通信原理第三版課后思考題答案 樊昌信課件

1、第一章1.1 消息和信息有什么區(qū)別？信息和信號有何區(qū)別？P1 語音，文字，圖形，圖像等都是消息，信息則是消息中包含有意義的內(nèi)容，或者說有效內(nèi)容，信息必須轉(zhuǎn)換為電信號，才能在通信系統(tǒng)中傳輸，所以，信號是消息的載體。1.2 什么是模擬信號？什么是數(shù)字信號？P3 在時間上和幅值上均是連續(xù)的信號稱為模擬信號，在時間和幅值都離散的信號稱為數(shù)字信號。1.3 數(shù)字通信有何優(yōu)點？P3 P4 （1）由于數(shù)字信號的可能取值數(shù)目有限，所以在失真沒有超過給定值的條件下，不影響接收端的正確判決。此外，在有多次轉(zhuǎn)發(fā)的線路中，每個中繼站都可以對有失真的接收信號加以整形，消除沿途線路中波形誤差的積累，從而使經(jīng)過遠(yuǎn)距離傳輸后，

2、在接收端仍能得到高質(zhì)量的接收信號。（2）在數(shù)字通信系統(tǒng)中，可以采用糾錯編碼等差錯控制技術(shù)，從而大大提高系統(tǒng)的抗干擾性。（3）可以采用保密性極高的數(shù)字加密技術(shù)，從而大大提高系統(tǒng)的保密度。（4）可以綜合傳輸各種模擬和數(shù)字輸入消息，包括語音、文字、圖像、信令等；并且便于存儲和處理（包括編碼、變換等）。（5）數(shù)字通信設(shè)備和模擬通信設(shè)備相比，設(shè)計和制造更容易，體積更小，重量更輕。（6）數(shù)字信號可以通過信源編碼進行壓縮，以減少多余度，提高信道利用率。（7）在模擬調(diào)制系統(tǒng)中，例如調(diào)頻，接收端輸出信噪比僅和帶寬成正比的增長；而在數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)中，例如脈沖編碼調(diào)制，輸出信噪比隨帶寬按指數(shù)規(guī)律增長。1.4 信息量的

3、定義是什么？信息量的單位是什么？P2 (1) 為信息量的定義。信息量的單位為比特（Bit)1.5 按照占用頻帶分，信號可以分為哪幾種？P5 基帶信號和帶通信號1.6 信源編碼的目的是什么？信道編碼的目的是什么？P4 信源編碼用以減少數(shù)字信號的冗余度，提高數(shù)字信號的有效性；如果是模擬信源（如話筒），則它還包括A/D轉(zhuǎn)換功能，把模擬輸入信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號。在某些系統(tǒng)中，信源編碼還包含加密功能，即在壓縮后還進行保密編碼。信道編碼的目的是提高信號傳輸?shù)目煽啃?。它在?jīng)過信源編碼的信號中增加一些多余的字符，以求自動發(fā)現(xiàn)或糾正傳輸中發(fā)生的錯誤。1.7 何謂調(diào)制？調(diào)制的目的是什么？P4P5 調(diào)制包含調(diào)節(jié)和調(diào)整

4、的含義。調(diào)制的主要目的是使經(jīng)過編碼的信號特性與信道的特性相適應(yīng)，使信號經(jīng)過調(diào)制后能夠順利通過信道傳輸。另一目的是為了把來自多個獨立信號源的信號合并在一起經(jīng)過同一信道傳輸，也采用調(diào)制的方法區(qū)分各個信號?？梢岳谜{(diào)制來劃分各路信號，解決多路信號復(fù)用問題。1.8 數(shù)字通信系統(tǒng)有那些性能指標(biāo)？P6 P7 傳輸速率（碼元速率，信息速率，消息速率） 錯誤率（誤碼率，誤比特率，誤字率） 頻帶利用率 能量利用率1.9 信道有哪些傳輸特性？噪聲特性、頻率特性、線性特性和時變特性等。1.10 無線信道和有線信道的種類有哪些？P9 無線信道的種類：視線傳播、地波、天波。P12 有線信道的種類：明線、對稱電纜和同軸電

5、纜。1.11 信道的模型有哪幾種？P14 調(diào)制信道模型和編碼信道模型1.12 什么是調(diào)制信道？什么是編碼信道？P14 把發(fā)送端調(diào)制器輸出端至接收端解調(diào)器輸入端之間的部分稱為信道，其中可能包括放大器、變頻器和天線等裝置；在通信網(wǎng)中，由于有多個發(fā)送端和接收端，還會有交換設(shè)備。在研究各種調(diào)制制度的性能時使用這種定義是很方便的。所以，它也稱為調(diào)制信道。此外，在討論數(shù)字通信系統(tǒng)中的信道編碼和解碼時，我們把編碼器輸出端至解碼器輸入端之間的部分稱為編碼信道。1.13 何謂多徑效應(yīng)？P16 （1）信號的傳輸衰減隨時間而變；（2）信號的傳輸時延隨時間而變；（3）信號經(jīng)過幾條路徑到達接收端，而且每條路徑的長度（時

6、延）和衰減都隨時間而變，即存在多徑傳播現(xiàn)象。1.14 電磁波有哪幾種傳播方式？P9 視線傳播 地波傳播 天波傳播1.15 適合在光纖中傳輸?shù)墓獠úㄩL有哪幾個？P13 1.31µm 和 1.5µm1.16 什么是快衰落？什么是慢衰落？P16 P17 多徑傳播使包絡(luò)產(chǎn)生的起伏雖然比信號的周期緩慢，但是其周期仍然可能是在秒的數(shù)量級。故通常將由多徑效應(yīng)引起的衰落稱為快衰落。這種衰落的起伏周期可能以若干天或若干小時計，故這種衰落為慢衰落。1.17 信道中的噪聲有哪幾種？P18 按來源分，人為噪聲，自然噪聲；按性質(zhì)分，脈沖噪聲，窄帶噪聲，起伏噪聲。1.18 熱噪聲是如何產(chǎn)生的？P18

7、熱噪聲來自一切電阻性元器件中電子的熱運動。3.1 調(diào)制的目的？P56 第一，通過調(diào)制可以把基帶調(diào)制信號的頻譜搬移到載波頻率附近。這就是將基帶信號變?yōu)閹ㄐ盘?。選擇需要的載波頻率，就可以將信號的頻譜搬移到希望的頻段。第二，通過調(diào)制可以提高信號通過信道傳輸時的抗干擾能力。3.2 模擬調(diào)制可以分為哪幾類？線性調(diào)制和非線性調(diào)制3.3 線性調(diào)制有哪幾種？調(diào)幅信號 單邊帶信號 雙邊帶信號 殘留邊帶信號3.4 非線性調(diào)制有哪幾種？調(diào)頻信號和調(diào)相信號3.5 振幅調(diào)制和雙邊帶調(diào)制的區(qū)別何在？兩者的已調(diào)信號的帶寬是否相等？（1） 振幅調(diào)制信號包含直流分量，雙邊帶調(diào)制的信號不包含直流分量。（2）相等3.6 雙邊帶語

8、音信號的帶寬是否等于單邊帶語音信號帶寬的兩倍？ 是。3.7 對產(chǎn)生殘留邊帶信號的濾波器特性有何要求？P61 濾波器的截至特性對于載波頻率f0具有互補的對稱性就可以了。3.8 殘留邊帶調(diào)制特別適用于哪種基帶信號？P61 適合于包含直流分量和很低頻率分量的基帶信號。3.9 試寫出頻率調(diào)制和相位調(diào)制信號的表達式？ 3.10 什么是頻率調(diào)制的調(diào)制指數(shù)？ 調(diào)制信號可能產(chǎn)生的最大相位偏移。3.11 試寫出頻率調(diào)制信號的帶寬近似表達式？ 3.12 試述角度調(diào)制的主要優(yōu)點？P65 角度調(diào)制信號的振幅并不包含調(diào)制信號的信息，所以不會因信號振幅的改變而使信息受到損失。信道中的衰落及噪聲對于信號的角度的影響與振幅受

9、到的影響相比要小的多，所以角度調(diào)制信號的抗干擾能力強。4.1 模擬信號經(jīng)過抽樣后，是否成為取值離散的信號了？不是，還是模擬信號，因為此抽樣值仍然是一個取值連續(xù)的變量。4.2 對于低通模擬信號而言，為了能無失真的恢復(fù)，抽樣頻率和其帶寬有什么關(guān)系？P71 4.3 何謂奈奎斯特抽樣速率和奈奎斯特抽樣間隔？P70 最低的抽樣頻率2稱為奈奎斯特抽樣速率，與此相應(yīng)的最大的抽樣時間間隔稱為奈奎斯特抽樣間隔。4.4 發(fā)生頻率混疊的原因是什么？P70 抽樣頻率低于奈奎斯特抽樣速率。4.5 對于帶通信號而言，若抽樣頻率高于圖4.2.5所示曲線，是否就能保證不發(fā)生頻譜混疊？4.6 PCM語音通信通常的標(biāo)準(zhǔn)抽樣頻率等

10、于多少？P76 8000HZ4.7 信號量化的目的是什么？使抽樣信號數(shù)字化4.8 非均勻量化有什么優(yōu)點？改善抽樣信號中的小信號的量噪比。4.9 在A壓縮律特性中，若選用A=1，將得到什么壓縮效果？4.10 在µ壓縮律特性中，若選用µ=0，將得到什么壓縮效果？4.11 我國采用的語音量化標(biāo)準(zhǔn)，是符合A律還是µ律？P75A律4.12 在PCM系統(tǒng)中，為什么常用折疊碼進行編碼？P81 折疊碼的優(yōu)點是誤碼對于小電壓的影響較小。由于語音信號的小電壓出現(xiàn)的概率較大，所以折疊碼有利于減小語音信號的平均量化噪聲。4.13 何謂信號量噪比？有無辦法消除它？P86 信號功率與量化噪聲

11、功率之比為信號量噪比。最大信號量噪比為 無4.14 在PCM系統(tǒng)中，信號的量噪比和信號帶寬有什么關(guān)系？呈指數(shù)規(guī)律增長4.15 和增量調(diào)制之間有什么關(guān)系？P84 增量調(diào)制DM可以看成是一種最簡單的DPCM。當(dāng)DPCM系統(tǒng)中的量化電平數(shù)取為2，且預(yù)測器仍簡單地是一個延遲時間為抽樣時間間隔T的延時線時，此DPCM系統(tǒng)稱為增量調(diào)制系統(tǒng)。5.1 何為ASCII碼？它用幾個比特表示一個字符？試寫出ASCII碼中字符“A”和“a”的碼組。ASCII 碼使用指定的 7 位或 8 位二進制數(shù)組合來表示 128 或 256 種可能的字符。8比特表示一個字符?！癆”的碼組為1000001“a”的碼組為1100001

12、.5.2 試述雙極性波形的優(yōu)缺點。P91 優(yōu)點：（1）單極性波形有直流分量，在許多不能通過直流電流的通信線路中不能傳輸。而雙極性波形，當(dāng)數(shù)字信號中的“0”和“1”以等概率出現(xiàn)時，沒有直流分量。（2）雙極性波形節(jié)省能源。（3）在接收端對每個接收碼元做判決時，對于單極性波形，判決門限一般應(yīng)設(shè)定在V/2,即在判決時刻若電平高于V/2就判為接收到“1”（或“0”），低于V/2就判為接收到“0”（或“1”）。缺點：由于接收信號電平V是不穩(wěn)定的，所以對設(shè)定判決門限造成困難。5.3 試述HDB3 碼的編碼規(guī)則及其優(yōu)缺點。P92 P93 5.5 隨機脈沖信號序列的功率譜中的連續(xù)譜和離散譜分別有什么特點？離散譜

13、有什么特殊的功用？何種信號中沒有離散譜？P97 P98 （1）信號中離散譜分量的波形具有周期性，其中包含有碼元定時信息，它可以用于在接收端建立碼元同步。對于沒有離散譜分量的信號，在接收端則需要對其進行某種變換，使其譜中含有離散分量，才能從中提取碼元。（2）雙極性信號g(t)=-g(t),且概率P=1/2時，沒有離散譜分量。5.6 何謂碼間串?dāng)_？它產(chǎn)生的原因是什么？是否只在相鄰的兩個碼元之間才有碼間串?dāng)_？P98 （1）由于系統(tǒng)傳輸特性影響，可能使相鄰碼元的脈沖波形互相重疊，從而影響正確判決。這種相鄰碼元間的互相重疊稱為碼間串?dāng)_。（2）原因是系統(tǒng)總傳輸特性H（f）不良（3）是5.7 基帶傳輸系統(tǒng)的

14、傳輸函數(shù)滿足什么條件時不會引起碼間串?dāng)_？P99 5.8 何謂奈奎斯特準(zhǔn)則？ 何謂奈奎斯特速率？P99 為得到無碼間串?dāng)_的傳輸特性，系統(tǒng)傳輸函數(shù)不必須為矩形，而容許是具有緩慢下降邊沿的任何形狀，只要此傳輸函數(shù)是實函數(shù)并且在f=W處奇對稱，這稱為奈奎斯特準(zhǔn)則。2Baud/Hz是最高可能達到的單位帶寬速率，并稱為奈奎斯特速率。5.9 何謂滾降？為什么在設(shè)計時常常采用滾降特性？P100 （1）由于這時濾波器的邊沿緩慢下降，通常稱之為滾降。（2）具有滾降特性的濾波特性仍能保持每秒2W碼元的傳輸速率，但是它占用的帶寬增大了，因此頻帶利用率有所降低。5.15 何謂眼圖？它有什么功用？在示波器的X和Y軸上加入

15、什么電壓才能觀看眼圖？P105 眼圖就是用示波器實際觀察接收信號質(zhì)量的方法。眼圖可以顯示傳輸系統(tǒng)性能缺陷對于基帶數(shù)字信號的傳輸影響。在示波器的垂直（Y）軸上加入接收信號碼元序列電壓，在水平（）軸上加入一個鋸齒波，其頻率等于信號碼元的傳輸速率，即示波器水平時間軸的長度等于信號碼元的持續(xù)時間。5.16 克服碼間串?dāng)_的方法是什么？能否用增大信噪比的方法克服碼間串?dāng)_？為什么？P106 （1）為了減少碼間串?dāng)_，通常需要在系統(tǒng)中插入另一種濾波器來補償，這種濾波器稱為均衡器。？5.17 何謂均衡器？ 為什么常用橫向濾波器作為均衡器，而不用由電感和電容組成的濾波器？P106 （2）橫向濾波器很容易做成特性可調(diào)

16、的，因此它常用來作為均衡器使用。6.1 何謂帶通調(diào)制？帶通調(diào)制的目的是什么？P114 帶通調(diào)制通常需要一個正弦波作為載波，把基帶數(shù)字信號調(diào)制到這個載波上，是這個載波的一個或幾個參量（振幅，頻率，相位）上載有基帶數(shù)字信號的信息。目的是使以調(diào)信號的頻譜位置適合在給定的帶通信道中傳輸。6.2 何謂線性調(diào)制？何謂非線性調(diào)制？P114 線性調(diào)制的已調(diào)信號頻譜結(jié)構(gòu)和原基帶信號的頻譜結(jié)構(gòu)基本相同，主要是所占用的頻率位置搬移了。非線性調(diào)制的已調(diào)信號頻譜結(jié)構(gòu)和原基帶信號的頻譜結(jié)構(gòu)就完全不同了，已不僅僅是簡單的頻譜平移，在已調(diào)信號頻譜中通常會出現(xiàn)許多新的頻率分量。6.3 P115 逆時針6.4 P115 第二象限

17、6.5 何謂相干接收？何謂非相干接收？P115 在接收設(shè)備中利用載波相位信息去檢測信號的方法稱為相干檢測和相干解調(diào)。反之，若不利用載波相位的信息檢測信號，則稱為非相干檢測或非相干解調(diào)。6.6 試問2ASK信號產(chǎn)生和解調(diào)的分別有幾種方法？產(chǎn)生：相乘電路和開關(guān)電路 解調(diào)：包絡(luò)檢波法和相干解調(diào)法6.7 試問2ASK信號的帶寬和其基帶信號的帶寬有什么關(guān)系？ 2倍6.8 試問2FSK信號屬于線性調(diào)制還是非線性調(diào)制？ 2FSK和2為非線性調(diào)制ASK為線性調(diào)制6.9 試問2FSK信號相鄰碼元的相位是否連續(xù)與其產(chǎn)生關(guān)系有何關(guān)系？調(diào)頻器產(chǎn)生的2FSK信號相鄰碼元相位連續(xù)，開關(guān)法產(chǎn)生的2FSK信號相鄰碼元相位不連續(xù)。6.10 試問2FSK信號的帶寬和其基帶信號的帶寬有什么關(guān)系？2 倍6.11 試問常用的2FSK信號解調(diào)方法是相干解調(diào)還是非相干解調(diào)？為什么？P126 在信道特性不穩(wěn)定的情況下，例如無線電信道，接收信號的相位在不斷的變化，很難實現(xiàn)相干接收，故2FSK信號的接收多采用包絡(luò)檢波法（非相干解調(diào)法）6.12 試問2PSK信號相鄰碼元間的波形是否連續(xù)和什么因素有關(guān)？載波頻率和碼元速率之間的關(guān)系決定了2PSK 信號相鄰碼元之間的波形是否連 續(xù)。6.13試問2PSK信號是否必須用相干解調(diào)法接收？ 是6.16 試問2DPSK信號相鄰碼元間的波形是否連續(xù)和什么因素