通信原理第三版课后思考题答案 樊昌信
第一章 1.1 消息和信息有什么区别？信息和信号有何区别？ P1 语音，文字，图形，图像等都是消息，信息则是消息中包含有意义的内容，或者说有效内容，信息必须转换为电信号，才能在通信 系统中传输，所以，信号是消息的载体。 1.2 什么是模拟信号？什么是数字信号？ P3 在时间上和幅值上均是连续的信号称为模拟信号，在时间和幅值都离散的信号称为数字信号。 1.3 数字通信有何优点？ P3 P4 （1）由于数字信号的可能取值数目有限，所以在失真没有超 过给定值的条件下，不影响接收端的正确判决。此外，在有多次转发 的线中， 每个中继站都可以对有失真的接收信号加以整形， 消除沿 途线中波形误差的积累， 从而使经过远距离传输后， 在接收端仍能 得到高质量的接收信号。 （2）在数字通信系统中，可以采用纠错编码 等差错控制技术，从而大大提高系统的抗干扰性。 （3）可以采用保密 性极高的数字加密技术，从而大大提高系统的保密度。 （4）可以综合 传输各种模拟和数字输入消息，包括语音、文字、图像、信令等；并 且便于存储和处理（包括编码、变换等） 。 （5）数字通信设备和模拟 通信设备相比，设计和制造更容易，体积更小，重量更轻。 （6）数字 信号可以通过信源编码进行压缩，以减少多余度，提高信道利用率。 （7）在模拟调制系统中，例如调频，接收端输出信噪比仅和带宽成 正比的增长；而在数字调制系统中，例如脉冲编码调制，输出信噪比 随带宽按指数规律增长。 1.4 信息量的定义是什么？信息量的单位是什么？ P2 (1) I ? loga （Bit) 1.5 按照占用频带分，信号可以分为哪几种？ P5 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？ P4 信源编码用以减少数字信号的冗余度，提高数字信号的有效性； 如果是模拟信源（如话筒） ，则它还包括 A/D 转换功能，把模拟输入 信号转变成数字信号。在某些系统中，信源编码还包含加密功能，即 在压缩后还进行保密编码。信道编码的目的是提高信号传输的可靠 性。 它在经过信源编码的信号中增加一些多余的字符， 以求自动发现 或纠正传输中发生的错误。 1.7 何谓调制？调制的目的是什么？ P4P5 调制包含调节和调整的含义。调制的主要目的是使经过编码1 ? ? loga P( x) 为信息量的定义。信息量的单位为比特 P( x)的信号特性与信道的特性相适应， 使信号经过调制后能够顺利通过信 道传输。 另一目的是为了把来自多个信号源的信号合并在一起经 过同一信道传输， 也采用调制的方法区分各个信号。 可以利用调制来 划分各信号，解决多信号复用问题。 1.8 数字通信系统有那些性能指标？ P6 P7 传输速率（码元速率，信息速率，消息速率） 错误率（误码 率，误比特率，误字率） 频带利用率 能量利用率 1.9 信道有哪些传输特性？ 噪声特性、频率特性、线性特性和时变特性等。 1.10 无线信道和信道的种类有哪些？ P9 无线信道的种类：视线、地波、天波。 P12 信道的种类：明线、对称电缆和同轴电缆。 1.11 信道的模型有哪几种？ P14 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？ P14 把发送端调制器输出端至接收端解调器输入端之间的部分称为 信道，其中可能包括放大器、变频器和天线等装置；在通信网中，由 于有多个发送端和接收端， 还会有交换设备。 在研究各种调制制度的 性能时使用这种定义是很方便的。所以，它也称为调制信道。此外， 在讨论数字通信系统中的信道编码和解码时， 我们把编码器输出端至 解码器输入端之间的部分称为编码信道。 1.13 何谓多径效应？ P16 （1）信号的传输衰减随时间而变； （2）信号的传输时延随时间 而变； （3）信号经过几条径到达接收端，而且每条径的长度（时 延）和衰减都随时间而变，即存在多径现象。 1.14 电磁波有哪几种方式？ P9 视线 地波 天波1.15 适合在光纤中传输的光波波长有哪几个？ P13 1.31? m 和 1.5? m 1.16 什么是快衰落？什么是慢衰落？ P16 P17 多径使包络产生的起伏虽然比信号的周期缓慢， 但是其 周期仍然可能是在秒的数量级。 故通常将由多径效应引起的衰落称为 快衰落。 这种衰落的起伏周期可能以若干天或若干小时计， 故这种衰 落为慢衰落。 1.17 信道中的噪声有哪几种？ P18 按来源分，人为噪声，自然噪声；按性质分，脉冲噪声，窄带 噪声，起伏噪声。 1.18 热噪声是如何产生的？ P18 热噪声来自一切电阻性元器件中电子的热运动。 3.1 调制的目的？ P56 第一，通过调制可以把基带调制信号的频谱搬移到载波频率附 近。这就是将基带信号变为带通信号。选择需要的载波频率，就可以 将信号的频谱搬移到希望的频段。 第二， 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？ 线 线性调制有哪几种？ 调幅信号 单边带信号 双边带信号 残留边带信号 3.4 非线性调制有哪几种？ 调频信号和调相信号 3.5 振幅调制和双边带调制的区别何在？两者的已调信号的带宽是 否相等？ （1）振幅调制信号包含直流分量，双边带调制的信号不包含直流分 量。 （2）相等 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？ 是。 3.7 对产生残留边带信号的滤波器特性有何要求？ P61 了。 3.8 残留边带调制特别适用于哪种基带信号？ P61 适合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达式？S f (t ) ? A c o s? [o t ? ? 0 ? k f ? m(t )dt ]滤波器的截至特性对于载波频率 f0 具有互补的对称性就可以S p (t ) ? A cos[?0t ?? 0 ? k p m(t )] 3.10 什么是频率调制的调制指数？ 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达式？FM ? （ 2 ?w ? Wm ) ? 2(?f ? f m )3.12 试述角度调制的主要优点？ P65 角度调制信号的振幅并不包含调制信号的信息，所以不会因信 号振幅的改变而使信息受到损失。 信道中的衰落及噪声对于信号的角 度的影响与振幅受到的影响相比要小的多， 所以角度调制信号的抗干 扰能力强。 4.1 模拟信号经过抽样后，是否成为取值离散的信号了？ 不是，还是模拟信号，因为此抽样值仍然是一个取值连续的变量。 4.2 对于低通模拟信号而言，为了能无失真的恢复，抽样频率和其带 宽有什么关系？ P71f s ? 2B4.3 何谓奈奎斯特抽样速率和奈奎斯特抽样间隔？ P70 最低的抽样频率 2 f H 称为奈奎斯特抽样速率，与此相应的最大 的抽样时间间隔1 称为奈奎斯特抽样间隔。 2 fH4.4 发生频率混叠的原因是什么？ P70 抽样频率低于奈奎斯特抽样速率。 4.5 对于带通信号而言，若抽样频率高于图 4.2.5 所示曲线，是否就 能不发生频谱混叠？ ？？？？？ 4.6 PCM 语音通信通常的标准抽样频率等于多少？ P76 8000HZ4.7 信号量化的目的是什么？ 使抽样信号数字化 4.8 非均匀量化有什么优点？ 改善抽样信号中的小信号的量噪比。 4.9 在 A 压缩律特性中，若选用 A=1，将得到什么压缩效果？ 4.10 在 ? 压缩律特性中，若选用 ? =0，将得到什么压缩效果？4.11 我国采用的语音量化标准，是符合 A 律还是 ? 律？ P75 A律4.12 在 PCM 系统中，为什么常用折叠码进行编码？ P81 折叠码的优点是误码对于小电压的影响较小。由于语音信号的 小电压出现的概率较大， 所以折叠码有利于减小语音信号的平均量化 噪声。 4.13 何谓信号量噪比？有无办法消除它？ P86 信号功率与量化噪声功率之比为信号量噪比。最大信号量噪比 为Smax ?2 f 2 3 f f3 3 ? 2 s 2 [ ( s )] ? 2 ( 2s ) Nq 8? f s ? f L 8? f 0 f L无4.14 在 PCM 系统中，信号的量噪比和信号带宽有什么关系？ 呈指数规律增长 4.15 ＤＰＣＭ和增量调制之间有什么关系？ P84 增量调制 DM 可以看成是一种最简单的 DPCM。当 DPCM 系 统中的量化电平数取为 2， 且预测器仍简单地是一个延迟时间为抽样 时间间隔 T 的延时线时，此 DPCM 系统称为增量调制系统。 5.1 何为 ASCII 码？它用几个比特表示一个字符？试写出 ASCII 码 中字符“A”和“a”的码组。 ASCII 码使用指定的 7 位或 8 位二进制数组合来表示 128 或 256 种可能的字符。8 比特表示一个字符。“A”的码组为 1000001“a” 的码组为 1100001. 5.2 试述双极性波形的优缺点。 P91 优点： （1）单极性波形有直流分量，在许多不能通过直流电流 的通信线中不能传输。 而双极性波形， 当数字信号中的 “0” 和 “1” 以等概率出现时，没有直流分量。 （2）双极性波形节省能源。 （3） 在接收端对每个接收码元做判决时， 对于单极性波形， 判决门限一般 应设定在 V/2,即在判决时刻若电平高于 V/2 就判为接收到“1” （或 “0” ） ，低于 V/2 就判为接收到“0” （或“1” ） 。缺点：由于接收信 号电平 V 是不稳定的，所以对设定判决门限造成困难。 5.3 试述 HDB3 码的编码规则及其优缺点。 P92 P93 5.5 随机脉冲信号序列的功率谱中的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？ P97 P98 （1）信号中离散谱分量的波形具有周期性，其中包含有码 元定时信息， 它可以用于在接收端建立码元同步。 对于没有离散谱分 量的信号， 在接收端则需要对其进行某种变换， 使其谱中含有离散分 量， 才能从中提取码元。 （2） 双极性信号 g(t)=-g(t),且概率 P=1/2 时， 没有离散谱分量。 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？ P98 （1）由于系统传输特性影响，可能使相邻码元的脉冲波形互相 重叠， 从而影响正确判决。 这种相邻码元间的互相重叠称为码间串扰。 （2）原因是系统总传输特性 H（f）不良（3）是 5.7 基带传输系统的传输函数满足什么条件时不会引起码间串扰？ P99H( f ) ? {1 T，lfl? T 2 0其他5.8 何谓奈奎斯特准则？ 何谓奈奎斯特速率？ P99 为得到无码间串扰的传输特性，系统传输函数不必须为矩形， 而容许是具有缓慢下降边沿的任何形状， 只要此传输函数是实函数并 且在 f=W 处奇对称，这称为奈奎斯特准则。2Baud/Hz 是最高可能 达到的单位带宽速率，并称为奈奎斯特速率。 5.9 何谓滚降？为什么在设计时常常采用滚降特性？ P100 （1） 由于这时滤波器的边沿缓慢下降， 通常称之为滚降。 （2） 具有滚降特性的滤波特性仍能保持每秒 2W 码元的传输速率， 但是它 占用的带宽增大了，因此频带利用率有所降低。 5.15 何谓眼图？它有什么功用？在示波器的 X 和 Y 轴上加入什么电 压才能观看眼图？ P105 眼图就是用示波器实际观察接收信号质量的方法。 眼图可以显 示传输系统性能缺陷对于基带数字信号的传输影响。 在示波器的垂直 （Y）轴上加入接收信号码元序列电压，在水平（Ｘ）轴上加入一个 锯齿波， 其频率等于信号码元的传输速率， 即示波器水平时间轴的长 度等于信号码元的持续时间。 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？ P106 （1）为了减少码间串扰，通常需要在系统中插入另一种滤波 器来补偿，这种滤波器称为均衡器。？？？？？ 5.17 何谓均衡器？ 为什么常用横向滤波器作为均衡器， 而不用由电 感和电容组成的滤波器？ P106 （2）横向滤波器很容易做成特性可调的，因此它常用来作为 均衡器使用。 6.1 何谓带通调制？带通调制的目的是什么？ P114 带通调制通常需要一个正弦波作为载波， 把基带数字信号调制 到这个载波上，是这个载波的一个或几个参量（振幅，频率，相位） 上载有基带数字信号的信息。 目的是使以调信号的频谱适合在给 定的带通信道中传输。 6.2 何谓线性调制？何谓非线 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搬移了。 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就完全不同了， 已不仅仅是简单的频谱 平移，在已调信号频谱中通常会出现许多新的频率分量。 6.3 P115 逆时针 6.4 P115 第二象限 6.5 何谓相干接收？何谓非相干接收？ P115 在接收设备中利用载波相位信息去检测信号的方法称为相干 检测和相干解调。反之，若不利用载波相位的信息检测信号，则称为 非相干检测或非相干解调。 6.6 试问 2ASK 信号产生和解调的分别有几种方法？ 产生：相乘电和开关电 解调：包络检波法和相干解调法6.7 试问 2ASK 信号的带宽和其基带信号的带宽有什么关系？ 2倍 6.8 试问 2FSK 信号属于线性调制还线ＰＳＫ为非线ASK 为线FSK 信号相邻码元的相位是否连续与其产生关系有何关 系？ 调频器产生的 2FSK 信号相邻码元相位连续，开关法产生的 2FSK 信号相邻码元相位不连续。 6.10 试问 2FSK 信号的带宽和其基带信号的带宽有什么关系？ 2 倍 6.11 试问常用的 2FSK 信号解调方法是相干解调还相干解调？ 为什么？ P126 在信道特性不稳定的情况下，例如无线电信道，接收信号的相 位在不断的变化， 很难实现相干接收， 故 2FSK 信号的接收多采用包 络检波法（非相干解调法） 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？ 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？ 是 6.16 试问 2DPSK 信号相邻码元间的波形是否连续和什么因素有 关？ 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。 6.17 试问 2DPSK 信号有几种解调方法？试比较其优缺点。 P132 P133 （1）相位比较法和相干解调法（极性比较法） 6.18 试问 2PSK 信号和 2ASK 信号之间有什么关系？ P130 2ASK 信号可以看成是 2PSK 信号与载波的叠加，而 2PSK信号可以看成是载波后的 2ASK 信号。 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。 P136 6.6.1 图。非相干 ASK，相干 ASK，非相干 FSK，相干 FSK，非相干 DPSK， 相干 DPSK，PSK。上传自汉口学院 张斌
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