第7章 数字带通传输系统
通信原理简答题答案2(个人整理)
第一章绪论1-2何谓数字信号？何谓模拟信号？两者的根本区别是什么？答：数字信号：电信号的参量值仅可能取有限个值。
模拟信号：电信号的参量取值连续。
两者的根本区别是携带信号的参量是连续取值还是离散取值。
1-3何谓数字通信？数字通信偶哪些优缺点？答：利用数字信号来传输信息的通信系统为数字通信系统。
优点：抗干扰能力强，无噪声积累传输差错可控；便于现代数字信号处理技术对数字信息进行处理、变换、储存；易于集成，使通信设备微型化，重量轻；易于加密处理，且保密性好。
缺点：一般需要较大的传输带宽；系统设备较复杂。
1-4 数字通信系统的一般模型中各组成部分的主要功能是什么？答：信源编码：提高信息传输的有效性（通过数字压缩技术降低码速率），完成A/D转换。
信道编码/译码：增强数字信号的抗干扰能力。
加密与解密：认为扰乱数字序列，加上密码。
数字调制与解调：把数字基带信号的频谱搬移到高频处，形成适合在信道中传输的带通信号。
同步：使收发两端的信号在时间上保持步调一致。
1-5 按调制方式，通信系统如何分类？答：基带传输系统和带通传输系统。
1-6 按传输信号的特征，通信系统如何分类？答：模拟通信系统和数字通信系统。
1-7 按传输信号的复用方式，通信系统如何分类？答：FDM,TDM,CDM。
1-8 单工、半双工及全双工通信方式是按什么标准分类的？解释他们的工作方式。
答：按照消息传递的方向与时间关系分类。
单工通信：消息只能单向传输。
半双工：通信双方都能收发消息，但不能同时进行收和发的工作方式。
全双工通信：通信双方可以同时收发消息。
1-9 按数字信号码元的排列顺序可分为哪两种通信方式？他们的适用场合及特点？答：分为并行传输和串行传输方式。
并行传输一般用于设备之间的近距离通信，如计算机和打印机之间的数据传输。
串行传输使用与远距离数据的传输。
1-10 通信系统的主要性能指标是什么？答：有效性和可靠性。
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？答：有效性：传输速率，频带利用率。
通信原理第7章(樊昌信第七版)PPT课件
跳变周期 2Tb
带宽 B=Rb
误码性能与BPSK相同
00
Q 11
0
I
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。
第20页/共46页
20
QPSK 缺点：
最大相位跳变180°，使限带的QPSK信号包络起伏 很大，并出现包络零点。
频谱扩展大，旁瓣对邻道干扰大。
b 0（−1） 0（−1） 1（+1） 1（+1）
n
载波相位 φn
A 方式
0° 90° 180° 270°
B 方式
225° 315° 45° 135°
矢量图
11
10
00 参考相位
01
A方式
前一码元 载波相位
01 a(0)
b(1)
11 a(1)
00
B方式
10 b(0)
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波形
11
01
两个比特的组合 称做 双比特 码元，记为 a b
第14页/共46页
1）双比特与载波相位的关系
注：对应关系可有不同 规定，但相邻码组应符 合格雷码编码规则
双比特码元 ab
a 0（−1） 1（+1） 1（+1） 0（−1）
b 0（−1） 0（−1） 1（+1） 1（+1）
载波相位 φn
A 方式
0° 90° 180° 270°
MASK可看成是二进制振幅键控（2ASK）的推广。
M
eMASK (t) an g(t nTs ) cosct n1
0,
an
1,
以概率P1 以概率P2
通信原理第七章
V1 (t )
S(t)
V0 (t )
∵ 一路 2FSK 信号是两路 2ASK 信号的合成 ∴ 与 2ASK 信号分析相似
V 发 “1 ” ：上支路输出为 1 ( t )
发 “0 ” ：上支路输出为V 0 ( t )
下支路输出为 V 0 ( t ) 其中： V 1 ( t ) a n c ( t )
2 2 ns
下支路输出为 V 1 ( t )
f0 ( v )
(t )
f1 ( v )
V0 ( t )
nc ( t ) n s ( t )
2
2
（噪声）
cosωc t
键控方式 cosωc t
1 0
K
e0( t )
也称 OOK 信号
开关K 的动作由S( t ) 决定，当S( t ) =
1 K 接1 0 K 接0
2ASK 解调方式
非相干解调 包络检波
e0( t )
带通 整流 低通
抽样 判决
S( t )
相干解调
e0( t )
定时脉冲
带通
相乘 cosωc t
S( t )
载波初相
0 π
表示 “0” 表示 “1” 或反之 0 1
或反之
1
2
表示 “0” 表示 “1” 0 1
2
0
1
+EV
-EV
A 方式：
π
0
0
π
0
π
π
B 方式：
2
通信原理第7章
以概率P 发送“”时 1 以概率1 P 发送“0”时
1
载波
t
2ASK
t
4
第7章数字带通传输系统
2ASK信号的一般表达式 e2ASK (t ) st cosc t
其中
s(t ) an g (t nTs )
n
Ts － 码元持续时间； g(t) － 持续时间为Ts的基带脉冲波形，通常假设是高
10
第7章数字带通传输系统
P2 ASK 1 2 2 f s P (1 P ) G ( f f c ) G ( f f c ) 4
1 2 2 f s (1 P ) 2 G (0) ( f f c ) ( f f c ) 4
G( f ) TS Sa( f TS )
13
第7章数字带通传输系统
7.1.2 二进制频移键控（2FSK）
基本原理
表达式：在2FSK中，载波的频率随二进制基带信号在f1
和f2两个频率点间变化。故其表达式为
A cos(1t n ), e2FSK (t ) A cos( 2 t n ), 发送“”时 1 发送“ ”时 0
概率为 P 1, an 1, 概率为 1 P
即发送二进制符号“0‖时（an取+1），e2PSK(t)取0相位；发送
二进制符号“1‖时（ an取 -1）， e2PSK(t)取相位。这种以载
波的不同相位直接去表示相应二进制数字信号的调制方式， 称为二进制绝对相移方式。
26
第7章数字带通传输系统
键控法
开关电路
cos ct
e2 ASK (t )
通信原理简答题答案个人整理
通信原理第六版课后思考题第1章绪论1、何谓数字信号何谓模拟信号两者的根本区别是什么答：数字信号：电信号的参量仅可能取有限个值；模拟信号：电信号的参量取值连续；两者的根本区别在于电信号的参量取值是有限个值还是连续的。
2、画出模拟通信系统的一般模型。
3、何谓数字通信数字通信有哪些优缺点答：数字通信即通过数字信号传输的通信，相对模拟通信，有以下特点：1）传输的信号是离散式的或数字的；2）强调已调参数与基带信号之间的一一对应；3）抗干扰能力强，因为信号可以再生，从而消除噪声积累；4）传输差错可以控制；5）便于使用现代数字信号处理技术对数字信号进行处理；6）便于加密，可靠性高；7）便于实现各种信息的综合传输3、画出数字通信系统的一般模型。
答：4、按调制方式，通信系统如何分类答：分为基带传输和频带传输5、按传输信号的特征，通信系统如何分类答：按信道中传输的是模拟信号还是数字信号，可以分为模拟通信系统和数字通信系统6、按传输信号的复用方式，通信系统如何分类答：频分复用（FDM），时分复用（TDM），码分复用（CDM）7、通信系统的主要性能指标是什么第3章随机过程1、随机过程的数字特征主要有哪些它们分别表征随机过程的哪些特征答：均值：表示随机过程的n个样本函数曲线的摆动中心。
方差：表示随机过程在时刻t相对于均值a(t)的偏离程度。
相关函数：表示随机过程在任意两个时刻上获得的随机变量之间的关联程度。
2、何谓严平稳何谓广义平稳它们之间的关系如何答：严平稳：随机过程(t)的任意有限维分布函数与时间起点无关。
广义平稳：1）均值与t无关，为常数a。
2）自相关函数只与时间间隔=-有关。
严平稳随机过程一定是广义平稳的，反之则不一定成立。
4、平稳过程的自相关函数有哪些性质它与功率谱的关系如何答：自相关函数性质：(1)R(0)=E[]——的平均功率。
(2)R()=R(-)——的偶函数。
(3)——R()的上界。
(4)R(∞)=[]=——的直流功率。
最新通信原理第六版(樊昌信)第7章 数字带通传输系统教学教材
通信原理第7章数字带通传输系统●概述⏹ 数字调制：把数字基带信号变换为数字带通信号（已调信号）的过程。
⏹ 数字带通传输系统：通常把包括调制和解调过程的数字传输系统。
⏹数字调制技术有两种方法：◆ 利用模拟调制的方法去实现数字式调制； ◆ 通过开关键控载波，通常称为键控法。
◆ 基本键控方式：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。
●7.1 二进制数字调制原理⏹7.1.1 二进制振幅键控(2ASK ）◆基本原理：☐“ 通- 断键控(OOK)” 信号表达式☐波形振幅键控 频移键控 相移键控⎩⎨⎧-=”时发送“以概率，”时发送“以概率0P 101P t,Acos )(c OOK ωt e 11()s t 载波2ASK◆2ASK 信号的一般表达式其中T s － 码元持续时间；g (t ) － 持续时间为T s 的基带脉冲波形，通常假设是高度为1 ，宽度等于T s 的矩形脉冲； a n － 第N 个符号的电平取值，若取则相应的2ASK 信号就是OOK 信号。
◆2ASK 信号产生方法➢模拟调制法（相乘器法）➢键控法◆2ASK 信号解调方法☐☐ 相干解调( 同步检测法)()tt s t e c ωcos )(2ASK =∑-=ns n nT t ga t s )()(⎩⎨⎧-=PP a n 1,0,1概率为概率为))开关电路2e 2e☐非相干解调过程的时间波形◆功率谱密度2ASK 信号可以表示成式中 s (t ) －二进制单极性随机矩形脉冲序列 设：P s (f ) － s (t ) 的功率谱密度 P 2ASK (f ) － 2ASK 信号的功率谱密度 则由上式可得由上式可见，2ASK 信号的功率谱是基带信号功率谱P s (f ) 的线性搬移（属线性调制）。
知道了P s (f ) 即可确定P 2ASK (f ) 。
由6.1.2节知，单极性的随机脉冲序列功率谱的一般表达式为式中 f s = 1/T s G (f ) － 单个基带信号码元g (t )的频谱函数。
专业基础二917数字电路、通信原理参考书目和考研大纲
专业基础（二）（917）（数字电路、通信原理）参考书目和考研大纲【考查目标】1. 掌握数字电路、数字系统的基本概念、基本原理和基本方法。
2. 掌握布尔代数、组合逻辑电路、时序逻辑电路等的分析、设计过程，掌握存储器、接口、AD/DA转换等基本工作原理。
3. 能够运用数字电路的基本原理、基本方法进行数字系统的分析、设计和应用。
4. 掌握模拟通信系统和数字通信系统的组成。
5. 掌握通信系统各主要部件的工作原理及实现方法，能够分析各种通信系统性能指标。
【参考书目】《数字电路与系统》李文渊主编，高等教育出版社，2017年5月第1版；《通信原理》（第7版）樊昌信主编，国防工业出版社，2012年【考试比例与划分】分数比例: 数字逻辑电路：通信原理为7:3【考试大纲】《数字电路与系统》1-3章，5-13章。
《通信原理》1章、4-7章一、《数字电路与系统》1.绪论：模拟电路与数字电路2.数制和码制：二进制码等多种码制，反码原码补码，转换等及其他。
3.逻辑函数及其简化逻辑函数、门、逻辑函数化简等。
5. 组合逻辑电路的分析与设计组合逻辑电路分析设计，组合逻辑电路、组合逻辑电路设计、竞争与险象等。
6.常用组合逻辑电路74148,74138,74151等组合逻辑电路功能及应用。
7.触发器触发器、锁存器等。
8.时序逻辑电路分析与设计时序电路分析方法、时序逻辑电路设计等。
9.常用的时序逻辑电路模块常用时序逻辑电路模块、含中规模器件的设计与分析。
10.存储器主存储器、只读存储器、存储器扩展等。
11.可编程逻辑器件PAL、PLA等可编程逻辑器件设计等。
12.数模与模数转换A/D和D/A相关内容等。
二、《通信原理》第1章绪论信息量、信道容量和系统的有效性、可靠性的概念及传输速率计算方法；通信系统模型中各组成部分的功能等。
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，信道容量等。
第5章模拟调制系统幅度调制和角度调制信号在时域和频域下的描述，幅度调制和角度调制的基本原理、调制和解调框图和表达式；两种模拟调制系统的抗噪声性能比较；频分复用（FDM）的概念等第6章数字基带传输系统二进制基带信号的基本波形，数字基带信号的功率谱；基带传输的常用码型及基带传输系统模型；无码间干扰基带传输特性的分析方法以及奈奎斯特第一准则；基带传输系统的理想低通特性、升余弦滚降特性等。
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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(a)原理框图；(b)各点波形图
9
相干解调(同步检测法) ：稳定，有利于位定时的提取。
(a)原理框图
(b)各点波形图
10
（2） 功率谱密度
二进制不 归零信号
e2 ASK (t )
乘法器
cos c (t ) s (t )
e2 ASK (t )
s (t )
单极性随机矩 形脉冲序列
cos c (t )
2DPSK可以与2PSK具有相同形式的表达式
不同的是2PSK中的基带信号对应绝对码序列； 2DPSK中的基带信号对应相对码序列。
2DPSK信号和2PSK信号的功率谱密度是完全一样 的。 与2ASK的相同，也是码元速率的两倍。 2DPSK系统是一种实用的数字调相系统，但其 抗加性白噪声性能比2PSK的要差。
实现传输带宽与信噪比之间的互换。
4
7.2、二进制数字调制原理
5
1、 二进制幅度键控
（ASK：amplitude shift keying ） （1） 2ASK信号时域表达式
2ASK信号，其幅度按调制信号取0或1有两种取值，
最简单的形式为通断键控（OOK）。
OOK信号的表达式为： s
调制信号 a n为：
1, an 0,
OOK (t )
an Acos ct
出现概率为 P 出现概率为 1 P
6
调制信号具有一定波形，可表示为：
B(t )
所以，2ASK信号为： sASK (t )
n
a g(t nT )
n s
可见，2ASK为双边带调幅信号。
n
an g (t nTs )cos c t
27
2PSK功率谱
B2PSK B2ASK 2 BB
P2 PSK ( f )
0 f c fb f c f c fb f c fb fc f c fb
f
28
2DPSK定义
0， 表示数字信息“0” ， 表示数字信息“1”
数字信息 2DPSK相位 0 或 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0
2PSK 相干解调 相对码 码变换 绝对码
移相 码变换
s(t )
s(t )
(a) (b)
31
2DPSK解调器
相干解调 延迟解调
32
相 干 解 调 原 理 及 各 点 波 形
33
延 迟 解 调 原 理 及 各 点 波 形
34
2PSK和2DPSK对比分析：
1. 相位与信息代码的关系 2PSK
解决方法：二进制差分相位键控（2DPSK） D:differential
25
2PSK 相干解调原理框图及各点波形图
26
2PSK功率谱
条件：1、0等概
2
2 Tb sin ( f f c )Tb sin ( f f c )Tb P2 PSK ( f ) 16 ( f f c )Tb ( f f c )Tb
2 PSK t
e2 PSK (t ) an g (t nTs ) cos c t n
若g(t)是脉宽为Tb，高度为1的矩形脉冲
这种以载波的不同相位直 接去表示相应数字信息的 相位键控，通常被称为绝 对移相方式
发送1符号 0 ， n 180 ， 发送0符号
P=1/2
2 Tb sin ( f f1 )Tb sin ( f f1 )Tb P2 FSK ( f ) 16 ( f f1 )Tb ( f f1 )Tb
2
2
2 Tb sin ( f f 2 )Tb sin ( f f 2 )Tb 16 ( f f 2 )Tb ( f f 2 )Tb
cos C t , e2 PSK (t ) cos C t ,
发送概率为 P 发送概率为 1-P
24
s(t )
码型变换
双极性 不归零
e2 PSK (t )
乘法器
cos ct
0
S
e2 PSK (t )
移相
s(t )
(b)
cos ct
(a)
在2PSK信号的解调系统中，同步载波恢复会 有180°的相位模糊问题，对2PSK系统误码性 能影响很大，所以2PSK方式在实际中很少采 用。
18
(a) 非相干解调 (b) 相干解调
19
(c)过零解调
原理：载频不同，过零点数不同，检测过零点
数，即可进一步得到原始的调制信号。
低频分量的 幅度与载波 频率有关
20
(2) 2FSK功率谱分析
相位不连续的2FSK信号，可以看成由两个不同
载波的二进制振幅键控信号的叠加，其中一个频
率为f1，另一个频率为f2。
1 [ ( f f1 ) ( f f1 ) ( f f 2 ) ( f f 2 )] 16
22
若载频之差大于fb，则 连续谱将出现双峰
连续谱
f1 f 2 2 1 Tb f c 2 fb fc fb fc f c fb 2 fb
数字调制的过程
模拟调制的过程，载波参数连续变化 数字调制的过程，载波参数离散变化
调制，modulation 键控，shift keying
3
调制在通信系统中的作用 提高无线通信时的天线辐射效率。 实现频率分配。
把多个基带信号分别搬移到不同的载频处，以 实现信道的多路复用，提高信道利用率。 扩展信号带宽，提高系统抗干扰、抗衰落能力。
(a) (b)
Ps ( f ) fb P(1b ) ( f )] 4
1 P2 ASK ( f ) [ Ps ( f f c ) Ps ( f f c )] 4
m
fb (1 P)G (mfb ) ( f mf b )
15
在某一个码元Tb期 间只输出f1或f2两个 载波中的一个
数字键控法实现二进制移频键控信号的原理图
16
a
b
ak s (t )
1
0
1
1
0
0
1
t
s (t )
t
c
t
d
t
e
t
f g 2FSK信号
t
t
17
2FSK解调方法
(a)非相干解调 (b)相干解调
原理：将2FSK信号分解成两路2ASK信号分别 进行解调。
0, an 1,
发送概率为 P 发送概率为1-P
0, an 1，
发送概率为1-P 发送概率为 P
e2 FSK (t ) an g (t nTb ) cos 1t an g (t nTb ) cos 2t n n
2
1 ( f f c ) ( f f c ) 16
P2 ASK ( f )
离散谱：由载波 分量确定
连续谱：由基带信号波形 g(t)确定 第一旁瓣峰值比 主峰衰减14dB
0 f c fb f c f c fb f c fb fc f c fb
相对移相：以前后相邻码 元的载波相位的相对变化 来表示数字信息
1 0
1 0
1 0
0 0
数字信息与之间的关系也可以定义为
0， ， 表示数字信息“1” 表示数字信息“0”
29
2DPSK波形
1
绝对码
0
0
1
0
1
1
0
单纯从波形上看， 2DPSK与2PSK是无 法分辨的
1
相对码
1
1
0
0
1
0
0
2 PSK
t
2 DPSK
t
解调2DPSK信号时并 不依赖于某一固定的 载波相位参考值，只 要前后码元的相对相 位关系不破坏，则鉴 别这个相位关系就可 正确恢复数字信息， 这就避免了2PSK方 式中的倒现象发生
30
2DPSK实现
cos ct
0
开关
S
e2 DPSK (t ) e2 DPSK (t )
2 Tb sin ( f f c )Tb sin ( f f c )Tb P2 ASK ( f ) 16 ( f f c )Tb ( f f c )Tb 2
1 ( f f c ) ( f f c ) 16
若两个载波频差较小， 比如小于fb，则连续谱 在fc处出现单峰
fc fb
0.8 fb
离散谱
f c 2 fb f
0
B2 FSK f 2 f1 2 fb
fb = 1/Tb为基带信号的带宽
23
3、二进制相位键控（2PSK）
1 0 0 1 0 1 1 0
发送概率为 P 1, an 1， 发送概率为 1-P
3. 信号带宽： B2 DPSK B 2PSK 2 f s
4. 抗噪声性能：
36
3、二进制数字调制系统的抗噪声性能
37
无论是哪一种调制，在某一个码元间 隔内，实际只有一种确定的波形输出
1 s (t ) 0 0 1
输出0相载波， 或输出相载 波 输出频率为f1的载波，或者 输出f2的载波
e2 FSK (t ) an g (t nTb ) cos 1t an g (t nTb ) cos 2t n n