?+++-=--+=--+= 令 02 =-b aK ，则a b K /2 = t t bAf t S c D SB ωcos )(4)(= 3.13 用 90相移的两个正交载波可以实现正交复用，即两个载波可分别传输带宽相等的两个独立的基带信号)(1t f 和)(2t f ，而只占用一条信道。试证明无失真恢复基带信号的必要条件是：信道传递函数)(f H 必须满足 W f f f H f f H c c ≤≤-=+0), ()( 证明： )(]sin )([)(]cos )([)(21t h t t f t h t t f t S c c *+*=ωω )]}()([)()(){(2 1 )(2211c c c c F F j F F H S ωωωωωωωωωω--++++-= 以t t C c d ωcos )(=相干解调，输出为 )(*)()(t C t S t S d p = )]}()2([)2()(){(4 1 )]}2()([)()2(){(41 )] ()([21 )(22112211ωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωF F j F F H F F j F F H S S S c c c c c c c c p -++++++--++--=++-= 选择适当滤波器，滤掉上式中c ωω2±项，则 )]()()[(4 )]()()[(41)(21c c c c d H H F j H H F S ωωωωωωωωωωω+--+++-= 要无失真恢复基带信号，必须 ? ? ?=++-+=-常数)()() ()(c c c c H H H H ωωωωωωωω 此时可恢复)(1t f 。 对于)(2t f ，使用t t C c d ωsin )(=相干解调，可以无失真地恢复)(2t f ，用样须满足 )()(c c H H ωωωω+=- 3.29 双边带抑制载波调制和单边带调制中若消息信号均为kHz 3限带低频信号，载频为 MHz 1，接收信号功率为mW 1，加性白色高斯噪声双边功率谱密度为Hz W /103μ-。接收 信号经带通滤波器后，进行相干解调。 (1) 比较解调器输入信噪比； (2) 比较解调器输出信噪比； 解：kHz W 3=， mW S i 1=， Hz W n /102 30 μ-= （1）W B n N D SB D SB i 636301012103210102)(---?=?????== B W mW N S DSB i i d 2.193.83101216即=?=? ??? ??- ()W W n N SSB i 6 3 6 3 010*********---?=????== dB N S SSB i i 2.227.166********即=??=???? ??-- 所以 DSB i i SSB i i N S N S ???? ??>???? ?? 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 现代通信原理教学要求 第一章绪论 1．通信、通信系统的定义； 通信：从一地向另一地传递消息（信息或消息的传输和交换）； 通信系统：实现消息传递所需的一切技术设备和信道的总和称为通信系统。 2．通信系统的一般模型及各框图作用； 信息源：消息的发源地，把各种消息转换成原始电信号（称为消息信号或基带信号）。 发送设备：将信源和信道匹配起来，即将信源产生的消息信号变换成适合在信道中传输的信号。 信道：传输信号的物理媒质。 噪声源：不是人为加入的设备，而是信道中的噪声以及通信系统其它各处噪声的集中表示。 接收设备：功能是放大和反变换（如滤波、译码、解调等），其目的是从受到干扰和减损的接收信号中正确恢复原始电信号。 受信者（信宿）：传送消息的目的地。（将原始电信号还原成相应的消息）。 3．基带信号、频带信号、模拟信号、数字信号的含义； 基带信号：信息源把各种消息转换成原始电信号的信号。 频带信号（带通信号）：（经过调制以后的信号称为已调信号，特点：携带信息，适合在信道中传输）信号的频谱具有带通形式且中心频率远离零频。 模拟信号（连续信号）：凡信号参量的取值连续（不可数，无穷多），称为模拟信号。 数字信号（离散信号）：凡信号参量只可能取有限个值，称为数字信号。 4．数字通信系统模型及各框图作用；数字通信的主要特点； 信源编码与译码：信源编码的作用是提高信息传输的有效性，完成模/数（A/D）转换；信源译码是信源编码的逆过程。 信道编码与译码：数字信号在信道传输时会因为各种原因产生差错，为了减少差错则在信息码中按照一定的规则加入监督码，组成抗干扰编码，接收端译码器则按照一定规则解码，发现错误或纠正错误，从而提高心态的抗干扰能力（提高可靠性）。 数字调制与解调：数字调制就是把数字基带信号的频谱搬移到高频处，形成适合在信道中传输的频带信号。数字解调就是采用相干解调或非相干解调还原为数字基带信号。 同步：同步是保证数字通信系统有序、准确、可靠工作的前提条件。（载波同步、位同步、群同步和网同步）。 数字通信的主要特点：（1）抗干扰能力强而且噪声不累加；（2）差错可控；（3）易于与各种数字终端接口，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； （4）易于集成化，从而使通信设备微型化；（5）易于加密处理，且保密强度高。缺点：占用带宽大，需要同步。 5．通信系统分类（按传输媒质、信号复用方式）； 按传输媒质分类：有线通信系统（用导线作为传输媒质完成通信：架空明线、同轴电缆、光导纤维、波导等。）和无线通信系统（依靠电磁波在空间传播达到传递消息的目的：短波电离层传播、微波视距传播、卫星中继等。） 按信号复用方式分类：传输多路信号有三种复用方式，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）、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）、码分复用（用正交的脉冲序列分别携带不同信号）。 6．信息量的含义；自信息量、平均信息量（熵）、一条消息的信息量计算； 信息量的含义：对消息中不确定的度量（可能性越小，信息量越大）。 自信息量： a=2时： 算术平均信息量：I/符号数 平均信息量（熵）： 每个符号等概率出现时，熵最大： 7．通信系统的两个主要性能指标；码元传输速率、信息传输速率、频带利用率定义、误码率、误信率的计算； 模拟通信系统：有效性：有效传输频带来度量；可靠性：接收端最终输出信噪比来度量。 数字通信系统：有效性：传输速率来衡量；可靠性：差错率来衡量。 码元传输速率R Bd：简称传码率，又称符号速率等。 吉大18年9月《现代通信原理》作业考核试题-0001 试卷总分:100 得分:0 一、单选题(共4 道试题,共16 分) 1.某数字信号的码元传输速率为1200波特，当它采用四进制传输时，其信息传输速率为多少()bit/s。 A.4800 B.1200 C.3600 D.2400 正确答案:D 2.关于数字调制描述不准确的是（）？ A.数字调制是用载波信号的某些离散状态来表征传送的信息，在接收端对载波信号的离散调制参量进行检测 B.数字调制也有调幅，调频和调相三种基本形式 C.和模拟调制原理上没有区别 D.和模拟调制原理有根本区别 正确答案:D 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（）？ A.采样频率大于等于信号最高频率的两倍 B.采样频率大于等于信号最高频率的一倍 C.采样频率小于信号最高频率的两倍 D.采样频率小于等于信号最高频率的一倍 正确答案:A 4.对于多进制，例如在八进制（M=8=23）中，若码元速率为1200 B，则信息速率为（）。 A.3600 b/s B.800 b/s C.1600 b/s D.6400 b/s 正确答案:A 二、多选题(共4 道试题,共16 分) 1.抽样定理的分类描述正确的有哪些（）。 A.根据信号是低通型的还是带通型的，抽样定理分低通抽样定理和带通抽样定理； B.根据用来抽样的脉冲序列是等间隔的还是非等间隔的，抽样定理分均匀抽样定理和非均匀抽样定理 C.根据抽样的脉冲序列是冲击序列还是非冲击序列，抽样定理分理想抽样定理和实际抽样定理 D.以上都不对 正确答案:ABC 2.下面属于数字通信系统研究的基本问题的是()。 A.A/D,D/A变换 B.数字基带信号的特性 C.数字基带传输原理 D.数字调制与解调原理 正确答案:ABCD 3.调制在通信系统中的作用是（）。 A.把基带信号转换成适合在信道中传输的已调信号 B.实现信道的多路复用，以提高信道利用率 C.改善系统搞噪声性能 D.以上全不对 正确答案:ABC 4.通信的三要素描述包括()。 A.信源 B.信道 C.信宿 D.信息 正确答案:ABC 三、判断题(共17 道试题,共68 分) 1.接收设备:与发送设备的相反,从接收信号中恢复出相应的原始基带信号。 A.错误 B.正确 正确答案:B 2.信号的最佳接收是指在不改变信道和噪声的条件下，如何使正确接收信号的概率最大，使错误接收的概率减到最小。 A.错误 B.正确 正确答案:B 3.由连续谱和离散谱构成是2PSK与2DPSK信号的功率谱密度的一个特点。 A.错误 现代通信原理课后习题答案 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 第二章 2.40 二进制对称信道中的误比特率P e为0.2，若输入信道的符号速率为2000符号/s，求该信道的信道容量。 解：2000×(1-0.2)=1600 (b/s) 2.41 已知某语音信道带宽为4kHz，若接收端的信噪比S/N =60dB，求信道容量。若要求该信道传输56000b/s的数据，则接收端的信噪比最小应为多少？ 解：dB=10 lgN 60 = 10 lg S/N →S/N = 106 C = wlog2 (1+S/N)=4×103log2(1+106) = 8 × 104 (bps) 5.6 × 104 = 4 × 103log2(1+S/N) log2(1+S/N) = 14 → 1+S/N = 214 →S/N = 214－1 2.42 若黑白电视机的每幅图像含有3×105个像素，每个像素都有16个等概率出现的亮度等级，如果信道的输出信噪比为S/N = 40dB、信道带宽为1.4MHz，则该信道每秒可传送多少幅图像？ 解：每幅图的信息量：3×105×log216 = 1.2×106（b） 40dB = 10log2 S/N →S/N = 104 C = wlog2（1 + S/N）= 1.4×106log2（1+104）≈1.862×107（bps） 1.862×107/1.2×106 = 15.5 (幅/s) 第三章 3.50 用10KHz的单频正弦信号对1MHz的载波进行调制，峰值频偏为2KHz。试求： （1）该调频信号的带宽。 （2）若调制信号的幅度加倍，再求该调频信号的带宽。 解：（1）B FM = 2 × ( 2+10 ) = 24 ( KHz) （2）B FM = 2 ×（2 + 2×10）= 44 （KHz） 3.51 幅度1V的10MHz载波受到幅度1V、频率为100Hz的正弦信号调制，最大频偏为500Hz。问调制信号的幅度和频率各变为2V、1000Hz时，新调频信号的带宽为多少？ 解：B FM = 2 × (500+1000) = 3000 (Hz) 第四章 西南交通大学2010－2011学年第2学期期中考试试卷 课程代码 2100990 课程名称 现代通信原理 考试时间 110分钟 题号 一 二 总成绩 得分 阅卷教师签字： 一、选择题（每题2分，共50分） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 A A D D C D B B B D 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 B A A D A A A C A C 21 22 23 24 25 D B A B C 1、数字通信系统的可靠性指标为( ) A. 误码率 B. 频带利用率 C. 信号带宽 D. 信息速率 2、下列属于码元速率的单位的是( ) A. Baud B. bit/s C.Baud/s D. A 和B 3、信号经过调制后，送到信道中传输的通信方式，称之为 A.数字通信 B.模拟通信 C.基带传输 D.频带传输 4、以下不能无限制地增大连续信道容量的方法是无限制地 A.提高信噪比 B.减小噪声功率 C.提高信号功率 D.增大传输带宽 5、设单音已调制信号的波形如图所示，其中属于SSB 波形是 A ． B ． C ． D ． 班 级 学 号 姓 名 密封装订线 密封装订线 密封装订线 6、设某HDB3码序列为+1-100-1+100+1-1000-1+100-1，在接收端正确恢复出的 数字序列为（）。 A．110011001100011001 Ｂ．100000000011001001 C．110001000100001001 Ｄ．100000000100001001 7、下列关于眼图的说法中不正确的是 A.在眼图中，最佳抽样时刻应选择在“眼睛” 张开的最大处 B.眼图中斜边的斜率越小，对定时误差就越灵敏 C.在抽样时刻，眼图上下两分支的垂直宽度都表示了最大信号畸变 D.眼图直观地表明码间串扰和噪声的影响，能评价一个基带系统的性能好坏 8、下列哪一种信号的传输带宽与AM信号传输带宽相同。 A.基带信号 B. 双边带信号 C.单边带信号 D.残留边带信号。 9、以下关于单极性不归零数字基带信号说法正确的是（）（T是码元间隔） A．在其功率谱1/T频点能提取位同步信号 B．在其功率谱1/T频点不能提取位同步信号 C．在其功率谱2/T频点能提取位同步信号 D．在其功率谱1/2T频点能提取位同步信号 10、下列哪个描述不符合数字通信的特点 A.抗干扰能力强 B.可以时分复用 C. 易加密 D.占用信道带宽窄 11、如果一个线性系统的输入随机过程是高斯的，那么线性系统的输出服从： A.均匀分布 B.高斯分布 C.瑞利分布 D.莱斯分布 12、根据奈奎斯特第一准则，奈奎斯特带宽是（）（T是码元间隔） A. 1/2T B.1/T C. 1/4T D. 1/3T 13、选用（）传输形式，无码间干扰数字基带传输系统的频带利用率最高 A.理想低通 B.余弦滚降 C.直线滚将 D.升余弦 14、设x(t)为调制信号，调频波的表示式为，则FM调制方式 的瞬时角频率偏移为： A. B. C. D. 15、不论是调制系统，接收端只要进行相干解调都需要 A.载波同步 B.网同步 C.位同步 D.群同步 16、窄带噪声的同相分量n c(t)和正交分量n s(t)它们都具有如下的性质： A.低通 B.带通 C.带限 D.高通 17、符号集为a、b、c、d，它们相互独立，相应概率为1/2,1/4,1/8,1/8，其中包 含信息量最小的符号是： A.a B.b C.c D.d 18、设α=1的升余弦滚降无码间干扰基带传输系统的输入是16进制码元，其码 元速率为600Baud，则该系统带宽为 A. 2400Hz B.1200Hz C.600Hz D.300Hz 19、设传输的数据序列为01100100000011000010，线路编码采用HDB3码，V 符号表示破坏符号，B为满足极性交替规律的非零符号，括号中表示前一现代通信原理考试试题
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