通信原理第三版课后思考题答案-樊昌信-简版

整理自汉口学院张斌张斌第1页通信原理思考题复习1.1，消息和信息有什么区别？信息和信号有什么区别？答：消息是信息的形式，信息是消息中包含的有效内容，信号是信息的载体。1.2，什么是模拟信号，什么是数字信号？答：取值连续的信号是模拟信号，取值离散的信号是数字信号。1.3.数字通信有何优点？答：质量好，便于差错控制和保密编码，便于存储和处理，易集成，信道利用率高信噪比高。1.4，信息量的定义是什么？信息量的单位是什么？答：设消息x的概率为P(x),其信息量I(x)=-logap(x),.当a=2时，信息量单位为比特（bit)，当a=e时。信息量单位为奈特（nat)，当a=10时，信息量单位为哈特莱。1.5按照占用频带区分，信号可以分为哪几种?答：基带信号和带通信号。1.6信源编码的目的是什么？信道编码的目的是什么？答：信源编码的目的是提高信号表示的有效性。信道编码的目的是提高信号传输的可靠性。1.7何谓调制？调制的目的是什么？答：对信号进行调整就是调节。调制的目的是使经过调制的信号适合信道的传输特性。1.8数字通信系统有哪些性能指标？答：主要有传输速率、错误率、频带利用率和能量利用率。1.9信道有哪些传输特性？答：噪声特性、频率特性、线性特性和时变特性等。1.10无线信道和有线信道的种类各有哪些？答：无线信道的种类是按电磁波的频率划分的，主要分为无线电波，微波和光波。有线信道主要有三类，即明线，对称电缆和同轴电缆，还有传输光信号的光纤。1.11信道模型有哪几种？答：调制信道模型和编码信道模型。1.12什么是调制信道？什么是编码信道？答：将发送端的调制器输出至接收端调制器输入端之间的部分称之为调制信道。而将编码器输出端至解码器输入端之间的部分称之为编码信道。1.13何谓多径效应？答：信号经过多条路径到达接收端，而且每条路径的时延和衰减不尽相同，造成接收端的信号幅度和随机变化，这一现象称为多径效应。整理自汉口学院张斌张斌第2页1.14电磁波有哪几种传播方式？答：电磁波有地波传播、天波传播和视线传播三种传播方式。1.15适合在光纤中传播的光波波长有哪几个？答：目前应用最广泛的两个光波波长是1.31um和1.55um。1.16什么快衰落？什么是慢衰落？答：由多径效应引起的衰落称为快衰落，由单一路径上季节、昼夜、气候等变化引起的衰落称为慢衰落。1.17信道中的噪声有哪几种？答：按照来源分类，信道中的噪声可分为人为噪声和自然噪声两大类。按照性质分类，信道中的噪声可分为脉冲噪声、窄带噪声和起伏噪声三类。1.18热噪声是如何产生的？答：热噪声是由电阻性元器件中自由电子的布朗运动产生的。第二章信号2.1何为确知信号？何为随机信号？答：确知信号：取值在任何时间都是确知和可预知的信号。随机信号：取值不确定，且不能事先确切预知的信号。2.2试分别说明能量信号和功率信号的特性。答：能量信号：能量等于一个有限正值，平均功率为0.功率信号：平均功率等于一个有限正值，能量为无穷大。2.6频谱密度S(f)和频谱C(jnwo)的量纲分别是什么？答：V/HZV2.9随机变量的数字特征主要有哪几个？答：数学期望，方差，矩2.11何为平稳随机过程？广义的平稳随机过程和严格平稳随机过程有何区别？答：若一个随机过程X（t)的统计特性与时间起点无关，则该过程为平稳过程。广义平稳随机过程的自相关函数与时间起点无关，只与t1和t2的间隔有关。2.12何为窄带平稳随机过程？答：频带宽度远小于中心频率的随机过程。2.14何谓白噪声？其频谱和自相关函数有何特点？答：白噪声是指具有均匀功率谱密度Pn(f)的噪声.功率谱密度的逆傅里叶变换就是自相关函数。2.23信号无失真的传输条件是什么？答：要求线性系统传输函数的振幅特性与频率无关，是一条水平直线；其相位特性是一条通过原点的直线。整理自汉口学院张斌张斌第3页第三章模拟调制系统3.1调制的目的是什么？答：一是通过调制可以把基带信号的频谱搬移到载波频率附近；二是通过调制可以提高信号通过信道传输时的抗干扰能力。3.2模拟调制可以分为哪几类？答：两大类：线性调制和非线性调制。3.3线性调制有哪几种？答：幅度调制、双边带调制、单边带调制和残留边带调制。3.4非线性调制有哪几种？答：频率调制和相位调制。3.5振幅调制和双边带调制的区别何在？两者的已调信号带宽是否相等？答：振幅调制的调制信号包含有直流分量，故已调信号含有载频分量。而双边带调制的一条信号不含直流分量，故已调信号也就不含载频分量。两者的已调信号带宽相等，均为调制信号带宽的两倍。3.6双边带语音信号的带宽是否等于单边带语音信号带宽的两倍？答：是两倍。3.7对产生残留边带信号的滤波器特性有何要求？答：[H(f+f0)+H(f-f0)]=C\f\fm3.8残留边带调制特性特别适用于哪种基带信号？答：适用于包含直流分量和很低频率分量的基带信号。3.9试写出频率调制和相位调制信号的表示式。答：Sf(�t�)=Acos[W0t�+�φ0+�kf∫m�(�t�)dt]�Sp(�t�)=Acos[W0t�+�φ0+kp(�t�)]3.10什么是频率调制的调制指数？答：调制信号可能产生的最大相位偏移。3.11试写出频率调制信号的带宽近似表示式。答：�FM≈2(∆w+Wm)=2（Δf+fm)�第四章模拟调制系统4.1模拟信号经过抽样后，是否成为取值离散的信号了？答：否。抽样只是使信号的自变量时间离散，而信号的取值并不离散。4.2对于低通模拟信号而言，为了能无失真地恢复，抽样频率和其带宽有什么关系？答：抽样频率应不小于模拟信号最高频率的两倍。4.3何谓奈奎斯特抽样速率和奈奎斯特抽样间隔？整理自汉口学院张斌张斌第4页答：模拟信号最高频率的两倍，称为奈奎斯特抽样速率，相应的最小抽样时间间隔称为奈奎斯特抽样间隔。4.4发生频谱混叠的原因是什么？答：抽样频率低于奈奎斯特抽样速率。4.6PCM语音通信通常用的标准抽样频率等于多少？答：8kHz。4.7信号量化的目的是什么？答：模拟信号取值离散化。4.8非均匀量化有什么优点？答：改善小信号时的信号量噪比。4.9在A压缩律特性中，若选用A=1，将得到什么压缩效果？答：若选用A=1，将无压缩效果。4.10在u压缩律中，若选用u=0，将得到什么压缩效果？答：若选用u=0，将无压缩效果。4.11我国采用的语音量化标准，是A律还是u律？答：A律。4.12在PCM系统中，为什么常用折叠码进行编码？答：误码引起的影响较小。4.13何谓信号量噪比？有无办法消除它（量噪）？答：信号功率与量化噪声功率之比称为信号量噪比。量化噪声是量化的必要代价，无法消除。4.14在PCM系统中，信号量噪比和信号（系统）带宽有什么关系？答：信号量噪比随信号带宽的增大而增大。第五章基带数字信号的表示和传输5.2试述双极性波形的优缺点。答：优点：0-1等概率时没有直流分量；信号功率是单极性的一半；判决电平与接收信号电平波动无关。缺点：实现略复杂。5.3试述HDB3码的编码规则及其优缺点。答：编码规则：HDB3为一种双极性码，0用“无极性”电平表示，1交替用“正极性”和“负极性”电平表示；连续4个0，第4个0变为极性V码，V码极性交替；若无法保证极性相同，则第1个0变换成极性B码。优点：有丰富的位定时信息；缺点：实现略复杂。5.4试述双相码的优缺点。答：优点：位定时信息易提取，0-1等概率时无直流分量。缺点：带宽较宽。整理自汉口学院张斌张斌第5页5.5随机脉冲信号序列的功率谱中连续谱和离散谱分别有什么特点？离散谱有什么特殊的功用？何种信号中没有离散谱？答：连续谱是信号的随机分量，离散谱是信号的稳态分量。离散谱可被用以提取位定时信息。双极性信号�g(�t�)=−�g(�t�)且等概率出现，则没有离散谱。5.6何谓码间串扰？它产生的原因是什么？是否只在相邻的两个码元之间才有码间串扰？答：相邻码元的相互重叠称为码间串扰。码间串扰产生的原因是系统传输特性的不理想。码间串扰不只在两个码元之间才有。5.7基带传输系统的传输函数满足什么条件时才不会引起码间串扰？答：传输函数满足奈奎斯特准则就不会引起码间串扰，即传输函数是实函数并且在�f=W�处奇对称。5.8何谓奈奎斯特准则？何谓奈奎斯特速率？答：当传输函数为实函数并且�=�处奇对称，那么系统就不会引起码间串扰。这称为奈奎斯特准则。一个低通传输系统能够达到的最高速率为带宽的两倍，这一速率称为奈奎斯特速率。5.9何谓“滚降”？为什么在设计时常常采用滚降特性？答：低通滤波器的过渡带边沿缓慢下降称为滚降。具有滚降特性的低通滤波器，虽然不是理想滤波器，但是仍能达到奈奎斯特速率，所以滚降特性被经常采用。答：第IV类和第V类。5.15何谓眼图？它有什么功用？在示波器的X轴和Y轴上加入什么电压才能观看眼图？答：用示波器显示的基带传输信号的波形多构成的图形称为眼图。眼图可显示传输系统性能缺陷对于基带数字信号传输的影响。在示波器的X轴上加入一个锯齿波，Y轴上加入接收信号的码元序列，才能观看眼图。5.16克服码间串扰的方法是什么？能否用增大信噪比的方法克服码间串扰？为什么？答：克服码间串扰的方法是在接收端插入一个均衡器。增大信噪比的方法无助于克服码间串扰。因为在信道无噪声的情况下码间串扰依然可能存在。第六章基本的数字调制系统6.1何谓带通调制？带通调制的目的是什么？答：将基带数字信号调制到一个载波上，使载波的一个或几个参量上载有基带数字信号的信息，这样的调制称为带通调制。带通调制的目的是使已调信号的频谱位置适合在给定的带通信道中传输。6.2何谓线性调制？何谓非线性调制？整理自汉口学院张斌张斌第6页答：线性调制的已调信号频谱结构和原基带信号的频谱结构基本相同，主要是所占用的频率位置发生搬移。非线性调制的已调信号频谱结构和原基带信号的频谱结构完全不同，已不仅仅是简单地频谱搬移，在已调信号频谱中会出现许多新的频率分量。6.5何谓相干接收？何谓非相干接收？答：接收端需用一个与发送端同频同相的相干载波与接收信号做乘法，这种接收方法称为相干接收。若不需要相干载波的接收方法称为非相干接收。6.6试问2ASK信号的产生和解调分别有几种方法？答：调制方法有相乘法和开关法等；解调方法有非相干解调——包络检波法和相干解调法等。6.7试问2ASK信号的带宽和其基带信号的带宽有何关系？答：2ASK信号的带宽是基带信号带宽的两倍。6.8试问2FSK信号属于线性调制还是非线性调制？答：2FSK属于非线性调制。6.9试问2FSK信号相邻码元的相位是否连续与其产生方法有何关系？答：2FSK信号的产生方法主要有两种：调频法和开关法。有调频法产生的2FSK信号相邻码元相位是连续的，而开关法产生的2FSK信号由两个独立的频率源产生，相邻码元的相位一般情况下是不连续的。6.10试问2FSK信号的带宽和其基带键控信号带宽之间有什么关系？答：Δ�2FSK=|�1−�0|+2��，其中�0和�1为2FSK的两个载波频率，��为基带键控信号的带宽。6.11试问常用的2FSK解调方法是相干解调还是非相干解调？为什么？答：2FSK信号常采用非相干解调方法。因为非相干解调无需本地载波，实现成本较低，而抗信道干扰和信道噪声的能力也挺强。6.12试问2PSK信号相邻码元间的波形是否连续和什么因素有关？答：载波频率和码元速率之间的关系决定了2PSK信号相邻码元之间的波形是否连续。6.13试问2PSK信号是否必须用相干解调法接收？答：是的。2PSK没有非相干解调方法。6.16试问2DPSK信号相邻码元波形是否连续和什么因素有关？答：除了与2PSK类似的因素外，2DPSK信号相邻码元波形是否连续还和基带信号跳变有关。6.18试问2PSK信号和2ASK信号之间有什么关系？答：两种信号的功率谱相似，只是2ASK信号多了对应载波的离散谱分量。2PSK整理自汉口学院张斌张斌第7页信号可以看成是抑制载波的2ASK信号，也可看成是两个载波相反的2ASK信号。两者的带宽相等。6.20试按误码率高低次序排列各种二进制键控和解调方式。答：非相干2ASK，相干2ASK