通信技术基础习题答案

第一章习题1、试举出若干个模拟信号与数字信号的例子。答：模拟信号：语音信号等数字信号：计算机处理数据等。2、请说明有线电视、市内电话、调频广播、移动电话、校园网等通信系统各使用哪些信道。答：有线电视：同轴电缆市内电话：双绞线调频广播：无线信道移动电话：无线信道校园网：双绞线、同轴电缆或光纤3、试述通信系统的组成。答：通信系统包括五个组成部分：1）信源；2）发送设备；3）接收设备；4）信宿；5）信道。4、一个有10个终端的通信网络，如果采用网型网需要用到多少条通信链路？如果采用星型网需要有多少条通信链路？答：网状网：45条；星状网：10条5、试述传码率，传信率，误码率，误信率的定义，单位。并说明二进制和多进制时码元速率和信息速率的相互关系。答：1）传码率是指单位时间内通信系统传送的码元数目，单位为“波特”或“B”。2）传信率也称为比特率（bitrate），是指单位时间内通信系统所传送的信息量，单位为“bit/s”或“bps”。3）误码率就是码元在传输系统中被传错的概率，Pe=传输中的误码/所传输的总码数。4）误信率是指发生差错的信息量在信息传输总量中所占的比例，Peb=系统传输中出错的比特数/系统传输的总比特数。r=Rmlog2m（bit/s）式中，r为传信率，Rm为m进制的传码率。6、描述点对点通信的几种方式。答：对于点对点之间的通信，按消息传送的方向与时间，通信方式可分为单工通信、半双工通信及全双工通信三种。7、线路交换与分组交换的区别在哪里？各有哪些优点？答：线路交换：网上的交换设备根据用户的拨号建立一条确定的路径，并且在通信期间保持这条路径，从被呼用户摘机建立通话开始到一方挂机为止，这条线路一直为该用户所占用。线路交换的很大一个优点是实时性好。分组交换：分组交换是一种存储与转发的交换方式，很适合于数据通信。它将信息分成一系列有限长的数据包，并且每个数据包都有地址，而且序号相连。这些数据包各自独立地经过可能不同的路径到达它们的目的地，然后按照序号重新排列，恢复信息。它的优点是线路利用率高。8、已知二进制数字信号每个码元占用的时间为1ms，1、0等概率出现，求（1）码元速率，（2）每秒钟的信息量，（3）信息速率。答：1）码元速率=1/0.001=1000（B）2）每秒钟信息量=Rmlog2m=1000*1=1000（bit）3）r=Rmlog2m=1000*1=1000（bit/s）9、同上题，如果码元速率不变，改用8进制传输，且各码元等概率出现，求码元速率，信息速率。答：1）码元速率=1/0.001=1000（B）2）r=Rmlog2m=1000*3=3000（bit/s）第二章习题1、用于电话网中的双绞线其传输带宽：A.随线径的增加而增加B.随线径的增加而减小C.与线径无关答：A2、一般来说，传输媒介的传输带宽：A.随传输距离的增加而增加B.随传输距离的增加而减小C.与传输距离无关答：B3、同轴电缆用________信号来传递信息A．红外B．光C.声D．电答：D4、下列通信介质中，传输频率最高的介质是A.双绞线B.同轴电缆C.地面微波D.光纤答：D5、设两个频率分别为30MHz和200MHz，功率为110dBm的载波，经过1.5km的同轴电缆（型号为SYV-75-5）传输后，其输出端匹配负载上的信号功率是多少？答：已知[UO]=[Ui]-[L]，故当频率为30MHz时：[UO]=[Ui]-[L]＝（110－70.6×1.5）dBm＝4.1dBm当频为200MHz时：[UO]=[Ui]-[L]＝（110－190×1.5）dBm＝－175dBm6、单模光纤和多模光纤有何区别？答：多模光纤是一种传输多个光波模式的光纤。多模光纤适用于几十Mbps到100Mbps的码元速率，最大无中继传输距离是10到100km左右。单模光纤只能传输光的基模，不存在模间时延差，因而具有比多模光纤大得多的带宽。单模光纤主要用于传送距离很长的主干线及国际长途通信系统，速率为几个Gb/s。7、设某一电视发射塔距地面的高度为300m，电视机天线距地面的高度为10m，如果电视台发送的信号功率足够大，试问该电视信号的覆盖范围是多大？答：d≈3.57(√ℎ𝑡+√ℎ𝑟)=3.57(√300+√10)=73（Km）8、在一个无线电发射机发射功率确定的情况下，为了使接收端可以得到更大的信号电平，请问是提高接收天线的增益好还是在接收端加放大器好？为什么？答：提高接收天线的增益好。放大器可以使信号的功率增加，同时也使噪声功率增加，因此不会改变信噪比，相反地，由于放大器本身会引入噪声，因此放大后的信噪比会更差，在信号比较小的情况下尤其如此。9、如果要从一个重复频率为1kHz的周期性方波中取出频率为3kHz的正弦波，请问要用什么样的滤波器？答：用中心频率为3kHz的带通滤波器。第三章习题1、对A/D转换的要求是什么？答：通信系统对A/D转换的要求大致有以下几个方面：①每一路信号编码后的速率要低。在传码率一定的传输系统中，每一路信号的码元速率越低，意味着系统的利用率就越高，也就是可以传送更多路的信号；②量化噪声要小。量化噪声在模拟信号数字化过程中必然存在。在信号电平一定时，量化噪声越小，信号的质量就越高，解码后的信号就越接近原信号；③要便于通信系统的多路复用。一个大的通信系统一般都要传输多路信号，这就是多路复用，数字化的信号应适合进行多路复用；④编码与译码电路要简单。2、波形编码的三个基本过程是什么？答：取样、量化、编码3、电话语音信号的频率被限制在300Hz～3400Hz，根据取样定理其最低的取样频率应为多少？如果按8000Hz进行取样，且每个样值编8位二进制码，问编码率是多少？答：最低取样频率为6800Hz。若取样频率为8000Hz，则编码率为：8000×8＝64Kbps。4、采用非均匀量化的优点有哪些？答：非均匀量化可以在保证精度的前提下减小编码率。5、试述PCM编码采用折叠二进制码的优点。答：采用折叠码的好处是，无论信号电平是正或负，当第一位码（极性码）确定后，其余后面七位码的编码方式是相同的，因此可以简化编码器。6、设PCM编码器的最大输入信号电平范围，最小量化台阶为1mV，试对一电平为+1357mV的取样脉冲进行13折线A压扩律PCM编码，并分析其量化误差。答：13571024，可知它处于第八大段，故其段落码为：111该段量化电平差为64，（1357－1024）/64＝5.2，即其位于第五小段，则断内码为：0101又该电平为正，所以其编码结果为：11110101。从编码的过程我们知道它位于第八大段中的第五小段，所以解码后的值应为：1024＋64×5＋32＝1376mV所以量化误差为：1376－1357＝19mV。7、试对码组为10110101的PCM信号进行译码，已知最小量化台阶为1mV。答：其段落码为011，即位于第三大段，该段起始值为32，量化电平差为2，段内码为0101，即位于第5小段，且为正，故译码结果为：32＋2×5＋1＝43mV8、试比较PCM与ADPCM的区别。答：PCM采用的是绝对的编码方式，每一组码表示的是取样信号的值，换句话说，只要得到一组代码，就可以知道一个取样脉冲的值。ADPCM是根据前些时刻所编的码（或码组）进行分析计算，预测出当前时刻的取样值，并将其与实际取样值进行比较，将差值进行编码，就可以用较少的码对每一个样值编码，因此降低编码率。9、当数字信号传输过程中出现误码时，通信系统采用哪些手段来减少误码的影响？答：1）前向纠错；2）自动重发请求。10、现有64bit二进制码帧，共分为8个码组，每组8bit，采用二维偶校验，每组的第8位和最后一组是校验码（组），试问其中是否有误码，是哪一位。11001100’10111010’10001101’11110101’00101101’10101010’01000010’11011011解：将码组排成矩阵：11001100’10111010’10001101’11110101’00101101’10101010’01000010’11011011我们可以发现第三列“1”的个数为3，说明该列有误码，又知第二行“1”的个数为5，可知该行有误码，且可知误码为二行三列的码值。11、什么叫码重？什么叫码距？最小码距的物理意义是什么？答：在分组码中，非零码元的数目称为码字的汉明(Hamming)重量，简称码重。两个等长码组之间相应位取值不同的数目称为这两个码组的汉明(Hamming)距离，简称码距。码组集中任意两个码字之间距离的最小值称为码的最小距离，用d0表示。最小码距是码的一个重要参数，它是衡量码检错、纠错能力的依据。12、试比较线性分组码与卷积码的异同。答：线性分组码是指信息码元与监督码元之间的关系可以用一组线性方程来表示的分组码，即在（n，k）分组码中，每一个监督码元都是码组中某些信息码元按模2和而得到的，线性分组码是一类重要的纠错码。卷积码，或称连环码，是由伊莱亚斯（P.Elis）于1955年提出来的一种非分组码。分组编码时，先将输入的信息序列分为长度为k个码元的段，然后按照一定的编码规则（由生成矩阵或监督矩阵决定），给含有k个信息元的段附加上r长的监督元，于是生成n长（n=r+k）的码组。在编码时，各n长码组是分别编码的，各码组之间没有约束关系，因此在译码时各码组是分别独立的进行。卷积编码则不同于此。卷积码中编码后的n个码元不仅与当前段的k个信息有关，而且也与前面（N-1）段的信息有关，编码过程中相互关联的码元为nN个。因此，这N段时间内的码元数目nN被称为这种码的约束长度。常常人们还称N为码的约束长度，不同的是nN是以比特为单位的约束长度，而后者是以码组为单位的约束长度。本书采用N作为约束长度，卷积码可表示为（n,k,N）。其中k为输入码元数，n为输出码元数，N为编码器的约束长度。13、数字信号经过交织编码实际上解决了什么问题？答：交织是把短时间内集中出现的错码分散，使之成为随机误码。14、T1线的码率是多少？E1线的码率是多少？它们是怎样构成的？答：E1线的码率为2048Kbps，即；T1线的码率为1544Kbps，即。第四章习题1、在图4-2中所示的各种数字信号波形中，哪些波形带宽小？哪些波形是三电平波形？哪些波形的同步信息多？哪些波形没有直流分量？答：波形带宽小：单极性NRZ、单极性NRZ以及差分波形三电平波形：双极性RZ波形同步信息多：双极性RZ、曼彻斯特波形无直流分量：双极性NRZ、双极性RZ2、在设计数字基带信号码型时应考虑到哪些原则？答：在设计数字基带信号码型时应考虑到以下原则：（1)对于传输频带低端受限的信道，一般来讲线路传输码型的频谱中应不含直流分量。(2)码型变换(或叫码型编译码)过程应对任何信源具有透明性，即与信源的统计持性无关。所谓信源的统计特性是指信源产生各种数字信息的概率分布。(3)便于从基带信号中提取位定时信息。在基带传输系统中，位定时信息是接收端再生原始信息所必需的。在某些应用中位定时信息可以用单独的信道与基带信号同时传输，但在远距离传输系统中这常常是不经济的。因而需要从基带信号中提取位定时信息，这就要求基带信号或经简单的非线性变换后能产生出位定时线谱。(4)便于实时监测传输系统信号传输质量，即应能检测出基带信号码流中错误的信号状态。这就要求基带传输信号具有内在的检错能力，对于基带传输系统的维护与使用，这一能力是有实际意义的。(5)对于某些基带传输码型，信道中产生的单个误码会扰乱一段译码过程，从而导致译码输出信息中出现多个错误，这种现象称为误码扩散(或误码增殖)。显然，我们希望误码增殖愈少愈好。(6)当采用分组形式的传递码型时(如5B6B码等)，在接收端不但要从基带信号中提取位定时信息，而且要恢复出分组同步信息，以便将收到的信号正确切划分成固定长度的码组。(7)尽量减少基带信号频谱中的高频分量。这样可以节省传输频带，提高信道的频谱利用率，还可以减小串扰。(8)编译码设备应尽量简单。3、在同样的码元速率下，双极性RZ波形与HDB3波形有哪些区别