通信原理教程1

通信原理讲义第一章绪论1．1 通信系统的组成１.1．1 通信一般系统模型点对点通信模型:反映了通信系统的共性。

1．1．2 模拟通信与数字通信●消息可以分成两类ﻩﻩ离散消息：消息的状态是可数的或离散型的（如符号、文字等）,也称为数字消息。

连续消息：状态连续变化的消息（如语音、图像）,也称为模拟消息。

●消息与电信号之间必须建立单一的对应关系。

通常,消息被载荷在电信号的某以参量上。

ﻩﻩ数字信号:电信号的参量携带离散消息，该参量离散取值。

模拟信号:电信号的参量携带连续消息，参量连续取值。

●相应的通信系统分成两类ﻩ数字通信系统ﻩﻩ模拟通信系统●模拟信号与数字信号之间可以相互转换在信息源中使用模-数（数-模)转换器,接受端使用数－模（模－数)转换器。

●数字通信比模拟通信更能适应对通信技术越来越高的要求（1）数字传输的抗干扰能力强，中继时可以消除噪声的积累；（2）传输差错可以控制；（3）便于使用现代数字信号处理技术对信息进行处理；（4） 易于加密处理;（5） 可以综合传递各种消息,增强系统功能。

● 模拟通信系统模型（点对点）基带信号：携带信息，但具有频率很低的频谱分量,不适宜传输的原始电信号。

已调信号：基带信号经过调之后转换成其频带适合信道传输的信号，也称频带信号。

调制器:将基带信号转变为频带信号的设备。

解调器：将频带信号转变为基带信号的设备。

模拟通信强调变换的线性特性,既已调参量与基带信号成比例。

● 数字通信系统模型（点对点） 强调已调参量与基带信号之间的一一对应。

数字通信需要解决的问题:（2） 编码与解码：通过差错控制编码消除噪声或干扰造成的差错; （3） 加密和解密：对基带信号进行人为“搅乱”；（4） 同步:发送和接收节拍一致,包括：位同步（码元同步)和群同步、帧同步、句同步或码组同步。

数字通信模型:同步环节的位置不固定,图中没有出现。

消息消息数字基带传输模型：● 数字通信的缺点 比模拟通信占据更宽的频带。

通信原理教程习题答案第四版《通信原理》习题第一章第一章练习习题1.1在英文字母中e出现的概率最大，等于0.105，试求其信息量。

解：e的信息量：ie?log2练习1.2信息源由四个符号a、B、C和D组成。

让每个符号独立出现，其出现概率分别为1/4、1/4、3/16和5/16。

尝试在信息源中查找每个符号的信息量。

解：内华达州？log2ib？？log21？？log2p？Elog20。

105? 3.25个基点？E11?? log2p （a）？？日志2？2bp（a）4335?2.415bic??log2?2.415bid??log2?1.678b161616练习1.3信息源由四个符号a、B、C和D组成，分别由二进制代码组00、01、10和11表示。

如果每一个二进制符号都是用一个5毫秒宽的脉冲传输的，请尝试在以下条件下计算平均信息速率。

（1）这四个符号等概率出现；（2）这四个符号出现概率如习题1.2所示。

解决方案：（1）一个字母对应两个二进制脉冲，属于四进制符号，因此一个字母的持续时间为2×5ms。

字母传输的符号速率为rb?1?100bd?32?5?10等概时的平均信息速率为rb？rblog2m？rblog24？200bs（2）平均信息量为11316516h？日志24？日志24？日志2？日志2？1.977位符号44163165则平均信息速率为rb?rbh?100?1.977?197.7bs问题1.4中的符号率是多少？解决方案：RB？习题1.5设一个信息源由64个不同的符号组成，其中16个符号的出现概率均为1/32，其余48个符号出现的概率为1/96，若此信息源每秒发出1000个独立的符号，试求该信息源的平均信息速率。

解决方案：信息源的熵是111?? 200bd？3tb5*10“沟通原则”练习第1章h(x)p(xi)log2p(xi)p(xi)log2p(xi)?16*i?1i?1m6411log232?48*log2963296=5.79位/符号因此，该信息源的平均信息速率rb?mh?1000*5.79?5790b/s。

习题解答《通信原理教程》樊昌信第一章 概论某个信息源由A 、B 、C 、D 等4个符号组成。

这些符号分别用二进制码组00、01、10、11表示。

若每个二进制码元用宽度为5ms 的脉冲传输，试分别求出在下列条件下的平均信息速率。

（1） 这4个符号等概率出现；（2） 这4个符号出现的概率分别为1/4、1/4、3/16、5/16。

解： 每秒可传输的二进制位为：()20010513=⨯÷-每个符号需要2位二进制，故每秒可传输的符号数为：1002200=÷（1） 4个符号等概率出现时每个符号包含的平均信息量为： bit 24log 2=故平均信息速率为：s b R b /2002100=⨯=（2）每个符号包含的平均信息量为：bit 977.11651log 1651631log 163411log 41411log 412222=+++故平均信息速率为： s b R b /7.197977.1100=⨯=设一个信号源输出四进制等概率信号，其码元宽度为125s μ。

试求码元速率和信息速率。

解：码元速率为：()baud R B 80001012516=⨯÷=- 信息速率为：s kb R R B b /16280004log 2=⨯==第二章 信号设一个随机过程X （t ）可以表示成：()()∞<<∞-+=t t t X θπ2cos 2其中θ在（0，2π）之间服从均匀分布，判断它是功率信号还是能量信号？并求出其功率谱密度或能量谱密度。

解：它的能量无限，功率有界，所以是一个功率信号。

`()[]()[]()()()πτθπτθππτπθπθπτπθπππ2cos 4224cos 2cos 22122cos 22cos 22020=+++=•+++=⎰⎰d t d t t由维纳－辛钦关系有：()()ττωωτd e R P j X -+∞∞-⎰=()()[]πωδπωδπ222++-=设有一信号可表示为：()()⎩⎨⎧>≥-=000exp 4t t t t x试问它是功率信号还是能量信号？并求出其功率谱密度或能量谱密度。

习题解答《通信原理教程》樊昌信第一章 概论1.３ 某个信息源由A 、B 、C 、Ｄ等4个符号组成。

这些符号分别用二进制码组00、01、10、11表示。

若每个二进制码元用宽度为5ms 的脉冲传输,试分别求出在下列条件下的平均信息速率。

（1） 这４个符号等概率出现;（2） 这4个符号出现的概率分别为1/4、1/４、3/１６、5／16。

解： 每秒可传输的二进制位为：()20010513=⨯÷-每个符号需要2位二进制,故每秒可传输的符号数为:1002200=÷（１） 4个符号等概率出现时每个符号包含的平均信息量为： bit 24log 2=故平均信息速率为：s b R b /2002100=⨯=（２)每个符号包含的平均信息量为:bit 977.11651log 1651631log 163411log 41411log 412222=+++故平均信息速率为: s b R b /7.197977.1100=⨯=1．６ 设一个信号源输出四进制等概率信号,其码元宽度为１25s μ。

试求码元速率和信息速率。

解：码元速率为：()baud R B 80001012516=⨯÷=- 信息速率为:s kb R R B b /16280004log 2=⨯==第二章 信号2.2 设一个随机过程X(t ）可以表示成：()()∞<<∞-+=t t t X θπ2cos 2其中θ在(0,2π)之间服从均匀分布，判断它是功率信号还是能量信号?并求出其功率谱密度或能量谱密度。

解:它的能量无限，功率有界,所以是一个功率信号。

`()[]()[]()()()πτθπτθππτπθπθπτπθπππ2cos 4224cos 2cos 22122cos 22cos 22020=+++=•+++=⎰⎰d t d t t由维纳－辛钦关系有:()()ττωωτd e R P j X -+∞∞-⎰=()()[]πωδπωδπ222++-=2.3 设有一信号可表示为:()()⎩⎨⎧>≥-=000exp 4t t t t x试问它是功率信号还是能量信号？并求出其功率谱密度或能量谱密度。