现代数字通信与编码理论

第五章 衰落信道下的数字通信

1、考虑平坦瑞利衰落信道下采用QPSK调制的数字通信系统，每个符号间隔内的接收信号为：

，其中：

，

。 ；

a. 通过计算机仿真给出该系统的符号错误概率曲线，横轴为

b. 假设系统采用重复编码方案获取时间分集，分集支路为2，接收机采用最大比合并算法。通过计算机仿真给出此时系统符号错误概率曲线。 c. 包含L条分集支路的重复编码的最优相干接收机为最大比合并器，出于实现的原因，实际中也有可能采用更为简单的接收机结构，其中比较典型的一种就是选择合并器（selection combiner），它仅根据增益最强的支路上的接收信号进行检测，并忽略其他信号。在接收机采用选择合并器的情况下重新完成(b)中的仿真，并比较选择合并与最大比合并之间的性能差异。

2、各发射天线同时发射相同的码元就可以在瑞利衰落MISO信道中获得满分集增益（即：如果发射机配置有L副天线，则分集增益为L），这种说法正确么？为什么？

作业提交要求（共四次，一起提交）： 提交时间：2015年12月31日之前

提交方式：电子版发送至lisun@xjtu.edu.cn；纸质版提交至西一楼446 作业要求：1. 理论分析类问题要有具体分析过程和必要的数学推导，仿真编

数字通信系统

一、 通信系统

Ⅰ、通信系统的组成

传递信息所需的一切技术设备的总和称为通信系统。通信系统的一般模型如下图。 信息源 发送设备 传输媒介 接收设备 收信者 干扰 通信系统由以下几部分组成：

1、 信息源和收信者，根据信息源输出信号的不同可分为模拟信源和离散信源。模拟信源输出连续幅度的信号；离散信源输出离散的符号序列或文字。模拟信源可通过抽样和量化变换为离散信源。 由于信息源产生信息的种类和速率不同，因而对传输系统的要求也各不相同。

2、 发送设备，发送设备的基本功能是将信源和传输媒介匹配起来，即将信源产生的消息信号变换为便于传送的信号形式，送往传输媒介。变换方式多种多样，在需要频谱搬移的场合，调制是最常见的变换方法。

对于数字通信系统来说，发送设备常常又可分为信道编码和信源编码。信源编码是把连续消息变换为数字信号；而信道编码则是是数字信号与传输媒介匹配，提高传输的可靠性或有效性。

发送设备还包括为达到某些特殊要求所进行的各种处理，如多路复用、保密处理、纠错编码处理等。

3、 传输媒介，从发送设备到接收设备之间信号传递所经过的媒介。有线和无线均有多种传输媒

介。传输过程必然引入干扰。媒介的固有特性

讲解matlab应用于数字通信仿真中

Matlab基础与数字通信仿真 基础与数字通信仿真

赵婷婷

讲解matlab应用于数字通信仿真中

内容

1 2 3 4

Matlab简介 简介 Matlab语言基础 语言基础 Matlab绘图基础 绘图基础 Matlab与数字通信仿真 与数字通信仿真

讲解matlab应用于数字通信仿真中

内容

1

Matlab 简介Matlab是什么？ Matlab是什么？ 是什么 Matlab窗口环境 窗口环境

讲解matlab应用于数字通信仿真中

Matlab是什么？ 是什么？ 是什么Matlab = Matrix Laboratory = 矩阵实验室 由MathWorks公司于1984年推出的一套高性能的 数值计算和可视化数学软件 基本元素是矩阵 数学表达式与运算规则符合通常的习惯 语法不严格 具有强大的数值计算和图示能力 具有丰富的工具箱(ToolBox) 强大的help功能

讲解matlab应用于数字通信仿真中

Matlab窗口环境 窗口环境

脚本M文件 在命令窗口中输入并执行 它所用的变量都要在工作空间中获取

讲解matlab应用于数字通信仿真中

Matlab窗口环境 窗口环境

程序文件 以.m格式进行存取程序 运行时只需在工作空间中键入

讲解matlab应用于数字通信仿真中

Matlab基础与数字通信仿真 基础与数字通信仿真

赵婷婷

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内容

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内容

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讲解matlab应用于数字通信仿真中

Matlab是什么？ 是什么？ 是什么Matlab = Matrix Laboratory = 矩阵实验室 由MathWorks公司于1984年推出的一套高性能的 数值计算和可视化数学软件 基本元素是矩阵 数学表达式与运算规则符合通常的习惯 语法不严格 具有强大的数值计算和图示能力 具有丰富的工具箱(ToolBox) 强大的help功能

讲解matlab应用于数字通信仿真中

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讲解matlab应用于数字通信仿真中

Matlab窗口环境 窗口环境

程序文件 以.m格式进行存取程序 运行时只需在工作空间中键入

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

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。 二、选择题（每题2分） 0、模拟信号的特点为：

(a) 幅度为连续

数字通信——QAM和QPSK调制

一、正交振幅调制(QAM)

1.原理及应用概述

正交幅度调制（QAM）是一种矢量调制，是幅度和相位联合调制的技术，它同时利用了载波的幅度和相位来传递信息比特，不同的幅度和相位代表不同的编码符号。因此在一定的条件下可实现更高的频带利用率,而且抗噪声能力强，实现技术简单。因此QAM在卫星通信和有线电视网络高速数据传输等领域得到广泛应用。

QAM的调制原理：QAM将输入比特先映射（一般采用格雷码）到一个复平面上，通常，可以用星座图来描述QAM信号的信号空间分布状态。形成复数调制符号（I，Q），然后将符号的I、Q分量（对应复平面的实部和虚部）采用幅度调制，分别对应调制在相互正交（时域正交）的两个载波cos(wt)和sin(wt)上。

2.调制

输入的二进制序列经过串/并变换器输出速率 减半的两路并行序列，

再分别经过2电平到L电平的变换，形成L电平的基带信号。

还要经过预调制低通滤波器，形成X(t)和Y(t)，再分别对同相载波和正交载波相乘。

最后将两路信号相加即可得到QAM信号。

QAM调制数学原理：QAM调制的表达式一般可表示为

ym(t)?Amcoswt?Bmsinwt

其中Am=dmA，

数字通信系统仿真

一、实验要求：

1、仿真工具

Matlab、System View、NS-2、Opnet。

2、基本要求

选择2种以上合适的调制方式； 选用2种以上噪声信道； 选择2种以上的信源编码方式； 选用2种以上的信道编码方式。

3、性能分析

比较不同信源、信道编码方式对系统的影响； 比较噪声信道变化时对系统的影响； 比较不同的信道带宽对对系统的影响； 比较不同调制方法对系统的影响。

4、性能指标

误码率、传输速率、流量。

本实验通过使用MATLAB中的SIMULINK仿真平台，搭建了8个仿真模型，来对比分析通信系统的性能。所采用的信源编码是PCM和DPCM编码，信道编解码分别是汉明码和卷积码，调制解调器分别为MFSK和DBPSK，信道为多径莱斯衰落信道+AWGN信道、多径瑞利衰落信道+AWGN信道。本实验分别对这8个模型进行仿真，对比它们的性能，得到了相应的结果。

二 、实验原理

数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统，如图2.1所示。它的主要组成结构为输入/输出变换器、信源编/译码器、信道编/译码器，数字调制/解调器和信道。

由信源编码器输出的二进制数字序列成为信息序列，它被传送到信道编码器

数字通信系统仿真

一、实验要求：

1、仿真工具

Matlab、System View、NS-2、Opnet。

2、基本要求

选择2种以上合适的调制方式； 选用2种以上噪声信道； 选择2种以上的信源编码方式； 选用2种以上的信道编码方式。

3、性能分析

比较不同信源、信道编码方式对系统的影响； 比较噪声信道变化时对系统的影响； 比较不同的信道带宽对对系统的影响； 比较不同调制方法对系统的影响。

4、性能指标

误码率、传输速率、流量。

本实验通过使用MATLAB中的SIMULINK仿真平台，搭建了8个仿真模型，来对比分析通信系统的性能。所采用的信源编码是PCM和DPCM编码，信道编解码分别是汉明码和卷积码，调制解调器分别为MFSK和DBPSK，信道为多径莱斯衰落信道+AWGN信道、多径瑞利衰落信道+AWGN信道。本实验分别对这8个模型进行仿真，对比它们的性能，得到了相应的结果。

二 、实验原理

数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统，如图2.1所示。它的主要组成结构为输入/输出变换器、信源编/译码器、信道编/译码器，数字调制/解调器和信道。

由信源编码器输出的二进制数字序列成为信息序列，它被传送到信道编码器

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.fs≥fm B.fs=2fm C.fs<2fm D.fs≥2fm 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

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RB=( ), 信息速率Rb?( ).( A )

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