通信原理第六版課后答案.doc

第一章 緒論第二章 確定信號(hào)和隨機(jī)信號(hào)分析第三章 信道第四章 模擬信號(hào)調(diào)制第五章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng) 第六章 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)第七章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸?shù)诎苏?數(shù)字信號(hào)的最佳接收 思考題 第一章 1-2 數(shù)字通信有那些特點(diǎn)答：第一，數(shù)字傳輸抗干擾能力強(qiáng)，尤其在中繼時(shí)，數(shù)字信號(hào)可以再生而消除噪聲的積累； 第二，傳輸差錯(cuò)可以控制，從而改善了傳輸質(zhì)量； 第三，便于使用現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)對(duì)數(shù)字信息進(jìn)行處理； 第四，數(shù)字信息易于做高保密性的加密處理； 第五，數(shù)字通信可以綜合傳遞各種消息，使通信系統(tǒng)功能增強(qiáng)。 1-3 按消息的物理特征，通信系統(tǒng)如何分類？ 答：根據(jù)消息的特征不同，通信系統(tǒng)可以分為： 第一：電報(bào)通信系統(tǒng)； 第二：電話通信系統(tǒng)； 第三：數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)； 第四：圖像通信系統(tǒng)。 1-4 按調(diào)制方式，通信系統(tǒng)如何分類？ 答：按調(diào)制方式，通信系統(tǒng)可以分為： 基帶傳輸和頻帶傳輸。 1-5 按傳輸信號(hào)的特征，通信系統(tǒng)如何分類？ 答：按傳輸信號(hào)的特征，通信系統(tǒng)可以分為：模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。 1-6 按傳送信號(hào)的復(fù)用方式，通信系統(tǒng)如何分類？答：按傳送信號(hào)的復(fù)用方式，通信系統(tǒng)可以分為：頻分復(fù)用，時(shí)分復(fù)用和碼分復(fù)用。 1-7 通信方式是如何確定的？ 答：通信方式是根據(jù)消息的傳送方向與時(shí)間關(guān)系確定的。 1-8 通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)是什么？ 答：通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)是：傳輸速率和差錯(cuò)率。 1-9 什么是誤碼率？什么是誤信率？它們之間的關(guān)系如何？ 答：所謂誤碼率，是指錯(cuò)誤接收的碼元數(shù)在傳送總碼元數(shù)中所占的比例，或者更確切起的說，誤碼率即是碼元在傳輸系統(tǒng)中被傳錯(cuò)的概率。所謂誤信率，又稱誤比特率，是指錯(cuò)誤接收的信息量在傳送信息總量中所占的比例，或者更確切地說，它是碼元的信息量在傳輸系統(tǒng)中被丟失的概率。二者之間的關(guān)系：它們都是表示差錯(cuò)率的。 1-10什么是碼元速率？什么是信息速率? 它們之間的關(guān)系如何？ 答：碼元速率是指每秒鐘傳送碼元的數(shù)目，單位為“波特“，常用符號(hào)“B”表示。信息速率是指每秒鐘傳遞的信息量，單位是比特/秒。 二者之間的關(guān)系：在二進(jìn)制下，二者在數(shù)值上相等，只是單位不同； 在N進(jìn)制下，設(shè)信息速率為Rb(bit/s),碼元速率為Rbn(B),則有： Rb=Rbn*log2N(bit/s) 1-12 什么是信源符號(hào)的信息量？什么是離散信源的信息熵？ 答：信源符號(hào)的信息量是它出現(xiàn)的概率P(x)的函數(shù)。每個(gè)符號(hào)所含信息量的統(tǒng)計(jì)平均值稱為信源的信息熵。 第三章 信道 3-1 什么是調(diào)制信道？什么是編碼信道？ 答：所謂調(diào)制信道是指調(diào)制輸出端到解調(diào)輸入端的部分。所謂編碼信道是指編碼器輸出端到譯碼器輸入短的部分。 3-2 什么是恒參信道？什么是隨參信道？目前常見的信道中，哪些屬于恒參信道？哪些屬于隨參信道？ 答：恒參信道是指乘性干擾不隨時(shí)間變化或基本不變化。 隨參信道是非恒參信道的統(tǒng)稱，它的乘性干擾是隨機(jī)變化的。常見的恒參信道有：由架空明線，電纜，中長(zhǎng)波地波傳播，超短波及微波視距傳播，人造衛(wèi)星中繼，光導(dǎo)纖維以及光波視距傳播等傳輸媒質(zhì)構(gòu)成的信道。常見的隨參信道有：短波電離層反射，超短波流星余跡散射，超短波及微波對(duì)流層散射，超短波電離層散射以及超短波超視距繞射等傳輸媒質(zhì)所分別構(gòu)成的調(diào)制信道。 3-3 信號(hào)在恒參信道中傳輸時(shí)主要有哪些失真？如何才能減小這些失真？ 答：信號(hào)在恒參信道中傳輸時(shí)主要有：幅度頻率畸變和相位頻率畸變。為了減小幅度頻率畸變，在設(shè)計(jì)總的傳輸特性時(shí)，一般要求把幅度頻率畸變控制在一個(gè)允許的范圍內(nèi)， 通常采用均衡措施。相位頻率畸變也可以采用均衡措施來減小失真度。 3-4 什么是群延遲頻率特性？它與相位頻率特性有和關(guān)系？ 答：所謂群延遲頻率特性就是相位頻率特性對(duì)頻率的導(dǎo)數(shù)。 它與相位頻率特性的關(guān)系：若相位頻率特性用（W）來表示，則群延遲頻率特性（w）為： （w）=d（W）/dw3-5 3-5 隨參信道的特點(diǎn)如何？為什么信號(hào)在隨參信道中傳輸時(shí)會(huì)發(fā)生衰落現(xiàn)象? 答：隨參信道的特點(diǎn)：第一：對(duì)信號(hào)的衰耗隨時(shí)間而變化； 第二：傳輸?shù)臅r(shí)延隨時(shí)間而變化；第三：多徑傳播。信號(hào)在隨參信道中傳輸時(shí)會(huì)發(fā)生衰落現(xiàn)象是因?yàn)椋憾鄰絺鞑サ慕Y(jié)果使確定的載波信號(hào)變成了包絡(luò)和相位受到調(diào)制的窄帶信號(hào)；從頻譜上看，多徑傳輸引起了頻率彌散，即由單個(gè)頻率變成了一個(gè)窄帶頻譜。 3-6 信道中常見的起伏噪聲有哪些？它們的主要特點(diǎn)是什么？ 答：信道中常見的起伏噪聲有：熱噪聲，散彈噪聲，以及宇宙噪聲等。它們的主要特點(diǎn)是：無論在時(shí)域內(nèi)還是在頻域內(nèi)它們總是普遍存在和不可避免的。 3-7 信道容量是如何定義的？連續(xù)信道容量和離散信道容量的定義有何區(qū)別？ 答：對(duì)于一切可能的信息源概率分布來說，信道傳輸信息的速率R的最大值稱為信道容量，記之為C, 即 C=max R=maxHt(x) - Ht(x/y) 式中max表示對(duì)所有可能的輸入概率分布來說的最大值。 3-8 香農(nóng)公式有何意義？信道容量與“三要素“的關(guān)系如何？ 答：香農(nóng)公式 C=Blog(1+n/s) 表明了當(dāng)信號(hào)與作用在信道上的起伏噪聲的平均功率給定時(shí)，在具有一定頻帶寬度B的信道上,理論上單位時(shí)間內(nèi)可能傳輸?shù)男畔⒘康臉O限數(shù)值。一個(gè)連續(xù)信道的信道容量受“三要素“B,n,s的限制。只要這三個(gè)要素確定，則信道容量也就隨之確定。 當(dāng)n0=0或=s時(shí)，信道容量c= 。 第四章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 4-1 什么是線性調(diào)制？常見的線性調(diào)制有哪些？ 答：在幅度調(diào)制中，幅度已調(diào)信號(hào)的幅度隨基帶信號(hào)變化而成正比的變化；在頻譜結(jié)構(gòu)上，它的頻譜完全是基帶信號(hào)頻譜結(jié)構(gòu)在頻域內(nèi)的簡(jiǎn)單搬移，由于這種搬移是線性的，因此，幅度調(diào)制又稱為線性調(diào)制。 常見的線性調(diào)制有幅度調(diào)制等。 4-3 什么叫調(diào)制制度增益？其物理意義如何？ 答：調(diào)制制度增益是指輸出信噪比與輸入信噪比的比值G G=輸出信噪比/輸入信噪比 它可以對(duì)解調(diào)器的抗噪聲性能做出評(píng)估。 4-7 什么是門限效應(yīng)？AM信號(hào)采用包絡(luò)檢波法解調(diào)時(shí)為什么會(huì)產(chǎn)生門限效應(yīng)？ 答：包絡(luò)檢波器存在一個(gè)臨界值（“門限值”）：當(dāng)輸入信噪比大于該值時(shí)，包絡(luò)檢波器能正常工作，消息信號(hào)能夠無失真地從調(diào)恢復(fù)出來；當(dāng)小于該值時(shí)，包絡(luò)檢波器就不能作，消息信號(hào)將完全不能恢復(fù)。這種現(xiàn)象叫門限效應(yīng)。在大信噪比情況下，AM信號(hào)包絡(luò)檢波器的性能幾乎與同步檢測(cè)器相同。但隨信噪比的減小，包絡(luò)檢波器將在一個(gè)特定輸入信噪比值上出現(xiàn)門限效應(yīng)。 4-8 在小噪聲情況下，試比較AM系統(tǒng)和FM系統(tǒng)抗噪聲性能的優(yōu)劣。 答：在小噪聲情況下，在相同輸入信噪比的情況下，F(xiàn)M輸出信噪比要優(yōu)于AM輸出信噪比, 但是當(dāng)輸入信噪比降低到某一門限時(shí)，F(xiàn)M便開始產(chǎn)生門限效應(yīng)；若繼續(xù)降低輸入信噪比,則FM解調(diào)器 的輸出信噪比將急劇變壞，甚至比AM的性能好要差。 4-9 FM系統(tǒng)產(chǎn)生門限效應(yīng)的主要原因是什么? 答：FM系統(tǒng)產(chǎn)生門限效應(yīng)的主要原因是它的非線性的解調(diào)作用。 4-10 FM系統(tǒng)調(diào)制制度增益和信號(hào)帶寬的關(guān)系如何？這一關(guān)系說明什么問題？ 答：FM系統(tǒng)調(diào)制制度增益和信號(hào)帶寬的關(guān)系為： G=(S0/N0)/(Si/Ni) =3Mf*Mf*(Mf+1)這一關(guān)系說明，在大信噪比下，寬帶調(diào)頻解調(diào)器的制度增益是很高的， 對(duì)于調(diào)頻系統(tǒng)來說，增加傳輸帶寬就可以改善抗噪聲性能。 4-11 什么是頻分復(fù)用？ 答：頻分復(fù)用是按頻率分割多路信號(hào)的方法，即將信道的可用頻帶分成若干互不交疊的頻段，每路信號(hào)占據(jù)其中的一個(gè)頻段。在按收端用適當(dāng)?shù)臑V波器將多路信號(hào)分開，分別進(jìn)行解調(diào)和終端處理。 4-12 什么是復(fù)合調(diào)制？什么是多級(jí)調(diào)制？ 答：采用兩種或兩種以上調(diào)制方式形成的復(fù)用系統(tǒng)稱為復(fù)合調(diào)制系統(tǒng)。多級(jí)調(diào)制是指在一個(gè)復(fù)用系統(tǒng)內(nèi)，對(duì)同一個(gè)基帶信號(hào)進(jìn)行兩次以上同一種方式的調(diào)制。 第五章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng) 5-2 數(shù)字基帶信號(hào)有哪些常見的形式？它們各有什么特點(diǎn)？它們的時(shí)域表示式如何？ 答：數(shù)字基帶信號(hào)常見的形式有： 第一：?jiǎn)螛O性碼波形特點(diǎn)：在碼元時(shí)間內(nèi)或者有電壓或者無電壓，電極性單一。 第二：雙極性碼波形特點(diǎn)：二進(jìn)制符號(hào)0，1分別與正，負(fù)電位相對(duì)應(yīng)。 第三：?jiǎn)螛O性歸零碼波形特點(diǎn)：它的電脈沖寬度比碼元寬度窄，每個(gè)脈沖都回到零電位。 第四：雙極性歸零碼波形特點(diǎn)：每一符號(hào)都有零電位的間隙產(chǎn)生。 第五：差分碼波形特點(diǎn)：波形所代表的信息符號(hào)與碼元本身電位無關(guān)，而僅與相鄰碼元的電位變化有關(guān)。 第六：多元碼波形特點(diǎn)：一個(gè)脈沖可以代表多個(gè)二進(jìn)制符號(hào)。 5-4 什么是HDB3碼，差分雙相碼和？有哪些主要特點(diǎn)？ 答：HDB3碼的全稱是三階高密度雙極性碼，它的編碼原理是：先把消息代碼變換成AMI碼，然后去檢查AMI碼的連0串情況，當(dāng)沒有4個(gè)或4個(gè)以上的連0串時(shí)，則這時(shí)的 AMI碼就是HDB3碼；當(dāng)出現(xiàn)4個(gè)或4個(gè)以上的連0串時(shí)，則將每個(gè)連0 小段的第四個(gè)0變換成與其前一非0符號(hào)同極性的符號(hào)。顯然，這樣做可能破壞“極性交替反轉(zhuǎn)“的規(guī)律。這個(gè)符號(hào)就稱為破壞符號(hào)，用V符號(hào)表示。 HDB3碼的特點(diǎn)：編碼規(guī)則比較復(fù)雜，但譯碼比較簡(jiǎn)單；除了保持AMI碼的優(yōu)點(diǎn)外，還增加了使連0 串減小到至多3個(gè)的優(yōu)點(diǎn)，這對(duì)于定時(shí)信號(hào)的恢復(fù)十分有利。 差分雙相碼：先把輸入的非歸零波形變換成差分波形，用差分波形實(shí)行絕對(duì)雙相碼編碼，此時(shí)的輸出碼相對(duì)于輸入波形，稱為差分雙相碼。 差分雙相碼的特點(diǎn)：只使用兩個(gè)電平，能提供足夠的定時(shí)分量，又無直流漂移，編碼過程簡(jiǎn)單，但是占用帶寬較寬。 AMI碼的全稱是傳號(hào)交替反轉(zhuǎn)碼，編碼規(guī)則：代碼的0 仍變換為傳輸碼的0，而代碼中的1交替的變換為+1，-1，+1，-1，等等。 AMI碼的特點(diǎn)：無直流成分，且只有很小的低頻成分，譯碼簡(jiǎn)單，但不易于獲取定時(shí)信號(hào)。 5-5 什么是碼間干擾？它是如何產(chǎn)生的？對(duì)通信質(zhì)量有什么影響？ 答：在對(duì)某一時(shí)刻的波形抽樣時(shí)可能會(huì)由于其他時(shí)刻的波形的影響使抽樣判決發(fā)生錯(cuò)誤，這種干擾我們稱為碼間干擾。 碼間干擾造成誤碼率的增大。 5-6 為了消除碼間干擾，基帶傳輸系統(tǒng)的傳輸函數(shù)應(yīng)滿足什么條件？ 答：為了消除碼間干擾，基帶傳輸系統(tǒng)的傳輸函數(shù)應(yīng)滿足： 其中TSwD 5-8 什么是部分響應(yīng)波形？什么是部分響應(yīng)系統(tǒng)？ 答：有控制地在某些碼元的抽樣時(shí)刻引入碼間干擾，而在其余碼元的抽樣時(shí)刻無碼間干擾，那么就能使頻帶利用率提高到理論上的最大值，同時(shí)又可以降低對(duì)定時(shí)精度的要求。通常把這種波形稱為部分響應(yīng)波形。利用部分響應(yīng)波形進(jìn)行傳送的基帶傳輸系統(tǒng)稱為部分響應(yīng)系統(tǒng)。 5-13 什么是眼圖？由眼圖模型可以說明基帶傳輸系統(tǒng)的哪些性能？ 答：用一個(gè)示波器跨接在接受濾波器的輸出端，然后調(diào)整示波器水平掃描周期，使其與接受碼元的周期同步。 這時(shí)就可以從示波器顯示的圖形上，觀察出碼間干擾和噪聲的影響，從而估計(jì)出系統(tǒng)性能的優(yōu)劣程度。 所謂眼圖是指示波器顯示的的這種圖形，因?yàn)樵趥鬏敹M(jìn)制信號(hào)波形時(shí)，他很像人的眼睛。 5-14 什么是頻域均衡？什么是時(shí)域均衡？橫向?yàn)V波器為什么能實(shí)現(xiàn)時(shí)域均衡？ 答：頻域均衡的基本思想是利用可調(diào)濾波器的頻率特性去補(bǔ)償基帶系統(tǒng)的頻率特性，使包括可調(diào)濾波器在內(nèi)的 基帶系統(tǒng)的總特性滿足實(shí)際性能的要求。 5-15 時(shí)域均衡器的均衡效果是如何衡量的？什么是峰值畸變準(zhǔn)則？什么是均方畸變準(zhǔn)則？ 答： 第六章 什么是數(shù)字調(diào)制 6-1 什么是數(shù)字調(diào)制？它和模擬調(diào)制有哪些異同點(diǎn)？ 答：數(shù)字調(diào)制是用載波信號(hào)的某些離散狀態(tài)來表征所傳送的信息， 在接收端也只要對(duì)載波信號(hào)的離散調(diào)制參量進(jìn)行檢測(cè)。 模擬調(diào)制是對(duì)載波信號(hào)的參量進(jìn)行連續(xù)調(diào)制，在接收端則對(duì)載波信號(hào)的調(diào)制參量連續(xù)的進(jìn)行估計(jì)。 6-2 什么是振幅鍵控？2ASK信號(hào)的波形有什么特點(diǎn)？ 答：振幅鍵控是用基帶信號(hào)控制載波的幅度作離散變化，也就是載波的幅度隨著 數(shù)字信號(hào)1和0在兩個(gè)電平之間轉(zhuǎn)換。 6-3 OOK信號(hào)的產(chǎn)生及解調(diào)方法如何？ 答：產(chǎn)生方法：第一種：一般的模擬幅度調(diào)制方法； 第二種：鍵控方法。 解調(diào)方法：第一種：非相干解調(diào)； 第二種：相干解調(diào)。 6-4 OOK信號(hào)的功率譜密度有何特點(diǎn)？ 答：OOK信號(hào)的功率譜密度的特點(diǎn)： 第一：由連續(xù)譜和離散譜兩部分組成； 第二：OOK信號(hào)的帶寬是基帶脈沖波形帶寬的兩倍； 第三：OOK信號(hào)的第一旁瓣峰值比主峰值衰減14Db。 6-5 什么是移頻鍵控？2FSK信號(hào)的波形有什么特點(diǎn)？ 答：2FSK是用數(shù)字基帶信號(hào)控制載波的頻率變化，0符號(hào)對(duì)應(yīng)于載頻1，1符號(hào)對(duì)應(yīng)于載頻2， 而且1和2之間的改變是瞬間完成的。 6-6 2FSK信號(hào)的產(chǎn)生及解調(diào)方法如何？ 答：產(chǎn)生：第一種：利用調(diào)頻模擬法實(shí)現(xiàn)；第二種：鍵控法，即利用受矩形脈沖序列控制的開關(guān)電路對(duì)兩個(gè)不同的獨(dú)立頻率源進(jìn)行選通。 解調(diào)方法：第一種：非相干解調(diào)； 第二種：相干解調(diào)。 6-7 相位不連續(xù)的2FSK信號(hào)的功率譜密度有何特點(diǎn)？ 答：第一：2fsk信號(hào)的功率譜同樣有連續(xù)譜和離散譜組成； 第二：若兩個(gè)載頻之差較小，則連續(xù)譜出現(xiàn)單峰；反之，則出現(xiàn)雙峰； 第三：傳輸此信號(hào)所需的第一零點(diǎn)帶寬為 /f2-f1/+2fs6-8 什么是絕對(duì)相移？什么是相對(duì)相移？它們有何區(qū)別？ 答：絕對(duì)相移是利用載波相位（初相）的絕對(duì)值來表示數(shù)字信號(hào)。 相對(duì)相移是利用相鄰碼元的載波相位的相對(duì)變化來表示數(shù)字信號(hào)。 區(qū)別：2dpsk的波形的同一相位并不對(duì)應(yīng)相同的數(shù)字信息符號(hào)，而前后碼元的相對(duì)相位的差才唯一決定信息符號(hào)。 6-9 2PSK和2DPSK信號(hào)可以用哪些方法產(chǎn)生和解調(diào)？他們是否可以采用包絡(luò)檢波法解調(diào)？為什么？ 答：產(chǎn)生：第一種：利用調(diào)頻模擬法實(shí)現(xiàn)； 第二種：鍵控法，又分為相位選擇法和調(diào)相法。 解調(diào)方法：第一種：相干解調(diào)； 第二種：差分相干解調(diào)。 6-10 2PSK和2DPSK信號(hào)的功率譜密度有何特點(diǎn)？試將它們與OOK信號(hào)的功率譜密度加以比較。 答：2PSK和2DPSK信號(hào)的功率譜是完全相同的，同樣有連續(xù)譜和離散譜組成，但當(dāng)雙極性基帶信號(hào)已相等的概率出現(xiàn)時(shí)，將不存在離散部分。 6-11 試比較OOK系統(tǒng)，2FSK系統(tǒng)，2PS