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现代通信原理(05-1)

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现代通信原理_曹志刚_答案

现代通信原理_曹志刚_答案

第五章第五章 脉冲编码调制脉冲编码调制5.2 解：（1） )180cos(5)220cos(5)200cos()20cos(10)(t t t t t S p p p p +==)]180()180()220()220([5)(p w d p w d p w d p w d p w -+++-++=Så-=úûùêëéå-*=¥-¥=¥-¥=n s s n s s n S T n T S S )(1)(2)(21)(w w w w d p w p w d )]500180()500180()500220()500220([1250p p w d p p w d p p w d p p w d p n n n n n --+-++å--+-+=¥-¥=（2）HzfH110=要求无失真恢复)(t S ，对)(t S d采用的低通滤波器的截止频率为Hz 110。

（3）)(t S 可视为带通信号可视为带通信号 Hz fH110=，Hz f L90=，HzffBLH2090110=-=-=BB fH5.05+=，5=N ,5.0=MHz N M Bf s 44)55.01(202)1(2=+´´=+= 5.3 解： kHz f H 108=，kHz f L 60=，L L H f kHz f f B <=-=48 BB fH25.02+=，2=N ,25.0=MkHz N M Bf s108)225.01(482)1(2=+´´=+= 5.9 －111)(x p 0x题图题图 5.9 解：解： ïîïí죣-+££-=01,110,1)(x x x x x p61)1(2)(1022=-==òò¥¥-dx x x dx x p x S ， 1=V 5.042==D4811222=D =qs dB SSNR q98481612即===s5.10解：满足一定量化信噪比要求时输入信号的取值范围定义为动态范围。

现代通信原理

现代通信原理

标准正态随机变量
2018/9/12
f x
x2 1 exp 2 2
14
信息与通信工程系
3.2.1随机过程的分布函数和概率密度函数 对随机过程 X t 1. 一维概率分布函数 t t1 时，X t1 为随机变量。
F1 x1, t1 P{X t1 x1}
现代通信原理
Modern Communication Principles
第三章 随机信号和噪声分析
2018/9/12
信息与通信工程系
2
本章安排
随机信号和噪声分析
• 随机过程的基本概念 • 随机过程的统计描述
• 平稳随机过程
• 平稳随机过程的自相关函数与功率谱密度的关系 • 两个随机过程之间的统计联系
（1） F x 为不 减函数 （2） 0 F x 1
b.概率密度函数 f x
F x f ( x)dx

2018/9/12 信息与通信工程系 13

3.2.1随机过程的分布函数和概率密度函数
f x 的性质：
（1） f x 为非负 函数；
2018/9/12 信息与通信工程系 21
3.2.2 随机过程的数字特征
2 2 J进一步分析， 2 t E X t E X t 2 2 当 E 时，有 t E X X t 0 t （平均功率）
2.一维概率密度函数 如果
F1 x1 , t1 x1 f1 x1, t1 存在，则称 f1 x1 , t1 为随机的
一维概率密度函数。
2018/9/12 信息与通信工程系 15

现代通信原理

现代通信原理

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2020/11/23
现代通信原理
•例：试求功率信号为周期性信号时的功率谱密度 •解：取截短周期T=NT0
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•周期信号的功率与信号谱 •的关系。
2020/11/23
现代通信原理
•周期信号的功率谱是离散谱。
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2020/11/23
现代通信原理
四.自相关函数
•1. 能量信号
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2020/11/23
现代通信原理
3rew
演ห้องสมุดไป่ตู้完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
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2020/11/23
现代通信原理
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2020/11/23
现代通信原理
•2.频域：
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2020/11/23
现代通信原理
•2.理想低通滤波器
•理想高通滤波器(High-pass Filter,HPF) •理想带通滤波器(Band-pass Filter,BPF) •理想低通滤波器(Low-pass Filter,LPF)
计者们所追求的目标和面临的挑战。
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2020/11/23
现代通信原理
单元学习提纲
• （1）离散信源和连续信源的统计描述； • （2）离散信源的信息量、条件信息量、互信
息量和平均信息量（熵）的定义和物理意义； • （3） 连续信源的平均信息量、平均互信息量
的定义和物理意义； • （4） 信息量的单位——比特，比特率与波特
现代通信原理
•2. 功率谱密度
•功率信号：信号在- ∞＜t ＜+ ∞内存在，

现代通信原理课后习题答案

现代通信原理课后习题答案

第二章2.40 二进制对称信道中的误比特率P e为0.2，若输入信道的符号速率为2000符号/s，求该信道的信道容量。

解：2000×(1-0.2)=1600 (b/s)2.41 已知某语音信道带宽为4kHz，若接收端的信噪比S/N =60dB，求信道容量。

若要求该信道传输56000b/s的数据，则接收端的信噪比最小应为多少？解：dB=10 lgN 60 = 10 lg S/N →S/N = 106C = wlog2 (1+S/N)=4×103log2(1+106) = 8 × 104 (bps)5.6 × 104 = 4 × 103log2(1+S/N)log2(1+S/N) = 14 → 1+S/N = 214→S/N = 214－12.42 若黑白电视机的每幅图像含有3×105个像素，每个像素都有16个等概率出现的亮度等级，如果信道的输出信噪比为S/N = 40dB、信道带宽为1.4MHz，则该信道每秒可传送多少幅图像？解：每幅图的信息量：3×105×log216 = 1.2×106（b）40dB = 10log2 S/N →S/N = 104C = wlog2（1 + S/N）= 1.4×106log2（1+104）≈1.862×107（bps）1.862×107/1.2×106 = 15.5 (幅/s)第三章3.50 用10KHz的单频正弦信号对1MHz的载波进行调制，峰值频偏为2KHz。

试求：（1）该调频信号的带宽。

（2）若调制信号的幅度加倍，再求该调频信号的带宽。

解：（1）B FM = 2 × ( 2+10 ) = 24 ( KHz)（2）B FM = 2 ×（2 + 2×10）= 44 （KHz）3.51 幅度1V的10MHz载波受到幅度1V、频率为100Hz的正弦信号调制，最大频偏为500Hz。

现代通信原理 第5章(1)

现代通信原理 第5章(1)

A0 m(t )
直流滤波
A0 m(t ) nc (t )
西南交通大学 Southwest Jiaotong University
E (t ) m(t ) nc (t )
-14-
现代通信原理 Principle of Modern Communications
AM包络检波的性能：大信噪比
E(t )
A0 m(t ) nc (t )
2
n (t )
2 s
-13-
(t ) tan 1
ns (t ) A0 m(t ) nc (t )
西南交通大学 Southwest Jiaotong University
现代通信原理 Principle of Modern Communications
信号的瞬时相位
d [c t (t )] 信号的瞬时角频率 dt
AM相干解调性能
sm (t )
BPF
sm (t )
ni (t ) cos ct
LPF
mo (t )
no (t )
n(t )
sm (t ) [ A0 m(t )]cos ct
Ni n0 2 f H
1 mo (t ) [ Ao m(t )] 2 1 no (t ) nc (t ) 2
• GSSB<GDSB，说明SSB的抗噪声性能比 DSB差？
西南交通大学 Southwest Jiaotong University
-12-
现代通信原理 Principle of Modern Communications
5.2.4 AM包络检波的性能
sm (t )
BPF

现代通信原理课件

现代通信原理课件
u (t)(t) v (t) g 2 (t) v (t)概 [ 1 22 率 P ]
第七章 数字信号的基带传输系统
u(t)的截短函数的表达式
u0 (t) =
g1(t)v(t)概 [ 率 P]为 g2(t)v(t)概 [ 率 1P为 ]
v(t)E [(t) ]P1 (tg ) (1 P )g 2(t)代入上
15
第七章 数字信号的基带传输系统
[例7.1]HDB3编码举例
0 +1 0 0 0 +V0 -1 +1 -B0 0 0 -V0 0 -+1 0 +-1 0
第1个破坏节
第2个破坏节
16
第七章 数字信号的基带传输系统
[例7.2]HDB3解码举例
0 +1 0 0 0 +01 -1 +1 -01 0 0 -01 0 +1 0 -1 0
第七章 数字信号的基带传输系统
如果输入00000,00000,00000,…
则输出110010,110010,110010,…
如果输入00001,00001,00001,00001,…
则输出110011,100001,110011,100001,…
如果输入00001,00010,00001,00010,…
同 u 1 ( t) 理 a 1 [ g 1 ( t T b ) g 2 ( t T b )]
u 2 ( t) a 2 [g 1 ( t 2 T b ) g 2 ( t 2 T b )]
N
可 u(t知 )的截短 a n[g 函 1(tn数 b)T g2(为 tnb)T] n N
N
对应付立anF 叶 {g[1(变 tnbT 换 )g2(t为 nbT )}] nN

《现代通信原理》教学大纲(精)

《现代通信原理》教学大纲Modern Communication Principles一、课程教学目标1、任务和地位：现代网络的发展依赖于计算机技术和通信技术的发展，学习通信的基本知识，掌握通信的基本原理，有助于对网络学习和了解。

本课程是计算机专业的基础课，在传统技术基本原理的基础上，又介绍了国内外通信技术的发展。

学习本课程有助于学生了解通信基本原理，以适应信息时代的要求。

2、知识要求：本课程运用了《高等数学》、《概率论》、《线性代数》等专业数学知识，进一步为学生在确知信号的谱分析、随机信号（随机过程）和噪声的统计分析方面打下坚实的数理基础。

在此基础上要求学生掌握模拟通信系统的基本知识、分析方法和噪声性能。

重点分析数字通信系统的组成模型、误码特性、差错控制编码。

并从最佳接收观点提出统计通信理论的基础知识，使学生能够掌握当前通信系统建模和优化的思维方法。

3、能力要求：通过本科程的学习，使学生掌握现代通信系统的基本原理、基本模型、基本性能和基本分析方法，能对实际物理问题建立相应的数学模型，通过对模型进行数学分析来解决实际物理问题。

二、教学内容的基本要求和学时分配2、具体要求：第一章绪论[目的要求]1.了解通信的概念。

了解信息量、平均信息量的概念及定义。

2.了解模拟通信系统和数字通信系统的组成，了解通信的方式。

3.掌握通信系统性能度量的指标。

[教学内容]1.通信的概念，通信系统的组成和分类，通信的方式。

2.信息及其度量，信息量和平均信息量。

3.通信系统的性能度量。

[重点难点]信息、信息量的定义及平均信息量的计算，通信系统性能的度量。

[教学方法] 课堂讲解[作业] 3道[课时] 3第二章信号与系统基础知识[目的要求]1.确定信号与线性系统，积分变换的内容。

2.掌握信号的时域变换与运算。

3.掌握傅立叶变换关系式及其性质4.信号通过线性系统的基本描述。

5.掌握加性高斯白噪声、低通噪声的特点和功率谱密度。

[教学内容]1、典型时域信号及其特征。

现代通信原理


2020/4/30
1
减少或消除连“0”（或连“1”）码的出现， 以保证位定时恢复，是数字基带信号设计中的 一个重要问题。将二进制数字信息先作“随机 化处理，使其具有伪随机性，也能限制连“0” （或连“1”）码的长度，这种“随机化”处理 常称为扰码。M序列是最常用的伪随机序列， 它可由线性反馈移位寄存器产生。线性反馈移 位寄存器同样可以用来实现扰码和解扰。
随机信号一般既有离散线谱，又有连续谱。
2020/4/30
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9.2.1 相同波形随机序列的功率谱
对于随机序列
S (t) an g (t nTS )
这里an是基带信号在nTS<t<(n+1)TS内的幅度值， g(t)为标准脉冲波形，TS为码元周期。
这种随机序列在每个码元周期内有相同波形,只是 幅度值不同。如单极性二元码，AMI码等。
2020/4/30
23
AMI与HDB3码的波形
2020/4/30
24
NRZ、AMI、HDB3和数字双相码的功率谱
2020/4/30
25
（3）BNZS码
与HDB3相似，也是用取代节来替换连“0”。
B6ZS------PCM-T2的接口码型，每遇到6连“0”，就 用0VB0VB来代替。[B是符合交替规律的传号，V是 不符合交替规律的传号（破坏节）]。
2、离散线谱对于提取位定时信号非常重要，要 选择波形使之存在。
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例9-1 单极性二元码的功率谱计算。
假设单极性二元码中对应于输入信码0，1的 幅度取值为0，+A，输入信码为各态历经随机序列， 0，1的出现统计独立，则概率为1/2，即
0 an
A

现代通信原理课件课件

物联网通信的关键技术 物联网通信的关键技术包括无线 传感器网络技术、RFID技术、 ZigBee技术等。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
光纤通信的应用包括骨干网、城域网和接 入网的建设，以及光纤到户工程等。
物联网通信技术
物联网通信概述 物联网是指通过信息传感设备采 集物体信息并与互联网连接起来， 实现物体信息智能化识别和管理 的一种网络。
物联网通信的应用 物联网通信的应用包括智能家居、 智能交通、智能农业等领域。
物联网通信系统组成 物联网通信系统主要由感知层、 网络层和应用层组成。
数字移动通信的关键技术
数字移动通信的关键技术包括信源编 码、信道编码、调制解调、扩频通信 和多址接入等。
数字移动通信系统组成
数字移动通信系统主要由移动台、基 站、移动交换局和与公众交换电话网 相连的接口组成。
数字移动通信的应用
数字移动通信的应用非常广泛，包括 手机通话、短信、上网、定位服务等。
卫星通信
系统的分类与特性
总结词
系统的分类与特性包括线性时不变系 统、线性时变系统、非线性系统和离 散时间系统等。
详细描述
系统可以根据其特性和性质进行分类， 如线性时不变系统、线性时变系统、 非线性系统和离散时间系统等。这些 分类和特性对于理解系统的属性和处 理方法具有重要意义。
03 模拟通信原理
模拟信号的调制与解调
时域分析是通信系统中最基本的一种分析方法，通过对信号在时间域上的表现进行分析， 可以了解信号的基本特征，如幅度、频率、相位等参数。这些参数对于信号的传输和处
理具有重要影响。
信号的频域分析
总结词
频域分析是指将信号从时间域转换到频率域进行分析，通过分析信号的频谱特 征来了解信号的属性和特性。

现代通讯原理


2
3
4
5
6
7
8
k = fT
Comparison of Spectrum and ICI
Amplitude Spectrum of OFDM
1
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
-3
-2
-1
0
1
2
3
3. Carrier to interference ratio (CIR)
When the subcarriers are modulated by the signals ak, (k=0,…,N-1), then the received signal on the 0th subcarrier can be expressed as
CIR S0 2
N 1
2
Sp
p 1
45 40 35 30 25
exp
j k
p
For the integer k, the Sk,p represents the received signal on subcarrier k.
The derived OFDM spectrum is a sinc(x) function with
phase rotation exp(-jx), which is different from common
The received on subcarrier k0 is
Y
k
1 T
T
0
r t exp
j 2kf tdt
Assume h(t)=1, w(t)=0 (ideal channel), then Y(k) becomes
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2018/11/12
23
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24
上图中,采样造成的频谱不会发生
混叠,可以在接收端通过低通滤波器恢
复信源频谱。
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2. 若fH=NB+MB，其中0M1，则fH不再是B的
整数倍,如果仍以2B采样,图中明显可以看到
混叠现象。
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抽样：将模拟信号转换为时间离散的样本 脉冲序列。 量化：将离散时间连续幅度的抽样信号转 换成为离散时间离散幅度的数字信号。
编码：用一定位数的脉冲码组表示量化采 样值。
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6
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7
(a)信号的抽样值和量化抽样值 (b)二进制PCM信号（单极性码）
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2B
3B
4B
5B
6B
由上面的公式，如图所示，根据带通抽样定理 ，抽样频率在2B到4B之间变动。
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怎样来理解带通抽样定理的正确性？可以用以 下来理解： 1、当fH=NB(其中N为正整数,B为f(t)的带宽） 根据低通抽样定理，必须用2NB来来抽样，但根 据带通抽样定理，用2B抽样也能保证抽样不混叠。 如图，当N=3时，用2B抽样。
2
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• • • •
•
（6）均匀量化时量化信噪比的推导和计 算公式，量化信噪比与编码位数的关系； （7）最佳量化、非均匀量化、对数量化； （8 ） A 律对数压缩特性及其 13 折线近似； （9）折叠二进制组码原理及其抗误码能 力； （10 ） A 律脉冲编码调制的编码规律，要 求在已知输入电平时，计算出码组。
5.2.1 低通抽样定理
一个带限在（0，fH）内的连续信号x(t)，若 抽样频率fs 大于等于2fH，则可用抽样序列 {x(nTs)}无失真地重建恢复原始信号x(t).若抽样 频率fs〈2fH，则会产生失真，称为混叠失真。
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证明:抽样脉冲序列为一个周期性冲激函数 δ T(t)。 设x(t)为低通信号，抽样脉冲序列是一个周期 性冲激函数(t)。抽样过程是x(t)与(t)相乘的过 程。
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第五章 脉冲编码调制
脉冲调制—时间上离散的脉冲序列作为载波.
主要参数—幅度、宽度和位置。 脉冲模拟调制：用模拟基带信号控制脉冲序 列的参数变化传送信号样本值。 脉冲数字调制：用脉冲码组表示调制信号采 样值。
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§5.1 PCM 的基本原理 脉码调制—将模拟调制信号的采样值变换 为脉冲码组。PCM编码包括如下三个过程。
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一．自然抽样
用周期为Ts，脉宽为τ 的周期性脉冲p(t)代替 δ T(t)，抽样过程是一个相乘过程。C(t)为抽样脉冲 序列。
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单元学习提纲
• • • • • • （ 1 ）低通抽样定理及其时域、频域 表示； （2）带通抽样定理及其定性解释； （ 3 ）理想抽样、自然抽样和平顶抽 样在时域和频域上的区别； （4）孔径失真及其解决办法； （ 5 ）标量量化基本概念：量化电平、 分层电平、量化间隔、量化特性、量化 误差；
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用核函数表示重建信号
2定理
实际信号许多是带通信号,其中心频率很高，
用低通抽样定理来选择抽样,得到的抽样频率太高,
传输所需的频带太宽,没有必要,应选择带通抽样。
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带通抽样定理：设带通信号的上截止频率为fH，
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低通信号抽样及其波形频谱示意图
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混叠现象：
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5.2.2.内插公式: 接收机将采样信号恢复成模拟信号的过程， 是通过如下低通滤波来实现的：
抽样信号经LPF后， Xso(ω )=Xs(ω )H(ω )
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单元概述
抽样是将模拟信号在时间上进行量化。低通信号 的最低抽样频率是其最高频率分量的两倍，而带通信 号则并不一定需要遵循这一规则。 脉冲编码调制是将时间上已量化的抽样序列，在幅 度上再进行一次量化，然后用二元数字码组表示幅度 量化后的离散值。幅度量化过程中产生的误差，称为 量化误差。对于非均匀分布的信号，为减少量化误差， 必须采用非均匀量化。语音信号近似为负指数分布， 因而对数量化是最佳选择。对数量化特性可以看成是 对数压缩特性与均匀量化的级联。作为国际标准，采 用 13 折线 A 律对数压缩特性和 15 折线 μ 律对数压缩特 性，并用折叠二进制码组来表示量化幅度。
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因为FH/B=M+N，（见公式定义）
FH= (NB+MB) 若要使频谱分量无混叠，则必须使
Nfs=2(NB+MB)
所以 fs=2B (1+M/N)
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§5.3 实际抽样
理想抽样：xs(t)=x(t)δ T(t)
实际抽样：用有限持续时间的脉冲（脉宽为τ ）。
下截止频率为fL，则带宽B=fH-fL，此时fs应满足：
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计算带通抽样频率:
1.计算信号带宽(fH-fL) 2.计算fH/(fH-fL)，求出小于它的最大整数N。
3.计算M= fH/(fH-fL)-N.
4.计算fS=2 (fH-fL)(1+M/N).
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B
平顶抽样：τ 时间内脉冲幅度不变。 自然抽样：τ 内脉冲幅度随信号幅度而变化。
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抽样定理中要求抽样脉冲序列是理想冲激序 列δ T(t)，称为理想抽样。但实际上， 1、理想抽样具有无限频宽，无法传送。 2、抽样脉冲不可能无限窄。 电路抽样脉冲一般具有一定的抽样时间，在 脉宽期间幅度不变的称为平顶抽样；随信号幅度 变化的称为自然抽样。
码速率:
其中Tb为码元间隔。
解调: 接收机中恢复信源信息的过程。 码元：脉冲码组的每个脉冲。码长n：码组中包 含的码元个数。 系统的抗噪声性能：信号与量化噪声的功率 比,误码率
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9
§5.2 低通与带通抽样定理
在一定条件下，一个连续时间信号完全可以 用该信号在等时间间隔点上的样本值来表示，并 且可以用这些样本值把该信号全部恢复出来。