第10章 数字信号的载波传输(1)

第1章 绪论1-4 设有一离散无记忆信源,其概率空间为(1) 求每个符号的信息量;(2) 信源发出一消息符号序列为(202 120 130 213 001203 210110 321 010 021 032011 223 210)求该消息序列的信息量和平均每个符号携带的信息量.解：（1）根据题意，可得：23(0)log (0)log 1.4158I P =-=-≈比特21(1)log (1)log 24I P =-=-= 比特 21(2)log (2)log 24I P =-=-= 比特 21(3)log (3)log 38I P =-=-= 比特（2）法一：因为离散信源是无记忆的，所以其发出的消息序列中各符号是无依赖的、统计独立的。

因此，此消息的信息量就等于消息中各个符号的信息量之和。

此消息中共有14个“0”符号，13个“1”符号，12个“2”符号，6个“3”符号，则该消息的信息量是：14(0)13(1)12(2)6(3)I I I I I =+++14 1.41513212263≈⨯+⨯+⨯+⨯87.81≈ 比特此消息中共含45个信源符号，这45个信源符号携带有87.81比特信息量，则此消息中平均每个符号携带的信息量为287.81/45 1.95I =≈ 比特/符号法二：若用熵的概念计算，有222331111()log 2log log 1.906(/)884488H x bit =--⨯-=符号说明：以上两种结果略有差别的原因在于，它们平均处理方法不同，前一种按算术平均的方法进行计算，后一种是按熵的概念进行计算，结果可能存在误差。

这种误差将随消息中符号数的增加而减少。

1-10 计算机终端通过电话信道(设信道带宽为3400Hz)传输数据.(1) 设要求信道的S/N=30dB,试求该信道的信道容量是多少?(2) 设线路上的最大信息传输速率为4800bit/s,试求所需最小信噪比为多少?解：(1) 因为S/N =30dB,即1010log 30S dB N =，得：S/N=1000由香农公式得信道容量2log (1)S C B N =+ 23400l o g (11000)=⨯+ 333.8910/b i t s ≈⨯ （2）因为最大信息传输速率为4800b/s ，即信道容量为4800b/s 。

第一章名词解释1、无线体域网：无线局域网是由依附于身体的各种传感器构成的网络。

2、无线穿戴网：是指基于短距离无线通信技术与可穿戴式计算机技术、穿戴在人体上、具有智能收集人体和周围环境信息的一种新型个域网。

3、TCP/IP:P12,即传输控制协议/因特网互联协议，又名网络通讯协议，是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础，由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成。

4、OSI RM:即开放系统互连参考模型。

第一章简答1、简述计算机网络发展的过程。

答：计算机网络发展过程可分为四个阶段。

第一阶段：诞生阶段；第二阶段：形成阶段；第三阶段：互联互通阶段；第四阶段：高速网络技术阶段。

（如果想加具体事例查p1-2）2、无线网络从覆盖范围可以分成哪些类？请适当举例说明。

答：无线网络从覆盖范围可分为如下三类。

第一类：系统内部互连/无线个域网，比如：蓝牙技术，红外无线传输技术；第二类：无线局域网，比如：基本服务区BSA，移动Ad Hoc 网络；第三类：无线城域网/广域网，比如：蜂窝系统等。

3、从应用的角度看，无线网络有哪些？要求举例说明。

答：从无线网络的应用角度看，可以划分出：①无线传感器网络，例如能实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息并通过无线方式发送到用户终端；②无线Mesh网络，例如Internet中发送E-mail；③无线穿戴网络，例如能穿戴在人体上并能智能收集人体和周围环境信息；④无线体域网，例如远程健康监护中有效地收集信息。

4、现在主流的无线网络种类有哪些？答：P5（不确定）WLAN,GPRS,CDMA，wifi5、什么是协议？请举例说明。

答：P9第一段第三句；协议是指通信双方关于如何进行通信的一种约定。

举例：准确地说，它是在同等层之间的实体通信时，有关通信规则和约定的集合就是该层协议，例如物理层协议、传输层协议、应用层协议。

6、与网络相关的标准化有哪些？答：主要有：国际电信标准，国际ISO标准，Internet标准1.美国国际标准化协会（ANSI）2.电气电子工程师协会(IEEE)3.国际通信联盟（ITU）4.国际标准化组织（ISO）5.Ineter协会(ISOC)和相关的Internt工程任务组（IETF）6.电子工业联合会(EIA)和相关的通信工业联合会（TIA）7、无线网络的协议模型有哪些特点？答：（p13）无线网络的协议模型显然也是基于分层体系结构的，但是对于不同类型的无线网络说重点关注的协议层次是不一样的。

通信原理简答题及答案第一章绪论1-2 何谓数字信号？何谓模拟信号？两者的根本区别是什么？答：数字信号：电信号的参量值仅可能取有限个值。

模拟信号：电信号的参量取值连续。

两者的根本区别是携带信号的参量是连续取值还是离散取值。

1-3何谓数字通信？数字通信偶哪些优缺点？答：利用数字信号来传输信息的通信系统为数字通信系统。

优点：抗干扰能力强，无噪声积累传输差错可控；便于现代数字信号处理技术对数字信息进行处理、变换、储存；易于集成，使通信设备微型化，重量轻；易于加密处理，且保密性好。

缺点：一般需要较大的传输带宽；系统设备较复杂。

1-4 数字通信系统的一般模型中各组成部分的主要功能是什么？答：信源编码：提高信息传输的有效性（通过数字压缩技术降低码速率），完成A/D转换。

信道编码/译码：增强数字信号的抗干扰能力。

加密与解密：认为扰乱数字序列，加上密码。

数字调制与解调：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带通信号。

同步：使收发两端的信号在时间上保持步调一致。

1-5 按调制方式，通信系统如何分类？答：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？答：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？答：FDM,TDM,CDM。

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。

答：按照消息传递的方向与时间关系分类。

单工通信：消息只能单向传输。

半双工：通信双方都能收发消息，但不能同时进行收和发的工作方式。

全双工通信：通信双方可以同时收发消息。

1-9 按数字信号码元的排列顺序可分为哪两种通信方式？他们的适用场合及特点？答：分为并行传输和串行传输方式。

并行传输一般用于设备之间的近距离通信，如计算机和打印机之间的数据传输。

串行传输使用与远距离数据的传输。

1-10 通信系统的主要性能指标是什么？答：有效性和可靠性。

1-11 衡量数字通信系统有效性和可靠性的性能指标有哪些？答：有效性：传输速率，频带利用率。

通信原理第六版课后思考题第1章绪论1、何谓数字信号？何谓模拟信号？两者的根本区别是什么？答：数字信号：电信号的参量仅可能取有限个值；模拟信号：电信号的参量取值连续；两者的根本区别在于电信号的参量取值是有限个值还是连续的。

2、画出模拟通信系统的一般模型。

3、何谓数字通信？数字通信有哪些优缺点？答：数字通信即通过数字信号传输的通信，相对模拟通信，有以下特点：1）传输的信号是离散式的或数字的；2）强调已调参数与基带信号之间的一一对应；3）抗干扰能力强，因为信号可以再生，从而消除噪声积累；4）传输差错可以控制；5）便于使用现代数字信号处理技术对数字信号进行处理；6）便于加密，可靠性高；7）便于实现各种信息的综合传输3、画出数字通信系统的一般模型。

答：4、按调制方式，通信系统如何分类？答：分为基带传输和频带传输5、按传输信号的特征，通信系统如何分类？答：按信道中传输的是模拟信号还是数字信号，可以分为模拟通信系统和数字通信系统6、按传输信号的复用方式，通信系统如何分类？答：频分复用（FDM），时分复用（TDM），码分复用（CDM）7、通信系统的主要性能指标是什么？第3章随机过程1、随机过程的数字特征主要有哪些？它们分别表征随机过程的哪些特征？答：均值：表示随机过程的n 个样本函数曲线的摆动中心。

方差：表示随机过程在时刻t 相对于均值a(t)的偏离程度。

相关函数：表示随机过程在任意两个时刻上获得的随机变量之间的关联程度。

2、何谓严平稳？何谓广义平稳？它们之间的关系如何？答：严平稳：随机过程δ(t)的任意有限维分布函数与时间起点无关。

广义平稳：1）均值与t 无关，为常数a 。

2）自相关函数只与时间间隔τ=t 1-t 2有关。

严平稳随机过程一定是广义平稳的，反之则不一定成立。

4、平稳过程的自相关函数有哪些性质？它与功率谱的关系如何？答：自相关函数性质：(1) R(0)=E[ξ2(t)]——ξ(t)的平均功率。

(2) R(τ)=R(-τ)——τ的偶函数。

第一章绪论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。

1-10通信系统的主要性能指标是有哪些？通信系统的主要性能指标涉及有效性、可靠性、适应性、经济性、标准性、可维护性等。

其中有效性和可靠性是主要性能指标，在模拟通信系统有效性可用有效传输频带来度量，同样的消息用不同的调制方式，则需要不同的频带宽度，数字通信系统的有效性可用传输速率和频带利用率来衡量。

具体误差率指标有误码率Pe、误信率Pb。

数字信号处理的基础原理数字信号处理是一种将连续的模拟信号转换为离散的数字信号的技术，通过对数字信号进行处理，可以实现信号的增强、滤波、压缩、编解码等操作，广泛应用于通信、音视频处理、生物医学等领域。

数字信号处理的基础原理主要包括采样、量化和编码三个方面。

首先，采样是指将连续的模拟信号在时间轴方向上进行等间隔的取样。

采样的频率称为采样率，通常以赫兹（Hz）为单位。

根据奈奎斯特采样定理，要保证没有失真地恢复原始信号，采样频率必须大于信号的最高频率的两倍。

低于这个频率会导致混叠现象出现，使信号无法准确还原。

因此，采样是数字信号处理的第一步，决定了后续处理的有效性。

其次，量化是将连续的模拟信号的幅度值转换为一系列离散的数字值的过程。

量化的主要目的是将模拟信号的无限连续值表示为有限个离散级别，常用的量化方式有线性量化和非线性量化。

线性量化是根据一定的分辨率将模拟信号幅度值映射到最接近的数字值，分辨率越高，量化误差越小，但需要更多的存储空间。

非线性量化则是根据幅度值进行非线性映射，通常会伴随着失真现象，但在某些应用中却能提高信号的动态范围。

最后，编码是将量化后的数字信号通过编码方式转换为二进制数字序列的过程。

编码可以是无损的，也可以是有损的。

无损编码能够准确还原原始信号，但需要更多的存储空间；而有损编码能够通过牺牲一定的信息质量来减小数据量，提高传输效率。

常见的编码方式有脉冲编码调制（PCM）、差分编码调制（DM）、自适应差分脉冲编码调制（ADPCM）等。

在数字信号处理中，以上三个基础原理密不可分，采样决定了离散信号的时间域特性，量化影响了信号的幅度精度，编码则决定了信号的压缩效率和传输质量。

通过理解和熟练掌握数字信号处理的基础原理，可以更好地应用于实际工程中，实现对信号的高效处理和利用。

数字信号处理技术的不断发展和完善将为各行各业带来更多的应用可能性，带来更多的技术突破和创新。

ofdm载波传输原理OFDM（正交频分复用）是一种用于无线通信的调制技术，它将高速数据流分成多个低速子流进行传输。

OFDM的基本原理是将原始数据流分成多个小数据流，并将这些小数据流分配到不同的子载波上进行传输。

每个子载波都具有不同的频率和相位，使得它们之间互相正交，从而避免了频率干扰和串扰。

OFDM的载波传输原理可以通过以下几个步骤来描述。

首先，原始数据流被分成多个小数据流。

这个过程称为并行-串行转换（P/S转换）。

然后，每个小数据流被调制到一个子载波上。

这个过程称为调制。

调制将数字数据转换成模拟信号，以便能够在无线信道上传输。

接下来，将所有的子载波合并成一个OFDM信号。

这个过程称为并行-串行转换（S/P转换）。

最后，OFDM信号通过天线传输到接收端。

在接收端，OFDM信号经过串行-并行转换（S/P转换）后，可以将子载波分离出来。

然后，每个子载波上的数据被解调，将模拟信号转换回数字信号。

这个过程称为解调。

解调后的数据通过并行-串行转换（P/S转换）后，恢复成原始数据流。

OFDM的载波传输原理的关键在于子载波之间的正交性。

子载波之间的正交性使得它们之间的干扰最小化，从而提高了系统的传输效率和抗干扰能力。

此外，OFDM还具有频谱利用率高、抗多径衰落和抗频率选择性衰落等优点，使其成为现代无线通信系统中广泛采用的调制技术之一。

OFDM的载波传输原理在实际应用中有广泛的应用。

例如，OFDM 被用于Wi-Fi、LTE和5G等无线通信系统中。

在Wi-Fi系统中，OFDM被用于将数据传输到无线设备，以提供高速的互联网接入。

在LTE和5G系统中，OFDM被用于将数据传输到移动设备，以提供高速的移动通信服务。

总的来说，OFDM的载波传输原理是一种高效的无线通信调制技术，通过将原始数据流分成多个子载波进行传输，提高了系统的传输效率和抗干扰能力。

OFDM在现代无线通信系统中有广泛的应用，成为实现高速无线通信的重要技术之一。

通信原理与通信技术复习资料第一章通信与通信系统的基本概念1.选择题（1） 微波是指（ ）A ）频带为300MHZ ～300GHZB ）波长为1m ～1cmC) 频带为1～10GHZ D)频带为30MHZ（2） 一个二进制数字信号码元时间长度为0.1us ，在传输过程中平均每隔2.5s 产生一个错码，则其平均误码率近似为（ ）。

A)5×10-6 B)2×10-8 C)2×10-7 D)4×10-8 （3）消息中所含信息量的多少与（ ）有关。

A ）消息的重要程度B ）消息发生的概率C ）消息的种类D ）消息的内容（4）（0,1）二进制信源在（ ）条件下。

信源的熵（即平均信息量）最大。

A ）P(1)=1 B)P(1)=0.5C ）P(1)=0 D)P(1)=0.75（5）连续信道的信道容量定义为C=Blb(1+B n S 0),当所允许的信号功率增加时，信道容量（ ）A)减少 B)不变C)增加 D)为2.填空题(1)衡量一个通信系统好坏的主要指标是（ ）和（ ）。

(2)（ ）通信不能消除噪声积累。

3.简答题（1）数字通信系统中编码分为哪两类？并简述其各自的作用。

（2）某离散信源由0,1,2,3四种符号组成，其概率场为:⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡818141214321求信息源的熵。

第二章模拟调制1. 选择题(1) 所需传输带宽最窄的是（ ）信号。

A)AM B)SSBC)VSB D)DSB(2)设基带信号带宽为f m，则SSB信号的带宽为（）。

A)2fm B)f mC)4f m D)f m/2(3)所需传输带宽最宽的是（）信号。

A)AM B)FMC)VSB D)DSB(4)已知调制tt xmωcos)(=，已调信号的表达)coscos()(tKtAt smcωω+=，则该信号为（）。

A)调频信号B)调相信号B)基带信号D)无法判别2. 填空题（1）根据调制参数的不同，可将调制分为（）、（）、和（）三类。

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。

通信原理第六版思考题及习题答案第一章绪论说明图1-1模型中的信息源受信者及信道包含 1.1以无线广播和电视为例的具体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。

通信双方只有一个进行发送单工通信是指消息只能单向传输的工作方式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其优点是成本低缺点是传输速度慢需要外加措施解决收发双方码组或输字符同步常用于远距离传输。

1-10通信系统的主要性能指标是有哪些通信系统的主要性能指标涉及有效性、可靠性、适应性、经济性、标准性、可维护性等。

其中有效性和可靠性是主要性能指标在模拟通信系统有效性可用有效传输频带来度量同样的消息用不同的调制方式则需要不同的频带宽度数字通信系统的有效性可用传输速率和频带利用率来衡量。

具体误差率指标有误码率Pe、误信率Pb。

1-11衡量数字通信系统有效性和可靠性的性能指标有哪些有效性用传输速率和频带利用率来衡量可靠性用差错率来衡量差错率有误码率误信率。

1-12何谓是码元速率和信息速率他们之间的关系如何码元速率定义为每秒钟传送码元的数目单位为波特信息速率定义为每秒钟传送的信息量单位是bit/s。

1-13何谓误码率和误信率它们之间关系如何? 误码率是码元在传输系统中被传错的概率。

指错误的码元数在传输码元数中所占的比例错误码元数/传输总码元数。

误信率是码元在传输系统中被丢失的概率。

通信原理作业参考答案第三章 模拟线性调制证明只要适当选择题图中的放大器增益K ，不用滤波器即可实现抑制载波双边带调制。

解：tt 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 )(([)(2222222222⋅+++-=--+=--+=令 02=-b aK ，则a b K /2=t t bAf t S c DSB ωcos )(4)(=用ο90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)]}()([)()(){(21)(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()(){(41)]}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 jH 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 。