現(xiàn)代通信技術(shù)復(fù)習(xí)題及答案

1、2 什么是數(shù)字信號(hào)？什么是模擬信號(hào)？為什么說PAM信號(hào)不是數(shù)字信號(hào)？信號(hào)幅度在某一范圍內(nèi)可以連續(xù)取值的信號(hào)，稱為模擬信號(hào)；而信號(hào)幅度僅能夠取有限個(gè)離散值的信號(hào)稱為數(shù)字信號(hào)。PAM信號(hào)是將模擬信號(hào)取樣后產(chǎn)生的信號(hào)，它雖然在時(shí)間上是離散的，但幅值上仍然是連續(xù)的，因此仍然是模擬信號(hào)。7 畫出并解釋通信系統(tǒng)的一般模型 通信系統(tǒng)一般模型信道接收設(shè)備發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備發(fā)送設(shè)備信源信宿信源信宿噪聲在通信系統(tǒng)中，發(fā)送消息的一端稱為信源，接收消息的一端稱為信宿。連通信源和信宿之間的路徑稱為信道。信源發(fā)出的消息首先要經(jīng)發(fā)送設(shè)備進(jìn)行變換，成為適合于信道傳輸?shù)男盘?hào)形式，再經(jīng)信道一定距離傳輸后由接收設(shè)備做出反變換恢復(fù)出原

2、始的消息，最后被信宿接收。而消息在整個(gè)傳送過程中的任何一點(diǎn)都有可能受到噪聲的干擾。據(jù)此，我們可以得到圖所示的通信系統(tǒng)一般模型。8 衡量通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)有哪些？一個(gè)通信系統(tǒng)通常由兩個(gè)指標(biāo)來衡量，即系統(tǒng)的有效性和可靠性。有效性指的是單位時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)能夠傳輸消息量的多少，以系統(tǒng)的信道帶寬(Hz)或傳輸速率(bit/s)為衡量單位。在相同條件下，帶寬或傳輸速率越高越好?？煽啃灾傅氖窍鬏?shù)臏?zhǔn)確程度，以不出差錯(cuò)或差錯(cuò)越少越好。有效性和可靠性經(jīng)常是相互抵觸的，即可靠性的提高有賴于有效性的降低，反之亦然。10 關(guān)于信息量的計(jì)算題11 從不同角度觀察，通信傳輸有哪幾種方式？（1） 單工與雙工通信方式（2

3、）串行與并行通信方式（3）同步與異步通信方式12 信號(hào)帶寬與信道帶寬的匹配主要考慮什么因素？如果二者不匹配會(huì)產(chǎn)生什么影響？二者匹配最主要考慮的是頻帶匹配。如果被傳輸信號(hào)的頻率范圍與信道頻帶相匹配，對(duì)信號(hào)的傳輸不會(huì)有什么影響；如果信號(hào)的有效帶寬大于信道帶寬，就會(huì)導(dǎo)致信號(hào)的部分成分被過濾掉而產(chǎn)生信號(hào)失真。實(shí)際當(dāng)中可能出現(xiàn)下列幾種情況：（1）如果信號(hào)與信道帶寬相同且頻率范圍一致，信號(hào)能不致?lián)p失地通過信道；（2）如果信號(hào)與信道帶寬相同但頻率范圍不一致，該信號(hào)的部分頻率分量肯定不能通過信道。此時(shí)，需要進(jìn)行頻率調(diào)制把信號(hào)的頻帶通過頻率變換適應(yīng)信道的頻帶；（3）如果信號(hào)帶寬小于信道帶寬，但信號(hào)的所有頻率分量

4、包含在信道的通帶范圍內(nèi)，信號(hào)可以無損失地通過信道；（4）如果信號(hào)帶寬大于信道帶寬，但包含信號(hào)大部分能量的主要頻率分量包含在信道的通帶范圍內(nèi)，通過信道的信號(hào)會(huì)損失部分頻率成分，但仍可能完成傳輸；（5）如果信號(hào)帶寬大于信道帶寬，且包含信號(hào)相當(dāng)多能量的頻率分量不在信道的通帶范圍內(nèi)，這些信號(hào)頻率成分將被濾除，信號(hào)嚴(yán)重畸變失真。13 通信系統(tǒng)傳輸媒介有哪些？簡(jiǎn)述常見的幾種傳輸媒介的結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)。通信系統(tǒng)傳輸媒介可以是有線傳輸媒介，如同軸電纜、雙絞線和光纜等；也可以是無線傳輸媒介，如各波段的無線電波。同軸電纜由一根實(shí)心的銅質(zhì)線作為內(nèi)導(dǎo)體、一個(gè)銅質(zhì)絲網(wǎng)作為外導(dǎo)體，外導(dǎo)體以內(nèi)導(dǎo)體為同心軸，所以稱為同軸電纜。同

5、軸電纜特點(diǎn)是抗干擾性很強(qiáng)，但傳輸衰耗較大，適用于有線電視入戶敷設(shè)。雙絞線常用于局域網(wǎng)或短距離的電話用戶接入。雙絞線是把兩根直徑約0.51mm，外包絕緣材料的銅芯線扭絞成有一定規(guī)則的螺旋形狀。與同軸電纜相比，雙絞線抗干擾性差一些，但制造成本低，是一種廉價(jià)的有線傳輸媒介。把若干對(duì)雙絞線集成一束，并用較結(jié)實(shí)的外絕緣皮包住，就組成了雙絞線電纜。光纜是由若干根光纖集成在一起制成的寬帶通信傳輸媒介，是目前長(zhǎng)途干線通信和部分城域網(wǎng)的主要通信線路。其特點(diǎn)是寬帶、大容量、衰耗小、傳輸距離遠(yuǎn)。無線通信以大氣空間作為傳輸媒介，無線頻率范圍可從3KHz300GHz，各頻段具有不同的傳播特性、途徑和規(guī)律，因而有不同用途

6、，已獲得廣泛應(yīng)用。無線通信媒介的特點(diǎn)是由于地理環(huán)境和可能遇到障礙物等因素，會(huì)產(chǎn)生不同程度的反射、折射、繞射和散射現(xiàn)象。除了有傳輸損耗之外還存在著多徑效應(yīng)和衰落現(xiàn)象。15多路復(fù)用的目的是什么？常用的多路復(fù)用技術(shù)有哪些？多路復(fù)用是利用同一傳輸媒介同時(shí)傳送多路信號(hào)且相互之間不會(huì)產(chǎn)生干擾和混淆的一種最常用的通信技術(shù)。在發(fā)送端將若干個(gè)獨(dú)立無關(guān)的信號(hào)合并為一個(gè)復(fù)合信號(hào)，然后送入同一個(gè)信道內(nèi)傳輸，接收端再將復(fù)合信號(hào)分解開來，恢復(fù)原來的信號(hào)。多路復(fù)用可以大大提高線路利用率，節(jié)省線路開支。常用的多路復(fù)用技術(shù)包括頻分、時(shí)分和碼分。16 調(diào)制的目的是什么？簡(jiǎn)述調(diào)制和解調(diào)的概念。 把消息“作用”（例如，讓信號(hào)的幅度隨

7、著消息信號(hào)的強(qiáng)弱而變化）到載波信號(hào)的某個(gè)參數(shù)上，使得該參數(shù)隨著消息的變化而變化，于是，載波信號(hào)就會(huì)“攜帶”上需要傳送的消息。這就是調(diào)制的概念。而接收端“感知到”調(diào)制的“作用”，從而檢測(cè)并恢復(fù)出該消息就稱為解調(diào)。調(diào)制有如下兩個(gè)主要目的: （1）把基帶信號(hào)調(diào)制成適合在信道中傳輸?shù)男盘?hào) （2）實(shí)現(xiàn)信道的多路復(fù)用。17 什么是調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相？調(diào)幅又稱為振幅調(diào)制，是指載波信號(hào)的幅度隨調(diào)制信號(hào)變化而變化。調(diào)頻和調(diào)相統(tǒng)稱為角度調(diào)制，分為頻率調(diào)制和相位調(diào)制，簡(jiǎn)稱調(diào)頻和調(diào)相。角度調(diào)制過程中載波信號(hào)的振幅不變，而其總瞬時(shí)相角隨調(diào)制信號(hào)按一定關(guān)系變化。載波頻率(t)隨調(diào)制信號(hào)的瞬時(shí)幅值變化而變化的調(diào)制稱為調(diào)頻。載

8、波瞬時(shí)相位(t)隨調(diào)制信號(hào)瞬時(shí)幅值呈線性關(guān)系變化的調(diào)制稱為調(diào)相。19 簡(jiǎn)述2FSK相干解調(diào)原理。以上圖所示2FSK解調(diào)為例。某次接收到的頻移鍵控信號(hào)可能是cos1t 或者是cos2t，其中1對(duì)應(yīng)數(shù)字信號(hào)1，2對(duì)應(yīng)數(shù)字信號(hào)0。這個(gè)信號(hào)與本地載波cos1t 和cos2t同時(shí)分別相乘，可得如下三種結(jié)果之一：cos1t cos1t= cos21t+ cos0=cos21t +1 =1（當(dāng)高頻濾掉之后）cos2t cos2t= cos22t+ cos0=cos22t +1=1（當(dāng)高頻濾掉之后）cos1t cos2t= cos(1+ 2)t+ cos(1-2)t1（當(dāng)高頻濾掉之后）其中倍頻分量21、22以

9、及1+ 2都被低通濾波器濾掉。僅剩下等于1和小于1 的兩種情況。 在抽樣判決中判決比較兩個(gè)低通濾波輸出電平的大小，上大判為1，下大判為0。20、2DPSK相對(duì)2PSK有什么優(yōu)點(diǎn)？21、什么是碼間干擾？為什么會(huì)產(chǎn)生碼間干擾？2 與模擬通信相比數(shù)字通信有哪些優(yōu)勢(shì)？（1）抗干擾能力強(qiáng)，無噪聲累積 （2）數(shù)據(jù)形式統(tǒng)一，便于計(jì)算處理（3）易于集成化，小型化（4）易于加密處理數(shù)字通信系統(tǒng)雖然需要占用較寬頻帶，技術(shù)上也較為復(fù)雜，但與其所具有的巨大優(yōu)勢(shì)相比不構(gòu)成問題的主要方面。因此，數(shù)字化通信已經(jīng)成為當(dāng)代通信領(lǐng)域主要技術(shù)手段。3 什么是抽樣定理？如果一個(gè)連續(xù)信號(hào)u(t)所含有的最高頻率不超過fh，則當(dāng)抽樣頻率

10、fs2fh時(shí)，抽樣后得到的離散信號(hào)就包含了原信號(hào)的全部信息。因此，要求頻率fs至少要滿足fs2fh。4 為什么要作非均勻量化？把信號(hào)幅值均勻等間隔地量化稱為均勻量化或線性量化。設(shè)被量化信號(hào)的幅度變化范圍是U，把-U+U均勻地等分為=2U/N的N個(gè)量化間隔就是均勻量化。其中，N稱為量化級(jí)數(shù)，稱為量化級(jí)差或量化間隔。在均勻量化方式中，當(dāng)信號(hào)幅值與接近時(shí)，量化信噪比顯著惡化。于是需要對(duì)輸入信號(hào)采用非均勻量化。非均勻量化的量化級(jí)差隨著信號(hào)幅值的大小而變化。當(dāng)輸入信號(hào)幅值較小時(shí)，量化間隔變小，反之則變大。具體方法是，在對(duì)輸入信號(hào)量化之前先對(duì)其進(jìn)行非線性壓縮，改變大小信號(hào)之間的比例關(guān)系，讓小信號(hào)作適當(dāng)?shù)姆?/p>

11、大（擴(kuò)張），而大信號(hào)時(shí)作適當(dāng)?shù)目s小（壓縮）。這樣處理后得到的信號(hào)等效于非均勻量化。同時(shí)為了恢復(fù)信號(hào)的比例關(guān)系，接收端需要進(jìn)行與發(fā)送端作用相反的非線性擴(kuò)張。6 13折線A律是如何實(shí)現(xiàn)的？13折線A律如圖所示。圖中上下半?yún)^(qū)各由8條由折半點(diǎn)相連形成的折線組成，由于靠近原點(diǎn)附近的1、2兩段折線斜率相同，故合并為一條，上半?yún)^(qū)僅剩7條折線。上下半?yún)^(qū)合并后共有13條折線組成，簡(jiǎn)稱13折線A律。8 話音速率64Kbps是如何來的？為了實(shí)現(xiàn)話音的不失真?zhèn)鬏?，抽樣速率必須達(dá)到話音最高頻率的2倍。通常人類話音最高頻率不超過4000Hz， 因此抽樣速率取8000次/秒。或者說為了準(zhǔn)確無誤地傳送一路話音信號(hào)，每秒必須傳

12、送該路信號(hào)抽樣值8000次。按照每個(gè)抽樣值8bit編碼，則每話路要求傳輸8000次8bit=64Kbps。9 什么是差分脈沖編碼調(diào)制（DPCM）？根據(jù)模擬信號(hào)的兩個(gè)相鄰抽樣值之間幅度差值動(dòng)態(tài)變化范圍較小并具有較強(qiáng)相關(guān)性的特點(diǎn)，若僅對(duì)相鄰抽樣值的差值進(jìn)行編碼，則由于差值信號(hào)的能量遠(yuǎn)小于整個(gè)信號(hào)幅值，就可以使量化級(jí)數(shù)大大地減少，從而有利于減少編碼的位數(shù)，在相同傳輸速率下，可以成倍地提高信道的傳輸容量。我們把這種對(duì)相鄰抽樣值的差值進(jìn)行量化、編碼的過程，稱為差值脈沖編碼調(diào)制(DPCM)。12什么是基帶數(shù)字傳輸？基帶傳輸有哪幾種常見碼型？試分別畫出二進(jìn)制代碼11001000100矩形脈沖的單極性、雙極性

13、、單極性歸零、雙極性歸零、差分曼徹斯特編碼的波形。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，最終送入信道傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)可能來自模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字脈沖編碼序列，也可能來自計(jì)算機(jī)終端或其它數(shù)字設(shè)備。這些數(shù)字信號(hào)所占據(jù)的頻譜范圍通常從直流或低頻開始，稱為基帶數(shù)字信號(hào)。把這些數(shù)字信號(hào)直接送入線路傳輸稱為基帶數(shù)字傳輸基帶傳輸常用的是曼徹斯特碼、CMI碼等。13 什么是數(shù)字信號(hào)的頻帶傳輸？當(dāng)基帶數(shù)字信號(hào)頻率范圍與信道不相匹配時(shí)，把基帶數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)制后再行傳輸，就是數(shù)字信號(hào)的頻帶傳輸。14 試分析多進(jìn)制數(shù)字調(diào)頻的調(diào)制與解調(diào)原理。MFSK用M個(gè)不同載波頻率代表M種數(shù)字信息。MFSK系統(tǒng)的組成方框圖如圖2.17所示。發(fā)送端采用鍵控選頻

14、的方式，接收端采用非相干解調(diào)方式。圖中實(shí)現(xiàn)的是M進(jìn)制數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)過程。1 什么是光纖通信？它有哪些特點(diǎn)？光纖通信是以光波信號(hào)作為載體，以光導(dǎo)纖維作為傳輸媒介的一種通信手段。光纖通信的特點(diǎn)如下：（1）傳輸損耗小，中繼距離長(zhǎng)（2）傳輸頻帶寬，通信容量大（3）抗電磁干擾，保密效果好（4）體積小、重量輕、便于運(yùn)輸和敷設(shè)（5）原材料豐富、節(jié)約有色金屬、有利于環(huán)保。（6）技術(shù)上較復(fù)雜：光纖質(zhì)地脆弱易斷，需要增加適當(dāng)保護(hù)層加以保護(hù)，保證其能承受一定的敷設(shè)張力；切斷和連接需要高精度溶接技術(shù)和器具。7簡(jiǎn)述光纖通信系統(tǒng)的工作過程。光纖通信系統(tǒng)是以光為載波，以光導(dǎo)纖維為傳輸媒介來傳輸消息的通信系統(tǒng)。光纖通信系統(tǒng)主要由電端機(jī)、光端機(jī)、光中繼器和光纜組成。圖示出了光纖通信系統(tǒng)的組成框圖。在發(fā)送端，電發(fā)送端機(jī)把信源消息轉(zhuǎn)換成電數(shù)字信號(hào)，光發(fā)送端機(jī)使用該電數(shù)字信號(hào)來調(diào)制光源，產(chǎn)生光脈沖信號(hào)并直接送入光纜傳輸