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)過遠距離傳輸后，

2、在接收端仍能得到高質量的接收信號。（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，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，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)字通信設備和模擬通信設備相比，設計和制造更容易，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）在模擬調制系統(tǒng)中，例如調頻，接收端輸出信噪比僅和帶寬成正比的增長；而在數(shù)字調制系統(tǒng)中，例如脈沖編碼調制，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轉換功能，把模擬輸入信號轉變成數(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 何謂調制？調制的目的是什么？P4P5 調制包含調節(jié)和調整

4、的含義。調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，使信號經(jīng)過調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，也采用調制的方法區(qū)分各個信號?？梢岳谜{制來劃分各路信號，解決多路信號復用問題。1.8 數(shù)字通信系統(tǒng)有那些性能指標？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 調制信道模型和編碼信道模型1.12 什么是調制信道？什么是編碼信道？P14 把發(fā)送端調制器輸出端至接收端解調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，還會有交換設備。在研究各種調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？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 調制的目的？P56 第一，通過調制可以把基帶調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盘枴＿x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 模擬調制可以分為哪幾類？線性調制和非線性調制3.3 線性調制有哪幾種？調幅信號 單邊帶信號 雙邊帶信號 殘留邊帶信號3.4 非線性調制有哪幾種？調頻信號和調相信號3.5 振幅調制和雙邊帶調制的區(qū)別何在？兩者的已調信號的帶寬是否相等？（1） 振幅調制信號包含直流分量，雙邊帶調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 試寫出頻率調制和相位調制信號的表達式？ 3.10 什么是頻率調制的調制指數(shù)？ 調制信號可能產(chǎn)生的最大相位偏移。3.11 試寫出頻率調制信號的帶寬近似表達式？ 3.12 試述角度調制的主要優(yōu)點？P65 角度調制信號的振幅并不包含調制信號的信息，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，抽樣頻率和其帶寬有什么關系？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語音通信通常的標準抽樣頻率等

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準，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系？呈指數(shù)規(guī)律增長4.15 和增量調制之間有什么關系？P84 增量調制DM可以看成是一種最簡單的DPCM。當DPCM系統(tǒng)中的量化電平數(shù)取為2，且預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，判決門限一般應設定在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 何謂碼間串擾？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擾？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

14、傳輸函數(shù)滿足什么條件時不會引起碼間串擾？P99 5.8 何謂奈奎斯特準則？ 何謂奈奎斯特速率？P99 為得到無碼間串擾的傳輸特性，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 克服碼間串擾的方法是什么？能否用增大信噪比的方法克服碼間串擾？為什么？P106 （1）為了減少碼間串擾，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

16、的，因此它常用來作為均衡器使用。6.1 何謂帶通調制？帶通調制的目的是什么？P114 帶通調制通常需要一個正弦波作為載波，把基帶數(shù)字信號調制到這個載波上，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 何謂線性調制？何謂非線性調制？P114 線性調制的已調信號頻譜結構和原基帶信號的頻譜結構基本相同，主要是所占用的頻率位置搬移了。非線性調制的已調信號頻譜結構和原基帶信號的頻譜結構就完全不同了，已不僅僅是簡單的頻譜平移，在已調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。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。6.6 試問2ASK信號產(chǎn)生和解調的分別有幾種方法？產(chǎn)生：相乘電路和開關電路 解調：包絡檢波法和相干解調法6.7 試問2ASK信號的帶寬和其基帶信號的帶寬有什么關系？ 2倍6.8 試問2FSK信號屬于線性調制還是非線性調制？ 2FSK和2為非線性調制ASK為線性調制6.9 試問2FSK信號相鄰碼元的相位是否連續(xù)與其產(chǎn)生關系有何關系？調頻器產(chǎn)生的2FSK信號相鄰碼元相位連續(xù)，開關法產(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系？2 倍6.11 試問常用的2FSK信號解調方法是相干解調還是非相干解調？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檢波法（非相干解調法）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？載波頻率和碼元速率之間的關系決定了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