第四章模拟通信系统

第四章模拟通信系统1. 设有一双边带信号X c(t) = x(t)cos「t。

为了恢复x(t),用信号COSj c t •如去与X c(t)相乘。

为了使恢复出的信号是其最大可能的90%,相位二的最大允许值为。

A 二< 25.8°2. 用相干解调来接收双边带信号A cos • • x t cos • •吐。

已知f x =2KHz，输入噪声的单边功率谱密度n°= 2 10」W/Hz。

若保证输出信噪功率比为20db，要求A值为。

A 0.1265V3. 实际的调制器常常除了平均功率受限以外，还有峰值功率受限。

假设DSBAM调制的调制信号X(t)二0.8 cos 200二t ,载频信号C(t)二10 cos 2二口(仁100 Hz)，调幅度为0.8。

求：(1)DSB和AM已调信号的峰值功率。

A 32 ,162(2)DSB和AM已调信号的峰值功率和两个边带信号功率和之比值。

A 0・5,0・14. 出三级产生上边带信号的频谱搬移过程(标明频率) ，其中f c1 =50KHz ,f c2 =5MHz , f c3 =100 MHz , 调制信号为话音，其频谱为300 ――3000Hz。

、产生上边带信号的方框图如图P4.4所示。

A 5.若频率为10KHz ,振幅为1V的正弦调制信号，以频率为100MHz的载频进行频率调制，已调信号的最大频偏为1MHz。

（1）此调频波的近似带宽A 2.02MHz（2）若调制信号的振幅加倍，此时调频波带宽A 4.02MHz（3）若调制信号的频率也加倍，此时调频波带宽A 4.04MHZ6. 在50门的负载电阻上，有一角调制信号，其表示式为8 3x c（t）二10 cos[ 10 二t 3sin 2二-10 t] （V）（1）平均功率为A 1W（2）最大频偏A 3KHz（3）传输带宽A 8KHz（4）最大相位偏移A 3弧度（5）能否判定是调频波还是调相波A不能7. 假设音频信号x（t）经调制后在高频信道传输。

思考题第一章1-2 数字通信有那些特点答：第一，数字传输抗干扰能力强，尤其在中继时，数字信号可以再生而消除噪声的积累；第二，传输差错可以控制，从而改善了传输质量；第三，便于使用现代数字信号处理技术对数字信息进行处理；第四，数字信息易于做高保密性的加密处理；第五，数字通信可以综合传递各种消息，使通信系统功能增强。

1-3 按消息的物理特征，通信系统如何分类？答：根据消息的特征不同，通信系统可以分为：第一：电报通信系统；第二：电话通信系统；第三：数据通信系统；第四：图像通信系统。

1-4 按调制方式，通信系统如何分类？答：按调制方式，通信系统可以分为：基带传输和频带传输。

1-5 按传输信号的特征，通信系统如何分类？答：按传输信号的特征，通信系统可以分为：模拟通信系统和数字通信系统。

1-6 按传送信号的复用方式，通信系统如何分类？答：按传送信号的复用方式，通信系统可以分为：频分复用，时分复用和码分复用。

1-7 通信方式是如何确定的？答：通信方式是根据消息的传送方向与时间关系确定的。

1-8 通信系统的主要性能指标是什么？答：通信系统的主要性能指标是：传输速率和差错率。

1-9 什么是误码率？什么是误信率？它们之间的关系如何？答：所谓误码率，是指错误接收的码元数在传送总码元数中所占的比例，或者更确切起的说，误码率即是码元在传输系统中被传错的概率。

所谓误信率，又称误比特率，是指错误接收的信息量在传送信息总量中所占的比例，或者更确切地说，它是码元的信息量在传输系统中被丢失的概率。

二者之间的关系：它们都是表示差错率的。

1-10什么是码元速率？什么是信息速率? 它们之间的关系如何？答：码元速率是指每秒钟传送码元的数目，单位为“波特“，常用符号“B”表示。

信息速率是指每秒钟传递的信息量，单位是比特/秒。

二者之间的关系：在二进制下，二者在数值上相等，只是单位不同；在N进制下，设信息速率为Rb(bit/s),码元速率为Rbn(B),则有：Rb=Rbn*log2N(bit/s)1-12 什么是信源符号的信息量？什么是离散信源的信息熵？答：信源符号的信息量是它出现的概率P(x)的函数。

10级通信原理内容提纲第一章 绪论1． 通信系统的组成和各部分的功能；2． 通信系统的两个主要性能要求、在模拟和数字通信系统中分别反映为哪个指标。

3． 信源信息量的有关计算● 单个符号的信息量：I=−log 2p(x) bit ● 平均每符号的信息量：211()()()()log()/M Miiii i i H x p x I x p x p x bit symbol ====-∑∑● 信源等概时平均每符号的信息量：H(x)=log 2M bit/symbol ● 整个消息的信息量：I=N·H(x)=I 1+I 2+···+I N bit 4． 比特率、符号率、频带利用率的概念，以及有关计算 ● R b =R s ×每符号所含比特数 bit/s ，对信源有R b =R s ·H(x) ● R b =R s ·log 2M bit/s ，M 个符号等概下5． 误符号率与误比特率的概念、二者关系，以及有关计算 * 说明：本课程中，“比特（bit ）”有两种含义，一是信息量单位，一是二进制的“位”，应根据具体情况判断是哪种含义。

本章内容基本，要求全面掌握。

第二章 随机信号分析本章内容注重概念、结论、参数的物理意义、必要的计算推导，特定函数的付利叶变换与反变换关系。

以下ξ(t )表示随机过程。

1． ξ(t )的概率密度函数与概率分布的关系，E[ξ(t )]、D[ξ(t )]、R(t 1,t 2)的定义及简单计算，广义平稳ξ(t )的定义及判定。

2． 平稳ξ(t )的功率谱密度与R(τ)的关系。

3． 正态分布统计特性特点，一维正态分布概率密度表达式及其参数的物理意义。

4． 白噪声及带限白噪声的功率谱密度和自相关函数的有关计算和结论。

5． 窄带随机过程的统计特性结论。

6． 平稳ξ(t )通过线性系统的统计特性结论。

本章内容，重点掌握基本概念如要点1、3、5、6，并进行相应的随机信号分析。

第四章通信系统教学设计导言通信系统是现代信息传输和交流的重要组成部分，在技术发展迅速的今天，掌握通信系统的基本原理和设计方法变得越来越重要。

本文主要介绍了通信系统教学设计的相关内容，包括教学目标、教学内容、教学方法以及教学评价等方面的设计。

一、教学目标通信系统教学的目标是帮助学生全面了解通信系统的基本原理和设计方法，掌握通信系统各个组成部分的工作原理以及其在实际应用中的作用。

具体目标如下：1. 掌握通信系统的基本概念和基本原理；2. 熟悉通信系统的各个组成部分及其工作原理；3. 了解不同类型通信系统的特点和应用场景；4. 能够设计简单的通信系统并进行实验验证。

二、教学内容通信系统教学的内容主要包括以下几个方面：1. 通信系统的基本概念和基本原理：介绍通信系统的定义、组成部分以及通信过程的基本原理，包括信号的传输与调制、解调、编码与解码等内容。

2. 通信系统的组成部分：详细介绍通信系统的各个组成部分，包括发送端、传输链路以及接收端等，对每个组成部分的工作原理进行深入分析和讲解。

3. 通信系统的应用：介绍通信系统在不同领域的应用场景，例如电信领域、无线通信领域以及互联网通信领域等，通过实例的方式让学生更加直观地了解通信系统的实际应用。

4. 通信系统的设计与实践：通过具体案例进行通信系统的设计与实践，让学生动手实践，加深对通信系统设计过程的理解和掌握，同时培养学生的动手能力和解决问题的能力。

三、教学方法通信系统教学应采取多种教学方法相结合的方式，既注重理论教学，又注重实践教学。

具体方法如下：1. 授课式教学：通过讲解、演示等方式，系统地介绍通信系统的基本原理和相关概念，引导学生理解和掌握知识。

2. 实验教学：设置通信系统实验课程，让学生亲自动手实践，通过实验学习通信系统的工作原理和设计方法，培养学生的实践能力和解决问题的能力。

3. 讨论式教学：组织学生进行小组讨论和案例分析，引导学生思考和解决实际问题，培养学生的独立思考和合作能力。

第四章 模拟调制系统 习题（30道）1. 已知调制信号 m(t)=cos(2000πt)+cos(4000πt)，载波为cos104πt，进行单边带调制，试确定该单边带信号的表达试，并画出频谱图。

解：方法一：若要确定单边带信号，须先求得m(t)的希尔伯特变换 m ’（t）=cos（2000πt-π/2）+cos（4000πt-π/2） =sin（2000πt ）+sin（4000πt ） 故上边带信号为S USB (t)=1/2m(t) cos w c t -1/2m ’(t)sin w c t =1/2cos(12000πt )+1/2cos(14000πt ) 下边带信号为S LSB (t)=1/2m(t) cos w c t +1/2m ’(t) sin w c t=1/2cos(8000πt )+1/2cos(6000πt ) 其频谱如图所示。

方法二：先产生DSB 信号：s m (t)=m(t)cos w c t =···，然后经过边带滤波器，产生SSB 信号。

2. 将调幅波通过残留边带滤波器产生残留边带信号。

若次信号的传输函数H(w )如图所示。

当调制信号为m(t)=A[sin100πt +sin6000πt ]时，试确定所得残留边带信号的表达式。

解：设调幅波sm(t)=[m 0+m(t)]coswct，m0≥|m(t)|max，且s m (t)<=>S m (w)根据残留边带滤波器在f c 处具有互补对称特性，从H(w)图上可知载频f c =10kHz ，因此得载波cos20000πt。

故有sm(t)=[m0+m(t)]cos20000πt=m0cos20000πt+A[sin100πt+sin6000πt]cos20000πt=m0cos20000πt+A/2[sin(20100πt)-sin(19900πt)+sin(26000πt)-sin(14000πt)Sm(w)=πm0[σ(w+20000π)+σ(W-20000π)]+jπA/2[σ(w+20100π)-σ(w+19900π)+σ(w-19900π)+σ(w+26000π)-σ(w-26000π)-σ(w+14000π)+σ(w-14000π)残留边带信号为F(t)，且f(t)<=>F(w)，则F(w)=Sm(w)H(w)故有：F(w)=π/2m0[σ(w+20000π)+σ(w-20000π)]+jπA/2[0.55σ(w+20100π)-0.55σ(w-20100π)-0.45σ(w+19900π)+ 0.45σ(w-19900π)+σ(w+26000π) -σ(w-26000π)f(t)=1/2m0cos20000πt+A/2[0.55sin20100πt-0.45sin19900πt+sin26000πt]3.设某信道具有均匀的双边噪声功率谱密度Pn(f)=0.5*10-3W/Hz，在该信道中传输抑制载波的双边带信号，并设调制信号m(t)的频带限制在5kHz，而载波为100kHz，已调信号的功率为10kW.若接收机的输入信号在加至解调器之前，先经过一理想带通滤波器滤波，试问：1.）该理想带通滤波器应具有怎样的传输特性H(w)?2.）解调器输入端的信噪功率比为多少?3.）解调器输出端的信噪功率比为多少?4.）求出解调器输出端的噪声功率谱密度，并用图型表示出来。

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（）。

第四章模拟通信系统计算题1．用调制信号()()cos 2*1000s t t π=对幅度为1、频率为4KHz 的正弦载波分别座AM 、DSB 、SSB （上边带）调制（1）定性画出已调信号的时域波形（2）画出它们的解调框图略2．已知零均值模拟基带信号()m t 的带宽为m f ，平均功率为()21m t =，取值范围为[]5,5-+。

用()m t 对载波cos 2c f t π进行调制得到已调信号为()()31cos 2c t s t m f t π⎡⎤⎣⎦=+，c m f f >>。

(1)求()s t 的平均功率；(2)画出从()s t 中解调()m t 的框图；解：(1)平均功率211392+⨯=(2)3、某调角系统如下图示，已知()()5210cos 2*102sin 400s t t t ππ=+伏。

（1）对于调制信号()f t 来说，()1s t 和()2s t 是调相波还是调频波？（2）写出已调信号()1s t 的表达式；（3）分别求出()1s t 和()2s t 的调制指数、最大频偏及带宽；（4）求出已调信号()2s t 的总功率。

答：(1)调频波；(2)()()4110cos 100.1sin 400s t t t ππ=+；(3)200Hz m f =，()1s t 的调制指数为0.1，最大频偏是20Hz ，带宽近似为400Hz （或440Hz ）；()2s t 调制指数是2，最大频偏是400Hz ，带宽近似为1.2KHz 。

(4)50W 。

4．假定解调器输入端的信号功率比发送端的信号功率低60dB，信道中加性高斯噪声的双边功率谱密度为13010/2N W Hz -=，基带调制信号是频率为15kHz 的正弦信号，输出信噪比要求30dB，求下列不同情况下的发送功率。

（1）DSB-SC 调幅；（2）SSB 调幅；（3）最大频偏为60kHz 的调频。

答：90310N W -=⨯，310oS N ⎛⎫= ⎪⎝⎭。

第一章绪论1、通信的目的：传递消息中所包含的信息。

2、信息：是消息中包含的有效内容3、模拟信号信号的参量取值是连续(不可数、无穷多）的（抽样信号未量化仍为模拟信号）数字信号信号的参量取值是可数的有限的4、按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号，相应地把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统;按照传输媒介、通信系统可分为有线通信系统和无线通信系统5、模拟消息⇔原始电信号（基带信号);基带信号⇔已调制信号(带通信号）6、数字通信系统模型信源编码与译码目的：①提高信息传输的有效性②完成模/数转换信道编码与译码目的:增强抗干扰能力，提高可靠性基本的数字调控方式有振幅键控（ASK）、频移键控(FSK)、绝对相移键控(PSK)、相对(差分)相移键控(DPSK)按同步的公用不同，分为载波同步、位同步、群（帧）同步、网同步7、数字通信的特点优点①抗干扰能力强,且噪声不积累②传输差错可控③便于用现代数字信号处理技术对数字信息进行处理、变换、存储。

（便于将来自不同信源的信号综合到一起传输）④易于集成，使通信设备微型化，重量轻⑤易于加密处理，且保密性好缺点：①需要较大的传输带宽②对同步要求高8、按信号复用方式分类:频分复用、时分复用、码分复用按信号特征分类：模拟通信系统和数字通信系统按传输媒介分类：有线通信系统和无线通信系统频分复用是用频谱搬移的方法是不同信号占据不同的频率范围;时分复用是用脉冲调制的方法使不同的信号占据不同的时间区间；码分复用是用正交的脉冲序列分别携带不同的信号。

9、单工、半双工和全双工通信单工通信：消息只能单方向传输的工作方式半双工通信:通信双方都能收发消息，但不能同时收发的工作方式全双工通信：通信双方可同时进行收发消息的工作方10、信息及其度量P（x）表示信息发生的概率，I表信息中所含的信息量上式中对数的底:若a = 2，信息量的单位称为比特（bit) ，可简记为b若a = e，信息量的单位称为奈特（nat)，若a = 10,信息量的单位称为哈特莱(Hartley）。