通信原理第三版課后思考題答案樊昌信

1、1.1消息和信息有什么區(qū)別？信息和信號(hào)有何區(qū)別？P1語(yǔ)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(shuō)有效內(nèi)容，信息必須轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，才能在通 信系統(tǒng)中傳輸，所以，信號(hào)是消息的載體。1.2什么是模擬信號(hào)？什么是數(shù)字信號(hào)？P3在時(shí)間上和幅值上均是連續(xù)的信號(hào)稱為模擬信號(hào)，在時(shí)間和幅 值都離散的信號(hào)稱為數(shù)字信號(hào)。1.3數(shù)字通信有何優(yōu)點(diǎn)？P3 P4 （ 1）由于數(shù)字信號(hào)的可能取值數(shù)目有限，所以在失真沒(méi)有超 過(guò)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(gè)中繼站都可以對(duì)有失真的接收信號(hào)加以整形，消 除沿途線路中波形誤差的積累，從而使經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)距離傳輸后，在

2、接收 端仍能得到高質(zhì)量的接收信號(hào)。（2）在數(shù)字通信系統(tǒng)中，可以采用 糾錯(cuò)編碼等差錯(cuò)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(yǔ)音、文字、圖 像、信令等；并且便于存儲(chǔ)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(jì)和制造更容易，體積更小， 重量更輕。（6）數(shù)字信號(hào)可以通過(guò)信源編碼進(jìn)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(zhǎng)；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(zhǎng)。14信息

3、量的定義是什么？信息量的單位是什么？P2 （1）1 Ogap1 lOgaP（X）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(hào)可以分為哪幾種？P5基帶信號(hào)和帶通信號(hào)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(hào)的冗余度，提高數(shù)字信號(hào)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(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)。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(jìn)行保密編碼。信道編碼的目的是提高信號(hào)傳 輸?shù)目煽啃?。它在?jīng)過(guò)信源編碼的信號(hào)中增加一些多余的字符，以 求自動(dòng)發(fā)現(xiàn)或糾正傳輸中發(fā)生的錯(cuò)誤。1.7何謂調(diào)制？調(diào)制的目的是什

4、么？P4P5調(diào)制包含調(diào)節(jié)和調(diào)整的含義。調(diào)制的主要目的是使經(jīng)過(guò)編碼 的信號(hào)特性與信道的特性相適應(yīng)，使信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)制后能夠順利通過(guò) 信道傳輸。另一目的是為了把來(lái)自多個(gè)獨(dú)立信號(hào)源的信號(hào)合并在一 起經(jīng)過(guò)同一信道傳輸，也采用調(diào)制的方法區(qū)分各個(gè)信號(hào)?？梢岳?調(diào)制來(lái)劃分各路信號(hào)，解決多路信號(hào)復(fù)用問(wèn)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(cuò)誤率（誤碼率，誤比特率，誤字率）頻帶利用率 能量利用率19信道有哪些傳輸特性？噪聲特性、頻率特性、線性特性和時(shí)變特性等。1.10無(wú)線信道和有線信道的種類有哪些？P9無(wú)線信道的種類：視線傳播、地波、天波。P12有線信道的種類：明

5、線、對(duì)稱電纜和同軸電纜。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(gè)發(fā)送端和接收端，還會(huì)有交換設(shè)備。在研究各種調(diào)制制 度的性能時(shí)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(shí)，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(hào)的傳輸衰減隨時(shí)間而變；（2）信號(hào)的傳輸時(shí)延隨時(shí) 間而變；（3）信號(hào)經(jīng)過(guò)幾條路徑到達(dá)接收端

6、，而且每條路徑的長(zhǎng)度（時(shí)延）和衰減都隨時(shí)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(zhǎng)有哪幾個(gè)?P131.31 m 和 15口1.16什么是快衰落？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(hào)的周期緩慢，但是 其周期仍然可能是在秒的數(shù)量級(jí)。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(shí)計(jì)，故 這種衰落為慢衰落。1.17信道中的噪聲有哪幾種？P18按來(lái)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熱噪聲來(lái)自一切

7、電阻性元器件中電子的熱運(yùn)動(dòng)。3.1調(diào)制的目的？P56第一，通過(guò)調(diào)制可以把基帶調(diào)制信號(hào)的頻譜搬移到載波頻率 附近。這就是將基帶信號(hào)變?yōu)閹ㄐ盘?hào)。選擇需要的載波頻率，就 可以將信號(hào)的頻譜搬移到希望的頻段。第二，通過(guò)調(diào)制可以提高信 號(hào)通過(guò)信道傳輸時(shí)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(hào)單邊帶信號(hào)雙邊帶信號(hào)殘留邊帶信號(hào)3.4非線性調(diào)制有哪幾種？調(diào)頻信號(hào)和調(diào)相信號(hào)3.5振幅調(diào)制和雙邊帶調(diào)制的區(qū)別何在？?jī)烧叩囊颜{(diào)信號(hào)的帶寬是 否相等？（1）振幅調(diào)制信號(hào)包含直流分量，雙邊帶調(diào)制的信號(hào)不包含直流分 量。（2）相等3.6雙邊帶語(yǔ)音信號(hào)的帶寬是否等于單邊帶

8、語(yǔ)音信號(hào)帶寬的兩倍？ 是。3.7對(duì)產(chǎn)生殘留邊帶信號(hào)的濾波器特性有何要求？P61濾波器的截至特性對(duì)于載波頻率 f0具有互補(bǔ)的對(duì)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(hào)？P61適合于包含直流分量和很低頻率分量的基帶信號(hào)。3.9試寫出頻率調(diào)制和相位調(diào)制信號(hào)的表達(dá)式？3.10什么是頻率調(diào)制的調(diào)制指數(shù)？調(diào)制信號(hào)可能產(chǎn)生的最大相位偏移。3.11試寫出頻率調(diào)制信號(hào)的帶寬近似表達(dá)式？3.12試述角度調(diào)制的主要優(yōu)點(diǎn)？P65角度調(diào)制信號(hào)的振幅并不包含調(diào)制信號(hào)的信息，所以不會(huì)因信 號(hào)振幅的改變而使信息受到損失。信道中的衰落及噪聲對(duì)于信號(hào)的 角度的影響與振幅受到的影響相比要小的多，所以角度調(diào)制信號(hào)的

9、抗干擾能力強(qiáng)。4.1模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)抽樣后，是否成為取值離散的信號(hào)了？不是，還是模擬信號(hào)，因?yàn)榇顺闃又等匀皇且粋€(gè)取值連續(xù)的變量。4.2對(duì)于低通模擬信號(hào)而言，為了能無(wú)失真的恢復(fù)，抽樣頻率和其帶寬有什么關(guān)系？P71 fs _2B4.3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 fH稱為奈奎斯特抽樣速率，與此相應(yīng)的最大 的抽樣時(shí)間間隔 丄稱為奈奎斯特抽樣間隔。2fH4.4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(duì)于帶通信號(hào)而言，若抽樣頻率高于圖425所示曲線，是否就能保證不發(fā)生頻譜混疊？4.6 PCM語(yǔ)音通信通常的標(biāo)準(zhǔn)抽樣頻率等于多少？P768000HZ4

10、.7信號(hào)量化的目的是什么？使抽樣信號(hào)數(shù)字化4.8非均勻量化有什么優(yōu)點(diǎn)？改善抽樣信號(hào)中的小信號(hào)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在壓縮律特性中，若選用 尸0,將得到什么壓縮效果?4.11我國(guó)米用的語(yǔ)音量化標(biāo)準(zhǔn)，是符合 A律還是卩律？P75 A 律4.12在PCM系統(tǒng)中，為什么常用折疊碼進(jìn)行編碼?P81折疊碼的優(yōu)點(diǎn)是誤碼對(duì)于小電壓的影響較小。由于語(yǔ)音信號(hào)的 小電壓出現(xiàn)的概率較大，所以折疊碼有利于減小語(yǔ)音信號(hào)的平均量 化噪聲。4.13何謂信號(hào)量噪比？有無(wú)辦法消除它?P86信號(hào)功率與量化噪聲功率之比為信號(hào)量噪比。最大信號(hào)量噪比3 fs8二 2fSmaxNq4

11、.14在PCM系統(tǒng)中，信號(hào)的量噪比和信號(hào)帶寬有什么關(guān)系?呈指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)4.15 DPCM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(jiǎn)單的 DPCM。當(dāng)DPCM系 統(tǒng)中的量化電平數(shù)取為 2，且預(yù)測(cè)器仍簡(jiǎn)單地是一個(gè)延遲時(shí)間為抽 樣時(shí)間間隔T的延時(shí)線時(shí)，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(gè)比特表示一個(gè)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(jìn)制數(shù)組合來(lái)表示128或256 種可能的字符。8比特表示一個(gè)字符。“ A”的碼組為1000001 “a” 的碼組為1100001.5.2試述雙極性波形的優(yōu)缺點(diǎn)P91

12、優(yōu)點(diǎn)：(1)單極性波形有直流分量，在許多不能通過(guò)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(hào)中的“0 ”和“ 1”以等概率出現(xiàn)時(shí)，沒(méi)有直流分量。(2 )雙極性波形節(jié)省能源。(3)在接收端對(duì)每個(gè)接收碼元做判決時(shí)，對(duì)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(shí)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(diǎn)：由于接收信號(hào)電平 V是不穩(wěn)定的，所以對(duì)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(diǎn)。P92 P935.5隨機(jī)脈沖信號(hào)序列的功率譜中的連續(xù)譜和離散譜分別有什么特點(diǎn)？離散譜有什么特殊的功用？何種信號(hào)中沒(méi)

13、有離散譜？P97 P98（ 1）信號(hào)中離散譜分量的波形具有周期性，其中包含有碼元定時(shí)信息，它可以用于在接收端建立碼元同步。對(duì)于沒(méi)有離散譜 分量的信號(hào)，在接收端則需要對(duì)其進(jìn)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(hào) g（t）二-g（t）,且概率 P=1/2時(shí)，沒(méi)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(gè)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 擾。（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)的傳輸函數(shù)滿足什么條件

14、時(shí)不會(huì)引起碼間串?dāng)_？T，Ifl 土TP99H（f）二。其他 25.8何謂奈奎斯特準(zhǔn)則？何謂奈奎斯特速率？P99為得到無(wú)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(shí)函數(shù) 并且在f=W處奇對(duì)稱，這稱為奈奎斯特準(zhǔn)則。2Baud/Hz是最高可 能達(dá)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(jì)時(shí)常常采用滾降特性？P100 （ 1）由于這時(shí)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

15、X和丫軸上加入什么電 壓才能觀看眼圖？P105眼圖就是用示波器實(shí)際觀察接收信號(hào)質(zhì)量的方法。眼圖可以顯示傳輸系統(tǒng)性能缺陷對(duì)于基帶數(shù)字信號(hào)的傳輸影響。在示波器的垂直（Y）軸上加入接收信號(hào)碼元序列電壓，在水平（X）軸上加入一個(gè)鋸齒波，其頻率等于信號(hào)碼元的傳輸速率，即示波器水平時(shí)間軸的長(zhǎng)度等于信號(hào)碼元的持續(xù)時(shí)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(lái)補(bǔ)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?yàn)V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?yàn)V波器很容易做

16、成特性可調(diào)的，因此它常用來(lái)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(gè)正弦波作為載波，把基帶數(shù)字信號(hào)調(diào) 制到這個(gè)載波上，是這個(gè)載波的一個(gè)或幾個(gè)參量（振幅，頻率，相 位）上載有基帶數(shù)字信號(hào)的信息。目的是使以調(diào)信號(hào)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(hào)頻譜結(jié)構(gòu)和原基帶信號(hào)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(hào)頻 譜結(jié)構(gòu)和原基帶信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)就完全不同了，已不僅僅是簡(jiǎn)單的 頻譜平移，在已調(diào)信號(hào)頻譜中通常會(huì)出現(xiàn)許多新的頻率分量。6.3 P115逆時(shí)針6.4 P11

17、5第二象限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(cè)信號(hào)的方法稱為相干 檢測(cè)和相干解調(diào)。反之，若不利用載波相位的信息檢測(cè)信號(hào)，則稱 為非相干檢測(cè)或非相干解調(diào)。6.6試問(wèn)2ASK信號(hào)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(wèn)2ASK信號(hào)的帶寬和其基帶信號(hào)的帶寬有什么關(guān)系？2倍6.8試問(wèn)2FSK信號(hào)屬于線性調(diào)制還是非線性調(diào)制？2FSK和2PSK為非線性調(diào)制2 ASK為線性調(diào)制6.9試問(wèn)2FSK信號(hào)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(hào)相鄰碼元相位連續(xù)，開關(guān)法產(chǎn)生的2FSK信號(hào)相鄰碼元相位不連續(xù)。6.10試問(wèn)2FSK信號(hào)的帶寬和其基帶信號(hào)的帶寬有什么關(guān)系？2倍6.11試問(wèn)常用的2FSK信號(hào)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(wú)線電信道，接收信號(hào)的 相位在不斷的變化，很難實(shí)現(xiàn)相干接收，故2FSK信號(hào)的接收多采用包絡(luò)檢波法（非相干解調(diào)法）6.12試問(wèn)2PSK信號(hào)相鄰碼兀間的波形是否連續(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(hào)相鄰碼元之間的波形是否連續(xù)。6.13試問(wèn)2PSK信號(hào)是否必須用相干解調(diào)法接收？是6.16試問(wèn)2DPSK信號(hào)相鄰碼元間的波形是否連續(xù)和什么因素有關(guān)？除了