数字通信技术的优点

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，

数字通信技术复习资料

■请描述Walsh码的特性以及应用场合。

特性:(1)在非位移的情况下,Walsh序列具有良好的自相关特性。(2)Walsh序列具有良好的互相关性,在非位移的情况下,Walsh序列的互相关函数为0.(3)若将上述的正交序列取其补序列,即序列中"+1"变|"-1",可得到另外W个序列,正交序列的补序列也是正交的。(4)若将正交序列及其补序列组合在一起,构成长度为2N的序列,则称为双正交序列,由上述哈达矩阵构成的双正交序列就是Reed-Muller码。信号正交分割原理,也就是信道分割理论,即:赋予各个信号不同的特征,然后根据各个信号特征之间的差异来区分,实现互补干扰的通信。

应用场合:可将其作为码分多址系统的地址码序码,也可以用于短波扩频猝发通信系统中。

■多址通信技术的数学基础是什么？

多址通信技术是实现远程多个用户同时接入通信网络、共享通信资源的技术。多址通信要解决的基本问题是多用户信号的共存和识别问题,同时要使各用户之间的干扰尽量小。实现多址通信的理论依据是信号参数的正交性或准正交性。

■对图像进行编码的目的是什么？

图像编码是一种信源编码,其信源是各种类型的图像信息。图像进行编码的目的是以尽量减少比特数表征图像,同时保持复原图像的

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

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21:48

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本章要求

(参考学时为8学时)

掌握基带传输的基本码型、奈奎斯特 第一准则，理解基带数字信号的频谱特性， 了解眼图的意义，了解奈奎斯特第二准则 和时域均衡原理。

21:48

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知识要点 基带数字信号传输码型 基带数字信号频率特性 无码间干扰的基带传输(奈奎斯特第一准则) 部分响应系统(奈奎斯特第二准则) 眼图的概念 均衡原理21:48 3

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第5章 基带数字信号的表示和传输

5.1 概述★ 什么是基带数字信号？未经调制的数字信号，它所占据的频谱 通常是从零频或很低频率开始的。

★ 什么是基带数字传输系统？信号不经过载波调制而直接进行传输。

★ 着重解决：怎样设计系统的传输特性以实现基带数 字信号的成功传输。21:48 4

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第5章 基带数字信号的表示和传输

★数字信号传输时为什么需要不同的表示 方法？ 为了去除直流分量和频率很低的分量 为了在接收端得到每个码元的起止时刻信息； 为了使信号的频谱和信道的传输特性相匹配

★结论 由消息转换而来的数字信号一般都不适 合信道传输，通常在传输前还要以上述 为目的进行处理。21:48

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(参考学时为8学时)

掌握基带传输的基本码型、奈奎斯特 第一准则，理解基带数字信号的频谱特性， 了解眼图的意义，了解奈奎斯特第二准则 和时域均衡原理。

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知识要点 基带数字信号传输码型 基带数字信号频率特性 无码间干扰的基带传输(奈奎斯特第一准则) 部分响应系统(奈奎斯特第二准则) 眼图的概念 均衡原理21:48 3

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第5章 基带数字信号的表示和传输

5.1 概述★ 什么是基带数字信号？未经调制的数字信号，它所占据的频谱 通常是从零频或很低频率开始的。

★ 什么是基带数字传输系统？信号不经过载波调制而直接进行传输。

★ 着重解决：怎样设计系统的传输特性以实现基带数 字信号的成功传输。21:48 4

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第5章 基带数字信号的表示和传输

★数字信号传输时为什么需要不同的表示 方法？ 为了去除直流分量和频率很低的分量 为了在接收端得到每个码元的起止时刻信息； 为了使信号的频谱和信道的传输特性相匹配

★结论 由消息转换而来的数字信号一般都不适 合信道传输，通常在传输前还要以上述 为目的进行处理。21:48

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

摘要

本文是关于一个数字语音通信系统的设计与实现，首先介绍数字通信系统的基本原理，然后分别从信源编码、信道编码和数字调制与解调三个方面介绍本系统的设计与实现，最后通过Matlab程序分模块仿真，完成通信系统的实现。本系统信源编码中脉冲编码调制采用非均匀量化，A律压缩13折线法编码，非均匀量可以得到较高的信噪比并且非均匀量化时，量化噪声功率的均方根值基本上与信号抽样值成比例。信道编码采用循环码，循环码的编码和解码设备都不太复杂，而且纠错的能力较强。在数字调制中采取了二进制频移键控调制方式，此方法利用数字基带信号控制在波的频率来传送信息，解调时用了相干解调，方法简便，容易实现。

关键字：信源编码与译码信道编码与译码数字调制与解调

1.背景介绍

随着数字通信系统的发展，语言通信已成为人们日常生活的一部分，手机，电话和网络语音通信等已经逐渐深入人们的日常生活，通信技术是信息技术中极重要的组成部分。从广义说，各种信息的传递均可称之为通信。但由于现代信息的内容极为广泛，因而人们并不把所有信息传递纳入通信的范围。通常只把语音、文字、数据、图像等信息的传递和传播称为通信。面向公众的单向通信，如报纸、广播、电视便不包括在内。但这种单向传播方式，由于通信技术的发展，也在

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