樊昌信通信原理第13章同步原理
通信原理第三版课后思考题答案樊昌信
通信原理第三版课后思考题答案樊昌信第⼀章1.1 消息和信息有什么区别？信息和信号有何区别？P1 语⾳，⽂字，图形，图像等都是消息，信息则是消息中包含有意义的内容，或者说有效内容，信息必须转换为电信号，才能在通信系统中传输，所以，信号是消息的载体。
1.2 什么是模拟信号？什么是数字信号？P3 在时间上和幅值上均是连续的信号称为模拟信号，在时间和幅值都离散的信号称为数字信号。
1.3 数字通信有何优点？P3 P4 （1）由于数字信号的可能取值数⽬有限，所以在失真没有超过给定值的条件下，不影响接收端的正确判决。
此外，在有多次转发的线路中，每个中继站都可以对有失真的接收信号加以整形，消除沿途线路中波形误差的积累，从⽽使经过远距离传输后，在接收端仍能得到⾼质量的接收信号。
（2）在数字通信系统中，可以采⽤纠错编码等差错控制技术，从⽽⼤⼤提⾼系统的抗⼲扰性。
（3）可以采⽤保密性极⾼的数字加密技术，从⽽⼤⼤提⾼系统的保密度。
（4）可以综合传输各种模拟和数字输⼊消息，包括语⾳、⽂字、图像、信令等；并且便于存储和处理（包括编码、变换等）。
（5）数字通信设备和模拟通信设备相⽐，设计和制造更容易，体积更⼩，重量更轻。
（6）数字信号可以通过信源编码进⾏压缩，以减少多余度，提⾼信道利⽤率。
（7）在模拟调制系统中，例如调频，接收端输出信噪⽐仅和带宽成正⽐的增长；⽽在数字调制系统中，例如脉冲编码调制，输出信噪⽐随带宽按指数规律增长。
1.4 信息量的定义是什么？信息量的单位是什么？ P2 (1) )(log )(1log I x P x P a a-==为信息量的定义。
信息量的单位为⽐特（Bit)1.5 按照占⽤频带分，信号可以分为哪⼏种？P5 基带信号和带通信号1.6 信源编码的⽬的是什么？信道编码的⽬的是什么？P4 信源编码⽤以减少数字信号的冗余度，提⾼数字信号的有效性；如果是模拟信源（如话筒），则它还包括A/D 转换功能，把模拟输⼊信号转变成数字信号。
现代通信原理课后答案樊昌信
现代通信原理课后答案樊昌信【篇一：《现代通信原理》教学日历(2015)】>(2014 ～2015 学年第二学期) (第 1 页,共 2 页)任课教师在每学期开课以前根据教学大纲编写教学日历,一式三份,经教研室讨论,一份交系(院),一份存教研室,一份教师保留【篇二：通信原理考核大纲及样卷(含答案)】考核对象通信工程专业本科生。
二、命题依据本课程的教学大纲、教材及参考文献。
三、考核形式及试卷结构1、试卷总分：100分2、考核时限：120分钟3、考核方式：闭卷4、学生携带文具要求：笔等常规文具、计算器5、试卷题型比例：选择题：20%填空题：20% 判断题：10%简答题：20%计算题：30%6、试卷内容比例：通信系统概论5%～10%随机过程 5%～10%信道和噪声 5%～10%模拟调制系统15%～25%数字基带传输系统 15%～20%数字调制系统10%～20%模拟信号的数字传输10%～20%数字信号的最佳接收5%～10%同步原理 2%～5%四、课程考核内容和要求1、通信系统概论考核内容：通信系统的模型；通信系统的分类及通信方式；通信系统的主要性能指标；信息的度量。
考核要求：掌握通信系统的模型，通信系统的分类及通信方式，通信系统的主要性能指标，信息的度量。
2、信道和噪声考核内容：信道定义、分类和模型；恒参信道特性；随参信道特性；信道的加性噪声；信道容量的概念。
考核要求：掌握信道定义、分类和模型；理解信道特性，随参信道特性，信道的加性噪声；信道容量的概念，信道容量的计算。
3、模拟调制系统考核内容：幅度调制（am、dsb、ssb）的原理及抗噪声性能；角度调制（fm、pm）的原理及抗噪声性能；各种模拟调制系统的比较；频分复用；复合调制及多级调制。
考核要求：掌握幅度调制的工作原理，am、dsb、ssb调幅系统的调制与解调的方法，各种调幅系统的性能分析与比较，角度调制系统的基本原理，窄带角度调制产生及解调方法，宽带调频和调相产生及解调方法；理解频分多路复用机理，复合调制及多级调制。
(樊昌信第七版)通原第13章
第13章 同步原理
在提取载频电路中的窄带滤波器对于信噪比有直接的影响。 对于给定的噪声功率谱密度，窄带滤波器的通频带越窄，使 通过的噪声功率越小，信噪比就越大，这样随机相位误差越 小。另一方面，通频带越窄，要求滤波器的 Q值越大，则恒 定相位误差越大。所以，恒定相位误差和随机相位误差 对于Q值的要求是矛盾的。
当大信噪比时此随机相位误差的概率密度函数近似为所以在可以写为我们知道均值为0的正态分布的概率密度函数表示式为2513参照上式正态分布概率密度的形式f的方差与信号噪声功率比r的关系为所以当大信噪比时由窄带高斯噪声引起的随机相位误差的方差大小直接和信噪比成反比
通信原理
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通信原理
第13 同步原理
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第13章 同步原理
态。采用2DPSK体制可以避免此缺点的影响。
2、错误锁定：平方后的接收电压中有可能存在其他的离 散频率分量，使锁相环锁定在错误的频率上。解决这个问
题的办法是降低环路滤波器的带宽。
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第13章 同步原理
科斯塔斯环法：又称同相正交环法或边环法。 原理方框图：
c
低通
载频 s(t) 输出 90相移
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直接法
所谓直接法就是在发送端不发送导频信号， 接收端直接从接收信号中提取相干载波。如 果接收信号的频谱中含有载频分量，则很容 易实现。当接收信号中不包含载频分量时， 如抑制载波的双边带信号，则需要接收信号 进行非线性变换，使其产生与调制载波相关 的频谱分量，然后再从中提取载频分量。
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平方环法提取载波原理（图5.2-20)
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第13章 同步原理
锁相环原理方框图：
鉴相器 环路滤波器 输入信号 输出导频
樊昌信《通信原理》(第7版)课后习题(同步原理)【圣才出品】
第13章同步原理思考题13-1 何谓载波同步？为什么需要解决载波同步问题？答：（1）载波同步又称载波恢复，即在接收设备中产生一个和接收信号的载波同频同相的本地振荡，供给解调器作相干解调用。
（2）需要解决载波同步问题的原因：当接收信号中包含离散的载频分量时，在接收端需要从信号中分离出信号载波作为本地相干载波；这样分离出的本地相干载波频率必然和接收信号载波频率相同，但是为了使相位也相同，可能需要对分离出的载波相位作适当调整。
若接收信号中没有离散载频分量，则接收端需要用较复杂的方法从信号中提取载波。
因此，在这些接收设备中需要有载波同步电路，以提供相干解调所需的相干载波。
13-2 插入导频法载波同步有什么优缺点？答：插入导频法载波同步的优缺点：（1）优点：建立同步的时间快。
（2）缺点：占用了通信系统的频率资源和功率资源。
13-3 哪些类信号频谱中没有离散载频分量？答：信号频谱中没有离散载频分量的信号频谱：先验概率相等的2PSK信号频谱中没有载频分量。
13-4 能否从没有离散载频分量的信号中提取出载频？若能，试从物理概念上作解释。
答：能从没有离散载频分量的信号中提取出载频。
设此信号可以表示为，式中：m（t）＝±1。
当m（t）取＋1和－1的概率相等时，此信号的频谱中无角频率ωc的离散分量。
将上式平方，得此式中已经将m2（t）＝1的关系代入。
由此式可见平方后的接收信号中包含2倍载频的频率分量。
所以将此2倍频分量用窄带滤波器滤出后再作二分频，即可得出所需载频。
13-5 试对QPSK信号，画出用平方环法提取载波的原理方框图。
答：对QPSK信号，用平方环法提取载波的原理方框图如图13-1所示。
图13-1 QPSK平方环载波提取框图13-6 什么是相位模糊问题？在用什么方法提取载波时会出现相位模糊？答：（1）相位模糊问题是由于二分频器的输出电压有相差180°的两种可能相位，即其输出电压的相位决定于分频器的随机初始状态，这就导致分频得出的载频存在相位含糊性。
樊昌信 通信原理 课件
二进制数字信号的传
二进制数字信号
由0和1组成的数字信号，是数字通信中最基本的信号形式。
二进制信号的传输方式
通过数字信号传输线路，将二进制信号进行传输。
二进制信号的传输速率
指单位时间内传输的二进制位数，是衡量数字通信系统性能的重要 指标之一。
多进制数字信号的传
多进制数字信号
除二进制外的其他进制数字信号，如四进制、 八进制等。
03
调幅信号的缺点是抗干 扰能力较差，信号质量 容易受到噪声和干扰的 影响。
04
调幅信号广泛应用于广 播、电视、无线电通讯 等领域。
调频（FM）通信系统
调频（FM）通信系统是一种通过改变载波信号的频率 来传递信息的方式。
调频信号的缺点是接收设备相对复杂，成本较高。
调频信号的优点是抗干扰能力强，信号质量稳定，适用 于短距离传输。
数字信号传输实验
总结词
掌握数字信号传输的基本原理和技术 。
详细描述
通过实验，学生将学习如何进行数字 信号的传输和处理，了解数字信号的 调制解调、同步、纠错编码等关键技 术，以及数字信号传输在通信系统中 的应用和优势。
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樊昌信《通信原理》课件
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 目录
• 绪论 • 信号与频谱 • 模拟通信系统 • 数字通信系统 • 信道编码与差错控制 • 通信原理实验
01
绪论
通信系统的基本概念
通信系统定义
通信系统是实现信息传输与交换的系 统的总称，它由信源、信道和信宿组 成。
信息与信号
模拟信号与数字信号
模拟信号是连续变化的信号，而数字 信号则是离散的信号。
码等。
线性分组码
CTEE8樊昌信《通信原理》(第六版)
02
通信系统的主要任务是快速、准确、安全地传输信息，以满足
各种应用的需求。
通信系统中的信号可以是模拟信号或数字信号，传输方式可以
03
是无线传输或有线传输。
通信技术的发展历程
古代通信方式
如烽火、鼓声、驿站等，这些方 式简单、原始，但已具备了通信 的基本功能。
近代通信方式
如电报、电话的发明，使得信息 传递更加快速、便捷，人类进入 了电信时代。
多进制调制原理
多进制振幅调制（MASK）
通过改变载波的振幅来表示多进制信息，即多个不同的幅度对应多个不同的信息符号。
多进制频率调制（MFSK）
通过改变载波的频率来表示多进制信息，即多个不同的频率对应多个不同的信息符号。
多进制相位调制（MPSK）
通过改变载波的相位来表示多进制信息，即多个不同的相位对应多个不同的信息符号。
信号的频域分析
傅里叶变换
傅里叶变换是一种将时域信号转换为 频域信号的方法。通过傅里叶变换， 可以分析信号的频率成分，了解信号 在不同频率下的特性。
频谱分析
频谱分析是研究信号频率特性的方法 ，通过分析信号的频谱，可以了解信 号中各频率分量的强度和分布。
噪声与干扰
噪声
在通信系统中，噪声是不可避免的存在，它会对信号产生干 扰和影响。噪声可以是外部噪声和内部噪声，如电磁干扰、 热噪声等。
安全性
指传输信息的安全性和保密性，通常用加密 和认证等方式来保证。
02
信号与噪声
信号的分类与表示
确定信号
在通信系统中，信号是信息的载体，的信号，如正弦波和余弦波。
随机信号
与确定信号不同，随机信号的值在每个时间点上都是不确定的，其统计特性是 已知的。随机信号通常用于描述噪声和干扰。
《通信原理教程》版樊昌信编著十三课件PPT课件
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式中，N是密钥流的长度。
因为在模2运算中加法和减法是一样的，所以上式也 可以写为 xn yn zn , n 1, 2, , N
因此，同样的装置既可以用于加密，也可以用于解密。
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密钥流应当尽可能地近似于一个完全随机的序列。 若密钥流是一个m序列，则图中的密钥流产生器就是一
个m序列产生器；密钥则是控制此m序列的生成多项式和 同步信息等。 二进制加性流密码没有错误传播；在密文中一个错误比 特解密后只影响输出中的相应比特。 （分组密码可能有错误传播，使明文分组中很少几个比 特的改变在密文输出中产生很多比特的变化。分组密码 的这种错误传播性质在认证中很有价值，因为它使敌方 的破译人员不可能修改加密后的数据，除非知道密钥。） 流密码通常较适用于通过易出错的通信信道传输数据， 用于要求高数据率的应用中，例如视频保密通信，或者 用于要求传输延迟很小的场合。
原理方框图：一种流密码，其密钥和密钥流相同，并且密 钥只使用一次。
密钥
消息 xn
zn 密文 yn
(a) 加密
密钥
密文
zn 消息
yn
xn
(b) 解密
密文 yn = xn zn,
n = 1, 2, …
式中，xn － 消息比特序列； zn － 统计独立和均匀分布的密钥比特序列。
一次一密密码是完善安全的，因为消息和密文之间的互信 息量为0；所以它是完全不可解密的。
香农对安全性的基本度量 － 互信息量I(X; Y) 令X = (X1, X2, …, XN)表示一个N 比特的明文消息; Y = (Y1, Y2, …, YN)表示相应的N 比特密文。
假定：
密钥Z服从某种概率分布 H(X) － X的不确定性 H(X/Y) － 给定Y后X的不确定性 I (X; Y) = H(X) – H(X/Y) － X和Y之间的互信息量。
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 === 。