《通信原理》思考题答案

1.2何谓数字信号，何谓模拟信号，两者的根本区别是什么?数字信号指电信号的参量仅可能取有限个值；模拟信号指电信号的参量可以取连续值。他们的区别在于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统称为数字通信系统；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。一路模拟电话的频带为4KHZ带宽，一路数字电话约占64KHZ。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。1-11衡量数字通信系统有效性和可靠性的性能指标有哪些？有效性用传输速率和频带利用率来衡量，可靠性用差错率来衡量，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？码元速率定义为每秒钟传送码元的数目，单位为波特；信息速率定义为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?（1）误码率是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。（2）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。（3）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；B消息的种类；C消息的重要程度。选A2.2.试分别说明能量信号和功率信号的特性。答：能量信号的其能量为有限的正值，但其功率等于零；功率信号其能量为无穷大，其平均功率为有限值。3.3.什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：若一个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称之为宽平稳随机过程。严平稳随机过程：若一个随即过程任何的n维分布函数或概率密度函数与时间起点无关，则之为严平稳随机过程。关系：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。3.8.什么是窄带随机过程？它的频谱和时间波形有什么特点？答：如果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，则称其为窄带随即过程。其频谱分布特点是带宽远小于中心频率，时间波形上的特点是呈现出包络和相位随机缓慢变化的正弦波。3.13.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？答：如果白噪声取值的概率密度分布服从高斯分布，则称之为高斯白噪声，其概率密度函数为高斯函数，其功率谱密度为常数。3.14.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？答：如果两个随机变量的协方差函数为零，则称他们不相关；如果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，则称他们统计独立。如果两个随机变量的互相关函数为零，则称他们正交。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。4.4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。4.6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？什么是慢衰落？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。4.14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。4.18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。5.2、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。5.6、SSB的产生方法有哪些？各有何技术难点？SSB信号产生方式可以分为滤波法（技术难点：边带滤波器的制作）和相移法（带移相网络的制作）。5.11什么是门限效应？AM信号采用包络检波解调时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。5.16FM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。5.18什么是频分复用？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，再进行解调。6.4构成AMI码和HDB3码的规则是什么？它们各有什么优缺点？AMI的编码规则：将消息代码0（空号）仍然变换成传输码0，而把1（传码）交替的变换为传输码的+1，-1…。因此AMI码为三电平序列，三元码，伪三进制，1B/1T码。AMI的优点：（1）0,1不等概率是也无直流。（2）零频附近的低频分量小。（3）整流后及RZ码。（4）编译码电路简单而且便于观察误码情况。AMI的缺点是：连续0码多时，RZ码连0也多，不利于提取高质量的位同步信号。HDB3的编码规则：先把消息代码变换AMI码，然后去检查AMI码的连零情况，没有四个或者四个以上的连零串时，这时的AMI码就是HDB3码；当出现四个或者四个以上的连零串时，将四个连零小段的第四个0变换于迁移非0符号同极性的符号，称为V符号（破坏码）。当相邻V符号之间有偶数个非零符号时，再将该小段的第一个0变成+B或者-B（平衡码），B符号的极性与前一非零符号的极性相反，并让后面的非0符号从V符号开始再交替变化。HDB3码的优点：保持了AMI的优点，还增加了使连零串减少到至多三个，对于定时信号的恢复是十分有利的。6.6什么是码间干扰？它是如何产生的？对通信质量有什么影响？码间干扰的产生是因为在第k个抽样时刻理想状态时抽样时刻所得的是仅有第k个波形在此时刻被取值，但在实际系统中，会有除了第k个波形以外的波形可能再抽样时刻被取值。码间干扰会导致判决电路对信号进行误判，使信号失真，产生误码，从而通信质量下降。6.8何谓奈奎斯特速率和奈奎斯特带宽？此时的频带利用率有多大？理想低通传输特性的带宽称为奈奎斯特带宽，将该系统无码间干扰的最高传输速率称为奈奎斯特速率。此时频带利用率为2B/HZ。6.12无码间串扰时，基带传输系统的误码率与哪些因素有关？如何降低系统的误码率？无码间干扰时，基带传输系统的误码率与抽样判决时的信噪比有关。要降低系统的误码率需要提高抽样判决时的信噪比，可以降低信道噪声或者提高信号平均功率。6.13什么是眼图？它有什么作用？由眼图模型可以说明基带传输系统的哪些性能？具有升余弦脉冲波形的HDB3码的眼图应是什么样的图形？眼图是实验手段估计基带传输系统性能的一种方法。它是指接收滤波器输出信号波形在示波器上叠加所形成的图像。1.最佳抽样时刻是“眼睛”张最大的时刻；2.对定时误差的灵敏度可由眼睛的斜率决定，斜率越陡，对定时误差就越灵敏；3.图中阴影区域的垂直高度表示信号畸变范围；4.图中央的横轴位置对应判决门限电平；5.在抽样时刻上，上下阴影区的间隔距离之半为噪声容限，即若噪声瞬时值超过这个容限，即可能发生错误判决。具有升余弦脉冲波形的HDB3码的眼图中间会有一条代表0的水平线。6.14什么是部分响应波形？什么是部分响应系统？人为的有规律的在抽样时刻引入码间串扰，并在接收判决前加以消除，从而可以达到改频谱特性，压缩传输频带，使频带利用率提高到理论最大值，并加速传输波形尾巴地衰落和降低对定时精度要求的目的。通常把这种波形称为部分响应波形。利用部分响应波形传输的基带系统称为部分响应系统。7.1.什么是数字调制？它和模拟调制有哪些异同点？数字调制是用载波信号的某些离散状态来表征传送的信息，在接收端对载波信号的离散调制参量进行检测。和模拟调制一样，数字调制也有调幅，调频和调相三种基本形式，并可以派生出多种其他形式。在原理上二者并没有什么区别。只不过模拟调制是对载波信号的参量进行离散调制，在接收端也只需对载波信号的离散调制参量估值7.5.什么事频移键控？2FSK信号产生和解调方法有哪些？频移键控是指用不同的载频来表示所传送的数字信息。（1）利用矩形脉冲序列对一个载波进行调频产生；（2）利用受矩形脉冲序列控制的开关电路对两个不同的频率进行选通，即键控法。FSK的解调通常采用非相干解调和相干解调两种方法，同时还有鉴频法，过零检测法和差分检波法。7.11.二进制数字调制系统的误码率与哪些因素有关?与其调制方式、解调方式和信噪比有关。7.16.何谓多进制数字调制？与二进制数字调制相比，多进制数字调制有哪些优缺点？采用多种基带波形的数字调制称为多进制数字调制，优缺点为：1，在相同传码率时，多进制比二进制传输的信息量打；2，在相同传信率时，多进制比二进制所需要的码率低，带宽窄；3，在相同噪声情况下，多进制的抗噪声性能不如二进制好。9.1模拟信号在抽样后，是否变成时间离散和取值离散的信号了？模拟信号在进行抽样和变成时间离散信号，其取值仍然是连续的。9.4试说明什么是奈奎斯特速率和奈奎斯特间隔？对无失真恢复低通信号的所要求的最低采样的最低采样速率称为奈奎斯特速率，与此相对的最小抽样时间间隔称为奈奎斯特间隔9.7PCM电话通信常用的抽样标准频率等于多少?8000Hz9.15在PCM电话信号中，为什么采用折叠码进行编码?因为电话信号的幅值只要集中在幅度较小的区间，采用折叠码进行编码可以减少误码对信号造成的影响。9.17在PCM系统中，信号量燥比和信号带宽有什么关系?在低通信号的最高频率给定是PCM系统的输出量燥比随系统带宽按指数规律增加。9.18增量调制系统中有哪些量化噪声？一般有量化噪声和过载量化噪声。9.20试述时分复用的优点？时分复用的优点在于便于实现数字通信，易于制造，适于采用集成电路实现，生产成本低。10.1试问数字信号最佳接收以什么指标作为准则？最小总错误概率。10.6