《通信原理》思考題答案.doc

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1.2何謂數(shù)字信號(hào)，何謂模擬信號(hào)，兩者的根本區(qū)別是什么? 數(shù)字信號(hào)指電信號(hào)的參量?jī)H可能取有限個(gè)值；模擬信號(hào)指電信號(hào)的參量可以取連續(xù)值。他們的區(qū)別在于電信號(hào)參量的取值是連續(xù)的還是離散可數(shù)的。 1.3何謂數(shù)字通信，數(shù)字通信有哪些優(yōu)缺點(diǎn)? 傳輸數(shù)字信號(hào)的通信系統(tǒng)統(tǒng)稱為數(shù)字通信系統(tǒng)； 優(yōu)點(diǎn)：1.抗干擾能力強(qiáng)；2.傳輸差錯(cuò)可以控制；3.便于加密處理4.便于存儲(chǔ)、處理和交換；5.設(shè)備便于集成化、微機(jī)化；6.便于構(gòu)成綜合數(shù)字網(wǎng)和綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)。 缺點(diǎn)：占用信道頻帶較寬。一路模擬電話的頻帶為4KHZ帶寬，一路數(shù)字電話約占64KHZ。 1-7按傳輸信號(hào)的復(fù)用方式，通信系統(tǒng)如何分類(lèi)？ 頻分復(fù)用，時(shí)分復(fù)用，碼分復(fù)用。 1-11衡量數(shù)字通信系統(tǒng)有效性和可靠性的性能指標(biāo)有哪些？ 有效性用傳輸速率和頻帶利用率來(lái)衡量，可靠性用差錯(cuò)率來(lái)衡量，差錯(cuò)率有誤碼率，誤信率。 1-12何謂是碼元速率和信息速率？他們之間的關(guān)系如何？ 碼元速率定義為每秒鐘傳送碼元的數(shù)目，單位為波特；信息速率定義為每秒鐘傳送的信息量，單位是bit/s。 1-13何謂誤碼率和誤信率？它們之間關(guān)系如何? （1）誤碼率是碼元在傳輸系統(tǒng)中被傳錯(cuò)的概率。指錯(cuò)誤的碼元數(shù)在傳輸碼元數(shù)中所占的比例，Pe=錯(cuò)誤碼元數(shù)/傳輸總碼元數(shù)。 （2）誤信率是碼元在傳輸系統(tǒng)中被丟失的概率。指錯(cuò)誤接收地比特?cái)?shù)在傳輸總比特?cái)?shù)中占得比例Pb=錯(cuò)誤比特?cái)?shù)/傳輸總比特?cái)?shù)。 （3）它們是描述差錯(cuò)率的兩種不同表述。在二進(jìn)制中，二者數(shù)值相等。 1-14消息中包含的信息量與以下哪些因素有關(guān)？ A消息出現(xiàn)概率；B消息的種類(lèi)；C消息的重要程度。選A 2.2.試分別說(shuō)明能量信號(hào)和功率信號(hào)的特性。 答：能量信號(hào)的其能量為有限的正值，但其功率等于零；功率信號(hào)其能量為無(wú)窮大，其平均功率為有限值。 3.3.什么是寬平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程？什么是嚴(yán)平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程？它們之間有什么關(guān)系？ 答：寬平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程：若一個(gè)隨機(jī)過(guò)程的數(shù)學(xué)期望與時(shí)間無(wú)關(guān)，而其相關(guān)函數(shù)僅與時(shí)間間隔相關(guān)稱之為寬平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程。嚴(yán)平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程：若一個(gè)隨即過(guò)程任何的n維分布函數(shù)或概率密度函數(shù)與時(shí)間起點(diǎn)無(wú)關(guān)，則之為嚴(yán)平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程。 關(guān)系：一個(gè)嚴(yán)平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程，只要他的均值有界則必然是寬平穩(wěn)的；反之不然。 3.8.什么是窄帶隨機(jī)過(guò)程？它的頻譜和時(shí)間波形有什么特點(diǎn)？ 答：如果隨機(jī)過(guò)程的頻譜密度分布在一個(gè)遠(yuǎn)離零頻的很窄的頻率范圍內(nèi)，則稱其為窄帶隨即過(guò)程。其頻譜分布特點(diǎn)是帶寬遠(yuǎn)小于中心頻率，時(shí)間波形上的特點(diǎn)是呈現(xiàn)出包絡(luò)和相位隨機(jī)緩慢變化的正弦波。 3.13.何為高斯白噪聲？它的概率密度函數(shù)、功率頻譜密度如何表示？ 答：如果白噪聲取值的概率密度分布服從高斯分布，則稱之為高斯白噪聲，其概率密度函數(shù)為高斯函數(shù)，其功率譜密度為常數(shù)。 3.14.不相關(guān)、統(tǒng)計(jì)獨(dú)立、正交的含義各是什么？他們之間的關(guān)系如何？ 答：如果兩個(gè)隨機(jī)變量的協(xié)方差函數(shù)為零，則稱他們不相關(guān)；如果兩個(gè)隨機(jī)變量的聯(lián)合概率密度等于它們各自概率密度的乘積，則稱他們統(tǒng)計(jì)獨(dú)立。如果兩個(gè)隨機(jī)變量的互相關(guān)函數(shù)為零，則稱他們正交。兩個(gè)均值為零的隨機(jī)變量如果統(tǒng)計(jì)獨(dú)立，則一定是正交及不相關(guān)；兩個(gè)均值為零的隨機(jī)變量正交與不相關(guān)等價(jià)。 4.4 視距傳播距離和天線高度有什么關(guān)系? 天線高度越高，視距傳播的距離越遠(yuǎn)，其具體關(guān)系為H=D^2/50 其中H 為天線高度，單位為米，D為視距傳播距離，單位為千米。 4.6何為多徑效應(yīng)? 多徑傳播對(duì)信號(hào)的影響稱為多徑效應(yīng)。 4.7什么事快衰落？什么是慢衰落？ 由多徑效應(yīng)引起的衰落稱為快衰落；由信號(hào)路徑上由于季節(jié)，日夜，天氣等變化引起的信號(hào)衰落稱為慢衰落。 4.8何謂恒參信道？何謂隨參信道？他們分別對(duì)信號(hào)傳輸有哪些主要影響。 信道特性基本上不隨時(shí)間變化或者變化很慢稱為恒參信道；信道特性隨機(jī)變化的信道稱為隨機(jī)信道；恒參信道對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊懣梢酝耆?，而隨參信道對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊懼荒茉诮y(tǒng)計(jì)平均的意義下消除。 4.14信道中的噪聲有哪幾種？ 信道中得噪聲可以分為脈沖噪聲、窄帶噪聲、起伏噪聲。 4.18試寫(xiě)出連續(xù)信道容量的表達(dá)式 由此式看出信道容量的大小決定于哪些參量 連續(xù)信道的信道容量計(jì)算式為Ct=Blog2(1+S/N)(b/s)，可以看出信道容量與信道的帶寬B，信號(hào)的平均功率S和噪聲的平均功率N有關(guān)。 5.2、什么是線性調(diào)制？常見(jiàn)的線性調(diào)制有哪些？ 正弦載波的幅度隨調(diào)制信號(hào)做線性變化的過(guò)程。從頻譜上說(shuō)，已調(diào)信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)與基帶信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)相同，只是頻率位置發(fā)生變化。常見(jiàn)的線性調(diào)制有調(diào)幅，雙邊帶，單邊帶和殘留邊帶調(diào)制。 5.6、SSB的產(chǎn)生方法有哪些？各有何技術(shù)難點(diǎn)？ SSB信號(hào)產(chǎn)生方式可以分為濾波法（技術(shù)難點(diǎn)：邊帶濾波器的制作）和相移法（帶移相網(wǎng)絡(luò)的制作）。 5.11 什么是門(mén)限效應(yīng)？AM信號(hào)采用包絡(luò)檢波解調(diào)時(shí)為什么會(huì)產(chǎn)生門(mén)限效應(yīng)。 當(dāng)包絡(luò)檢波器的輸入信噪比降到一個(gè)特定的數(shù)值后，檢波器的輸出信噪比出現(xiàn)急劇惡化的一種現(xiàn)象成為門(mén)限效應(yīng)。 門(mén)限效應(yīng)本質(zhì)上是有包絡(luò)檢波器的非線性引起的。可以理解為當(dāng)小信噪比時(shí)，解調(diào)器的輸出端沒(méi)有信號(hào)項(xiàng)，會(huì)把有用的信號(hào)擾亂成隨機(jī)噪聲。 5.16 FM產(chǎn)生門(mén)限效應(yīng)的主要原因是什么？ 主要是非線性的解調(diào)作用。 5.18 什么是頻分復(fù)用？ 頻分復(fù)用中，一個(gè)信道的可用頻帶被分為若干個(gè)互不重疊的頻段，每路信號(hào)占用其中的一個(gè)頻段，在接收端，通過(guò)濾波器選出其中所要接收的信號(hào)，再進(jìn)行解調(diào)。 6.4構(gòu)成AMI碼和HDB3碼的規(guī)則是什么？它們各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？ AMI的編碼規(guī)則：將消息代碼0（空號(hào)）仍然變換成傳輸碼0，而把1（傳碼）交替的變換為傳輸碼的+1，-1…。因此AMI碼為三電平序列，三元碼，偽三進(jìn)制，1B/1T碼。AMI的優(yōu)點(diǎn)：（1）0,1不等概率是也無(wú)直流。（2）零頻附近的低頻分量小。（3）整流后及RZ碼。（4）編譯碼電路簡(jiǎn)單而且便于觀察誤碼情況。AMI的缺點(diǎn)是：連續(xù)0碼多時(shí)，RZ碼連0也多，不利于提取高質(zhì)量的位同步信號(hào)。 HDB3的編碼規(guī)則：先把消息代碼變換AMI碼，然后去檢查AMI碼的連零情況，沒(méi)有四個(gè)或者四個(gè)以上的連零串時(shí)，這時(shí)的AMI碼就是HDB3碼；當(dāng)出現(xiàn)四個(gè)或者四個(gè)以上的連零串時(shí)，將四個(gè)連零小段的第四個(gè)0變換于遷移非0符號(hào)同極性的符號(hào)，稱為V符號(hào)（破壞碼）。當(dāng)相鄰V符號(hào)之間有偶數(shù)個(gè)非零符號(hào)時(shí)，再將該小段的第一個(gè)0變成+B或者-B（平衡碼），B符號(hào)的極性與前一非零符號(hào)的極性相反，并讓后面的非0符號(hào)從V符號(hào)開(kāi)始再交替變化。HDB3碼的優(yōu)點(diǎn)：保持了AMI的優(yōu)點(diǎn)，還增加了使連零串減少到至多三個(gè)，對(duì)于定時(shí)信號(hào)的恢復(fù)是十分有利的。 6.6什么是碼間干擾？它是如何產(chǎn)生的？對(duì)通信質(zhì)量有什么影響？ 碼間干擾的產(chǎn)生是因?yàn)樵诘趉個(gè)抽樣時(shí)刻理想狀態(tài)時(shí)抽樣時(shí)刻所得的是僅有第k個(gè)波形在此時(shí)刻被取值，但在實(shí)際系統(tǒng)中，會(huì)有除了第k個(gè)波形以外的波形可能再抽樣時(shí)刻被取值。碼間干擾會(huì)導(dǎo)致判決電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行誤判，使信號(hào)失真，產(chǎn)生誤碼，從而通信質(zhì)量下降。 6.8何謂奈奎斯特速率和奈奎斯特帶寬？此時(shí)的頻帶利用率有多大？ 理想低通傳輸特性的帶寬稱為奈奎斯特帶寬，將該系統(tǒng)無(wú)碼間干擾的最高傳輸速率稱為奈奎斯特速率。此時(shí)頻帶利用率為2B/HZ。 6.12無(wú)碼間串?dāng)_時(shí)，基帶傳輸系統(tǒng)的誤碼率與哪些因素有關(guān)？如何降低系統(tǒng)的誤碼率？ 無(wú)碼間干擾時(shí)，基帶傳輸系統(tǒng)的誤碼率與抽樣判決時(shí)的信噪比有關(guān)。要降低系統(tǒng)的誤碼率需要提高抽樣判決時(shí)的信噪比，可以降低信道噪聲或者提高信號(hào)平均功率。 6.13什么是眼圖？它有什么作用？由眼圖模型可以說(shuō)明基帶傳輸系統(tǒng)的哪些性能？具有升余弦脈沖波形的HDB3碼的眼圖應(yīng)是什么樣的圖形？ 眼圖是實(shí)驗(yàn)手段估計(jì)基帶傳輸系統(tǒng)性能的一種方法。它是指接收濾波器輸出信號(hào)波形在示波器上疊加所形成的圖像。 1.最佳抽樣時(shí)刻是“眼睛”張最大的時(shí)刻；2.對(duì)定時(shí)誤差的靈敏度可由眼睛的斜率決定，斜率越陡，對(duì)定時(shí)誤差就越靈敏；3.圖中陰影區(qū)域的垂直高度表示信號(hào)畸變范圍；4.圖中央的橫軸位置對(duì)應(yīng)判決門(mén)限電平；5.在抽樣時(shí)刻上，上下陰影區(qū)的間隔距離之半為噪聲容限，即若噪聲瞬時(shí)值超過(guò)這個(gè)容限，即可能發(fā)生錯(cuò)誤判決。 具有升余弦脈沖波形的HDB3碼的眼圖中間會(huì)有一條代表0的水平線。 6.14什么是部分響應(yīng)波形？什么是部分響應(yīng)系統(tǒng)？ 人為的有規(guī)律的在抽樣時(shí)刻引入碼間串?dāng)_，并在接收判決前加以消除，從而可以達(dá)到改頻譜特性，壓縮傳輸頻帶，使頻帶利用率提高到理論最大值，并加速傳輸波形尾巴地衰落和降低對(duì)定時(shí)精度要求的目的。通常把這種波形稱為部分響應(yīng)波形。利用部分響應(yīng)波形傳輸?shù)幕鶐到y(tǒng)稱為部分響應(yīng)系統(tǒng)。 7.1.什么是數(shù)字調(diào)制？它和模擬調(diào)制有哪些異同點(diǎn)？ 數(shù)字調(diào)制是用載波信號(hào)的某些離散狀態(tài)來(lái)表征傳送的信息，在接收端對(duì)載波信號(hào)的離散調(diào)制參量進(jìn)行檢測(cè)。 和模擬調(diào)制一樣，數(shù)字調(diào)制也有調(diào)幅，調(diào)頻和調(diào)相三種基本形式，并可以派生出多種其他形式。在原理上二者并沒(méi)有什么區(qū)別。只不過(guò)模擬調(diào)制是對(duì)載波信號(hào)的參量進(jìn)行離散調(diào)制，在接收端也只需對(duì)載波信號(hào)的離散調(diào)制參量估值 7.5.什么事頻移鍵控？2FSK信號(hào)產(chǎn)生和解調(diào)方法有哪些？ 頻移鍵控是指用不同的載頻來(lái)表示所傳送的數(shù)字信息。（1）利用矩形脈沖序列對(duì)一個(gè)載波進(jìn)行調(diào)頻產(chǎn)生；（2）利用受矩形脈沖序列控制的開(kāi)關(guān)電路對(duì)兩個(gè)不同的頻率進(jìn)行選通，即鍵控法。 FSK的解調(diào)通常采用非相干解調(diào)和相干解調(diào)兩種方法，同時(shí)還有鑒頻法，過(guò)零檢測(cè)法和差分檢波法。 7.11.二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的誤碼率與哪些因素有關(guān)? 與其調(diào)制方式、解調(diào)方式和信噪比有關(guān)。 7.16.何謂多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制？與二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制相比，多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？ 采用多種基帶波形的數(shù)字調(diào)制稱為多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制，優(yōu)缺點(diǎn)為：1，在相同傳碼率時(shí)，多進(jìn)制比二進(jìn)制傳輸?shù)男畔⒘看颍?，在相同傳信率時(shí)，多進(jìn)制比二進(jìn)制所需要的碼率低，帶寬窄；3，在相同噪聲情況下，多進(jìn)制的抗噪聲性能不如二進(jìn)制好。 9.1 模擬信號(hào)在抽樣后，是否變成時(shí)間離散和取值離散的信號(hào)了？ 模擬信號(hào)在進(jìn)行抽樣和變成時(shí)間離散信號(hào)，其取值仍然是連續(xù)的。 9.4 試說(shuō)明什么是奈奎斯特速率和奈奎斯特間隔？ 對(duì)無(wú)失真恢復(fù)低通信號(hào)的所要求的最低采樣的最低采樣速率稱為奈奎斯特速率，與此相對(duì)的最小抽樣時(shí)間間隔稱為奈奎斯特間隔 9.7 PCM電話通信常用的抽樣標(biāo)準(zhǔn)頻率等于多少? 8000Hz 9.15 在PCM電話信號(hào)中，為什么采用折疊碼進(jìn)行編碼? 因?yàn)殡娫捫盘?hào)的幅值只要集中在幅度較小的區(qū)間，采用折疊碼進(jìn)行編碼可以減少誤碼對(duì)信號(hào)造成的影響。 9.17 在PCM系統(tǒng)中，信號(hào)量燥比和信號(hào)帶寬有什么關(guān)系? 在低通信號(hào)的最高頻率給定是PCM系統(tǒng)的輸出量燥比隨系統(tǒng)帶寬按指數(shù)規(guī)律增加。 9.18增量調(diào)制系統(tǒng)中有哪些量化噪聲？ 一般有量化噪聲和過(guò)載量化噪聲。 9.20試述時(shí)分復(fù)用的優(yōu)點(diǎn)？ 時(shí)分復(fù)用的優(yōu)點(diǎn)在于便于實(shí)現(xiàn)數(shù)字通信，易于制造，適于采用集成電路實(shí)現(xiàn)，生產(chǎn)成本低。 10.1試問(wèn)數(shù)字信號(hào)最佳接收以什么指標(biāo)作為準(zhǔn)則？ 最小總錯(cuò)誤概率。 10.6