通信原理张会生课后习 题答案 Document serial number【KKGB-LBS98YT-BS8CB-BSUT-BST108】
思考题 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=
SSB单边带信号调制 由双边带过渡 双边带信号虽然抑制了载波,提高了调制效率,但调制后的频带宽度仍是基带信号带宽的2倍,而且上、下边带是完全对称的,它们所携带的信息完全相同。因此,从信息传输的角度来看,只用一个边带传输就可以了。我们把这种只传输一个边带的调制方式称为单边带抑制载波调制,简称为单边带调制(SSB)。 原理部分 采用单边带调制,除了节省载波功率,还可以节省一半传输频带,仅传输双边带信号的一个边带(上边带或下边带)。因此产生单边带信号的最简单方法,就是先产生双边带。然后让它通过一个边带滤波器,只传送双边带信号中的一个边带,这种产生单边带信号的方法称为滤波法。由于理想的滤波器特性是不可能作到的,实际的边带滤波器从带通到带阻总是有一个过渡带,随着载波频率的增加,采用一级载波调制的滤波法将无法实现。这时可采用多级调制滤波的办法产生单边带信号。即采用多级频率搬移的方法实现:先在低频处产生单边带信号,然后通过变频将频谱搬移到更高的载频处。产生SSB 信号的方法还有:相移形成法,混合形成法。 SSB移相法原理图
SSB移相法的形成的SystemView仿真 SSB移相法的形成上边带下边带 数学表达式 为简便起见,设调制信号为单频信号f(t)=Amcosωmt,载波为c(t)=cosωct,则调制后的双边带时域波形为:SDSB(t)=Amcosωmtcost=[Amcos(ωc+ωm)t+Amcos(ωc-ωm)t]/2 保留上边带,波形为:SUSB(t)=[Amcos(ωc+ωm)t]/2=Am(cosωctcosωmt-sinωctsinωmt)/2 保留下边带,波形为:SLSB(t)=[Amcos(ωc-ωm)t]/2=Am(cosωctcosωmt+sinωctsinωmt)/2 上两式中的第一项与调制信号和载波信号的乘积成正比,称为同相分量;而第二项的乘积则是调制信号与载波信号分别移相90°后相乘的结果,称为正交分量。由此可以
一、是非题 1、在单边带信号中插入强载波,可用包络检波法解调出基带信号。(对) 2、对于调频信号,也可以用其上边带或下边带传输信息。(错) 3、不管m(t)是什么信号,在m(t)cosωct的频谱中都没有离散谱fc.(错) 4、在数字通信中,若无码间串扰,则误码率为0。(错) 5、若宽带调频信号的基带信号最高频率增大一倍,则调频信号带宽也增大一倍。(错) 6、单极性数字信号的连0码时间越长,要求位同步器的同步保持时间也越长。(对) 7、只要无误码,则PCM接收机输出模拟信号中就无噪声(错)‘ 8、数字基带系统的频带利用率不可能大于2bit/(s.Hz)(错) 9、在频带利用率方面QPSK通信系统优于2PSK通信系统(对) 二、填空题 1、模拟通信系统中,可靠性最好的是(FM),有效性最好的是(SSB)。 2、在FM通信系统中,采用预加重和去加重技术的目的是(提高解调器输出信噪比)。 3、时分复用的话路数越多,信息速率(越大)。 4、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) 5、均匀量化器的量化信噪比与编码位数的关系是(编码位数增加1位,量化信噪比增大6dB),非均匀量化器可以提高(小)信号的量化信噪比。 (式9.4.10) 信号量噪比:(S/N)dB=20lg M=20lg2N (N为编码位数) 编码位数增加一位,(S/N)dB=20lg M=20lg2(N+1)-20lg2N=20lg2=6dB 6、改善FM系统抗噪声性能的有效措施是(采用预加重技术和去加重技术) 7、若信息速率为Wbit/s,则2PSK、4PSK信号的谱零点带宽分别为()和()Hz PSK信号为双极性不归零码,对基带信号R B=1/Ts=fs=R b/log2M, B=fs= R b/log2M 对调制信号:带宽为B调=2B=2 R b/log2M=2W/ log2M 对2PSK:带宽为:2W 对4PSK:带宽为:2W/ log2M =2W/2=W 8、设基带系统使用了五抽头的预置式自动均衡器,则此系统冲激响应的抽样值等于0的个数最少为(4),不等于0的个数最少为(1) 8、通过眼图,可以观察到(码间串扰)和(噪声)的大小 9、调频信号20cos(2*108π+8cos400πt)的最大频偏为(1600)Hz,带宽为(3600)Hz P1 05:m f为最大相位偏移,由调频信号可知其最大相位偏移为8,m f=8, 调制信号的频率:f m=400π/2π=200 所以最在频偏Δf=m f×f m=8200=1600. B=2(m f+1)f m=3600Hz 10、当无信号时,加性噪声是否存在?(存在),乘性噪声是否还存在?(不存在) 11、设基带信号的最高频率为3.4kHz的语音信号,则AM信号带宽为(6.8kHz),SSB信号带宽为(3.4kHz),DSB信号带宽为(6.8kHz)。 12、设信息速率为1.2kbit/s,则2ASK信号和4DPSK信号的频谱过零点带宽分别为()和()。 PSK信号为双极性不归零码,对基带信号R B=1/Ts=fs=R b/log2M, B=fs= R b/log2M 对调制信号:带宽为B调=2B=2 R b/log2M=2W/ log2M 对2PSK:带宽为:2W 对4PSK:带宽为:2W/ log2M =2W/2=W
MATLAB中用M文件实现SSB解调 一、课程设计目的 本次课程设计是对通信原理课程理论教学和实验教学的综合和总结。通过这次课程设计,使同学认识和理解通信系统,掌握信号是怎样经过发端处理、被送入信道、然后在接收端还原。 要求学生掌握通信原理的基本知识,运用所学的通信仿真的方法实现某种传输系统。能够根据设计任务的具体要求,掌握软件设计、调试的具体方法、步骤和技巧。对一个实际课题的软件设计有基本了解,拓展知识面,激发在此领域中继续学习和研究的兴趣,为学习后续课程做准备。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 二、课程设计内容 (1)熟悉MATLAB中M文件的使用方法,掌握SSB信号的解调原理,以此为基础用M文件编程实现SSB信号的解调。 (2)绘制出SSB信号解调前后在时域和频域中的波形,观察两者在解调前后的变化,通过对分析结果来加强对SSB信号解调原理的理解。 (3)对信号分别叠加大小不同的噪声后再进行解调,绘制出解调前后信号的时域和频域波形,比较未叠加噪声时和分别叠加大小噪声时解调信号的波形有何区别,借由所得结果来分析噪声对信号解调造成的影响。 (4)在老师的指导下,独立完成课程设计的全部内容,并按要求编写课程设计论文,文中能正确阐述和分析设计和实验结果。 三、设计原理 1、 SSB解调原理 在单边带信号的解调中,只需要对上、下边带的其中一个边带信号进行解调,就能够恢复原始信号。这是因为双边带调制中上、下两个边带是完全对称的,它们所携带的信息相同,完全可以用一个边带来传输全部消息。 单边带解调通常采用相干解调的方式,它使用一个同步解调器,即由相乘器和低通
第一章绪论 1.3何谓数字通信,数字通信有哪些优缺点 传输数字信号的通信系统统称为数字通信系统;优缺点: 1.抗干扰能力强; 2.传输差错可以控制; 3.便于加密处理,信息传输的安全性和保密性越来越重要,数字通信的加密处理比模拟通信容易的多,以话音信号为例,经过数字变换后的信号可用简单的数字逻辑运算进行加密,解密处理; 4.便于存储、处理和交换;数字通信的信号形式和计算机所用的信号一致,都是二进制代码,因此便于与计算机联网,也便于用计算机对数字信号进行存储,处理和交换,可使通信网的管理,维护实现自动化,智能化; 5.设备便于集成化、微机化。数字通信采用时分多路复用,不需要体积较大的滤波器。设备中大部分电路是数字电路,可用大规模和超大规模集成电路实现,因此体积小,功耗低; 6.便于构成综合数字网和综合业务数字网。采用数字传输方式,可以通过程控数字交换设备进行数字交换,以实现传输和交换的综合。另外,电话业务和各种非话务业务都可以实现数字化,构成综合业务数字网;缺点:占用信道频带较宽。一路模拟电话的频带为4KHZ带宽,一路数字电话约占64KHZ。 1.4数字通信系统的一般模型中的各组成部分的主要功能是什么 数字通行系统的模型见图1-4所示。其中信源编码与译码功能是提高信息传输的有效性和进行模数转换;信道编码和译码功能是增强数字信号的抗干扰能力;加密与解密的功能是保证传输信息的安全;数字调制和解调功能是把数字基带信号搬移到高频处以便在信道中传输;同步的功能是在首发双方时间上保持一致,保证数字通信系统的有序,准确和可靠的工作。 1-10通信系统的主要性能指标是有哪些? 通信系统的主要性能指标涉及有效性、可靠性、适应性、经济性、标准性、可维护性等。其中有效性和可靠性是主要性能指标,在模拟通信系统有效性可用有效传输频带来度量,同样的消息用不同的调制方式,则需要不同的频带宽度,数字通信系统的有效性可用传输速率和频带利用率来衡量。具体误差率指标有误码率Pe、误信率Pb。 1-11衡量数字通信系统有效性和可靠性的性能指标有哪些? 有效性用传输速率和频带利用率来衡量,可靠性用差错率来衡量,差错率有误码率,误信率。 第二章确知信号 2.试分别说明能量信号和功率信号的特性。 答:能量信号的其能量为有限的正值,但其功率等于零;功率信号其能量为无穷大,其平均功率为有限值。 7.自相关函数有哪些性质? 答:(1)自相关函数是偶函数。(2)与信号的能谱密度函数或功率谱密度函数是傅立叶变换对的关系。3当I=0时,R(0)等于信号的平均功率或信号的能量 第三章随机过程 3-6.已知噪声的自相关函数为 =(为常数) (1)试求其功率谱密度及功率; (2)试画出及的图形。
思考题 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=0.105,X出现的概率为=0.002,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0.5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=?
单边带通信的特点 单边带通信的特点在业余无线电短波通信中,单边带 制(SSB)占据着极其重要的位置。与调幅和调频制相比较, 其主要特点如下:一、节约频带。信道容量可增加一倍,从而部分的解决了短波通信中电台拥挤的问题。二、节约功率。与调幅制相比,在一定条件下,要达到相同的通信效果,单边带通讯用到的发射功率仅是调幅通讯用到的发射机功率 的1/16.三、没有门槛效应。即使是在微弱的信号下,仍可 勉强维持通信。四、各信道间相互干扰小。保密性也稍好。 五、网络通信的可能性。不会象调幅制那样出现啸叫声。其缺点则主要是技术难度大。对频率稳定度、滤波器的选择性和放大器的线性要求较高。各种调制式都有它的特点和适用范围,单边带通信和双边带通信相比较也有它突出的特点。下面我们从调制信号占据的带宽,发射机功率的有效利用程度和抵抗传输失真等主要方面,来分析单边带制的特点。(一)、节约频带由于单边带通信只是利用调幅信号中的一个边带 进行通信,由此能节省频带。设被传偷的声频信号的最高频率分量为Fmax,并用Bam、Bssb、Bfm分别表示调幅、单边带和调频时信号的带宽,则它们分别等于: Bam=2FmaxBssb~=FmaxBfm~=2(1+mf)FmaxBfm式中的mf是调频指数,mf=Aω/Ω等于最大频移与最高音频角频率
之比,其值一般取1.6-5视不同用途而异,以Fmax=3KHz 为例,可得:Bam=6KHzBssb=3KHzBfm=18KHz(取mf=2)从比较看出,单边带信号频谱占用的频带宽度最小,因而对高频频谱利用得最经济,在同样的有限高频频段内,就可以使无线电波道容量比用调幅制时增加一倍,从而部分地解决了短波波段空中频谱拥挤的问题。(二)、功率节约在双边带通信中,由于调幅波是由三个分量合成的,因此调幅波的功率就分配在载频和两个边带上。载波成分电流振幅最大,而边频成份电流振幅最小,因此,一个幅调波的总功率的大部分就消耗在不代表信号意义的载频上,而真正含有信号意义的每个边频的功率则是很少的。设载波功率Po=1/2I2cR,式中R为负载,每一边带功率: PΩ=1/2(MIc/2)2R=1/8M2I2cR,调幅波的总功率: P=Po+2PΩ=1/2I2cR+2(1/8M2I2cR) =1/2I2cR(1+M2/2)-Po(1+M2/2).当M=1时,调幅波的总功率是载波功率的150%,其中载波功率占全部功率的2/3,二个边惜共占全部功率的1/3,每个边带只占全部功率的1/6,也就是说,在调幅波中,不代表信号意义的载波分量,白白地消耗了2/3的总功率,而包含有信号意义的每一个边带只分配到1/6的总功率,上面我们假设调幅度M=1,实际上语言调制时M有大有小,最大等于1,不然就产生过调制,所以语言调制时M只能取其平均值,通常M平均=0.3,这样
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;
第四章模拟调制系统 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。 1.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)=[m0+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] -3W/Hz,在该信道中传输抑制载2.设某信道具有均匀的双边噪声功率谱密度Pn(f)=0.5*10 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。 解: 1.)为了保证信号顺利通过和尽可能的滤除噪声,带通滤波器的宽度等于已调信号带宽,即B=2fm=2*5=10kHz,其中中心频率为100kHz。所以 H(w)=K ,95kHz≤∣f∣≤105kHz 0,其他 2.)Si=10kW Ni=2B* Pn(f)=2*10*103*0.5*10-3=10W 故输入信噪比Si/Ni=1000 3.)因有GDSB=2 故输出信噪比S0/N0=2000 4.)据双边带解调器的输出嘈声与输出嘈声功率关系,有:
数字通信原理复习题 单项选择题 1.数字通信相对于模拟通信最显著的特点是( B )。 A .占用频带小 B.抗干扰能力强 C .传输容量大 D.易于频分复用 2.以下属于数字信号是( D )。 A .PAM 信号 B.PDM 信号 C .PPM 信号 D.PCM 信号 3.通信系统可分为基带传输和频带传输,以下属于频带传输方式的是( C )。 A .PAM 传输方式 B .PCM 传输方式 C .PSK 传输方式 D .⊿M 传输方式 4.通信系统可分为基带传输和频带传输,以下属于基 带传输方式的是( B )。 A .PSK 传输方式 B .PCM 传输方式 C .QAM 传输方式 D .SSB 传输方式 5.以下属于码元速率单位的是( A )。 A .波特 B .比特 C .波特 /s D .比特/s 6.PCM30/32系统发送复帧同步码的周期是( D ) A .125s μ B.250s μ C .1ms D.2ms 7.PCM30/32系统发送1帧同步码的周期是( A ) A .125s μ B.250s μ C .1ms D.2ms 8.人讲话的语声信号为( A ) A.模拟信号 B.数字信号 C.调相信号 D.调频 信号 9.调制信道的传输特性不好将对编码信道产生影响, 其结果是对数字信号带来( B )。 A .噪声干扰 B .码间干扰 C .突发干扰 D .噪声干扰和突发干扰 10.连续信道的信道容量将受到“三要素”的限制, 其“三要素”是( B )。 A .带宽、信号功率、信息量 B .带宽、 信号功率、噪声功率谱密度 C .带宽、信号功率、噪声功率 D .信息量、 带宽、噪声功率谱密度 11.以下不能无限制地增大信道容量的方法是 ( D )。 A .无限制提高信噪比 B .无限制减小噪声 C .无限制提高信号功率 D .无限制增加带宽 12.根据香农公式以下关系正确的是( A )。 A .信道容量一定,信道的带宽越宽信噪比的要求 越小; B .信道的容量与信道的带宽成正比; C .信道容量一定,信道的带宽越宽信噪比的要求越高; D .信道的容量与信噪比成正比。 13.以下不属于线性调制的调制方式是( D )。 补:非线性调制:频率调制FM ,相位调制PM A .AM B.DSB C .SSB D.FM 14.设某传输码序列为+1-10000+100-1+100-1+100-1,该传输码属于( D )。 A .RZ 码 B .HDB3码 C .CMI 码 D .AMI 码 15.设某传输码序列为+1-100-1+100+1-1000-1+100-1,该传输码属于( C )。 A .AMI 码 B.CMI 码 C .3HD B 码 D.RZ 码 16.我国PCM 数字设备间的传输接口码型是( B )。 A .AMI 码 B .HDB3码 C .NRZ 码 D .RZ 码 17.以下数字码型中,不具备一定的检测差错能力码为( A )。 A .NRZ 码 B .CMI 码 C .AMI 码 D .HDB3码 18.以下可以消除或减小码间干扰方法是( B )。 A .自动增益控制技术 B.均衡技术 C .最佳接收技术 D.量化技术 19.在数字基带传输系统中,以下不能消除码间干扰 系统传输特性为( C )。 A .理想低通特性 B .升余弦特性 C .匹配滤波特性 D .线性滚 降特性 20.观察眼图应使用的仪表是( C )。 A .频率计 B .万用表 C .示波器 D .扫频仪 21.三种数字调制方式之间,其已调信号占用频带的 大小关系为( C )。 A .2ASK= 2PSK= 2FSK B.2ASK= 2PSK >2FSK C .2FSK >2PSK= 2ASK D.2FSK > 2PSK >2ASK 22.在数字调制技术中,其采用的进制数越高,则 ( C )。 A .抗干扰能力越强 B.占用的频带越宽 C .频谱利用率越高 D.实现越简单 23.在误码率相同的条件下,三种数字调制方式之间 抗干扰性能好坏的关系为( B )。
第四章 模拟调制系统 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。 1. 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] 2.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。 解: 1.)为了保证信号顺利通过和尽可能的滤除噪声,带通滤波器的宽度等于已调信号带宽,即 B=2fm=2*5=10kHz,其中中心频率为100kHz。所以 H(w)=K ,95kHz≤∣f∣≤105kHz 0,其他 2.)Si=10kW Ni=2B* Pn(f)=2*10*103*0.5*10-3=10W 故输入信噪比Si/Ni=1000 3.)因有GDSB=2 故输出信噪比S0/N0=2000 4.)据双边带解调器的输出嘈声与输出嘈声功率关系,有: N0=1/4 Ni =2.5W 故Pn双(f)= N0/2fm=0.25*10-3W/Hz =1/2 Pn(f) ∣f∣≤5kHz
二班负责人:廖金翠 第三章 3.14:试画出三级滤波法产生上边带信号的频谱搬移过程,调制系统如图题(1)所示。其中,f 01=50KHz ,f 02=5MHz ,f 03=100MHz,调制信号为300-3400Hz 的话音信号。 图(1) 解:根据三级滤波法产生上边带信号的方法,可知本题上边带信号的频谱搬移过程如下图所示 01 02 03
3.15: 图(2)的系统是以同一个载波被两个消息信号进行SSB 条幅的一种方法,LPF 、HPF 分别为低、高通滤波器,截止频率均为W C 。 图(2) (1)当f1(t )=cosw1t ,f2=cosw2t 时,试推导出S (t )的表达式; (2)画出适应S (t )解调的框图; 解:(1)由图可得,在上支路F 1(t)与coswt 相乘,再经滤波后输出为: 1/2cos(w c -w 1) 在下支路中F 1与cosw c t 相乘,再经滤波后输出为: 1/2cos(w c +w 2)t 则可得输出信号为: S(t)= 1/2[cos(w c -w 1)t+cos(w c +w 2)t] (2)解,如下图: H =ωc ωH =ω1
3.24当某接收机的输出噪声功率是10-9W时,该机的输出信噪比为20dB。从发射机到接收机所经路劲的总损耗是100dB。 (1)双边带发射机输出功率应为多少? (2)单边带发射机的输出功率应为多少? 解(1)由已知可得双边带接收机的输出噪声功率和输入噪声功率分别为 N O=1/2n o W N I=2n o W 用输出噪声功率表示输入噪声功率,即 N I=2n o W=4N O 设路径的总消耗是a,已知路径消耗是100dB,即 a=1×10-10 双边带发射机输出功率为 S DSB=(S O/N O)×(1/G DSB)×(1/a )N I =(S O/N O)×(1/G DSB)×(1/a)×4N O 代入数据的 S DSB=102×(1/2)×1010×4×10-9 =2000(W) (2)由已知可得单边带接收机的输出和输出噪声功率为 N O=(1/4)n o W N I=n o W 用输出噪声功率表示输入噪声功率,即 N I=n o W=4N O 单边带发射机输出功率为 S SSB=(S O/N O)×(1/G SS B)×(1/a)×N I =(S O/N O)×(1/G SS B)×(1/a)×4N O 代入数据的 S SSB=102×1/2×1010×4×10-9 =4000(W) 3.25一个100%单频调制的标准调幅信号和一个单边带信号分别用包络检波器和相干解调来接收。假定单边带信号的输入功率为1mW,那么在保证获得同样输出信号功率的条件下,标准调幅信号的输入功率应为多少? 解由已知可得,单边带接收机的输入和输出功率分别为 S I=1/4 E[f2(t)] S O=1/16E[f2(t)] 单边带信号的输入功率为1mW,输出功率为 S O=1/16E[f2(t)] =(1/4)S I=1/4(mW) 可知条幅信号包络检波的信噪比正义的表达式为 G AM=2β2AM/(2+β2AM) 把已知条件βAM=1代入上始终,可得
课程设计任务书 学生姓名:专业班级: 指导教师:工作单位: 题目: 单边带信号滤波器设计 初始条件: EWB和Multisim仿真软件。 要求完成的主要任务:(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求)1、课程设计工作量: 完成单边带信号滤波器的设计、仿真、装配与调试。 2、技术要求: (1)用WEB和Multisim仿真,能够观察输入输出波形。 (2)熟悉EWB和Multisim的仿真过程,及高频电子线路课程相关内容。 (3)按照要求设计电路,计算电路的参数,完成课程设计。 3、查阅至少5篇参考文献。 时间安排: 1、理论讲解,老师布置课程设计题目,学生根据选题开始查找资料。 2、课程设计时间为1周。 (1)确定技术方案、电路,并进行分析计算,时间1天; (2)选择元器件、安装与调试,或仿真设计与分析,时间2天; (3)总结结果,写出课程设计报告,时间2天。 指导教师签名:年月日 系主任(或责任教师)签名:年月日
单边带信号滤波器的设计 摘要 双边带调制中上、下两个边带是完全对称的,它们所携带的信息相同,完全可以用一个边带来传输全部消息。这种传输方式除了节省载波功率之外,还可节省一半的传输频带,即为单边带调制。单边带调制中只传送双边带调制信号的一个边带。因此传送单边带信号的最直接的方法是让双边带信号通过一个单边带滤波器,滤除不要的边带,即可可到单边带信号。我们把这种方法称为滤波器,它是最简单也是最常用的方法。 有一种调制器叫平衡调制器,它的特点是经过调制的信号只包含上边带和下边带频率分量,而音频和载波在调制器内部就被消灭掉了。这样在调制器的输出端,我们就得到了两个边带的频率分量,这种含有两个边带信号同时也没有载波分量的信号,我们称它为双边带信号简称DSB。此时,DSB也可被直接发射出去,但是DSB信号中还有两个边带的信号,这两个边带携带着两个完全相同的信息,我们完全可以只发射其中的一个。这时,我们用滤波器过滤掉其中的一个边带就可以得到单边带信号(SSB)。由于这两个边带的频率都是在很高的高频波段,而且两个边带的频谱靠的很近。显然只能靠Q值极高的机械滤波器或晶体滤波器才能很好的把其中一个边带滤除掉。 关键字:DSB,SSB,滤波器
第1章单边带信号滤波器法总体方案设计 1.1单边带信号滤波器法的原理方案 与标准幅度调制相比,单边带调制(SSB)对于频谱和输出功率的利用率更高。尽管很少用于数据传送,SSB仍广泛地用于HF和VHF低端的语音通讯。双边带调制信号包含有两个完全相同的基带信号,即上、下边带。由于两个边带含的信息相同,因而从信息传输角度考虑,传送一个边带同样可以达到信息传输的目的。单边带调制,就是通过某种办法,只传送一个边带的调制方法。单边带信号的产生,通常采用滤波法和相移法两种。本课程设计采用滤波法 所谓滤波法,是对双边带信号利用网络滤出单边带信号, 因为,一般的m(t)具有丰富的低频成分,因而要求滤波器的截止特性极为陡峭才行。这就给实际制作带来困难,尤其是截止特性陡峭的高频网络更难制作。因此,在实际中,往往采用多次频移及多次滤滤的办法来实现。 用滤波法实现单边带调制,是分双边带信号形成和无用边带抑制两步完成的。双边带信号由平衡调制器形成。由于调制器的平衡作用,载频电平被抑制到很低。对无用边带的抑制,是由紧跟在平衡调制器后面的边带滤波器完成的。边带滤波器是一带通滤波器,若下边带为无用边带,则恰当地选择其中心频率和通带宽度,让上边带信号通过而抑制下边带。当需要形成多路独立边带信号时,就需要有相应数目的单边带信号产生器,它们具有不同的载频和不同中心频率的边带滤波器。然后把这些占有不同频段的单边带信号线性相加,便可得到多路独立边带信号。 传输带宽不会大于消息带宽,为调幅的一半;载频被抑制(在调幅中,调制指数m=1时,发射功率的三分之二集中在不带消息的载频上)。这不仅节省了功率,而且大大减小了电台相互间的干扰。此外,单边带传输受传播中频率选择性衰落的影响也较调幅为小,而且没有门限效应等。这些优点就使单边带技术的应用远远超出了短波通信的范围。 单边带技术要求有很高的系统频率精度。对于传输话音信号,若只要求Ⅱ级单字清晰度,则系统频率误差小于±100赫就已足够;若要反映较好的自然度,则系统频率误差应小于±20赫。对于传输数据信号,则要求有更高的频率精度,通常频率误差不允许超过2赫。过高的频率精度要求,会限制单边带调制在广播业务中的应用。此外,单边带调制不能处理比较低的基带频带,在处理过程中必然带来时间延迟,这些缺点在一定程度上也影响单边带技术的应用。
何谓数字通信,数字通信有哪些优缺点 传输数字信号的通信系统统称为数字通信系统;优缺点: 1.抗干扰能力强; 2.传输差错可以控制; 3.便于加密处理,信息传输的安全性和保密性越来越重要,数字通信的加密处理比模拟通信容易的多,以话音信号为例,经过数字变换后的信号可用简单的数字逻辑运算进行加密,解密处理; 4.便于存储、处理和交换;数字通信的信号形式和计算机所用的信号一致,都是二进制代码,因此便于与计算机联网,也便于用计算机对数字信号进行存储,处理和交换,可使通信网的管理,维护实现自动化,智能化; 5.设备便于集成化、微机化。数字通信采用时分多路复用,不需要体积较大的滤波器。设备中大部分电路是数字电路,可用大规模和超大规模集成电路实现,因此体积小,功耗低; 6.便于构成综合数字网和综合业务数字网。采用数字传输方式,可以通过程控数字交换设备进行数字交换,以实现传输和交换的综合。另外,电话业务和各种非话务业务都可以实现数字化,构成综合业务数字网;缺点:占用信道频带较宽。一路模拟电话的频带为4KHZ带宽,一路数字电话约占64KHZ。 数字通信系统的一般模型中的各组成部分的主要功能是什么 数字通行系统的模型见图1-4所示。其中信源编码与译码功能是提高信息传输的有效性和进行模数转换;信道编码和译码功能是增强数字信号的抗干扰能力;加密与解密的功能是保证传输信息的安全;数字调制和解调功能是把数字基带信号搬移到高频处以便在信道中传输;同步的功能是在首发双方时间上保持一致,保证数字通信系统的有序,准确和可靠的工作。 1-10通信系统的主要性能指标是有哪些? 通信系统的主要性能指标涉及有效性、可靠性、适应性、经济性、标准性、可维护性等。其中有效性和可靠性是主要性能指标,在模拟通信系统有效性可用有效传输频带来度量,同样的消息用不同的调制方式,则需要不同的频带宽度,数字通信系统的有效性可用传输速率和频带利用率来衡量。具体误差率指标有误码率Pe、误信率Pb。 1-11衡量数字通信系统有效性和可靠性的性能指标有哪些? 有效性用传输速率和频带利用率来衡量,可靠性用差错率来衡量,差错率有误码率,误信率。 第二章确知信号 2.试分别说明能量信号和功率信号的特性。 答:能量信号的其能量为有限的正值,但其功率等于零;功率信号其能量为无穷大,其平均功率为有限值。 7.自相关函数有哪些性质? 答:(1)自相关函数是偶函数。(2)与信号的能谱密度函数或功率谱密度函数是傅立叶变换对的关系。3当I=0时,R(0)等于信号的平均功率或信号的能量 第三章随机过程 3-6.已知噪声的自相关函数为 = (为常数) (1)试求其功率谱密度及功率; (2)试画出及的图形。
第一章 习题解答 1-1 数字通信系统有哪些主要的功能模块,这些功能模块各起什么作用? 解: 数字通信系统基本由发送端的信源、信源编码器、信道编码器、数字调制器;信道和接收端的数字解调器、信道译码器、信源解码器和信宿组成。 其中信源产生待传输的信号或各种数据。信源编码器完成模拟信号到数字信号的转化, 及数据压缩等信号处理功能; 信道编码器主要对待传输的数据进行某种编码处理,使系统具有检错或纠错的功能。 数字调制器:数字调制器的主要功能是将数字序列变换成特定的信号形式,以适合在特定的信道中传输。 信道是传送信号的物理媒质。数字解调器、信道译码器、信源解码器完成与数字调制器、信道编码器和信源编码器相反的功能。 1-2 对于已调的数字信号,呈现为连续的信号波形,如何理解它传输的是一个数字信号? 解:对于已调制的数字信号,虽然一般它的波形是一个连续取值的信号,但它只有有限种不同的波形,数字的接收系统中,只需在判别收到的信号是有限多种信号波形中的哪一个即可,从这个意义上来说,它传输的仍然是一个数字信号。 1-3 已知一个数字传输系统的比特速率为64kbps ,如果采用一个十六进制的系统传输这些数据,其符号速率是多少?该系统的频带利用率为多少? 解: 已知:s kb R b /64=,16=M ,由此可得 波特000,164 000,6416log 000,64log 22====M R R b S 所需带宽 Hz R R T B S S 000,16111===≈ 频带利用率
)s Hz bits B R b ?===4000 ,16000,64η 4、已知一个8进制的移相调制系统(8PSK ),若接收端要求接收信号的信噪比SNR 为5,系统的比特速率为10,000比特/秒,求接收端的比特能量与信道噪声功率谱密度的比值0N E b