1-1 什么是模拟信号？什么是数字信号？
【答】参量（因变量）取值随时间（自变量）的连续变化而连续变化的信号，或者通俗地讲，波形为连续曲线的信号就是模拟信号。模拟信号的主要特点是在其出现的时间内具有无限个可能的取值。
自变量取离散值，参量取有限个经过量化的离散值的信号叫做数字信号。实际应用中的数字信号一般是只有两个取值“0”和“1”的脉冲序列。
模拟信号和数字信号的本质区别在于：模拟信号的取值为无限多个，而数字信号为有限个取值，通常只有“0”和“1”两个值。
1-2 为什么要对模拟信号进行抽样？对抽样间隔有什么要求？
【答】为了对模拟信号进行数字传输以提高通信质量，首先需要将模拟信号转化位数字信号，而这种A/D 转换过程的第一步就是对模拟信号进行抽样，把模拟信号变成离散信号。为了能从抽样后的信号（离散信号）中无失真地恢复出原始信号，要求抽样间隔小于等于原始信号最高频率分量所对应信号周期的一半，或者说，要求抽样频率大于等于原始信号最高频率的二倍。
1-3 为什么要对离散信号进行量化？
【答】离散信号尽管在时间上是离散的，但其幅度的取值却有无限多个（注意不是无限大），没有从本质上改变模拟信号，因此，没有实用价值。只有把离散信号进行量化，把无穷个取值变成有限个，把离散信号转化为数字信号才能使模拟信号发生质变。可见，离散信号是模拟信号通往数字信号的桥梁。
1-4 设信道带宽为3KHz ，信噪比为20dB ，若传输二进制信号，则最大传输速率是多少？ 【解】因为已知信噪比为20dB ，即：
N
S
lg 1020=
所以
100=N
S
由香农公式可得信道容量为：
bps C 19941647.63000)1001(log 30002≈?≈+=
1-5
设英文字母e 出现的概率为0.105，x 出现的概率为0.002。试求e 及x 的信息量。
【解】e 的信息量 bit
I e 25.3105
.01
log 2== x 的信息量 bit I x 97.8002
.01
log 2
==
1-6 某信息源的符号集由A ，B ，C ，D 和E 组成，设每一符号独立出现，其出现概率分别为1/4，1/8，1/8，3/16和5/16。试求该信息源符号的平均信息量。 【解】平均信息量，即信息源的熵
)
(log )(1
2i n
i i x P x P H ∑=-=
16
5log 165163log 16381log 8181log 8141log 412
2222-----=
符号
比特/23.2≈
1-7 一个由字母A ，B ，C ，D 组成的字。对于传输的每一个字母用二进制脉冲编码，00代替A ，01代替B ，10代替C ，11代替D ，每个脉冲宽度为5ms 。 （1） 不同的字母是等概率可能出现时，试计算传输的平均信息速率； （2） 若每个字母出现的概率为：P A =1/4，P B =1/5，P C =1/4，P D =3/10 试计算平均信息传输速率。
【解】(1) 不同的字母是等可能出现的，即出现概率均为1/4。
每个字母的平均信息量为 符号比特/24
1
log 4142=?-=H 因为一个字母对应两个二进制脉冲，每个脉冲宽度为5ms ，所以每个字母所占用的时间为
2
310
1052--=??=T s
则每秒传送的符号数为 ）秒（符号Baud T
R B /1001
== 平
均
信
息
速
率
为
s b M R H R R B B b /2001002log 2=?==?=
（2） 每个符号的平均信息量为
符号比特/985.110
3log 10341log 4141log 4151log 512222=----=H
则平均信息速率为 s
b H R R B
b /5.198100985.1=?=?= 注：因为该题一个字母用两位二进制码元表示，所以属于四进制符号。
1-8 对于二进制独立等概率信号，码元宽度为0.5ms ，求波特率和比特率；若改为四进制信号，再求波特率和比特率。
【解】因为是二进制信号，所以一个码元表示一个符号，则有码元速率（调制速率）
）
秒（符号Baud T R B /200010
5.01132
=?==-
比特率等于波特率：
s b R R B b /20002==
在保证信息速率不变的前提下，若改为四进制信号，则两个二进制码元表示一个四进制符号，
一个符号的持续时间：
s
T 001.0105.023
=??=-
波特率（单位时间传输的符号数）为：
）
秒（符号Baud T R B /100010
1
134
===-
注：此时的波特率实际上是四进制符号（码元）的传输速率，比二进制波特率小一半。 比特率为：
s b M R R B b /200021000log 2=?==
若信息速率可变，则波特率仍为二进制时的2000Baud ，而比特率为4000b/s 。
1-9 已知电话信道的带宽为3.4kHz 。试求： （1）接收端信噪比为30dB 时的信道容量；
（2）若要求该信道能传输4800b/s 的数据，则接收端要求最小信噪比为多少分贝。 【解】(1)
1000/=N S （即30dB ）
信道容量
s
b N
S B C /)104.3()10001(log 104.3)1(log 4
232?≈+?=+=（2） 因为 )1(log 2N S
B C +=
所以 dB
N S B C 2.266.112124
.3/8.4/==-=-=
1-10 计算机终端通过电话信道传输计算机数据，电话信道带宽 3.4kHz ，信道输出的信噪比为20dB 。该终端输出128个符号，各符号相互统计独立，等概率出现，计算信道容量。 【解】
100/=N S （即20dB ）
信道容量
s b N
S B C /)1026.2()1001(log 104.3)1(log 4
232?≈+?=+=
1-11 黑白电视图像每幅含有3×105个象素，每个像素有16个等概率出现的亮度等级。要求每秒钟传输30帧图像。若信道输出信噪比30dB ，计算传输该黑白电视图像所要求的信道的最小带宽。
【解】每个像素所含信息量bit
H 416log 2==
信息传输率即信道容量 s b C /)106.3(3010347
5
?=???=
又因为信道输出 1000/=N S （即30dB ）
所以
信
道
最
小
带
宽
为
Hz
N S C B )106.3()
10001(log 106.3)/1(log 627
2?=+?=+=
2-1 已知两个线性已调信号为
（1）t t t f c ωcos cos )(Ω=
（2）t t t f c ωcos )sin 5.01()(Ω+=
式中Ω=6c ω。分别画出他们的波形图和频谱图。
【解】（1） t t t f c ωcos cos )(1Ω=的波形见图2-1（1）-（a ），其频谱为
)]}()([*)]()([{21
)(1c c F ωωδωωδπωδωδππω++-Ω++Ω-=
)]5()7()5()7([2
Ω-+Ω-+Ω++Ω+=ωδωδωδωδπ
频谱图见图2-1（1）-（b ）
（2）t f t f c ωcos )sin 5.01()(2Ω+=的波形如图2-1（2）-（a ），其频谱为 +++-=)()([)(2c c F ωωδωωδπω
)]}()([*)]()([{25.0c c j
ωωδωωδπωδωδπ
π++-Ω+-Ω- +Ω++Ω-=)]6()6([ωδωδπ
)]5()5()7()7([4
Ω-+Ω+-Ω--Ω+ωδωδωδωδπ
j 频谱图2-1（2）-（b ）
2-2 一调制系统如题2-2图所示。为了在输出端得到f 1(t )和f 2(t )，试确定接收端的本地载波c 1(t )和c 2(t )。
)
)
)
(2t c )
(t c t cos ω0发送端
接收端
习题2-2图
【解】A 点信号为t t f t t f 0201sin )(cos )(ωω+，这是两个互相正交的双边带信号，它们分别采用相干解调法解调，所以可确定
t t c 01cos )(ω= t t c 02sin )(ω=
上支路：相乘后：
)(cos ]sin )(cos )([00201t t t f t t f ωωω+ t t t f t t f 002021cos sin )(cos )(ωωω+= t t f t t f t f 020112sin )(2
1
2cos )(21)(21ωω++= 经低通，得到
)(2
1
1t f 。 下支路：相乘后：
)(sin ]sin )(cos )([00201t t t f t t f ωωω+
t t f t t t f 022001sin )(sin cos )(ωωω+= t t f t f t t f 022012cos )(2
1
)(212sin )(21ωω-+= 经低通，得到
)(2
1
2t f 。
2-3 如题2-3图（a ）所示调制系统，已知f (t )的频谱如题2-3图（b ），载频21ωω<<，H ωω>1，且理想低通滤波器的截止频率为1ω，求输出信号s (t )，并说明是何种调制信号。
f )
12（a)
(b)
习题2-3图
【解】设左边输入端相乘器的入点为A 点，上下两个低通滤波器的入点各为B 和C 点，两个低通滤波器的出点各为D 和E 点，相加器上下两个入点分别为F 和G 点，相加器的出点为H 点，则该调制系统各点的波形如题2-3解图所示。
从H点的波形可以看出，该调制系统是一个采用混合方法产生SSB信号的调制器。其时域表达式为：
t t f t t f t s t t f t t f t s S F t s USB LSB H )sin()(?21
)cos()(21)()sin()(?21)cos()(21)()]
([)(1
21221211ωωωωωωωωω--
-=+++=
=-
2-4 证明在题2-4图电路中，只要适当选择放大器增益K ，不用滤波器也可实现抑制载波双边带调制。
f )
(t 习题2-4图
【解】
2
22222
222
2
2121)cos )((cos )()(2)()(]cos )([]cos )([)(cos )(]cos )([t A b aK t A t f b aK t f b aK t A t f b t A t f aK bx ax t s t
A t f x t A t f K x c c c c DS
B c c ωωωωωω-+++-=--+=-=-=+=
可见，要使系统输出为DSB 信号，只需02
=-b aK 即可。即当放大器增益满足a
b
K =
2时，不用滤波器也可实现抑制载波的双边带调制。
2-5 什么时候适合采用FDM ？
【答】FDM 是一种利用频谱搬移在一个物理信道中传输多路信号的技术，所以，要进行FDM ，首先要求信道的通频带必须大于预复用各路信号频谱宽度总和的二倍（对于双边带信号而言），且各路载波能够实现。其次，该信道的频率资源不紧张，允许用比较宽的频带传输信号。最后，对电路的复杂性和经济性要求不苛刻。
2-6 FDM 的理论基础是什么？
【答】FDM 的理论基础就是“信号与系统”课程中讲过的调制定理，也叫频谱搬移定理。
该定理的内容是：信号)(t f 与正弦型信号（t c ωcos 和t c ωsin ）相乘，相当于把)(t f 的频谱)(ωF 搬移到c ω±处，频谱形状不变，幅度减半，搬移后的频谱仍然保留原信号的全部信息。
2-7 设信道带宽为10MHz ，信号带宽为1.5MHz 。若采用FDM 进行多路传输，试问该信道最多可传输几路信号？
【答】若采用双边带调制，则每路信号带宽为MHz W 35.12=?=，考虑留出保护带（各路信号频谱之间的空白带），10MHz 带宽的信道最多可复用3路信号。
若采用单边带调制，则每路信号带宽为MHz W 5.1=，考虑留出一定的保护带，10MHz 带宽的信道最多可复用6路信号。
2-8 已知一个受1kHz 正弦调制信号调制的角调制信号为
)cos 25cos(100)(t t t s m c ωω+= （1） 若为调频波，求ωm 增加5倍时的调频指数和带宽； （2） 若为调相波，求ωm 减小为1/5时的调相指数和带宽。
【解】(1) 调频： m
m
FM FM f f A
K max
?=
=
ωβ m ω增加5倍时，FM β下降5倍，带宽下降5倍
（2） 调相：
m ω减小为1/5，K PM 不变，带宽不变。
2-9 在例题2-2中，若峰值频偏变为1kHz ，计算（1）、（2）、（3）。 【解】f m =10kHz ，Δf max =1kHz
（1）B FM =2(Δf max + f m )=2(1+10)=22 kHz ， βF =（B FM /2f m ）－1=1（22/20）-1=0.1 （2）幅度加倍，意味着βF =0.2，所以
B FM =2（βF +1）f m =2（0.2+1）×10=24 kHz
（3）B FM =2(Δf max + f m )=2(1+20)=42 kHz
3-1 TDM 的理论基础是什么？
【答】时分复用的理论基础是抽样定理。
3-2 TDM 与FDM 的主要区别是什么？
【答】FDM 是用频率区分同一信道上同时传输的各路信号，各路信号在频谱上互相分开，但在时间上重叠在一起。
TDM 是在时间上区分同一信道上轮流传输的各路信号，各路信号在时间上互相分开，但在频谱上重叠在一起。
3-3 抽样后的信号频谱在什么条件下发生混叠？
【答】当抽样频率低于模拟信号的最高频率的2倍时，抽样后的信号频谱将发生混叠。
3-4 量化的目的是什么？
【答】量化的目的是将抽样信号在幅值上进行离散化处理，即将无限个可能的取值变为有限个。
3-5 什么是均匀量化？它有什么缺点？ 【答】均匀量化是量化间隔相等的量化。
其主要缺点是无论抽样值大小如何，量化噪声的均方根值都固定不变，因此当信号较小时，信号的量化信噪比也很小，难以满足通信系统的要求。
3-6 为什么要进行压缩和扩张？
【答】压缩和扩张的目的是在不增加量化级数的前提下，利用降低大信号的量化信噪比来提高小信号的量化信噪比。即信号幅度小时，量化间隔小，量化误差小；信号幅度大时，量化间隔大，量化误差大。保证了信号在较宽的动态范围内满足通信系统的要求，克服了均匀量化的缺点。方法是发信端加压缩器，对信号进行压缩处理；收信端加扩张器，对信号进行扩张处理，压缩器与扩张器总的传输函数应为常数（也就是线性变换）。
3-7 对10路带宽均为300～3400Hz 的话音信号进行PCM 时分复用传输。抽样速率为8kHz ，抽样后进行8级量化，并编为自然二进制码，求传输此复用信号信息传输速率。 【解】因为抽样后进行8级量化，所以编码位数为3。
3-8 设一个模拟信号t t f ωcos 109)(+=，若对 f (t )进行41级均匀量化，求编码所需的二进制码组长度和量化台阶。
【解】因为 25<41<26所以二进制码组长度K 应取6。
量化台阶：
3-9 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 )，问抽样间隔如何选择？若抽样间隔取0.2s ，试画出抽样后的信号频谱。 【解】因为基带信号的)(t f 的最高频率为2Hz ，所以抽样频率s f 应满足：
k f n R R s B b ??== s bit R b /104.231081053?=???=∴V
V 488.04120
41)1(19==--=?
Hz f f H s 42=≥
抽样间隔：s f f T H
s S 25.0211=≤=
基带信号的频谱：]44[2]
22[）（）（）（）（）（πωδπωδππωδπωδπω-+++-++=M
抽样信号的频谱：∑∞
-∞
=-=n s s s n M T M )(1ωωω）
（ 又因为样间隔取0.2s ，所以 ππω102==s
s T
抽样信号的频谱图如图题3-9所示：
习题3-9图
3-10 分别画出带通型信号抽样频率s f 随信号最高频率分量H f 和最低频率分量L f 变化的关系曲线，并说明当L f 不断增大时，s f 的变化趋势（注：H f 与L f 均以NB 为变化步长，画到6=N 即可）。 本题题解略。
4-1 在ΔM 调制中，抽样频率越高，量化噪声越小。那么提高抽样频率对系统有什么不利的影响？
【解】在ΔM 调制中，抽样频率越高，量化噪声越小。但增大s f ，就增加了信号的传输带宽，降低了频带利用率。
4-2 ΔM 调制与PCM 调制有何异同点？
【解】增量调制是在PCM 方式的基础上发展起来的另一种模拟信号数字传输的方法，可以看成是PCM 的一个特例。它具有码位少（只有1位）、编码设备简单，单路时不需要同步优点。它所产生二进制代码表示模拟信号前后两个抽样值的差别（增加、还是减小）而不是代表抽样值的大小。
PCM调制中，每一个样值编8位码，编码设备复杂，它所产生二进制代码表示模拟信号瞬时抽样值的量化值的大小。4-3 按增量总和调制工作原理，画出调制器框图和解调器框图。
本题题解略。
4-4 分析ΔM调制的二进制输出和增量总和调制的二进制输出分别代表什么信息？
【解】增量调制的二进制代码携带输入信号增量的信息，或者说携带输入信号微分的信息。
Δ-Σ调制的代码实际上是代表输入信号振幅的信息。
5-1 按CCITT建议，两种制式的PCM高次群复用系列中，各次群的话路数和速率分别是多少？
5-2 PCM复用与数字复接有何区别？目前普遍采用数字复接的理由是什么？
【答】PCM复用：对多路的话音信号直接编码复用的方法。缺点是编码速度非常高，对电路及元器件的精度要求很高，实现起来比较困难。
数字复接：将PCM复用后的低速率信号再进行时分复用，形成更多路的数字通信。优点是经过数字复用后的数码率提高了，但是对每一个基群的编码速度则没有提高，实现起来容易，因此目前广泛采用数字复接来提高通信容量。
5-3 数字复接分几种，复接方式有几种？
【答】数字复接的方法分：同步复接、异源复接、异步复接。复接的方式分：按位复接、按字复接、按帧复接。
5-4 异源（准同步）复接有什么特点？
【答】异源（准同步）复接：被复接的各输入支路之间不同步，并与复接器的定时信号也不同步：但是各输入支路的标称速率相同，也与复接器要求的标称速率相同，但仍不满足复接条件，复接之前还需要进行码速调整，使之满足复接条件再进行复接。
5-5 同步数字系列（SDH）相对于准同步数字系列（PDH）有哪些优点？
【答】同步数字系列（SDH）相对于准同步数字系列（PDH）优点是：
① SDH网有了世界性统一的网络节点接口（NNI），从而简化了信号的互通以及信号的传输、复用、交叉连接等过程。
② SDH网有一套标准化的信息结构等级，称为同步传递模块，并具有一种块状帧结构，允许安排丰富的开销比特用于网络的维护。
③ SDH网有一套特殊的复用结构，允许现存的准同步体系（PDH）、同步数字体系、和B-ISDN的信号都能纳入其帧结构中传输，具有极强的兼容性和广泛的适应性。
④ SDH网大量采用软件进行网络配置和控制，增加新功能和新特性非常方便，适应将来不断发展的需要。
⑤ SDH网有标准的光接口。
5-6 简述SDH的复用原理。
【答】SDH最基本、最重要的数据块为同步传输模块STM—1。更高级别的STM一N信号则是将STM－1按同步复用，经字节间插后形成的。STM一1帧结构由9行、270列组成。每列宽一个字节即8比特，整个帧容量为（261+9）×9=2430字节，相当于2430×8＝19440比特。帧传输速率为8000帧／秒，即125μs一帧，因而STM－l传输速率为155.520Mb/s。STM－1帧结构字节的传送是从左到右，从上到下按行进行，首先传送帧结构左上角第一个8比特字节，依次传递，直到9×270个字节都送完，再转入下一帧。
6-1已知二进制数字信息序列为010011000000100111，画出它所对应的双极性非归零码、传号差分码、CMI码、数字双相码的波形。
【解】各种码波形如下图所示：
题解6-1图
6-2 已知数字码元序列为
10011000000110000101，画出它所对应的单极性归零码、AMI 码和HDB 3码的波形。 【解】各种码波形如下图所示：
题解6-2图
6-3 有 4个连 l 与 4个连 0交替出现的序列，画出用单极性不归零码、 AMI 码、HDB 3码表示时的波形图。 【解】各种码波形如下图所示：
6-4 已知信息速率为64kb/s ，若采用α＝0.4的升余弦滚降频谱信号， （1）求它的时域表达式； （2）画出它的频谱图； （3）求传输带宽；
（4）求频带利用率。 【解】（1）当0<α<1时的升余弦滚降特性H （ω）：
??
??
??
???
-≥≤+≤-???? ??-+-≤=s s s s s s s
s
T T T T T T
T T H παωπαωπαωπαπαωω)1(00)1()1(]2sin 1[2
)1(0)( 相应的时域特性为()222/41)
/cos(s s s T t T t T t Sa t h ααππ-????
? ??=
将4.0=α，3
10641
1?=
=
s s f T 代入，得到它的时域表达式 ()()
4
44
10
62.21)
102065cos(104.6?-???=ππt Sa t h （2）它的频谱图如下图所示。
题解6-4图
（3）传输带宽
因为α＝0.4，即有)(6.89644.14.1)1(kHz f f f s s H =?==+=α （4）频带利用率
()()Hz s bit b ./43.14
.012
12=+=+=
αη
6-5 设基带系统的发送滤波器、信道及接收滤波器组成的总特性为H
（ω），若要求以2/T s 波特的速率进行数据传输，试检验图题6-5所示各种H （ω）能否满足抽样点上无码间串扰的条件？
【解】解题思路：由H （ω）→等效矩形→求为等效矩形带宽)(2B B π→R B =2B →与2/T S 比较。
各小题解答如下：
（a ）?????
=≤=其它021)(B
T H s
ππωω 所以s
T B 21
=
无码间干扰传输码率s
s B T T B R 212max =
= 所以该H （ω）不满足抽样点上无码间串扰的条件。
（b ）因为
s
s T B B T 23
23=
→=ππ 所以s
s B T T B R 2
32max >==
这时虽然传输速率小于奈奎斯特速率，但是因为max B R 不是2/T s 的整数倍，所以仍然不满足抽样点上无码间串扰的条件。这可以用下图来说明，图中h(t)是该H （ω）的单位冲击响应，从图中已知无码间干扰的最小时间间隔为3/s s T T ='，无码间干扰的最大传码率为s
s B T T R 31max ='=
。 因为2/T s 不是3/T s 的整数分之一，所以抽样仍然不能满足抽样点上无码间串扰的条件。
（c ）因为
s
s T B B T 122=→=ππ 所以s
B T B R 2
2max ==
所以这是正好满足无码间串扰的条件。 （d ）因为
s
s
T B B T 212=
→=ππ
所以无码间串扰传输最大速率s
s B T T B R 212max <=
= 所以该H （ω）不满足抽样点上无码间串扰的条件。
6-6 设二进制基带系统的传输特性为 ()()??
?≤+=ω
τπωωττω其它,
0/,cos 10
00H
试确定系统最高的码元传输速率R B 及相应的码元间隔T s 。
解法1：根据已知有
()0000202ττπτπτω=???
?
??=???? ??=H H H ，， ()ωH 为升余弦型，将()ωH 分成宽度为00τπ
ω=的小段，然后将各小段在???
?
?
?-
τπτπ220，上叠加，将构成等效低通（矩形）传输函数，如题解6-6图所示，它示理想低通特性。等效矩形
()??
?≤=ω
τπωτω其它0
/20
H
题解6-6图
等效矩形宽度为 0
41τ=
eq B 最高的码元传输速率 0
212τ==eq B B R 相应的码元间隔 021
τ==B
s R T 解法2：令2
0s
T =
τ代入上式得： ()()??
?
??≤+=ωπωωτω其它,02,cos 12
0s s
T T H 此传输函数就是1=α的升余弦频谱特性的传输函数，所以
=B R 0
21τ
02τ=s T
6-7 试求用两个相隔一位码元间隔的x x sin 波形的合成波来代替传输系统冲激响应的x
x
sin 波形的频谱，并说明其传递函数的特点。
【解】根据题意有时域表达式
T
t T t t t --+)
sin(sin 转换到频域有
()()ωτωπj e G -+12
此式即为其传输函数，可以看出传输函数为余弦形式，而带宽并未宽展，但η值变大。
6-8 已知某线性反馈移位寄存器的特征多项式系数的八进制表示为107，若移位寄存器的起始状态为全1， （1）求末级输出序列；
（2）输出序列是否为m 序列？为什么？ 【解】（1）因为特征多项式系数的八进制表示为107，所以特征多项式为
()126+++=x x x x f
该反馈移位寄存器的结构如下图所示。
题解6-8图
反馈0126a a a a ⊕⊕=
在移位寄存器的起始状态为全1情况下，经过1次移位，移位寄存器的状态仍然为1，所以末级输出序列为111…。 （2）输出序列不是m 序列，因为特征多项式不是本原多项式。
6-9 已知移位寄存器的特征多项式系数为51，若移位寄存器起始状态为10000，
（1）求末级输出序列；
（2）验证输出序列是否符合m 序列的性质。 【解】（1）因为移位寄存器的特征多项式系数为51，其本原多项式如下表。
以F 1(x)=x 5+x 2
+1为例，画出其5级线性反馈移位寄存器如题解6-9图所示。
则求出其末级输出序列为：0000101011101100011111001101001……
（2）①因为序列周期为51，周期25-1符合m 序列周期为2n
-1的性质。 ②序列中有16个“1”码，15个“0”码，基本平衡。 ③游程共有16个，其中： 游程长度为1的有8个，“1”码“0”码游程各为4个； 游程长度为2的有4个，“1”码“0”码游程各为2个； 游程长度为3的有2个，“1”码“0”码游程各为1个； 游程长度为4的有1个， “0”码游程； 游程长度为5的有1个， “1”码游程； ④其自相关函数为：
()31
1
-=+-=
D A D A j R
6-10 设计一个由5级移位寄存器组成的扰码和解扰系统， （1）画出扰码器和解扰器方框图；
（2）若输入为全1码，求扰码器输出序列。 【解】（1）扰码器和解扰器方框图如下:
（2）若输入为全1码，扰码器输出序列为：
1110010001010111101101001100000……
7-1设发送数字信息为二元序列｛a k｝=010*********，试画出ASK、FSK、PSK和DPSK信号波形图。【解】各种信号波形如图所示。
习题7-1图
7-2在相对相移键控中，假设传输的差分码是01111001000110101011，且规定差分码的第一位为0，试求出下列两种情况
下原来的数字信号：
（1）规定遇到数字信号为1时，差分码保持前位信号不变，否则改变前位信号；
（2）规定遇到数字信号为0时，差分码保持前位信号不变，否则改变前位信号。 【解】（1）规定遇到数字信号为1时，差分码保持前位信号不变，否则改变前位信号，则原来的数字信号为： 01111001000110101011
（2）规定遇到数字信号为0时，差分码保持前位信号不变，否则改变前位信号，则原来的数字信号为： 00111010011010000001 或
01000101100101111110
7.3设输入二元序列为0，l 交替码，计算并画出载频为f c 的PSK 信号频谱。 【解】对于双极性矩形基带信号，PSK 信号的频谱为
)]()([)0()21(4
1])()()[1()(22
22
2c c s c c s E f f f f G P f f f G f f G P P f f P -++-+
-++-=δδ 其中，)()(s fT Sa T f G π=。
因为二元序列为0、1交替码，故P=1/2，所以上式可化为：
]})([])([{4
)(22s c s c s
E T f f Sa T f f Sa T f P -++=
ππ 频谱图如图所示。
第五章 5-1 已知线性调制信号表示式如下： （1）t t c ωcos cos Ω，（2）t t c ωcos )sin 5.01(Ω+。 式中，Ω=6c ω。试分别画出它们的波形图和频谱图。 1(1)cos cos [cos()cos()] 2[cos cos ]{[()][()][()][()]} 2 1 (2)(10.5sin )cos cos [sin()sin()] 4 [(10.5sin )cos ][()(c c c c c c c c c c c c c c c t t F t t t t t F t t ωωωπ ωδωωδωωδωωδωωωωωωωπδωωδωωΩ=-Ω++Ω∴Ω= --Ω++-Ω+-+Ω+++Ω+Ω=+-Ω++Ω∴+Ω=-++ 解：)]{[()][()] 4 [()[()]]} c c c c j π δωωδωωδωωδωω++-Ω---Ω+++Ω--+Ω π π 5-2 根据图P5-1所示的调制信号波形，试画出DSB 及AM 信号的波形图，并比较它们分别通过包络检波器后的波形差别。
图P5-1 解： 从波形中可以看出，DSB 信号经过包络检波器后输出波形失真，不能恢复调制信号；而AM 信号经过包络检波器后能正确恢复调制信号。 5-3已知调制信号m (t )=cos(2000πt )+ cos104 πt ，进行单边带调制， ()sin(2000)sin(4000) 1111 ()()cos ()sin cos(12000)cos(14000) 22221111 ()()cos ()sin cos(8000)cos(6000) 2222 USB c c LSB c c m t t t s t m t t m t t t t s t m t t m t t t t ππωωππωωππ=+=-=+=+=+ 解：则 5-4 将调幅波通过残留边带滤波器产生残留边带信号。若此滤波器的传输函数H(ω)如图P5-2所示（斜线段为直线）。当调制信号为()[100600]m t A sin t sin t ππ=+时，试确定 图P5-2 (横坐标的单位为f/kHz )
第五章 纠错编码习题解答 1、已知一纠错码的三个码组为(001010)、(101101)、(010001)。若用于检错，能检出几位错码？若用于纠错，能纠正几位错码？若纠检错结合，则能纠正几位错码同时检出几位错码？ [解]该码的最小码距为d 0=4，所以有： 若用于检错，由d 0≥e +1，可得e =3，即能检出3位错码； 若用于纠错，由d 0≥2t +1，可得t =1，即能检出1位错码； 若纠检错结合，由d 0≥e +t +1 （e >t ），可得t =1，e =2，即能纠正1位错码同时能检出2位错码。 2、设某(n ,k )线性分组码的生成矩阵为： 001011100101010110G ?? ??=?????? ①试确定该(n ,k )码中的n 和k ； ②试求该码的典型监督矩阵H ； ③试写出该码的监督方程； ④试列出该码的所有码字； ⑤试列出该码的错误图样表； ⑥试确定该码的最小码距。 [解] ①由于生成矩阵G 是k 行n 列，所以k =3，n =6。 ②通过初等行变换，将生成矩阵G 变换成典型生成矩阵
[] 100101010110001011k G I Q ?? ??==?????? 由于101110110011011101T Q P Q ???? ????=???? ????????， ＝＝，可知典型监督矩阵为 []110100011010101001r H PI ?? ??=?? ????＝ ③监督方程为5424315 300 00 a a a a a a a a a ⊕⊕=??⊕⊕=??⊕⊕=? ④所有码字见下表 ⑤错误图样表即错误图样与校正子关系表，见下表
1-1 z 什么是模拟信号？什么是数字信号？ 【答】参量（因变量）取值随时间（自变量）的连续变化而连续变化的信号，或者通俗地讲，波形为连续曲线的信号就是模拟信号。模拟信号的主要特点是在其出现的时间内具有无限个可能的取值。 自变量取离散值，参量取有限个经过量化的离散值的信号叫做数字信号。实际应用中的数字信号一般是只有两个取值“0”和“1”的脉冲序列。 模拟信号和数字信号的本质区别在于：模拟信号的取值为无限多个，而数字信号为有限个取值，通常只有“0”和“1”两个值。 1-2 为什么说模拟通信是信号的波形传输，而数字通信是信号的状态传输? 数字信号只有两种状态，有电(1)，没电(0)，是状态的传输 模拟信号时时有信号强弱的，一般为正弦波波形，不同时刻信号强度不同，是波形的传输 1-4 设信道带宽为3KHz ，信噪比为20dB ，若传输二进制信号，则最大传输速率是多少？ 【解】因为已知信噪比为20dB ，即： N S lg 1020= 所以 100=N S 由香农公式可得信道容量为： bps C 19941647.63000)1001(log 30002≈?≈+= 1-5设英文字母e 出现的概率为0.105，x 出现的概率为0.002。试求e 及x 的信息量。 【解】e 的信息量 bit I e 25.3105 .01 log 2 == x 的信息量 bit I x 97.8002 .01 log 2 == 1-6某信息源的符号集由A ，B ，C ，D 和E 组成，设每一符号独立出现，其出现概率分别为1/4，1/8，1/8，3/16和5/16。试求该信息源符号的平均信息量。 【解】平均信息量，即信息源的熵 )(log )(1 2i n i i x P x P H ∑=-= 16 5log 165163log 16381log 8181log 8141log 412 2222-----= 符号 比特/23.2≈ 1-7 一个由字母A ，B ，C ，D 组成的字。对于传输的每一个字母用二进制脉冲编码，00代替A ，01代替B ，10代替C ，11代替D ，每个脉冲宽度为5ms 。 （1） 不同的字母是等概率可能出现时，试计算传输的平均信息速率； （2） 若每个字母出现的概率为：P A =1/4，P B =1/5，P C =1/4，P D =3/10 试计算平均信息传输速率。 【解】(1) 不同的字母是等可能出现的，即出现概率均为1/4。 每个字母的平均信息量为 符号比特/24 1 log 4142=?-=H 因为一个字母对应两个二进制脉冲，每个脉冲宽度为5ms ，所以每个字母所占用的时间为 23101052--=??=T s 则每秒传送的符号数为 ）秒（符号Baud T R B /1001 ==
第一章绪论 1.1以无线广播和电视为例，说明图1-1模型中的信息源，受信者及信道包含的具体内容是什么 在无线电广播中，信息源包括的具体内容为从声音转换而成的原始电信号，收信者中包括的具体内容就是从复原的原始电信号转换乘的声音；在电视系统中，信息源的具体内容为从影像转换而成的电信号。收信者中包括的具体内容就是从复原的原始电信号转换成的影像；二者信道中包括的具体内容分别是载有声音和影像的无线电波 1.2何谓数字信号，何谓模拟信号，两者的根本区别是什么 数字信号指电信号的参量仅可能取有限个值；模拟信号指电信号的参量可以取连续值。他们的区别在于电信号参量的取值是连续的还是离散可数的 1.3何谓数字通信，数字通信有哪些优缺点 传输数字信号的通信系统统称为数字通信系统；优缺点： 1.抗干扰能力强； 2.传输差错可以控制； 3.便于加密处理，信息传输的安全性和保密性越来越重要，数字通信的加密处理比模拟通信容易的多，以话音信号为例，经过数字变换后的信号可用简单的数字逻辑运算进行加密，解密处理； 4.便于存储、处理和交换；数字通信的信号形式和计算机所用的信号一致，都是二进制代码，因此便于与计算机联网，也便于用计算机对数字信号进行存储，处理和交换，可使通信网的管理，维护实现自动化，智能化； 5.设备便于集成化、微机化。数字通信采用时分多路复用，不需要体积较大的滤波器。设备中大部分电路是数字电路，可用大规模和超大规模集成电路实现，因此体积小，功耗低； 6.便于构成综合数字网和综合业务数字网。采用数字传输方式，可以通过程控数字交换设备进行数字交换，以实现传输和交换的综合。另外，电话业务和各种非话务业务都可以实现数字化，构成综合业务数字网；缺点：占用信道频带较宽。一路模拟电话的频带为4KHZ带宽，一路数字电话约占64KHZ。 1.4数字通信系统的一般模型中的各组成部分的主要功能是什么 数字通行系统的模型见图1-4所示。其中信源编码与译码功能是提高信息传输的有效性和进行模数转换；信道编码和译码功能是增强数字信号的抗干扰能力；加密与解密的功能是保证传输信息的安全；数字调制和解调功能是把数字基带信号搬移到高频处以便在信道中传输；同步的功能是在首发双方时间上保持一致，保证数字通信系统的有序，准确和可靠的工作。1-5按调制方式，通信系统分类？ 根据传输中的信道是否经过调制，可将通信系统分为基带传输系统和带通传输系统。 1-6 按传输信号的特征，通信系统如何分类？ 按信号特征信道中传输的信号可分为模拟信号和数字信号，相应的系统分别为模拟通信系统和数字通信系统。 1-7按传输信号的复用方式，通信系统如何分类？ 频分复用，时分复用，码分复用。 1-8单工，半双工及全双工通信方式是按什么标准分类的？解释他们的工作方式并举例说明他们是按照消息传递的方向与时间关系分类。单工通信是指消息只能单向传输的工作方式，通信双方只有一个进行发送，另一个只能接受，如广播，遥测，无线寻呼等。半双工通信指通信双方都能进行收发信息，但是不能同时进行收发的工作方式，如使用统一载频的普通对讲机。全双工通信是指通信双方能同时进行收发消息的工作方式，如电话等。 1-9通信系统的主要性能指标是什么？ 分为并行传输和串行传输。并行传输是将代表信息的数字信号码元以组成的方式在两条或两条以上的并行信道上同时传输，其优势是传输速度快，无需附加设备就能实现收发双方字符同步，缺点是成本高，常用于短距离传输。串行传输是将代表信息的数字码元以串行方式一
通信原理大作业 1、说明 在通信原理课程中，介绍了通信系统的基本理论，主要包括信道、基带传输、调制 / 解调方法等。为了进一步提高和改善学生对课程基本内容的掌握，进行课程作业方法的改革的试点，设立计算机仿真大作业。成绩将计入平时成绩。 2、要求 参加的同学3~5人一组，选择1?2个题目，协作和共同完成计算机编程和仿真，写出计算机仿真报告。推荐的计算机仿真环境为MATLAB也可以 选择其它环境。 3、大作业选题 (1) 信道噪声特性仿真产生信道高斯白噪声，设计信道带通滤波器对高斯白噪 声进行滤波， 得到窄带高斯噪声。对信道带通滤波器的输入输出的噪声的时域、频域特性进行统计和分析，画出其时域和频域的图形。 (2) 基带传输特性仿真利用理想低通滤波器作为信道，产生基带信号，仿真验证奈氏第一准则的给出的关系。改变低通滤波器的特性，再次进行仿真，验证存在码间干扰时的基带系统输出，画出眼图进行观察。加入信道噪声后再观 察眼图。 (3) 2ASK言号传输仿真 按照2ASK产生模型和解调模型分别产生2ASK言号和高斯白噪声，经过信道传
输后进行解调。对调制解调过程中的波形进行时域和频域观察，并且对解调结果进行误码率测量。2ASK信号的解调可以选用包络解调或者相干解调法。(4) 2FSK信号传输仿真 按照2FSK产生模型和解调模型分别产生2FSK信号和高斯白噪声，经过信道传输后进行解调。对调制解调过程中的波形进行时域和频域观察，并且对解调结果进行误码率测量。2FSK信号的解调可以选用包络解调或者相干解调法。(5) 2PSK信号传输仿真 按照2PSK产生模型和解调模型分别产生2PSK言号和高斯白噪声，经过信道传输后进行解调。对调制解调过程中的波形进行时域和频域观察，并且对解调结果进行误码率测量。2PSK信号的解调选用相干解调法。 ⑹2DPSK言号传输仿真 按照2DPSK产生模型和解调模型分别产生2DPSK言号和高斯白噪声，经过信道传输后进行解调。对调制解调过程中的波形进行时域和频域观察，并且对解调结果进行误码率测量。2DPSK信号的解调可以选用非相干解调或者相干解调法。 (7) 模拟信号的数字传输 产生模拟语音信号，进行PCM编码过程的计算机仿真。仿真发送端采样、 量化编码的过程、仿真接收端恢复语音信号的过程。按照有或者无信道噪 声两种情况分别进行仿真。
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
习题 5-1 设待发送的数字序列为10110010，试分别画出2ASK 、2FSK 、2PSK 和2DPSK 的信号波形。已知在2ASK 、2PSK 和2DPSK 中载频为码元速率的2倍；在2FSK 中，0码元的载频为码元速率的2倍，1码元的载频为码元速率的3倍。 解：波形略 5-2 已知某2ASK 系统的码元传输速率为1200B ，采用的载波信号为A cos(48π?102t )，所传送的数字信号序列为101100011： （1）试构成一种2ASK 信号调制器原理框图，并画出2ASK 信号的时间波形； （2）试画出2ASK 信号频谱结构示意图，并计算其带宽。 解：（1）2ASK 信号调制器原理框图如图5.2.1-2，2ASK 信号的时间波形略。 （2）2ASK 信号频谱结构示意图如图5.2.1-5，则其带宽为B 2ASK =2f s ＝2400Hz 。 5-3 若对题5-2中的2ASK 信号采用包络检波方式进行解调，试构成解调器原理图，并画出各点时间波形。 解：2ASK 信号采用包络检波的解调器原理图： cos ωc t (t ) (a ) 图5.2.1-2 2ASK 信号调制原理框图 (b ) (t ) 开关电路 图5.2.1-5 2ASK 信号的功率谱 e
各点时间波形：（下图对应各点要换成101100011） 5-4 设待发送的二进制信息为1100100010，采用2FSK 方式传输。发1码时的波形为A cos(2000π t +θ1)，发0码时的波形为A cos(8000π t +θ0)，码元速率为1000B ： （1）试构成一种2FSK 信号调制器原理框图，并画出2FSK 信号的时间波形； （2）试画出2FSK 信号频谱结构示意图，并计算其带宽。 解：（1）2FSK 信号调制器原理框图如下图，时间波形略。 （2）2FSK 信号频谱结构示意图如下图，其带宽 221240001000210005000FSK s B f f f Hz =-+=-+?=。 载波 ~ f 1 ~ f 2 载波 开关 s (t ) S e 02FSK (t )
第一章绪论 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 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 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。 数字通信系统的一般模型中的各组成部分的主要功能是什么 数字通行系统的模型见图1-4所示。其中信源编码与译码功能是提高信息传输的有效性和进行模数转换；信道编码和译码功能是增强数字信号的抗干扰能力；加密与解密的功能是保证传输信息的安全；数字调制和解调功能是把数字基带信号搬移到高频处以便在信道中传输；同步的功能是在首发双方时间上保持一致，保证数字通信系统的有序，准确和可靠的工作。1-5按调制方式，通信系统分类 根据传输中的信道是否经过调制，可将通信系统分为基带传输系统和带通传输系统。 1-6 按传输信号的特征，通信系统如何分类 按信号特征信道中传输的信号可分为模拟信号和数字信号，相应的系统分别为模拟通信系统和数字通信系统。 1-7按传输信号的复用方式，通信系统如何分类 频分复用，时分复用，码分复用。 1-8单工，半双工及全双工通信方式是按什么标准分类的解释他们的工作方式并举例说明 他们是按照消息传递的方向与时间关系分类。单工通信是指消息只能单向传输的工作方式，通信双方只有一个进行发送，另一个只能接受，如广播，遥测，无线寻呼等。半双工通信指通信双方都能进行收发信息，但是不能同时进行收发的工作方式，如使用统一载频的普通对讲机。全双工通信是指通信双方能同时进行收发消息的工作方式，如电话等。 1-9通信系统的主要性能指标是什么 分为并行传输和串行传输。并行传输是将代表信息的数字信号码元以组成的方式在两条或两条以上的并行信道上同时传输，其优势是传输速度快，无需附加设备就能实现收发双方字符同步，缺点是成本高，常用于短距离传输。串行传输是将代表信息的数字码元以串行方式一个码元接一个码元地在信道上传输，其优点是成本低，缺点是传输速度慢，需要外加措施解
第五章 数字基带传输系统 第六章 \设随机二进制序列中的0和1分别由g （t ）和-g （t ）组成，它们的出现概率分别 为P 及（1-P ）：求其功率谱密度及功率； 解：（1）随机二进制序列的双边功率谱密度为 P s (ω)=f s P(1-P)|G 1(f)-G 2(f)|2 + ∑|f s [PG 1(mf s ) + (1-P)G 2(mf s )]|2δ(f- mf s ) 由g 1(t)=-g 2(t)=g(t)得 P s (ω)= 4f s P(1-P)G 2(f) + f s (1-2P)2∑|G(mf s )|2δ(f- mf s ) 式中，G(f)是g （t ）的频谱函数，在功率谱密度P s (ω)中，第一部分是其连续谱部分，第二部分是其离散成分。 随机二进制序列的功率为 S=1/2л∫P s (ω)d ω =4f s P(1-P)∫G 2(f)df + ∑|f s (1-2P) G(mf s )|2∫δ(f- mf s )df =4f s P(1-P)∫G 2(f)df + f s P(1-P)2∑|G(mf s )|2 (2)当基带脉冲波形g(t)为 ????? ≤=t T t t g s 其他,02 ||,1)( g(t)的傅立叶变换G(f)为 s s s fT fT T f G ππsin )(= 因为0sin )(==s s s s s T f T f T f G ππ 由题（1）中的结果知，此时的离散分量为0。 （3）??? ??≤=t T t t g s 其他,04 ||,1)(
g （t ）的傅立叶变换G （f ）为 2/ 2/sin 2)(≠== π ππs s s s s s T T f T f T f G 所以该二进制序列存在离散分量s s T f 1 = 1. 设某二进制数字基带信号的基本脉冲为三角形脉冲，如图所示。图中s T 为码元间隔，数字 信号“1”和“0”分别用g(t)的有无表示，且“1”和“0”出现的概率相等： （1） 求该数字基带信号的功率谱密度，并画出功率谱密度图； （2） 能否从该数字基带信中提取码元同步所需的频率s s T f 1 =的分量，若能，式计算该分量的功率。 解：（1）对于单极性基带信号，)()(,0)(21t g t g t g ==，随机脉冲序列的功率谱密度为 ∑ ∞ +-∞ =--+ -=m s s s s s mf f mf G p f f G p p f f p ) ()()1() ()1()(2 2 δ 当p=1/2时 ∑∞ +-∞=-+=m s s s s s mf f mf G f f G f f p ) ()(4)(4)(2 2 δ 由图可得 ????? ≤-=t T t t Ts A t g s 其他,02 ),21()( g （t ）的傅立叶变换G （f ）为
《通信原理》习题参考答案 第五章 5-3. 设随机二进制序列中的0和1分别由g(t)和-g(t)组成，它们的出现概率分别为P 和(1-P)； (1)求其功率谱密度及功率； (2)若g(t)为图P5-2(a)所示，T s 为码元宽度，问该序列存在离散分 量f s =1/T s 否？ (3)若g(t)改为图P5-2(b)，回答题(2)所问。 解：(1)随机二进制的功率谱密度是由稳态波)(t v T 的功率谱密度和交流波)(t u T 的功率谱密度之和，即： )()()(ωωωu v s P P P += ()[]s m s s s s T f G f G P P mf f mf G P mf PG f 1) ()()1()()(1)(2 212 21--+-?-+=∑∞ -∞ =δ ()s m s s s T f G P P mf f mf G P f 1 )()1(4)() (122 2 2 -+-?-= ∑ ∞ -∞ =δ s m s s s T f G P P mf f mf G P f 1)()1(4)()() 12(2 2 2 2-+-?-=∑∞-∞ =δ ∴ ?∞ ∞-=ωωπ d P S s )(21 df T f G P P mf f mf G P f s m s s s ?∑∞∞-∞-∞=????? ?-+-?-=1)()1(4)()()12(222 2δ df T f G P P df mf f mf G P f s m s s s ??∑∞∞-∞∞-∞-∞ =-+-?-=1)()1(4)()()12(222 2δ t t (a) (b) 图P5-2
《通信原理与技术》期末试卷 1 题号一二三四五六总分得分 一、判断题（每小题 1 分，共10 分） 3、通断键控信号（OOK ）的带宽是基带脉冲波形带宽的倍。 4、光纤线芯的折射率（小于、等于、大于）包层的折射率。 5、我国采用TDM的PCM30/32路制式基群帧结构中，共由32 路信号组成，其中路是用来传输 话音信号的，路是勤务控制信号。 四、简答题（每小题 5 分，共30 分） 班级 学号 姓名 命题 审核 批准 ;.' 1、光纤是利用光的全反射作用来引导光线进行传输的。（） 2、半双工通信是指通信双方都能同时收发信息。（） 3、量化器工作在过载（饱和）区时的量化误差是大于△的一个定值。（） 4、信道容量就是信道的最小信息传输速率。（） 5、通信系统的收发端之间要保持“同步”实际上就是收发“同时”。（） 二、选择题（每小题 2 分，共20 分） 1、按消息传递的方向与时间关系，通信方式可分为单工、半双工和（）三种。 A. 全双工 B.单方向 C.分时双向 D. 分时单向 2、无线电波在不均匀介质中传播时传播方向会发生改变，下列不属于该现象（）。 A. 折射 B.绕射 C.照射 D. 散射 3、某二进制数字信源的每个码元持续时间为0.005 秒，则该信号的码元传输速率为（）波特。 A. 200 B. 0.005 C.1000 D.500 4、载波同步是指相干解调时收发两端调制与解调所用载波（）。 A. 幅度相同 B.频率相同 C.相位相同 D. 同频同相位 5、若信码0、1 等概出现，码元传输速率为为100 波特，则30 秒内传送的信息量为（）比特。 A.100 B.3000 C.30 D.6000 6、短波,中波,长波这三种电磁波,频率最大的是（）。 A. 短波 B.中波 C.长波 D. 三者一样 7、8 进制数等概出现，每一个码元所携带的信息量是（）比特。 A.1 B.2 C.3 D.4 8、在AM 、DSB 、SSB、VSB 几种模拟信号中，可以采用包络检波的是（）。 A.AM 信号 B.DSB 信号 C.SSB 信号 D.VSB 信号 9、下列属于线性调制的是（）。 A. 相移键控； B.频移键控； C.振幅键控； D.角度调制 10、PCM 调制是（）。 A. 双边带调制 B.移相调制 C.脉冲编码调制 D.增量调制 三、填空题（每空 1 分，共10 分） 1、一个连续信道的信道容量受、、的限制，只要这 3 要素确定，则信道 容量也就随之确定。 2、北美多路载波电话系统采用分层结构，每路电路复用为 1 个基群，每个基群复用为 1 个超群，每个超群复用为 1 个主群。 1、为避免出现包络失真，对语音信号进行AM 调制时，调制指数m a 的取值对调幅波信号的包络有何 影响？ 2、为什么光纤通信系统的抗电磁干扰能力比电通信系统要强很多？ 3、语音信号要通过PCM30/32路制式的语音通信系统进行传输时，语音信号要经过哪三个步骤才能转化 为PCM 数字信号？ 4、光通信的三要素？ 5、什么是“倒π现象”？为什么二进制移相键控信号会出现“倒π现象”？ A-2-1
现代通信原理与技术 《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。 第一章绪论 第一节通信的定义 第二节信息及其度量 第三节通信系统的组成 第四节通信系统的分类及通信方式 第五节通信系统的主要性能指标 思考题 习题 实训用CPLD可编程器件编程设计各种数字信号 第二章模拟调制系统 第一节调制的功能及分类 第二节幅度调制的原理 第三节线性调制系统的抗操声性能 第四节角度调制的原理及抗噪声性能 第五节各种模拟调制系统的比较 第六节频分复用(FDM)
思考题 习题 实训常规双边带调幅与解调实训 第三章数字基带传输系统 第一节数字基带信号码型 第二节基带系统的脉冲传输与码间干扰第三节无码间串扰的基带传输系统 第四节无码间串扰基带系统的抗噪声性能第五节眼图 思考题 习题 实训码型变换实训 第四章数字信号的频带传输 第一节二进制数字幅度调制 第二节二进制数字频率调制 第三节二进制数字相位调制 第四节二进制数字调制系统的性能比较第五节多进制数字调制 思考题 习题 实训2ASK调制与解调实训 第五章模拟信号的数字传输
第一节引言 第二节脉冲编码调制 第三节差分脉冲编码调制DPCM 第四节增量调制 第五节时分复用和多路数字电话系统 思考题 习题 实训一脉冲幅度调制与解调实训 实训二脉冲编码调制与解调实训 第六章差错控制编码 第七章同步系统 参考文献 序言 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。
通信原理大作业 2ASK信号传输仿真 一、选题意义 2ASK（二进制振幅键控）是一种最简单的数字信号的载波传输，通过对2ASK 的仿真可以更好的理解数字调制系统的组成以及各模块的功能。 二、仿真实验任务 1.掌握 2ASK 调制解调原理及其实现方法。 2.按照2ASK产生模型和解调模型分别产生2ASK信号和高斯白噪声，经过信道 传输后进行解调。 3.测试2ASK传输信号加入噪声后的误码率，分析2ASK传输系统的抗噪声性能； 三、仿真原理 本实验主要是利用MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台,设计一个2ASK 调制与解调系统.用示波器观察调制前后的信号波形; 用频谱分析模块观察调制前后信号频谱的变化;加上各种噪声源,用误码测试模块测量误码率;最后根据运行结果和波形来分析该系统性能。通过Simulink的仿真功能摸拟到了实际中的2ASK调制与解调情况。 3.1 2ASK调制与解调原理 3.1.1 2ASK调制原理
振幅键控是正弦载波的幅度随数字基带信号而变化的数字调制。当数字基带信号为二进制时，则为二进制振幅键控。 设发送的二进制符号序列由0、1序列组成，发送0符号的概率为P ，发送1符号的概率为1-P ，且相互独立。该二进制 符号序列可表示为 2()()cos ()[()]cos ASK c n s c n e t s t w t a g t nT w t ==-∑ (1) 其中： 二进制振幅键控信号时间波 形如图1 所示。 由图1 可以看出，2ASK 信号的时间波形e2ASK(t)随二进制基带信号s(t)通断变化，所以又称为通断键控信号（OOK 信号）。 图1 二进制振幅键控信号时间波形 在二进制数字振幅调制中，载波的幅度随着调制信号的变化而变化，实现这种调制的方式有两种：（1）模拟相乘法：通过相乘器直接将载波和数字信号相乘得到输出信号，这种直接利用二进制数字信号的振幅来调制正弦载波的方式称为模拟相乘法，其电路如图2所示。在该电路中载波信号和二进制数字信号同时输
第五章习题解 5-1 已知一低通信号m (t ) 的频谱为?????
5-4 已知某信号m (t )的频谱M ( f )如图所示。将它通过传输函数为H 1( f )的滤波器后再进行 理想抽样。 （1）抽样速率应为多少？ （2）若设抽样速率13f f s =，试画出已抽样信号)(t m s 的频谱； （3）接收端的接收网络应具有怎样的传输函数H 2( f )，才能由)(t m s 不失真地恢复)(t m 。 [解]（1）抽样速率12s f f > （2） （3） 121/()()0H f H f ?=?? 11f f f f ≤> 5-10 采用13折线A 律编码，设最小量化间隔为1个单位，已知抽样脉冲值为+635单位。 （1）求此时编码器输出码组，并计算量化误差； （2）写出对应于该7位码（不包括极性码）的均匀11位码（采用自然二进编码）； [解]（1）极性码C 1=1 +635单位位于第七段，所以C 2C 3C 4=110 635<512+256 ∴ C 5=0 635<512+128 ∴ C 6=0 635>512+64 ∴ C 7=1 635>512+64+32 ∴ C 8=1 所以输出码组为： C 1C 2C 3C 4C 5C 6C 7C 8=1 1 1 0 0 0 1 1 相应恢复电平为： 624163264512m ?=+++=单位 量化误差： 11|m ?m |=?单位 （2）对应于该七位码的均匀11位自然码为 010********
第五章数字基带传输系统 引言——意义、系统构成、各部分作用 数字基带信号及其频谱特性 基带传输的常用码型 基带脉冲传输与码间干扰 无码间干扰的基带传输特性 部分响应系统 数字基带传输系统的抗噪性能 眼图 5.1 引言 1、数字通信系统较模拟通信系统优越。主要表现为： （1）抗噪声性能好，可消除噪声的积累、可采用信道编码降低误码率，提高通信质量；（2）便于处理、存储、交换； （3）便于加密，便于和计算机等连接，综合传递各种消息，使通信系统功能增强。 缺点：占用的频带比较宽 数字信号的产生 ?来自数据终端的原始数据信号，如计算机输出的二进制序列，电传机输出的代码； ?也可以是来自模拟信号经数字化处理后得到的信号，如PCM码组或时分复用得到的数字序列，还可以是多进制数字序列等等都是数字信号。 ?这些信号往往包含丰富的低频分量，甚至直流分量，因而称之为数字基带信号。2、数字通信系统有两种传输方式 ?基带传输：在某些具有低通特性的有线信道中，特别是传输距离不太远的情况下，数字基带信号可以直接传输，称之为数字基带传输。 ?频带传输（调制传输）：而大多数信道，如各种无线信道和光信道，则是带通型的，数字基带信号必须经过载波调制，把频谱搬移到高载波处才能在信道中传输，把这种传输称为数字频带（调制或载波）传输。 3、研究基带传输意义 ?在频带传输系统中仍然存在基带传输的问题，基带传输的许多问题也是频带传输需要考虑的问题。 ?从广义信道来看，数字频带传输系统也可看成一个基带传输系统。 数字基带传输系统的基本结构
数字基带传输系统各部分的作用 ?信道信号形成器：基带传输系统的输入的脉冲序列往往不适合直接送到信道中传输。信道信号形成器的作用就是把原始基带信号变换成适合于信道传输的基带信号，这种变换主要是通过码型变换和波形变换来实现的，其目的是与信道匹配，便于传输，减小码间串扰，利于同步提取和抽样判决。 ?信道：是允许基带信号通过的媒质，通常为有线信道，如市话电缆、架空明线等。 信道的传输特性一般不满足无失真传输条件，因此会引起传输波形的失真。另外信道还会引入噪声n(t)，并假设它是均值为零的高斯白噪声。 ?接收滤波器：它的主要作用是滤除带外噪声，对信道特性均衡，使输出的基带波形有利于抽样判决。 ?抽样判决器：它是在传输特性不理想及噪声背景下，在规定时刻（由位定时脉冲控制）对接收滤波器的输出波形进行抽样判决，以恢复或再生基带信号。而用来抽样的位定时脉冲则依靠同步提取电路从接收信号中提取，位定时的准确与否将直接影响判决效果。 数字基带系统各点波形示意图 5.2数字基带信号及其频谱特性 一、数字基带信号 数字基带信号是指消息代码的电表示形式，它是用不同的电平或脉冲来表示相应的消息代码。数字基带信号（以下简称为基带信号）的类型有很多，常见的有矩形脉冲、三角波、高斯脉冲和升余弦脉冲等。最常用的是矩形脉冲，因为矩形脉冲易于形成和变换，下面就以矩形脉冲为例介绍几种最常用的基带信号码波形。 几种最基本的基带信号码波形 1、单极性不归零码波形 2、双极性不归零码波形 3、单极性归零码波形
通信原理大作业（一）——第五章实验Matlab仿真报告 学院电子工程学院 班级卓越001012班 学号00101201
实验一 双极性矩形随机信号的归一化功率谱密度 1.1 功率谱密度简介 平稳过程的任何一个非零样本函数的持续时间为无限长，显然都不满足绝对可积和总能量有限的条件。因此，它的傅里叶变换不存在即没有频谱函数。所以我们用功率谱密度来表述其频谱特性。 随机过程的任一实现是一个确定的功率型信号。而对于任意的确定功率信号f(t)，它的功率谱密度为： 2 () ()lim T f T F P T ωω→∞ = 式中，()T F ω是f(t)的截短函数()T f t 对应的频谱函数。f(t)是平稳随机过程()t ξ的一个实现。而随机过程某一个实现的功率谱密度不能作为过程的功率谱密度。过程的功率谱密度应该看作是任一实现的功率谱密度的统计平均，即 2 () ()[()]lim T f T E F P E P T ξωωω→∞ == 虽然该式给出了平稳随机过程的功率谱密度，但我们通常都不利用这个式子来计 算功率谱。我们知道，确知的非周期功率信号的自相关函数与功率谱密度是一对傅里叶变换。对于平稳随机过程，也有类似的关系，即 ()()j P R e d ωτξωττ∞--∞=?和1()()2j R P e d ωτ ξτωωπ ∞-∞=? 对于平稳随机过程我们通常先求出其自相关函数再利用上式求出其功率谱密度。 1.2 实验要求 1.了解平稳随机信号功率谱的概念及计算方法 2.仿真不同占空比，等概、非等概双极性矩形随机信号的归一化功率谱密度 3.分析不同信号所包含的频谱分量，有无直流分量和定时分量信息 1.3实验内容 (1)等概率双极性归零信号（占空比为 50%）
4-1 解 AM 信号 ()[]t t A t s AM ππ4 010cos 2000cos 2)(?+= DSB 信号 ()()() t t t t t s D S B ππππ4 4 4 108.0cos 102.1cos 10cos 2000cos 2)(?+?=?= USB 信号 ( ) t t s U S B π4 102.1cos )(?= LSB 信号 ( ) t t s L S B π4 108.0cos )(?= 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) 4-3 解：设调幅波[]t t m A t s c AM ωcos )()(0+=，其中m ax 0)(t m A ≥，且)()(ωAM AM S t s ?。根据残留边带滤波器在f c 处具有互补对称特性，从)(ωH 图上可知载频f c =10kHz ，因此得到载波t π2000cos ，故有
[]t t m A t s AM π2000cos )()(0+=[]t t t A t A ππππ2000cos 6000sin 100sin 2000cos 0++= [])14000sin()26000sin()19900sin()20100sin(2 2000cos 0t t t t A t A πππππ-+-+ = [])]14000()14000()26000()26000()19900( )19900()20100()20100([2 )2000()2000()(0πωδπωδπωδπωδπωδπωδπωδπωδππωδπωδπω-++---++-++---++ -++=A j A S AM 设残留边带信号为)(t s VSB ，且)()(ωVSB VSB S t s ?，则)()()(ωωωH S S AM VSB =，由图可得 ?????????=±==±==-=±==-=±==±=0 )(71)(1345.05.995.9)(95.955.05.905.10)(05.105 .0)(10ωωωωωH kHz f H kHz f H kHz f H kHz f H kHz f 时，时，时，时，时， [])]26000()26000()19900(45.0 19900(45.0)20100(55.0)20100(55.0[2 )2000()2000(2)(0πωδπωδπωδπ ωδπωδπωδππωδπωδπ ω--++-++---++ -++= A j A S VSB [])26000sin(19900sin 45.020100sin 55.02 2000cos 21)(0t t t A t A t s VSB ππππ+-+= 4-4 解：设调制信号为m(t)，则)()(ωM t m ?。相移法产生SSB 信号的原理图如图。 SSB 信号的时域表示式为t t m t t m t s c c SSB ωωsin )(?2 1 cos )(21)(±= 。式中，“+”为下边带，“-”为上边带。^ )(t m 是m(t)的希尔伯特变换，其傅里叶变换^ )(ωM 为)(sgn )()()(^ ωωωωωM j M H M h ?-=?=，式中，ωωsgn )(j H h -=为希尔伯特滤波器的传递函数，???<->=0 ,10 ,1sgn ωωω为符号函数。 各点频谱变换关系（不计系数1/2）： A 点：)()(ωM t m ?； B 点：)(sgn )(^ ωωM j t m ?-?； C 点：)]()([2 1 cos )(c c c M M t t m ωωωωω-++?； D 点：)](?)(?[21cos )(^ c c c M M j t t m ωωωωω-++? ；