复习
CH1-5
1. 如果在已知发送独立的符号中符号“X”出现的概率为0.125,则符号“X”所包含的信息量为C 。
A .1bit
B .2bit
C .3bit
D .4bit
2. 下列属于通信系统按调制方式分类的是 B 。
A. 模拟与数字通信
B. 基带传输和频带传输
C. 电报与数据通信
D. 有线与无线通信
3. 设某信息源由A,B,C 三个信息符号组成,发送A 的概率为1/2,发送其余符号的概率相同,且设每一符号的出
现是相互独立的,则该符号集的平均信息量为 C bit/符号。
A .1.75
B .1
C .1.5
D .2
4. 从信息传输角度来看,通信系统的主要质量指标可概括为 ___B___。
A .传输速率和差错率
B .有效性和可靠性
C .有效性和标准性
D .可靠性和经济性
5. 所谓门限效应,就是当检波器的 降低到一个特定的数值后,检波器输出 端出现的
现象。
6. 如果通信仅在点—点之间进行,按照信号传输方向和时间的关系,电话的通信方式属于 ,
而对讲机的通信方式属于 。
7. 八进制数字信号信息传输速率为300b/s ,其码元速率为__________,若传送1小时后,接收到 10个错误码元,
其误码率为 。
8. 信道容量是指一个信道最大可能传输的 ;若某高斯信道带宽为4kHz ,输出信噪比为127倍,则信
道容量为 。
9. 用10KHz 的正弦信号调制200MHz 的载波,若最大频偏为100KHz ,则产生FM 波的带宽为A 。
A .220KHz
B .200KHz
C .100KHz
D .20KHz
10. 一个频带限制在0到m f 以内的低通信号m(t),用s f 速率进行理想抽样,m s f f 2≥,若要不失真的恢复m(t),
低通滤波器带宽B与
m f 和s f 的关系应满足: D 。 A .m f B ≥ B .m m s f B f f ≥≥- C .m s f B f ≥≥ D .m f B 2≥
11. 设x(t)为调制信号,调频波的表示式为:))(cos(
?∞-+t f c d x k t ττω,则FM 调制方式的瞬时相位偏差为 D :
A .()t x k f
B .?∞-+t f c d x k t ττω)(
C .()t x k t f c +ω
D .?∞-t f d x k ττ)(
12. 以奈奎斯特速率进行抽样得到的以下抽样信号,仅用理想低通滤波器不可能将原始信号恢复出来的是 D 。
A .自然抽样
B .瞬时抽样
C .理想抽样
D .平顶抽样
13. 将5路频率范围为0.3KHz —4KHz 的话音信号用FDM 方法传输。当采用AM 调制方式时最小传输带宽
为 ,采用SSB 调制时的最小传输带宽为 。
CH6
1.在“0”、“1”等概率出现情况下,包含直流成分的码是:B
A.HDB3码B.单极性归零码C.双极性归零码D.AMI码
2.HDB3码中连零数最多有 A 个。
A.3 B.2 C.4
3.在“0”、“1”等概率出现情况下,以下哪种码能够直接提取位同步信号 B 。
A.单极性不归零码B.双极性归零码C.单极性归零码D.双极性不归零码
4.线路编码中的AMI码解决了 C 问题,但没有解决问题。
A.码间干扰,噪声B.误码率,误差传播C.长连1,长连0 D.长连0,误码率
5.如果采用理想低通传输特性,则PCM信号所需的最小传输带宽是 B 。
A. 16KHz
B. 32KHz
C. 64KHz
D.128KHz
6.选用____A___传输形式,系统的频带利用率最高。
A.理想低通B.余弦滚降 C.直线滚降D.升余弦
7.为了使基带脉冲传输获得足够小的误码率,必须最大限度的减少C 。
A.码间干挠B.随机噪声C.码间干挠和随机噪声D.噪声容限
8.若基带传输系统采用升余弦传输特性,则频带利用率可以达到 A 。
A.1Baud/Hz B.1bit/Hz C.2Baud/Hz D.2bit/Hz
9.设基带传输系统的发送滤波器、信道及接收滤波器组成总特性为H(ω),若要求以2/T s波特的速率进行数据传输,则下列各图中的H(ω)哪些能满足消除抽样点上的码间干扰的条件。C
A.(a) B.(b)和(d) C.只有(c) D.(c)和(d)
10.信道滚降会导致信号的时域波形“尾巴”衰减 B 。
A. 变慢
B. 变快
C. 速度不变
11.滚降滤波器信道的应用,是牺牲带宽,换取接收机 D 。
A. 频带利用率
B. 抗干扰性
C. 抗噪声性
D. 抗定时抖动能力
12.下列选项中 B 与无线通信中的多径现象无关。
A. 码间干扰
B. 门限效应
C. 频率选择性衰落
D. 瑞利衰落
13.在相同的传信率下,若采用不归零码,下列信号中带宽最小的是A 。
A. AMI
B. 1B2B
C. CMI
D. Manchester
14.二进制第一类部分响应中预编码输出的电平数是 B 个,相关编码输出的电平数是个。
A. 8,4
B. 2,3
C. 4,8
D. 7, 4
15.四进制第四类部分响应中预编码输出电平数是 B 个,相关编码输出电平数是个。
A. 8,4
B. 4,7
C. 4,8
D. 7,4
16.已知二元信息序列为1001,0111,0100,0110,01,采用第一类部分响应系统传输,求:
1)画出系统的原理框图;
2)设ak的取值为+1及0(对应于“1”及“0”),确定预编码、相关编码和抽样判决序列(假定b0 = 0);
3)若在传输过程中从第四个码元开始发生长度为5 的突发错误,再写出预编码、相关编码和抽样判决序列。
解:预编码b k = a k⊕b k-1相关编码c k = b k + b k-1 译码a k’=[ c k ]mod2
2) 设ak的取值为+1及0(对应于“1”及“0”),即二进制单极性码
a k 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 原序列
b k(0)1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1
C k 1 2 2 1 0 1 1 1 2 1 0 0 0 1 1 0 0 1
a k' 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1
3)a k 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 原序列
b k(0)1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1
C k 1 2 2 1 0 1 1 1 2 1 0 0 0 1 1 0 0 1
a k' 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1
17.已知二进制序列a k为0110011011,进行第四类部分响应传输。
1)写出预编码、相关编码和译码的公式;
2)根据序列a k写出预编码序列b k、相关编码序列c k和译码序列a k’,要求序列在时间上对准。
3) 画出第四类部分响应的发送和接收框图。
解:1) 预编码b k = a k⊕b k-2相关编码c k = b k - b k-2 译码a k’=[ c k ]mod2
2)
a k0 1 1 0 0 1 1 0 1 1
b k(00)0 1 1 1 1 0 0 0 1 1
C k0 1 1 0 0 -1 -1 0 1 1
a k'0 1 1 0 0 1 1 0 1 1
3)
18.某斜切数字基带传输特性如图,其中0<α<1,采用四进制码传输。求:
1)该系统无码间串扰的最大传输速率(b/s);
2)计算此时系统的频带利用率。
解:1) 系统等效带宽 B = fs Hz R B = 2B = 2 fs (Baud) R b = R B log24
2) 系统实际带宽B0 = (1+α) B 利用率η= R b/ B0、= 4/(1+α)
CH7
1.0、1等概的数字调制中 D 和含离散谱,而只含连续谱。2009
A )DPSK ,MSK, PSK
B )PSK ,FSK, DPSK
C )DPSK, FSK ,PSK
D )ASK, FSK, PSK
2.
OQPSK 与QPSK 相比功率谱的主瓣包含的功率 C 。 P250 A )更少 B )更多 C )一样 3.
信道带宽等于64QAM 信号主瓣带宽一半,则频带利用率为 A b/s/Hz. A )6 B )4 C )3 4.
DPSK 把信息加载到 B 上,克服了 现象。 A )载波,误码 B )相位差,倒π C )相位,差错 5.
MSK 信号与PSK 信号相比较其优势在于__B____,特别适合移动通信。 A )误码小 B )频谱集中于主瓣 C )容易实现调制解 D )含离散谱 6. ASK 信号的功率谱密度明显包括两部分,__C____和______。
A )离散谱,线谱
B )广义谱,谱线
C )离散谱,连续谱
D )连续谱,光谱
7. 下列不含离散谱只含连续谱的信号是___D_。 2010
A )DPSK ,AM
B )PSK ,FSK
C )MSK ,PSK DSB ,
D )PSK
8. MSK 信号不但_D _连续,而且__连续,故频谱集中于主瓣。 2011
A )振幅,时间
B )频谱,波形 C)恒定,相位 D )波形,相位
9. OFDM 的每个子载波上的带宽很_C _,故子载波上的衰落为__衰落。 2011
A )大,直线
B )宽,快 C)小,平坦 D )小,频率选择
10. 已知2FSK 信号为t A )cos(0ωω+, 0ω为载频, ω为频率偏移,现采用差分检波。
解:1)
2) a :t w w A t m a )cos()(0+=,b :)])(cos[()(0τ-+=t w w A t m b
c :)])(cos[()cos()(002τ-++=t w w t w w A t m c
]
)sin()sin()cos()cos()(cos ]
)sin()sin())cos()[cos()cos(00020022000002ττττw w t w w t w w A w w t w w A w w t w w w w t w w t w w A ++++++=++++++=
d :τ)cos(2)(02
w w A t m d +=
3) ]sin sin cos [cos 2
)(002
ττττw w w w A t m V d -==,时,πτ2120+=k w 1sin ,0cos 00±==ττw w ,τττw w w ≈< 2±=既V 与W 呈线性关系。 4) 当延迟失真为0时,此检测性能不如普通鉴频。当又较严重失真时,性能优越,但受到0cos 0=τ w 的限 制。 11. 在MSK 信号调制中已知码元速率为R B ,载波频率为2R B ,现有数字序列+1-1-1+1+1+1, 1)计算传信 速率f 1和f 2,假定f 1大于f 2;2)画出对应的MSK 波形图;3)画出对应的附加相位θ(t )变化路径图。 2010 2009 解:1)B B B s c R R R f f f 4 941241=+=+=,B s c R f f f 4742=-= 2)s s f f f f 75.1,25.221==,用1f 表示“1”,2f 表示“-1”,图形如下: 3) 12. 某2FSK 数字传输系统的传码率为B 6102?。传“0”载频为4MHz ,传“1”载频为8MHz 。已知接收解 调器输入信号幅度为1mV ,噪声功率谱为Hz W n /104140-?=。1)计算FSK 信号的第一零点带宽;2)解调器输入信噪比;3)采用非相干检测时的误码率。 2011 13. 解:1) 符号电平数532log 2= 2) baud B R B 2000212=?+=α(多进制调制212B R B ?+=α,B 为信道带宽) 3) hz baud hz baud B R B /3 230002000===η 一、选择题(每题1分,共20分) 1-5:ACBCD 6-10:CBBBA 11-15:DCCDB 16-20:BBCAA 14. 在通信系统的简化模型的组成中,将信息转化为原始电信号的是 。 A .信息源 B .发送设备 C .接受设备 D .噪声源 15. 如果在已知发送独立的符号中符号“E”出现的概率为0.125,则符号“E”所包含的信息量为 。 A .1bit B .2bit C .3bit D .4bit 16. 一个由字母A ,B ,C ,D 组成的字,对于传送的每一个字母用二进制脉冲编码,00代替A ,01代替B ,10代替 C ,11代替 D ,每个脉冲宽度为5ms 。若不同的字母是等可能出现时,其传输的平均信息速率为 。 A .100b/s B .200b/s C .198.5b/s D .298.5b/s 17. 已知一个4进制独立等概信号的符号速率为200波特,则其对应的信息速率是 。 A .100bit/s B .200bit/s C .400bit/s D .800bit/s 18. 一个二进制数字信号码元时间长度为0.1μs,在传输过程中平均2.5秒产生一个错码,则其 平均误码率近似为 。 A .5×10-6 B .2×10-8 C .2×10-7 D .4×10-8 19. 一个均值为零的平稳高斯窄带噪声,它的包络一维分布服从 。 A .高斯分布 B .均匀分布 C .瑞利分布 D .莱斯分布 20. 设高斯信道的带宽为4KHz ,信号与噪声的功率比为63,则其信道容量为 。 A .23Kbit/s B .24Kbit/s C .252K bit/s D .256K bit/s 21. 下列不是香农公式的结论的是:(B ) A .提高S/N ,C 也提高; B .若N00→,则∞→ C ,意味着有干扰信道容量无穷大。 C .C 一定时,B 与S/N 可交换; D .R>C ,不可能实现无干扰传输。 22. 设调制信号m(t)的功率谱密度为:m f f ≤时,()f P m m m f f n ||.2=;当m f f >时,()0=f P m ;若用SSB 调制方式进行传输(忽略信道的影响),则接收机的输入信号功率为 。 A . 2m m f n B .4m m f n C .6m m f n D .8m m f n 23. SSB 信号的下边带的时域表达式为 A .t t m t t m t s c c m ωωsin )(21cos )(21)(∧+= B .t t m t t m t s c c m ωωsin )(21cos )(21)(+=∧ C .t t m t t m t s c c m ωωsin )(21cos )(21)(∧-= D .t t m t t m t s c c m ωωsin )(2 1cos )(21)(-=∧ 24. 用10KHz 的正弦信号调制100MHz 的载波,若最大频偏为50KHz ,则产生FM 波的带宽为 。 A .20KHz B .50KHz C .100KHz D .120KHz 25. 为了使基带脉冲传输获得足够小的误码率,必须最大限度的减少 。 A .码间干挠 B .随机噪声 C .码间干挠和随机噪声 D .噪声容限 26. 如果系统满足理想低通传输特性,则频带利用率可以达到 。 A .1Baud/Hz B .1bit/Hz C .2Baud/Hz D .2bit/Hz 27. 以奈奎斯特速率进行抽样得到的以下抽样信号,仅用理想低通滤波器不可能将原始信号恢复出来的 是 。 A .自然抽样 B .曲顶抽样 C .理想抽样 D .平顶抽样 28. 以下关于二相绝对移相信号的说法中错误的是______。 A .它的功率谱密度由连续谱和离散谱两部分组成; B .连续谱部分与2ASK 信号的连续谱完全相同; C .当双极性基带信号以相等的概率(P=1/2)出现时,将不存在离散谱部分; D .2PSK 信号的带宽与2ASK 的相同; 29. 在PCM 中,对语音信号采用非均匀量化的理由是 。 A .小信号出现的概论小,大信号出现的概论大; B .小信号出现的概论大,大信号出现的概论小; C .语音信号均匀分布; D .不会引起频谱重叠; 30. 设b E 为发送基带信号的能量,0n 为单边高斯噪声的功率谱密度,r 是接收系统的信噪比,则最佳接收系统 在相干2ASK A .421 r erfc B .21 C .r erfc 21 D .021 n E b erfc 31. 在二进制确知信号的通信中,以下 信号是最佳的信号形式。 A .ASK B .OOK C .PSK D .FSK 32. 提取载波的方法一般分为两类: 。 A .插入导频法和直接法 B .滤波法和锁相法 C .插入导频法和滤波法 D .直接法和锁相法 33. 载波同步系统的主要性能指标是 。 A .建立时间快和保持时间长 B .高效率和高精度 C .高效率和建立时间快 D .高精度和保持时间长 二、填空题:(每题1分,共20分) 1. 通信系统的主要性能指标可概括为 有效性 和 可靠性 。 2. 设某信息源由A,B,C,D,E 五个信息符号组成,发送A 的概率为1/2,发送其余符号的概率相同,且设每一符号 的出现是相互独立的,则每一符号的平均信息量为 2bit/符号 。 3. 如果通信仅在点—点之间进行,按照信号传输方向和时间的关系,传输方式可以分为三类,即单工、 半双工 和 全双工 。 4. 广义信道可分为调制信道和 编码 信道。 信号在恒参信道中传输不产生失真的条件是 幅频特性为常数,相频特性为通过原点的直线 。 5. 信道容量是指 信道能够传输的最大平均信息速率 。 6. 所谓门限效应,就是当包络检波器的 输入信噪比 降低到一个特定的数值后,检波器输出信噪比出现的急剧 恶化的一种现象。 7. AM 信号可以用 包络检波 和 相干解调 两种方式进行解调。 多级调制通常是将同一基带实施___两次或多次调制___的调制过程。 8. AMI 码的中文意思是 传号交替反转码 。 9. 在眼图模型中,“眼睛”张开最大的时刻是 最佳抽样时刻 ;图中央的横轴位置应对应 判决门限 电平 。 数字调制是指用数字基带信号对_______载波_____进行控制,使载波的这些参量随基带信号的变化而变化;它有三种基本形式,即 ASK 、FSK 、PSK 。 10. 将8路频率范围为0.3KHz —4KHz 的话音信号用FDM 方法传输。当采用AM 调制方式时的最小传输带宽为 64KHZ ,采用SSB 调制时的最小传输带宽为 32KHZ 。 11. 在脉冲编码调制中,与自然二进码相比选用折叠二进码的主要优点是误码对小电压的影响较小。 12. 我国的PCM30/32路基群中采用的数字压扩特性为 A 律13折线 。 13. 在PCM 中,实现非均匀量化的方法是 压扩技术 。 14. 所谓匹配滤波器是指使输出信噪比最大的线性滤波器 15. 在数字通信中最直观和最合理的数字信号接收准则是 使错误概率最小 。 16. 最佳基带系统定义为 消除了码间串扰且误码率最小的基带传输系统 。 17. 同步是指 通信系统收发两端在时间步调上保持一致 。 《通信原理》课程综述 课程名称 任课教师 班级 姓名 学号 日期 《通信原理》作为通信专业的骨干核心课程,在通信专业的学习中占有极其重要的地位。尽管我们只是电子信息工程专业的,同样需要很好的掌握,因为它对我们之前学习的课程是一门很好的总结性课程。在这门课程中,我们要从模块级、系统级的层次上,深刻理解通信系统的基本理论,熟练掌握对通信系统进行分析和设计的基本方法。着重培养了我们分析问题和解决问题的能力,以及掌握现代通信方面不断涌现的新理论、新技术的能力。 一、《通信原理》课的地位和作用 打一个比方,如果把信息工程的整个知识结构看作一棵大树的话,《通信原理》课就是这棵大树的主干,它在诸如高等数学、工程应用、电路信号、模电数电、电磁场等等土壤、根须这样的基础课之上,撑起了信息工程专业的树冠,而后续的专业课恰恰是这棵树上结出的果实。因此,在系统知识框架中,《通信原理》课起着承上启下、顶天立地的重要作用。也正因为此,我们才要深入并好好学习这门课程,才能在最后进入社会、参加工作时将理论应用于实践中。 二、与《通信原理》相关的前续课程 前面我们已经提到许多通信专业的基础课,其中与《通信原理》课最相关的是《高等数学》、工程数学中的《概率与随机过程》以及《信号与系统》。《高等数学》提供我们理论上分析推导的数学基础;《信号与系统》教会我们对确知信号不仅可以进行时域分析,而且可以变换到频域、复频域上分析的分析方法;《概率与随机过程》指导我们如何弄清随机信号(通信中的信号即为此类信号)的性质、规律,以及对其分析的方法。所有这些对我们学好《通信原理》课有着重要的意义,不论缺少了哪一部分,都会或多或少地影响对通信原理的学习。 三、《通信原理》课的特点及其学习中应注意的问题 《通信原理》课作为敲门砖般的专业基础课,有其自身的一些特点,主要表现在以下的三个方面: 1.强的理论性 《通信原理》课有极强的理论性,表现为有大量、严密的数学推导和公式(这也正是我们要求有好的数学基础的原因),而且分析、推导的方法往往从时域和频域同时展开(《信号与系统》课的功劳),这要求我们从时域和频域的不同侧重点,全面、准确、方便地理解信号,掌握系统处理的特点和结果。这些充分体现 通信原理复习题(1) 1、设某信息源的输出由A,B,C,D,E 五个符号组成,出现的概率分别为1/3, 1/4, 1/4, 1/12, 1/12。若信息源每秒发出1000个符号,求(1)该信息源符号的平均信息量。(2)该信息源的平均信息速率。 答:(1)直接代入信源熵公式: )()()()()(E H D H C H B H A H H ++++= 1212 112121441441331log log log log log 22222++++= 符号)/(1258.2bit = (2)平均信息速率为:)/(8.2125/1/1258.2/1s bit ms bit ms H =脉冲 脉冲脉冲= 2、现有一个由8个等概符号组成的信源消息符号集,各符号间相互独立,每个符号的宽度为0.1ms 。计算:(1)平均信息量;(2)码元速率和平均信息速率;(3)该信源工作2小时后所获得的信息量;(4)若把各符号编成二进制比特后再进行传输,在工作2小时后发现了27个差错比特(若每符号至多出错1位),求传输的误比特率和误符号率。 解:(1)符号)/(38log log 22bit M H === (2)T s =0.1ms ,所以Baud 10000R s T 1B == 30kbit/s 310000H R R B b =?=?= (3)216Mbit/s 3600210303=???=?=t R I b (4)误比特率761025.110 21627-?=?=b P 2小时传送的码元数为7B 107.23600210000t R N ?=??== 误码率为:761075.3107227-?=?= e P 《通信原理》 第一章绪论 1.1什么是通信?通信系统是如何分类的? 1.2模拟信号和数字信号的区别是什么? 1.3何谓数字通信?数字通信的优缺点是什么? 1.4请画出数字通信系统的基本原理方框图,并说明各个环节的作 用? 1.5对于二进制信息源,在等概发送时,每一符号所包含的信息量是 否等于其平均信息量? 1.6衡量数字通信系统的主要性能指标是什么? 1.7设英文字母中A,B,C,D出现的概率各为0.001,0.023,0.003, 0.115,试分别求出它们的信息量。 1.8已知某四进制信源{0,1,2,3},当每个符号独立出现时,对应 的概率为P 0,P 1 ,P 2 ,P 3 ,且P +P 1 +P 2 +P 3 =1。 (1)试计算该信源的平均信息量。 (2)指出每个符号的概率为多少时,平均信息量最大,其值为多少? 1.9已知二进制信号的传输速率为4800bit/s,若码元速率不变,试 问变换成四进制和八进制数字信号时的传输速率各为多少? 1.10在强干扰环境下,某电台在5min内共接收到正确信息量为 355Mbit,假定系统信息速率为1200kbit/s。 (1)试问系统误码率P b 是多少? (2)若具体指出系统所传数字信号为四进制信号,P 值是否改 b 变?为什么? (3)若假定数字信号为四进制信号,系统码元传输速率为 是多少/ 1200kBaud,则P b 1.11设一信息源的输出为由256个不同符号组成,其中32个出现的 概率为1/64,其余224个出现的概率为1/448。信息源每秒发出2400个符号,且每个符号彼此独立。试计算该信息源发送信息的平均速率及最大可能的信息速率。 1.12二进制数字信号一以速率200bit/s传输,对此通信系统连续进 行2h的误码测试,结果发现15bit差错。问该系统的误码率为多少?如果要求误码率在1*107 以下,原则上应采取一些什么措施? 第二章随机信号分析 2.1 判断一个随机过程是广义平稳的条件? 2.2 平稳随机过程的自相关函数具有什么特点? 2.3 窄带高斯噪声的三种表示方式是什么? 2.4 窄带高斯白噪声中的“窄带”、“高斯”、“白”的含义各是什么? 2.5 高斯过程通过线性系统时,输出过程的一维概率密度函数如何? 输出过程和输入过程的数学期望及功率谱密度之间有什么关系 习题课(from 1?7 ) 第四章信道 通过上述计算发现,对题中所给的对称信道, H(X|Y)是一个常数,与p(x)无关。因 此,最 大化H(X)-H(X|Y)简化为最大化 H(X)。根据题意,X 有4种可能,因此 H (X)乞 2bit/symbol ,则 -H(X |Y)] = 2 -0.0335 = 1.9665bit/symbol @知识点:离散信道信道容量的定义。在离散对称信道下,通过 计算可知 H(X|Y)是与输入 无关的常数。这使得信道容量的计算得到简化。 @注意:题中的概率值P (x/y j ),不是信道转移概率,而是后验概率。信道转移概率定义 为P(y j /xj ,计算需要严格按照信道容量的定义 C = maX p (y )[H (Y) - H (Y | X)]进行,这时需 要搜索C 最 大时对应的概率值。 另外教材的例题4-2( P80)的解法,该题中默认等概时可以计算出 H(X),然后根据 信道转移概率计算等概条件下 H(X|Y),并直接将二者相减得到信道容量。严格的说,这种 做法不对,缺乏必要的分析过程,不符合离散信道信道容量的定义。 下面的做法错误:根据给定的p(x)计算p(yi),进而计算H(X|Y) 4-6 某个信源由A 、B 、C 和D 4个符号组成。设每个符号独立出现,其出现概率分别为 1/4、1/4、3/16、5/16,经过信道传输后,每个符号正确接收的概率为 1021/1024,错为其 它符号的条件概率P(x 〃y j )均为1/1024,试求出该信道的容量 C 。 解:根据离散信道信道容量的定义, H (X) -H(X |Y)的最大值。 C 二 maX 〔H (X )-H(X |Y)]。 即,以p(x)为变量,取 4 4 4 H(X|Y) 八 P (y j )H(X|y j )八 ' p(y j )p(x i |y j )log j- j 吕 y 1 p(x |y j ) 4 4 1 匚PE 严⑷0 9 以而 4 1021 1024 1021 3* 1 1024 log1024] (1) 1021, =[ log 1024 1024 1021 3* 1 1024 log1024]*1 =0.0335bit/symbol 二 max 【H (x ) 通信原理课程总结 1、建立数学模型的学习方法。将通信系统模块化,我们并不需要了解各个部分具体的电路连接和实现,我们将其用一个模型来代替,研究这个模型的性能。例如在调制解调时,我们注重的是调制的几种分类,他们分别在带宽,抗噪声性能,实现难易程度上的特点。根据不同的条件需要来采用不同的调制。 2、总结分类对比的学习方法。学习过程中,我们不能死记硬背的记模块的性能,相互对比有助于更好理解。模拟调幅波学习时,我们可以将AM,DSB,SSB几种性能做一个简单的总结,将他们优缺点相互对比,既简单又明了还记忆印象深刻。 3、简单逻辑推理的方法。在通信系统中,每种技术的使用都是有原因的。通过简单的推理可以将各种措施方法将相互联系,将各部分之间联系起来,更好的从整体上把握。在数字基带通信中,很容易产生码间串扰,为了消除这种现象,我们采取理想低通和余弦滚降特性的设计。根据他们各自优缺点,我们又引进部分响应这一改进技术。这样我们很容易将这几个知识点联系起来并更好地理解。 4、数学工具的应用。本课程数学推导多且繁琐,但是我们要记得,数学推导过程是我们借助的工具,并不是我们的重点。很多时候我们只要掌握了推导方法即可,千万不要陷入数学计算的漩涡中。很幸运李世银教授带领我们学习这门课程。老师讲课很 有经验,非常有特点。他系统概念很强,善于总结。每堂课前总会带领我们回顾上节课讲过的重点内容,将每章节之间都联系在一起。老师注重启发式教育,每次讲解新的概念时,他不会直接给出而是通过前序章节的学习带我们分析现有系统的状态存在的问题,以此来引入新的概念。通信原理理论性强又比较抽象,李老师经常会举日常生活中例子让我们更好地理解知识点。他人和蔼可亲,上课与大家互动特别多,带动上课的积极性,避免一味讲课灌输式学习。课堂上我们的思想是活跃开放的,不断思考老师提出的问题并和老师互动交流,提高了学习的热情和积极性。《通信原理》有极强的理论性,有大量、严密的数学推导和公式,而且分析推导的方法往往从时域和频域同时展开,要求我们从时域和频域的不同侧面全面、准确、方便地理解信号,掌握系统处理的特点和结果。这些充分体现了它作为专业核心课程的特点。虽然课程学习已经结束,但是在学习本课程中学到的学习方法将会使我们受益匪浅。 习题课(from 1~7) 第四章 信道 4-6 某个信源由A 、B 、C 和D 4个符号组成。设每个符号独立出现,其出现概率分别为1/4、1/4、3/16、5/16,经过信道传输后,每个符号正确接收的概率为1021/1024,错为其它符号的条件概率(/)i j P x y 均为1/1024,试求出该信道的容量C 。 解:根据离散信道信道容量的定义,() max[()(|)]p x C H X H X Y =-。即,以()p x 为变量,取 ()(|)H X H X Y -的最大值。 444 1 11 4 4 4 11 11(|)()(|)()(|)log (|) 1102110241()(|)log ()[log 3*log1024](|)102410211024102110241 [log 3*log1024]*10.0335/102410211024 j j j i j j j i i j j i j j j i j i j H X Y p y H X y p y p x y p x y p y p x y p y p x y bit symbol ==========+=+=∑∑∑∑∑∑ (1) 通过上述计算发现,对题中所给的对称信道,(|)H X Y 是一个常数,与()p x 无关。因此,最大化()(|)H X H X Y -简化为最大化()H X 。根据题意,X 有4种可能,因此 ()2/H X bit symbol ≤,则 () max[()(|)]20.0335 1.9665/p x C H X H X Y bit symbol =-=-= (2) 知识点:离散信道信道容量的定义。在离散对称信道下,通过计算可知(|)H X Y 是与输入无关的常数。这使得信道容量的计算得到简化。 注意:题中的概率值(/)i j P x y ,不是信道转移概率,而是后验概率。信道转移概率定义为 (/)j i P y x ,计算需要严格按照信道容量的定义()max [()(|)]p y C H Y H Y X =-进行,这时需要 搜索C 最大时对应的概率值。 另外教材的例题4-2(P80)的解法,该题中默认等概时可以计算出H(X),然后根据信道转移概率计算等概条件下H(X|Y),并直接将二者相减得到信道容量。严格的说,这种做法不对,缺乏必要的分析过程,不符合离散信道信道容量的定义。 下面的做法错误:根据给定的p(x)计算p(yi),进而计算H(X|Y) 通信原理”课程教学大纲 Communication Principles” 课程编号: 适用专业:通信工程,电子信息工程,电子信息科学与技术和相关专业 学时数:84 学分数: 4.5 执笔者:刘维周编写日期:2009 年9 月30 日 一、课程的性质和目的 通信原理(Communication Principles )是通信、电子信息类专业的专业基础必修课,适合在三年级下学期时开设。本课程的任务旨在使学生掌握现代通信原理及各种通信系统分析、设计的基本方法。通过理论学习与实验环节掌握好本课程内容是学好后续各门专业课的前题。 二、课程教学内容 第1 章绪论 信息及其度量。通信方式,通信系统的组成、分类及其主要性能指标。 第2 章随机信号分析 随机过程的一般表述。平稳随机过程的定义、相关函数及功率谱密度。高斯过程。窄带过程。正弦波加窄带高斯过程。随机过程通过线性系统。 第3 章信道与噪声 信道定义及其数学模型。恒参、随参信道特性及其对信号传输的影响。分集接收。信道的加性噪声。信道容量的概念。 第4 章模拟调制系统 幅度(AM、DSC、SSB、VSB )、角度(FM、PM)调制的原理及其抗噪声性能。频分复用、复合调制、多级调制的基本概念。 第5 章数字基带传输系统 数字基带传输系统的基本结构。数字基带信号的常用波形、码型及其频谱特性。基带脉冲传输与码间干扰。无码间干扰的基带传输特性。部分响应系统。无码间干扰基带系统的抗噪声性能。眼图及时域均衡的基本概念。 第6 章数字调制系统 二进制数字调制系统原理及其系统的抗噪声性能。二进制数调系统的性能比较。多进制数字调制系统。改进的数字调制方式(MSK )。 第7 章模拟信号的数字传输 抽样定理。脉冲振幅调制(PAM )。模拟信号的量化。脉冲编码调制(PCM)。增量调制(厶M )。PCM系统和△ M系统的性能比较。时分复用和多路数字电话系统。 第8 章?????????? 数字信号的最佳接收* 数字信号接收的统计表述及最佳接收准则。确知信号的最佳接收。随机信号的最佳接收,起伏信号的最佳接收的基本概念。匹配滤波器。基带系统的最佳化。 第9 章差错控制编码 纠错编码的基本原理。常用的简单编码。线性分组码。循环码。卷积码。 第10 章正交编码与伪随机序列* 正交编码与码分复用。伪随机序列。伪随机序列的主要应用。 第11 章同步原理 载波同步的方法。载波同步系统的性能及误差分析。位同步的方法。位同步系统的性能及误差分析。群同步的方法。网同步的基本概念。 三、实验教学内容 1.HDB 3 编译码实验 2.移频键控(FSK)实验 3.移相键控(PSK)实验 4.抽样定理与脉冲调幅实验 5.? PCM 编译码实验 6. △ M 编译码实验 7.循环码(15,6)纠错编码实验 四、课程教学和实验教学内容的学时分配 通信原理第二章习题 《通信原理》第二章习题 一、 单项选择题 1. 已知信源的熵为3bit/s 符号,信源每分钟传送3600个符号,则信源的信息速率为( C )。 A. 3bit/s B. 60bit/s C. 180bit/s D. 1080bit/s 2. 设信源由A 、B 、C 3个符号组成,出现概率分别为1/2、1/4、1/4,假设各符号的出现相互独立,则信源的平均信息量为( D )。 A. 3b/符号 B. 1b/符号 C. 2b/符号 D. 1.5b/符号 3. 八进制数字信号,1分钟传送1800bit 的信息量,其码元速率是( B )。 A. 300Bd B. 100Bd C. 900Bd D. 600Bd 二、 填空题 1. 随参信道中发生瑞利衰落的原因是 多径传播 。 2. 高斯信道带宽为4kHz ,信噪比为63,利用这种信道的理想通信系统的传信率为 24000bit/s ,差错率为 零 。 3. 设某随参信道的最大多径时延等于4ms ,则该信道的相关带宽B C 为 250Hz ,为了避免受到选择性衰落,要求传输信号的带宽C B B ?? ? ??51~31=带宽,则在该信道上传输的数字信号的脉冲宽度为 (12~20)ms 。 4. 八进制的信息源的最大熵值为 3bit/s ,最小熵值为 3/8 bit/s 。 5. 设信源由A、B、C、D四个信息符号组成,其中发送A的概率为1/2,B的概率为1/4,C的概率为1/8,D的概率为1/8,则每一个符号的平均信息量为1.75bit/s 。 6. 信号在恒参信道中传输时主要失真有幅频失真和相频失真。 7. 某随参信道的两径时延差为1ms,则对信号传输衰耗最大的频率为 1000Hz ,传输极点为。 8. 如果信息源每分钟传输6000个4进制码元,则码元速率R B为 2400Baund ,信息速率为 4800bit/s ,1min传输的信息量为 28800bit 。 9. 一个带宽为1000Hz的信道用来传输4进制码元,每秒钟最多能传送的信息量为 4bit 。 10. 在数字通信系统中,接收端采用均衡器的目的是。 11. 某随参信道的最大时延差为5ms,则该信道的相关带宽为(3~5) /5kHz ,当信号带宽超过相关带宽时,会产生。 12. 某四进制数字通信系统,在100ms内传送了400个码元,则其系统的码元速率为 4000 波特,比特速率为 8000 bit/s。 13. 设某信息源以每秒3000个符号的速率发送消息,信息源由A、B、C、D、E 五个信息符号组成,发送A的概率为1/2,发送其余符号的概率相同,且设每一个符号出现是相互独立的,则平均信息量为 2.5bit/s ,信息源的平均信息速率为 1500bit/s ,可能的最大信息速率为。 一、基本概念 1. 数字通信系统的一般模型及各组成部分的作用,性能指标 2. 传码率和传信率的定义,单位,两者之间的关系; 3. 误码率计算 4. 信源的熵计算方法 5. 高斯白噪声概率密度、自相关函数、窄带高斯噪声包络、相位统计特性,方差 6. 功率谱密度与自相关函数之间的关系 7. AM,DSB,SSB,FM 信号的带宽 8. 传输多路信号的复用技术 9. 二进制随机序列的功率谱密度特征 9数字基带传输系统误码的原因 10 .眼图模型 11.非均匀量化的目的 ,2ASK ,2FSK 功率谱特点及带宽 13.无码间干扰传输)(t h 和H (w )应满足的条件 14.抽样、量化、编码,已抽样信号的频谱特点 折线A 律编码原理 16.线性调制系统的调制解调原理框图,基带信号与已调信号的频谱特征,功率,调制效率,抗噪声性能,AM 系统非相干解调时的过调制,门限效应问题 17.奈奎斯特第一准则及应用,频带利用率计算 18.数字基带传输系统误码率分析,最佳判决门限推导 一、AM,DSB 系统的调制解调模型,已调信号的频谱特征,功率计算; 二、已知某通信系统的模型如下图所示,其中)(t m 为调制信号,它的均值为零,双边 功率谱密度为:?? ? ?? ?????>≤- =m m m m m f f f f f f n f P ||0||]||1[2)(;BPF 为理想带通滤波器;LPF 为理 想低通滤波器;白噪声)(t n 的双边功率谱密度为2 )(0 n f P n = ; ()分别计算解调器输入端的信号功率、噪声功率及输入信噪比。 (2)计算解调器输出端的信号功率、噪声功率及输出信噪比。 解: BPF 的传输函数为: t w t m t w t m t s c c m sin )(cos )()(∧ -=为上边带信号,经过BPF 不变,调制器的 输入信号功率为: )()(2 1)(21sin cos )()(2sin )(cos )(]sin )(cos )([)(22 22 2 2 2 2t m t m t m t w t w t m t m t w t m t w t m t w t m t w t m t s S c c c c c c m i =+=-+=-==∧∧ ∧∧ ()()(22 t m t m ∧ =) )(2t m 是)(f P m 的面积, )(2 t m =2 2122)(m m m m m f n f n df f P =??= ?∞ +∞ - 复习 CH1-5 1. 如果在已知发送独立的符号中符号“X”出现的概率为0.125,则符号“X”所包含的信息量为C 。 A .1bit B .2bit C .3bit D .4bit 2. 下列属于通信系统按调制方式分类的是 B 。 A. 模拟与数字通信 B. 基带传输和频带传输 C. 电报与数据通信 D. 有线与无线通信 3. 设某信息源由A,B,C 三个信息符号组成,发送A 的概率为1/2,发送其余符号的概率相同,且设每一符号的出 现是相互独立的,则该符号集的平均信息量为 C bit/符号。 A .1.75 B .1 C .1.5 D .2 4. 从信息传输角度来看,通信系统的主要质量指标可概括为 ___B___。 A .传输速率和差错率 B .有效性和可靠性 C .有效性和标准性 D .可靠性和经济性 5. 所谓门限效应,就是当检波器的 降低到一个特定的数值后,检波器输出 端出现的 现象。 6. 如果通信仅在点—点之间进行,按照信号传输方向和时间的关系,电话的通信方式属于 , 而对讲机的通信方式属于 。 7. 八进制数字信号信息传输速率为300b/s ,其码元速率为__________,若传送1小时后,接收到 10个错误码元, 其误码率为 。 8. 信道容量是指一个信道最大可能传输的 ;若某高斯信道带宽为4kHz ,输出信噪比为127倍,则信 道容量为 。 9. 用10KHz 的正弦信号调制200MHz 的载波,若最大频偏为100KHz ,则产生FM 波的带宽为A 。 A .220KHz B .200KHz C .100KHz D .20KHz 10. 一个频带限制在0到m f 以内的低通信号m(t),用s f 速率进行理想抽样,m s f f 2≥,若要不失真的恢复m(t), 低通滤波器带宽B与 m f 和s f 的关系应满足: D 。 A .m f B ≥ B .m m s f B f f ≥≥- C .m s f B f ≥≥ D .m f B 2≥ 11. 设x(t)为调制信号,调频波的表示式为:))(cos( ?∞-+t f c d x k t ττω,则FM 调制方式的瞬时相位偏差为 D : A .()t x k f B .?∞-+t f c d x k t ττω)( C .()t x k t f c +ω D .?∞-t f d x k ττ)( 12. 以奈奎斯特速率进行抽样得到的以下抽样信号,仅用理想低通滤波器不可能将原始信号恢复出来的是 D 。 A .自然抽样 B .瞬时抽样 C .理想抽样 D .平顶抽样 13. 将5路频率范围为0.3KHz —4KHz 的话音信号用FDM 方法传输。当采用AM 调制方式时最小传输带宽 为 ,采用SSB 调制时的最小传输带宽为 。 CH6 通信原理 课 程 设 计 班级: 姓名: 学号: 任课教师: 用Simulink系统建模实现频分复用 一、设计目的 1 学习频分复用工作原理 2 熟噢练使用Simulink建模仿真 二、设计题目涉及的理论知识 题目:搭建模型模拟三路信号的频分复用,各路均采用SSB调制方法,显示复用前后信号频谱变化。 正弦波模块、零阶保持模块、滤波器中的采样频率有何关系,它们相同和不相同时对输出信号的影响。 滤波器的输出信号出现了延时,如何解决。 SSB调制模块中的希尔伯特滤波器的阶数如何来设置,怎样才合理。 提示: 信号源采用Signal Generator模块产生,滤波器采用模块Digital Filter Design设计,二者之间要采用Zero-Order Hold零阶保持模块进行数字化处理 理论知识:是为了充分利用信道的频带或时间资源,提高信道的利用率。通常方法有,当一条物理信道的传输能力高于一路信号的需求时,该信道就可以被多路信号共享,例如电话系统的干线通常有数千路信号的在一根光纤中传输。复用就是解决如何利用一条信道同时传输多路信号的技术。信号多路复用有两种常用方 法:频分复用(FDM)和时分复用(TDM)。时分复用通常用于数字信号的多路传输。频分复用主要用于模拟信号的多路传输,也可用于数字信号。 频分复用是一种按频率来划分信道的复用方式。在FDM中,信道的带宽被分成多个相互不重叠的频段(子通道),没路信号占据其中一个子通道,并且各路之间必须留有未被使用的频带(防护频带)进行分隔,以防止信号重叠。在接收端,采用适当的带通滤波器将多路信号分开,从而恢复出所需要的信号。 在物理信道的可用带宽超过单个原始信号(如原理图中输入信号1、2、3这3路信号)所需带宽情况下,可将该物理信道的总带宽分割成若干个与传输单个信号带宽相同(或略宽)的子信道;然后在每个子信道上传输一路信号,以实现在同一信道中同时传输多路信号。多路原始信号在频分复用前,先要通过频谱搬移技术将各路信号的频谱搬移到物理信道频谱的不同段上,使各信号的带宽不相互重叠(搬移后的信号如图中的中间3路信号波形);然后用不同的频率调制每一个信号,每个信号都在以它的载波频率为中心,一定带宽的通道上进行传输。为了防止互相干扰,需要使用抗干扰保护措施带来隔离每一个通道。 三、设计思路(流程图) 河南工业大学信息科学与工程学院《通信原理》习题一 姓名:学号:班级:成绩: 一、信号的分类 1、确知信号: 随机信号: 2、能量信号: 功率信号: 3、什么是数字信号?什么是模拟信号?两者的根本区别是什么? 二、常用信号的时域表达式(时间函数)、波形图;频域表达式(傅里叶变换)、频谱图。注:所有脉冲的宽度均为τ,高度为1。 矩形脉冲(单位门函数) 升余弦脉冲 三角脉冲 冲激函数δ(t) 余弦信号cos(ω0t) 三、傅里叶变换的基本性质 1、写出欧拉公式 2、如何理解傅里叶变换的叠加性、尺度变换特性、频移特性? 四、写出理想低通滤波器的频域特性和冲激响应,并画出相应图形。 五、什么是同步解调(乘积解调)?试证明同步解调原理。 六、什么是“内插”?从抽样信号恢复连续时间信号的方法有哪些?在数字通信系统中广泛采用什么方法? 七、相关、能量谱、功率谱 1、什么是相关系数,什么是自相关函数?其物理意义如何? 2、(考研同学必做)求周期余弦信号cos(ω0t)的自相关函数、功率。 3、你如何理解信号的频谱、能量谱及功率谱?分别写出其表达式及物理意义。 如果一功率有限信号通过线性系统,其响应的功率谱如何变化? 4、写出维纳—欣钦关系的具体内容。其有何实用价值? 河南工业大学信息科学与工程学院《通信原理》习题二 姓名:学号:班级:成绩: 第1-5章 1、一个多进制数字通信系统每隔0.8 ms向信道发送16种可能取值的电平值中的一个。则每个电平值所对应的比特数是;符号率(波特)为;比特率为。 2、一离散无记忆信源(A、B、C、D),各符号发送概率分别为1/2、1/4、1/8、1/8。则此信源每个符号包含的信息熵为;若信源每毫秒发出一个符号,则此信源每秒输出的信息量为。 3、若离散信源输出16进制独立等概随机序列,则此信源输出的每个符号所包含的信息量为;若16进制符号不是等概出现,则此信源输出的每个符号所包含的平均信息量为。 4、由电缆、光纤、卫星中继等传输媒质构成的信道是信道;由电离层反射、对流层散射等传输媒质构成的信道是信道。 5、窄带信号通过随参信道多径传播后,其信号包络服从分布,称为型衰落。当信号带宽超过多径传播的最大时延差引起的相关带宽时,会产生衰落。 6、信源编码是的编码,以提高通信的; 信道编码是的编码,以提高通信的。 7、香农信道容量公式是在条件下推导得到的。 8、在模拟通信系统中,已调信号带宽越,有效性越好;解调器输出信噪比越,可靠性越好。 9、说明调频系统的特点: 10、在民用中波广播AM接收机中采用的解调器是;该解调方式的缺点是。在调频系统中,解调输出噪声的功率谱密度的特点是。在调频系统中采用预加重和去加重技术的目的是。 11、在VSB系统中,无失真传输信息的两个条件是、。 12、已知收音机中的中波波段为535KHZ-1605KHZ,若各台间设0.5KHZ的防护频带,则此波段收音机最多能接收多少台节目? 13、信道带宽3KHZ,信号在信道中受到单边功率谱密度为10-6W/HZ的加性高斯白噪声的干扰,信号平均功率为9W。 求(1)信道容量 (2)若信道加宽到原来的10倍,并保持信道容量不变,那么信号平均功率要改变多少dB?(log23001≈11.55,30010.1≈2.23) 14、某数码摄像机每30ms产生一幅40万像素的彩色图像,每个像素由RGB三种颜色构成,各有32个灰度等级。假设摄像机的输出不经过任何压缩而直接传输,传输信道是一个限带限功率的AWGN信道,信道中的信噪比为30.1dB。求:(1)摄像机直接输出的速率。 (2)传输此输出速率,理论上最小需要的信道带宽。 (3)设X表示灰度级,如果统计发现H∞(X)/H0(X)=0.25,则针对这一点进行图像压缩后再传输时,理论上需要的最少带宽。 15、已知某单音调频波的振幅为10V,其瞬时频率为f(t)=106+104cos2π×103t,求此调频波的表达式。 16、某调频信号的时域表达式为10cos(2π×106 t +5sin103πt),则此信号的载频是HZ,最大频偏是HZ,信号带宽是HZ;当调频灵敏度为5kHZ/V时,基带信号的时域表达式为。 17、在FM系统中,若信道噪声为加性高斯白噪声,当接收信号的幅度增加1倍时,鉴频器输出信号功率增大dB,鉴频器输出噪声功率增大dB,鉴频器输出信噪比增大dB。(1→0dB、2→3dB、3→4.8dB、4→6dB、5→7dB、6→7.8dB、7→8.5dB、8→9dB、9→9.5dB、10→10dB) 《数据通信原理》课程 (Principle of the Data Communication) (学时:50 ) 一、前言 数据通信原理课程是面向电子信息工程、网络工程等专业开设的一门必修的专业基础课程,是该专业的主干课程,共50学时,3.0学分,其中实验课程10学时。 二、课程的性质、地位和任务 本课程在电子信息工程专业教学计划中是一门专业基础课程,又是一门专业的数字信号传输的理论课,它是为满足通信领域对应用人才的需要而设置的。通过本课程的学习,为以后学习计算机通信网络和计算机通信接口技术等后继课程打下必备的基础,并且为以后从事计算机通信工作提供一定的技术支持。 三、教学基本要求和方法 1.基本要求 通过本课程的学习,要求学生掌握数据通信的构成原理和工作方式;掌握数据信号的传输理论:基带传输和频带传输;掌握差错控制的基本原理和工作方式,理解常用差错控制码的构成原则;理解数据交换的原则,掌握分组交换的基本内容,了解分组交换网的构成。 本课程是一门原理性的课程,要求学生掌握数据通信较完整的概念和构成。 2.基本方法 本课程的教学方式和方法主要以课堂讲授为主,并以课堂讨论和习题课为辅。 四、授课教材及主要参考书目 1.授课教材 《数据通信原理》詹仕华主编,中国电力出版社(2010年第1版)。 2.主要参考书目 《数据通信技术教程》蒋占军编著,机械工业出版社(2006年第2版)。 《数据通信原理》毛京丽等编著,北京邮电大学出版社(2000年第二版); 《数据通信原理》杨世平等编著,国防大学出版社(2001年第一版); 《现代通信原理》钱学荣编,清华大学出版社(1999年)。 五、学分与学时分配 本课程共3.0学分,总教学共50学时,具体学时分配如下表: 六、课程内容及学时分配: (一)理论教学内容(40学时) 第一章绪论(4学时) 《通信原理》教学大纲 一、课程概述 通信原理是通信工程专业的基石,该课程的任务是研究怎样用数学的方法分析、设计通信系统和模块。 通信原理是电子与通信工程专业和网络工程专业的一门重要的专业基础课。这是一门系统性、理论性强的课程。通信原理的前置课程是信号与系统。 学习本课程的目的是使学生掌握通信系统的基本原理、方法和基本技术以及各种通信系统的抗噪音性能分析和计算,为以后学习更高级的信息与通信课程,研究设计新的通信系统和掌握通信系统的发展方向奠定必要的基础。 二、课程目标 通过本课程的学习使学生掌握通信系统的基本原理和基本技术: 1.知道《通信原理》这门课程的性质、地位和独立价值。知道这门学科的研究范围、基本框架、研究方法、学科进展。 2.理解通信系统的组成原理 3.掌握确知信号和随机信号的分析方法 4.掌握模拟通信系统中信号的调制技术、频分复用技术 5.掌握数字信号基带传输技术、数字载波调制技术 6.掌握模拟信号的数字传输技术 7.掌握同步原理、数字信号的最佳接收 三、教学内容和教学要求 这门课程的知识与技能要求分为知道、理解、掌握、学会四个层次。这四个层次的一般涵义表述如下: 知道——是指对这门课程和教学内容的认知。 理解——是指对这门课程涉及到的概念、原理与技术能说明和解释。 掌握——是指能运用已理解的概念和原理。 学会——是指能运用概念和原理进行实验分析和设计。 教学内容和要求表中的“√”号表示教学知识和技能的教学要求层次。 本标准中打“*”号的内容可作为自学,教师可根据实际情况确定要求或不布置要求。 教学内容及教学要求表 四、课程实施 (一)课时安排与教学建议 通信原理是通信专业的主干专业课和计算机网络工程专业类选修课。一般情况下周课时为4课时,共72课时。通信专业不安排实验,计算机专业安排实验。具体课时安排如下: 课时安排及教学方法表 5-10 某线性调制系统的输出信噪比为20dB,输出噪声功率为 9 10W ,由发射机输出端到解调器输 入端之间总的传输损耗为100dB,试求: (1)DSB/SC时的发射机输出功率; (2)SSB/SC时的发射机输出功率。 解:设发射机输出功率为S T ,解调器输入信号功率为Si,则传输损耗K= S T /S i=100(dB). (1)DSB/SC的制度增益G=2,解调器输入信噪比 相干解调时:Ni=4No 因此,解调器输入端的信号功率: 发射机输出功率: (2)SSB/SC制度增益G=1,则 解调器输入端的信号功率 发射机输出功率: 6-1设二进制符号序列为 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0,试以矩形脉冲为例,分别画出相应的单极性码波形、双极性码波形、单极性归零码波形、双极性归零码波形、二进制差分码波形及八电平码波形。 解:各波形如下图所示: 单极性波形 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 +E 双极性波形 +E -E 单极性归零波形 +E 0 双极性归零波形 +E 0 -E 二进制差分波形 +E 0 +3E +E -E -3E 四电平波形 6-8已知信息代码为 1 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1,求相应的AMI 码及HDB3码,并分别画出它们的波形图。 解: +1 0 -1 0 0 0 -V 0 +1 -1 +B 0 0 +V -1 +1 +1 0 -1 0 0 0 0 0 +1 -1 0 0 0 0 +1 -1 AMI 码 1 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 HDB 3码 +1 0 -1 信息码 +1 0 -1 通信原理课程设计 题目:脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真 院(系):电气与信息工程学院 班级:电信04-6班 姓名:朱明录 学号: 0402020608 指导教师:赵金宪 教师职称:教授 摘要 : SystemView 仿真软件可以实现多层次的通信系统仿真。脉冲编码调制(PCM )是 现代语音通信中数字化的重要编码方式。利用SystemView 实现脉冲编码调制(PCM)仿真,可以为硬件电路实现提供理论依据。通过仿真展示了PCM 编码实现的设计思路及具体过程,并加以进行分析。 关键词: PCM 编译码 1、引言 随着电子技术和计算机技术的发展,仿真技术得到了广泛的应用。基于信号的用于通信系统的动态仿真软件SystemView 具有强大的功能,可以满足从底层到高层不同层次的设计、分析使用,并且提供了嵌入式的模块分析方法,形成多层系统,使系统设计更加简洁明了,便于完成复杂系统的设计。 SystemView 具有良好的交互界面,通过分析窗口和示波器模拟等方法,提供了一个可视的仿真过程,不仅在工程上得到应用,在教学领域也得到认可,尤其在信号分析、通信系统等领域。其可以实现复杂的模拟、数字及数模混合电路及各种速率系统,并提供了内容丰富的基本库和专业库。 本文主要阐述了如何利用SystemView 实现脉冲编码调制(PCM )。系统的实现通过模块分层实现,模块主要由PCM 编码模块、PCM 译码模块、及逻辑时钟控制信号构成。通过仿真设计电路,分析电路仿真结果,为最终硬件实现提供理论依据。 2、系统介绍 PCM 即脉冲编码调制,在通信系统中完成将语音信号数字化功能。PCM 的实现主要包括三个步骤完成:抽样、量化、编码。分别完成时间上离散、幅度上离散、及量化信号的二进制表示。根据CCITT 的建议,为改善小信号量化性能,采用压扩非均匀量化,有两种建议方式,分别为A 律和μ律方式,我国采用了A 律方式,由于A 律压缩实现复杂,常使用 13 折线法编码,采用非均匀量化PCM 编码示意图见图1。 图1 PCM 原理框图 下面将介绍PCM 编码中抽样、量化及编码的原理: (a) 抽样 所谓抽样,就是对模拟信号进行周期性扫描,把时间上连续的信号变成时间上离散的信号。该模拟信号经过抽样后还应当包含原信号中所有信息,也就是说能无失真的恢复原模拟信号。它的抽样速率的下限是由抽样定理确定的。 (b) 量化 从数学上来看,量化就是把一个连续幅度值的无限数集合映射成一个离散幅度值的有限数集合。如图2所示,量化器Q 输出L 个量化值k y ,k=1,2,3,…,L 。k y 常称为重建电 1-1 什么是通信?常见的通信方式有哪些? 1-2 通信系统是如何分类的? 1-3 何谓数字通信?数字通信的优缺点是什么? 1-4 试画出模拟通信系统的模型,并简要说明各部分的作用。 1-5 试画出数字通信系统的一般模型,并简要说明各部分的作用。 1-6 衡量通信系统的主要性能指标是什么?对于数字通信具体用什么来表述? 1-7 何谓码元速率?何谓信息速率?它们之间的关系如何? 习题 1-1 设英文字母E出现的概率=,X出现的概率为=,试求E和X的信息量各为多少? 1-2 某信源的符号集由A、B、C、D、E、F组成,设每个符号独立出现,其概率分别为1/4、1/4、1/16、1/8、1/16、1/4,试求该信息源输出符号的平均信息量。 1-3 设一数字传输系统传送二进制信号,码元速率RB2=2400B,试求该系统的信息速率Rb2=?若该系统改为传送16进制信号,码元速率不变,则此时的系统信息速率为多少? 1-4 已知某数字传输系统传送八进制信号,信息速率为3600b/s,试问码元速率应为多少? 1-5 已知二进制信号的传输速率为4800b/s,试问变换成四进制和八进制数字信号时的传输速率各为多少(码元速率不变)? 1-6 已知某系统的码元速率为3600kB,接收端在l小时内共收到1296个错误码元,试求系统的误码率=? 1-7 已知某四进制数字信号传输系统的信息速率为2400b/s,接收端在小时内共收到216个错误码元,试计算该系统=? l-8 在强干扰环境下,某电台在5分钟内共接收到正确信息量为355Mb,假定系统信息速率为1200kb/s。 (l)试问系统误信率=? (2)若具体指出系统所传数字信号为四进制信号,值是否改变?为什么?(3)若假定信号为四进制信号,系统传输速率为1200kB,则=? 习题答案 第一章习题答案 1-1 解: 1-2 解: 1-3 解: 1-4 解: 1-5 解: 数字基带通信系统的设计 1 技术要求 设计一个数字基带通信系统,要求: (1)设计一个数字基带通信系统的结构; (2)根据通信原理,设计出各个模块的参数(例如码速率,滤波器的截止频率等);(3)用Matlab或System View实现该数字基带通信系统; (4)观察仿真并进行波形分析; (5)系统的性能评价。 2 基本原理 2.1 数字基带传输系统的介绍 与模拟通信相比,数字通信具有很多优良的特性,它的主要缺点就是设备复杂并且需要较大的传输带宽。近年来,随着大规模集成电路的出现,数字系统的设备复杂程度和技术难度大大降低,同时高效的数据压缩技术以及光纤等大容量传输介质的使用正逐步使带宽问题得到解决。数字处理的灵活性使得数字传输系统中传输的数字信息既可以是来自计算机、电传机等数据终端的各种数字信号,也可以是来自模拟信号经数字化处理后的脉冲编码(PCM)信号等。这些数字信号所占据的频谱是从零频或很低频率开始的,称为数字基带信号。在某些具有低通特性的有线信道中,特别是在传输距离不太远的情况下,基带信号可以不经过载波调制而直接进行传输。这类系统称为数字基带传输系统。 2.2 数字基带通信系统的模型 2.2.1 数字通信系统的模型 数字通信系统的框图如下图所示: 图1 数字通信系统模型 2.2.2 数字基带传输系统的模型框图 框图如图1.1所示: 图2 数字基带传输系统模型 数字基带传输系统的输入信号是由终端设备或编码设备产生的二进制脉冲序列,通常是单极性的矩形脉冲信号(NRZ码)。为了使这种信号适合于信道的传输,一般要经过码型变换器,把单极性的二进制脉冲变成双极性脉冲(如AMI码或HDB3码)。发送滤波器对码脉冲进行波形变换,以减小信号在基带传输系统中传输时产生的码间串扰。信号在传输过程中,由于信道特性不理想及加性噪声的影响,会使接收到的信号波形产生失真,为了减小失真对信号的影响,接收信号首先进入接收滤波器滤波,然后再经均衡器对失真信号进行校正,最后由取样判决器恢复数字基带脉冲序列。 设发送滤波器的传输特性,则 g R(t)= 1 2π ∫H(ω)e jωt dω ∞ ?∞《通信原理》课程综述
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