數(shù)字信號處理習(xí)題.ppt

習(xí)題講解 （第1、2、4章）,第1章 概論,基本概念：（略）,主要公式：,碼元速率計算：,信息速率計算：,(N進(jìn)制信源各符號獨(dú)立等概時),信源的熵： (平均信息量),單個符號的信息量：,頻帶利用率：,基帶系統(tǒng)無碼間串?dāng)_的最大頻帶利用率是2Bd/Hz。,誤碼率和誤信率：,二進(jìn)制系統(tǒng)平均誤碼率（總誤碼率）：,信道傳輸特性：H(j),幅頻特性：,相頻特性：,群遲延特性：,無失真?zhèn)鬏敆l件（時域和頻域）：,或,或,隨參信道的相關(guān)帶寬：,信號帶寬一般取為：,連續(xù)信道的信道容量（香農(nóng)公式）：,白噪聲的功率譜密度：,雙邊譜,單邊譜,白噪聲的相關(guān)函數(shù)：,高斯噪聲的一維概率密度函數(shù)（pdf）：,高斯噪聲的一維概率分布函數(shù)：,窄帶高斯噪聲的數(shù)學(xué)描述,其中,多徑信號合成包絡(luò)：,多徑信號合成相位：,同相分量,正交分量,1-1 簡述消息、信息、信號三個概念之間的聯(lián)系與區(qū)別。,消息(Message)是包含具體內(nèi)容的文字、符號、數(shù)據(jù)、語音、圖片、圖象等等，是信息的具體表現(xiàn)形式，也是特定的信息。信息(Information)是消息的統(tǒng)稱，是消息的概括和抽象，可理解為消息中包含的有意義的內(nèi)容，它用信息量來衡量。信號(Signal)是搭載或反映信息的載體，通常以某種客觀物理量（電壓、電流）表現(xiàn)出來。,答：（一）區(qū)別：,（二）聯(lián)系：,消息、信息、信號是與通信(Communication)密切相關(guān)的三個概念。信息一詞在概念上與消息相似，但其含義卻更具普遍性、抽象性。消息可以有各種各樣的形式，但消息的內(nèi)容可統(tǒng)一用信息來表述，傳輸信息的多少可直觀地使用“信息量”進(jìn)行衡量。信號是消息的載體和通信的客觀對象，而信息是信號的內(nèi)涵。,1-2 什么是通信方式？它有哪幾種類型？,答：對點(diǎn)到點(diǎn)通信，按消息傳遞的方向與時間關(guān)系劃分，通信方式可分為單工(Simplex Communication) 、半雙工(Half-duplex Communication)及全雙工通信(Duplex Communication)三種。,1-3 什么是傳輸方式？數(shù)據(jù)傳輸方式有哪幾種類型？,答：現(xiàn)代數(shù)字通信系統(tǒng)中，按照數(shù)字信號的各個二進(jìn)制位(又稱比特)是否同時傳輸，數(shù)據(jù)的傳輸方式可分為并行傳輸(Parallel Transmission)和串行傳輸(Serial Transmission)兩種。,1-4 什么是復(fù)用方式？它有哪幾種類型？各有何含義？,答：實現(xiàn)在同一條通信線路上傳送多路信號的技術(shù)叫做多路復(fù)用技術(shù)(multiplex)。 各種多路復(fù)用技術(shù)的目的均在如何盡量提高信道的利用率。目前常用的復(fù)用方式主要有頻分復(fù)用、時分復(fù)用、碼分復(fù)用和空分復(fù)用。 頻分復(fù)用(FDM)是指根據(jù)工作頻率來區(qū)分用戶，各路信號的頻譜處于不同頻段的物理信道上，互不重疊。時分復(fù)用(TDM)是指根據(jù)工作時隙來區(qū)分用戶，它將整個信道傳輸信息的時間劃分成若干時隙，并將這些時隙分配給每一個用戶使用，每一路信號在分配給自己的時隙內(nèi)獨(dú)占信道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。碼分復(fù)用(CDM) 是指根據(jù)碼型來區(qū)分用戶，系統(tǒng)為每個用戶分配各自特定的地址碼，地址碼之間具有相互準(zhǔn)正交性，所有子信道在時間、空間和頻率上則可以重疊?？辗謴?fù)用(SDM)是指多對電線或光纖共用一條纜的空間復(fù)用方式。,1-12 已知二進(jìn)制信號在3分鐘內(nèi)共傳送了72000個碼元，問(1)碼元速率和信息速率各為多少？(2)若碼元寬度不變，但改為16進(jìn)制數(shù)字信號，則其碼元速率和信息速率又為多少？,解：（1）碼元速率為,信息速率為,（2）碼元寬度不變，碼元速率仍為,改為16進(jìn)制信號傳輸，假設(shè)各符號獨(dú)立等概，則信息速率為,1-13 在強(qiáng)噪聲環(huán)境下，某系統(tǒng)在5分鐘內(nèi)共接收到358.5Mbit的正確信息量，假設(shè)系統(tǒng)傳輸速率是1200Kbit/s。求(1)系統(tǒng)的誤比特率。(2)若系統(tǒng)傳輸?shù)氖撬倪M(jìn)制數(shù)字信號，誤比特率是否改變，為什么？(3)若傳輸速率改為800KBd，采用四進(jìn)制傳輸，誤比特率是多少？誤碼率又是多少？,解：（1）系統(tǒng)傳輸速率為1200Kbit/s，則5分鐘內(nèi)共傳輸?shù)谋忍財?shù)為1200 1000 5 60=360Mbit，故誤比特率為,（2）若系統(tǒng)傳輸四進(jìn)制數(shù)字信號，誤比特率并沒改變，因為傳輸?shù)目偙忍財?shù)和錯誤的比特數(shù)都沒變化。,（3）若系統(tǒng)傳輸速率為800KBd，采用四進(jìn)制傳輸，則5分鐘內(nèi)共傳輸?shù)姆枖?shù)是8001000560=240M個。5分鐘內(nèi)共接收到358.5Mbit的正確信息量，故正確的符號數(shù)是179.25M個。故誤碼率為,對應(yīng)的誤比特率為,1-9 通信系統(tǒng)的主要指標(biāo)是什么？各有何含義？,答：通信系統(tǒng)的主要指標(biāo)有兩個，即有效性和可靠性。有效性是指在給定信道內(nèi)所傳輸?shù)男畔?nèi)容的多少，或者說是傳輸?shù)摹八俣取眴栴}，用來衡量系統(tǒng)傳輸?shù)目炻豢煽啃允侵附邮招畔⒌臏?zhǔn)確程度，用來衡量系統(tǒng)傳輸?shù)馁|(zhì)量。 模擬通信系統(tǒng)的有效性可用有效傳輸頻帶寬度來度量，其可靠性可用接收端最終輸出信噪比（如解調(diào)輸出信噪比）來度量。 數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性可用碼元傳輸速率、信息傳輸速率和頻帶利用率等指標(biāo)來度量，其可靠性可用誤碼率和誤比特率來度量。,1-21 信號無失真?zhèn)鬏數(shù)臅r域條件和頻域條件分別是什么?,答：信號無失真?zhèn)鬏數(shù)臅r域條件可表示為 其中si(t)為輸入信號； so(t)為輸出信號； K0為傳輸系數(shù)，它可