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数字通信作业

数字通信实验报告

研究Ricean和Nakagami随机变量分布特性的仿真分析

姓名：

学号：

专业：

1 RICEAN随机变量分布特性的简单研究 (1)

1.1简介R ICE随机变量的数学模型 (1)

1.1.1 Ricean随机变量的概率密度函数（PDF）表示方法 (1)

1.1.2 Ricean随机变量的累计分布函数（CDF）表示方法 (1)

1.1.3 Ricean随机变量中PDF与CDF之间的关系 (2)

1.2.matlab编程仿真 (2)

1.2.1程序代码 (2)

1.2.2仿真图像 (3)

1.3.结论分析 (4)

2.NAKAGAMI随机变量分布特性的简单研究 (4)

2.1.简介Nakagami随机变量的数学模型 (4)

2.1.1 Nakagami随机变量的概率密度函数（PDF）表示方法 (4)

2.2matlab编程仿真 (5)

2.2.1 程序代码 (5)

2.2.2仿真图像 (6)

2.3.结论分析 (6)

1 Ricean 随机变量分布特性的简单研究

1.1简介Rice 随机变量的数学模型

1.1.1 Ricean 随机变量的概率密度函数（PDF ）表示方法

如果X 1和X 2是两个独立的高斯随机变量，分别服从N （m1，σ2）和N （m2，σ2）分布（即方差相等，均值不同），那么

X =

（1-1）

是赖斯随机变量，其PDF 为

222022(),0()0, x s x sx I e x p x +-σ??>=?σσ??

其他（1-2）

式中，s =2个自由度的非中心随机变量。可以看出，当s=0是赖斯随机变量退化为瑞利随机变量。当s 较大时，赖斯随机变量近似为高斯随机变量。

1.1.2 Ricean 随机变量的累计分布函数（CDF ）表示方法

赖斯随机变量的CDF 为

1,, 0()0, s x Q x F x ???->? ?=σσ?????

其他（1-3）

赖斯随机变量的前两个矩为

(1-4)

（1-5）

式中，K 是赖斯因子。如果定义，赖斯PDF 为 []2121,1,2

2S E X F ??=-- ?σ??2222E X S ??=σ+??22

2A s =+σ2χ

(1-6)

1.1.3 Ricean 随机变量中PDF 与CDF 之间的关系

Ricean 随机变量中PDF 与CDF 满足积分与微分的关系，从而可以在matlab 编程仿真中利用积分函数cumtrapz 来实现CDF 图像的绘制，即P(x)=cumtrapz(x,p(x))。

1.2. matlab 编程仿真

1.2.1程序代码

x=0:0.001:3

A=1;

k1=10;

k2=1;

k3=0.1;

p1=exp(-(k1+1)/A*(x.^2+A*k1/(k1+1))).*besseli(0,2*x.*sqrt(k1*(k1+1)/A)).*x*2*(k1+1)/A+eps ;

p2=exp(-(k2+1)/A*(x.^2+A*k2/(k2+1))).*besseli(0,2*x.*sqrt(k2*(k2+1)/A)).*x*2*(k2+1)/A+eps ;

p3=exp(-(k3+1)/A*(x.^2+A*k3/(k3+1))).*besseli(0,2*x.*sqrt(k3*(k3+1)/A)).*x*2*(k3+1)/A+eps ;

figure(1);

plot(x,p1,' r',x,p2,'g',x,p3,'b');

legend('k1=10','k2=1','k3=0.1');

xlabel('x');

ylabel('PDF');

title('Rice PDF');

hold on;

P1=cumtrapz(x,p1)+eps;

P2=cumtrapz(x,p2)+eps;

()

2110212(),00, K AK X A K K xe I p x x A +??-+ ?+????+? =≥????其他

P3=cumtrapz(x,p3)+eps;

figure(2);

plot(x,P1,'r',x,P2,'g',x,P3,'b');

legend('k1=10','k2=1','k3=0.1');

xlabel('x');

ylabel('CDF');

title('Rice CDF');

hold on;

1.2.2仿真图像

在归一化情况下，当A=1时，随着Rice 因子k值的变化，使用matlab仿真出Rice随机变量的PDF与CDF图像分别如下图1.1和图1.2所示：

图1.1 不同k值时的Rice PDF

图1.2 不同k 值时的Rice CDF 1.3.结论分析

通过matlab 仿真图像分析可知：当Ricean 因子k 较小时，Ricean 随机变量退化为瑞利变量；Riceank 较大时，Ricean 随机变量F 渐变为高斯随机变量。 2 Nakagami 随机变量分布特性的简单研究

2.1 简介Nakagami 随机变量的数学模型

2.1.1 Nakagami 随机变量的概率密度函数（PDF ）表示方法

瑞利分布与赖斯分布常用来描述从多径衰落信道接收的信号的统计起伏性，Nakagami 常用来表征通过多径信道传输的信号的统计特性的分布，其PDF 为

（2-1）

2m 2m-1-mx Ω2m x e , x>0()Γ(m)Ω0, p x ???? ?=?????其他

式中，定义为

（2-2）

且参数m 定义为矩的比值，称为衰落指数，即

（2-3）

2.2 matlab 编程仿真

2.2.1 程序代码

x=0:0.01:3;

omega=1;

m1=3;

m2=2;

m3=1.5;

m4=1;

m5=0.75;

m6=0.5;

p1=exp(-(m1*x.*x)/omega).*x.^(2*m1-1)*(m1/omega)^m1*2/gamma(m1)+eps;

p2=exp(-(m2*x.*x)/omega).*x.^(2*m2-1)*(m2/omega)^m2*2/gamma(m2)+eps;

p3=exp(-(m3*x.*x)/omega).*x.^(2*m3-1)*(m3/omega)^m3*2/gamma(m3)+eps;

p4=exp(-(m4*x.*x)/omega).*x.^(2*m4-1)*(m4/omega)^m4*2/gamma(m4)+eps;

p5=exp(-(m5*x.*x)/omega).*x.^(2*m5-1)*(m5/omega)^m5*2/gamma(m5)+eps;

p6=exp(-(m6*x.*x)/omega).*x.^(2*m6-1)*(m6/omega)^m6*2/gamma(m6)+eps;

figure(1);

plot(x,p1,'r',x,p2,'g',x,p3,'b',x,p4,'k',x,p5,'y',x,p6,'m');

xlabel('x');

ylabel('PDF');

2E X ??Ω=??Ω()2221, 2m m E X Ω=≥??-Ω??

2.2.2仿真图像

在归一化情况下，当? =1时，随着Nakgami 衰落指数m 值的变化，使用matlab 仿真出Nakagami 随机变量的PDF 图像如下图2.1所示：

图2.1 不同m 值时的Nakagami PDF

2.3.结论分析

1.当m=0.5时，Nakagami 分布和高斯分布一样，但由于x 表示幅度，其取值必须大于0，故被称为单边高斯分布；

2.当m=1时，Nakagami 分布即为瑞利分布；

3.当m>1时，Nakagami 分布可以近似和莱斯分布等效，两个分布的主体部分接近，然而尾部差别较大。由于通信中断往往发生在深度衰落中，这些往往由概率密度的尾部决定，所以不可大意。

4.m 越大，对应的信道衰落越小，∞=m 时表示没有衰落；

5.多个独立瑞利变量之和服从Nakagami 分布；

6.如果信号的包络服从衰落因子为m （m 为整数）的Nakagami 分布，那么对应的功率服从Gamma 函数；

7.如果令()1

212++=K K m ,那么Nakagami 分布近似于莱斯分布。

从上述Nakagami分布的特性分析可以看出，服从Nakagami分布的变量可以通过服从Gamma分布的变量得到，自由度为n的Gamma分布的变量又可以由高斯变量得到。

数字通信原理课后习题标准答案

《数字通信原理》习题解答第1章概述 1-1 模拟信号与数字信号的特点分别就是什么? 答:模拟信号的特点就是幅度连续;数字信号的特点幅度离散。 1-2 数字通信系统的构成模型中信源编码与信源解码的作用就是什么?画出话音信号的基带传输系统模型。答:信源编码的作用把模拟信号变换成数字信号,即完成模/数变换的任务。信源解码的作用把数字信号还原为模拟信号,即完成数/模变换的任务。话音信号的基带传输系统模型为 1-3 数字通信的特点有哪些? 答:数字通信的特点就是: (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1s μ,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 Bd N 661010 11===-码元时间信息传输速率为 s Mbit s bit M N R /2/1024log 10log 6262=?=?== 1-6 接上例,若传输过程中2秒误1个比特,求误码率。答:76105.210 221)()(-?=??==N n P e 传输总码元发生误码个数 1-7 假设数字通信系统的频带宽度为kHz 1024,可传输s kbit /2048的比特率,试问其频带利用率为多少Hz s bit //? 答:频带利用率为

数字信号处理知识点总结

《数字信号处理》辅导一、离散时间信号和系统的时域分析（一）离散时间信号（1）基本概念信号：信号传递信息的函数也是独立变量的函数，这个变量可以是时间、空间位置等。连续信号：在某个时间区间，除有限间断点外所有瞬时均有确定值。模拟信号：是连续信号的特例。时间和幅度均连续。离散信号：时间上不连续，幅度连续。常见离散信号——序列。数字信号：幅度量化，时间和幅度均不连续。（2）基本序列（课本第7——10页） 1）单位脉冲序列 1,0()0,0n n n δ=?=?≠? 2）单位阶跃序列 1,0 ()0,0n u n n ≥?=?≤? 3）矩形序列 1,01 ()0,0,N n N R n n n N ≤≤-?=?<≥? 4）实指数序列 ()n a u n 5）正弦序列 0()sin()x n A n ωθ=+ 6）复指数序列 ()j n n x n e e ωσ= （3）周期序列 1）定义：对于序列()x n ，若存在正整数N 使()(),x n x n N n =+-∞<<∞ 则称()x n 为周期序列，记为()x n ，N 为其周期。注意正弦周期序列周期性的判定（课本第10页） 2）周期序列的表示方法： a.主值区间表示法 b.模N 表示法 3）周期延拓设()x n 为N 点非周期序列，以周期序列L 对作()x n 无限次移位相加，即可得到周期序列()x n ，即 ()()i x n x n iL ∞ =-∞ = -∑ 当L N ≥时，()()()N x n x n R n = 当L N <时，()()()N x n x n R n ≠ （4）序列的分解序列共轭对称分解定理：对于任意给定的整数M ，任何序列()x n 都可以分解成关于/2c M =共轭对称的序列()e x n 和共轭反对称的序列()o x n 之和，即

通信原理数字信号频带传输

第6章数字信号频带传输知识点 (1) 数字调幅、调频、调相——二元与多元系统信号分析； (2) 传输信道的利用——正交复用、带宽、频带利用率； (3) 解调方式——相干与非相干； (4) 各种系统噪声性能分析。知识点层次 (1) 以二元调制系统为基础，掌握数字调制解调模型及信号特征；理解噪声性能分析方法。掌握基于信噪比的误比特率公式与比较分析； (2) 掌握以QPSK、QAM、MSK为重点的基本原理与技术特征，并熟悉有关重要参量与技术措施；掌握各种传输方式误码率表示式； (3) 通过大体了解改进型调制技术特点，了解现代调制技术思路；本章涉及的系统最佳化设计思想信号设计——基于已调波信号间正交的概念；传输技术——基于正交载波复用与多元调制技术；接收技术——基于相干接收与最佳接收的原理及发展。

6.1 数字频带调制概述通过第3章模拟调制的讨论，我们已明确到，以调制信号去正比例控制正弦载波3个参量之一，可以产生载荷信息的已调波，并分为线性调制（幅度调制）和角度调制（调频与调相）。现将模拟调制信号改换为数字信号，仍去控制正弦载波，就可以得到相应的数字调幅、数字调频与数字调相等已调波。本章拟首先介绍二元数字信号作为调制信号的基本调制方式。它们已调波分别称为二元幅移键控——ASK（amplitude shift keying）、二元频移键控——FSK（frequency shift keying）和二元相移键控——PSK（phase shift keying），并分别分析与计算它们在不同解调方式下的抗噪声性能。然后介绍以多进制符号（M元）控制载波某1个或1、2个参量构成的多元调制，以及常用的优质调制技术。本章讨论问题的基本着眼点为：（1）各种数字调制方式的发送信号（已调波构成）的设计考虑及其时、频域表示方式。（2）针对已调波的时—频域特点，给出其传输有效带宽，讨论它们对于传输信道频带利用率。（3）相干与非相干解调方法与解调效果评价。（4）分析不同调制与不同解调方式的系统，在高斯信道环境下的抗噪声性能，同时计算它们的接收信号的比特或符号误差概率。（5）在此基础上，能使读者深入了解到如何进行信号与系统优化设计，能够达到既有效又可靠信息传输。就本章内容而言，称为数字信号频带传输（或调制），也可称为数字信号的载波传输（或调制）。虽然调制信号为二元或多元数字信号，但已调波信号却是连续波，因此也可称为数字信号的模拟传输。本章覆盖的内容与概念很多，设计的数字分析也往往比较繁杂，所设计的调制技术均有很大的实用意义，并在不断发展。 6.2 二元幅移键控（ASK） 6.2.1 ASK信号分析

数字通信原理复习

复习题名词：同步, 映射, 抽样，量化, DPCM, 汉明码, 复用, 定位，时分多路复用，正码速调整，同步复接，异步复接问答： 1.数字信号和模拟信号的特点。 2.数字信号的有效性和可靠性指标及其计算方法。 3.为什么数字通信的抗干扰性强，无噪声积累? 4.低通和带通信号抽样定理。 5.回答均匀量化与非均匀量化的特点，说明为什么引入非均匀量化. 6.说明码的抗干扰能力与最小码距的关系. 7.什么叫PCM零次群? PCM30/32一至四次群的速率和接口码型分别是什么? 8.帧同步的目的是什么? PCM30/32系统的帧同步码型为何? 9.PCM帧同步系统处理流程图。 10.PCM30/32系统帧结构。 11.PCM帧同步系统中，前方保护和后方保护分别是指什么？其各自防止的现象是什么？ 12.PCM一次群到异步复接二次群，与同步复接的区别。 13.简述SDH通信系统的特点。 14.SDH帧结构分哪几个区域? 各自的作用是什么? 15.SDH 网的速率等级有哪些? 16.SDH 中复用的概念是什么? 17.SDH 传送网的基本物理拓扑有哪几种? 18.SDH数字通信系统的特点是什么？ 19.画出SDH帧结构，计算出STM-N各个区域的速率大小 20.SDH网同步方式和时钟工作方式。 21.G.707 SDH复用结构。计算方面： 1.A律13折线编解码，7/11变换； 2.带通信号的抽样及其计算，抽样后信号的频谱形式； 3.循环码计算，循环码多项式，监督矩阵和生成矩阵

4.SDH帧结构中各个信息结构速率的计算 5.系统循环码的多项式计算。 1. 某设备未过载电平的最大值为4096mv，有一幅度为2000mv的样值通过A律13折线逐次对分编码器，写出编码器编码过程及输出的8位PCM码。 2. PCM30/32路的帧长，路时隙宽，比特宽，数码率各为多少？ 3. 设数字信号码元时间长度为05sμ，如采用八电平传输，求信息传输速率及符号速率；若传输过程中2秒误1个比特，求误码率。 4. 为什么同步复接要进行码速变换？答：对于同步复接，虽然被复接的各支路的时钟都是由同一时钟源供给的，可以保证其数码率相等，但为了满足在接收端分接的需要，还需插入一定数量的帧同步码；为使复接器、分接器能够正常工作，还需加入对端告警码、邻站监测及勤务联络等公务码（以上各种插入的码元统称附加码），即需要码速变换。 5. 异步复接中的码速调整与同步复接中的码速变换有什么不同？答：码速变换是在平均间隔的固定位置先留出空位，待复接合成时再插入脉冲（附加码）；而码速调整插入脉冲要视具体情况，不同支路、不同瞬时数码率、不同的帧，可能插入，也可能不插入脉冲（不插入脉冲时，此位置为原信息码），且插入的脉冲不携带信息。 6.由STM-1帧结构计算出①STM-1的速率。②SOH的速率。③AU-PTR的速率。 7.采用13折线A律编码，设最小的量化级为1个单位，已知抽样脉冲值为-95 单位。 (1)试求此时编码器输出码组，并计算量化误差（段内码用自然二进制码）；写出对应于该7位码（不包括极性码）的均匀量化11位码。 8.设数字信号码元时间长度为1sμ，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

通信原理课设-基于Systemview的通信系统的仿真

目录第1章绪论 (1) 第2章 SystemView的基本介绍 (2) 第3章二进制振幅键控 2ASK (4) 3.1 2ASK调制系统 (4) 3.2 2ASK调制解调系统 (6) 3.3 2ASK系统仿真结果分析 (9) 第四章二进制频移键控 2FSK (10) 4.1 2FSK调制系统 (10) 4.2 2FSK调制解调系统 (12) 4.3 2FSK仿真结果分析 (17) 第5章二进制移相键控 2PSK (18) 5.1 2PSK调制系统 (18) 5.2 2PSK调制解调系统 (19) 5.3 2PSK仿真结果分析 (23) 第6章二进制差分移相键控 2DPSK (24) 6.1 2DPSK实验原理 (24) 6.2 2DPSK仿真结果分析 (29) 第7章实验总结 (30) 第8章参考文献 (30) 第9章谢辞 (32)

第1章绪论通信按照传统的理解就是信息的传输，信息的传输离不开它的传输工具，通信系统应运而生，我们此次课题的目的就是要对调制解调的通信系统进行仿真研究。数字信号的传输方式可以分为基带传输和带通传输。为了使信号在带通信道中传输，必须用数字基带信号对载波进行调制，以使信号与信道特性相匹配。在这个过程中就要用到数字调制。在通信系统中，利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波，来实现数字调制，这种方法通常称为键控法，主要对载波的振幅，频率，和相位进行键控。键控主要分为：振幅键控，频移键控，相移键控三种基本的数字调制方式。本次课程设计的目的是在学习以上三种调制的基础上，通过Systemview仿真软件，实现对2ASK,2FSK,2PSK,2DPSK等数字调制系统的仿真，同时对以上系统有深入的了解。 Systemview是美国ELANIX公司于1995年开始推出的软件工具，它为用户提供了一个完整的动态系统设计、仿真与分析的可视化软件环境，能进行模拟、数字、数模混合系统、线性和非线性系统的分析设计，可对线性系统进行拉氏变换和Z变换分析。 SystemView基本属于一个系统级工具平台，可进行包括数字信号处理（DSP）系统、模拟与数字通信系统、信号处理系统和控制系统的仿真分析，并配置了大量图符块（Token）库，用户很容易构造出所需要的仿真系统，只要调出有关图符块并设置好参数，完成图符块间的连线后运行仿真操作，最终以时域波形、眼图、功率谱、星座图和各类曲线形式给出系统的仿真分析结果。在此次课程设计之前，先学会熟练掌握Systemview的用法，在该软件的配合下完成各个系统的结构图，还有调试结果图。 Systemview对系统的分析主要分为两大块，调制系统的分析和解调系统的分析。由于调制是解调的基础，没有调制就不可能有解调，为了表现解调系统往往需要很高的采样频率来减少滤波带来的解调失真，所以调制的已调信号通过波形模块观察起来不是很清楚，为了更好的弄清楚调制是怎么样的一个过程，在这里，我们把调制单独列出来，用较低的频率实现它，就能从单个周期上观察调制系统的运作模式，更深刻地表现调制系统的调制过程。

数字通信原理试卷及答案.

数字通信原理试卷一一、填空题（每题3分） 1、通信的目的是_______ 或________ 信息。 2、通信方式有两种基本形式，即________通信和_______ 通信。 3、数字通信在____________和____________上均是离散的。 4、某一数字信号的符号传输速率为1200波特（Bd），若采用四进制传输，则信息传输速率为___________。 5、设信道的带宽B=1024Hz，可传输2048 bit/s的比特率，其传输效率η=_________。 6、模拟信号经抽样、量化所得到的数字序列称为________信号,直接传输这种信号称为___________。 7、目前最常用的多路复用方法为________复用和_______复用。 8、由于噪声的干扰可能使帧同步码出现误码，我们将这种情况称为_____________。 9、一般PCM（脉冲编码调制）的帧周期为__________。 10、PCM30/32制式中一复帧包含有_____帧，而每一帧又包含有_____个路时隙，每一路时隙包含有______个位时隙。一、1、交换、传递；2、基带传输、频带传输；3、幅度、时间；4、2400b/s 5、2b/s/hz； 6、数字、基带； 7、频分、时分； 8、假失步； 9、125 us 10、16 32 8 二、选择题（每题2分）二、1、a ；2、b ；3、c ；模拟信号的特点为： (a) 幅度为连续(b) 时间域上全有值 (c) 幅度连续，时间间断(d) 幅度离散 1、数字基带信号为： (a) 基础信号(b)完成了模数变换后的信号 (c) 频带搬以后的信号(d)仅为和值的信号 2、量化即 (a) 对样值进行定量(b) 在时间域上进行离散化 (c) 将信号样值幅度变换为有限个离散值 (d)将样值幅度分层为无限个值

数字信号处理复习总结-最终版

绪论：本章介绍数字信号处理课程的基本概念。 0.1信号、系统与信号处理 1.信号及其分类信号是信息的载体，以某种函数的形式传递信息。这个函数可以是时间域、频率域或其它域，但最基础的域是时域。分类：周期信号/非周期信号确定信号/随机信号能量信号/功率信号连续时间信号/离散时间信号/数字信号按自变量与函数值的取值形式不同分类： 2.系统系统定义为处理（或变换）信号的物理设备，或者说，凡是能将信号加以变换以达到人们要求的各种设备都称为系统。 3.信号处理信号处理即是用系统对信号进行某种加工。包括：滤波、分析、变换、综合、压缩、估计、识别等等。所谓“数字信号处理”，就是用数值计算的方法，完成对信号的处理。 0.2 数字信号处理系统的基本组成数字信号处理就是用数值计算的方法对信号进行变换和处理。不仅应用于数字化信号的处理，而且

也可应用于模拟信号的处理。以下讨论模拟信号数字化处理系统框图。（1）前置滤波器将输入信号x a(t)中高于某一频率（称折叠频率，等于抽样频率的一半）的分量加以滤除。（2）A/D变换器在A/D变换器中每隔T秒（抽样周期）取出一次x a(t)的幅度，抽样后的信号称为离散信号。在A/D 变换器中的保持电路中进一步变换为若干位码。（3）数字信号处理器（DSP）（4）D/A变换器按照预定要求，在处理器中将信号序列x(n)进行加工处理得到输出信号y(n)。由一个二进制码流产生一个阶梯波形，是形成模拟信号的第一步。（5）模拟滤波器把阶梯波形平滑成预期的模拟信号；以滤除掉不需要的高频分量，生成所需的模拟信号y a(t)。 0.3 数字信号处理的特点（1）灵活性。（2）高精度和高稳定性。（3）便于大规模集成。（4）对数字信号可以存储、运算、系统可以获得高性能指标。 0.4 数字信号处理基本学科分支数字信号处理（DSP）一般有两层含义，一层是广义的理解，为数字信号处理技术——DigitalSignalProcessing，另一层是狭义的理解，为数字信号处理器——DigitalSignalProcessor。 0.5 课程内容该课程在本科阶段主要介绍以傅里叶变换为基础的“经典”处理方法，包括：（1）离散傅里叶变换及其快速算法。（2）滤波理论（线性时不变离散时间系统，用于分离相加性组合的信号，要求信号频谱占据不同的频段）。在研究生阶段相应课程为“现代信号处理”（AdvancedSignalProcessing）。信号对象主要是随机信号，主要内容是自适应滤波（用于分离相加性组合的信号，但频谱占据同一频段）和现代谱估计。简答题： 1．按自变量与函数值的取值形式是否连续信号可以分成哪四种类型? 2．相对模拟信号处理，数字信号处理主要有哪些优点? 3．数字信号处理系统的基本组成有哪些？

通信原理大作业

通信原理大作业 1、说明在通信原理课程中，介绍了通信系统的基本理论，主要包括信道、基带传输、调制 / 解调方法等。为了进一步提高和改善学生对课程基本内容的掌握，进行课程作业方法的改革的试点，设立计算机仿真大作业。成绩将计入平时成绩。 2、要求参加的同学3~5人一组，选择1?2个题目，协作和共同完成计算机编程和仿真，写出计算机仿真报告。推荐的计算机仿真环境为MATLAB也可以选择其它环境。 3、大作业选题 (1) 信道噪声特性仿真产生信道高斯白噪声，设计信道带通滤波器对高斯白噪声进行滤波，得到窄带高斯噪声。对信道带通滤波器的输入输出的噪声的时域、频域特性进行统计和分析，画出其时域和频域的图形。 (2) 基带传输特性仿真利用理想低通滤波器作为信道，产生基带信号，仿真验证奈氏第一准则的给出的关系。改变低通滤波器的特性，再次进行仿真，验证存在码间干扰时的基带系统输出，画出眼图进行观察。加入信道噪声后再观察眼图。 (3) 2ASK言号传输仿真按照2ASK产生模型和解调模型分别产生2ASK言号和高斯白噪声，经过信道传

输后进行解调。对调制解调过程中的波形进行时域和频域观察，并且对解调结果进行误码率测量。2ASK信号的解调可以选用包络解调或者相干解调法。(4) 2FSK信号传输仿真按照2FSK产生模型和解调模型分别产生2FSK信号和高斯白噪声，经过信道传输后进行解调。对调制解调过程中的波形进行时域和频域观察，并且对解调结果进行误码率测量。2FSK信号的解调可以选用包络解调或者相干解调法。(5) 2PSK信号传输仿真按照2PSK产生模型和解调模型分别产生2PSK言号和高斯白噪声，经过信道传输后进行解调。对调制解调过程中的波形进行时域和频域观察，并且对解调结果进行误码率测量。2PSK信号的解调选用相干解调法。 ⑹2DPSK言号传输仿真按照2DPSK产生模型和解调模型分别产生2DPSK言号和高斯白噪声，经过信道传输后进行解调。对调制解调过程中的波形进行时域和频域观察，并且对解调结果进行误码率测量。2DPSK信号的解调可以选用非相干解调或者相干解调法。 (7) 模拟信号的数字传输产生模拟语音信号，进行PCM编码过程的计算机仿真。仿真发送端采样、量化编码的过程、仿真接收端恢复语音信号的过程。按照有或者无信道噪声两种情况分别进行仿真。

通信原理仿真作业

实验一双极性矩形随机信号的归一化功率谱密度 1.1实验要求 1.了解平稳随机信号功率谱的概念及计算方法 2.仿真不同占空比，等概、非等概双极性矩形随机信号的归一化功率谱密度 3.分析不同信号所包含的频谱分量，有无直流分量和定时分量信息 1.2 基本原理平稳过程的任何一个非零样本函数的持续时间为无限长，显然都不满足绝对可积和总能量有限的条件。因此，它的傅里叶变换不存在即没有频谱函数。所以我们用功率谱密度来表述其频谱特性。随机过程的任一实现是一个确定的功率型信号。而对于任意的确定功率信号f(t)，它的功率谱密度为： 2 () ()lim T f T F P T ωω→∞ = 式中，()T F ω是f(t)的截短函数()T f t 对应的频谱函数。f(t)是平稳随机过程()t ξ的一个实现。而随机过程某一个实现的功率谱密度不能作为过程的功率谱密度。过程的功率谱密度应该看作是任一实现的功率谱密度的统计平均，即 2 () ()[()]lim T f T E F P E P T ξωωω→∞== 虽然该式给出了平稳随机过程的功率谱密度，但我们通常都不利用这个式子来计算功率谱。我们知道，确知的非周期功率信号的自相关函数与功率谱密度是一对傅里叶变换。对于平稳随机过程，也有类似的关系，即 ()()j P R e d ωτ ξωττ∞ --∞ =?和1 ()()2j R P e d ωτ ξτωωπ ∞ -∞ = ? 对于平稳随机过程我们通常先求出其自相关函数再利用上式求出其功率谱密度。 1.3仿真结果与分析仿真信号的频率为1Hz ，采样频率为10Hz ，采样点数为10000. 1、占空比30%，码元1概率0.3功率谱密度

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。

数字通信原理(附答案)[1]

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/s B.2400bit/s C.9600bit/s D.14400bit/s 2、产生已抽样信号频谱混叠的原因是（ C ） A.f s≥f m B.f s=2f m C.f s<2f m D.f s≥2f m 3、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 b A.1000Bd,2000b/s B.2000Bd,2000b/s C. 2000Bd,1000b/s D. 1000Bd,1000b/s 2、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 m B.f s=2f m C.f s<2f m D.f s≥2f m 3、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.64 B.128 C.192 D.256 4、消息码为：1010001110001，对应的AMI码为：（ A ） A. +10-1000+1-1+1000-1 B. +10-00000-1+1000-1 C. -10+1000+1-1+1000-1 D. +10+1000-1-1+1000+1 5、PCM30/32的二次群速率为（ B ） A.64 kb/s B.8.448Mb/s C.384kb/s D.2.048Mb/s 2、产生已抽样信号频谱混叠的原因是（ C ） A.f s≥f m B.f s=2f m C.f s<2f m D.f s≥2f m 3、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.2 B. 4 C. 6 D. 8 4、绝对码为：10010110，对应的相对码为：（ B ） A. 10100101 B.11100100 C. 11100110 D. 11000110 5、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；

什么是数字信号处理

什么是数字信号处理？有哪些应用？利用数字计算机或专用数字硬件、对数字信号所进行的一切变换或按预定规则所进行的一切加工处理运算。例如：滤波、检测、参数提取、频谱分析等。对于DSP:狭义理解可为Digital Signal Processor 数字信号处理器。广义理解可为Digital Signal Processing 译为数字信号处理技术。在此我们讨论的DSP的概念是指广义的理解。数字信号处理是利用计算机或专用处理设备，以数字形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，以得到符合人们需要的信号形式。信号处理的实质是对信号进行变换。信号处理的目的是获取信号中包含的有用信息，并用更直观的方式进行表达。 DSP的应用几乎遍及电子学每一个领域。 ▲通用数字信号处理器：自适应滤波，卷积，相关，数字滤波，FFT, 希尔伯特变换，波形生成，窗函数等等。 ▲语音信号处理：语音增强、识别、合成、编码、信箱等，文字/语音转换 ▲图形/图像处理：三维动画，图象鉴别/增强/压缩/传输，机器人视觉等等图 ▲特殊应用数字信号处理：振动和噪声分析与处理，声纳和雷达信号处理，通信信号处理, 地震信号分析与处理，汽车安全及全球定位，生物医学工程等等。在医疗、军事、汽车等行业，以及通信市场、消费类电子产品等中具有广阔的市场前景。数字信号处理系统的基本组成：前置预滤波器（PrF）、a/d变换器(ADC)、数字信号处理器(DSP)、d/a变换器(DAC)、模拟滤波器(PoF) 数字信号处理特点: 1.大量的实时计算（FIR IIR FFT）， 2.数据具有高度重复（乘积和操作在滤波、卷积和FFT中等常见）数字信号处理技术的意义、内容数字信号处理技术是指数字信号处理理论的应用实现技术，它以数字信号处理理论、硬件技术、软件技术为基础和组成，研究数字信号处理算法及其实现方法。意义：在21世纪，数字信号处理是影响科学和工程最强大的技术之一它是科研人员和工程师必须掌握的一门技巧 DSP芯片及其特点 ▲采用哈佛结构体系：独立的程序和数据总线，一个机器周期可同时进行程序读出和数据存取。对应的：冯·诺依曼结构。 ▲采用流水线技术： ▲硬件乘法器：具有硬件连线的高速“与或”运算器 ▲多处理单元：DSP内部包含多个处理单元。 ▲特殊的DSP指令：指令具有多功能，一条指令完成多个动作；如：倒位序指令等 ▲丰富的外设▲功耗低：一般DSP芯片功耗为0.5～4W。采用低功耗技术的DSP芯片只有0.1W/3.3V、1.6V （电池供电） DSP芯片的类别和使用选择 ▲按特性分：以工作时钟和指令类型为指标分类▲按用途分：通用型、专用型DSP芯片 ▲按数据格式分：定点、浮点各厂家还根据DSP芯片的CPU结构和性能将产品分成若干系列。 TI公司的TMS320系列DSP芯片是目前最有影响、最为成功的数字信号处理器，其产品销量一直处于领先地位，公认为世界DSP霸主。 ?目前市场上的DSP芯片有： ?美国德州仪器公司(TI):TMS320CX系列占有90%

通信原理(虚拟仿真实验)

实验五双极性不归零码一、实验目的 1.掌握双极性不归零码的基本特征 2.掌握双极性不归零码的波形及功率谱的测量方法 3.学会用示波器和功率谱分析仪对信号进行分析二、实验仪器 1.序列码产生器 2.单极性不归零码编码器 3.双极性不归零码编码器 4.示波器 5.功率谱分析仪三、实验原理双极性不归零码是用正电平和负电平分别表示二进制码１和０的码型，它与双极性归零码类似，但双极性非归零码的波形在整个码元持续期间电平保持不变．双极性非归零码的特点是：从统计平均来看，该码型信号在１和０的数目各占一半时无直流分量，并且接收时判决电平为０，容易设置并且稳定，因此抗干扰能力强．此外，可以在电缆等无接地的传输线上传输，因此双极性非归零码应用极广．双极性非归零码常用于低速数字通信．双极性码的主要缺点是：与单极性非归零码一样，不能直接从双极性非归零码中提取同步信号，并且１码和０码不等概时，仍有直流成分。四、实验步骤

1.按照图3.5-1 所示实验框图搭建实验环境。 2.设置参数：设置序列码产生器序列数N=128；观察其波形及功率谱。 3.调节序列数N 分别等于6 4.256，重复步骤2. 图3.5-1 双极性不归零码实验框图实验五步骤2图 N=128

实验五步骤3图N=64 N=256

六、实验报告（1）分析双极性不归零码波形及功率谱。（2）总结双极性不归零码的波形及功率谱的测量方法。实验六一、实验目的 1.掌握双极性归零码的基本特征 2.掌握双极性归零码的波形及功率谱的测量方法 3.学会用示波器和功率谱分析仪对信号进行分析二、实验仪器 1.序列码产生器 2.单极性不归零码编码器 3.双极性归零码编码器

《数字通信系统原理》(参考答案)复习要点及题

《数字通信系统原理》复习要点说明：要点以教材中的相关内容为基础，各章小结及习题为重点。 1.通信的概念、通信系统的模型 2.通信系统的分类和通信方式、资源 3.数字通信的主要特点及数字通信系统 4.数字通信技术的现状与未来 5.数字通信系统的性能及相关的一些概念 6.数字与数据通信 7.消息、信号与信息 8.信号的频谱分析基础 9.随机过程的基本概念 10.通信信道及信道容量、常用带宽 11.信源及其编码的概念 12.模拟信号数字化传输方法 13.波形编码（PCM、） 14.数字基带信号及常用码型 15.数字基带传输系统、眼图 16.信道编码的概念、基本原理和术语 17.信道复用与多址技术的基本概念 18.FDM和TDM与数字复接 19.帧结构 20.数字信号的调制（频带）传输的概念 21.数字信号调制系统的技术比较（MASK、MFSK、MPSK） 22.同步的基本概念、分类和比较

《数字通信系统原理》复习题（上部分） 1简述通信系统的分类和通信方式、主要通信资源 2数字通信系统模型 3数字通信的主要特点 4简述数字通信技术的现状与未来 5什么是数字消息？什么是模拟消息？什么是数字信号？什么是随机信号？什么是模拟信号什么是基带信号？ 6信道容量的含义？ 7简述数字通信的主要特点 8简述数字通信系统的质量指标 9简述数字通信与数据通信的概念与区别 10简述信号的分类 11简述功率信号和能量信号的含义 12简述信道的定义与分类什么是抽样定理？有什么实际意义？ 13什么是量化？量化的作用是什么？叙述量化是如何进行的。 14画出PCM 通信系统的方框图，由模拟信号得到PCM信号要经过哪几步？模拟题（部分） 1．数值上取有限个离散值的消息一定是数字消息。（） 2．时间上离散的消息一定是数字消息。（） 3．数字消息必定是时间上离散，且数值上离散的。（） 4．离散信源中，消息出现的概率越大，该消息的信息量也越大。（） 5．在M元离散信源中，M个消息的出现概率相等时，信源的熵最大。（）6．高斯随机过程若是广义平稳的，则必定是严格平稳的。（） 7．平稳随机过程必定具有各态历经性。（） 8．具有各态历经性的随机过程必定是平稳随机过程。（） 9．平稳随机过程的功率谱密度必定是非负的偶函数。（） 10．平稳随机过程的自相关函数必定是非负的偶函数。（） 11．平稳高斯随机过程通过线性非时变系统后的输出必定是平稳高斯随机过程。（） 12．白噪声任意两个不同时刻的样值是不相关的。（） 13．码元速率一定，满足无码间串扰的基带传输特性是唯一的。（） 14．基带传输系统的带宽在数值上若小于码元速率的一半，该系统不可能没有码间串扰。（） 15．基带数字信号的码元速率越高，传输该信号所需的信道带宽越宽。（）16．为了不产生码间串扰，必须将表示每一码元的基带脉冲波形时限在一个码元宽度范围内。（）

数字通信原理

北京邮电大学高等函授教育、远程教育《数字通信原理》综合练习题一、填空题 1、模拟信号的特点是幅度（信号强度）的取值连续变化，数字信号的特点是幅度的取值离散变化。 2、模拟通信采用频分制实现多路通信，数字通信采用时分制实现多路通信。 3、PAM 信号的幅度连续，时间离散，它属于模拟信号。 4、数字通信系统的主要性能指标有有效性__和可靠性两个方面。 5、A/D 变换包括抽样、量化和编码三步。 6、 D/A 变换包括译码和低通两步。 7、波形编码是对信号波形进行的编码（或根据语声信号波形的特点，将其转换为数字信号）。 8、参量编码是提取语声信号的一些特征参量对其进行编码。 9、抽样是将模拟信号在时间上离散化的过程，抽样要满足抽样定理。 10、量化是将PAM 信号在幅度上离散化的过程。 11、量化分为均匀量化和非均匀量化。 12、均匀量化量化区内（非过载区）的最大量化误差为=△/2；过载区内的最大量化误差为>△/2。 13、A 律压缩特性小信号时，随着A 的增大，信噪比改善量Q 提高；大信号时，随着A 的增大，信噪比改善量 Q 下降。 14、实现非均匀量化的方法有模拟压扩法和直接非均匀编解码法。 15、A 律压缩特性一般A 的取值为87.6。 16、线性编码是具有均匀量化特性的编码。 17、已知段落码可确定样值所在量化段的起始电平和量化间隔。 18、l =8的逐次渐近型编码器（即A 律13折线编码器），判定值共有127种，2a 的判定值为128△，3 a 的判定值为32△和512△，4a 的判定值为16△、64△、256△和1024△。 19、DPCM 是对相邻样值的差值（实际上DPCM 是对样值与过去的样值为基础得到的估值之间的差值进行量化、编码的）进行编码的。 20、ADPCM 与DPCM 相比增加了自适应预测和自适应量化。 21、PCM30／32系统的帧周期为125μs ，l = 8时帧长度为256比特，l 秒传输8000帧。

数字通信原理与技术报告(4ASK和4PSK)

4PSK和4ASK的MATLAB仿真一、实验目的：学会利用MATLAB软件进行4PSK和4ASK调制的仿真。通过实验提高学生实际动手能力和编程能力，为日后从事通信工作奠定良好的基础。二、实验内容：利用MATLAB软件编写程序，画出4PSK和4ASK图形，进一步了解4PSK和4ASK调制的原理。（1）设二进制数字序列为0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0，编程产生4PSK调制信号波形。（2）设二进制数字序列为1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1，编程产生4ASK调制信号波形。三、程序和实验结果：（1）4PSK程序 clf clc clear T=1; M=4; fc=1/T; N=500; delta_T=T/(N-1); input=[0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0] input1=reshape(input,2,7) t=0:delta_T:T for i=1:7 hold on if input1([1 2],i)==[0;0] u=cos(2*pi*fc*t);plot(t,u) elseif input1([1 2],i)==[1;0] u=cos(2*pi*fc*t+2*pi/M);plot(t,u) elseif input1([1 2],i)==[1;1] u=cos(2*pi*fc*t+4*pi/M);plot(t,u) elseif input1([1 2],i)==[0;1] u=cos(2*pi*fc*t+6*pi/M);plot(t,u) end t=t+T end grid hold off 实验结果：

通信原理MATLAB仿真

小学期报告实习题目通信原理Matlab仿真专业通信与信息工程班级学号学生姓名实习成绩指导教师 2010年

通信原理Matlab仿真目录一、实验目的------------------------------------------------------------------------------------------------2 二、实验题目------------------------------------------------------------------------------------------------2 三、正弦信号波形及频谱仿真------------------------------------------------------------------------2 （一）通信原理知识--------------------------------------------------------------------------------------2 （二）仿真原理及思路--------------------------------------------------------------------------------------2 （三）程序流程图------------------------------------------------------------------------------------------- 3 （四）仿真程序及运行结果------------------------------------------------------------------------------3 （五）实验结果分析---------------------------------------------------------------------------------------5 四、单极性归零波形及其功率谱密度仿真--------------------------------------------------------5 （一）通信原理知识--------------------------------------------------------------------------------------6 （二）仿真原理及思路------------------------------------------------------------------------------ -------6 （三）程序流程图-------------------------------------------------------------------------------------------6 （四）仿真程序及运行结果--------------------------------------------------------------------------------6 （五）实验结果分析-------------------------------------------------------------------------------- -------6 五、升余弦滚降波形的眼图及功率谱密度仿真-------------------------------------------------8 （一）通信原理知识--------------------------------------------------------------------------------------8 （二）仿真原理及思路------------------------------------------------------------------------------ -------9 （三）程序流程图------------------------------------------------------------------------------- -----------9 （四）仿真程序及运行结果------------------------------------------------------------------------------10 （五）实验结果分析---------------------------------------------------------------------------------------11 六、PCM编码及解码仿真-----------------------------------------------------------------------------12 （一）通信原理知识---------------------------------------------------------------------------------- ---12 （二）仿真原理及思路------------------------------------------------------------------------------ ------ 13 （三）程序流程图------------------------------------------------------------------------------- -----------14 （四）仿真程序及运行结果------------------------------------------------------------------------------15 （五）实验结果分析---------------------------------------------------------------------------------------18 七、实验心得---------------------------------------------------------------------------- -------------------18

数字通信作业

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