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通信原理-数字信号的基带传输

第4章数字信号的基带传输

经信源直接编码所得到的信号称为数字基带信号，它的特点是频谱基本上从零开始一直扩展到很宽。将这种信号不经过频谱搬移，只经过简单的频谱变换进行的传输称为数字信号的基带传输。

4.1 数字基带信号

数字基带信号：经信源直接编码所得到的信号

4.1.1 数字基带信号常用码型

在实际基带传输系统中，并非所有原始基带数字信号都能在信道中传输，例如，有的信号含有丰富的直流和低频成分，不便于提取同步信号；有的信号易于形成码间串扰等。因此，基带传输系统首先面临的问题是选择什么样的信号形式，包括确定码元脉冲的波形及码元序列的格式(码型)。为了在传输信道中获得优良的传输特性，一般要将信码信号变化为适合于信道传输特性的传输码(又叫线路码)，即进行适当的码型变换。

传输码型的选择，主要考虑以下几点：

1. 传输码型的选择：

(1) 低频、高频分量尽量少；高低频能量会在传输过程中有大的衰减

(2) 应包含定时信息，以便定时提取；

(3) 码型变换设备要简单可靠；

(4) 具有一定检错能力；若传输码型有一定的规律性，则就可根据这一规律性来检测传输质量，以便做到自动监测。

(5) 编码方案适合于所有的二进制信号；这种与信源的统计特性无关的特性称为对信源具有透明性；

(6) 低误码增殖（单个的数字传输错误在接收端解码时造成错误码元的平均个数增加）；

(7) 高的编码效率。

下面就介绍几种基本的以及现在常用的码型。要求掌握这些码型的波形。书上91页的图4-1是一个总览，非常重要。

(a) 单极性(NRZ)码；

(b) 双极性(NRZ)码；

(d) 双极性(RZ)码；

(e) 差分码；

(f) 交替极性码(AMI)；

(g) 三阶高密度双极性码(HDB3)；

(h) 双相码；

(i) Miller码；

(j) 信号反转码(CMI)；

(k) DMI码

2.常用码型

1）单极性不归零（NRZ）码（图4-1a）

此方式中“1”和“0”分别对应正电平和零电平，或负电平和零电平。在表示一个码元时，电压均无需回到零，故称不归零码。

2）双极性不归零（NRZ）码（图4-1b）

此编码中，“1”和“0”分别对应正、负电平，其余和单极性不归零码同。

3）单极性归零(RZ)码（图4-1c）

在传送“1”码时发送1个宽度小于码元持续时间的归零脉冲；在传送“0”码时不发送脉冲。其特征是所用脉冲宽度比码元宽度窄，即还没有到一个码元终止时刻就回到零值，因此，称其为单极性归零码。

占空比：脉冲宽度τ与码元宽度T b之比τ/T b

4）双极性归零(RZ)码（图4-1d）

双极性归零码构成原理与单极性归零码相同。“1”和“0”在传输线路上分别用正和负脉冲表示，且相邻脉冲间必有零电平区域存在。此码既具有归零码良好的同步特性又具有双极性码的抗干扰能力强且不含直流成分的优点，因此得到了广泛地应用。

5）差分码（图4-1e)

差分码是利用前后码元电平的相对极性来传送信息的，是一种相对码。

“0”差分码：前后码元电平极性改变表示“0”，不变表示“1”。

“1”差分码：前后码元电平极性改变表示“1”，不变表示“0”，

这种方式的特点是，即使接收端收到的码元极性与发送端完全相反，也能正确地进行判决。

上面所述的NRZ码、 RZ码及差分码都是最基本的二元码。

6）交替极性（AMI，Alternate Mark Inversion）码（图4-1f)

这种码名称较多，如双极方式码、平衡对称码、信号交替反转码等。此方式是单极性方式的变形，即

把单极性方式中的“0”码仍与零电平对应，而“１”码对应发送极性交替的正、负电平。

这种码型实际上把二进制脉冲序列变为三电平的符号序列(故叫伪三元序列)

例：NRZ 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1

AMI 1 0-1 1 0 0 0 0 0-1 0 1-1

7）三阶高密度双极性码（HDB

码）（图4-1g)

AMI码有一个很大的缺点，即连“0”码过多时提取定时信号困难。这是因为在连“0”时AMI输出均为零电平，连“0”码这段时间内无法提取同步信号，而前面非连“0”码时提取的位同步信号又不能保持足够的时间。为了克服这一弊病可采取几种不同的措施，广泛为人们接受的解决办法是采用高

密度双极性码。HDB

3码就是一系列高密度双极性码(HDB

、HDB

等)中最重要的一种。

编码原理：

①把消息变成AMI码

②无3个以上连“0”串时，则这时的AMI码就是HDB

码。

③当出现4个或4个以上连“0”情况，则将每4个连“0”小段的第4个“0”变换成V。这个由“0”

码改变来的“１”码称为破坏脉冲(符号)，用符号V表示，而原来的二进制码元序列中所有的“１”

码称为信码，用符号B表示。

④ V的与前面的信码B相同

⑤ B和V本身的极性始终保持交替。

⑥当V不满足极性交替时，即相邻V之间有偶数个“1”，就用B00V代替，B和前面的传号码反极

性。

HDB3编码的步骤可归纳为以下几点：

(1) 从信息码流中找出四连“0”，使四连“0”的最后一个“0”变为“V”(破坏码)。

(2) 使两个“V”之间保持奇数个信码B，如果不满足，使四连“0”的第一个“0”变为补信码B′，

若满足，则无需变换。

(3) 使B连同B′按“+1”、“-1”交替变化，同时V也要按“+1”、“-1”规律交替变化，且要

求V与它前面的相邻的B或者B′同极性。

【例1】 NRZ： 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1

1 0 1 0 0 0 V 0 0 0 V0 1 0 0 0 V 1

B 0 B

- 0 0 0 V

0 0 V

0 B

0 0 0 V

HDB

： 1 0 -1 0 0 0 -1 +1 0 0 +1 0 -1 0 0 0 -1 +1 【例2】 NRZ： 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1

1 0 1 0 0 0 V 0 0 0 V 0 1 0 0 0 V 1

B + 0 B

0 0 0 V

0 0 V

0 B

0 0 0 V

HDB

：1 0 -1 0 0 0 -1 +10 0 +10 -1 0 0 0 -1 +1

【例3】 NRZ： 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 1

1 0 1 0 0 0 V 0 1 0 0 0 V 1 1 1 0 1 0 0 0 V 0 1

+ 0 B

0 0 0 V

0 B

0 0 0 V

0 B

0 0 V

0 B

HDB

：+1 0 -1 0 0 0 -1 0 +1 0 0 0 +1 -1 +1 -1 0 +1 -1 0 0 -1 0 +1

解码的步骤为：

(1) 找V，从HDB

码中找出相邻两个同极性的码元，后一个码元必然是破坏码V

(2) 找B′，V前面第三位码元如果为非零，则表明该码是补信码B

(3) 将V和B′还原为“0”，将其他码元进行全波整流，即将所有“+1”、“-1”均变为“1”，这

个变换后的码流就是原信息码。

HDB

码的特点:

(1)优点：没有直流分量，低频成份少，高频成份少。

有一定检错能力。

即使长串连0码时，也能提取位同步信号

(2)缺点：编译码电路设备比较复杂。

8)PST码（表4-1)

PST码是成对选择的三进码。其编码过程是：先将二进制代码两两分组，然后再把每一码组编码成两个三进制数字 (+、 -、 0)。因为两位三进制数字共有9种状态，故可灵活地选择其中的4种状态。此码仅作了解。

9)双相（Biphase Code）码（图4-1h)

双相码又称数字分相码或曼彻斯特（Manchester）码。它的特点是每个二进制代码分别用两个具有不同相位的二进制代码来取代。如“1”码用10表示，“0”码用01表示。此码仅作了解。

4.1.2 数字基带信号的功率谱

在通信中，除特殊情况(如测试信号)外，数字基带信号通常都是随机脉冲序列。因为若在数字通信系统中所传输的数字序列不是随机的，而是确知的，则消息就不携带任何信息，通信就失去意义。研究随机脉冲序列的频谱，要从统计分析的角度出发，研究它的功率谱密度。

假设随机脉冲序列为

由随机脉冲的双边功率谱可以得到其单边功率谱密度为：

)

121)1(2)(212)()0()0()

()()]

()1()([2

2f P f P P f mf f b b f

w P G G f G f G mf G P mf PG b b m b b

x δδ--∑-++-+-=∞=

功率谱各项的含义：

第一项：产生离散谱，它的存在与否表示该信号中是否包含位同步信息。

第二项：包含众多频率成分，由该项可以看出信号的频谱分布规律，确定信号的带宽。第三项：直流成分功率谱密度。

4.1.3 常用数字基带信号的功率谱密度（略）

4.2 基带传输系统模型

4.2.1 数字基带传输系统的基本组成

数字基带传输系统的基本框图如图所示，它通常由脉冲形成器、发送滤波器、信道、接收滤波器、抽样判决器与码元再生器组成。

说明：

1. 脉冲形成器输入的是由终端设备发送来的二进制数据序列或是经A/D 转换后的二进制或多进制脉冲序列[d k ]。作用是将[d k ]变换成比较适合信道传输的码型并提供同步定时信息，使信号适合信道传输，并保证收发双方同步工作。

2. 发送滤波器的作用：将输入的矩形脉冲变换成适合信道传输的波形。

3. 信道常采用电缆、架空明线等作为信道。

4. 接收滤波器主要作用是滤除带外噪声并对已接收的波形均衡，以便抽样判决器正确判决。

5. 抽样判决器的作用是对接收滤波器输出的信号，在规定时刻进行抽

样，并对抽样值进行判决，以确定是“1”码还是“0”码。

6. 码元再生器的作用是对判决器的输出“1”“0”进行原始码元再生，以获得与输入码型相应的原脉冲序列。

7. 同步提取电路的任务是提取定时信息。

右图给出了基带传输系统各点的波形。显然，传输过程中第4个码元发生了误码。前已指出，误码的原因是信道加性噪声和频率特性不理想引起的波形畸变。其中频率特性不理想引起的波形畸变，使码元之间相互干

扰。此时实际抽样判决值是本码元的值与几个邻近脉冲拖尾及加性噪声的叠加。这种脉冲拖尾的重叠，并在接收端造成判决困难的现象叫码间串扰(或码间干扰)，下面先对数字基带系统进行数学分析，然后再讨论怎样的基带传输特性才会无码间串扰。

4.2.2 码间串扰和噪声对误码的影响

在上图中，二进制码“1”和“0”经过码形变换和波形变换后，分别变成了宽度为T b 的正的升余弦波形和负的升余弦波形，如图4-8中的g T （t ）波形所示。如果经过信道不产生任何失真和延迟，那么接收端应在它的最大值时刻(t =T b /2)进行判决。下一个码元应在t =3T b /2时刻判决，由于第一个码元在第二个码元判决时刻已经为零，因而对第二个码元判决不会产生任何影响。但在实际信道中，信号会产生失真和延迟，信号的最大值出现的位置也会发生延迟，信号波形也会拖得很宽，假设这时对码元的抽样判决时刻出现在信号最大值的位置t =t 1处，那么对下一个码元判决的时刻应选在t =（t 1 +T b ）处，如图所示。

假设图中传输的一组码元为1110，现在考察前三个“1”码对第四个“0”在其抽样判决时刻产生的码间串扰的影响。如果前三个“1”码在t=（t 1+3T b ）时刻产生码间串扰分别为a 1，a 2，a 3，第四个码（“0”）在t=（t 1+3T b ）时刻的值为a 4。那么，当a 1+a 2+a 3+a 4<0时判为“0”，判决正确，不产生误码；反之当a 1+a 2+a 3+a 4>0时判为“1”，这就是错判，要造成误码。

4.2.3 基带传输系统的数学分析

把发送滤波器、信道和接收滤波器看成一体令)()()()(ωωωωR T G C G H =，则上图可简化为

设：输入基带信号的基本脉冲为δ(t )，则：)()(b

k k

kT t a t d -=

∑∞-∞

=δ，∑∞

-∞

=+-=k R

t n

kT t h a t y )()()(

式中，h (t )是H (ω)的傅氏反变换，是系统的冲击响应，可表示为ωωπ

ωd e H t h t j ?

∞

)(21)(

n R (t )是加性噪声n (t )通过接收滤波器后所产生的输出噪声。

抽样判决器对y(t)进行抽样判决，以确定所传输的数字信息序列{a k }。为了判定其中第j 个码元a j 的值，应在t=jT b +t 0瞬间对y(t)抽样，这里t 0是传输时延，通常取决于系统的传输函数H(ω)。显然，此抽样值为：

在t=jT b +t 0瞬间对y(t)抽样，有：

∑∑∑∞

≠∞

-∞

=∞

-∞=+++-+=+++-=

++-+=

k b R b k j k b R b

k b R b b

k b t jT n t T k j h a t h a t jT n t T k j h a t jT n kT t jT

h a t jT y )

(][)()

(][)

(][)(00000000）（）（

可见：实际的抽样值是由三个部分组成的，第一部分是当前码元信号在t 0时刻的取值，第二项

是其他码元在当前时刻的取值，第三项是噪声的影响在当前时刻的取值。

4.2.4 码间串扰的消除

码间串扰：由于噪声和系统传输特性的不良影响，使数字信号相邻脉冲间出现拖尾叠加，使接收端

判决困难的现象。

无码间串扰的条件：

从码间串扰各项影响来说，当然前一码元的影响最大，因此，最好让前一个码元的波形在到达后一个码元抽样判决时刻已衰减到0，比较合理的是采用如图4-11(b)这种波形，虽然到达t 0+T b 以前并没有衰减到0，但可以让它在t 0+T b , t 0+2T b 等后面码元取样判决时刻正好为0，这也是消除码间串扰的物理意义。但考虑到实际应用时，定时判决时刻不一定非常准确，如果像图4-11(b) 这样的h (t )尾巴拖得太长，当定时不准时，任一个码元都要对后面好几个码元产生串扰，或者说后面任一个码元都要受到前面几个码元的串扰。因此，除了要求h ［(j-k )T b +t 0］=0以外，还要求h (t )适当衰减快一些，即尾巴不要拖得太长。

归纳一下，无码间串扰的条件如下：

1) 基带信号经过传输后在抽样点上无码间串扰，也即瞬时抽样值应满足：

2) h(t)尾部衰减快。

从理论上讲，以上两条可以通过合理地选择信号的波形和信道的特性达到。

4.3 无码间串扰的基带传输系统

通过对码间串扰的讨论，当要求基带传输系统能够做到无码间串扰时，应满足理想的低通特性。 4.3.1理想基带传输系统 1、传输函数为

例如图4-12(a)所示，其带宽B=(ωb /2)/2π=f b /2(Hz)，对其进行傅氏反变换得

)

2(221)(21)(22Bt BS d e d e H t h a B

B t

j t j πωπω

ωπ

ππωω===

-∞

∞

?=+-0

)

(1])[(0或其它常数t T k j h b k j k j ≠=??

?=0

)

(1)(或其它常数ωH 22b

b ωωωω>≤

由理想基带传输系统的特性，得到如下结论：结论：

(1)LPF 的输出波形具有很长的拖尾，但幅度逐渐衰减，且具有很多零点。 (2)输出波形的第一个零点在t=1/2B 处，以后各点的间隔都是1/2B 。可利用这些波形的零点来传输数字信号并可得到最高的传码率。

(3)若一系列信号通过LPF ，则输出形成一系列抽样函数波形，如图4-12b 示，每个抽样函数的最大幅度均相隔1/2B ，且他们正好位于相邻抽样函数的各零点处。如果每隔t=1/2B 处逐点进行抽样判决，可以正确地区分各个码元。

(4)最高传码率：各信号码元的间隔为1/2B ，因此每秒内能够传输信号码元的最大数目为2B 波特，即最大传码率为2B 。B 是理想低通滤波器的带宽（截止频率），也是基带传输系统的通带宽度。 (5)频带利用率：是指码元速率R B 和带宽B 的比值。即单位频带所能传输的码元速率。

)/(/Hz Baud B R B 频带利用率

由于：R B =2B ，所以理想LPF 传输函数的频带利用率为2Baud/Hz 。

4.3.2 无码间串扰的等效传输特性

（得到的过程不要求掌握，只要记住结论。）

或

此二式称为无码间串扰的等效传输特性

基带系统的总特性H （ω）凡是能符合上述特性，均可以消除码间串扰，这就是奈奎斯特第一准则。表明，把一个基带传输系统的传输特性H(ω)分割为2π/T b 宽度，各段在 [-π/T b ,π/T b ]区间内能叠加成一个矩形频率特性，那么它在以f b 速率传输基带信号时，就能做到无码间串扰。奈奎斯特传输定理：设系统的带宽为B ，则该系统无码间串扰时最高的传输速率为2B 。这个速率通

常称为奈奎斯特速率。

4.3.3 升余弦滚降传输特性（略）

为了达到无码间串扰传输，从实际的滤波器的实现和对定时的要求等方面的考虑，采用升余弦滚降特性H （w ），即

式中：α为滚降因子，2

12w w w w w -=

α w 为系统带宽；1w 为系统等效带宽。

升余弦滚降特性输出信号频谱所占据的带宽B =(1+α)f b /2，

当α=0时， B =f b /2，频带利用率为2Baud/Hz ， α=1时，B =f b ，频带利用率为1 Baud/Hz ；

α=0～1时，B =f b /2～f b ，频带利用率为2～1 Baud/Hz 。

可以看出α越大，“尾部”衰减越快，但带宽越宽，频带利用率越低。因此，用滚降特性来改善理想低通，实质上是以牺牲频带利用率为代价换取的。

4.3.4无码间串扰时噪声对传输特性的影响（略）

4.4 基带数字信号的再生中继传输 4.4.1基带传输信道特性

信道是传输信号的通道，有狭义和广义信道之分，这里我们主要研究狭义信道对再生中继传输的影响。

传输信道是通信系统必不可少的组成部分，而信道中又不可避免地存在噪声干扰，因此基带数字信号在信道中传输时将受到衰减和噪声的影响。随着信道长度的增加，接收信噪比将下降，误码增加，通信质量下降。所以，研究信道特性和噪声干扰特性是通信设计中的重要问题。设：信道输入信号为e i (t)，信道的冲激响应特性为h(t)，信道引入的加性干扰噪声为n(t) 则：信道输出信号e o (t)为 e o (t )= e i (t )* h (t )+n (t )

上式表明，如果信道特性h(t)和噪声特性n(t)是已知的，在给定某一发送信号e i (t)的条件下，就可以求得经过信道传输后的接收信号e o (t)。信道等效模型如下图所示。

这里告诉大家一个关于传输线理论的结论：传输线衰减特性与传输信号频率的开方成比例，频率越高，衰减越大。

一个矩形脉冲信号经过信道传输后，波形要发生失真，主要反映在以下几个方面：

(1)接收到的信号波形幅度变小。这表明经过传输线传输后信号的能量有衰减，传输距离越长，衰减越大。

(2)波峰延后。这反映了传输线的延迟特性。

(3)脉冲宽度加宽。这是传输线频率特性引起的，是波形产生严重失真。

由此可见，基带数字信号长距离传输时，传输距离越长，波形失真越严重，当传输距离增加到一定长度时，接收到的信号很难识别。为了延长通信距离，在传输通路的适当距离应设置再生中继装置，即每隔一定的距离加一个再生中继器，使已失真的信号经过整形后再向更远的距离传送。

4.4.2 再生中继系统

在基带信号信噪比不太大的条件下，再生中继系统对失真的波形及时识别判决，识别出“1”码和“0”码，只要不误判，经过再生中继后的输出脉冲会完全恢复为原数字信号序列。我们用语言来表述再生中继的含义如下：

再生中继：为了延长通信距离，在信道沿线适当距离处应设置再生中继设备，将尚能辩别出来的

“0”、“1”信号加以放大整形恢复成原来的样子，并继续向前传送出去的过程。

再生中继系统的特点是：

（1）无噪声积累。

数字信号在传输过程中会受到数字通信中的再生中继系统噪声的影响，主要会导致信号幅度的失真。但这种失真可通过再生中继系统中的均衡放大、再生判决而取掉，所以理想的再生中继系统是不存在噪声积累的。

（2）有误码的积累。

再生中继系统在再生判决的过程中，由于码间串扰和噪声干扰的影响，会导致判决电路的错误判决，即“1”码误判为“0”码，“0”码误判为“1”码，这就是误码现象。一旦误码发生，就无法消除，反而随着通信距离的增长，误码会产生积累。因为各个再生中继器都有可能误码，通信距离越长，中继站也就越多，误码的积累也越多。

4.4.3 再生中继器

再生中继器的框图如图4-21所示。它由三部分组成，即均衡放大、定时钟提取和抽样判决与码形成（即判决再生）。

1.均衡放大：将接收到的失真信号均衡放大成适合于抽样判决的波形，这个波形称为均衡波形，用

r(t)表示。

2.定时钟提取：从已接收的信号中提取与发送端定时钟同步的定时脉冲，以便在最佳时刻识别判决

均衡波的“1”码“0”码，并把它们恢复成一定宽度和幅度的脉冲。

3.抽样判决与码形成：就是判决再生，也叫识别再生。

识别：从已经均衡好的均衡波形中识别出“1”码还是“0”码；

再生：将判决出来的码元进行整形与变换，形成半占空的双极性码，即码形成。

为了达到正确的识别，抽样判决应该在最佳时刻进行，即在均衡波的波峰处进行识别。

4.再生中继器方框图

再生中继器完整的方框图如图4-25所示。假设发送信码s(t)为“+1 0 -1”，经信道传输后s(t)波形产生失真。均放将其失真波形均衡放大成均衡波形R(t)。对R(t)进行全波整流后，其频谱中

含有丰富的f

b 成分；调谐电路只选出f

成分，输出频率为f

的正弦信号；相位调整电路将频率为

的正弦信号进行相位调整，使后面的抽样判决脉冲能够对准均衡波形R(t)的最佳位置，以便正确抽样判决；限幅整形电路将正弦信号转换为矩形脉冲，此周期性矩形脉冲信号就是定时钟信号。定时钟信号经过微分电路后便得到抽样判决脉冲（只需正的脉冲即可）。最后，经过抽样判决和码形成便恢复出原脉冲信号序列“+1 0 -1”。

4.4.4 再生中继传输性能分析

再生中继传输系统产生误码的原因有噪声、串音及码间串扰等，其信道噪声在一个再生段产生的误码率与基带传输系统相同。但在实际的再生中继系统中，误码率比以上结果要大得多。

实际的再生中继系统包含有多个再生中继段，那么，总误码率P E 与每一个再生中继段的误码率P ei 有什么关系呢？

一般认为，当每一个再生中继段的误码率P ei 很小时，在前一个再生中继段所产生的误码率传输到后一个再生中继段时，因后一个再生中继段的误判，而将前一个再生中继段的误码率纠正过来的概率是非常小的。所以，可近似认为各再生中继段的误码是互不相关的，这样具有m 个再生中继段的误码率P E 为

具有m 个再生中继段的误码率P E 为∑=≈m

i i P P 1e E

当每个再生中继段的误码率均为P e 时，全程总误码率为 P E ≈mP e

可以看出，全程总误码率PE 是按再生中继段数目成线性关系累加的。

4.5 多进制数字基带信号传输系统（略） 4.6 眼图

从理论上来讲，只要基带传输系统的传递函数H(ω)满足理想低通传输特性就可消除码间串扰，但在实际系统中完全消除码间串扰是非常困难的。这是因为H(ω)与发送滤波器、信道及接收滤波器有关，在工程实际中，如果部件调试不理想或信道特性发生变化，都可能使H(ω)改变，从而引起系统性能变坏。为了使系统达到最佳化，除了用专门精密仪器进行测试和调整外，大量维护工作希望用简单的方法和通用仪器也能宏观监测系统的性能，其中一个有用的实验方法是观察眼图。利用眼图观察的具体做法：用一个示波器跨接在接收滤波器的输出端，然后调整示波器扫描周期，

使示波器水平扫描周期与接收码元的周期严格同步，并适当调整相位，使波形的中心对准取样时刻，这样在示波器屏幕上看到的图形像“眼睛”，故称为“眼图”。从“眼图”上可以观察出码间串扰和噪声的影响，从而估计系统优劣程度。

为解释眼图和系统性能之间的关系，122页的图4-30给出了无噪声情况下，无码间串扰和有码间串扰的眼图。图4-30(a)是无码间串扰的基带脉冲序列，用示波器观察它，并将水平扫描周期调到码元周期T b ，则图4-30(a)中每一个码元将重叠在一起。由于荧光屏的余辉作用，最终在示波器上显现出的是迹线又细又清晰的“眼睛”，如图4-30(c)所示，“眼睛”张得很大。图4-30(b)是有码间串扰的基带脉冲序列，此波形已经失真，用示波器观察到的图4-30(b)扫描迹线就不完全重合，眼图的迹线就会不清晰，“眼睛”张开得较小，如图4-30(d)所示。对比图4-30(c)和图4-30(d)可知，眼图的“眼睛”张开大小反映着码间串扰的强弱。图4-30(c)眼图中央垂直线即表示最佳判决时刻，信号取值为±1，眼图中央的横轴位置即为最佳判决门限电平。

眼图对于数字信号传输系统给出了很有用的情况，它能直观地表明码间串扰和噪声的影响，能评价一个基带系统的性能优劣。因此可把眼睛理想化，简化为一个模型，如图4-32所示，该图表示如下意义：

(1) 最佳抽样时刻应选择在眼图中眼睛张开的最大处。

(2) 对定时误差的灵敏度，由斜边斜率决定，斜率越大，对定时误差就越灵敏。 (3) 在抽样时刻上，眼图上下两分支的垂直宽度，都表示了最大信号畸变。

(4) 在抽样时刻上，上、下两分支离门限最近的一根线迹至门限的距离表示各自相应电平的噪声容

限，噪声瞬时值超过它就可能发生判决差错。

(5) 对于信号过零点取平均来得到定时信息的接收系统，眼图倾斜分支与横轴相交的区域的大小，

表示零点位置的变动范围，这个变动范围的大小对提取定时信息有重要影响。

4.7 时域均衡原理

实际的基带传输系统不可能完全满足无码间串扰传输条件，因而码间串扰是不可避免的。当串扰严重时，必须对系统的传输函数H(ω)进行校正，使其接近无码间串扰要求的特性。理论和实践均表明，在基带系统中插入一种可调(或不可调)滤波器就可以补偿整个系统的幅频和相频特性，这个对系统校正的过程称为均衡。实现均衡的滤波器称为均衡器。

均衡分为时域均衡和频域均衡。频域均衡是从频率响应考虑，使包括均衡器在内的整个系统的总传输函数满足无失真传输条件。而时域均衡则是直接从时间响应考虑，使包括均衡器在内的整个系统的冲击响应满足无码间串扰条件。由于目前数字基带传输系统中主要采用时域均衡，因此这里仅介绍时域均衡原理。 4.7.1 时域均衡原理

时域均衡的基本思想：利用波形补偿的方法将失真的波形直接加以校正，这可以利用观察波形的方

法直接调节。

时域均衡器又称横向滤波器，由一抽头延迟线加上一些可变增益放大器组成，如图4-34所示。

设基带系统的传输特性为)(ωH ,横向滤波器的频率特性为)(ωT ，若)()()('ωωωH H T =，则)('ωH 应满足)(ωeq H 。

理论上，应有无限长的均衡滤波器才能把失真波形完全校正。但因为实际信道仅使一个码元脉冲波形对邻近的少数几个码元产生串扰，故实际上只要有一、二十个抽头的滤波器就可以了。抽头数太多会给制造和使用带来困难。实际应用时，是用示波器观察均衡滤波器输出信号h(t)的眼图。通过反复调整各个增益放大器的C i ，使眼图的“眼”张开最大为止。

4.8 部分响应技术

理想低通传输特性实际上是无法实现的，就算实现，对抽样判决的定时要求也十分严格；为了解决定时问题，提出了余弦滚降传输特性，虽然尾巴衰减快、对定时要求低，但依旧有问题——频带利用率低，对高速传输尤其不利。

部分响应技术的提出就是为了解决这些问题。我们把频带利用率高、波形“尾巴”衰减大、收敛快的波形叫做部分响应波形；形成部分响应波形的技术就称为部分响应技术。

部分响应系统：有控制地在某些码元的抽样时刻引入码间串扰，而在其他码元的抽样时刻无码间串

扰，那么就能使频带利用率提高到理论上的最大值，同时又可以降低对定时的精度要求。通常把这种波形称为部分响应波形。利用部分响应波形进行传送的基带传输系统称为部分响应系统。

通信原理数字信号频带传输

第6章数字信号频带传输知识点 (1) 数字调幅、调频、调相——二元与多元系统信号分析； (2) 传输信道的利用——正交复用、带宽、频带利用率； (3) 解调方式——相干与非相干； (4) 各种系统噪声性能分析。知识点层次 (1) 以二元调制系统为基础，掌握数字调制解调模型及信号特征；理解噪声性能分析方法。掌握基于信噪比的误比特率公式与比较分析； (2) 掌握以QPSK、QAM、MSK为重点的基本原理与技术特征，并熟悉有关重要参量与技术措施；掌握各种传输方式误码率表示式； (3) 通过大体了解改进型调制技术特点，了解现代调制技术思路；本章涉及的系统最佳化设计思想信号设计——基于已调波信号间正交的概念；传输技术——基于正交载波复用与多元调制技术；接收技术——基于相干接收与最佳接收的原理及发展。

6.1 数字频带调制概述通过第3章模拟调制的讨论，我们已明确到，以调制信号去正比例控制正弦载波3个参量之一，可以产生载荷信息的已调波，并分为线性调制（幅度调制）和角度调制（调频与调相）。现将模拟调制信号改换为数字信号，仍去控制正弦载波，就可以得到相应的数字调幅、数字调频与数字调相等已调波。本章拟首先介绍二元数字信号作为调制信号的基本调制方式。它们已调波分别称为二元幅移键控——ASK（amplitude shift keying）、二元频移键控——FSK（frequency shift keying）和二元相移键控——PSK（phase shift keying），并分别分析与计算它们在不同解调方式下的抗噪声性能。然后介绍以多进制符号（M元）控制载波某1个或1、2个参量构成的多元调制，以及常用的优质调制技术。本章讨论问题的基本着眼点为：（1）各种数字调制方式的发送信号（已调波构成）的设计考虑及其时、频域表示方式。（2）针对已调波的时—频域特点，给出其传输有效带宽，讨论它们对于传输信道频带利用率。（3）相干与非相干解调方法与解调效果评价。（4）分析不同调制与不同解调方式的系统，在高斯信道环境下的抗噪声性能，同时计算它们的接收信号的比特或符号误差概率。（5）在此基础上，能使读者深入了解到如何进行信号与系统优化设计，能够达到既有效又可靠信息传输。就本章内容而言，称为数字信号频带传输（或调制），也可称为数字信号的载波传输（或调制）。虽然调制信号为二元或多元数字信号，但已调波信号却是连续波，因此也可称为数字信号的模拟传输。本章覆盖的内容与概念很多，设计的数字分析也往往比较繁杂，所设计的调制技术均有很大的实用意义，并在不断发展。 6.2 二元幅移键控（ASK） 6.2.1 ASK信号分析

《数字通信原理(第三版)》教材课后习题答案

《数字通信原理》习题解答第1章概述 1-1 模拟信号和数字信号的特点分别是什么? 答：模拟信号的特点是幅度连续；数字信号的特点幅度离散。 1-2 数字通信系统的构成模型中信源编码和信源解码的作用是什么?画出话音信号的基带传输系统模型。答：信源编码的作用把模拟信号变换成数字信号，即完成模/数变换的任务。信源解码的作用把数字信号还原为模拟信号，即完成数/模变换的任务。话音信号的基带传输系统模型为 1-3 数字通信的特点有哪些? 答：数字通信的特点是：（1）抗干扰性强，无噪声积累；（2）便于加密处理；（3）采用时分复用实现多路通信；（4）设备便于集成化、微型化；（5）占用信道频带较宽。 1-4 为什么说数字通信的抗干扰性强，无噪声积累? 答：对于数字通信，由于数字信号的幅值为有限的离散值(通常取二个幅值)，在传输过程中受到噪声干扰，当信噪比还没有恶化到一定程度时，即在适当的距离，采用再生的方法，再生成已消除噪声干扰的原发送信号，所以说数字通信的抗干扰性强，无噪声积累。 1-5 设数字信号码元时间长度为1s μ，如采用四电平传输，求信息传输速率及符号速率。答：符号速率为 Bd N 661010 11===-码元时间信息传输速率为 s Mbit s bit M N R /2/1024log 10log 6 262=?=?== 1-6 接上例，若传输过程中2秒误1个比特，求误码率。

答：76105.210 221)()(-?=??==N n P e 传输总码元发生误码个数 1-7 假设数字通信系统的频带宽度为kHz 1024，可传输s kbit /2048的比特率，试问其频带利用率为多少Hz s bit //? 答：频带利用率为 Hz s bit Hz s bit //2101024102048)//3 3 =??==（频带宽度信息传输速率η 1-8数字通信技术的发展趋势是什么？答：数字通信技术目前正向着以下几个方向发展：小型化、智能化，数字处理技术的开发应用，用户数字化和高速大容量等。第2章数字终端编码技术 ——语声信号数字化 2-1 语声信号的编码可分为哪几种？答：语声信号的编码可分为波形编码（主要包括PCM 、ADPCM 等）、参量编码和混合编码（如子带编码）三大类型。 2-2 PCM 通信系统中A ／D 变换、D ／A 变换分别经过哪几步? 答：PCM 通信系统中A ／D 变换包括抽样、量化、编码三步； D ／A 变换包括解码和低通两部分。 2-3 某模拟信号频谱如题图2-1所示，（1）求满足抽样定理时的抽样频率S f 并画出抽样信号的频谱（设M S f f 2=）。（2）若,8kHz f S =画出抽样信号的频谱，并说明此频谱出现什么现象? 题图2-1

通信原理综合实验数字频带传输系统的仿真报告解析

课程名称数字通信综合实验题目数字频带传输系统的仿真专业电子信息工程班级学号姓名指导教师地点时间：2015年7月04日至2015年7月08日

摘要此次课程设计主要运用MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台对2ASK频带传输系统仿真，并把运行仿真结果输入到显示器，根据显示器结果分析设计的系统性能。在设计中，目的主要是仿真通信系统中频带传输技术中的ASK调制。产生一段随机的二进制非归零码的频带信号，对其进行ASK调制后再加入加性高斯白噪声传输，在接收端对其进行ASK解调以恢复原信号，观察还原是否成功。通过Simulink的仿真功能摸拟到了实际中的2ASK 调制与解调情况。关键词：Simulink ；高斯白噪声；调制与解调

第1章前言 (4) 1.设计平台 (4) 2. Simulink (5) 第2章通信技术的历史和发展 (7) 2.1通信的概念 (7) 2.2 通信的发展史简介 (9) 2.3通信技术的发展现状和趋势 (9) 第3章2ASK的基本原理 (10) 3.1 2ASK定义 (10) 3.2 2ASK的调制 (11) 3.3 2ASK的解调 (11) 第4章2ASK频带系统设计方案 (12) 4.1仿真系统的调制与解调过程 (12) 4.2 SIMULINK下2ASK系统的设计 (12) 第5章仿真结果分析 (17) 第6章出现的问题及解决方法 (23) 第7章总结 (24) 参考文献 (24)

第1章前言在现代数字通信系统中，频带传输系统的应用最为突出。将原始的数字基带信号，经过频谱搬移，变换为适合在频带上传输的频带信号，传输这个信号的系统就称为频带传输系统。在频带传输系统中，根据数字信号对载波不同参数的控制，形成不同的频带调制方法。幅移键控法(ASK)的载波幅度是随着调制信号而变化的，其最简单的形式是，载波数字形式的调制信号在控制下通断，此时又可称作开关键控法(OOK)。本设计中选择正弦波作为载波，用一个二进制基带信号对载波信号的振幅进行调制，载波数字信号1或0的控制下通或断，在信号为1的状态载波接通，此时传输信道上有载波出现；在信号为0的状态下，载波被关断，此时传输信道上无载波传送，调制后的信号的频带宽度为二进制基带信号宽度的两倍，此制称为二进制振幅键控信号。数字调制就是对基带数据信号进行变换，实现信号频谱的“搬移”数据的发送端进行搬移的过程称作“调制”，在称作调制器的设备中完成。在数据的接收端，有一个相反的变换被称作“解调”的过程，解调过程在称作解调器的设备中完成。经过调制的后的信号在一个很高的频段上占有一定的带宽，由于所处频段很高，使得其最高频率和最低频率的相对偏差变小（最高频率和最低频率的比值略大于1），这样的信号称为频带信号或射频信号，相应的传输系统称作频带传输系统。数字频带传输系统或带通信号是现代通信系统的非常重要部分，通过调制来时信号与信道特新相匹配从而达到效果、传输为目的。数字频带传输系统既可用于低速数据信道，而可以用于中、高速数字信道，其应用很广泛，因此研究数字频带传输系统具有非常重要的义。理解和掌握二进制数字调制通信系统的各个关键环节，包括调制、解调、滤波、传输、噪声对通信质量的影响等。在数字信号处理实验课的基础上更加深入的掌握数字滤波器的设计原理及实现方法。是学习者对系统各关键点的信号波形及频谱有深刻的认识。设计或分析一个简单的通信系统，可以进一步理解通信系统的基本组成、模拟通信和数字通信的基础理论、通信系统发射端信号的形成及接收端信号解调的原理、通信系统信号传输质量的检测等方面的相关知识。 1.设计平台 MATLAB是美国MathWorks公司生产的一个为科学和工程计算专门设计的交互式大型

数字基带传输系统作业题及答案

数字基带传输系统作业题填空题 1数字基带系统产生误码的原因是抽样时刻的和的影响。 2．数字基带系统中常采用均衡器和系统来改善系统的性能。 3．为了衡量基带传输系统码间干扰的程度，最直观的方法是______________。 4.双极性数字基带信号，等概时码速率fs的离散分量，不等概时fs的离散分量。 5.有限长横向滤波器的作用是码间串扰。 6.码间串扰是在对某码元识别时，其它码元在该的值。判断题： 1.利用显示均衡波形的眼图可以改善传输性能。 2.对于频带限制在（0，4fm）Hz的时间连续信号m(t)，要想无失真的从抽样信号中恢复出m(t)，抽样频率至少要为4fmHz。简答题 1．第一类部分响应系统输入数字码an为11001，试写出预编码后的所有可能bn码以及相关编码后的分别是什么？ 2.无码间干扰时，基带传输系统的误码率取决于哪些参数？怎样才能降低系统的误码率？3．（15分）已知信息代码为100000110000011; （1）试确定相应的AMI码及HDB3码; （2）并分别画出他们的单极性不归零波形图；（3）设数字基带传输系统的频带宽度为9KHZ，若采用α=0.5的滚降系统特性，请确定无码间串扰的最高传码率及频带利用率。 4. ( 12分)若传送的数据为11000001100110000101，则相应的HDB3码为何？如果数据等概且独立地取1或0，相应的HDB3码通过某数字基带系统传送，其系统响应h(t)= cos((t/4Ts) 0( t (3Ts Ts为码宽， 0 其它t 简要说明该系统是否存在码间串扰？ 5.二进制数字基带信号1011000101，通过第I类部分响应系统进行传输。 1.试画出第I类部分响应系统原理方框图; 2.由上述基带码通过第I类部分响应系统的变换过程验证信号传输的正确性。 6. 数字基带传输系统的传输特性H（ω）如下图，当传输速率分别为fb=2w、fb=3w时，画图分析在抽样点上是否有码间串扰？ 1.码间串扰；加性噪声； 2.时域；部分响应； 3.眼图； 4..不存在.存在 5..减小 6.抽样时刻（╳）（╳） 1．an： 1 0 1 0 1 预编码后bn码：0 1 1 0 0 1 相关编码后码： 1 2 1 0 1 2.无码间干扰时基带传输系统的误码率依赖于信号峰值A与噪声均方根值之比，而与采用什么样的信号形式无关，但这里的信号形式必须是能够消除码间干扰的。若比值越大，则误码率就越小。

通信原理------数字基带传输实验报告

基带传输系统实验报告一、实验目的 1、提高独立学习的能力； 2、培养发现问题、解决问题和分析问题的能力； 3、学习matlab的使用； 4、掌握基带数字传输系统的仿真方法； 5、熟悉基带传输系统的基本结构； 6、掌握带限信道的仿真以及性能分析； 7、通过观察眼图和星座图判断信号的传输质量。二、实验原理在数字通信中，有些场合可以不经载波调制和解调过程而直接传输基带信号，这种直接传输基带信号的系统称为基带传输系统。基带传输系统方框图如下：基带传输系统模型如下：

各方框的功能如下：（1）信道信号形成器（发送滤波器）：产生适合于信道传输的基带信号波形。因为其输入一般是经过码型编码器产生的传输码，相应的基本波形通常是矩形脉冲，其频谱很宽，不利于传输。发送滤波器用于压缩输入信号频带，把传输码变换成适宜于信道传输的基带信号波形。（2）信道：是基带信号传输的媒介，通常为有限信道，如双绞线、同轴电缆等。信道的传输特性一般不满足无失真传输条件，因此会引起传输波形的失真。另外信道还会引入噪声n（t），一般认为它是均值为零的高斯白噪声。（3）接收滤波器：接受信号，尽可能滤除信道噪声和其他干扰，对信道特性进行均衡，使输出的基带波形有利于抽样判决。（4）抽样判决器：在传输特性不理想及噪声背景下，在规定时刻（由位定时脉冲控制）对接收滤波器的输出波形进行抽样判决，以恢复或再生基带信号。（5）定时脉冲和同步提取：用来抽样的位定时脉冲依靠同步提取电路从接收信号中提取。三、实验内容 1采用窗函数法和频率抽样法设计线性相位的升余弦滚讲的基带系统(不调用滤波器设计函数,自己编写程序) 设滤波器长度为N=31，时域抽样频率Fo为 4 /Ts，滚降系数分别取为、、1，

北邮数字通信原理期末综合练习题

《数字通信原理》综合练习题一、填空题 1、模拟信号的特点是____幅度（信号强度）的取值连续变化____，数字信号的特点是___幅度的取值离散变化______。 2、模拟通信采用____频分制___实现多路通信，数字通信采用____时分制____ 实现多路通信。 3、PAM信号的___幅度_____连续，___时间____离散，它属于___模拟___信号。 4、数字通信系统的主要性能指标有______有效性___和____可靠性______两个方面。 5、A/D变换包括_____抽样_____、______量化_____和______编码____三步。 6、D/A变换包括______译码______和____低通______两步。 7、波形编码是_对信号波形进行的编码（或根据语声信号波形的特点，将其转换为数字信号）__________。 8、参量编码是___提取语声信号的一些特征参量对其进行编码______________。 9、抽样是将模拟信号在___时间上_______离散化的过程，抽样要满足__抽样定理。 10、量化是将PAM信号在____幅度上_________离散化的过程。 11、量化分为___均匀量化________和___非均匀量化__。 12、均匀量化量化区内（非过载区）的最大量化误差为___=△/2 __；过载区内的最大量化误差为____>△/2___。 13、A律压缩特性小信号时，随着A的增大，信噪比改善量Q____提高_____；大信号时，随着A的增大，信噪比改善量Q___下降______。 14、实现非均匀量化的方法有___模拟压扩法_____和_____直接非均匀编解码法 ____。 15、A律压缩特性一般A的取值为____87.6________。 16、线性编码是_____具有均匀量化特性的编码_____________。

数字信号处理名词解析及滤波器原理和设计

论述计算题（40分） 1、试分析DFT与DTFT及Z变换之间的关系，并详细阐述用DFT计算线性卷积的方法和步骤。 FT（傅里叶变换）是对纯虚数变换的情况，是拉普拉斯变换的特殊情况，即傅里叶变换是S仅在虚轴上取值的拉普拉斯变换。 Z变换是离散化的拉普拉斯变换（即拉普拉斯变换对应的是连续信号，而Z变换对应的是离散信号），是离散时间傅里叶变换（DTFT）的一种拓展形式，所以Z变换和拉普拉斯变换类似。 DFT（离散傅里叶变换）是傅里叶变换的离散形式，也即将x(t)进行傅里叶变换后进行离散采样得的函数X[jw] DTFT（离散时间傅里叶变换）为将x(t)先进行离散采样处理得到离散时间系列x[n]，然后再对x[n]进行傅里叶变换。可以看作是将()jw X e在频域展开为傅立叶级数，傅立叶系数即是x[n]。DTFT是Z变换的特殊情况，只有绝对可和的离散信号才有DTFT，所以Z变换用于那些不满足绝对可和的信号，如T j T z eσ+Ω =(T 是采样间隔)，当σ=0时,就是DTFT。此时其时域是离散的，而频域依然是连续的。图像上，对应的是z平面的单位圆。用DFT计算线性卷积：线性卷积：一个离散序列通过一个离散的线性时不变系统，它的输出即为y[k]，即在时域上，输出信号等于输入信号和系统的单位脉冲响应h[k] 的卷积。即：y[][]*[] k x k h k = y[k] 利用DFT 的循环卷积特性，可由DFT 计算线性卷积：比如若系列x[k]的长度为N，系列h[k]的长度为M，则L>=N+M-1点的循环卷积等于x[k]与h[k]的线性卷积。

即： x[k]*h[k]=x1[k] h1[k]DFT 实现具体过程为： 1. 首先将两序列在尾部补零，延拓成长度为L=M+N -1的序列 2. 将两序列进行循环卷积，卷积后的结果即为线性卷积的结果即：其中乘法总次数为：23log 2 L L L ? + 结论：线性卷积可以完全使用DFT 实现，而DFT 可以使用其快速算法FFT 大大降低计算量。 2、试分析归纳总结IIR 滤波器设计的基本思路及典型的几种滤波器实现方法。数字IIR （无线冲击响应）滤波器设计的基本思路是：首先给定数字滤波器的技术指标，然后将其装换为模拟滤波器的技术指标，之后再转换成模拟低通滤波器的技术指标，代入到设计的模拟低通滤波器G(p)，得到模拟低通、高通、带通、带阻滤波器H(s)，最后通过转换便可得到数字低通、高通、带通、带阻滤波器H(z)。模拟低通滤波器的设计： 1、首先给定模拟低通滤波器的技术指标通带截止频率p ω、组带下限截止频率 s ω、通带允许的最大衰减p α和阻带内应达到的最小衰减s α

数字通信原理复习

复习题名词：同步, 映射, 抽样，量化, DPCM, 汉明码, 复用, 定位，时分多路复用，正码速调整，同步复接，异步复接问答： 1.数字信号和模拟信号的特点。 2.数字信号的有效性和可靠性指标及其计算方法。 3.为什么数字通信的抗干扰性强，无噪声积累? 4.低通和带通信号抽样定理。 5.回答均匀量化与非均匀量化的特点，说明为什么引入非均匀量化. 6.说明码的抗干扰能力与最小码距的关系. 7.什么叫PCM零次群? PCM30/32一至四次群的速率和接口码型分别是什么? 8.帧同步的目的是什么? PCM30/32系统的帧同步码型为何? 9.PCM帧同步系统处理流程图。 10.PCM30/32系统帧结构。 11.PCM帧同步系统中，前方保护和后方保护分别是指什么？其各自防止的现象是什么？ 12.PCM一次群到异步复接二次群，与同步复接的区别。 13.简述SDH通信系统的特点。 14.SDH帧结构分哪几个区域? 各自的作用是什么? 15.SDH 网的速率等级有哪些? 16.SDH 中复用的概念是什么? 17.SDH 传送网的基本物理拓扑有哪几种? 18.SDH数字通信系统的特点是什么？ 19.画出SDH帧结构，计算出STM-N各个区域的速率大小 20.SDH网同步方式和时钟工作方式。 21.G.707 SDH复用结构。计算方面： 1.A律13折线编解码，7/11变换； 2.带通信号的抽样及其计算，抽样后信号的频谱形式； 3.循环码计算，循环码多项式，监督矩阵和生成矩阵

4.SDH帧结构中各个信息结构速率的计算 5.系统循环码的多项式计算。 1. 某设备未过载电平的最大值为4096mv，有一幅度为2000mv的样值通过A律13折线逐次对分编码器，写出编码器编码过程及输出的8位PCM码。 2. PCM30/32路的帧长，路时隙宽，比特宽，数码率各为多少？ 3. 设数字信号码元时间长度为05sμ，如采用八电平传输，求信息传输速率及符号速率；若传输过程中2秒误1个比特，求误码率。 4. 为什么同步复接要进行码速变换？答：对于同步复接，虽然被复接的各支路的时钟都是由同一时钟源供给的，可以保证其数码率相等，但为了满足在接收端分接的需要，还需插入一定数量的帧同步码；为使复接器、分接器能够正常工作，还需加入对端告警码、邻站监测及勤务联络等公务码（以上各种插入的码元统称附加码），即需要码速变换。 5. 异步复接中的码速调整与同步复接中的码速变换有什么不同？答：码速变换是在平均间隔的固定位置先留出空位，待复接合成时再插入脉冲（附加码）；而码速调整插入脉冲要视具体情况，不同支路、不同瞬时数码率、不同的帧，可能插入，也可能不插入脉冲（不插入脉冲时，此位置为原信息码），且插入的脉冲不携带信息。 6.由STM-1帧结构计算出①STM-1的速率。②SOH的速率。③AU-PTR的速率。 7.采用13折线A律编码，设最小的量化级为1个单位，已知抽样脉冲值为-95 单位。 (1)试求此时编码器输出码组，并计算量化误差（段内码用自然二进制码）；写出对应于该7位码（不包括极性码）的均匀量化11位码。 8.设数字信号码元时间长度为1sμ，如采用四电平传输，求信息传输速率及符号速率。答：符号速率为

通信原理数字基带传输系统习题及其答案

第四章（数字基带传输系统）习题及其答案【题4－1】设二进制符号序列为，试以矩形脉冲为例，分别画出相应的单极性码型，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。【答案4－1】【题4－2】设随机二机制序列中的0和1分别由()g t 和()g t -组成，其出现概率分别为p 和(1)p -： 1）求其功率谱密度及功率； 2）若()g t 为图（a ）所示的波形，s T 为码元宽度，问该序列存在离散分量 1 s f T =否 3）若()g t 改为图（b ）所示的波形，问该序列存在离散分量1 s f T =否【答案4－2】 1）随机二进制序列的双边功率谱密度为由于可得：式中：()G f 是()g t 的频谱函数。在功率谱密度()s P ω中，第一部分是其连续谱成分，第二部分是其离散谱成分。随机二进制序列的功率为 2）当基带脉冲波形()g t 为 ()g t 的付式变换()G f 为因此式中： 1 s s f T = 。所以，该二进制序列不存在离散分量。 3）当基带脉冲波形()g t 为

()g t 的付式变换()G f 为因此式中： 1s s f T = 。所以，该二进制序列存在离散分量。【题4－3】设二进制数字基带信号的基本脉冲序列为三角形脉冲，如下图所示。图中s T 为码元宽度，数字信息1和0分别用()g t 的有无表示，且1和0出现的概率相等： 1）求数字基带信号的功率谱密度； 2）能否重该数字基带信号中提取同步所需的频率1 s s f T =的分量若能，计算该分量的功率。【答案4－3】 1）由图得 ()g t 的频谱函数()G ω为由题设可知所以代入二进制数字基带信号的双边功率谱密度函数表达式，可得 2）二进制数字基带信号的离散谱分量()v P ω为当1m =±时，s f f =±，代入上式可得因为该二进制数字基带信号中存在1s s f T =的离散分量，所以能从该数字基带信号中提取码元同步所需的频率1s s f T =的分量。该频率分量的功率为【题4－5】已知信息代码为，求相应的AMI 码、HDB3码、PST 码及双相码。【答案4－5】 AMI 码： +10000 0000 –1＋1 HDB3码； +1000+V-B00-V0+1-1

数字信号处理器原理及应用(B)-线下-附答案

东北大学继续教育学院数字信号处理器原理及应用试卷（作业考核线下） B 卷（共 4 页） 1. 数字信号处理器（DSP ）主要针对描述连续信号的模拟信号进行运算。(× ) 2. DSP 是在数字信号变换成模拟信号以后进行高速实时处理的专用处理器。( ×) 3. 定点与浮点DSP 的基本差异在于它们各自表达的数值范围不同。(× ) 4. Q30格式的数据可以表达ππ~-之间的范围。(× ) 5. 当采用双电源器件芯片设计系统时，需要考虑系统上电或掉电操作过程中内核和IO 供电的相对电压和上电次序。 (√ ) 6. F2812处理器的所有外设寄存器全部分组为外设帧PF0，PF1和PF2。这些帧都映射到处理器的数据区。(√ ) 7. 当捕获单元完成一个捕获时，在FIFO 中至少有一个有效的值，如果中断未被屏蔽，中断标志位置位，产生一个外设中断请求。(× ) 8. CAN 的基本协议只有物理层协议和网络层协议。(× ) 9. 多处理器通信方式主要包括空唤醒（idle-line ）或地址位(address bit)两种多处理器通信模式。(√ ) 10. 在TMS320F2812数字信号处理器中，ADC 模块是一个12位带流水线的模数转换器。(√ ) 二、选择题（2分/题） 1.为避免产生短通状态可以采用两种方法：调整功率管或者 A A 调整PWM 控制信号 B 调整CPU 频率 C 调整通信速率 D 调整系统时间 2.光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成 B 的传感器 A 模拟量 B 脉冲或数字量 C 通信数据 D 输入数据 3.当电机轴上的光电编码器产生正交编码脉冲时，可以通过两路脉冲的先后次序确定电机的__ A A 转动方向 B 角位置 C 角速度 D 线速度 4.当使用正弦调整时，PWM 产生的交流电机的电流对称PWM 信号与非对称的PWM 信号相比 C A 非对称PWM 信号小 B 一样大 C 对称PWM 信号小 D 不确定 5.如果不明原因使CPU 进入死循环，而不进行看门狗复位，看门狗将产生一个 D 信号 A 警告 B 错误 C 提示 D 复位 6.TMS320F2812的串口SCI 的数据帧包括 A 个起始位 A 2 B 1 C 0 D 1.5 7.TMS320F2812 的ADC 模块有 A 采样和保持(S/H)器 A 两个 B 一个 C 四个 D 三个 8.当PWM 输出为低电平有效时，它的极性与相关的非对称/对称波形发生器的极性 B A 无关 B 相反 C 相等 D 相同 9.在电机控制系统中，PWM 信号控制功率开关器件的导通和关闭，功率器件为电机的绕组提供期望的 B

数字通信原理与技术(第四版)复习笔记

数字通信原理与技术（第四版）西安电子科技大学出版社复习笔记第一章我国主要采用欧洲的GSM系统第四代移动通信系统特点：1.传输速度更高2.通信服务多元化3.智能化程度更高4.良好的兼容性关键技术：1.定位技术2.切换技术3.软件无线电技术4.智能天线技术 5.无线电在光纤中的传输技术 6.网络协议与安全 7.传输技术 8.调制和信号传输技术 “三网融合”趋势：电信网，计算机网，有线电视网一般意义上的通信是指由一地向另一地进行消息的有效传递。通信从本质上来讲是实现信息传递功能的一门科学技术，它要将有用的信息无失真、高效率地进行传输，同时还要在传输过程中将无用信息和有害信息抑制掉。通信中工作频率与工作波长可互换：公式为λ=c/f，λ工作波长，f工作频率，c光速基带传输：不采用调制频带传输：采用调制脉冲数字调制：APC-自适应可预测编码LPC-线性可预测编码通信方式： 1.按消息传送的方向与时间分单工通信：单方向传输。广播半双工通信：不能同时收和发。对讲机、收发报机全双工通信：可同时双向传输信息。普通电话、各种手机 2.按数字信号排序分串序传输：代表信息的数字信号序列按时间顺序一个接一个在信道传输并序传输：分割成两路或以上的序列同时在信道传输 3.按通信网络形式分点到点通信方式、点到多点通信（分支）方式、多点到多点通信（交换）方式通信必有三个部分：发送端、接收端、信道模拟通信系统两种变换： 1.把连续消息变换成电信号（发端信息源完成）和把电信号恢复成最初的连续信号（收端受信者完成） 2.将基带信号转换成其频带适合信道传输的信号，由调制器完成；在接收端经过相反的变换，由解调器完成已调信号三个基本特性： 1.携带有信息 2.适合在信道中传输 3.具有较高频率成分数字通信系统：信道中传输数字信号的系统数字频带传输通信系统在数字通信中，称节拍一致为“位同步”或“码元同步”；称编组一致为“群同步”或“帧同步”。

数字通信原理试卷及答案.

数字通信原理试卷一一、填空题（每题3分） 1、通信的目的是_______ 或________ 信息。 2、通信方式有两种基本形式，即________通信和_______ 通信。 3、数字通信在____________和____________上均是离散的。 4、某一数字信号的符号传输速率为1200波特（Bd），若采用四进制传输，则信息传输速率为___________。 5、设信道的带宽B=1024Hz，可传输2048 bit/s的比特率，其传输效率η=_________。 6、模拟信号经抽样、量化所得到的数字序列称为________信号,直接传输这种信号称为___________。 7、目前最常用的多路复用方法为________复用和_______复用。 8、由于噪声的干扰可能使帧同步码出现误码，我们将这种情况称为_____________。 9、一般PCM（脉冲编码调制）的帧周期为__________。 10、PCM30/32制式中一复帧包含有_____帧，而每一帧又包含有_____个路时隙，每一路时隙包含有______个位时隙。一、1、交换、传递；2、基带传输、频带传输；3、幅度、时间；4、2400b/s 5、2b/s/hz； 6、数字、基带； 7、频分、时分； 8、假失步； 9、125 us 10、16 32 8 二、选择题（每题2分）二、1、a ；2、b ；3、c ；模拟信号的特点为： (a) 幅度为连续(b) 时间域上全有值 (c) 幅度连续，时间间断(d) 幅度离散 1、数字基带信号为： (a) 基础信号(b)完成了模数变换后的信号 (c) 频带搬以后的信号(d)仅为和值的信号 2、量化即 (a) 对样值进行定量(b) 在时间域上进行离散化 (c) 将信号样值幅度变换为有限个离散值 (d)将样值幅度分层为无限个值

数字基带信号的传输码型

基带数字信号的表示和传输图1-1：基带传输模型图 1）信号形成器：产生适合于信道传输的基带信号波形。 2）信道：允许基带信号通过的媒介。 3）接收滤波器：用来接收信号，尽可能滤除信道噪声和其他干扰，对信道特性进行均衡，使输出的基带信号有利于判决。 4）抽样判决器：在传输特性不理想及噪声背景下，在规定时刻（由位定时脉冲控制）对将接收滤波器的输出波形进行抽样判决，以恢复或再生基带信号。 5）定时脉冲和同步提取：用来抽样的位定时脉冲依靠同步提取电路从接收信号中提取，位定时的准确性将直接影响判决效果。 2.常见的数字基带传输码型（1）AMI AMI(Alternative Mark Inversion)码的全称是传号交替反转码，其编码规则是三元码，“1”交替地变换为“+1”和“-1”，“0”保持不变采用归零码，脉冲宽度为码元宽度之半“0”，“1”不等概时也无直流；零频附近的低频分量小；频率集中在1/2码速处；编解码电路简单，且可以利用传号极性交替这一规律观察五码情况；整流成归零码之后，从中可以提取定时分量。连0码多时，AMI 整流后的RZ 码连0也多，不利于提取高质量的位同步信号。AMI 码的波形图如图1-6所示： 1 011100000000111 +1-1000000000+1+1+1-1-1二进制码二进制波形AMI 波形 AMI 码图1-4 数字基带传输系统模型

图1-6 AMI 码波形（2）HDB 3码 HDB 3(3nd Order High Density Bipolar)码的全称是三阶高密度双极性码，是AMI 码的一种改进，保持了AMI 码的优点，使“0”连续不超过3个。其编码规则为：“1”交替地变换为＋1与－1的半占空归零码，但连“0”数小于或者等于3。当连“0”数等于4时，用取代节“000V ”或者“B00V ”代替，“V ”的极性与前一个非零符号的极性相同(这破坏了极性交替的规则，所以V 又称为破坏脉冲)；并要求相邻的“V ”也满足极性必须交替。V 的取值为+1或-1.B 的取值可以是0、+1、-1，以使V 同时满足(3)中的要求。 HDB3码波形如下： 1 011100000000111 +1-10000+V -B 00-V +1-1 +1-1+1二进制码二进制波形HDB3码波形 HDB3码图1-7 HDB 3码波形（3）双相码双向码又称为曼彻斯特(Manchester)码，用一个周期的正负对称方波表示“0”，而用其反相波形表示“1”，其编码规则：“1”用“10”表示，“0”用“01”表示，是一种双极性不归零波形，只有极性相反的两个电平；每个码元中心都有电平跳变，含有丰富的定时信息，且没有直流分量，编码过程也简单；缺点是占用带宽加宽，使频率利用率降低。双相码波形如下： 1 01110000011 二进制码二进制波形双相码波形双相码1001100110101010 01010101 图1-8 双相码波形

东大18年6月考试《数字信号处理器原理与应用》考核作业

https://www.wendangku.net/doc/d41895707.html, ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 东北大学继续教育学院数字信号处理器原理及应用试卷（作业考核线下） B 卷（共 4 页）注：请您单面打印，使用黑色或蓝色笔，手写完成作业。杜绝打印，抄袭作业。一、判断题（2分/题） 1. 数字信号处理器（DSP ）主要针对描述连续信号的模拟信号进行运算。( ) 2. DSP 是在数字信号变换成模拟信号以后进行高速实时处理的专用处理器。( ) 3. 定点与浮点DSP 的基本差异在于它们各自表达的数值范围不同。( ) 4. Q30格式的数据可以表达ππ~-之间的范围。( ) 5. 当采用双电源器件芯片设计系统时，需要考虑系统上电或掉电操作过程中内核和IO 供电的相对电压和上电次序。 ( ) 6. F2812处理器的所有外设寄存器全部分组为外设帧PF0，PF1和PF2。这些帧都映射到处理器的数据区。( ) 7. 当捕获单元完成一个捕获时，在FIFO 中至少有一个有效的值，如果中断未被屏蔽，中断标志位置位，产生一个外设中断请求。( ) 8. CAN 的基本协议只有物理层协议和网络层协议。( ) 9. 多处理器通信方式主要包括空唤醒（idle-line ）或地址位(address bit)两种多处理器通信模式。( ) 10. 在TMS320F2812数字信号处理器中，ADC 模块是一个12位带流水线的模数转换器。( ) 二、选择题（2分/题） 1.为避免产生短通状态可以采用两种方法：调整功率管或者 A 调整PWM 控制信号 B 调整CPU 频率 C 调整通信速率 D 调整系统时间 2.光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成的传感器 A 模拟量 B 脉冲或数字量 C 通信数据 D 输入数据 3.当电机轴上的光电编码器产生正交编码脉冲时，可以通过两路脉冲的先后次序确定电机的 A 转动方向 B 角位置 C 角速度 D 线速度 4.当使用正弦调整时，PWM 产生的交流电机的电流对称PWM 信号与非对称的PWM 信号相比 A 非对称PWM 信号小 B 一样大 C 对称PWM 信号小 D 不确定 5.如果不明原因使CPU 进入死循环，而不进行看门狗复位，看门狗将产生一个信号 A 警告 B 错误 C 提示 D 复位 6.TMS320F2812的串口SCI 的数据帧包括个起始位 A 2 B 1 C 0 D 1.5 7.TMS320F2812 的ADC 模块有采样和保持(S/H)器 A 两个 B 一个 C 四个 D 三个

基于simulink的数字基带传输系统仿真

基于s i m u l i n k的数字基带传输系统仿真 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT

基于s i m u l i n k的数字基带传输系统仿真【摘要】本课题主要是通过构建数字基带传输系统的各组成模块，包括信号发送，信号接受，谱分析和误码分析部分，从而对数字基带传输系统有深刻的认识。主要研究方法是利用Simulink软件进行数字基带传输系统的仿真，将各组成模块连接与封装，从而仿真出整个基带传输系统，最后通过调节噪声方差值的不同，运行并分析结果。研究的目的在于，熟悉基带传输系统各个环节，从而对基带传输系统有更深刻的了解。仿真的结果表明，在噪声较小的情况下误码率较小，较大的情况下则较大，而且各个模块基本可以完成其相对应的功能。本课题使用的MATLAB软件是当今最优秀的科技应用软件之一，它在许多科学领域中成为计算机辅助设计和分析、算法研究和应用开发的基本工具和首选平台。【关键词】数字基带传输系统；升余弦滤波器；数字基带信号；SIMULINK 1 引言通过对计算机仿真的了解，对计算机仿真在工程领域的运用，可以体会到它的优点仿真软件matlab在控制领域以及通信，数字信号处理等等领域都有它强大的生命力。其功能的完善奠定了它在各个领域的仿真的地位。通过对simulink的使用会对数字基带传输系统的各个部分具有更加直观而深刻的理解，对通信系统的仿真，以及各个波形的仿真，可以很直观的理解各个模块的功能以及注意的问题。需要仿真的包括基带信号，发送滤波器、接受滤波器、信道、定时系统、抽样判决系统、误码率分析模块眼图模块。现在通信系统是非常复杂和庞大的大规模系统，在各种噪声和干扰的存在下，一般很难通过解析的方法求得系统的精确数学描述。在这种情况下系统仿真就成为了一个极为有效的工具[2]。此外，在对现代通信系统协议、新算法和新体系结构的设计当中，直接进行试验测试几乎是不可能的，因为这些新系统、新算法、和新的体系结构根本就还没有实现，在这种情况下只能通过仿真来检验所考察的对象，从而验证这些新的结论，以及方法。在将来的科研以及教学当中matlab/simulink将会发挥很大的作用，一些科研所都在使用此软件，所以作为学生，或是研究者很有必要掌握这个重要的软件，从而对自己的工作或是学习带来方便。 2 基带传输系统介绍基本传输系统信号波形，传输码型，以及频谱特性的是研究的重点，核心是研究如何设计基带传输总特性，以消除码间串扰，以及如何有效地减小信道加性噪声的影响，从而提高系统抗噪声性能。最后通过眼图，误码率仪，等观测系统性能。整个传输系统的构成主要有：信源，发送设备，信道，接收设备，同步定时设备，判决抽样设备，误码率仪，眼图，功率谱仪等构成。其构成框图如下：图3-5数字基带信号传输系统的组成 1、信道信号形成器（发送滤波器）：压缩输入信号频带，把传输码变换成适宜于信道传输的基带信号波形。 2、信道：信道的传输特性一般不满足无失真传输条件，因此会引起传输波形的失真。另外信道还会引入噪声n(t) ，并假设它是均值为零的高斯白噪声。 3、接收滤波器：它用来接收信号，滤除信道噪声和其他干扰，对信道特性进行均衡，使输出的基带波形有利于抽样判决。 4、抽样判决器：对接收滤波器的输出波形进行抽样判决，以恢复或再生基带信号。 5、同步提取：用同步提取电路从接收信号中提取定时脉冲。传输系统各点波形

数字通信原理(附答案)[1]

1、已知一个4进制信号的码元速率为4800波特，则其对应的信息速率是( C ) A.4800bit/s B.2400bit/s C.9600bit/s D.14400bit/s 2、产生已抽样信号频谱混叠的原因是（ C ） A.f s≥f m B.f s=2f m C.f s<2f m D.f s≥2f m 3、样值为301△，它属于A律13折线的（ B ） A.第5量化段 B.第6量化段 C.第7量化段 D.第8量化段 4、在同一条链路上可传输多路信号，利用的是各路信号之间的（ B ） A. 相似性 B.正交性 C. 一致性 D. 重叠 5、在光纤中采用的多路复用技术是（ C ） A.时分复用 B. 频分复用 C.波分复用 D. 码分复用 R=( ), 信1、在4进制系统中，每秒钟传递1000个4进制符号，此系统的码元速率 B R( ).( A ) 息速率 b A.1000Bd,2000b/s B.2000Bd,2000b/s C. 2000Bd,1000b/s D. 1000Bd,1000b/s 2、满足抽样定理时低通型信号的抽样频率应选为（ D ） A.f s≥f m B.f s=2f m C.f s<2f m D.f s≥2f m 3、设模拟信号s(t)的幅度在[-2,2]v内均匀分布，对它进行奈奎斯特速率抽样，并均匀量化后，编为2进制码。量化间隔为1/64v，需要多少量化电平数？（ D ） A.64 B.128 C.192 D.256 4、消息码为：1010001110001，对应的AMI码为：（ A ） A. +10-1000+1-1+1000-1 B. +10-00000-1+1000-1 C. -10+1000+1-1+1000-1 D. +10+1000-1-1+1000+1 5、PCM30/32的二次群速率为（ B ） A.64 kb/s B.8.448Mb/s C.384kb/s D.2.048Mb/s 2、产生已抽样信号频谱混叠的原因是（ C ） A.f s≥f m B.f s=2f m C.f s<2f m D.f s≥2f m 3、均匀量化的PCM系统中，编码位数每增加1位，量化信噪比可增加（ C ）dB. A.2 B. 4 C. 6 D. 8 4、绝对码为：10010110，对应的相对码为：（ B ） A. 10100101 B.11100100 C. 11100110 D. 11000110 5、SDH采用的数字复接方法一般为（ B ） A.异步复接 B.同步复接 C.异步复接或同步复接 D.以上都不是 1、出现概率越__小__ 的消息，其所包含信息量越大； 2、模拟信号的数字化过程主要包括抽样、_量化 _和编码； 3、数字复接的方式主要有按位复接、按字复接和按帧复接； 4、为了减小相干载波的稳态相位误差，应减小带通滤波器带宽和增大锁相环的增益； 5、分组码（n,k）的编码效率为_ k/n ； 1、衡量数字通信系统可靠性的主要指标是___差错率； 2、模拟信号的数字化过程主要包括抽样、量化和编码； 3、数字复接的方式主要有按位复接、按字复接和按帧复接；