通信原理第6章

第一章 绪论

课后习题详解

1-1

解：每个消息的平均信息量为

222111111()log2loglog448822Hx =1.75bit/符号

1-2

解：（1）两粒骰子向上面的小圆点数之和为3时有（1，2）和（2，1）两种可能，总的组合数为116636CC，则圆点数之和为3出现的概率为

3213618p 故包含的信息量为

2321(3)loglog4.17()18Ipbit （2）小圆点数之和为7的情况有（1，6）（6，1）（2，5）（5，2）（3，4）（4，3），则圆点数之和为7出现的概率为

761366p 故包含的信息量为

2721(7)loglog2.585()6Ipbit 1-3

解：（1）每个字母的持续时间为210ms，所以字母传输速率为

4315021010BRBaud 不同字母等可能出现时，每个字母的平均信息量为

2()log42Hx bit/符号

平均信息速率为

4()100bBRRHx bit/s

（2）每个字母的平均信息量为

222211111133()loglogloglog5544441010Hx =1.985 bit/符号

所以平均信息速率为

4()99.25bBRRHx (bit/s)

1-4

解：（1）根据题意，可得：

23(0)log(0)log1.4158IP 比特

21(1)log(1)log24IP 比特 21(2)log(2)log24IP 比特

第6 章模拟信号的数字化

本章教学要求：

1、掌握低通型抽样定理、PCM 基本工作原理 。掌握均匀量化原理、非均匀量化原理（A 律13

折线）和编码理论。

2、理解时分复用和多路数字电话系统原理。

3、了解PCM 抗噪声性能、DM 和DPCM 系统原理。

§6.1 引言

一、什么是模拟信号数字化？

就是把模拟信号变换为数字信号的过程，即模数转化。这是本章欲解决的中心问题。

二、为什么要进行模数转换？

由于数字通信的诸多优点，数字通信系统日臻完善。致使许多模拟信源的信号也想搭乘数字通

信的快车；先将模拟信号转化为数字信号，借数字通信方式（基带或频带传输系统）得到高效可靠

的传输，然后再变回模拟信号。

三、怎样进行数字化？

就目前通信中使用最多的模数转换方法—脉冲编码调制（PCM）为典型，它包含三大步骤：1.

抽样（§2 和§3）；2.量化（§4）；3.编码（§5）

1.抽样：每隔一个相等的时间间隙，采集连续信号的一个样值。

2.量化：将量值连续分布的样值，归并到有限个取值范围内。

3.编码：用二进制数字代码，表达这有限个值域（量化区）。

2、解调

3、抽样定理

从频谱图清楚地看到，能用低通滤波器完整地分割出一个F（ω）的关键条件是ωs≥2ωm，或fs≥2fm。这里2fm 是基带信号最大频率，2fm 叫做奈奎斯特抽样频率。抽样定理告诉我们，只要抽样频率不小于2fm，从理想抽样序列就可无失真地恢复原信号。

二、带通抽样

带通信号的带宽B=fH-fL，且B<

当 fH >> B 即 N >>1 时 fS =2B。当 fS > 2B(1+R/N) 时 可能出现频谱混叠现象（这一点是与基带信号不同的）例：fH= 5MHz，fL = 4MHz，fS =2MHz 或3MHz 时，求MS(f)

§6.3 脉冲幅度调制（PAM）

理想抽样采用的单位冲击序列，实际中是不存在的，实际抽样时采用的是具有一定脉宽和有限高度的窄脉冲序列来近似。

填空题

1. PSK是用码元载波的(相位)来传输信息，DSP是用前后码元载波的 （相位差）来传输信息，它可克服PSK的相位模糊缺点。

2.采用相干解调方式时，相同误码率条件下，2ASK,2FSK,2PSK系统所需信噪比数量关系为（2ASK>2FSK>2PSK）

3.MSK信号时包络恒定，（相位连接），（带宽最小）并且严格正交的2FSK信号。

4二进制调制中，载波的幅度，频率或相位有（2）种变化，，相应的调制方式有（2ASK,2FSK,2PSK/2DPSK）

5对正弦载波的振幅，频率或相位进行键控，便可获得（振幅键控）（频移键控）（相位键控）三种基本的数字调制方式。

6在误码率Pe相同的条件下，对信噪比r的要求：2ASK比2FSK高（3）dB,2FSK比2PSK高（3）dB,2ASK比2PSK高（6）dB。

7 如果理想MPSK数字调制传输系统的带宽为12KHz,则该系统无码间串扰最大信息传输速率为（12㏒2Mkb/s）

8模拟调频法产生的2FSK信号在相邻码元之间的相位是（连续变化的），而键控法产生的2FSK信号的相位在相邻码元之间（不一定连续）

9. 2ASK信号中的调制信号s(t)是（单极性）非归零数字基带信号，而在2PSK中的调制信号s(t)是（双极性）非归零数字基带信号。

10数字带通传输系统的最高频带利用率是（1）Baud/Hz,8PSK的系统的信息传输速率为1500b/s,其无码间干扰传输的最小带宽为（500）Hz.

11 二进制数字调戏系统，当码元速率相同时，（2FSK）系统带宽最宽，抗噪声性能方面，（OOK）最差。

12对于2DSK、2ASK、2FSK通信系统，按可靠性好坏，排列次序为（2DPSK、2ASK、2FSK），按有效性好坏，排列次序为（2DPSK（2ASK）、2FSK）

13在2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK通信系统中，可靠性最好的是（2PSK），有效性最好的是（2ASK、2PSK）

南京工程学院备课稿纸

第1章 绪论 1

第1章 绪 论

1.1 引 言

信息科学技术迅猛发展，在社会各个领域得到越来越广泛的应用。这种发展的动因和显著特点之一是计算机技术和数字通信技术的快速发展以及计算机网络与通信网的相互融合，使得因特网迅速发展，并从有线扩展到无线。

各种类型的数字通信网是因特网的载体。

数据通信是计算机和通信这两种技术的相互渗透和相互结合的产物。

有关数字通信的研究主要是从网络的物理层研究数字信号的传输机理及其可靠性和有效性，为建立高可靠的、高效的因特网提供坚实的物理基础。

现代通信系统几乎采用的都是数字通信技术，所以，较多地讲授数字通信原理。

1.2 通信的定义

一般的说：通信是指由一地向另一地进行消息的有效传递。

应用例子：古代的有烽火台、邮递；近代的有信号灯、电话、网络等。

由于电、光传递信息快、准确可靠，这类传递信息方式称为“电信”，电信已习惯指通信。

1.3 通信系统的组成

1. 通信系统模型

通信例子：电报、电话、可视电话、广播、电视、雷达、遥测遥控系统等。

通信系统用图加以抽象概括：

信息源：把各种可能消息转换成原始电信号。如麦克风。

发送设备：将原始电信号变换成利于在信道传输的信号。广播电台、电视发射塔、计算机COM口。

信道：信号传输通道。如自由空间、导线。

接收设备：从接收信号恢复相应的原始信号。收音机、电视机。

受信者：将原始电信号转换成消息。喇叭、TV显象管、显示器。

噪声源：信道中噪声以及分散在通信系统其它各处的噪声集中表示。

通信原理的讨论是围绕着通信系统的模型展开的。

关于模型：

将研究的问题抽象成模型再研究是科学研究的一般方法。

在“物理” 课程中，研究物体的运动速度是先将物体抽象成一个质点或者刚体，然后再建立数学模型。

在“电路”课程中，正弦电压源信号是一种基本的数学模型。