通信原理-第13章
通信原理 (完整)精选全文
数字通信的主要优点：
(a) 失真的数字信号
(b) 恢复的数字信号
数字信号波形的失真和恢复
数字通信的主要缺点：
➢ 占用带宽大 ➢ 设备复杂 ➢ 同步要求高
宽带通信、压缩编码 VLSI、SOC、ASIC 信号处理技术
应用实例：
➢ 数字传输技术：电话、电视、计算机数据等 信号的远距离传输。
➢ 模拟传输技术：有线电话环路、无线电广 播、电视广播等。
狭义信道
有线信道 无线信道
中长波地波 短波电离层反射 超短波、微波视距传输 超短波、微波对流层散射 卫星中继
编码信道 调制信道
信 源
加 密 器
编 码 器
调 制 器
发 转 换 器
信 道
收 转 换 器
解 调 器
解解 码密 器器
信 宿
发送设备
噪 声
接收设备
广义信道
广义信道
调制信道：
调制器输出端到解调器输入端的所有设备和媒介。 研究调制和解调时，常用调制信道。 连续信道/模拟信道。
eo(t)
e0t htei t nt e0t kt ei t nt
n(t)
n(t): 加性干扰 k(t): 乘性干扰
k t 依赖于网络的特性，k t 反映网络特性对 ei t 的作用。
干扰
加性干扰：本地噪声
始终存在
乘性干扰：非理理想信道 与信号共存
sR t sT tht nt
乘性 加性
增量调制DM
军用、 民用电话
Hale Waihona Puke 差分脉码调制DPCM电视电话、 图像编码
其 他 语 言 编 码 方 式 中低速数字电话 ADPCM、 APC、 LPC
按信号复用方式分类
通信原理题库-9-13章
通信原理题库-9-13章通信原理题库（9-13章）⼀、填空题1．当原始信号是模拟信号时，必须经过后才能通过数字通信系统进⾏传输，并经过后还原成原始信号。
2．PCM⽅式的模拟信号数字化要经过、、三个过程。
3．在模拟信号转变成数字信号的过程中，抽样过程是为了实现的离散、量化过程是为了实现的离散。
4．⼀个模拟信号在经过抽样后其信号属于信号，再经过量化后其信号属信号。
5．采⽤⾮均匀量化的⽬的是为了提⾼的量化SNR，代价是减少的量化SNR。
6．PCM30/32基群帧结构中，TS0时隙主要⽤于传输信号，TS16时隙主要⽤于传输信号。
7．PCM30/32基群帧结构中⼀共划分有时隙，其中同步码在时隙。
8．在数字接收系统中，常⽤的最佳接收准则有准则和准则。
9．匹配滤波器是基于准则的最佳接收机。
10．相关接收机的抗噪性能和匹配滤波器的抗噪性能。
11．位同步的⽅法主要有和。
12．帧同步的⽅法主要有：和、起⽌同步法。
13．PCM30/32数字系统采⽤帧同步⽅法属于群同步法中的法。
14. 在PCM30/32数字传输系统中，其接收端在位同步的情况下，⾸先应进⾏同步，其次再进⾏同步。
15．载波同步的⽅法主要有和。
16．在数字调制通信系统的接收机中，应先采⽤同步，其次采⽤同步，最后采⽤同步。
17．在相⼲解调中，要求s(t)与发送端实现载波同步，解调后的脉冲信号对准最佳取样判决位置的过程叫，把各组数据区别开来则需要。
18．实际中，⾮均匀量化的⽅法是：先将抽样值通过_ __再进⾏___ ____。
19．写出下列英⽂缩写的汉语全称：PCM 、ASK 、PSK 。
20．码组（101011）的码重是。
它与码组（010010）之间的码距是。
21. 已知7位巴克码为（1110010），则其局部⾃相关函数R(2)= 。
⼆、选择题1. 对于2PSK采⽤直接法载波同步会带来的载波相位模糊是（）。
A．900和1800不定B．00和1800不定C．900和3600不定D．00和900不定2．克服载波同步中载波相位模糊对信号传输产⽣影响⽅法是（）。
通信原理-第13章
式中，分母2n是全部可能出现的信息码组数。 r 0
Pf
r Cn
m
2n
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通信原理课件 孙 怡
第13章 同步原理
• 比较
– 比较漏同步和假同步公式可见，当判定条件放宽时，即m增大时 ，漏同步概率减小，但假同步概率增大。设计时需折中考虑。
• 平均建立时间：
– 从开始捕捉转变到保持态所需的时间。 – 现以集中插入法为例进行计算。 假设漏同步和假同步都不发生，则由于在一个群同步周期内一 定会有一次同步码组出现。所以按照上流程图捕捉同步码组时 ，最长需要等待一个周期的时间，最短则不需等待，立即捕到 。平均而言，需要等待半个周期的时间。设N为每群的码元数目 ，其中群同步码元数目为n，T为码元持续时间，则一群的时间 为NT，它就是捕捉到同步码组需要的最长时间；而平均捕捉时 间为NT / 2。若考虑到出现一次漏同步或假同步大约需要多用 NT的时间才能捕获到同步码组，故这时的群同步平均建立时间 约为 te NT(1/2 + Pf + Pl)
若一个码组的自相关函数仅在R(0)处出现峰值，其他处的R(j) 值均很小，则可以用求自相关函数的方法寻找峰值，从而发 现此码组并确定其位置。 • 巴克码：常用的一种群同步码。
– 定义：设一个N位的巴克码组为{x1, x2, …,xN}，则其自相关函数 可以用下式表示：
R( j )
N j i 1
滞后门
T
u1
d
dt
| |
|u1|
-
m(t)
门波形产生
压控振荡
环路滤波
e=|u2|-|u1|
+
+
超前门
(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
1
通信原理
第13 同步原理
2
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。
17
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
11
12
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。
13
14
平方环法提取载波原理（图5.2-20)
15
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》(第7版)章节题库(同步原理)【圣才出品】
第13章 同步原理一、选择题1．长度为7的巴克码，其局部自相关函数R （3）为（ ）。
A ．－1 B ．0 C ．1 D ．7 【答案】B【解析】一个n 位的巴克码组为{x 1，x 2，…，x n }，其自相关函数可表示为所以431(3)11110i i i R x x +===--++=∑。
2．对抑制载波的双边带信号采用同相正交环提取相干载波，其中环路中压控振荡器的控制电压为（ ）（其中m （t ）为基带信号）。
A ．V （t ）＝km （t ）cos （θ）B ．V （t ）＝km （t ）cos （2θ）C ．V （t ）＝km 2（t ）sin （θ）D ．V （t ）＝km 2（t ）sin （2θ） 【答案】D 【解析】二、填空题1．按照同步的作用划分，通信系统中的同步包括 。
【答案】载波同步、位同步、群同步和网同步【解析】同步是数字通信系统中不可或缺的关键技术。
按照同步的作用可分为载波同步、位同步、群同步和网同步。
2．载波同步的目的是 ；其实现方法大致可分为 。
【答案】为相干解调提供相干载波；插入导频法和直接法【解析】载波同步电路提供相干解调所需的相干载波，且提供的相干载波与接收信号的载波严格地同频同相。
载波同步的方法可以分为有辅助导频和无辅助导频（直接法）的载频提取两大类。
3．对于信号，载波相位误差φ使相干解调输出信号幅值衰减倍，解调输出信噪比下降 倍。
【答案】cosφ；cos 2φ【解析】解调输出电压为1(t)cos()2e v m ϕ=，其中φ为相位误差，cosφ即为由于相位误差引起的解调信号电压下降，即信号幅值衰减。
因此解调输出信噪比下降cos 2φ倍。
4．对于A 律PCM30／32基群，位同步信号的重复频率为 ；帧同步信号的频率为 。
【答案】2.048MHz ；4kHz【解析】在A 律PCM30/32基群中，位同步信号的重复频率在数值上应等于码元速率，故重复频率为2.048MHz ；因为一帧时间为1／8000，在偶帧的TS 0时隙插入帧标记，所以帧同步信号的频率为4 kHz 。
通信原理(人民邮电出版社第2版)课后作业答案
第1章 绪论1-4 设有一离散无记忆信源,其概率空间为(1) 求每个符号的信息量;(2) 信源发出一消息符号序列为(202 120 130 213 001203 210110 321 010 021 032011 223 210)求该消息序列的信息量和平均每个符号携带的信息量.解：（1）根据题意，可得：23(0)log (0)log 1.4158I P =-=-≈比特21(1)log (1)log 24I P =-=-= 比特 21(2)log (2)log 24I P =-=-= 比特 21(3)log (3)log 38I P =-=-= 比特（2）法一：因为离散信源是无记忆的，所以其发出的消息序列中各符号是无依赖的、统计独立的。
因此，此消息的信息量就等于消息中各个符号的信息量之和。
此消息中共有14个“0”符号，13个“1”符号，12个“2”符号，6个“3”符号，则该消息的信息量是：14(0)13(1)12(2)6(3)I I I I I =+++14 1.41513212263≈⨯+⨯+⨯+⨯87.81≈ 比特此消息中共含45个信源符号，这45个信源符号携带有87.81比特信息量，则此消息中平均每个符号携带的信息量为287.81/45 1.95I =≈ 比特/符号法二：若用熵的概念计算，有222331111()log 2log log 1.906(/)884488H x bit =--⨯-=符号说明：以上两种结果略有差别的原因在于，它们平均处理方法不同，前一种按算术平均的方法进行计算，后一种是按熵的概念进行计算，结果可能存在误差。
这种误差将随消息中符号数的增加而减少。
1-10 计算机终端通过电话信道(设信道带宽为3400Hz)传输数据.(1) 设要求信道的S/N=30dB,试求该信道的信道容量是多少?(2) 设线路上的最大信息传输速率为4800bit/s,试求所需最小信噪比为多少?解：(1) 因为S/N =30dB,即1010log 30S dB N =，得：S/N=1000由香农公式得信道容量2log (1)S C B N =+ 23400l o g (11000)=⨯+ 333.8910/b i t s ≈⨯ （2）因为最大信息传输速率为4800b/s ，即信道容量为4800b/s 。
通信原理教学PPT课件
的是高效率、高精度、同步建立时间快，保持
时间长。 A. 恒定误差
窄带滤波器： 2Q f fq
锁相环
f
Kd
B.
随机误差：
2 n
1 2r
n0 f0
2A2 Q
C. 载波同步误差对解调信号的影响
1
Pe 2 erfc
r cos
6
主要内容 第13章 同步原理
13.1 概述 13.2 载波同步 13.3 码元同步 13.4 群同步 13.5 网同步
11
13.3 码元同步
② 独立通道键控法
时钟信号
调制器0
串
并
数据输入 转 换
调制器1 调制器2
调制器n
相 加 器 去发射机
12
13.3 码元同步
A. 多路并发系统中的接收端
带通
定时信ห้องสมุดไป่ตู้号解调
锁相定 时形成
抽样判决1
输入
动态 分路 与解
调
抽样判决2
抽样判决n
并 串 去发射机 转 换
13
13.3 码元同步
A. 实现的关键在于减小码元同步信号和数字 信号之间的相互干扰问题；
B. 通常选取导频信号位于信号谱零点位置。
B( f )
(a)
B( f )
(b)
f
f
0 1 / Ts 2 / Ts 3 / Ts 0 1 /(2Ts ) 1 / Ts 3 /(2Ts9)
13.3 码元同步
C. 位定时导频接收
输入基带信号
窄带 滤波器
移相
相加器 倒相
定时 形成
抽样 判决
位定时 脉冲
10
13.3 码元同步
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鉴 相 器：可以是一组匹配滤波器
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二、载波同步- 科斯塔斯环法
c 低通
•e
解调
输出
s(t)
m(t) cos(ct )
载频
•a
输出
压控振荡 环路滤波 g
90相移
b d
va cos(ct ) vb sin(ct )
低通
f
科斯塔斯环法原理方框图
( - )是压控振 荡电压和接收载
N j
xi xi j
0或 1,
i 1
0,
j0 0 jN jN
N
巴克码
1＋
2 ＋＋， ＋－
3 ＋＋－
R(j)
•
5
5位巴克 码组的自 相关曲线
4 ＋＋＋－， ＋＋－＋
5 ＋＋＋－＋ 7 ＋＋＋――＋－ 11 ＋＋＋―――＋――＋－ 13 ＋＋＋＋＋――＋＋－＋－＋
3
2
•
•
1
-4 -3• -2 -1• 0
变换
b
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相乘
电路
cos0t
相干载
相加
s(t)
波产生
电路
/2 相移
-sin0t 相乘 电路
01 a(0)
b(1) 11
a(1)
00 b(0) 10
QPSK矢量的产生
012345
输入基带码元
t
0
2
4
并行支路a码元
t
1
3
5
并行支路b码元
ห้องสมุดไป่ตู้
t
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二、载波同步- 举例
群同步： 又称帧同步。将接收码元正确分组。 网同步： 使通信网中各站点时钟之间保持同步。
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二、载波同步- 举例
sk (t) Acos(0t k )
cosk cos0t sink sin 0t ak cos0t bk sin 0t
a
A(t)
串/并
S1
S2
E-2
下行
上行
E-1
E-1 E-1
E-1
A
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B
C
D
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理
方 框
+1 T
图
-1
d
+1 T
-1
d+
超前门
超前门
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d 滞后门 (a) 同步状态
滞后门
2
积分时间
(b) 超前状态
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四、群同步- 举例
巴克码：常用的一种群同步码。
定 义：设一个N位的巴克码组为{x1, …,xN}，其自相关函数可以用下式表示
N,
R(
j)
电压vg 通过环路滤波器， 控制压控振荡器的振荡 频率使( - )尽可能地
小
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三、码元同步- 举例
\
超
T dt
u1 | •|
d
|u1|
前
滞后门
-
滞 S(t)
后
门波形产生
压控振荡
环路滤波 e=|u2|-|u1| +
门
超前门
+
同 步 原
T d dt
u2
| •|
0
|u2|
-1
•
•
1• 2 3• 4 j
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五、网同步
• 网同步目的：使全网各站能够互连互通，正确地接收信息码元。
• 网同步方法分类：
– 单向通信系统：一般由接收设备调整自已的时钟，使之和发送设备的时 钟同步。
– 双向通信系统： » 同步网：全网各站具有统一时间标准 » 异步网或准同步网：容许各站的时钟有误差，但是通过调整码元速 率的办法使全网能够协调工作
载波同步多采用锁相环（PLL）提取载波。锁相环原理方框图：
鉴相器 输入信号
环路滤波器
输出导频 压控振荡器
图13-1 锁相环原理方框图
数字化接收机中锁相环的实现方法： 对环路滤波器的要求：
窄带滤波器：改用数字滤波器
通带越窄，能够通过 的噪声越少，但是对
压控振荡器：用只读存储器代替
导频相位漂移的限制 越大
波相位之差
vc
m(t) cos(ct
) cos(ct
)
1 2
m(t)cos(
)
cos(2ct
)
通信vv原de 理课件m12 (mt)(ctv)ogcso(svc(etvf)81)simn(2(vtc)ftsin122)(m(12t)ms)i(nt()sin()
) sin(2ct )
通信原理
第 13 章 同步原理
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一、同步的基本概念
同步种类：载波同步、码元同步、群同步和网同步。
载波同步：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，用于相干解调。
码元同步：对于二进制信号，又称位同步。得知每个接收码元准确 的起止时刻，以便决定积分和判决时刻。