通信原理加性高斯白噪声信道容量

通信原理加性高斯白噪声信道容量
通信原理加性高斯白噪声信道容量

作业任务:

利用matlab完成:

(1)绘出带宽为B=3000Hz的加性高斯白噪声信道容量与S/N间的函数关系曲线,其中S为信号功率,N为噪声单边密度谱,S/N在-20dB至30dB的范围内取值。

(2)绘出当S/N =25dB时,加性高斯白噪声信道容量与带宽B间的函数关系曲线,说明当带宽B无限增加时,信道容量为多少?

(1)

源代码:

clear

clc

clf

b=3000;

sn0=-20;

sn1=30;

ns=0.01;

N=(sn0:ns:sn1);

snrlin=10.^(N/10);

ct=b.*log2(1+snrlin.*(1/b));

plot(snrlin,ct);

xlabel('s/n0');

title('高斯信道容量');

仿真结果:

0100200300400500

6007008009001000

0200

400

600

800

1000

1200

1400

s/n0高斯信道容量

(2) 源代码:

clear

clc

clf

n1=2.5;

sn1=10.^n1;

b0=300000;

bs=10;

B=(3000:bs:b0);

b=1./B;

ct=B.*(log2(1+sn1.*b));

plot(B,ct);

xlabel('B');

title('信道容量');

ct=(1/log(2)*sn1);

仿真结果:

00.51 1.5

2 2.53x 105

430435

440

445

450

455

460

B 信道容量

通信原理习题答案-西安邮电

第一章绪论 学习要求: 常用通信术语; 模拟信号与数字信号的定义; 通信系统的组成、分类、和通信方式; 数字通信系统的优缺点; 离散消息的信息量、平均信息量(信源熵)的计算; 衡量模拟通信系统和数字通信系统的性能指标; 传码率、传信率、频带利用率、平均传信率和最大传信率的计算及其关系; 误码率和误信率的定义及计算。 一、简答题 1.消息、信息、信号,通信的含义是什么通信系统至少包含哪几部分 2.试画出模拟和数字通信系统的模型图,并指出各组成部分的主要功能,说明数字通信系统有什么特点 3.举例说明单工、半双工及全双工的工作方式及其特点。 4.举例说明如何度量信息量。 5.通信系统的性能指标是什么这些性能指标在模拟和数字通信系统中指的是什么二、综合题 1.设有四个符号,其中前三个符号出现的概率分别为1/4,1/8,1/8,且各符号的出现是相对独立的。试计算该符号集的平均信息量。 H x bit/符 2.一个由字母A、B、C、D组成的字,对于传输的每一个字母用二进制脉冲编码,00代替A、 01代替B、10代替C,11代替D,每个二进制脉冲宽度为5ms。

(1)不同字母是等可能出现时,试计算传输的平均信息速率; (2)若每个字母出现的可能性分别为 1 1 1 3 P A ,P B ,P C ,P D 5 4 4 10 试计算传输的平均信息速率。 R b max 200 bit/s R b bit/s 3.国际莫尔斯电码用“点”和“划”的序列发送英文字母,“划”用持续3单位的电流脉冲 表示,“点”用持续1单位的电流脉冲表示;且“划”出现的概率是“点”出现概率的1/3。 (1)计算“点”和“划”的信息量; (2)计算“点”和“划”的平均信息量。 I 2 bit I. bit H x bit/符 4.设一信息源的输出由128个不同的符号组成,其中16个出现的概率为1/32,其余112出现的概率为 1/224。信息源每秒发出 1000个符号,且每个符号彼此独立。试计算该信息源的平均信息速率。 R b 6405 bit/s 5.已知某四进制数字传输系统的传信率为2400b/s,接收端在小时内共收到126个错误码元,试计算该系统的误码率P e 。 P e 105 6.某4ASK系统的4个振幅值分别为0,1,2,3。这4个振幅是相互独立的; (1)振幅0,1,2,3出现概率分别为:,,,,求各种振幅信号的平均信息量 (2)设每个振幅的持续时间(即码元宽度)为1s,求此系统的信息速率

不同信道及噪声特性对通信性能的影响分析及验证

实验四、不同信道及噪声特性对通信性能的影响分析及验证实验目的: 熟悉Matlab编程环境、编程流程以及基本Matlab函数的编写与调用;掌握瑞利、莱斯信道模型的Matlab实现;掌握莱斯信道的相位补偿。 预备知识: 1.Matlab编程基础; 2.数字基带通信系统的基础知识; 3.衰落信道的基础知识。 4.信道相位补偿; 实验环境: 1.实验人数 50 人,每 2 人一组,每组两台电脑 % 2.电脑 50 台 实验内容: 1.用Matlab生成长度为200的随机二进制数序列并采用格雷码对其进行编码;2.搭建数字基带通信系统; 3.生成瑞利信道、莱斯信道以及高斯白噪声信道; 4.对接收信号进行相位补偿; 5.画出瑞利信道、莱斯信道的相位补偿曲线并与信道相位比较并分析其结果。6.画出莱斯信道的信噪比与误比特率曲线,并与理论曲线比较,分析其结果。 实验原理: 1.衰落信道 在无线通信领域,衰落是指由于信道的变化导致接收信号的幅度发生随机变化的现象,即信号衰落。导致信号衰落的信道被称作衰落信道。 ( 衰落可按时间、空间、频率三个角度来分类。

(1)在时间上,分为慢衰落和快衰落。慢衰落描述的是信号幅度的长期变化,是传播环境在较长时间、较大范围内发生变化的结果,因此又被称为长期衰落、大尺度衰落。快衰落则描述了信号幅度的瞬时变化,与多径传播有关,又被称为短期衰落、小尺度衰落。慢衰落是快衰落的中值。 (2)在频率上,分为平坦性衰落和选择性衰落。 多径衰落可分为平坦衰落和频率选择性衰落。如果无线传播信道的频带比传送信号还宽,则接收到的信号会受到平坦衰落。当传送信号的带宽大于信道的同调带宽时,接收信号的增益和相位将会随着信号频谱的改变而变化,因而在接收端产生了信号失真,这就是选择性衰落。 (3)在空间上,分为瑞利衰落和莱斯衰落。瑞利衰落适用于从发射机到接收机不存在直射信号的情况;相反,莱斯衰落适用于发射机到接收机存在直射路径的情况。 在无线通信信道环境中,电磁波经过反射折射散射等多条路径传播到达接收机后,总信号的强度服从瑞利分布。 同时由于接收机的移动及其他原因,信号强度和相位等特性又在起伏变化, 故称为瑞利衰落。在无线通信信道中,由于信号进行多径传播达到接收点处的场强来自不同传播的路径,各条路径延时时间是不同的,而各个方向分量波的叠加,又产生了驻波场强,从而形成信号快衰落称为瑞利衰落。瑞利衰落属于小尺度的衰落效应,它总是叠加于如阴影、衰减等大尺度衰落效应上。 如果收到的信号中除了经反射折射散射等来的信号外,还有从发射机直接到达接收机(如从卫星直接到达地面接收机)的信号,那么总信号的强度服从莱斯分布, 故称为莱斯衰落。 2.瑞利衰落与莱斯衰落 瑞利分布是一个均值为0,方差为2σ的平稳窄带高斯过程,其包络的一维分布是瑞利分布。 2 22()exp() 02z z f z z σσ=-≥ (4-1) 瑞利分布是最常见的用于描述平坦衰落信道接收包络或独立多径分量接受包络 统计时变特性的一种分布类型。两个正交高斯噪声信号之和的包络服从瑞利分布。 " 莱斯分布的概率密度函数称为莱斯密度函数: 220222()exp()()2R R A RA p R I σσσ +=- (4-2)

通信原理部分答案

第一章绪论 1.3何谓数字通信,数字通信有哪些优缺点 传输数字信号的通信系统统称为数字通信系统;优缺点: 1.抗干扰能力强; 2.传输差错可以控制; 3.便于加密处理,信息传输的安全性和保密性越来越重要,数字通信的加密处理比模拟通信容易的多,以话音信号为例,经过数字变换后的信号可用简单的数字逻辑运算进行加密,解密处理; 4.便于存储、处理和交换;数字通信的信号形式和计算机所用的信号一致,都是二进制代码,因此便于与计算机联网,也便于用计算机对数字信号进行存储,处理和交换,可使通信网的管理,维护实现自动化,智能化; 5.设备便于集成化、微机化。数字通信采用时分多路复用,不需要体积较大的滤波器。设备中大部分电路是数字电路,可用大规模和超大规模集成电路实现,因此体积小,功耗低; 6.便于构成综合数字网和综合业务数字网。采用数字传输方式,可以通过程控数字交换设备进行数字交换,以实现传输和交换的综合。另外,电话业务和各种非话务业务都可以实现数字化,构成综合业务数字网;缺点:占用信道频带较宽。一路模拟电话的频带为4KHZ带宽,一路数字电话约占64KHZ。 1.4数字通信系统的一般模型中的各组成部分的主要功能是什么 数字通行系统的模型见图1-4所示。其中信源编码与译码功能是提高信息传输的有效性和进行模数转换;信道编码和译码功能是增强数字信号的抗干扰能力;加密与解密的功能是保证传输信息的安全;数字调制和解调功能是把数字基带信号搬移到高频处以便在信道中传输;同步的功能是在首发双方时间上保持一致,保证数字通信系统的有序,准确和可靠的工作。 1-10通信系统的主要性能指标是有哪些? 通信系统的主要性能指标涉及有效性、可靠性、适应性、经济性、标准性、可维护性等。其中有效性和可靠性是主要性能指标,在模拟通信系统有效性可用有效传输频带来度量,同样的消息用不同的调制方式,则需要不同的频带宽度,数字通信系统的有效性可用传输速率和频带利用率来衡量。具体误差率指标有误码率Pe、误信率Pb。 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? 有效性用传输速率和频带利用率来衡量,可靠性用差错率来衡量,差错率有误码率,误信率。 第二章确知信号 2.试分别说明能量信号和功率信号的特性。 答:能量信号的其能量为有限的正值,但其功率等于零;功率信号其能量为无穷大,其平均功率为有限值。 7.自相关函数有哪些性质? 答:(1)自相关函数是偶函数。(2)与信号的能谱密度函数或功率谱密度函数是傅立叶变换对的关系。3当I=0时,R(0)等于信号的平均功率或信号的能量 第三章随机过程 3-6.已知噪声的自相关函数为 =(为常数) (1)试求其功率谱密度及功率; (2)试画出及的图形。

高斯白噪声与高斯噪声的相关概念

高斯噪声是一种随机噪声,在任选瞬时中任取n个,其值按n个变数的高斯概率定律分布。注: 1,高斯噪声完全由其时变平均值和两瞬时的协方差函数来确定,若噪声为平稳的,则平均值与时间无关,而协方差函数则变成仅和所考虑的两瞬时之差有关的相关函数,它在意义上等效于功率谱密度。 2,高斯噪声可以是大量独立的脉冲所产生的,从而在任何有限时间间隔内,这些脉冲中的每一个脉冲值与所有脉冲值的总和相比都可忽略不计。 3,实际上热噪声、散弹噪声及量子噪声都是高斯噪声。 白噪声是一种功率频谱密度为常数的随机信号或随机过程。换句话说,此信号在各个频段上的功率是一样的,由于白光是由各种频率(颜色)的单色光混合而成,因而此信号的这种具有平坦功率谱的性质被称作是“白色的”,此信号也因此被称作白噪声。相对的,其他不具有这一性质的噪声信号被称为有色噪声(功率谱密度随频率变化)。 理想的白噪声具有无限带宽,因而其能量是无限大,这在现实世界是不可能存在的。实际上,我们常常将有限带宽的平整讯号视为白噪音,因为这让我们在数学分析上更加方便。然而,白噪声在数学处理上比较方便,因此它是系统分析的有力工具。一般,只要一个噪声过程所具有的频谱宽度远远大于它所作用系统的带宽,并且在该带宽中其频谱密度基本上可以作为常数来考虑,就可以把它作为白噪声来处理。例如,热噪声和散弹噪声在很宽的频率范围内具有均匀的功率谱密度,通常可以认为它们是白噪声。 白噪声的功率谱密度是一个常数。这是因为:白噪声的时域信号中任意两个不同时刻是不相关的,因此,白噪声的自相关函数为冲击函数,因此,白噪声的功率谱密度为常数。(自相关函数和功率谱密度是傅立叶变换对)。 当随机的从高斯分布中获取采样值时,采样点所组成的随机过程就是“高斯白噪声”;同理,当随机的从均匀分布中获取采样值时,采样点所组成的随机过程就是“均匀白噪声”。 “非白的高斯”噪声——高斯色噪声。这种噪声其分布是高斯的,但是它的频谱不是一个常数,或者说,对高斯信号采样的时候不是随机采样的,而是按照某种规律来采样的。 仿真时经常采用高斯白噪声是因为实际系统(包括雷达和通信系统等大多数电子系统)中的主要噪声来源是热噪声,而热噪声是典型的高斯白噪声,高斯噪声下的理想系统都是线性系统。 高斯白噪声:如果一个噪声,它的幅度分布服从高斯分布,而它的功率谱密度又是均匀分布的,则称它为高斯白噪声。 热噪声和散粒噪声是高斯白噪声。 所谓高斯白噪声中的高斯是指概率分布是正态函数,而白噪声是指它的二阶矩不相关,一阶矩为常数,是指先后信号在时间上的相关性。这是考查一个信号的两个不同方面的问题。

通信原理(第7版)复习资料

通信原理复习资料 第一章 绪论 1、模拟通信系统模型 模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系统 2、数字通信系统模型 数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统 3、数字通信的特点 优点: (1)抗干扰能力强,且噪声不积累 (2)传输差错可控 (3)便于处理、变换、存储 (4)便于将来自不同信源的信号综合到一起传输 (5)易于集成,使通信设备微型化,重量轻 (6)易于加密处理,且保密性好 缺点: (1)需要较大的传输带宽 (2)对同步要求高 4、通信系统的分类 (1)按通信业务分类:电报通信系统、电话通信系统、数据通信系统、图像通信系统 (2)按调制方式分类:基带传输系统和带通(调制)传输系统 (3)按信号特征分类:模拟通信系统和数字通信系统 (4)按传输媒介分类:有线通信系统和无线通信系统 (5)按工作波段分类:长波通信、中波通信、短波通信 (6)按信号复用方式分类:频分复用、时分复用、码分复用 ★★5、通信系统的主要性能指标:有效性和可靠性 有效性:指传输一定信息量时所占用的信道资源(频带宽度和时间间隔), 是“速度”问题; 模拟通信系统模型 信息源 信源编码 信道译码 信道编码信 道数字调制 加密 数字解调解密 信源译码 受信者 噪声源 数字通信系统模型

可靠性:指接收信息的准确程度,也就是传输的“质量”问题。 (1)模拟通信系统: 有效性:可用有效传输频带来度量。 可靠性:可用接收端解调器输出信噪比来度量。 (2)数字通信系统: 有效性:用传输速率和频带利用率来衡量。 可靠性:常用误码率和误信率表示。 码元传输速率R B :定义为单位时间(每秒)传送码元的数目,单位为波特(Baud ); 信息传输速率R b :定义为单位时间内传递的平均信息量或比特数,单位为比特/秒。 6、通信的目的:传递消息中所包含的信息。 7、通信方式可分为:单工、半双工和全双工通信 ★8、信息量是对信息发生的概率(不确定性)的度量。一个二进制码元含1b 的信息量;一个M 进制码元含有log 2M 比特的信息量。 9、信息源的熵,即每个符号的平均信息量:)x (p log )x (p I i 2n 1 i i ∑=- = 结论:等概率发送时,信息源的熵有最大值。 第二章 信道与噪声 一 确知信号与随机过程 1、确知信号:是指其取值在任何时间都是确定的和可预知的信号,通常可以用数学公式表示它在任何时间的取值。 2、确知信号的类型 (1)按照周期性区分:周期信号和非周期信号 (2)按照能量区分:能量信号和功率信号: 特点:能量信号的功率趋于0,功率信号的能量趋于¥ 3、确知信号在频域中的性质有四种,即频谱、频谱密度、能量谱密度和功率谱密度。 4、确知信号在时域中的特性主要有自相关函数和互相关函数。 ★ 5、自相关函数反映一个信号在不同时间上取值的关联程度。能量信号的自相关函数R (0)等于信号的能量;功率信号的自相关函数R (0)等于信号的平均功率。 6、随机过程是一类随时间作随机变化的过程,它不能用确切的时间函数描述。 ★7、随机过程具有随机变量和时间函数的特点,可以从两个不同却又紧密联系的角度来描述:①随机过程是无穷多个样本函数的集合②随机过程是一族随机变量的集合。 ★8、随机过程的统计特性由其分布函数或概率密度函数描述。 9、高斯过程的概率分布服从正态分布,它的完全统计描述只需要它的数字特征。 ★★10、瑞利分布、莱斯分布、正态分布是通信中常见的三种分布:正弦载波信号加窄带高斯噪声的包络为莱斯分布;当大信噪比时,趋近于正态分布;小信噪比时近似为瑞利分布。 11、窄带随机过程:若随机过程x (t )的谱密度集中在中心频率f c 附近相对窄的频带范围Df 内,即满足Df << f c 的条件,且 f c 远离零频率,则称该x (t )为窄带随机过程。 ★★12、宽平稳随机过程的定义:P ??. ★★13、各态历经性定义及应用:P ?? 宽平稳与各态历经性的关系。 二、信道分类: (1)无线信道 - 电磁波(含光波)

基于MATLAB的高斯白噪声信道分析报告

基于matlab高斯白噪声信道分析系统的设计 ×× (陕西理工学院物理与电信工程学院通信工程专业1202班,陕西汉中 723003) 指导教师:吴燕 [摘要] MATLAB 是一种用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境。本文在matlab的环境下构建了BFSK在高斯白噪声信道中传输的系统模型,通过simulink程序仿真,研究系统的误码率与信道质量的关系,找到在高斯白噪声信道上传输的最大信噪比及所需发射功率和调制频率,从而得出该系统在高斯白噪声信道中的最佳传输性能。 [关键词] MATLAB;高斯白噪声;信道分析;simulink仿真

Design and production of the Gauss white noise channel analysis system based on MATLAB ×× (Grade 2012,Class 2,Major of Communication Engineering,School of Physics and Telecommunication Engineering of Shaanxi University of Technology,Hanzhong 723003,Shaanxi) Tutor: Wu Yan Abstract: MATLAB is a high-level technical computing language and interactive environment for the development of algorithms, data visualization, data analysis and numerical calculation. This article in the matlab environment build BFSK in AWGN channel model simulation,by running simulation the program on the system of quality of error rate and channel relationships,found in AWGN channel transport of maximum signal-to-noise ratio and the desired transmitter power. Key words:MA TLAB; Gauss white noise; channel analysis; Simulink simulation

通信原理部分答案

何谓数字通信,数字通信有哪些优缺点 传输数字信号的通信系统统称为数字通信系统;优缺点: 1.抗干扰能力强; 2.传输差错可以控制; 3.便于加密处理,信息传输的安全性和保密性越来越重要,数字通信的加密处理比模拟通信容易的多,以话音信号为例,经过数字变换后的信号可用简单的数字逻辑运算进行加密,解密处理; 4.便于存储、处理和交换;数字通信的信号形式和计算机所用的信号一致,都是二进制代码,因此便于与计算机联网,也便于用计算机对数字信号进行存储,处理和交换,可使通信网的管理,维护实现自动化,智能化; 5.设备便于集成化、微机化。数字通信采用时分多路复用,不需要体积较大的滤波器。设备中大部分电路是数字电路,可用大规模和超大规模集成电路实现,因此体积小,功耗低; 6.便于构成综合数字网和综合业务数字网。采用数字传输方式,可以通过程控数字交换设备进行数字交换,以实现传输和交换的综合。另外,电话业务和各种非话务业务都可以实现数字化,构成综合业务数字网;缺点:占用信道频带较宽。一路模拟电话的频带为4KHZ带宽,一路数字电话约占64KHZ。 数字通信系统的一般模型中的各组成部分的主要功能是什么 数字通行系统的模型见图1-4所示。其中信源编码与译码功能是提高信息传输的有效性和进行模数转换;信道编码和译码功能是增强数字信号的抗干扰能力;加密与解密的功能是保证传输信息的安全;数字调制和解调功能是把数字基带信号搬移到高频处以便在信道中传输;同步的功能是在首发双方时间上保持一致,保证数字通信系统的有序,准确和可靠的工作。 1-10通信系统的主要性能指标是有哪些? 通信系统的主要性能指标涉及有效性、可靠性、适应性、经济性、标准性、可维护性等。其中有效性和可靠性是主要性能指标,在模拟通信系统有效性可用有效传输频带来度量,同样的消息用不同的调制方式,则需要不同的频带宽度,数字通信系统的有效性可用传输速率和频带利用率来衡量。具体误差率指标有误码率Pe、误信率Pb。 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? 有效性用传输速率和频带利用率来衡量,可靠性用差错率来衡量,差错率有误码率,误信率。 第二章确知信号 2.试分别说明能量信号和功率信号的特性。 答:能量信号的其能量为有限的正值,但其功率等于零;功率信号其能量为无穷大,其平均功率为有限值。 7.自相关函数有哪些性质? 答:(1)自相关函数是偶函数。(2)与信号的能谱密度函数或功率谱密度函数是傅立叶变换对的关系。3当I=0时,R(0)等于信号的平均功率或信号的能量 第三章随机过程 3-6.已知噪声的自相关函数为 = (为常数) (1)试求其功率谱密度及功率; (2)试画出及的图形。

通信原理部分答案

第一章 一、填空题 1、通信系统的基本组成 、 、 、 、 、 2、数字通信系统的有效性指标码元速率R B 定义是 ,单位 。信息速率定义是 ,单位 。 3、在等概条件下,八元离散信源能达到最大熵是 ,若该信源每秒钟发送2000个符号,则该系统的信息速率为 。 4、通信系统的有效性衡量指标对于模拟通信系统为 ,对于数字通信系统为 。 5、衡量通信系统可靠性的指标对于模拟通信系统为 对于数字通信系统为 。 6、一个M 进制基带信号,码元周期为T S 秒,则传码率为 ,若码元等概出现,一个码元所含信息量为 。 7、根据信道中所传输信号特征的不同,通信系统可分为 通信系统和 通信系统 二、画图:画出通信系统的简化模型。 三、计算题 1(课后7). 设信道引起的传输误码率为5×10-10,若二元数字序列以2 Mb/s 的信息传输,求: (1) 同样的信息速率, 十六进制时的码元速率; (2) 传输中出现1 bit 误码的平均时间间隔; (3) 若另设有四个消息A 、B 、C 、D ,分别以概率1/4、1/8、1/8、1/2传递,每一消息出现是相互独立的,试计算其平均信息量。 解:已知:10105-?=e P ,b/s 2R b M =, 则二进制的码元速率为 Baud 2Rb Rs M == (1)十六进制的信息速率为 b/s 2R b M = 十六进制的码元速率为 MBaud Baud M R R b s 5.04/216log /2=== (2) 由传输的总码元数目错误接收的码元数目 =e P 知 出现1 bit 误码即R s 误=1Baud 所传输的总码元数为 R s 总 =R s 误/P e =1/5×10-10Baud=2×109Baud 所需时间间隔T s =R s 总/R s =2×109/2×106s=103 s (3) )(lb )()(21i n i i x P x P x H ∑=-==1.75bit

通信原理试题集及答案

一、是非题 1、在单边带信号中插入强载波,可用包络检波法解调出基带信号。(对) 2、对于调频信号,也可以用其上边带或下边带传输信息。(错) 3、不管m(t)是什么信号,在m(t)cosωct的频谱中都没有离散谱fc.(错) 4、在数字通信中,若无码间串扰,则误码率为0。(错) 5、若宽带调频信号的基带信号最高频率增大一倍,则调频信号带宽也增大一倍。(错) 6、单极性数字信号的连0码时间越长,要求位同步器的同步保持时间也越长。(对) 7、只要无误码,则PCM接收机输出模拟信号中就无噪声(错)‘ 8、数字基带系统的频带利用率不可能大于2bit/(s.Hz)(错) 9、在频带利用率方面QPSK通信系统优于2PSK通信系统(对) 二、填空题 1、模拟通信系统中,可靠性最好的是(FM),有效性最好的是(SSB)。 2、在FM通信系统中,采用预加重和去加重技术的目的是(提高解调器输出信噪比)。 3、时分复用的话路数越多,信息速率(越大)。 4、在2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK通信系统中,可靠性最好的是(2PSK),有效性最好的是(2ASK、2PSK) 5、均匀量化器的量化信噪比与编码位数的关系是(编码位数增加1位,量化信噪比增大 6dB),非均匀量化器可以提高(小)信号的量化信噪比。 (式9.4.10) 信号量噪比:(S/N)dB=20lg M=20lg2N (N为编码位数) 编码位数增加一位,(S/N)dB=20lg M=20lg2(N+1)-20lg2N=20lg2=6dB 6、改善FM系统抗噪声性能的有效措施是(采用预加重技术和去加重技术) 7、若信息速率为Wbit/s,则2PSK、4PSK信号的谱零点带宽分别为()和()Hz PSK信号为双极性不归零码,对基带信号R B=1/Ts=fs=R b/log2M, B=fs= R b/log2M 对调制信号:带宽为B调=2B=2 R b/log2M=2W/ log2M 对2PSK:带宽为:2W 对4PSK:带宽为:2W/ log2M =2W/2=W 8、设基带系统使用了五抽头的预置式自动均衡器,则此系统冲激响应的抽样值等于0的个数最少为(4),不等于0的个数最少为(1) 8、通过眼图,可以观察到(码间串扰)和(噪声)的大小 9、调频信号20cos(2*108π+8cos400πt)的最大频偏为(1600)Hz,带宽为(3600)Hz P1 05:m f为最大相位偏移,由调频信号可知其最大相位偏移为8,m f=8, 调制信号的频率:f m=400π/2π=200 所以最在频偏Δf=m f×f m=8200=1600. B=2(m f+1)f m=3600Hz 10、当无信号时,加性噪声是否存在?(存在),乘性噪声是否还存在?(不存在) 11、设基带信号的最高频率为3.4kHz的语音信号,则AM信号带宽为(6.8kHz),SSB信号带宽为(3.4kHz),DSB信号带宽为(6.8kHz)。 12、设信息速率为1.2kbit/s,则2ASK信号和4DPSK信号的频谱过零点带宽分别为()和()。 PSK信号为双极性不归零码,对基带信号R B=1/Ts=fs=R b/log2M, B=fs= R b/log2M 对调制信号:带宽为B调=2B=2 R b/log2M=2W/ log2M 对2PSK:带宽为:2W 对4PSK:带宽为:2W/ log2M =2W/2=W

通信原理第二章信道习题及其答案

第二章(信道)习题及其答案 【题2-1】设一恒参信道的幅频特性和相频特性分别为 其中,0,d K t 都是常数。试确定信号()s t 通过该信道后的输出信号的时域表达式,并讨论之。 【答案2-1】 恒参信道的传输函数为:()0()()d j t j H H e K e ω?ωωω-==,根据傅立叶变换可 得冲激响应为:0()()d h t K t t σ=-。 根据0()()()i V t V t h t =*可得出输出信号的时域表达式: 讨论:题中条件满足理想信道(信号通过无畸变)的条件: 所以信号在传输过程中不会失真。 【题2-2】设某恒参信道的幅频特性为[]0()1cos d j t H T e ωω-=+,其中d t 为常数。 试确定信号()s t 通过该信道后的输出表达式并讨论之。 【答案2-2】 该恒参信道的传输函数为()0()()(1cos )d j t j H H e T e ω?ωωωω-==+,根据傅立 叶变换可得冲激响应为: 根据0()()()i V t V t h t =?可得出输出信号的时域表达式: 讨论:和理想信道的传输特性相比较可知,该恒参信道的幅频特性0()(1cos )H T ωω=+不为常数,所以输出信号存在幅频畸变。其相频特性()d t ?ωω=-是频率ω的线性函数,所以输出信号不存在相频畸变。 【题2-3】今有两个恒参信道,其等效模型分别如图P3.3(a )、(b )所示。试求这两个信道的群延迟特性及画出它们的群延迟曲线,并说明信号通过它们时有无群迟延失真? 【答案2-3】 写出图P3.3(a )所示信道的传输函数为: 幅频特性: 根据幅频特性和群延迟的关系式

实验三白噪声信道模拟实验

实验三、白噪声信道模拟实验 一、实验目的 1、了解白噪声产生原因。 2、了解多径干扰对信号的影响。 二、实验内容 观察白噪声对信号的干扰。 三、基本原理 在移动通信中,严重影响移动通信性能的主要噪声与干扰大致可分为3类:加性正态白噪声、多径干扰和多址干扰。b5E2RGbCAP 这里加性是指噪声与信号之间的关系服从叠加原理的线性关系,正态则是指噪声分布遵从正态<高斯)分布,而白则是指频谱是平坦的,仅含有这类噪声的信道一般文献上称为AWGN信道。这类噪声是最基本的噪声,非移动信道所特有,一般简称这类噪声为白噪声。这类噪声以热噪声、散弹噪声及宇宙噪声为代表,其特点是,无论在时域内还是在频域内它们总是普遍存在和不可避免的。p1EanqFDPw 热噪声是在电阻一类导体中,自由电子的布朗运动引起的噪声。导体中的每一个自由电子由于其热能而运动。电子运动的途径,由于和其他粒子碰撞,是随机的和曲折的,即呈现布朗运动。所有电子运动的总结果形成通过导体的电流。电流的方向是随机的,因而其平均值为零。然而,电子的这种随机运动还会产生一个交流电流成分。这个交流成分称为热噪声。DXDiTa9E3d

散弹噪声是由真空电子管和半导体器件中电子发射的不均匀性引起的。散弹噪声的物理性质可由平行板二极管的热阴极电子发射来说明。在给定的温度下,二极管热阴极每秒发射的电子平均数目是常数,不过电子发射的实际数目随时间是变化的和不能预测的。这就是说,如果我们将时间轴分为许多等间隔的小区间,则每一小区间内电子发射数目不是常量而是随机变量。因此,发射电子所形成的电流并不是固定不变的,而是在一个平均值上起伏变化。总电流实际上是许多单个电子单独作用的总结果。由于从阴极发射的每一个电子可认为是独立出现的,且观察表明,每1安培多平均电流相当于在1秒钟内通过约6×1018个电子,所以总电流便是相当多的独立小电流之和。于是,根据中心极限定理可知,总电流是一个高斯随机过程。也就是说散弹噪声是一个高斯随机过程。RTCrpUDGiT 宇宙噪声是指天体辐射波对接收机形成的噪声。它在整个空间的分布是不均匀的,最强的来自银河系的中部,其强度与季节、频率等因素有关。实测表明,在20~300MHz的频率范围内,它的强度与频率的三次方成反比。因而,当工作频率低于300MHz时就要考虑到它的影响。实践证明宇宙噪声也是服从高斯分布律的,在一般的工作频率范围内,它也具有平坦的功率谱密度。5PCzVD7HxA 从通信系统来看,白噪声是最基本的噪声来源。但是从调制信道的角度来看,到达或集中于解调器输入端的噪声并不是上述白噪声本身,而却是它的某种变换方式——通常是一种带通型噪声。这是因为,在到达解调器之前,起伏噪声通常要经过接收转换器,而

通信原理参考答案

第一章概论 信息量的定义是什么信息量的单位是什么 答: 设消息的概率为(),其信息量()定义为() = log ()。当 = 2时,信息量单位为比特(bit); 当 = 时,信息量单位为奈特(nat);当 = 10时,信息量单位为哈特莱(hartley)。信源编码的目的是什么信道编码的目的是什么 答: 信源编码的目的是提高信号表示的有效性。信道编码的目的是提高信号传输的可靠性。 何谓调制调制的目的是什么 答: 对信号进行调整就是调节。调制的目的是使经过调制的信号适合信道的传输特性。 数字通信系统有哪些性能指标 答: 主要有传输速率、错误率、频带利用率和能量利用率。 信道有哪些传输特性 答: 噪声特性、频率特性、线性特性和时变特性等。 何谓多径效应 答: 信号经过多条路径到达接收端,而且每条路径的时延和衰减不尽相同,造成接收端的信号幅度和随机 变化,这一现象称为多径效应。 电磁波有哪几种传播方式 答: 电磁波有地波传播、天波传播和视线传播三种传播方式。 什么快衰落什么是慢衰落 答: 由多径效应引起的衰落称为快衰落,由单一路径上季节、昼夜、气候等变化引起的衰落称为慢衰落。 信道中的噪声有哪几种 答: 按照来源分类,信道中的噪声可分为人为噪声和自然噪声两大类。按照性质分类,信道中的噪声可分 为脉冲噪声、窄带噪声和起伏噪声三类。 热噪声是如何产生的 答: 热噪声是由电阻性元器件中自由电子的布朗运动产生的。 第三章模拟调制系统

调制的目的是什么 答: 一是通过调制可以把基带信号的频谱搬移到载波频率附近;二是通过调制可以提高信号通过信道传输 时的抗干扰能力。 模拟调制可以分为哪几类 答: 两大类:线性调制和非线性调制。 线性调制有哪几种 答: 幅度调制、双边带调制、单边带调制和残留边带调制。 非线性调制有哪几种 答: 频率调制和相位调制。 振幅调制和双边带调制的区别何在两者的已调信号带宽是否相等 答: 振幅调制的调制信号包含有直流分量,故已调信号含有载频分量。而双边带调制的一条信号不含直流 分量,故已调信号也就不含载频分量。两者的已调信号带宽相等,均为调制信号带宽的两倍。 双边带语音信号的带宽是否等于单边带语音信号带宽的两倍 答: 是两倍。 试写出频率调制和相位调制信号的表示式。 答: FM() = cos[0 + FM ∫ () + 0] PM() = cos[0 + 0 + PM()] 什么是频率调制的调制指数 《通信原理(A)》第三章思考题及其解 2 答: 调制信号可能产生的最大相位偏移。 试写出频率调制信号的带宽近似表示式。 答: FM ≈ 2(1 + FM) = 2 + 2Δ 试述角度调制的主要优点。 答: 角度调制的抗干扰能力较强。 第四章模拟调制系统 模拟信号经过抽样后,是否成为取值离散的信号了

仿真高斯白噪声信道下QPSK的EbN0与误比特率之间的关系

QPSK调制与解调在MATLAB平台上的实现QPSK即四进制移向键控(Quaternary Phase Shift Keying),它利用载波的四种不同相位来表示数字信息,由于每一种载波相位代表两个比特信息,因此每个四进制码元可以用两个二进制码元的组合来表示。两个二进制码元中的前一个码元用a表示,后一个码元用b表示。 QPSK信号可以看作两个载波正交2PSK信号的合成,下图表示QPSK正交调制器。 由QPSK信号的调制可知,对它的解调可以采用与2PSK信号类似的解调方法进行解调。解调原理图如下所示,同相支路和正交支路分别采用相干解调方式 解调,得到() I t和() Q t,经过抽样判决和并/串交换器,将上下支路得到的并行数据恢复成串行数据。 % 调相法 clear all

close all t=[-1:0.01:7-0.01]; tt=length(t); x1=ones(1,800); for i=1:tt if (t(i)>=-1 & t(i)<=1) | (t(i)>=5& t(i)<=7); x1(i)=1; else x1(i)=-1; end end t1=[0:0.01:8-0.01]; t2=0:0.01:7-0.01; t3=-1:0.01:7.1-0.01; t4=0:0.01:8.1-0.01; tt1=length(t1); x2=ones(1,800); for i=1:tt1 if (t1(i)>=0 & t1(i)<=2) | (t1(i)>=4& t1(i)<=8); x2(i)=1; else x2(i)=-1; end end f=0:0.1:1; xrc=0.5+0.5*cos(pi*f); y1=conv(x1,xrc)/5.5; y2=conv(x2,xrc)/5.5; n0=randn(size(t2)); f1=1; i=x1.*cos(2*pi*f1*t); q=x2.*sin(2*pi*f1*t1); I=i(101:800); Q=q(1:700); QPSK=sqrt(1/2).*I+sqrt(1/2).*Q; QPSK_n=(sqrt(1/2).*I+sqrt(1/2).*Q)+n0;

加性高斯白噪声信道的最佳接收机设计与仿真

加性高斯白噪声信道的最佳接收机设计与仿真 摘要 在数字通信系统中,在接收机端接收的信号往往受加性高斯白噪声信号的恶化,因此研究加性高斯白噪声信道的最佳接收机具有一定的实用性意义。最佳接收机主要由信号解调器和检测器组成,信号解调器有相关解调器和匹配滤波器解调器两种实现方法,检测器主要由最大后验概率准则和最大似然准则两大准则。 本设计主要对4PSK调制方式的信号,利用MATLAB的m文件进行最佳接收机的设计与仿真。对输入的叠加噪声的4PSK调制信号进行接收,利用相关解调器来实现信号解调,及最大似然准则来实现检测器。在相关解调器中,接收信号分别与基函数()tω cos和()tω sin相乘再积分。在检测器中,利用相位来判断输出,从而最终得到接收的数据。采用随机二进制数通过4PSK调制后叠加高斯白噪声再对设计的接收机进行测试,从测试的结果可看出,在信噪比大于-8dB时,误码率为0,说明该接收机较好的实现了抗噪声性能。 关键词信号解调器;检测器;四进制相移键控;信噪比;误码率

Design and Simulation Of Optimum Receiver in Additive Gaussian White Noise Channel ABSRACT In the digital communication system, the received signal is often deteriorated by additive Gaussian white noise signal at the receiver side. Therefore, researched Optimum Receiver in Additive Gaussian White Noise Channel has a certain practicality best significance. Optimum receiver contain signals demodulator and detector, However, the signal demodulation has two methods of the related demodulator and the match filter demodulator , the detector by the MAP and ML for two major principles composition. The design mainly design and simulation optimum receiver use of MATLAB m-files based on 4PSK signal modulation.Superposition of noise on the input signals received 4PSK modulation, use of relevant signal demodulation demodulator and ML principles detection to achieve. In the relevant demodulator, the received signal, respectively multiplying the base functions and then integration. The detector, the use of phase to determine the output, and ultimately obtain the receiving data. Adopted random binary pass through 4PSK modulate that Superposition of Gaussian white noise, then Tested the design of the receiver. the results can be seen from the test, the error rate is 0 when the signal to noise ratio is greater than -8dB, indicating that the receiver is more Achieve good noise performance. Key words: demodulator;detector;4PSK;signal-noise; error rate

通信原理(第六版)课后思考题及习题答案

第一章绪论 1.1以无线广播和电视为例,说明图1-1模型中的信息源,受信者及信道包含的具体内容是什么 在无线电广播中,信息源包括的具体内容为从声音转换而成的原始电信号,收信者中包括的具体内容就是从复原的原始电信号转换乘的声音;在电视系统中,信息源的具体内容为从影像转换而成的电信号。收信者中包括的具体内容就是从复原的原始电信号转换成的影像;二者信道中包括的具体内容分别是载有声音和影像的无线电波 1.2何谓数字信号,何谓模拟信号,两者的根本区别是什么 数字信号指电信号的参量仅可能取有限个值;模拟信号指电信号的参量可以取连续值。他们的区别在于电信号参量的取值是连续的还是离散可数的 1.3何谓数字通信,数字通信有哪些优缺点 传输数字信号的通信系统统称为数字通信系统;优缺点: 1.抗干扰能力强; 2.传输差错可以控制; 3.便于加密处理,信息传输的安全性和保密性越来越重要,数字通信的加密处理比模拟通信容易的多,以话音信号为例,经过数字变换后的信号可用简单的数字逻辑运算进行加密,解密处理; 4.便于存储、处理和交换;数字通信的信号形式和计算机所用的信号一致,都是二进制代码,因此便于与计算机联网,也便于用计算机对数字信号进行存储,处理和交换,可使通信网的管理,维护实现自动化,智能化; 5.设备便于集成化、微机化。数字通信采用时分多路复用,不需要体积较大的滤波器。设备中大部分电路是数字电路,可用大规模和超大规模集成电路实现,因此体积小,功耗低; 6.便于构成综合数字网和综合业务数字网。采用数字传输方式,可以通过程控数字交换设备进行数字交换,以实现传输和交换的综合。另外,电话业务和各种非话务业务都可以实现数字化,构成综合业务数字网;缺点:占用信道频带较宽。一路模拟电话的频带为4KHZ带宽,一路数字电话约占64KHZ。 1.4数字通信系统的一般模型中的各组成部分的主要功能是什么 数字通行系统的模型见图1-4所示。其中信源编码与译码功能是提高信息传输的有效性和进行模数转换;信道编码和译码功能是增强数字信号的抗干扰能力;加密与解密的功能是保证传输信息的安全;数字调制和解调功能是把数字基带信号搬移到高频处以便在信道中传输;同步的功能是在首发双方时间上保持一致,保证数字通信系统的有序,准确和可靠的工作。1-5按调制方式,通信系统分类? 根据传输中的信道是否经过调制,可将通信系统分为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? 按信号特征信道中传输的信号可分为模拟信号和数字信号,相应的系统分别为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? 频分复用,时分复用,码分复用。 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并举例说明他们是按照消息传递的方向与时间关系分类。单工通信是指消息只能单向传输的工作方式,通信双方只有一个进行发送,另一个只能接受,如广播,遥测,无线寻呼等。半双工通信指通信双方都能进行收发信息,但是不能同时进行收发的工作方式,如使用统一载频的普通对讲机。全双工通信是指通信双方能同时进行收发消息的工作方式,如电话等。 1-9通信系统的主要性能指标是什么? 分为并行传输和串行传输。并行传输是将代表信息的数字信号码元以组成的方式在两条或两条以上的并行信道上同时传输,其优势是传输速度快,无需附加设备就能实现收发双方字符同步,缺点是成本高,常用于短距离传输。串行传输是将代表信息的数字码元以串行方式一

相关文档
最新文档