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模拟光纤通信系统模拟光纤通信系统是一种基于光纤技术实现数据传输的通信系统。
光纤通信系统是目前最快、最可靠、最广泛使用的通信方式之一，其数据传输速度、带宽和抗干扰能力都在其他传输方式中处于领先地位。
下面就模拟光纤通信系统进行详细讲解。
一、光纤通信系统的简介光纤通信系统是一种利用光的传输效果将数字或模拟信号从一个地方传输到另一个地方的技术。
它基于光纤传输方式，即光信号通过光纤传输，具有低损耗、高速率和长距离等优势。
目前，光纤通信系统被广泛应用于电话、互联网、电视、广播等通信领域。
二、模拟光纤通信系统的工作原理模拟光纤通信系统一般分为发送端、光纤传输通道和接收端三个部分。
在发送端，模拟信号经过信号处理和调制后被转换成模拟光信号。
光信号经过一系列光学器件的调制和调节后沿着光纤传输通道送到接收端。
在光纤传输通道中，光信号由光纤中名为光纤芯的中央部分传输。
光纤芯由高折射率的玻璃或塑料材料制成，光通过它时被完全反射，从而减少了传播信号的损耗。
光纤芯的外部被一个被称为光纤包层的低折射率材料包围，其作用是防止光纤芯中的光逸出。
光纤包层还可以防止外界干扰信号，提高传输质量。
在接收端，经光纤传输的信号进入接收机进行解调，解调后的模拟信号经过放大和滤波处理后输出。
接收端还需要有一个时钟源对信号进行时钟恢复，以便于后续的数字处理。
三、模拟光纤通信系统的优点1、高速率。
模拟光纤通信系统的传输速率可以达到几千兆每秒（Gbps），比其他传输方式快得多，可以满足大量数据传输和信息交流的需求。
2、长距离。
光纤通信系统的传输距离可以达到数千公里，能够满足远距离通信的需求。
3、低损耗。
光纤传输中信号传输损耗小，信噪比高，能够有效地提高通信质量。
4、抗干扰能力强。
光纤通信系统中信号传输不受外界干扰的影响，能够保障通信信号的稳定性。
四、模拟光纤通信的应用领域光纤通信已经成为当今通信行业最重要的技术之一。
除了经典的电话、广播、电视传输以外，还有广域网应用，以及局域网、视频监控等领域都广泛应用了光纤通信。
四、简答题1．通信系统的两项重要性能指标“有效性”和“可靠性”分别反映通信系统的什么性能？其相互间存在什么关系？答：有效性用于反映通信系统的传输的容量大小。
可靠性用于反映通信系统的传输的质量好坏。
通信系统有效性和可靠性是相互矛盾的，即提高有效性则可靠性下降。
2．数字通信系统与模拟通信系统相比具有哪些特点？答：抗干扰能力强；差错可以控制，从而改善传输可靠性；便于进行各种数字信号处理；保密性强；有利于实现综合业务通信网。
3．什么是误码率？什么是误信率？他们之间关系如何？4．通信系统的两项重要性能指标有效性和可靠性分别反映通信系统的什么性能？模拟通信和数字通信对应于这两项的具体指标是什么？5．什么是码元速率？什么是信息速率？它们的单位分别是什么？他们之间关系如何？6．根据如图所示的数字通信系统模型，简述其中各部分与有效性和可靠性两项指标的关系？7．如图为传输信道的模型，试写出相互间的关系表达式并作简要解释？8．简述恒参信道和随参信道对数字信号传输的影响及克服方法？9．何为香农公式中的“三要素”？简述信道容量与“三要素”的关系？10．试用香农公式来解释调频方式与调幅方式性能上的优劣关系。
11．对于抑制载波的双边带信号，试简述采用插入导频法和直接法实现载波同步各有何优缺点？12．设已调制信号的波形如图所示，请指出它们分别属于何种已调制信号，相应的解调分别可采用何种方式。
13．试对AM和DSB可否采用包络检波方式进行解调进行讨论？14．在数字基带传输系统中，传输码的结构应具备哪些基本特性？15．根据传输码应具备的特性，简述NRZ、RZ、AMI、HDB3、可否作为传输码？16．试比较传输码AMI码和HDB3码之间的特点？17．简述无码间干扰条件的含义？18．在数字基带传输系统中，是什么原因导致码间干扰？简述部分响应波形中是否存在码间干扰？19．部分响应技术具有什么特点？设有一数字码序列为1001010110001，若采用第一类部分响应传输，请写出相关编码后的数字序列？20．简述观察眼图的作用？以及正确进行眼图观察的方法？21．某数字通信系统接收端的组成如图所示，请指出眼图应在那点进行观察？若眼图的线迹宽而不清晰，请判断原因？22．模拟和数字调制其原理是一样的，但在实现时为何数字调制却不采用模拟调制电路来实现？23．一个采用非相干解调方式的数字通信系统是否必须有载波同步和位同步？其同步性能的好坏对通信系统的性能有何影响？24．简述为什么实际的数字调相不能采用绝对调相而采用相对调相？25．试说明数字相位调制可以采用数字调幅的方式来实现的道理？26．简述数字调制与模拟调制之间的异同点？多进制调制与二进制调制相比具有什么特点？27．试从占用频带和抗干扰方面比较三种数字调制（2PSK、2FSK、2ASK）方式之间的特点？28．根据低通型抽样定理试讨论、和时出现的情况（为抽样频率，为信号的最高频率）？29．简述平顶抽样带来的失真及弥补方法？30．试比较冲击抽样、自然抽样和平顶抽样的异同点？31．简述带通型信号的抽样不易采用低通型抽样定理进行抽样的原因？32．对于电话信号为什么要采用非均匀量化？非均匀量化各段的改善量分别为多少？33．试画出PCM传输方式的基本组成框图？简述各部分的作用？34．根据PCM传输方式的基本组成，若用于传输电话时，请简述各部分的作用及相应要求？35．在我国的数字复接等级中，二次群的码元速率为8448kb/s，它是由四个码元速率为2048kb/s的基群复合而成。
第一章通信系统概述1.1 通信系统模型一、通信的定义1.信息：对收信者来说未知的、待传送、交换、存储或提取的内容﹙包括语音、图象、文字等﹚人与人之间要互通情报，交换消息，这就需要消息的传递。
古代的烽火台、金鼓、旌旗，现代的书信、电报、电话、传真、电子信箱、可视图文等，都是人们用来传递信息的方式。
2.信号：与消息一一对应的电量。
它是消息的物质载体，即消息是寄托在电信号的某一参量上。
3．通信就是由一地向另一地传递消息。
二、电通信1．定义利用“电”来传递信息，是一种最有效的传输方式，这种通信方式称为电通信。
2．特点电通信方式能使消息几乎在任意的通信距离上实现既迅速、有效，而又准确、可靠的传递。
电通信一般指电信，即指利用有线电、无线电、光和其它电磁系统，对于消息、情报、指令、文字、图象、声音或任何性质的消息进行传输。
（1）模拟信号与数字信号：按信号随时间分布的特性信号可分为模拟和数字信号。
模拟信号：信号的取值是连续的。
数字信号：信号的取值是离散的。
（2）基带信号与频带信号：按信号随频率分布的特性信号可分为基带和频带信号。
基带信号：发信源发出的信号。
频带信号：通过调制将基带信号变换为频带信号。
基带传输：在信道中直接传输的信号 (如直流电报、实线电话和有线广播等)。
频带传输:通过调制将基带信号变换为更适合在信道中传输的形式。
（FM、AM、MODEM）三、通信系统的模型1.通信系统的一般模型(1)通信系统：通信系统是指完成信息传输过程的全部设备和传输媒介。
(2)通信系统的基本模型●发信源：是消息的产生来源，其作用是将消息变换成原始电信号。
变换：将非电物理量转换为掂量。
信源可分为模拟信源和离散信源。
模拟信源(如电话机、电视摄像机)输出幅度连续的信号；离散信源(如电传机、计算机)输出离散的数字信号。
●发送设备：作用是将信源产生的消息信号转换为适合于在信道中传输的信号。
它要完成调制、放大、滤波、发射等。
在数字通信系统中还要包括编码和加密。
通信系统的基本组成1.2.1 通信系统的一般模型实现信息传递所需的一切技术设备和传输媒质的总和称为通信系统。
以基本的点对点通信为例，通信系统的组成（通常也称为一般模型）如图 1-1 所示。
图 1-1 通信系统的一般模型图中，信源（信息源，也称发终端）的作用是把待传输的消息转换成原始电信号，如电话系统中电话机可看成是信源。
信源输出的信号称为基带信号。
所谓基带信号是指没有经过调制（进行频谱搬移和变换）的原始电信号，其特点是信号频谱从零频附近开始，具有低通形式，。
根据原始电信号的特征，基带信号可分为数字基带信号和模拟基带信号，相应地，信源也分为数字信源和模拟信源。
发送设备的基本功能是将信源和信道匹配起来，即将信源产生的原始电信号（基带信号）变换成适合在信道中传输的信号。
变换方式是多种多样的，在需要频谱搬移的场合，调制是最常见的变换方式；对传输数字信号来说，发送设备又常常包含信源编码和信道编码等。
信道是指信号传输的通道，可以是有线的，也可以是无线的，甚至还可以包含某些设备。
图中的噪声源，是信道中的所有噪声以及分散在通信系统中其它各处噪声的集合。
在接收端，接收设备的功能与发送设备相反，即进行解调、译码、解码等。
它的任务是从带有干扰的接收信号中恢复出相应的原始电信号来。
信宿（也称受信者或收终端）是将复原的原始电信号转换成相应的消息，如电话机将对方传来的电信号还原成了声音。
图 1-1 给出的是通信系统的一般模型，按照信道中所传信号的形式不同，可进一步具体化为模拟通信系统和数字通信系统。
1.2.2 模拟通信系统我们把信道中传输模拟信号的系统称为模拟通信系统。
模拟通信系统的组成可由一般通信系统模型略加改变而成，如图 l-2 所示。
这里，一般通信系统模型中的发送设备和接收设备分别为调制器、解调器所代替。
对于模拟通信系统，它主要包含两种重要变换。
一是把连续消息变换成电信号（发端信息源完成）和把电信号恢复成最初的连续消息（收端信宿完成）。
第四章模拟通信系统4.1将模拟信号与载波相乘得到双边带抑制载波调幅（DSB-SC）信号，设(1)画出DSB-SC的信号波形图；(2)写出DSB-SC信号的傅式频谱，画出它的振幅频谱图；(3)画出解调框图。
解：(1)(2)可化为于是(3)4.2 已知是某个AM已调信号的展开式(1)写出该信号的傅式频谱，画出它的振幅频谱图；(2)写出的复包络；(3)求出调幅系数和调制信号频率；(4)画出该信号的解调框图。
解：(1)的频谱为振幅频谱图如下由此可见，此调幅信号的中心频率为，两个边带的频率是10KHz和12KHz，因此调制信号的频率是1KHz。
载频分量是。
(2)的复包络的频谱为(3)由复包络可以写出调制信号为因此调幅系数为0.5，调制信号的频率是1KHz。
(4)4.3现有一振幅调制信号，其中调制信号的频率f m=5KHz，载频f c=100KHz，常数A=15。
(1)请问此已调信号能否用包络检波器解调，说明其理由；(2)请画出它的解调框图；(3)请画出从该接收信号提取载波分量的框图。
解：(1)此信号无法用包络检波解调，因为能包络检波的条件是，而这里的A=15使得这个条件不能成立，用包络检波将造成解调波形失真。
(2)(3)4.4 已知已调信号波形为，其中调制信号为，是载波频率。
(1)求该已调信号的傅式频谱，并画出振幅谱；(2)写出该已调信号的调制方式；(3)画出解调框图；解：(1)由于因此(2)调制方式为上边带调制。
(3)4.5 某单边带调幅信号的载波幅度，载波频率，调制信号为(1)写出的Hilbert变换；(2)写出下单边带调制信号的时域表达式；(3)画出下单边带调制信号的振幅频谱。
解：(1) ，(2)下单边带调制信号为(3) 由，以及：故振幅频谱图如下：4.6 下图是一种SSB-AM的解调器，其中载频f c=455KHz。
(1)若图中A点的输入信号是上边带信号，请写出图中各点表示式；(2)若图中A点的输入信号是下边带信号，请写出图中各点表示式，并问图中解调器应做何修改方能正确解调出调制信号？解：记为基带调制信号，为其Hilbert变换，不妨设载波幅度为2（）。
