樊昌信通信原理第7章 数字调制(7版)
通信原理樊昌信课件
信息“1”变化，遇到“0”则不变。
16
第7章数字带通传输系统
2DPSK信号调制器原理方框图
开关电路
c o ωs ct
0
π
e2D P S K(t)
1 8 00移 相
s(t)
码变换
差分码可取传号差分码或空号差分码。其中，传号差分码的
编码规则为
bn = an ⊕ bn−1
式中，⊕为模2加，bn-1为bn的前一码元，最初的bn-1可任意 设定。
1
0
1
1
0
1
1
0
1
t
t
t
振幅键控
频移键控
相移键控
数字调制可分为二进制调制和多进制调制。
3
第7章数字带通传输系统
z 7.1 二进制数字调制原理
7.1.1 二进制相移键控（2PSK）
2PSK信号的表达式：
在“2P0S”K。中因，此通e，2P常S2KP用(St初)K=信始A号相c的位os时(0ω和域ctπ表分+ 达ϕ别n式表) 为示二进制“1”和
功率谱密度曲线
( ) P2PSK f
" − fc
"
fc − fs
fc
fc + fs
f
从以上分析可见，二进制相移键控信号的频谱特性与2ASK 的十分相似，带宽也是基带信号带宽的两倍。区别仅在
于当P=1/2时，其谱中无离散谱（即载波分量），此时 2PSK信号实际上相当于抑制载波的双边带信号。因此， 它可以看作是双极性基带信号作用下的调幅信号。
上式的逆过程称为差分译码（码反变换），即
an = bn ⊕ bn−1
17
第7章数字带通传输系统
樊昌信《通信原理》(第7版)名校考研真题(数字基带传输系统)【圣才出品】
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D．Manchester
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【答案】A
【解析】AMI 可看为单极性不归零码的变形，其带宽为 Rs；1B2B、CMI 和 Manchester
均为双极性不归零码，提高了检错能力，但所需带宽增加，为 2Rs。
2．线路编码中的 AMI 码解决了（ ）问题，但没有解决（ ）问题。[南邮 2010 研]
则预编码输出电平数为 2；
由 cn an an1 可得，相关编码输出序列为 cn {0,2,2}
【答案】错
【解析】对于双极性不归零码，平均误比特率为
Pb1
1 2
erfc(
A2 2 2
)
；对于单极性不
n
归零码，平均误比特率为 Pb2
1 erf收低通滤 8 2
n
1 / 20
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3．线路编码中的 HDB3 码解决了（ ）问题和（ ）问题。[南邮 2009 研] A．码间干扰，噪声 B．误码率，误差传播 C．长连 0，长连 1 D．长连 0，误码率
3 / 20
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【答案】C
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【解析】HDB3 码中信息“1”交替地变换为＋1 与－1 码，解决长连 1 问题；HDB3 码
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 【答案】C 【解析】AMI 码是传号交替反转码，将二进制符号“0”（空号）编为 AMI 码的“0” 符号，将二进制符号“1”（传号）编为交替出现的“＋1”和“－1”码，当信源输出符号 中出现长串连“0”时，由于 AMI 码的信号长时间处于零电平，因而时钟提取困难，故只 解决了长连 1 问题，没有解决长连 0 问题。
通信原理第七版课后答案樊昌信
第一章习题习题在英文字母中E出现的概率最大，等于，试求其信息量。
解：E 的信息量：l E log 2"^ log2 P E log 2 0.105 3.25 b习题某信息源由A，B，C, D四个符号组成，设每个符号独立出现，其出现的概率分别为1/4，1/4, 3/16, 5/16。
试求该信息源中每个符号的信息量。
解：习题某信息源由A，B，C，D四个符号组成，这些符号分别用二进制码组00, 01, 10, 11表示。
若每个二进制码元用宽度为5ms的脉冲传输，试分别求出在下列条件下的平均信息速率。
（1）这四个符号等概率出现；（2）这四个符号出现概率如习题所示。
解：（1）一个字母对应两个二进制脉冲，属于四进制符号，故一个字母的持续时间为2X5ms。
传送字母的符号速率为等概时的平均信息速率为（2）平均信息量为则平均信息速率为R b R B H 100 1.977 197.7 b s习题试冋上题中的码兀速率是多少？1 1解：R B 亍200 BdT B 5*10习题设一个信息源由64个不同的符号组成，其中16个符号的出现概率均为1/32, 其余48个符号出现的概率为1/96,若此信息源每秒发出1000个独立的符号，试求该信息源的平均信息速率。
解：该信息源的熵为=比特/符号因此，该信息源的平均信息速率R b mH 1000*5.79 5790 b/s。
习题设一个信息源输出四进制等概率信号，其码元宽度为125 us。
试求码元速率和信息速率。
解：R B 118000 Bd T B125*10 6等概时，R b RB log 2 M8000* log24 16kb/s习题 设一台接收机输入电路的等效电阻为 600欧姆，输入电路的带宽为6 MHZ ,环境温度为23摄氏度，试求该电路产生的热噪声电压的有效值。
解：V 4kTRB -4*1.38*10 23*23*600*6*10 64.57*10 12 V习题设一条无线链路采用视距传输方式通信，其收发天线的架设高度都等于80 m ， 试求其最远的通信距离。
通信原理第7章(樊昌信第七版)
整理知识 梳理关系 剖析难点 强化重点
归纳结论 引导主线 解惑疑点 点击考点
曹丽娜
樊昌信
编著
国防工业出版社
谢谢！
3 QPSK 解调
原理：分解为两路2PSK信号的相干解调。
x 带通 输入 滤波器 低通 x1 (t ) 滤波器 位定时 低通 滤波器 抽样 判决 抽样 判决
a
并/串 变换 输出
y (t ) cos c t
sin c t
x 载波 恢复
x2 (t )
b
存在问题：存在900的相位模糊（0, 90, 180, 270） 解决方案：采用四相相对相位调制，即QDPSK。
QPSK 特点：
01
Q 11
相位跳变：0°,± 90°,± 180° 跳变周期 2Tb 带宽 B=Rb
0
I
误码性能与BPSK相同
00
10
最大相位跳变：180°
发生在0011或0110交替时，
即双比特ab同时跳变时，信号点沿对角线移动。
21
QPSK 缺点：
最大相位跳变180°，使限带的QPSK信号包络起
744多进制差分相移键控mdpsk1基本原理?qdpsk与qpsk的关系如同2dpsk与2psk关系?4dpsk也称qdpsk?qdpsk的矢量图与qpsk的矢量图相似只是参考相位是前一码元的载波相位n??双比特码元ab载波相位naba方式b方式0?111110?10?10?1111109018027022531545135参考相位a?矢量图aba前一码元载波相位t?波形t参考相位atc?cos?也有法正交调相法和相位选择法?仅需在qpsk调制器基础上增添差分编码码变换2qdpsk调制tc?sin2??差分编码将绝对码ab
通信原理樊昌信第七版
1. 传输特性
H ()H ()ej ()
H() ~ 幅频特性
()~相频特性
2. 无失真传输
H ( )K ejtd
H() K
()td
n 无失真传输（理想恒参信道）特性曲线：
恒参信道
|H()|
K
() td
td
0
H() K
幅频特性
0
0
()td ()dd ()td
相频特性
群迟延特性
n 理想恒参信道的冲激响应:
定义·分类
模型·特性
影响·措施
信道噪声 信道容量
20
§4.3 信道数学模型
1. 调制信道模型 n 模型： 叠加有噪声的线性时变/时不变网络：
si (t)
C()
输入
r(t)
+
输出
n 共性：
信道
n(t)
有一对（或多对）输入端和输出端
大多数信道都满足线性叠加原理
对信号有固定或时变的延迟和损耗
无信号输入时，仍可能有输出(噪声)
地球
对流层散射通信
r 流星余迹散射
无线信道
流星余迹
特性: 高度80 ~ 120 km，长度15 ~ 40 km 存留时间：小于1秒至几分钟
频率: 30 ~ 100 MHz 距离: 1000 km以上 用途: 低速存储、高速突发、断续传输
12
§4.2 有线信道
n 明线 n 对称电缆 n 同轴电缆 n 光纤
本章内容:
第4章 信道
信道分类
信道模型
恒参/随参信道特性对信号传输的影响
信道噪声
信道容量
定义·分类
模型·特性
影响·措施
信道噪声 信道容量
樊昌信通信原理第7版考研笔记和课后题详解
樊昌信通信原理第7版考研笔记和课后题详解樊昌信《通信原理》（第7版）笔记和课后习题（含考研真题）详解内容简介本资料是樊昌信主编的《通信原理》（第7版）的学习辅导书，主要包括以下内容：（1）整理教材笔记，浓缩内容精华。
本书每章的复习笔记均对该章的知识点进行了整理，突出重点和考点。
（2）解析课后习题，提供详尽答案。
本书参考相关辅导资料，对教材的课后习题进行了详细的解答。
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本书精选了南京大学、华中科技大学、哈尔滨工业大学、北京师范大学、国防科技大学、北京邮电大学等多所名校近年的考研真题，并对所选考研真题进行了详细的解答。
•试看部分内容名校考研真题第1章绪论一、填空题通信使用的频段是按频率划分的，音频的频率范围是______，而卫星或太空通信的频率范围是______。
[同济大学2006研]【答案】0.3~3 kHz；3~30 GHz查看答案二、问答题1．数字化己成为信息社会发展的方向，从通信系统原理出发分析通信系统采用数字信号的优点，并讨论数字通信系统的主要性能指标及其关系。
[同济大学2005研]解：（1）对通信系统而言，采用数字信号的优点有①各种信源信息形式便于用统一的编码格式进行处理与存储，也便于构成进入信道或通信网进行有效与可靠传输的信号方式；②数字编码系列中可以按要求加入有关附加信息代码，以达到控制、管理、纠错等功能；③可设计不同的编码格式，表达码字的码型、波形，提高抗干扰、抗噪声能力；④按香农公式，以增加传输带宽或降低传输速率为代价，使抗噪声能力（信噪比）指数律增大；⑤便于加密与保密通信和信息存储；⑥可以适应各种信道环境进行传输，如数字基带传输；⑦可以进行时分复用、正交复用，采用数字频带传输，可利用指定或适宜的传输频带；⑧实现频分复用、码分复用多址等多用户共享通信资源，有效和可靠地传输。
（2）数字通信系统的主要性能指标及其关系①传输速率（码元传输速率R B，信息传输速率R b），；频带利用率为②差错率（误码率P e，误信率（误比特率）P b），在二进制系统中P e＝P b。
通信原理樊昌信第七版
通信原理樊昌信第七版通信原理樊昌信第七版（以下简称《樊七版》）是一本系统介绍通信原理的教材。
该教材详细介绍了通信原理的基本概念、原理、技术和应用。
第一章介绍了通信系统的基本概念和组成部分。
通信系统包括信源、信道、调制解调器、编码解码器、传输媒介和接收器等组成部分。
第二章详细介绍了信号的表示与传输。
信号是通信系统中的重要信息载体，通信系统常用的信号类型有连续信号和离散信号。
本章还介绍了常见的调制技术和调制方法。
第三章讲述了模拟调制与解调技术。
模拟调制与解调是常见的信号传输技术，包括调幅、调频和调相等技术。
本章还介绍了调制信号的频谱特性和调制电路的实现方法。
第四章介绍了脉冲调制与解调技术。
脉冲调制与解调是数字通信中常用的技术，包括脉冲编码调制和脉冲位置调制等。
本章还讨论了脉冲调制信号的频谱特性和脉冲调制电路的实现方法。
第五章讲述了数字通信系统的基本原理和技术。
数字通信系统主要包括抽样调制、调制器设计、调制技术的选择和解调器设计等内容。
本章还介绍了常见的数字通信调制技术和解调技术。
第六章详细介绍了通信信道的性质和传输介质的选择。
通信信道是信号传输的媒介，本章讲述了不同传输介质的特性和选择原则。
还讨论了信道容量和信道编码的相关知识。
第七章讨论了信道编码和纠错编码。
信道编码和纠错编码是提高通信系统可靠性和容量的重要技术手段。
本章介绍了常见的信道编码和纠错编码方法，包括奇偶校验、海明码和卷积码等。
第八章介绍了数字通信系统中的多址技术和扩频技术。
多址技术是多用户同时共享信道的重要技术，扩频技术是提高通信系统容量的有效手段。
本书还包括了其他相关的内容，如雷达系统、无线通信系统和光纤通信系统等。
《樊七版》作为通信原理领域的经典教材，系统全面地介绍了通信原理的基本知识和技术，并结合了实际应用。
樊昌信《通信原理》(第7版)配套题库【章节题库7-9章】【圣才出品】
【答案】2Pe（1－Pe） 【解析】码反变换器的功能是将相对码变为绝对码。只有当码反变换器的两个相邻输入 码元中，有一个且仅有一个码元出错时，其输出码元才会出错。设码反变换器输入信号的误 码率是 Pe，则两个码元中前面码元出错且后面码元不错的概率是 Pe（1－Pe），后面码元出 错而前面码元不错的概率也是 Pe（1－Pe）。所以，输出码元发生错码的误码率为 2Pe（1－ Pe）。
7．先将矩形基带信号采用滚降系数为 0.5 的滚降滤波器滤波，然后采用 8PSK 调制方
式实现无码间干扰传输。若传输速率为 30kb／s，需要占用的信道带宽为______。
【答案】15kHz
【解析】对滚降系数α＝0.5，8PSK 无码间干扰传输，传输速率为 30kb／s 的信号，
其需要占用的信道带宽为 B = (1+a )Rb = (1+ 0.5)30 = 15kHz 。
2ASK
在相干解调下的误码率为
Pe
=
1 2
骣
erfc
琪 琪
桫
r 4
；
( ) 2PSK
在相干解调下的误码率为
Pe
=
1 2
erfc
r；
2FSK
在相干解调下误码率为
Pe
=
1 2
骣
erfc
琪 琪
桫
r 2
；
故采用相干解调方式时，抗加性高斯白噪声性能从优到劣的排列顺序是：2PSK、
2DPSK、2FSK、2ASK。
2．相同传码率条件下，下面四种方式中，（ ）的频带利用率最低。
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1
式中，n1c(t) 和 n2c(t) 均为低通型高斯噪声，( 0，
n
2
)
判决 规则
x1 > x2 时，判为“1” x1 x2 时，判为“0”
x1 (t )
定时 脉冲 抽样 判决器 输出
Pe
发 “1” 错判为“0”的概率为
x2 ( t )
P(0 /1) P( x1 x2 ) P( x1 - x2 0)
带通 滤波器
1
相乘器
低通 滤波器 定时 脉冲 低通 滤波器
x1 (t )
抽样 判决器 输出
发送端
信道
yi ( t )
带通 滤波器
y1 (t )
2 cos 1t
相乘器
sT (t ) ni (t )
Pe
2
x2 ( t )
y2 (t )
2 cos 2t
发“1”时：
y1 (t ) a cos 1t n1 (t )
b0 =b / n 归一化门限值 发“0”错判为“1”的概率为
P (1 / 0) P (V b) f 0 (V )dV
b
b
2 2 V V 2 / 2 n2 b2 / 2 n b0 /2 e dV e e n2
系统的总误码率为
Pe P (1) P (0 / 1) P (0) P (1 / 0)
K
a = kA
发“1”时 发“0”时
ni (t )
a cos c t ni (t ) yi (t ) ni (t ) 0
a cos c t n(t ) y (t ) n(t ) 0
发“1”时 发“0”时
a cos c t n(t ) y (t ) n(t ) 0
2），一维概率密度函数
( x a)2 f1 ( x) exp[ ] 2 2 n 2 n
发送“1”时
x2 f 0 ( x) exp[ 2 ] 2 n 2 n 1
发送“0”时
f0(x)
f1(x)
咦？ 好像与 单极性 基带系统 的 情况类似！
0
b
b a
x
P(0 /1) P( x b) f1 ( x)dx P(1/ 0) P( x b) f 0 ( x)dx
当P(1)=P(0)时，有
f1 ( b * ) f 0 ( b * )
a / 2, r 1 时 b 2 n ， r 1 时
*
最佳判决门限:
归一化最佳判决门限:
* b r / 2, r 1 时 * b0 n 2 ， r 1 时
P(1) 1 Q( 2r , b0 ) P(0)e
当 P(1) = P(0) 时，有
2 b0 /2
1 1 b02 / 2 Pe 1 Q( 2r , b0 ) e 2 2
包检系统的Pe取决于信噪比r 和归一化门限值b0
求最佳判决门限，令：
Pe 0 b
P (1) f1 (b* ) P (0) f 0 (b* )
只是中心频率 不同而已
发“1”符号（对应
1）时，有
x1 (t )
抽样 判决器 输出
y1 (t ) [a n1c (t )] cos 1t n1s (t ) sin 1t
y 2 (t ) n2 c (t ) cos 2 t n2 s (t ) sin 2 t
Pe
x2 ( t )
课 件
第7章
数字带通传输
通信原理（第7版）
樊昌信 曹丽娜 编著
本章内容:
二进制数字调制/解调原理
2ASK 2FSK 2PSK/2DPSK
第7章 数字调制
二进制数字调制系统抗噪声性能
二进制数字调制系统的性能比较
多进制数字调制原理和特点
§7.2 二进制数字调制系统 抗噪声性能
概述
性能指标：系统的误码率 Pe 分析方法：借用数字基带系统的方法和结论 分析条件：恒参信道（传输系数取为 K ） 信道噪声是加性高斯白噪声
1
相乘器
低通 滤波器 定时 脉冲 低通 滤波器
x1 (t )
抽样 判决器 输出
yi ( t )
带通 滤波器
y1 (t )
2 cos 1t
相乘器
sT (t ) ni (t )
Pe
2
x2 ( t )
y2 (t )
2 cos 2t
A cos 1t 发送“1”时 sT (t ) A cos 2t 发送“0”时
经过相干解调后，送入抽样判决器的两路波形分别为： 上支路 下支路
x1 (t ) a n1c (t )
x 2 (t ) n2 c (t )
f ( x1 )
( x1 a ) 2 exp 2 2 2 n n 1
2 x2 f ( x2 ) exp 2 2 2 n n
a nc (t )， 发“1”时 x(t ) 0 nc (t ), 发“0”时
抽样：
nc(t)是高斯过程 （0， n2）
a nc (kTs ) x x kTs 0 +nc (kTs )
发“1”时 发“0”时
：
x ~高斯 （均值 a或 0，方差
1
n
背景知识： 窄带噪声 正弦波+窄带噪声
§7.2.1 2ASK系统的抗噪声性能
2ASK---相干解调
信道
2ASK
yi (t )
sT (t )
带通 滤波器
y (t )
低通 滤波器
x(t )
抽样 判决器
定时 脉冲
输出
Pe
ni (t )
2 cos c t
A cos c t , 发“1”时 sT (t ) 发“0”时 0 ,
r
(2) 包络检波法解调时系统的误码率为
1 r 4 1 6.5 Pe e e 7.5 10 4 2 2
评注
当 r 相同时，Pe相干 < Pe包检 ， 当 r >>1 时，两者的性能相差不大。
§7.2.2 2FSK 系统的抗噪声性能
相干解调
发送端 信道
带通 滤波器
等概时
2ASK信号相干解调时系统的总误码率为
1 a Pe erfc( ) 2 2 2 n
1 Pe erfc 2
r >>1时
1
r/4
e
a 2 解调器 r 输入端 2 2 n 信噪比
Pe
r / 4
r
2ASK---包络检波
yi (t )
带通 滤波器
2ASK
sT (t )
信道
当 r >>1时，两者性能相差不大。
例
【7-1】 2ASK系统，RB = 4.8106 波特，1、0等概，接 收机输入信号幅度 a =1 mV，信道加性高斯白噪声的 单边PSD为n0 = 210-15 W/Hz。试求： (1) 相干解调时系统的Pe； (2) 包络检波时系统的Pe 。 接收端带通滤波器带宽为：
2ASK
信道
发“1”时 发“0”时
x(t )
抽样 判决器 定时 脉冲 输出
yi (t )
sT (t )
带通 滤波器
y (t )
相乘器
低通 滤波器
Pe
ni (t )
2 cos c t
n(t ) nc (t ) cos ct ns (t ) sin c t
[a nc (t )]cos c t ns (t ) sin ct y (t ) 2 cos c t nc (t ) cos c t ns (t ) sin c t
y2 (t ) n2 (t )
n1 (t ) n1c (t ) cos 1t n1s (t )sin 1t n2 (t ) n2c (t ) cos 2t n2s (t )sin 2t
n1(t)和n2(t)是ni(t)经过上、下带通 滤波器的输出噪声—窄带高斯噪声 均值同为0 方差同为 n2
f 0 (V )
式中，
n
V
2 n
e
2 V 2 / 2 n
~ 瑞利分布
2为窄带高斯噪声n(t)的方差。
设判决门限为b ，判决规则为 抽样值 V > b 时，判为“1” 抽样值 V b 时，判为“0”
f (V )
f0 (V )
f1 (V )
P(0/1)
P(1/ 0)
发“1”错判为“0”的概率为
b
设判决门限为 b，则判决规则为：
x > b ，判为 “1” x b ，判为 “0”
借用：
a nc (t ) , 发“1”时 x(t ) =单极性基带信号+高斯噪声 0 nc (t ) , 发“0”时
A nR (t ) x(t ) 0 nR (t )
因此，借助单极性基带系统的分析结果：
P(0) V ln 2 A P(1)
d
2 A n
1 A Pe erfc( ) 2 Vd A / 2 2 2 n
等概时
可方便地得到2ASK-相干系统的分析结果：
2 a P(0) n Vd ln 2 a P(1)
1 a Pe erfc( ) 2 Vd a / 2 2 2 n
y (t )
低通 包络检波器 相乘器 滤波器