通信原理樊昌信第七版
通信原理第3章(樊昌信第七版)
即
Po ( f ) H( f ) H( f ) Pi ( f ) H( f ) 2 Pi ( f )
结论：输出过程的功率谱密度是输入过程的功率谱密度乘 以系统频率响应模值的平方。
应用：由Po( f )的反傅里叶变换求Ro()
20
输出过程o(t)的概率分布
如果线性系统的输入过程是高斯型的，则系统的输出过
量之和。由概率论理论得知，这个“和” 也是高斯随机
变量，因而输出过程也为高斯过程。
注意，与输入高斯过程相比，输出过程的数字特征已经改变了。
21
3.5 窄带随机过程
什么是窄带随机过程？
若随机过程(t)的谱密度集中在中心频率
fc附近相对窄的频带范围f 内，即满足f << fc
的条件，且 fc 远离零频率，则称该(t)为窄带
E[c (t)] 0， E[s (t)] 0
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(t)的自相关函数：由自相关函数的定义式
R (t,t ) E[ (t) (t )] Rc (t,t ) cosct cosc (t ) Rcs (t,t ) cosct sin c (t ) Rsc (t,t ) sin ct cosc (t ) Rs (t,t ) sin ct sin c (t )
1. 输出过程的均值是一个常数。
E 轾 臌x0 (t) = E 轾 臌xi (t) H (0)=aH (0)
a是输入过程的均值，H(0)是线性系统在f=0时的频率响
应，即直流增益。
15
输出过程o(t)的均值
0(t) h( )i (t )d
对上式两边取统计平均：
樊昌信通信原理第7章 数字调制(7版)
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
通信原理第7版课件樊昌信版
? 2 F2 (x1，x2；t1, t2 ) ?x1?x2
?
f2 ( x1，x2；t1，t2 )
二维概率密度函数
大家好
? n 维分布函数 n 维概率密度函数
大家好
§3.1.2 随机过程的数字特征 ---描述随机过程的主要特性
? 均值 ---随机过程的n个样本函数曲线的摆动中心
? E ??(t)??
t1
t2
t
? 特性描述 ：
大家好
§3.1.1 随机过程的分布函数
? 一维分布函数 ---描述孤立时刻的统计特性
F1(x1，t1) ? P[t?() 1 ? x1]
?F1 (x1，t1 ) ? ?x1
f1(x1，t1 )
一维概率密度函数
? ? ? 二维分布函数 F2 (x1，x2；t1，t2 ) ? P? (t1 ) ? x1， (t2 ) ? x2 ?
—— 自变量的 递减 函数
erf (c0) ? 1 erf (?c ) ? 0
大家好
课件制作：曹丽娜
erfc()x ? 1 ? erf ()x
erf (? x) ? ? erf (x) erf (? x)c ? 2 ? erf (x) c
利用误差函数，可将F(x)表示为：
意义：
F
(x)
?
? ?? ?
西安电子科技大学 通院
大家好
课件制作：曹丽娜
例
解题 第1步：判断? (t)是否平稳，即求其统计平均值
思路：
若均值为常数，且自相关函数只与时间
间隔? 有关， 则? (t) 是广义平稳的。 第2步：求? (t) 的时间平均值
第3步：比较 统计平均值 和 时间平均值
解题 过程： 参见教材41页
通信原理第七版课后答案樊昌信
通信原理第七版课后答案樊昌信第一章习题习题1.1 在英文字母中E 出现的概率最大，等于0.105，试求其信息量。
解：E 的信息量：()()b 25.3105.0log E log E 1log 222E =-=-==P P I习题1.2 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：b A P A P I A 241log )(log )(1log 222=-=-==b I B 415.2163log 2=-=b I C 415.2163log 2=-= b I D 678.1165log 2=-=习题1.3 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1.2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2×5ms 。
传送字母的符号速率为Bd 100105213B =⨯⨯=-R等概时的平均信息速率为b 2004log log 2B 2B b ===R M R R（2）平均信息量为符号比特977.1516log 165316log 1634log 414log 412222=+++=H则平均信息速率为 s b 7.197977.1100B b =⨯==H R R习题1.4 试问上题中的码元速率是多少？解：311200 Bd 5*10B B R T -===习题1.5 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96log 961*4832log 321*16)(log )()(log )()(22264121+=-=-=∑∑==i i i i Mi i x P x P x P x P X H=5.79比特/符号因此，该信息源的平均信息速率 1000*5.795790 b/s b R mH === 。
樊昌信《通信原理》(第7版)章节题库(信 道)【圣才出品】
第4章信道一、选择题恒参信道的相频失真，对模拟通话质量影响（）。
A．很大B．不显著C．显著D．不存在【答案】B【解析】恒参信道的相频失真，对语音信号影响不大，对视频信号影响大。
二、填空题1．根据信道特性参数随时间变化的快慢，可将信道分为______和______信道。
【答案】恒参信道；随参信道【解析】信道特性随时间变化的信道称为随参信道；信道特性基本上不随时间变化，或变化极慢极小的信道称为恒参信道。
2．调制信道分为______和______，短波电离层反射信道属于______信道。
【答案】恒参信道；随参信道；随参【解析】按照调制信道模型，信道可以分为恒参信道和随参信道两类。
短波电离层反射信道的特性随随时间、季节和年份不断变化，故其属于随参信道。
3．理想恒参信道的冲激响应为______。
【答案】h （t ）＝kδ（t －t d ）【解析】理想恒参信道的幅频特性和相频特性为|()|()d H kt ωϕωω=⎧⎨=-⎩故恒参信道的传输函数为()()|()|d j t j H H e ke ωϕωωω-==根据傅里叶变换可知其冲激响应为(t)(t t )d h k δ=-4．调制信道的定义范围从______至______。
【答案】调制器输出端；解调器输入端【解析】调制器输出端至解调器输入端的范围被定义为调制信道。
5．信号在随参信道中传输时，产生频率弥散的主要原因是______。
【答案】多径效应【解析】信号的多径传播造成了信道的时间弥散性，产生了频率选择性衰落。
6．某电离层反射信道的最大多径时延差为30μs，为了避免频率选择性衰落，工程上认为在该信道上传输数字信号的码速率不应超过______Baud。
【答案】11kBaud【解析】信号的相关带宽为根据工程经验信号的带宽为R由于线性数字调制系统的最高频带利用率为1Baud/Hzη==BB故。
7．宽带信号在短波电离层反射信道中传输时，可能遇到的主要衰落类型是______。
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
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§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
通信原理(樊昌信-第七版)思考题答案
第—φ ¤论1-1䄵3㼀广播和电视fi例，说明Ⓒ 1-1 模㾮Ø的㾦㻃䊕，受㾦䎀及㾦道包含的具㳆内容是什么？$3㼀电广播Ø，㾦㻃䊕包括的具㳆内容fi从声o䓋换而成的¤始电㾦号，收㾦䎀Ø包括的具㳆内容就是从复¤的¤始电㾦号䓋换乘的声o；$电视㻖㵔Ø，㾦㻃䊕的具㳆内容fi从㼒䓋换而成的电㾦号。
收㾦䎀Ø包括的具㳆内容就是从复¤的¤始电㾦号䓋换成的㼒；二䎀㾦道Ø包括的具㳆内容分别是䊹䇱声o和㼒的3㼀电波1-2何㸞数䓷㾦号，何㸞模拟㾦号，两䎀的根本区别是什么？数䓷㾦号：电㾦号的参量仅可能取䇱㻿个䐖；模拟㾦号：电㾦号的参量可䄵取连3䐖。
区别：电㾦号参量的取䐖是连3的还是离散可数的1-3何㸞数䓷½㾦，数䓷½㾦䇱哪㾊䇦缺点？传输数䓷㾦号的½㾦㻖㵔㵔称fi数䓷½㾦㻖㵔；䇦点：1.抗干扰能力强，且䋌声不积累。
2.传输差错可䄵控䐧；3.䄸r加密处理，且保密㾵好；4.便r存储、处理和交换；5.设备便r集成化、㸃㾮化，ф量减轻；缺点：1.§[㾦道频带较宽；2.对㵍步䄋求高，Д而设备复䊴1-4数䓷½㾦㻖㵔的—般模㾮Ø的各¤成部分的ì䄋功能是什么？㾦䊕编码䈌䅌码：№高㾦㻃传输的䇱㾈㾵和进㾱模数䓋换；㾦道编码和䅌码：䋗强数䓷㾦号的抗干扰能力；加密䈌解密：保䐅传输㾦㻃的安全；数䓷调䐧和解调：把数䓷基带㾦号搬䄧到高频处䄵便$㾦道Ø传输；㵍步：$收发双方时间上保持—䐣，保䐅数䓷½㾦㻖㵔的䇱½，䓝确和可靠的工䔘1-5按调䐧方式，½㾦㻖㵔分类？根据传输Ø的㾦道是否经过调䐧，可将½㾦㻖㵔分fi基带传输㻖㵔和带½传输㻖㵔1-6按传输㾦号的㲹¾，½㾦㻖㵔如何分类？按㾦号㲹¾㾦道Ø传输的㾦号可分fi模拟㾦号和数䓷㾦号，㼁ƒ的㻖㵔分别fi模拟½㾦㻖㵔和数䓷½㾦㻖㵔1-7按传输㾦号的复[方式，½㾦㻖㵔如何分类？频分复[，时分复[，码分复[1-8单工，半双工及全双工½㾦方式是按什么标䓝分类的？解释㰜们的工䔘方式并举例说明？㰜们是按䍶㼜㻃传递的方㼓䈌时间关㻖分类。
樊昌信,通信原理(第七版)-第1章 绪论_BN_20190926
2、 定义
假设P x 表示消息发生的概率， I 表示消息中所含的信息量。
（1）信息量是该消息出现的概率的函数，即 （2）信息量与消息出现的概率成反比
I = I P x
（3）信息量具有相加性，关系式为 I loga P x
1. 离散消息 x 的信息量
P 1，I0
为什么 取对数 ？
P 0，I
示
将信号放 大和反变
换
信息源
模拟信源 数字信源
声音→音频信号 图像→视频信号 字符→数字信号 键盘→数字信号
发送设备
包含变换、放大、滤波、编码、调制等 过程
信道
无线信道 有线信道
自由空间 明线电缆光纤
接收设备
包含分路、解调、译码、纠错等过程
受信者
电信号还原为消息，如扬声器等。
1.2.2 模拟通信系统模型
光纤通信
频分复用 用频谱搬移的方法使不同信号占据不同的频率 FDM 范围；
时分复用 用抽样或脉冲调制方法使各路不同信号占用不 TDM 同的时间区间；
码分复用 用一组包含互相正交的码字的码组携带多路信 CDM 号。
1.3.2 通信方式
按传输方向和时间分： 单工通信： （单向）
半双工通信： （双向、不同时）
信源
发送设备
信道
接收设备
信宿
噪声
两对重要变换：
模拟消息 原始电信号（基带） 信源，信宿 基带信号 已 调 信号（带通） 调制器，解调器
模拟信源
调制器
信道
解调器
信宿
噪声
信号可以分为模拟信号和数字信号。
➢模拟信号特征：幅度连续，时间可连续也可以不连续。 ➢数字信号特征：幅度离散，一般时间也离散。 通信系统可以分为模拟通信系统和数字通信系统。