通信原理思考題答案

1、第一章1-3 何謂數(shù)字通信？數(shù)字通信有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？數(shù)字通信即通過(guò)數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)耐ㄐ?。?shù)字通信具有以下特點(diǎn)：（ 1 ）傳輸?shù)男盘?hào)是離散式的或數(shù)字的；（ 2）強(qiáng)調(diào)已調(diào)參數(shù)與基帶信號(hào)之間的一一對(duì)應(yīng)；（ 3）抗干擾能力強(qiáng)，因?yàn)閿?shù)字信號(hào)可以再生，從而消除噪聲積累；（ 4）傳輸差錯(cuò)可以控制；（ 5）便于使用現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理；（ 6）便于加密，可靠性高；（ 7）便于實(shí)現(xiàn)各種信息的綜合傳輸。缺點(diǎn)：一般需要較大的傳輸帶寬。1-4 數(shù)字通信系統(tǒng)的一般模型中各組成部分的主要功能是什么？（ 1）信息源：把各種消息轉(zhuǎn)換成原始電信號(hào)。（ 2）信源編碼：一是提高信息傳輸?shù)挠行?，二是完成? 數(shù)轉(zhuǎn)換。

2、（ 3）加密：保證所傳信息的安全。（ 4）信道編碼：增強(qiáng)數(shù)字信號(hào)的抗干擾能力。（ 5） 數(shù)字調(diào)制：把數(shù)字基帶信號(hào)的頻譜搬移到高頻處，形成適合在信道中傳輸?shù)膸ㄐ盘?hào)。（ 6）信道是用來(lái)將來(lái)自發(fā)送設(shè)備的信號(hào)傳送到接收端。（ 7）解調(diào)：在接收端可以采用相干解調(diào)或非相干解調(diào)還原數(shù)字基帶信號(hào)。（ 8） 信道譯碼：接收端的信道譯碼器按相應(yīng)的逆規(guī)則進(jìn)行解碼，從中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤或糾正錯(cuò)誤，提高通信系統(tǒng)的可靠性。（ 9）解密：在接收端利用與發(fā)送端相同的密碼復(fù)制品對(duì)收到的數(shù)字序列進(jìn)行解密，恢復(fù)原來(lái)信息。（ 10）信源譯碼：是信源編碼的逆過(guò)程。（ 11）受信者：是接受消息的目的地，其功能與信源相反，即把原始電信號(hào)還原成相

3、應(yīng)的消息。1-5 按調(diào)制方式，通信系統(tǒng)如何分類(lèi)？按調(diào)制方式，可將通信系統(tǒng)分為基帶傳輸系統(tǒng)和帶通傳輸（頻帶或調(diào)制）系統(tǒng)。基帶傳輸是將未經(jīng)調(diào)制的信號(hào)直接傳送，如音頻室內(nèi)電話(huà)；帶通傳輸是對(duì)各種信號(hào)調(diào)制后傳輸?shù)目偡Q(chēng)。1-8 單工, 半雙工及全雙工通信方式是按什么標(biāo)準(zhǔn)分類(lèi)的？解釋它們的工作方式并舉例說(shuō)明。按消息傳遞的方向與時(shí)間關(guān)系來(lái)分類(lèi)。（ 1）單工通信，是指消息只能單方向傳輸?shù)墓ぷ鞣绞健Ｈ纾簭V播，遙控，無(wú)線(xiàn)尋呼等例子。（ 2）半雙工通信，指通信雙方都能收發(fā)消息，但不能同時(shí)進(jìn)行收和發(fā)的工作方式。如：普通對(duì)講機(jī)。（ 3）全雙工通信，是指通信雙方可以同時(shí)進(jìn)行收發(fā)消息的工作方式。如：電話(huà)。1-10通信系統(tǒng)的主

4、要性能指標(biāo)是什么？通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)包括有效性，可靠性，適應(yīng)性，經(jīng)濟(jì)性，標(biāo)準(zhǔn)性，可維護(hù)性。但主要性能指標(biāo)有兩個(gè)：傳輸速率和差錯(cuò)率。1-11衡量數(shù)字通信系統(tǒng)有效性和可靠性的性能指標(biāo)有哪些？數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性可以用傳輸速率和頻帶利用率來(lái)衡量。數(shù)字通信系統(tǒng)的可靠性可用差錯(cuò)率來(lái)衡量。1-13何謂誤碼率和誤信率？它們之間的關(guān)系如何？誤碼率Pe：是碼元在傳輸系統(tǒng)中被傳錯(cuò)的概率。誤信率 Pb：是指錯(cuò)誤接收的信息量在傳送信息總量中所占的比例。二進(jìn)制中，誤信率和誤碼率在數(shù)值上相等（ Pe=Pb） 。第三章3-3何謂嚴(yán)平穩(wěn)？何謂廣義平穩(wěn)？它們之間的關(guān)系如何？（ 1） 嚴(yán)平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程：若一個(gè)隨機(jī)變量的任意有限維分

5、布函數(shù)與時(shí)間起點(diǎn)無(wú)關(guān)，也就是說(shuō)，對(duì)于任意的正整數(shù)n和任意實(shí)數(shù),有 則稱(chēng)這個(gè)隨機(jī)過(guò)程是嚴(yán)平穩(wěn)的。（ 2） 廣義穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程：均值與t 無(wú)關(guān)，為常數(shù) a。 自相關(guān)函數(shù)只與時(shí)間間隔=t2-t1有關(guān)，即R （t1 , t1+ ） =R（）,把同時(shí)滿(mǎn)足的過(guò)程定義為廣義平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程。關(guān)系：嚴(yán)平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程必定是廣義平穩(wěn)的，但反之不一定成立。3-5什么是高斯過(guò)程？其主要性質(zhì)有哪些？高斯過(guò)程：如果隨機(jī)過(guò)程（t）的任意n維（n=1,2,3 ）分布均服從正態(tài)分布，則稱(chēng)他為高斯過(guò)程。性質(zhì)：（1）高斯過(guò)程n維分布只依賴(lài)各個(gè)隨機(jī)變量的均值，方差和歸一化協(xié)方差。（ 2）廣義平穩(wěn)的高斯過(guò)程也是嚴(yán)平穩(wěn)的。（ 3） 如果高斯過(guò)程在

6、不同時(shí)刻的取值是不相關(guān)的，那么它們也是統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的。（ 4）高斯過(guò)程經(jīng)過(guò)線(xiàn)性變換后生成的過(guò)程仍是高斯過(guò)程。第四章4-6 何謂多徑效應(yīng)？信號(hào)經(jīng)過(guò)幾條路徑到達(dá)接收端，而且每條路徑的長(zhǎng)度和衰減都隨時(shí)間而變，即存在多徑傳播現(xiàn)象。多徑傳播對(duì)信號(hào)的影響稱(chēng)為多徑效應(yīng)。4-17試述信道容量的定義？信道容量是指信道能夠傳輸?shù)淖畲笃骄畔⑺俾省５谖逭?-2什么是線(xiàn)性調(diào)制？常見(jiàn)的線(xiàn)性調(diào)制方法有哪些？線(xiàn)性調(diào)制：是指正弦型載波的幅度隨調(diào)制信號(hào)作線(xiàn)性變化的過(guò)程。從頻譜上說(shuō)，已調(diào)信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)與基帶信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)相同，只是頻譜位置發(fā)生搬移。常見(jiàn)的線(xiàn)性調(diào)制：有調(diào)幅 （ AM） ， 雙邊帶 （ DSB） ， 單邊帶 （ SSB）

7、 和殘留邊帶（ VSB）調(diào)制。5-9DSBffi SS跚制系統(tǒng)的抗噪聲性能是否相同？為什么？相同。 因?yàn)樵谠肼暪β首V密度相同情況下，雙邊帶的輸入噪聲功率是單邊帶的二倍，從而也使雙邊帶解調(diào)器的輸出噪聲功率比單邊帶的大一倍，因此盡管雙邊帶解調(diào)器的調(diào)制制度是單邊帶的兩倍，但是它的實(shí)際解調(diào)性能并不優(yōu)于單邊帶的解調(diào)性能。如果解調(diào)器的輸入噪聲功率密度相同，輸入信號(hào)功率也相同，則雙邊帶和單邊帶在解調(diào)器輸出端的信噪比是相等的。即從抗噪聲的觀點(diǎn)看，單邊帶和雙邊帶的抗燥性是相同的。第六章6-1 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及各部分的功能如何？（ 1）信道信號(hào)形成器：它的功能是產(chǎn)生適合于信道傳輸?shù)幕鶐盘?hào)波形。（ 2

8、）信道：是允許基帶信號(hào)通過(guò)的媒介。（ 3） 接收濾波器：它用來(lái)接收信號(hào)，盡可能濾除噪音和其他干擾，對(duì)信道特性進(jìn)行均衡，是輸出的基帶波形有利于抽樣判決。（ 4） 抽樣判決器：則是在傳輸特性不理想及噪聲背景下，在規(guī)定時(shí)刻對(duì)接收濾波器的輸出波形進(jìn)行抽樣判決，以恢復(fù)或再生基帶信號(hào)。（ 5） 定時(shí)脈沖和同步提取：用來(lái)抽樣的位定時(shí)脈沖依靠同步提取電路從接收信號(hào)中提取，位定時(shí)的準(zhǔn)確與否將直接影響判決效果。6-6 什么是碼間串?dāng)_？它是怎樣產(chǎn)生的？對(duì)通信質(zhì)量有什么影響？碼問(wèn)申擾：接收濾波器的輸出信號(hào)r （t）在抽樣點(diǎn)的值為 是接收信號(hào)中除第k個(gè)以外的所有其他波形在第k個(gè)抽樣時(shí)刻上的代數(shù)和，稱(chēng)為碼問(wèn)串?dāng)_。產(chǎn)生：因

9、為在第k個(gè)抽樣時(shí)刻理想狀態(tài)是抽卞¥時(shí)刻所得，即僅有第 k個(gè)波形在此時(shí)刻 被取值，但在實(shí)際系統(tǒng)中，會(huì)有除第k個(gè)波形外的波形可能在抽樣是時(shí)刻被取值。影響：碼間串?dāng)_會(huì)導(dǎo)致判決電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行誤判，使得信號(hào)失真，從而通信質(zhì)量下降。6-7為了消除碼間串?dāng)_，基帶傳輸系統(tǒng)的傳輸函數(shù)應(yīng)滿(mǎn)足什么條件？其相應(yīng)的沖激響應(yīng)應(yīng)具有什么特點(diǎn)？為了消除碼間串?dāng)_，基帶傳輸系統(tǒng)的出傳輸函數(shù)應(yīng)滿(mǎn)足：6-9什么是最佳判決門(mén)限電平？在所口 一定條件下，可以找到一個(gè)使誤碼率最小的判決門(mén)限電平，稱(chēng)為最佳門(mén)限電平。6-13什么是眼圖？它有什么用處？由眼圖模型可以說(shuō)明基帶傳輸系統(tǒng)的哪些性能？具有升余弦脈沖波形的HDB3碼的眼圖應(yīng)是什

10、么樣的圖形？眼圖是采用實(shí)驗(yàn)手段估計(jì)基帶傳輸系統(tǒng)性能的一種方法。它是指接收濾波器輸出的信號(hào)波形在示波器上疊加所形成的圖形。（ 1）最佳抽樣時(shí)刻應(yīng)該是“眼睛 ”張開(kāi)最大的時(shí)刻；（ 2）對(duì)定時(shí)誤差的靈敏度可由眼圖的斜率決定，斜率越大，對(duì)定時(shí)誤差就越靈敏；（ 3）眼圖的陰影區(qū)的垂直高度表示信號(hào)畸變范圍；（ 4）圖中央的橫軸位置應(yīng)對(duì)判決電路門(mén)限電平；（ 5）在抽樣時(shí)刻上，下陰影區(qū)域的間隔距離的1/2 為噪聲容限，即若噪聲瞬時(shí)值超過(guò)這個(gè)容限，則可能發(fā)生錯(cuò)誤判決。第七章7-1 什么是數(shù)字調(diào)制？數(shù)字調(diào)制與模擬調(diào)制相比有哪些異同點(diǎn)?數(shù)字調(diào)制：用數(shù)字基帶信號(hào)控制載波，把數(shù)字基帶信號(hào)變換為數(shù)字帶通信號(hào)（已調(diào)信號(hào)）的

11、過(guò)程稱(chēng)為數(shù)字調(diào)制。異同：數(shù)字調(diào)制與模擬調(diào)制在原理上并沒(méi)有什么區(qū)別，只不過(guò)模擬調(diào)制是對(duì)載波信號(hào)的參量進(jìn)行連續(xù)調(diào)制，在接收端則對(duì)載波信號(hào)的調(diào)制參量連續(xù)的進(jìn)行估值，而數(shù)字模擬只是對(duì)載波信號(hào)的參量進(jìn)行離散調(diào)制，在接收端也只需對(duì)載波信號(hào)的離散調(diào)制參量減小估值。7-2數(shù)字調(diào)制的基本方式有哪些？其時(shí)間波形上各有什么特點(diǎn)？振幅鍵控，頻移鍵控，相移鍵控第十章10-2 試寫(xiě)出二進(jìn)制信號(hào)的最佳接收的判決準(zhǔn)則。兩個(gè)可能兩個(gè)可能信號(hào)是s1， s2， 發(fā)送概率分別為p（s1）,p（s2） 接收信號(hào)相位的概率密度為則最佳接收準(zhǔn)則最大似然準(zhǔn)則知識(shí)點(diǎn)：各種模擬調(diào)制系統(tǒng)的比較？AM調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)是接收設(shè)備簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)是功率利用率低，抗

12、干擾能力差。AM調(diào)制主要用字中波和短波的調(diào)幅廣播中。DSBS制的優(yōu)點(diǎn)是功率利用率高，且?guī)捙c AM相同，但接收要求同步解調(diào)，設(shè)備比 較復(fù)雜。應(yīng)用較少，一般只用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的專(zhuān)用通信。SS明制的優(yōu)點(diǎn)是功率利用率和頻帶利用率都較高，抗干擾能力和抗選擇性衰弱能力 均優(yōu)于AM,而帶寬只有AM的一半；缺點(diǎn)是發(fā)送和接收設(shè)備都復(fù)雜。鑒于這些特點(diǎn)， SS即用于頻分多路復(fù)用系統(tǒng)中。VSB勺抗噪聲性能和頻帶利用率與 SSB目當(dāng)。VSB勺訣竅在于部分抑制了發(fā)送邊帶， 同時(shí)又利用平緩滾降濾波器補(bǔ)償了被抑制部分，這對(duì)包含有低頻和直流分量的基帶信號(hào)特別合適，因此，VSBE電視廣播等系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。FM波的幅度恒定不變，這使它對(duì)非線(xiàn)性器件不甚敏感，給 FM帶來(lái)了抗快衰落能力。 利用自動(dòng)增益控制和帶通限幅還可以消除快衰落造成的幅度變化效應(yīng)