通信原理第六版思考题答案

第一章绪论1.1以无线广播和电视为例，说明图1-1模型中的信息源，受信者及信道包含的具体内容是什么无线电广播.信息源:从声音转换而成的原始电信号，收信者:从复原的原始电信号转换乘的声电视系统，信息源:从影像转换而成的电信号。收信者:从复原的原始电信号转换成的影像；信道中包括的具体内容:载有声音和影像的无线电波1.2何谓数字信号，何谓模拟信号，两者的根本区别是什么数字信号:电信号的参量仅可能取有限个值；模拟信号:电信号的参量可以取连续值。区别:电信号参量的取值是连续的还是离散可数的1.3何谓数字通信，数字通信有哪些优缺点传输数字信号的通信系统优点：1.抗干扰能力强2.传输差错可以控制3.便于加密处理4.便于存储、处理和交换5.设备便于集成化、微机化6.便于构成综合数字网和综合业务数字网缺点：占用信道频带较宽。1.4数字通信系统的一般模型中的各组成部分的主要功能是什么信源编码与译码功能:提高信息传输的有效性和进行模数转换；信道编码和译码功能:增强数字信号的抗干扰能力；加密与解密的功能:保证传输信息的安全；数字调制和解调功能:把数字基带信号搬移到高频处以便在信道中传输；同步的功能:在首发双方时间上保持一致，保证数字通信系统的有序，准确和可靠的工作。1-5按调制方式，通信系统分类？基带传输系统和带通传输系统。1-6按传输信号的特征，通信系统如何分类？模拟通信系统和数字通信系统。1-7按传输信号的复用方式，通信系统如何分类？频分复用，时分复用，码分复用。1-8单工，半双工及全双工通信方式是按什么标准分类的？解释他们的工作方式并举例说明按照消息传递的方向与时间关系分类。单工通信是指消息只能单向传输的工作方式，通信双方只有一个进行发送，另一个只能接受，如广播，遥测，无线寻呼等。半双工通信指通信双方都能进行收发信息，但是不能同时进行收发的工作方式，如使用统一载频的普通对讲机。全双工通信是指通信双方能同时进行收发消息的工作方式，如电话等。1-9按数字信号码元的排列顺序可分为哪两种通信方式?他们的适用场合及特点?并行传输和串行传输。并行传输:设备之间的近距离通信优势:速度快.缺点:成本高串行传输适用于远距离数字传输优点:成本低，缺点:速度慢1-10通信系统的主要性能指标是有哪些？有效性、可靠性1-11衡量数字通信系统有效性和可靠性的性能指标有哪些？有效性:传输速率,频带利用率可靠性:差错率，差错率有误码率，误信率。1-12何谓是码元速率和信息速率？他们之间的关系如何？码元速率:每秒钟传送码元的数目，单位为波特；信息速率:每秒钟传送的信息量，单位是bit/s。1-13何谓误码率和误信率？它们之间关系如何?误码率:码元在传输系统中被传错的概率。指错误的码元数在传输码元数中所占的比例，Pe=错误码元数/传输总码元数。误信率是码元在传输系统中被丢失的概率。指错误接收地比特数在传输总比特数中占得比例Pb=错误比特数/传输总比特数。它们是描述差错率的两种不同表述。在二进制中，二者数值相等。1-14消息中包含的信息量与以下哪些因素有关？A消息出现概率第二章确知信号1.何为确知信号？确知信号:取值在任何时间都是确定的和预知的信号。2.试分别说明能量信号和功率信号的特性。能量信号,能量为有限的正值，但功率等于零；功率信号,能量为无穷大，平均功率为有限值。3.试用语言描述单位冲击函数的定义。宽度趋于零，幅度趋于无穷大，积分面积为1的理想信号。4.试描述信号的四种频率特性分别适用于何种信号。功率信号的频谱适合于功率有限的周期信号能量信号的频谱密度适合于能量信号能量信号的能谱密度适合于能量信号功率信号的功率频谱适合于功率信号。5.频谱密度S（f）和频谱C（jnw。）的量纲分别是什么。伏特/赫兹和伏特。6．自相关函数有哪些性质？（1）偶函数。（2）与信号的能谱密度函数或功率谱密度函数是傅立叶变换对的关系。(3)当I=0时,R(0)等于信号的平均功率或信号的能量第三章随机过程1.什么是宽平稳随机过程？什么是严平稳随机过程？它们之间有什么关系？答：宽平稳随机过程：随机过程的数学期望与时间无关，而其相关函数仅与时间间隔相关严平稳随机过程：随即过程任何的n维分布函数或概率密度函数与时间起点无关一个严平稳随机过程，只要他的均值有界则必然是宽平稳的；反之不然。2.平稳随机过程的自然相关函数具有什么特点？与时间起点无关，只与时间间隔有关，是偶函数。3.什么是高斯噪声？什么是白噪声？它们各有什么特点？高斯噪声：概率密度函数符合正态分布的噪声。特点：它的n维分布仅由各随机变量的数学期望、方差和两两之间的归一化协方差函数决定。若高斯噪声是宽平稳，则也是严平稳的。若随机变量之间互不相关，则也是统计独立的。白噪声：功率谱密度在整个频域内均匀分布的噪声，属于一种理想宽带过程。特点：只在tao=0时才是相关的，而在其他任意时刻上的随机变量都不相关。4.什么是窄带随机过程？它的频谱和时间波形有什么特点？答：随机过程的频谱密度分布在一个远离零频的很窄的频率范围内，频谱分布特点:带宽远小于中心频率，时间波形上的特点:呈现出包络和相位随机缓慢变化的正弦波。5.什么是窄高斯噪声？他在波形上有什么特点？它的包络和相位各服从什么概率分布？窄带高斯噪声：满足窄带条件，带宽远远小于中心频率，中心平率偏离零频很远波形上的特点:包络和相位都像一个缓慢变化的正弦波。包络的一维分布服从瑞利分布相位的一维分布服从均匀分布。6.何为高斯白噪声？它的概率密度函数、功率频谱密度如何表示？白噪声取值的概率密度分布服从高斯分布概率密度函数为高斯函数功率谱密度为常数。7.不相关、统计独立、正交的含义各是什么？他们之间的关系如何？若两个随机变量的协方差函数为零，不相关；若两个随机变量的联合概率密度等于它们各自概率密度的乘积，统计独立。若两个随机变量的互相关函数为零，正交。两个均值为零的随机变量如果统计独立，则一定是正交及不相关；两个均值为零的随机变量正交与不相关等价。第四章信道4.1无线信道有哪些种地波、天波,视距传播和散射传播等4.2地波传播距离能达到多远他适用在什么频段地波传播在数百米到数千千米，应用与低频和甚低频，大约2MHZ4.3天波传播距离能达到多远他适用在什么频段天波传播能达到一万千米以上，应用于高频，2MHZ-30MHZ4.4视距传播距离和天线高度有什么关系天线高度越高，视距传播的距离越远，其具体关系为H=D^2/50其中H为天线高度，单位为米，D为视距传播距离，单位为千米4.5散射传播有哪些种各适用在什么频段散射传播分为电离层散射、对流散射和流星余迹散射。电离层散射发生在3OMHZ~60MHZ对流层散射发生在100MHZ~4000MHZ；；流星余迹散射发生在30MHZ~100MHZ4.6何为多径效应多径传播对信号的影响称为多径效应4.7什么事快衰落设么是慢衰落由多径效应引起的衰落称为快衰落；由信号路径上由于季节，日夜，天气等变化引起的信号衰落称为慢衰落4.8何谓恒参信道何谓随参信道他们分别对信号传输有哪些主要影响信道特性基本上不随时间变化或者变化很慢称为恒参信道；信道特性随机变化的信道称为随机信道；恒参信道对信号传输的影响可以完全消除，而随参信道对信号传输的影响只能在统计平均的意义下消除4.9何谓加性干扰何谓乘性干扰不论信号有无都存在的噪声称为加性干扰；随信号大小变化的干扰称为乘性干扰4.10有线电信道有哪些种传输电信号的有线信道有明线、对称电缆和同轴电缆4.11何谓阶跃型光纤何谓梯度型光纤折射率在两种介质中均匀不变，仅在边界处发生突变的光纤称为阶跃光纤；纤芯折射率延半径增大方向逐渐减小的光纤称为梯度型光纤4.12何谓多模光纤何谓单模光纤有多种光线传播路径的光纤称为多模光纤；只有一种光线传播路径的光纤称为单模光纤4.13适合在光纤中传播的光波波长有那几个1.31UM1.55UM4.14信道中的噪声有哪几种信道中得噪声可以分为脉冲噪声、窄带噪声、起伏噪声4.15热噪声是如何产生的热噪声起源于一切电阻性元器件中得电子热运动4.16信道模型有哪几种信道可以分为离散信道和连续信道4.17试述信道容量的定义信道容量是指信道能够传输的最大平均信息量4.18试写出连续信道容量的表达式由此式看出信道容量的大小决定于哪些参量连续信道的信道容量计算式为Ct=Blog2(1+S/N)(b/s)，可以看出信道容量与信道的带宽B，信号的平均功率S和噪声的平均功率N有关。第五章模拟调制系统1、何为调制?调制在通信系统中的作用是什么？所谓调制就是把信号转换成适合在信道中传输的形式的一种过程。作用：1将基带信号变换成适合在信道中传输的已调信号2实现信道的多路复用3改善系统抗噪声性能。2、什么是线性调制？常见的线性调制有哪些？正弦载波的幅度随调制信号做线性变化的过程。从频谱上说，已调信号的频谱结构与基带信号的频谱结构相同，只是频率位置发生变化。常见的线性调制有调幅，双边带，单边带和残留边带调制。3、AM信号的波形和频谱有哪些特点？AM波的包络与调制信号的形状完全一样；AM信号的频谱有载频分量、上边带下边带三部分组成。上边带的频谱结构和原调制信号的频率结构相同，下边带是上边带的镜像。4与未调载波的功率相比，AM信号在调制过程中功率增加了多少？增加了调制信号的功率5、为什么要抑制载波？相对AM信号来说，抑制载波的双边带信号可以增加多少功效?抑制载波可以提高调制效率；对于抑制载波的双边带，可以使其调制效率由三分一提高到16、SSB的产生方法有哪些？各有何技术难点？SSB信号的产生方式可以分为滤波法和相移法。滤波法的技术难点是边带滤波器的制作。相移法的难点是宽带移相网络的制作。7、VSB滤波器的传输特性应满足什么条件？为什么？残留边带滤波器的特性H（w）在+-wc处必须具有互补对称性，相干解调时才能无失真的从残留边带中恢复所需要的调制信号。8如何比较两个模拟通信系统的抗噪声性能是否相同？为什么？比较两个模拟通信系统的抗噪声性能要综合考虑带宽和信号和噪声功率比。9、DSB调制系统和SSB调制系统的抗噪声性能是否相同，为什么相同。如果解调器的输入噪声功率密度相同，输入信号功率也相同，则单边带和双边带在解调器输出的信噪比是相等的。10什么是频率调制？什么是相位调制？两者关系如何？所谓频率调制FM是指瞬时频率偏移随调制信号成比例变化；所谓相位调制pm是指瞬时相位偏移随调制信号线性变化。FM和PM之间可以相互转换，将调制信号先微分，后进行调频则得到相位波；将调制信号先积分而后进行调相则得到调频波。11什么是门限效应？AM信号采用包络检波解调是为什么会产生门限效应当包络检波器的输入信噪比降到一个特定的数值后，检波器的输出信噪比出现急剧恶化的一种现象成为门限效应。门限效应本质上是有包络检波器的非线性引起的。可以理解为当小信噪比时，解调器的输出端没有信号项，会把有用的信号扰乱成随机噪声。12为什么相干解调不存在门限效应？噪声与信号可以分开进行解调，而解调器输出端总是单独存在有用信号项14为什么调频系统可进行带宽与信噪比的互换，而调幅不能？因为调幅系统的带宽是固定的15FM系统的调制制度增益和信号带宽的关系如何？这一关系说明什么问题？调制增益与信号带宽的关系为，这说明信号带宽越大，调制增益越高16fm产生门限效应的主要原因是什么？主要是非线性的解调作用17FM系统中采用加重技术的原理和目的是什么？为了进一步改善解调器的输出信噪比，针对鉴频器输出噪声谱呈抛物线形状的特点，在调频系统中采用加重技术，包括预加重和去加重措施。预加重和去加重的设计思想是保持输出信号不变，有效降低输出噪声，已达到输出信噪比的目的，其原理实在解调钱加上预加重网络，提升调制信号的高频分量，在解调以后加上去加重网络，使信号保持不变同时降低高频噪声，从而改善输出信噪比18什么是频分复用频分复用中，一个信道的可用频带被分为若干个互不重叠的频段，每路信号占用其中的一个频段，在接收端，通过滤波器选出其中所要接收的信号，在进行解调。第六章数字基带传输系统数字基带传输系统的基本结构及各部分的功能？数字基带传输系