数字通信原理
上册：第二章 数字通信原理
第二章 数字通信原理2．1 概论2．1．1模拟信号与数字信号我们知道：按照信道上传输的是模拟信号还是数字信号，可以将通信分为模拟通信和数字通信两大类。
那么怎样区分模拟信号和数字信号呢？依据是信号的波形特征（时间和幅度两个物理量）。
我们通过下面的图形来说明。
我们看到，图（a ）中的信号波形在时间和幅值上都是连续的，图（b ）中的信号时间上离散，幅值仍然连续，在这里连续的含义是在某一取值范围内可以取无线多个数值。
我们将这种幅值连续的信号称为模拟信号。
图2-1 模拟信号(a) 二进码图2-2 数字信号上图中，信号波形的特点是它的幅值是（-3、-1、1、3）中的一个，取值被限制在有限个数值内，不是连续的，而是离散的。
我们将幅值离散的信号称为数字信号。
由此我们的结论是：区分一个信号是否数字信号是判别它的幅值是否离散。
特别说明的是：对于脉冲幅度调制PAM信号，尽管它在时间上是离散的，但幅度上仍然连续，所以它仍然是模拟信号。
2．1．2数字通信系统模型为了更好地认识数字通信，我们从众多的数字通信系统中总结出如下的模型：图2-3 数字通信系统模型信源把原始信号变换为电信号，如电话机、摄像机、数字终端等。
信源编码的功能即实现模拟信号到数字信号的转换，即模数变换（A/D）。
加密是为了信号在传输中的保密而按一定的算法进行的逻辑运算。
信道编码有两个目的：一是码型变换，因为有些码型不适合在线路上传输，所以在送往信道之前要把它变换成适合传输的码型。
二是纠错编码，数字信号多采用二进制码型，所以很容易由于噪声干扰、信道衰减和波形失真而产生误码。
所以在传输前在有用信号中按一定规律插入一定的冗余位，接收端按规律来检查接收到的信号，就可判别传输时有无误码，若有，可在一定程度上纠正错误或要求发端重发。
调制的作用是将信号从基带搬移到频带。
我们知道，除明线或电缆可直接传输数字基带信号外，其它媒质都工作在较高的频带上，所以要有调制这一环节。
信道是传输信号的媒质。
数字通信原理-第一章
小结： 通信及通信系统构成
通信的概念 通信系统构成：各部分功能
信息、信号及分类
信源发出的信息经转换成为信道上传输的信号：
模拟信号（幅度取值是连续的）：连续信号 离散信号 数字信号（幅度取值是离散的）： 二进码 多进码 连续信号 离散信号
{
{ {
模拟通信和数字通信 模拟通信：以模拟信号的形式传递消息（采用频分复用
数字通信系统的主要性能指标
有效性指标 可靠性指标
{
{
信息传输速率 符号传输速率 （定义、关 系） 频带利用率 误码率 （定义） 信号抖 动
复习题 1、模拟信号和数字信号的特点分别是什么? 2、数字通信系统的构成模型中信源编码和信源解码 的作用是什么？画出话音信号的基带传输系统模型。 3、数字通信的特点有哪些? 4、为什么说数字通信的抗干扰性强，无噪声积累？ 5、设数字信号码元时间长度为 1微秒，如采用四电 平传输，求信息传输速率及符号速率。 6、接上题，若传输过程中 2 秒误 1 个比特，求误 码率。 7、假设频带宽度为 1024kHz，可传输 2048kbit/s 的比特率，试问其频带利用率为多少？
第四节 数字通信的特点及性能指标
信息传输速率Rb与符号传输速率NB的关系为： Rb=NB （二进制） Rb=NB·log2M Rb>NB （多进制）
{
频带利用率 （ η）
定义:单位频带内的传输速率（真正用来衡量数字通信系统传输效率 的指标）
符号传输速率 （Bd/Hz） 频带宽度 信息传输速率 η= （bit/s/Hz） 频带宽度
实现多路通信）
数字通信:以数字信号的形式传递消息（采用时分复用实
现多路通信）。 数字通信系统的构成（包括发送终端、信源编码、信道编 码、调制、信道以 及收端的解调、 信道解码、信源解码和接收终端）
数字通信原理(附答案)[1]
![数字通信原理(附答案)[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/d91e1a463c1ec5da50e27021.png)
1、已知一个4进制信号的码元速率为4800波特，则其对应的信息速率是( C )A.4800bit/sB.2400bit/sC.9600bit/sD.14400bit/s2、产生已抽样信号频谱混叠的原因是（ C ）A.f s≥f mB.f s=2f mC.f s<2f mD.f s≥2f m3、样值为301△，它属于A律13折线的（ B ）A.第5量化段B.第6量化段C.第7量化段D.第8量化段4、在同一条链路上可传输多路信号，利用的是各路信号之间的（ B ）A. 相似性B.正交性C. 一致性D. 重叠5、在光纤中采用的多路复用技术是（ C ）A.时分复用B. 频分复用C.波分复用D. 码分复用R=( ), 信1、在4进制系统中，每秒钟传递1000个4进制符号，此系统的码元速率B R( ).( A )息速率bA.1000Bd,2000b/sB.2000Bd,2000b/sC. 2000Bd,1000b/sD. 1000Bd,1000b/s2、满足抽样定理时低通型信号的抽样频率应选为（ D ）A.f s≥f mB.f s=2f mC.f s<2f mD.f s≥2f m3、设模拟信号s(t)的幅度在[-2,2]v内均匀分布，对它进行奈奎斯特速率抽样，并均匀量化后，编为2进制码。
量化间隔为1/64v，需要多少量化电平数？（ D ）A.64B.128C.192D.2564、消息码为：1010001110001，对应的AMI码为：（ A ）A. +10-1000+1-1+1000-1B. +10-00000-1+1000-1C. -10+1000+1-1+1000-1D. +10+1000-1-1+1000+15、PCM30/32的二次群速率为（ B ）A.64 kb/sB.8.448Mb/sC.384kb/sD.2.048Mb/s2、产生已抽样信号频谱混叠的原因是（ C ）A.f s≥f mB.f s=2f mC.f s<2f mD.f s≥2f m3、均匀量化的PCM系统中，编码位数每增加1位，量化信噪比可增加（ C ）dB.A.2B. 4C. 6D. 84、绝对码为：10010110，对应的相对码为：（ B ）A. 10100101B.11100100C. 11100110D. 110001105、SDH采用的数字复接方法一般为（ B ）A.异步复接B.同步复接C.异步复接或同步复接D.以上都不是1、出现概率越__小__ 的消息，其所包含信息量越大；2、模拟信号的数字化过程主要包括抽样、_量化 _和编码；3、数字复接的方式主要有按位复接、按字复接和按帧复接；4、为了减小相干载波的稳态相位误差，应减小带通滤波器带宽和增大锁相环的增益；5、分组码（n,k）的编码效率为_ k/n ；1、衡量数字通信系统可靠性的主要指标是___差错率；2、模拟信号的数字化过程主要包括抽样、量化和编码；3、数字复接的方式主要有按位复接、按字复接和按帧复接；4、匹配滤波器就是指在某一特定时刻，使滤波器的瞬时输出信噪比最大的线性滤波器；5、码组0011011与码组0011011之间的码距是_ 0 _；1、已知8进制数字信号的传输速率为1600波特，若信息速率保持不变，变换成2进制数字信号的传输速率为 4800 波特。
数字通信原理总复习
sb R R sb R R B b B b /960016log /24002log 21622====1-4，1-7，1-8，1-101-7设一数字传输系统传送二进制码元的速率为2400B ，试求该系统的信息速率；若该系统改为传送16进制信号码元，码元速率不变，则这时的系统信息速率为多少（设各码元独立等概率出现）？解：1-8： 某信息源的符号是由A 、B 、C 、D 、E 组成，设每一符号独立出现，其出现概率分别为1/4，1/8，1/8，3/16，和5/16；信息源以1000 Baud 速率传送信息。
（1）求传送1小时的信息量；（2）求传送1小时可能达到的最大信息量。
解： （1）先求信息源的熵则平均信息速率为故传送1小时的信息量为（2）等概时有最大信息熵此时平均信息速率最大，故有最大信息量为1-10 已知四进制数字传输系统的传信率为2400b/s ，接收端在0.5h 内共收到216个错误码元，试计算该系统的误码率P e 。
解：传码率B R R b B1200224004log 2===0.5h 传输总码元数216000036005.01200=⨯⨯=误码率4102160000/216-==e P4-5,4-74-5 某个信息原由A 、B 、C 和D 等四个符号组成。
设每个符号独立出现，其出现概率分别为1/4、1/4、3/16、5/16，经过信道传输后，每个符号正确接收的概率为1021/1024，错为其他符号的条件概率P(x i /y j )均为1/1024，试画出此信道模型，并求出该信道收到一个符号时获得的平均信息量等于多少b/符号。
解：信道模型为：由题意得：当j i≠时，条件概率1024/1)/(=j i y x P当j i=时，条件概率1024/1021)/(=j i y x P信源发送的平均信息量为：524.0453.05.05.0516log 165316log 1634log 414log 41)(log )()(2222241+++=+++=-=∑=i i i x P x P x H =1.977b/符号信道传输丢失的信息量为[]符号/0335.00293.000422.01024log 10241310211024log 102410211024log 10241310211024log 10241021)()/(log )/()()/(22224141241b y P y x P y x P y P y x H j j i j i j i j j =+=⨯+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯+=-=∑∑∑===该信道收到一个符号时获得的平均信息量9435.10335.0977.1)/()(=-=-=y x H x H b/符号4-7 设一幅黑白数字照片有400万个像素，每个象素有16个亮度等级。
数字通信原理第二版 课后答案 李文海 人民邮电出版社
a6 0
U R 7 U B 6 8 6 2 6 256 8 16 2 16 416
U S U R7
a7 0
U R 8 U B 6 8 6 6 256 8 16 16 400
1-3 数字通信的特点有哪些? 答：数字通信的特点是： （1）抗干扰性强，无噪声积累； （2）便于加密处理； （3）采用时分复用实现多路通信； （4）设备便于集成化、微型化； （5）占用信道频带较宽。 1-4 为什么说数字通信的抗干扰性强，无噪声积累? 答：对于数字通信，由于数字信号的幅值为有限的离散值(通常取二个幅值)，在传输过程中 受到噪声干扰，当信噪比还没有恶化到一定程度时，即在适当的距离，采用再生的方法，再 生成已消除噪声干扰的原发送信号，所以说数字通信的抗干扰性强，无噪声积累。 1-5 设数字信号码元时间长度为 1 s ，如采用四电平传输，求信息传输速率及符号速率。 答：符号速率为
2-3 某模拟信号频谱如题图 2-1 所示， （1） 求满足抽样定理时的抽样频率 f S 并画出抽样信号 。 （2）若 f S 8kHz, 画出抽样信号的频谱，并说明此频谱出现什么现 的频谱（设 f S 2 f M ） 象?
题图 2-1
2
答： （1） f 0 1kHz, f M 5kHz, B f M f 0 5 1 4kHz
20 lg 3 2 7 20 lg xe
47 20 lg xe
4
2-8 实现非均匀量化的方法有哪些? 答：实现非均匀量化的方法有两种：模拟压扩法和直接非均匀编解码法。 2-9 非均匀量化与均匀量化相比的好处是什么? 答：非均匀量化与均匀量化相比的好处是在不增大量化级数 N 的前提下，利用降低大信号的 即使下降一点也 量化信噪比来提高小信号的量化信噪比(大信号的量化信噪比远远满足要求， 没关系)，使大、小信号的量化信噪比均满足要求。 。 2-10 非均匀量化信噪比与均匀量化信噪比的关系是什么(假设忽略过载区量化噪声功率） 答：非均匀量化信噪比与均匀量化信噪比的关系是
《数字通信原理》教学大纲
《数字通信原理》教学大纲课程名称：数字通信原理课程类别：专业基础课学分：5学分适用专业：通信工程、计算机科学与技术专业一、课程的教学目的《数字通信原理》课程是本科通信工程和计算机科学与技术等专业的一门非常重要的专业基础课（必修课、核心课）。
通过本课程的学习能使学生对数字通信系统获得较完整的概念，并掌握数字通信的基本技术和应用。
学好这门课，将为学习后续专业课奠定良好的基础，同时也会对从事通信、计算机等方面的工作有所帮助。
二、教学基本要求通过本课程的学习，要求掌握数字通信的基本概念和基本原理，脉冲编码调制(PCM)通信系统的构成及模/数变换、数/模变换的具体过程，准同步数字体系（PDH）和同步数字体系（SDH）的相关内容，数字信号传输方式及SDH传输网的关键技术等。
了解语音信号压缩编码的基本概念，拓展知识与前沿技术等内容。
本课程的重点和难点内容主要包括：（1）数字通信的基本概念及数字通信系统的性能指标；（2）脉冲编码调制（PCM）通信系统的构成，抽样、量化、编码和解码的相关内容；（3）PCM时分多路复用通信系统的构成及PCM30/32路系统帧结构；（4）数字复接的基本概念及异步复接二次群帧结构；（5）SDH基本概念及SDH的基本网络单元的作用；（6）基带传输线路码型的码型变换规则及特性分析；（7）SDH自愈网基本概念及几种自愈环原理。
三、课程教学方法本课程教学建立在精心设计的教学策略、丰富的教学资源和高效的人机交互基础上。
以理论教学为主，结合实例的分析讲解；适时总结、归纳；设计适量的教学活动，让学生参与其中；注重学习过程的系统引导和学习支持。
具体教学方法如下。
➢通过课程介绍和课程导学使学生较全面地了解本课程的内容体系、课程提供的学习资源、课程教学内容及基本要求、课程考核方式、学习方法等。
➢引导学生利用丰富的网络课程资源有效地学习。
➢提供满足教学需求的教学视频，帮助学生理解重点和难点内容。
教学视频对重点和难点内容分析透彻、有理有据、深入浅出、通俗易懂。
数字通信原理复习题及参考答案
数字通信原理复习题及参考答案中南⼤学现代远程教育课程考试复习题及参考答案数字通信原理⼀、填空题：1.已知⼆进制数字信号每个码元占有的时间为1ms ，0、1码等概率出现，则码元速率为__________，信息速率为__________；2.从信息传输⾓度来看，数字通信系统的主要质量指标是__________和__________。
3.⾼斯⽩噪声是指噪声的概率密度服从__________分布，功率谱密度服从__________分布。
4.通常，在纠、检错编码中引⼊的监督码元越多，信道的____ _ _____下降也越多。
5.若要检出3个错码，则分组码的最⼩码距dmin 应__ __ ____。
6.码重是码组中__ __的个数。
7.对线性分组码，如果找到了码的，那么编码⽅法就完全确定了。
8.常⽤的简单差错控制码有奇偶监督码、⽔平奇偶监督码、⽔平垂直奇偶监督码、群计数码和码。
9.已知(5，1)重复码，它的两个码组分别为00000和11111，则(5，1)重复码的最⼩码距为________，只⽤于检错，能检出________位错码。
10.四进制数字信号的信息传输速率为800b/s ，其码元速率为____________，若传送1⼩时后，接收到40个错误码元，其误码率为____________。
11.数字信号有时也称离散信号，这个离散是指信号的_______是离散变化的，⽽不⼀定指_______离散12.如果在已知发送独⽴的符号中，符号“E”出现的概率为0.125，则符号“E”所包含的信息量为。
13.对线性分组码，如果找到了码的，那么编码⽅法就完全确定了。
14.在2PSK 输出信号中存在倒相现象，其解决⽅法是采⽤___________。
15.假设分组码的最⼩码距为8，则它能检测误码的位数⾄多为16．假设线性分组码信息码元长为5。
若希望所编码字能够纠正1位错，码字最⼩码长为。
17.通信系统的性能指标主要有和，在模拟通信系统中前者⽤有效传输带宽衡量，后者⽤接收端输出的衡量。
《数字通信原理》教案
一、语声信号编码的概念
语声信号编码——模拟话音信号的数字化（信源编码）。
二、语声信号编码的分类
波形编码——根据语声信号波形的特点，将其转换为数字信 号。
常见的有PCM、DPCM、ADPCM、DM等。 参量编码——是提取语声信号的一些特征参量，对其进行编
码。 特点：编码速率低，但语声质量要低于波形编码。 LPC等声码器属于参量编码。
法用低通滤波器准确地恢复原模拟话音 信号。
话音信号的抽样频率为＝8000， 抽样信号的频谱：频率成分有原始频带∽，的上、下边带。 （排列顺序） 3、带通型信号（）的抽样 抽样定理 [若n次下边带、(n+1)次下边带与原始频带间隔相等——默认] 抽样信号的频谱：频率成分有原始频带∽，的上、下边带。 （排列顺序）
数码率的话音质量要求。
第四节 子带编码——SBC
子带编码的概念 首先将输入信号频带分割成不同的频带分量(称为子带)，然后再分 别进行编码，这类编码方式称为频域编码。
复习题
1、一模拟信号频谱如下图所示，求其满足抽样定理时的抽样频率，并画出抽 样信号的
）。
∴此信号为低通型信号 满足抽样定理时，应有
（一次下边带：-原始频带=12-（2∽6）=6∽10 一次上边带：+原始频带=12+（2∽6）=14∽18 二次下边带：-原始频带=24-（2∽6）=18∽22 二次上边带：+原始频带=24+（2∽6）=26∽30 ） 2、一模拟信号频谱如下图所示，求其满足抽样定理时的抽样频率，并画出抽 样信号的 频谱。
•分类 线性编码与解码——具有均匀量化特性的编码与解码
非线性编码与解码——具有非均匀量化特性的编码与解码
《 数字通信原理(第二版)》习题解答
第l章1．模拟信号与数字信号各自的主要特点是什么?模拟信号：模拟信号的特点是信号强度（如电压或电流）的取值随时间连续变化。
由于模拟信号的强度是随时间连续变化的，所以模拟信号也称为连续信号。
数字信号：与模拟信号相反，数字信号强度参量的取值是离散变化的。
数字信号又叫离散信号，离散的含义是其强度的取值是有限个数值。
2．画出时分多路复用的示意图并说明其工作原理。
时分复用的电路结构示意图如图所示。
图中SA1和SA2为电子转换开关，它们在同步系统的控制下以同起点、同速度顺序同步旋转，以保证收、发两端同步工作。
在发端，开关的旋转接点接于某路信源时，就相当于取出某路信源信号的离散时间的幅度数值。
旋转接点按顺序旋转，就相当于按顺序取出各路信源信号在离散时间的幅度数值并合成，然后经模/数变换电路变为数字信号，再与同步信号合成即可送给信道传输。
在接收端，首先分出同步信号，再进行数/模变换后即可由旋转开关分别送给相应的信息接收者。
3．试述数字通信的主要特点。
（1）抗干扰能力强，无噪声积累（2）便于加密处理（3）利于采用时分复用实现多路通信（4）设备便于集成化、小型化(5) 占用频带宽4.简单说明数字通信系统有效性指标,可靠性指标各是什么?并说明其概念。
有效性指标（1）信息传输速率：信道的传输速率是以每秒钟所传输的信息量来衡量的。
信息传输速率的单位是比特/秒，或写成bit/s，即是每秒传输二进制码元的个数。
（2）符号传输速率符号传输速率也叫码元速率。
它是指单位时间内所传输码元的数目，其单位为“波特”（bd）。
（3）频带利用率频带利用率是指单位频带内的传输速率。
可靠性指标（1）误码率在传输过程中发生误码的码元个数与传输的总码元数之比。
（2）信号抖动在数字通信系统中，信号抖动是指数字信号码元相对于标准位置的随机偏移。
第2章1、假设某模拟信号的频谱如图1所示，试画出M s f f 2=时抽样信号的频谱。
答：2、某模拟信号的频谱如图2所示，设kHz f s 24=，试画出其抽样信号的频谱。
数字通信原理_1：绪论PPT课件
ppt精选版
7
例：信号的失真与再生：
原脉冲 信号
随传输距离增大衰 减变化的信号
再生的脉 冲信号
传输距离增大
2010 Copyright
ppt精选版
8
例：四进制信号的噪声容限：
f1 tI1coC t sQ 1siC n t, 0 t T S
Q dmi n
01 Q1
00
I 0 I1
11
10
Q
I 0
数字通信的缺点：
（1）数字通信一般需要较复杂的同步技术； （2）具有“门限效应”：当信噪比下降到一定限度时，传 输质 量会急剧恶化。
2010 Copyright
ppt精选版
10
6、典型的数字通信系统
信源 信宿
2010 Copyright
信源编码器
信道编码器
调制器
噪声源
信道信源解码器Fra bibliotek信道译码器
图1-3-1 数字通信系统模型
信息：信息是消息的内涵，消息是信息的载体；
信号：与消息一一对应的电量，它是消息的物质载体； 数字信号：时间和幅度取值均为离散的信号； 通信系统：传递信息所需的一切技术设备的总和； 数字通信系统：传输数字信号的通信系统。
2010 Copyright
ppt精选版
3
第一章 绪论
2、通信发展的主要历程
1837年：莫尔斯发明（有线）电报系统 1864年：麦克斯韦建立电磁场理论 1876年：贝尔发明电话机 1887年：赫兹证明电磁波的存在 1892年：史端乔发明自动电话机 1896年：马可尼发明无线电通信，1901年实现越洋通信 1918年：开通无线调幅（AM）广播 1924年：奈奎斯特提出抽样定理理论 1937年：瑞维斯发明脉冲编码调制（PCM）
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
数字通信原理
数字通信原理是指用数字信号来传输数据的原理。
它是现代通信技术的基础，为电话、数据网络、卫星通信、无线通信以及计算机网络等提供了极大的方便。
数字通信是一种用数字信号传输信息的技术。
它是把模拟量（如语音信号）转换成0和1的数字信号，然后通过传输媒介传送到接收端，再由接收端转换回模拟量的过程。
通过使用数字信号，可以将传输质量提高到较高的水平，从而获得更高的可靠性和更长的传输距离。
在实际的数字通信过程中，首先要将模拟量转换成数字信号，这种转换称为采样和编码（sampling and coding）。
采样是指把模拟信号抽样，以获取其值，同时去除噪声；编码则是把这些采样值转换成一系列二进制数字，形成数字信号。
接下来，数据要经过一系列处理，使之能够更好地传输，这包括编码（coding）、数据组织（data organization）、信号调制（signal modulation）、频率调制（frequency modulation）等。
编码是把数据转换成编码符号，以提高传输速率；数据组织则是把数据按一定规则组织和包装以便传输；信号调制是指把数字信号转换成模拟信号，以满足传输系统的要求；频率调制则是把调制后的模拟信号转换成高频信号，以提高传输距离。
最后，信号由传输媒介（如电缆或空中传播）传输到接收端，在接收端，信号又会经过一系列处理，以把数字信号转换回模拟量，这称为恢复（recovery）。
从上面可以看出，数字通信原理是一套复杂的技术，它可以帮助我们把信息以一种可靠的方式传输到任何一个地方。
它是当今通信技术发展的基础，为社会经济发展做出了重要贡献。