《数字通信原理》第7章 信道

第七章 信源编码7-1已知某地天气预报状态分为六种：晴天、多云、阴天、小雨、中雨、大雨。

① 若六种状态等概出现，求每种消息的平均信息量及等长二进制编码的码长N 。

② 若六种状态出现的概率为：晴天—；多云—；阴天—；小雨—；中雨—；大雨—。

试计算消息的平均信息量，若按Huffman 码进行最佳编码，试求各状态编码及平均码长N 。

解: ①每种状态出现的概率为6,...,1,61==i P i因此消息的平均信息量为∑=-===6122/58.26log 1log i ii bit P P I 消息 等长二进制编码的码长N ＝[][]316log 1log 22=+=+L 。

②各种状态出现的概率如题所给，则消息的平均信息量为6212222221log 0.6log 0.60.22log 0.220.1log 0.10.06log 0.060.013log 0.0130.007log 0.0071.63/i i iI P P bit -== = ------ ≈ ∑消息Huffman 编码树如下图所示：由此可以得到各状态编码为：晴—0，多云—10，阴天—110，小雨—1110，中雨—11110， 大雨—11111。

平均码长为：6110.620.2230.140.0650.01350.0071.68i ii N n P == =⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯ =∑—7-2某一离散无记忆信源（DMS ）由8个字母(1,2,,8)i X i =⋅⋅⋅组成，设每个字母出现的概率分别为：，，，，，，，。

试求：① Huffman 编码时产生的8个不等长码字； ② 平均二进制编码长度N ； ③ 信源的熵，并与N 比较。

解：①采用冒泡法画出Huffman 编码树如下图所示可以得到按概率从大到小8个不等长码字依次为：0100,0101,1110,1111,011,100,00,1087654321========X X X X X X X X②平均二进制编码长度为8120.2520.2030.1530.1240.140.0840.0540.052.83i ii N n P == =⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯ =∑ ③信源的熵∑=≈-=81279.2log)(i i i P P x H 。

第七章 习题已知一低通信号m(t)的频谱为：M(f)=⎪⎩⎪⎨⎧≤-f f f其他,0200,2001，假设以f s =300Hz 的速率对m(t)进行抽样，试画出一抽样信号m s (t)的频率草图。

解：M s (ω)=300∑∞-∞=⋅-n n M )600(πω1.已知一低通信号m(t)的频谱为：M(f)=⎪⎩⎪⎨⎧≤-f f f其他,0200,2001，假设以f s =400Hz 的速率对m(t)进行抽样，试画出一抽样信号m s (t)的频率草图。

解：M s (ω)=400∑∞-∞=⋅-n n M )800(πω2. 采用13折线A 率编码，设最小的量化级为1个单位，已知抽样脉冲值为+635单位。

试求此时编码器输出码组，并计算量化误差（段内码用自然二进制码） 解：I m =+635=512+36+27输出码组为：c1c2c3c4c5c6c7c8=11100011 量化误差为273. 采用13折线A 率编码，设最小的量化级为1个单位，已知抽样脉冲值为-95单位。

试求此时编码器输出码组，并计算量化误差（段内码用折叠二进制码） 解：-95= -（64+74⨯+3） c5c6c7c8=0000输出码组为：c1c2c3c4c5c6c7c8=00110000 量化误差为74. 采用13折线A 率编码器电路，设接收端收到的码组为“01010011”，最小量化单位为1个单位，并已知段内码为折叠二进码。

试问译码器输出为多少单位。

解：I 0= -(256+4.5⨯16)=-3285. 采用13折线A 率编码器电路，设接收端收到的码组为“01010011”，最小量化单位为1个单位，并已知段内码为自然二进码。

试问译码器输出为多少单位 解：I 0= -(256+3.5⨯16)=-3126. 单路话音信号的最高频率为4KHz ，抽样速率为8kHz ，将所得的脉冲由PAM 方式或PCM方式传输。

设传输信号的波形为矩形脉冲，其宽度为τ，且占空比为1。

数字通信原理数字通信原理是指使用数字信号进行信息传输的基本原理和方法。

数字信号是离散的信号，可以表示为一系列离散的数值，而模拟信号是连续的信号，可以表示为一个连续的波形。

数字信号在传输过程中可以通过编码、调制、复用等技术进行处理。

在数字通信中，首先需要将信息信号进行采样和量化。

采样是指将连续的模拟信号转换为离散的数字信号，量化则是将每个采样点的幅值映射为一个离散的数值。

采样和量化的目的是将连续的模拟信号转换为离散的数字信号，以便于存储和处理。

接下来，需要对数字信号进行编码。

编码是指将数字信号转换为具有特定表示意义的编码信号。

常用的编码方式包括有带宽有限的脉冲编码调制（PCM）、差分编码调制（DM）、相位编码调制（PSK）、频移键控（FSK）等。

编码的目的是增加信号的抗干扰性和容错性，以提高数据传输的可靠性。

在数据传输过程中，还需要对数字信号进行调制。

调制是指将数字信号转换为适合传输的模拟信号。

常用的调制方式包括幅度调制（AM）、频率调制（FM）、相位调制（PM）等。

调制的目的是将数字信号转换为模拟信号，以便在传输媒介中传播。

此外，在数字通信中还常常使用复用技术对多路信号进行传输。

复用是指将多个信号合并为一个复合信号进行传输，以提高传输效率。

常用的复用方式有时分复用（TDM）、频分复用（FDM）和码分复用（CDM）等。

综上所述，数字通信原理包括信号的采样和量化、编码、调制和复用等技术，通过这些处理方式可以实现数字信号的传输和接收。

数字通信的优点在于抗干扰性强、传输质量稳定，并且可以实现数据压缩和加密等功能，因此在现代通信系统中得到了广泛的应用。

《通信原理》第七章模拟信号的数字传输习题第七章习题1f200, f 200已知一低通信号m(t)的频谱为：M(f)=，假设以fs=300Hz的速率对m(t)0,其他f进行抽样，试画出一抽样信号m s(t)的频率草图。

解：M s()=300 nM(n600)1f200, f 200，假设以f1.已知一低通信号m(t)的频谱为：M(f)=s=400Hz的速率0,其他f 对m(t)进行抽样，试画出一抽样信号m s(t)的频率草图。

解：M s()=400M(n800) n2.采用13折线A率编码，设最小的量化级为1个单位，已知抽样脉冲值为+635单位。

试求此时编码器输出码组，并计算量化误差（段内码用自然二进制码）解：I m=+635=512+36+27输出码组为：c1c2c3c4c5c6c7c8=11100011量化误差为271《通信原理》第七章模拟信号的数字传输习题3.采用13折线A率编码，设最小的量化级为1个单位，已知抽样脉冲值为-95单位。

试求此时编码器输出码组，并计算量化误差（段内码用折叠二进制码）解：-95=-（64+74+3）c5c6c7c8=0000输出码组为：c1c2c3c4c5c6c7c8=00110000量化误差为74.采用13折线A率编码器电路，设接收端收到的码组为“01010011”，最小量化单位为1个单位，并已知段内码为折叠二进码。

试问译码器输出为多少单位。

解：I0=-(256+4.516)=-3285.采用13折线A率编码器电路，设接收端收到的码组为“01010011”，最小量化单位为1个单位，并已知段内码为自然二进码。

试问译码器输出为多少单位解：I0=-(256+3.516)=-3126.单路话音信号的最高频率为4KHz，抽样速率为8kHz，将所得的脉冲由PAM方式或PCM方式传输。

设传输信号的波形为矩形脉冲，其宽度为，且占空比为1。

（1）计算PAM系统的最小带宽。

（2）在PCM系统中，抽样后信号按8级量化，求PCM系统的最小带宽。

第l章1．模拟信号与数字信号各自的主要特点是什么?模拟信号：模拟信号的特点是信号强度（如电压或电流）的取值随时间连续变化。

由于模拟信号的强度是随时间连续变化的，所以模拟信号也称为连续信号。

数字信号：与模拟信号相反，数字信号强度参量的取值是离散变化的。

数字信号又叫离散信号，离散的含义是其强度的取值是有限个数值。

2．画出时分多路复用的示意图并说明其工作原理。

时分复用的电路结构示意图如图所示。

图中SA1和SA2为电子转换开关，它们在同步系统的控制下以同起点、同速度顺序同步旋转，以保证收、发两端同步工作。

在发端，开关的旋转接点接于某路信源时，就相当于取出某路信源信号的离散时间的幅度数值。

旋转接点按顺序旋转，就相当于按顺序取出各路信源信号在离散时间的幅度数值并合成，然后经模/数变换电路变为数字信号，再与同步信号合成即可送给信道传输。

在接收端，首先分出同步信号，再进行数/模变换后即可由旋转开关分别送给相应的信息接收者。

3．试述数字通信的主要特点。

（1）抗干扰能力强，无噪声积累（2）便于加密处理（3）利于采用时分复用实现多路通信（4）设备便于集成化、小型化(5) 占用频带宽4.简单说明数字通信系统有效性指标,可靠性指标各是什么?并说明其概念。

有效性指标（1）信息传输速率：信道的传输速率是以每秒钟所传输的信息量来衡量的。

信息传输速率的单位是比特/秒，或写成bit/s，即是每秒传输二进制码元的个数。

（2）符号传输速率符号传输速率也叫码元速率。

它是指单位时间内所传输码元的数目，其单位为“波特”（bd）。

（3）频带利用率频带利用率是指单位频带内的传输速率。

可靠性指标（1）误码率在传输过程中发生误码的码元个数与传输的总码元数之比。

（2）信号抖动在数字通信系统中，信号抖动是指数字信号码元相对于标准位置的随机偏移。

第2章1、假设某模拟信号的频谱如图1所示，试画出M s f f 2=时抽样信号的频谱。

答：2、某模拟信号的频谱如图2所示，设kHz f s 24=，试画出其抽样信号的频谱。

第七章 习题已知一低通信号m(t)的频谱为：M(f)=⎪⎩⎪⎨⎧≤-f f f其他,0200,2001，假设以f s =300Hz 的速率对m(t)进行抽样，试画出一抽样信号m s (t)的频率草图。

解：M s (ω)=300∑∞-∞=⋅-n n M )600(πω1.已知一低通信号m(t)的频谱为：M(f)=⎪⎩⎪⎨⎧≤-f f f其他,0200,2001，假设以f s =400Hz 的速率对m(t)进行抽样，试画出一抽样信号m s (t)的频率草图。

解：M s (ω)=400∑∞-∞=⋅-n n M )800(πω2. 采用13折线A 率编码，设最小的量化级为1个单位，已知抽样脉冲值为+635单位。

试求此时编码器输出码组，并计算量化误差（段内码用自然二进制码） 解：I m =+635=512+36+27输出码组为：c1c2c3c4c5c6c7c8=11100011 量化误差为273. 采用13折线A 率编码，设最小的量化级为1个单位，已知抽样脉冲值为-95单位。

试求此时编码器输出码组，并计算量化误差（段内码用折叠二进制码） 解：-95= -（64+74⨯+3） c5c6c7c8=0000输出码组为：c1c2c3c4c5c6c7c8=00110000 量化误差为74. 采用13折线A 率编码器电路，设接收端收到的码组为“01010011”，最小量化单位为1个单位，并已知段内码为折叠二进码。

试问译码器输出为多少单位。

解：I 0= -(256+4.5⨯16)=-3285. 采用13折线A 率编码器电路，设接收端收到的码组为“01010011”，最小量化单位为1个单位，并已知段内码为自然二进码。

试问译码器输出为多少单位 解：I 0= -(256+3.5⨯16)=-3126. 单路话音信号的最高频率为4KHz ，抽样速率为8kHz ，将所得的脉冲由PAM 方式或PCM方式传输。

设传输信号的波形为矩形脉冲，其宽度为τ，且占空比为1。