第 7 章 数字频带传输系统
数字频带传输系统实验报告(通信原理)
电子信息与自动化学院《通信原理》实验报告学号： 姓名：实验五：数字频带传输系统实验 一、实验原理数字频带信号通常也称为数字调制信号，其信号频谱通常是带通型的，适合于在带通型信道中传输。
数字调制是将基带数字信号变换成适合带通型信道传输的一种信号处理方式，正如模拟通信一样，可以通过对基带信号的频谱搬移来适应信道特性，也可以采用频率调制、相位调制的方式来达到同样的目的。
1.调制过程 1）2ASK如果将二进制码元“0”对应信号0，“1”对应信号t f A c π2cos ，则2ASK ：()()cos 2T n s c n s t a g t nT A f t π⎧⎫=-⎨⎬⎩⎭∑{}1,0∈n a ，()⎩⎨⎧≤≤=其他 0T t 0 1st g 。
可以看到，上式是数字基带信号()()∑-=nsnnT t g a t m 经过DSB 调制后形成的信号。
其调制框图如图1所示：图1 2ASK 信号调制框图2ASK 信号的功率谱密度为：()()()][42c m c m s f f P f f P A f P ++-=2）2FSK将二进制码元“0”对应载波t f A 12cos π，“1”对应载波t f A 22cos π，则形成2FSK 信号，可以写成如下表达式：()()()()()12cos 2cos 2T n s n n s n nns t a g t nT A f t a g t nT A f t πϕπθ=-++-+∑∑当0=n a 时，对应的传输信号频率为1f ；当1=n a 时，对应的传输信号频率为2f 。
上式中，n ϕ、n θ是两个频率波的初相。
2FSK 也可以写成另外的形式如下：()()cos 22T c n s n s t A f t h a g t nT ππ∞=-∞⎛⎫=+- ⎪⎝⎭∑其中，{}1,1-+∈n a ，()2/21f f f c +=，()⎩⎨⎧≤≤=其他0T t 0 1s t g ，12f f h -=为频偏。
重庆理工大学现代通信原理与技术复习重点
3、请简述逐次比较型编码器的工作原理。
4、采用13折线A律编码器电路，设接收到的码组为“01010011”，最小量化间隔为△。
（1）试问编码器输出的该样值量化电平为多少；
（2）写出对应于该7位码的均匀量化11位码。
5、若采用13折线A律编码，设最小的量化间隔为△，已知抽样值为 – 95△。
2、简述题20分，每题4分。
3、综合计算题60分，A6~B7个题，每题分值不等(课堂例题及课后习题)。
第1章
1、通信系统的模型（数字通信系统模型）
2、通信系统的分类。
3、通信方式：（1）单工、半双工和全双工传输；（2）串行传输和并行传输。
4、通信系统的主要性能指标。
（1）模拟通信系统的有效性和可靠性指标（带宽和信噪比）；
因为是单路信号每秒有8000个抽样值一个抽样值用3个码元所以码元传输速率fbpcm3800024kbaud3因为128级量化需用7位二进制码进行编码所以码元速率为fbpcm7800056kbaud思考与练习题1脉冲编码调制pcm是把模拟信号转换为数字信号的一种调制方式
考题类型：1、填空题20分，每空1分。
（3）段内码： （四次比较）
取IW4= 64 + 8 × 4 = 96 ，因为Is < IW4 所以， C5 = 0 ；
取IW5= 64 + 4 × 4 = 80 ，因为Is ＞ IW5 所以， C6 = 1 ；
取IW6= 64 + 6 × 4 = 88 ，因为Is ＞ IW6 所以， C7= 1 ；
IW=段落起始电平+8×(量化间隔)
=1024+8×64=1536Δ
通信原理题目
第一章绪论填空1、在八进制中（M=8），已知码元速率为1200B，则信息速率为 3600b/s 。
2、在四进制中（M=4），已知信息速率为2400b/s，则码元速率为 1200B 。
3、数字通信与模拟通信相比较其最大特点是_占用频带宽和__噪声不积累_。
4、数字通信系统的有效性用传输频带利用率衡量，可靠性用差错率衡量。
5、模拟信号是指信号的参量可连续取值的信号，数字信号是指信号的参量可离散取值的信号。
消息：指通信系统传输的对象，它是信息的载体。
是信息的物理形式信息：是消息中所包含的有效内容。
信号：是消息的传输载体！信息源的作用就是把各种消息转换成原始信号。
发送设备：产生适合在信道中传输的信号，使发送信号的特性和信道特性相匹配，具有抗信道干扰的能力，可能包含变换、放大、滤波、编码、调制等过程。
简答1、码元速率与信息速率的关系？R b=R B log2M R b信息传输速率 R B码元速率 M是进制 T B码元长度 R B=1/T B2、按传输信号的复用方式，通信系统如何分类？答：按传输信号的复用方式，通信系统有三种复用方式，即频分复用、时分复用和码分复用。
频分复用是用频谱搬移的方法使不同信号占据不同的频率范围；时分复用是用抽样或脉冲调制方法使不同信号占据不同的时间区间；码分复用则是用一组包含正交的码字的码组携带多路信号。
3、解释半双工通信和全双工通信，并用实际通信系统举例说明？半双工，双向不同时通信，如：对讲机；双工，双向同时通信，如：移动通信系统4、简述数字通信系统的基本组成以及各部分功能，画出系统框图。
信源：把各种消息转换成原始信号。
信道：用来将来自发送设备的信号传送到发送端。
信宿：传送消息的目的地。
信源编码/译码：提高信息传输的有效性，二是完成模/数转换。
信道编码/译码：作用是进行差错控制。
加密解密：为了保证所传信息的安全。
数字调制解调：把数字基带信号的频谱搬移到高频处，形成适合在信道传输的带通信号。
第7章- 数字信号传输
编码器直接编成这种最原始的码型输 出。单极性不归零码（全占空τ＝ T）的 B 码型及其功率谱如图7-13所示。
单极性NRZ码不符合要求，它不适合 在电缆信道中传输。
2.单极性归零码（即RZ码）
单极性归零码（τ= 率谱如图7-14所示。
TB /2）的码型及功
RZ码与NRZ码相比，f B 成份不为零， 其他缺点仍然存在。所以单极性归零码也 不适合在电缆信道中传输。
自愈网的实现手段多种多样，目前主 要采用的有线路保护倒换、环形网保护、 DXC保护及混合保护等。下面分别加以介 绍。
1.线路保护倒换
线路保护倒换方式有： ①1＋1方式。l＋1方式采用并发优收， 即工作段和保护段在发送端永久地连在一 起（桥接），信号同时发往工作段（主用） 和保护段（备用），在接收端择优选择接 收性能良好的信号。
图7-26四纤双向复用段倒换环
（5）二纤双向复用段倒换环
二纤双向复用段倒换环采用时隙交换 （TSI）技术，使S1光纤和P2光纤上的信 号都置于一根光纤（称S1／P2光纤），利 用S1/P2光纤的一半时隙（例如时隙1到M） 传S1光纤的业务信号，另一半时隙（时隙 M＋1到N，其中M≤N/2）传P2光纤的保护 信号。
7.2.4 传输码型特性的分析比较
以上介绍了几种传输码型，下面主要 将AMI码、HDB3码和CMI码的性能作一 分析比较。
1.最大连“0”数及定时钟提取
最大连“0”数及定时钟提取见表7-5。
2.检测误码能力
AMI码、HDB3码和CMI码均具有一 定的检测误码能力。
3.误码增殖
由前面分析可见：AMI码和CMI码无 误码增殖，而HDB3码有误码增殖。
4.电路实现
频带传输技术
频带传输技术
频带传输的定义
频带传输，有时也称宽带传输，是指将数字信号调制成音频信号后再发送和传输，到达接收端时再把音频信号解调成原来的数字信号。
我们将这种利用模拟信道传输数字信号的方法称为频带传输技术。
是利用模拟信号进行数据传输是一种比较普遍的通信方式。
频带传输将代表二进制数据的“1”和“0”信号，通过调制解调器变成具有一定频带范围的模拟信号进行传输。
典型的例子就是电话电路，其特性是带通型，一般频率范围为300～3400Hz，基带信号不能通过，所以要采取措施把基带信号调制解调到电话电路的频带范围内传输，频带传输可实现远距离的数据通信。
在实现远距离通信时，经常借助于电话线路，此时就需要利用频带传输方式。
采用频带传输时，调制解调器 Modem）是最典型的通信设备，要求在发送和接收端都要安装调制解调器。
通信原理简答题答案1(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δ(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τ=t 1-t 2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[ξ2(t)]——ξ(t)的平均功率。
(2) R(τ)=R(-τ)——τ的偶函数。
实验7频带传输系统综合实验-信息系统综合实践实验中心-桂林电子
实验7 频带传输系统综合实验一、实验目的：1、将所做过的独立实验进行组合，构成可通话的频带传输系统。
掌握系统工作原理，了解信号流程并完成两人通话功能。
2、分析系统连接后所遇到的问题，且提出解决向题的方料3、了解载波相位误差，位同步相位误差对系统的性能的影响。
4、了解相位抖动对系统的影响。
二、实验内容：1、了解二人通话的2DPSK频带传输系统的原理，掌握实验模块的正确组合和连线。
2、了解决收端载波相位误差，位同步相位误差对系统造成影响的方法。
3、观察相位抖动对系统的影响。
4、分析系统组成后容易出现什么问题，提出解决问题的方法。
5、当发端发送固定数字信号时，将收、发端关键波形按相位关系绘画出来。
且加以说明。
三、预习要求1、复习前面各章有关的独立实验内容。
2、了解可通话2DPSK频带传输实验的原理。
3、自行设计实验方案及测试步骤。
四、实验仪器1、直流电源一台2、示波器一台3、数字信源模块、数字调制模块、载波时钟提取模块、数字解调模块、帧同步/终端模块、PCM编译码模块各一块。
五、实验原理图3-16-1 系统流程图1. 数字信源中的多路信号的复接原理数字信源模块的原理框图如附图所示。
1.1时序信号的产生本模块通过二进制分频器，得到１６kＨＺ和８kＨＺ方波信号，然后送入２／４译码器，得到反相的脉宽为八个时钟周期的四个脉冲信号，经反相器后得到正相的时序脉冲信号。
其波形及相位关系如图1所示。
图1 复接器中的时序脉冲信号1.2四路数据码的复接本信源模块中的四路独立的八位数码，在以上四路时序信号的控制下，依次选通模拟开关１、２、３、４，按顺序依次将四路数码接入同一通道，形成了一路串行码，完成四路数据码的复接。
在本基带传输实验中，将其中第一路数据码置成帧同步码（巴克码）Ｘ１１１００１０。
2. 数字终端模块的分接器原理原理框图如附图所示。
2.1时序脉冲产生电路由Ｕ７、Ｕ８、Ｕ９（７４ＬＳ１６４）八位移存器和Ｕ１２（７４ＬＳ０４）非门、Ｕ１０（７４ＬＳ７４）Ｄ触发器组成。
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【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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第2章信道与噪声
数字频带传输系统
第7章
7.27.17.4
7.3引 言二进制数字调制原理多进制数字调制原理新型数字调制技术目录
7.1引 言
•实现数字调制有两种方法：
① 利用模拟调制的方法；
② 利用开关键控载波。
•三种基本的数字键控方式：
振幅键控（Amplitude Shift Keying，ASK）频移键控（Frequency Shift Keying，FSK）相移键控（Phase Shift Keying，PSK）
7.2
二进制数字调制原理
1．二进制幅度键控原理
•幅度键控是指载波幅度受二进制单极性不归零（NRZ）信号控制，而其频率和初始相位保持不变。
•假设二进制数字基带信号序列{a n}由“0”和“1”组成，其中发送数字信号“1”的概率为p，则发送数字信号“0”的概率为1－p，
且统计独立。
•则数字基带信号的表达式为
1．二进制幅度键控原理
•a n为第n个码元的电平取值，若取
•g(t)为持续时间为T s的基带脉冲波形，通常假设为矩形脉冲，则已调信号（即2ASK信号）的表达式为
1．二进制幅度键控原理2ASK信号波形
1．二进制幅度键控原理2ASK信号产生的方式
2．2ASK信号的解调
3．2ASK信号的功率谱密度
2ASK信号的功率谱密度
3．2ASK信号的功率谱密度
（1）2ASK信号的功率谱由连续谱和离散谱两部分组成。
其中，连续谱取决于数字基带信号s(t)经线性调制后的双边带谱，而离散谱则由载波分量确定。
（2）如同双边带调制一样，2ASK信号的带宽B ASK是数字基带信号带宽（B=f s）的两倍
（3）因为系统的传码率R s=1/T s=f s（Baud），故2ASK系统的频带利
用率为
1．二进制频移键控原理
仍假设数字基带信号s(t)的表达式为
2FSK信号的表达式为
当在一个码元周期T s内对2FSK信号进行观察，其观察值为
1．二进制频移键控原理2FSK信号产生的方式
2．2FSK信号的解调
3．2FSK信号的功率谱密度
对于相位不连续的2FSK信号，可以看成由两个不同载频的2ASK信号的叠加，它可以表示为
据2ASK信号功率谱密度的表示式，不难写出这种2FSK信号的功率谱密度的表示式：
3．2FSK信号的功率谱密度2FSK信号的功率谱密度
3．2FSK信号的功率谱密度
（1）2FSK信号的功率谱由连续谱和离散谱组成。
其中，连续谱由两个中心位于f1和f2处的双边谱叠加而成，离散谱位于两个载频f1和f2处。
（2）连续谱的形状随着两个载频之差的大小而变化，若|f1-f2|<f s，连续谱在两个载频的中心位置出现单峰；若 |f1-f2| >f s，则出现双峰。
（3）若以功率谱第一个零点之间的频率间隔计算 2FSK 信号的带宽，则其带宽近似为
1．二进制相移原理
2PSK信号的时域表达式为
1．二进制相移原理
2PSK信号可以表述为一个双极性全占空矩形脉冲序列与一个正弦载波的相乘：
1．二进制相移原理2PSK信号波形
1．二进制相移原理
2PSK信号产生的方式信号波形
2．2FSK信号的解调
2PSK信号的相干解调原理
含有锁相环的平方电路相干载波提取
3．2PSK信号的功率谱密度
2PSK信号的功率谱密度曲线
1．二进制差分相移键控的原理
Δ 通常定义为当前载波的起始相位与前一码元载波的起始相位差，若信息符号与Δ 之间的关系为
1．二进制差分相移键控的原理2DPSK信号产生的原理
2．2DPSK信号的解调
信号的相干解调原理
2DPSK差分相干解调原理框图
7.2.5 二进制数字调制系统的性能比较
1．传输带宽和频带利用率
•假设基带信号的码元宽度为T s，则基带信号的带宽近似为1/T s，由前面的讲述可知，2ASK系统、 2PSK系统和2DPSK系统的带宽均
为2/T s，即为基带信号带宽的二倍。
•频带利用率为
2．误码率
• 二进制数字调制系统误码率公式
•各种二进制数字调制系统的误码率曲线
7.3
多进制数字调制原理
•M进制调制信号的数学表达式为
•b n为第n个码元的电平取值
•多进制幅度键控：用M个离散电平值去控制载波幅度的过程，因此又称作多电平调幅。
•其数学表达式为
多进制幅度键控系统的频带利用率η的计算公式为
多进制幅度键控系统的频带利用率η的计算公式为
4PSK正交调制原理
4PSK相干解调原理
7.3.3 多进制相移键控4PSK系统的相位
7.4
新型数字调制技术
信号星座图
在星座图中，点与原点间距离越大，其物理意义意味着信号能量越大；
相邻两个点的距离越大，其物理意义代表信号抗干扰能力越强。
8ASK、8PSK、16PSK系统的星座图
•当两个信号点的距离越近时，其信号波形就越接近，也就越容易受到噪声的干扰而造成误判。
•为了增加两信号点的距离，可以采用增加发射功率的方法，即增加圆周半径。
四种QAM的星座图
四种QAM的星座图
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