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1、通信原理各章小结及通信原理各章小结及习题课习题课某信源符号集由某信源符号集由A、B、C、D、E，F组成，组成，设每个符号独立出现，其出现概率分别为设每个符号独立出现，其出现概率分别为1/2，1/4,1/8，1/16，1/32，1/32。试求。试求（1）每个符号的信息量分别为多少？）每个符号的信息量分别为多少？（2）该信息源符号的平均信息量。）该信息源符号的平均信息量。（3）该信源的最大可能平均信息量，条）该信源的最大可能平均信息量，条件是什么？件是什么？（信息量及平均信息量）（信息量及平均信息量）四进制系统中每秒传输四进制系统中每秒传输1000个四进制符号，个四进制符号，求此系统的码元速率和各
2、符号独立等概时求此系统的码元速率和各符号独立等概时的信息速率。（码元速率和信息速率的定的信息速率。（码元速率和信息速率的定义及关系）义及关系）某信源符号集由某信源符号集由A、B、C、D、E、F组成，组成，设每个符号独立出现，其出现概率分别为设每个符号独立出现，其出现概率分别为1/4，1/4,1/8，1/16，1/4，1/16,已知每已知每0.02ms发出发出 一个符号，系统带宽为一个符号，系统带宽为50kHz。试求试求l l每个符号的信息量每个符号的信息量每个符号的信息量每个符号的信息量l l信息源的平均信息量。信息源的平均信息量。信息源的平均信息量。信息源的平均信息量。l l码元速率和信息速
3、率码元速率和信息速率码元速率和信息速率码元速率和信息速率l l频带利用率频带利用率频带利用率频带利用率第3章 随机过程 小结随机过程的概念随机过程的概念随机过程的概念随机过程的概念(1(1)(2)(2)随机过程的数字特征：数学期望、方差、相关函随机过程的数字特征：数学期望、方差、相关函随机过程的数字特征：数学期望、方差、相关函随机过程的数字特征：数学期望、方差、相关函数、协相关函数数、协相关函数数、协相关函数数、协相关函数定义式定义式定义式定义式平稳随机过程：广义平稳的判断平稳随机过程：广义平稳的判断平稳随机过程：广义平稳的判断平稳随机过程：广义平稳的判断平稳随机过程自相关函数的性质平稳随机过
4、程自相关函数的性质平稳随机过程自相关函数的性质平稳随机过程自相关函数的性质平稳随机过程的功率谱密度：平稳随机过程的功率谱密度：平稳随机过程的功率谱密度：平稳随机过程的功率谱密度：维纳辛钦关系维纳辛钦关系维纳辛钦关系维纳辛钦关系平稳随机过程经过线性系统的输出过程：平稳随机过程经过线性系统的输出过程：平稳随机过程经过线性系统的输出过程：平稳随机过程经过线性系统的输出过程：平稳窄带随机过程：平稳窄带随机过程：平稳窄带随机过程：平稳窄带随机过程：同相分量、正交分量、包同相分量、正交分量、包同相分量、正交分量、包同相分量、正交分量、包 络、络、络、络、相位的统计特性相位的统计特性相位的统计特性相位的统计
5、特性正弦波加窄带高斯噪声的包络的一维分布：正弦波加窄带高斯噪声的包络的一维分布：正弦波加窄带高斯噪声的包络的一维分布：正弦波加窄带高斯噪声的包络的一维分布：随机过程的概念随机过程的概念(1)(2)：l l(t)=x1(t),x2(t),.,xi(t),.,t T 是时间的函数，是样本函数的集合是时间的函数，是样本函数的集合l l(tk)=x1(tk),x2(tk),.,xi(tk),.,tk T (tk)是一个随机变量是一个随机变量数字特征数字特征平稳随机过程平稳随机过程条件：条件：l l a(t)=Ea(t)=E(t)=a=al l R(t,t+R(t,t+)=E)=E(t)(t+)=R(=
6、R()(1)(1)R(0)=ER(0)=E 2 2(t)(t)=S (2.18)=S (2.18)平均功率平均功率平均功率平均功率 (2)R()=E(2)R()=E2 2(t)(t)(2.19)(2.19)直流功率直流功率直流功率直流功率 (3)R()=R(-)(2.20)(3)R()=R(-)(2.20)的的的的 偶函数偶函数偶函数偶函数 (4)|R()|R(0)(2.21)(4)|R()|R(0)(2.21)(5)(5)R(0)-R()=R(0)-R()=2 2 (2.22)(2.22)方差，交流功率方差，交流功率方差，交流功率方差，交流功率平稳随机过程自相关函数的性质平稳随机过程自相关函
7、数的性质平稳随机过程的平稳随机过程的PSD各态历经性各态历经性条件：条件：平稳随机过程经过线性系统平稳随机过程经过线性系统 E Y(t)=E X(t)H(0)ImpulseResponseh(t)X(t)Y(t)平稳窄带随机过程平稳窄带随机过程(1)(1)(t)=a(t)cosct+(t),a(t)0(2)(2)(t)=c(t)cosct-s(t)sinctReceiverPre-processingNBPFn(t)s(t)c(t)、s(t)(1)Ec(t)=0(2)Es(t)=0(3)R(0)=Rc(0)=Rs(0)2 =c2 =s2(4)Rc()=Rs()Rcs()=-Rsc()(5)同一
8、时刻相互独立同一时刻相互独立(5)(5)f fcscs(c c,s s)=f)=fc c(c c)f)fs s(s s)包络与相位的一维分布包络与相位的一维分布 正弦波加窄带高斯噪声正弦波加窄带高斯噪声r(t)=Acos(2 fct+)+n(t)r(t)=Acos+nc(t)cos(2 fct)Asin +ns(t)sin(2 fct)=zc(t)cos(2 fct)-zs(t)sin(2 fct)=z(t)cos2 fct+(t)习题习题3-7.随机过程随机过程X(t)的均值为常数的均值为常数a，自相，自相关函数为关函数为RX(),Y(t)=X(t)-X(t-T),说明说明Y(t)是是否平稳
9、？并求否平稳？并求Y(t)功率谱密度功率谱密度2.习题习题3-23.习题习题3-34.习题习题3-45.习题习题3-14随机过程随机过程X(t)=Acos(t+),其中其中A 是相是相互独立的随机变量，互独立的随机变量，A 均值为均值为2，方差为，方差为4，在在(-5，5)上均匀分布上均匀分布，在在(-，)上上均匀分布，均匀分布，l lX(t)X(t)是否平稳？是否各态历经？是否平稳？是否各态历经？是否平稳？是否各态历经？是否平稳？是否各态历经？l l求求求求X(t)X(t)自相关函数自相关函数自相关函数自相关函数所以所以所以所以X(t)X(t)是平稳的是平稳的是平稳的是平稳的 所以不是各态历
10、经的所以不是各态历经的第第4章章 信道信道无线信道、有线信道基本概念无线信道、有线信道基本概念无线信道、有线信道基本概念无线信道、有线信道基本概念信道模型信道模型信道模型信道模型l l调制信道模型：线性网络调制信道模型：线性网络调制信道模型：线性网络调制信道模型：线性网络 恒参信道，随参信道恒参信道，随参信道恒参信道，随参信道恒参信道，随参信道l l编码信道模型：转移概率编码信道模型：转移概率编码信道模型：转移概率编码信道模型：转移概率信道特性对信号传输的影响信道特性对信号传输的影响信道特性对信号传输的影响信道特性对信号传输的影响l l恒参信道：幅频畸变，相频畸变恒参信道：幅频畸变，相频畸变恒
11、参信道：幅频畸变，相频畸变恒参信道：幅频畸变，相频畸变l l随参信道：多径传播随参信道：多径传播随参信道：多径传播随参信道：多径传播信道容量信道容量信道容量信道容量l l信道容量公式及其意义信道容量公式及其意义信道容量公式及其意义信道容量公式及其意义l lAWGNAWGN信道中最大信息速率信道中最大信息速率信道中最大信息速率信道中最大信息速率例例1.彩色电视图像有彩色电视图像有5 105个像素组成，每个个像素组成，每个像素有像素有64种彩色度，每种色度有种彩色度，每种色度有16个亮度个亮度等级。如果所有才色度与亮度相互独立，等级。如果所有才色度与亮度相互独立，且出现机会均等；且出现机会均等；l
12、 l计算计算计算计算1 1秒传送秒传送秒传送秒传送100100个画面所需要的信道容量；个画面所需要的信道容量；个画面所需要的信道容量；个画面所需要的信道容量；l l若若若若S/N=30dBS/N=30dB，传送所需要的带宽是多少？，传送所需要的带宽是多少？，传送所需要的带宽是多少？，传送所需要的带宽是多少？2.一幅图像在电话线上实现传真传输，大约一幅图像在电话线上实现传真传输，大约2.25 105个像素，每个像素有个像素，每个像素有12个亮度等个亮度等级，亮度等概率，电话电路具有级，亮度等概率，电话电路具有3kHz的带的带宽和宽和30dB的信噪比，试求在该电话线上传的信噪比，试求在该电话线上传
13、输一张传真图片需要的最小时间。输一张传真图片需要的最小时间。分析：分析：l l一幅传真图的信息量是多少？一幅传真图的信息量是多少？一幅传真图的信息量是多少？一幅传真图的信息量是多少？I=?I=?l l信息速率是多少？（不超过信道容量信息速率是多少？（不超过信道容量信息速率是多少？（不超过信道容量信息速率是多少？（不超过信道容量,C=?,C=?）l l所需时间等于多少？所需时间等于多少？所需时间等于多少？所需时间等于多少？t=I/Rt=I/Rb b第第5章章 模拟调制系统模拟调制系统幅度调制原理幅度调制原理幅度调制抗噪声性能分析幅度调制抗噪声性能分析角调制原理角调制原理调频系统抗噪声性能分析调频
14、系统抗噪声性能分析FDM及应用及应用AM信号的产生与解调信号的产生与解调相干解调相干解调 包络检波包络检波包络检波器包络检波器sAM(t)mo(t)双边带调制解调载波、基带信号、DSB信号及它们的频谱 滤波法产生滤波法产生SSB信号信号及相干解调及相干解调SSB-SC的频谱的频谱 边带滤波器边带滤波器 残留边带调制残留边带调制对于具有低频分量及直流分量的调制信号，对于具有低频分量及直流分量的调制信号，很难使用滤波法来产生单边带信号。很难使用滤波法来产生单边带信号。残留边带调制是介于抑制载波双边带调制残留边带调制是介于抑制载波双边带调制和单边带调制之间的一种调制方式。和单边带调制之间的一种调制方
15、式。在残留边带调制中除了传送一个边带外，在残留边带调制中除了传送一个边带外，还保留了另外一个边带的一部分。还保留了另外一个边带的一部分。VSB调制调制解调解调线性调制一般模型（线性调制一般模型（DSB/SSB/VSB)滤波法滤波法相移法相移法H()tc cos)(tm)(tsm2/p-mtccostcsinHI()HQ()m(t)sm(t)幅度调制信号的表示幅度调制信号的表示调制调制调制调制方式方式方式方式时域表示时域表示时域表示时域表示频域表示频域表示频域表示频域表示AMAMDSBDSBSSBSSBVSBVSB角调制角调制PM波：波：KP，由调制电路结构确定的每输入单位幅度信号所引由调制电路
16、结构确定的每输入单位幅度信号所引由调制电路结构确定的每输入单位幅度信号所引由调制电路结构确定的每输入单位幅度信号所引起的已调波相位偏移量，单位为起的已调波相位偏移量，单位为起的已调波相位偏移量，单位为起的已调波相位偏移量，单位为 rad/Vrad/VFM波：波：Kf，由调制电路结构确定的每输入单位幅度信号所引由调制电路结构确定的每输入单位幅度信号所引由调制电路结构确定的每输入单位幅度信号所引由调制电路结构确定的每输入单位幅度信号所引起的已调波频率偏移量，单位为起的已调波频率偏移量，单位为起的已调波频率偏移量，单位为起的已调波频率偏移量，单位为 rad/(s.V)rad/(s.V)或或或或Hz/
17、VHz/VFM频谱、带宽频谱、带宽NBFM带宽：带宽：l l近似为近似为近似为近似为2 2f fmmWBFM带宽：带宽：l l卡森公式卡森公式卡森公式卡森公式有效性与可靠性有效性与可靠性调制系统调制系统调制系统调制系统带宽带宽带宽带宽GG输出信输出信输出信输出信噪比噪比噪比噪比门限门限门限门限效应效应效应效应应应应应用用用用DSBDSB相干解调相干解调相干解调相干解调2 2f fH H2 2无无无无SSBSSB相干解调相干解调相干解调相干解调f fHH1 1无无无无AMAM包络检波包络检波包络检波包络检波2 2f fHH有有有有AMAM相干相干相干相干无无无无FMFM单频基带信单频基带信单频基
18、带信单频基带信号号号号2(m2(mf f+1)+1)f fHH3m3mf f2 2(m(mf f+1)+1)有有有有中心频率中心频率f0带宽带宽BBPF1.对于对于AM、双边带信号、双边带信号、单边带信号、单边带信号、FM信号信号的解调，的解调，f0=?,BBPF=?BL=?2.n(t)是高斯白噪声，是高斯白噪声，ni(t)是窄带高斯噪声，带宽与是窄带高斯噪声，带宽与BPF的带宽相等的带宽相等3.BPF带宽等于已调信号带宽，带宽等于已调信号带宽，LPF带宽等于基带信号带宽带宽等于基带信号带宽4.对于相干解调来说，输出信号与噪声都是低通型的信号对于相干解调来说，输出信号与噪声都是低通型的信号 解
19、调器输入端的信号与噪声都是带通型的信号（或窄带信号）解调器输入端的信号与噪声都是带通型的信号（或窄带信号）中心频率f0带宽B带宽带宽BL1.1.某通信系统发送部分如下图某通信系统发送部分如下图a a所示，其中所示，其中f f1 1(t)(t)和和f f2 2(t)(t)是是要传送的两个基带调制信号，他们的频谱如图要传送的两个基带调制信号，他们的频谱如图b b。(1)(1)写出合成信号写出合成信号f f (t)(t)的频域表达式，并画出其频谱图的频域表达式，并画出其频谱图 (2)(2)写出已调波写出已调波s(t)s(t)的频域表达式，并画出频谱图的频域表达式，并画出频谱图f1(t)f2(t)f(
20、t)s(t)cos2wmtcoswctF1(w)wm-wmw1F2(w)wmw-wm1图a图b2.2.下图的系统是以同一个载波被两个消息进行下图的系统是以同一个载波被两个消息进行SSBSSB调调幅的一种方式，幅的一种方式，LPFLPF、HPFHPF分别为低、高通滤波器，分别为低、高通滤波器，截至频率均为截至频率均为w wc c.(1)(1)当当f f1 1(t)=cos(t)=cosw w1 1t t和和f f2 2(t)=cos(t)=cosw w2 2t t时，推导时，推导s(t)s(t)的表达式的表达式 LPFHPFcoswctf1(t)f2(t)s(t)3.一一AM信号具有如下形式：信
21、号具有如下形式：其中其中fc=105Hzl l画出频谱图画出频谱图画出频谱图画出频谱图l l确定每个频率分量的平均功率确定每个频率分量的平均功率确定每个频率分量的平均功率确定每个频率分量的平均功率l l确定边带功率、总功率和调制效率确定边带功率、总功率和调制效率确定边带功率、总功率和调制效率确定边带功率、总功率和调制效率4一个消息信号一个消息信号调制载波调制载波 ，其中，其中 fc=106Hz,产生一产生一DSB信号信号m(t)c(t)l l确定上边带信号的表达式；确定上边带信号的表达式；确定上边带信号的表达式；确定上边带信号的表达式；l l确定上边带信号的频谱，并画图。确定上边带信号的频谱，
22、并画图。确定上边带信号的频谱，并画图。确定上边带信号的频谱，并画图。5 将模拟基带信号将模拟基带信号 与载波与载波 相乘得到双边带抑制载波调幅相乘得到双边带抑制载波调幅 信信 号号,设设 .(1)请画出请画出 信号波形图信号波形图;(2)请写出请写出 信号的傅氏频谱式信号的傅氏频谱式,并画出它的并画出它的振幅频谱图振幅频谱图;(3)画出解调框图画出解调框图,并加以简单说明并加以简单说明.解解:(1)(2)(3)6 某调频波某调频波 ,求求:(1)已调信号平均功率已调信号平均功率;(2)调制指数调制指数;(3)最大频偏最大频偏;(4)调频信号宽度调频信号宽度.解解:(1)(2)(3)(4)由卡松
23、公式可知由卡松公式可知:7 一双边带调幅一双边带调幅 信号信号,具有如题具有如题4.11图所示功率图所示功率谱密度谱密度,在传输中受到均值为零在传输中受到均值为零,双边功率谱密度为双边功率谱密度为 的加性白高斯噪声干扰的加性白高斯噪声干扰,其解调框图如图所示其解调框图如图所示:请请求出解调器求出解调器LPF输出的信噪比输出的信噪比.解:由图示:则输入信噪比 对于双边带调幅信号解调输出信噪比是输入信噪比的两倍第第6章章 数字基带传输系统数字基带传输系统 要点 数字基带传输系统的组成（模型）。数字基带信号的表达式、常用的数字系带信号信号（单双极性的RZ/NRZ、差分、多电平）。如何表示数字基带信号
24、数字基带信号的功率谱密度分析，功率谱密度的基本特点。特点及带宽线路码型的目的。AMI、HDB3码、Manchester码的编解码规则、信号特点（时域、频域）。编码与译码码间干扰的概念、奈奎斯特准则、奈奎斯特极限、理想低通系统，升余弦滚降系统。基本定理、判有无ISI方法数字基带信号的接收原理、利用低通滤波器接收时的误码率分析、最佳门限问题。基本方法（如何分析数字基带传输系统的误码率？思路），结论的含义眼图的测量方法、眼图所体现的信息部分响应系统的目的，相关编码和预编码的原理和作用。第I类和第IV类部分响应系统中具体的编码规则、频域及时域特性。了解均衡的目的、时域线性均衡的基本原理。几种常见的基带
25、信号波形差分编码（传号差分）设设bk为差分码，为差分码，ak为原始数据，编码规则：为原始数据，编码规则：ak:1 0 0 1 1 1 1bk:1k0001010k-11 变变0不变不变（1）由连续谱和离散谱组成（2）连续谱总存在（为什么？）（3）离散谱是否存在取决于g1(t)和g2(t)及其出现概率连续谱连续谱离散谱离散谱总结数字基带信号PSD特点：P.140最下面两段(1)(2)（1）二进制基带信号的带宽主要依赖于G1(f)和G2(f)。占空比越小，占有频带越宽。通常用谱的第一零点带宽来近似信号带宽。（2）根据离散谱线中m=1时分量是否存在，可以判断能否从信号中直接提取位定时分量（提取位同步
26、信号，用于抽样判决）。6.3 什么是ISI?产生原因d(t)n(t)GT()C()GR()抽样抽样判决器判决器 GR()s(t)nR(t)r(t)设输入基带信号：设输入基带信号：系统总特性：系统总特性：r(t)在第K个码元抽样时刻的取值:ISI6.4 抽样时刻无ISI条件：奈奎斯特第一准则频域条件：奈奎斯特第一准则时域条件理想低通系统奈奎斯特带宽和奈奎斯特速率若理想低通数字基带系统的带宽为fN，则最高码元速率为2 fN，这个传码率叫做奈奎斯特速率；码元速率为2 fN的基带信号在理想低通系统中无ISI传输需要的最小带宽为fN，这个带宽叫做奈奎斯特带宽；理想低通系统最大频带利用率：2 B/Hz，或
27、 2log2M b/(sHz)最大码元速率：2 W（单位B），W为带宽（单位Hz）最大信息速率：2 W log2M （单位b/s）理想低通系统的优缺点优点：频带利用率高；缺点：不易实现；时域波形拖尾长，衰减慢，对位定时误差敏感。寻找易实现、衰减快的传输特性余弦滚降系统直线滚降系统余弦滚降系统的最大传输速率 和最大频带利用率最大传输速率，W为带宽最大频带利用率在这样的系统中以多大的速率进行传输无ISI？余弦滚降系统的优缺点优点：优点：易实现易实现时域波形衰减快，对位定时误差的敏感性低。时域波形衰减快，对位定时误差的敏感性低。缺点：缺点：频带利用率低；有效性低频带利用率低；有效性低已知H(),怎么
28、求RB,max？根据频域条件求解：根据H(),求等效的奈奎斯特带宽fNH(fN)=0.5|H(f)|maxf/kHz10.5fNf/kHz1.51fN=?2-21如何判断抽样时刻有无码间串扰？1已知h(t)与RB:直接利用P.148公式（6.4-2）时域条件判断;码元宽度Ts=1/RB;已知H()与RB:利用P.149公式（6.4-11）频域条件判断判断抽样时刻有无码间串扰的其他方法2已知H()与RB：首先求出系统等效的奈奎斯特带宽fN(Hz),判断以下关系式是否满足？RB=2 fN/n，n为正整数；满足，则抽样时刻有无码间串扰;否则，有ISI。已知滚降系数、带宽W及RB：如何比较基带传输系统
29、性能从四个方面比较：1）有无码间串扰：2）频带利用率：3）时域波形衰减速度：4）实现的难易程度：6.5 无ISI基带系统的误码率分析 抗噪声性能分析模型抗噪声性能分析模型n(t):AWGNnR(t)是什么随机过程？瞬时值的一维概率密度函数是什么随机过程？瞬时值的一维概率密度函数抽样时刻抽样时刻x(t)的值的值x(kTs)如何表示？分发送如何表示？分发送“0”，发送，发送“1”两种两种情况情况0抽样值的概率密度曲线抽样值的概率密度曲线)(0 xf)(1xfdV)1/0(P)0/1(PxAA-采用双极性传输时抽样时刻接受信号的值：采用双极性传输时抽样时刻接受信号的值：基带传输系统总的误码率可表示为
30、：基带传输系统总的误码率可表示为：最佳判决门限及最佳判决门限及0 0、1 1等概时的系统误码率等概时的系统误码率6.66.6眼图的应用眼图的应用 眼图只是部分统计了信号可以估计噪声强弱（1）最佳抽样点（时刻）：位于“眼睛”张开最大处（2）判决门限电平：横轴位置（3）对定时误差的灵敏度：斜边的斜率，越陡越灵敏（4）畸变范围：眼图的阴影区域（垂直高度）（5）噪声容限：在抽样时刻上，上下阴影区间隔距离的一半 6.7.1部分响应系统1.问题提出：理想低通系统和升余弦滚降系统的优缺点部分响应系统的基本思想：通过合理地设计时域波形，人为的、有规律的在抽样时刻引入码间干扰，可以达到压缩频带，改善陡截止传输特
31、性，使频带利用率达到2B/Hz，并加速时域波形的衰减速度。2.如何实现3.系统组成（第I类部分响应系统）预编码、相关编码的原理、作用及编译码4部分相应系统的优缺点易实现，波形衰减快，频带利用率达到2B/Hz，误码率增加（可靠性降低），对多进制而言第I类部分响应系统组成部分响应系统的一般形式预编码（模L 加）：相关编码：算术加模L判决：相关电平数：相关电平数：分段判断以判断以1000B的速率传输是否有的速率传输是否有ISI4000 21000-1000 1 2 3 4 5平移叠加平移叠加从做到右依次为：i=2,i=1,i=0,i=-1,i=-2时，平移叠加的结果，在|1000范围内等于2，满足奈
32、奎斯特第一准则。1000-1000 022 RB=2000 2000-2000 1.某基带系统的频率特性是截止频率为某基带系统的频率特性是截止频率为1 MHz、幅度为、幅度为1的理想低通滤波器：的理想低通滤波器：(1)试根据系统无码间串扰的时域条件求此基带试根据系统无码间串扰的时域条件求此基带系统无码间串扰的码速率。系统无码间串扰的码速率。(2)设此系统传输信息速率为设此系统传输信息速率为3 Mbps，能否能，能否能实现无码间实现无码间 2.设基带传输系统的发送滤波器、信道和接收设基带传输系统的发送滤波器、信道和接收滤波器的总传输特性滤波器的总传输特性H(f)如图所示如图所示,其中其中,.试确
33、定该系统无码间干扰传输时的最高码元速试确定该系统无码间干扰传输时的最高码元速率和频带利用率率和频带利用率.解解:无码间干扰传输的最高码元速率为无码间干扰传输的最高码元速率为4M波特波特 频带利用率为频带利用率为 3.设=1 升余弦滚降码间干扰基带传输系统的输入时十六进制码元,其码元速率是1200波特,求(1)此基带传输系统的截止频率值;(2)该系统的频带利用率(写上单位);(3)该系统的信息传输速率(写上单位).解解:=1的升余弦滚降的频带利用率为的升余弦滚降的频带利用率为1波特波特/Hz第七章第七章 数字频带传输系统数字频带传输系统二进制数字调制的原理二进制数字调制的原理基本概念基本概念时域
34、表示（表达式及波形）时域表示（表达式及波形）PSD及带宽及带宽调制与解调（原理框图及波形）调制与解调（原理框图及波形）误码率（抗误码率（抗AWGN噪声性能）噪声性能）分析模型、噪声模型及表示分析模型、噪声模型及表示分析方法、步骤分析方法、步骤P(1/0),P(0/1);f0(x),f1(x);利用第三章结论及概率论知识利用第三章结论及概率论知识分析结果：误码率公式分析结果：误码率公式多进制调制的原理及特点多进制调制的原理及特点若采用若采用OOK方式传送二进制数字信息，已方式传送二进制数字信息，已知码元速率知码元速率RB=4106 B，接收端解调器输，接收端解调器输入信号振幅入信号振幅a=100
35、 V，信道噪声为加性高，信道噪声为加性高斯白噪声，其单边功率谱密度斯白噪声，其单边功率谱密度n02.510-17W/Hz.求：求：（1）非相干接收时，系统的误码率；）非相干接收时，系统的误码率；（2）相干接收时，系统的误码率。（数字）相干接收时，系统的误码率。（数字调制系统误码率）调制系统误码率）设发送的绝对码序列为设发送的绝对码序列为 011010，采用，采用2DPSK系系统传输。已知载波频率为统传输。已知载波频率为2400Hz，码元速率为，码元速率为1200 Baud。（数字调制与解调过程中的时域波。（数字调制与解调过程中的时域波形，调制原理）形，调制原理）（1）将绝对码转化成相对码，并画
36、出）将绝对码转化成相对码，并画出2DPSK已已调信号波形。调信号波形。（2）接收端采用差分相干解调，画出解调系统原）接收端采用差分相干解调，画出解调系统原理图。理图。（3）画出解调系统的各点波形）画出解调系统的各点波形设发送的绝对码序列为设发送的绝对码序列为10110，采用，采用2DPSK方式方式传输。已知码元速率为传输。已知码元速率为3600B，载波频率为，载波频率为3600Hz。（1）画出一种调制原理框图；并画出已调波形。）画出一种调制原理框图；并画出已调波形。（=，表示，表示“1”）（2）若采用相干解调）若采用相干解调-码反变换方式进行解调，码反变换方式进行解调，画出解调原理框图。画出解
37、调原理框图。（3）若接收端信号功率为）若接收端信号功率为1mW，信道噪声单边，信道噪声单边功率谱密度为功率谱密度为10-8W/Hz,计算系统误码率。计算系统误码率。已知数字信息已知数字信息1011010，码元速率为码元速率为1200波特，波特，载波频率为载波频率为1200Hz，解调器输入端信噪比，解调器输入端信噪比r=10dB（1）请分别画出）请分别画出 2PSK、2DPSK的波形；的波形；（2）采用）采用2PSK传输时的系统误码率；传输时的系统误码率；（3）采用）采用2DPSK传输，差分相干解调时的系统传输，差分相干解调时的系统误码率。误码率。现代调制技术现代调制技术了解了解QAM的基本原理
38、的基本原理了解了解MSK的优点，基本原理的优点，基本原理第九章第九章 模拟信号的数字传输模拟信号的数字传输抽样定理的内容及证明、模拟脉冲调制抽样定理的内容及证明、模拟脉冲调制理想抽样理想抽样实际抽样：自然抽样和平顶抽样实际抽样：自然抽样和平顶抽样PAM、PPM、PWM/PDM量化：量化：均匀量化和非均匀量化的原理及实现、量化噪声均匀量化和非均匀量化的原理及实现、量化噪声A律律13折线和折线和mu律律15折线逼近对数特性的法折线逼近对数特性的法PCM系统组成系统组成码型选择、位数选择、码位安排码型选择、位数选择、码位安排编码、译码编码、译码抗噪声性能抗噪声性能增量调制原理及改进增量调制原理及改进
39、时分复用时分复用TDM：原理及应用：原理及应用已知信号已知信号s(t)=10cos(200 t)cos(2000 t)，对，对s(t)以以fs的速率的速率进行理想采样得到抽样信号进行理想采样得到抽样信号 。将通过一。将通过一个个(1)截止频率为的理想低通滤波器；截止频率为的理想低通滤波器；(2)中心频率为，带宽为中心频率为，带宽为B的理想带通滤波器。的理想带通滤波器。后输出无失真，求相应的最小抽样频率和对应的滤波器参数。后输出无失真，求相应的最小抽样频率和对应的滤波器参数。解解：(1)s(t)的最高频率分量是的最高频率分量是1100Hz，因此用低通恢复时，最小取样率是，因此用低通恢复时，最小取
40、样率是2200Hz。对应低通滤波器的截止频率是。对应低通滤波器的截止频率是1100Hz。(2)s(t)的带宽是的带宽是200Hz，最高频率是，最高频率是1100Hz，因此最小需要的抽样频率，因此最小需要的抽样频率是是440Hz。对应要求带通滤波器带宽是。对应要求带通滤波器带宽是400Hz。（考查低通抽样定理和带通抽样定理考查低通抽样定理和带通抽样定理）例例某模拟信号抽样值分布的一维概率密度函数如图所示，输入到某模拟信号抽样值分布的一维概率密度函数如图所示，输入到量化器进行量化器进行4级均匀量化，量化器的量化电平分别为级均匀量化，量化器的量化电平分别为1,3,5,7，(1)计算量化信噪比计算量化
41、信噪比(2)如何改变量化电平的分布来降低量化噪声功率？如何改变量化电平的分布来降低量化噪声功率？(3)该量化器的最佳输入该量化器的最佳输入pdf是什么？是什么？分析：量化间隔分析：量化间隔=？从从PDF可以看出该信号取大信号的概率大，所以可以在大信号可以看出该信号取大信号的概率大，所以可以在大信号处使量化电平分布密，小信号处分布稀来减小量化噪声功率，处使量化电平分布密，小信号处分布稀来减小量化噪声功率，如选如选qi=1.25,3.7,5.7,7.25，i=2.5,2.4,1.6,1.5，Nq=0.623或或qi=1.25,3.6,5.5,7.25，i=2.5,2.2,1.8,1.5，Nq=0.
42、595808x1/4f(x)在模拟信号数字化传输系统中，模拟话音信号的带宽为在模拟信号数字化传输系统中，模拟话音信号的带宽为4000Hz，对其进行，对其进行13折线折线A律律PCM，抽样频率为，抽样频率为8KHz。已知编码器的输入信号范围为已知编码器的输入信号范围为-4.096,+4.096V，输入抽，输入抽样脉冲幅度为样脉冲幅度为+2.005V。（1）试求编码器的输出码组。）试求编码器的输出码组。（2）求接收端译码器的输出，计算量化误差；）求接收端译码器的输出，计算量化误差；（3）确定）确定7位非线性码对应的位非线性码对应的11位线性码；位线性码；（4）若采用将这样的）若采用将这样的32路话音信号进行时分多路复用后路话音信号进行时分多路复用后传输，试确定多路复用系统的所需的奈奎斯特带宽。传输，试确定多路复用系统的所需的奈奎斯特带宽。1 1）和角公式和角公式和和差角公式差角公式 常用三角公式常用三角公式 2）积化和差公式积化和差公式 94