《通信原理》思考題答案.doc

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1.2何謂數字信號，何謂模擬信號，兩者的根本區(qū)別是什么? 數字信號指電信號的參量僅可能取有限個值；模擬信號指電信號的參量可以取連續(xù)值。他們的區(qū)別在于電信號參量的取值是連續(xù)的還是離散可數的。 1.3何謂數字通信，數字通信有哪些優(yōu)缺點? 傳輸數字信號的通信系統(tǒng)統(tǒng)稱為數字通信系統(tǒng)； 優(yōu)點：1.抗干擾能力強；2.傳輸差錯可以控制；3.便于加密處理4.便于存儲、處理和交換；5.設備便于集成化、微機化；6.便于構成綜合數字網和綜合業(yè)務數字網。 缺點：占用信道頻帶較寬。一路模擬電話的頻帶為4KHZ帶寬，一路數字電話約占64KHZ。 1-7按傳輸信號的復用方式，通信系統(tǒng)如何分類？ 頻分復用，時分復用，碼分復用。 1-11衡量數字通信系統(tǒng)有效性和可靠性的性能指標有哪些？ 有效性用傳輸速率和頻帶利用率來衡量，可靠性用差錯率來衡量，差錯率有誤碼率，誤信率。 1-12何謂是碼元速率和信息速率？他們之間的關系如何？ 碼元速率定義為每秒鐘傳送碼元的數目，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？它們之間關系如何? （1）誤碼率是碼元在傳輸系統(tǒng)中被傳錯的概率。指錯誤的碼元數在傳輸碼元數中所占的比例，Pe=錯誤碼元數/傳輸總碼元數。 （2）誤信率是碼元在傳輸系統(tǒng)中被丟失的概率。指錯誤接收地比特數在傳輸總比特數中占得比例Pb=錯誤比特數/傳輸總比特數。 （3）它們是描述差錯率的兩種不同表述。在二進制中，二者數值相等。 1-14消息中包含的信息量與以下哪些因素有關？ A消息出現概率；B消息的種類；C消息的重要程度。選A 2.2.試分別說明能量信號和功率信號的特性。 答：能量信號的其能量為有限的正值，但其功率等于零；功率信號其能量為無窮大，其平均功率為有限值。 3.3.什么是寬平穩(wěn)隨機過程？什么是嚴平穩(wěn)隨機過程？它們之間有什么關系？ 答：寬平穩(wěn)隨機過程：若一個隨機過程的數學期望與時間無關，而其相關函數僅與時間間隔相關稱之為寬平穩(wěn)隨機過程。嚴平穩(wěn)隨機過程：若一個隨即過程任何的n維分布函數或概率密度函數與時間起點無關，則之為嚴平穩(wěn)隨機過程。 關系：一個嚴平穩(wěn)隨機過程，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過程？它的頻譜和時間波形有什么特點？ 答：如果隨機過程的頻譜密度分布在一個遠離零頻的很窄的頻率范圍內，則稱其為窄帶隨即過程。其頻譜分布特點是帶寬遠小于中心頻率，時間波形上的特點是呈現出包絡和相位隨機緩慢變化的正弦波。 3.13.何為高斯白噪聲？它的概率密度函數、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，其概率密度函數為高斯函數，其功率譜密度為常數。 3.14.不相關、統(tǒng)計獨立、正交的含義各是什么？他們之間的關系如何？ 答：如果兩個隨機變量的協(xié)方差函數為零，則稱他們不相關；如果兩個隨機變量的聯(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)計獨立。如果兩個隨機變量的互相關函數為零，則稱他們正交。兩個均值為零的隨機變量如果統(tǒng)計獨立，則一定是正交及不相關；兩個均值為零的隨機變量正交與不相關等價。 4.4 視距傳播距離和天線高度有什么關系? 天線高度越高，視距傳播的距離越遠，其具體關系為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? 多徑傳播對信號的影響稱為多徑效應。 4.7什么事快衰落？什么是慢衰落？ 由多徑效應引起的衰落稱為快衰落；由信號路徑上由于季節(jié)，日夜，天氣等變化引起的信號衰落稱為慢衰落。 4.8何謂恒參信道？何謂隨參信道？他們分別對信號傳輸有哪些主要影響。 信道特性基本上不隨時間變化或者變化很慢稱為恒參信道；信道特性隨機變化的信道稱為隨機信道；恒參信道對信號傳輸的影響可以完全消除，而隨參信道對信號傳輸的影響只能在統(tǒng)計平均的意義下消除。 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試寫出連續(xù)信道容量的表達式 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，信號的平均功率S和噪聲的平均功率N有關。 5.2、什么是線性調制？常見的線性調制有哪些？ 正弦載波的幅度隨調制信號做線性變化的過程。從頻譜上說，已調信號的頻譜結構與基帶信號的頻譜結構相同，只是頻率位置發(fā)生變化。常見的線性調制有調幅，雙邊帶，單邊帶和殘留邊帶調制。 5.6、SSB的產生方法有哪些？各有何技術難點？ SSB信號產生方式可以分為濾波法（技術難點：邊帶濾波器的制作）和相移法（帶移相網絡的制作）。 5.11 什么是門限效應？AM信號采用包絡檢波解調時為什么會產生門限效應。 當包絡檢波器的輸入信噪比降到一個特定的數值后，檢波器的輸出信噪比出現急劇惡化的一種現象成為門限效應。 門限效應本質上是有包絡檢波器的非線性引起的?？梢岳斫鉃楫斝⌒旁氡葧r，解調器的輸出端沒有信號項，會把有用的信號擾亂成隨機噪聲。 5.16 FM產生門限效應的主要原因是什么？ 主要是非線性的解調作用。 5.18 什么是頻分復用？ 頻分復用中，一個信道的可用頻帶被分為若干個互不重疊的頻段，每路信號占用其中的一個頻段，在接收端，通過濾波器選出其中所要接收的信號，再進行解調。 6.4構成AMI碼和HDB3碼的規(guī)則是什么？它們各有什么優(yōu)缺點？ AMI的編碼規(guī)則：將消息代碼0（空號）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，偽三進制，1B/1T碼。AMI的優(yōu)點：（1）0,1不等概率是也無直流。（2）零頻附近的低頻分量小。（3）整流后及RZ碼。（4）編譯碼電路簡單而且便于觀察誤碼情況。AMI的缺點是：連續(xù)0碼多時，RZ碼連0也多，不利于提取高質量的位同步信號。 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，沒有四個或者四個以上的連零串時，這時的AMI碼就是HDB3碼；當出現四個或者四個以上的連零串時，將四個連零小段的第四個0變換于遷移非0符號同極性的符號，稱為V符號（破壞碼）。當相鄰V符號之間有偶數個非零符號時，再將該小段的第一個0變成+B或者-B（平衡碼），B符號的極性與前一非零符號的極性相反，并讓后面的非0符號從V符號開始再交替變化。HDB3碼的優(yōu)點：保持了AMI的優(yōu)點，還增加了使連零串減少到至多三個，對于定時信號的恢復是十分有利的。 6.6什么是碼間干擾？它是如何產生的？對通信質量有什么影響？ 碼間干擾的產生是因為在第k個抽樣時刻理想狀態(tài)時抽樣時刻所得的是僅有第k個波形在此時刻被取值，但在實際系統(tǒng)中，會有除了第k個波形以外的波形可能再抽樣時刻被取值。碼間干擾會導致判決電路對信號進行誤判，使信號失真，產生誤碼，從而通信質量下降。 6.8何謂奈奎斯特速率和奈奎斯特帶寬？此時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)無碼間干擾的最高傳輸速率稱為奈奎斯特速率。此時頻帶利用率為2B/HZ。 6.12無碼間串擾時，基帶傳輸系統(tǒng)的誤碼率與哪些因素有關？如何降低系統(tǒng)的誤碼率？ 無碼間干擾時，基帶傳輸系統(tǒng)的誤碼率與抽樣判決時的信噪比有關。要降低系統(tǒng)的誤碼率需要提高抽樣判決時的信噪比，可以降低信道噪聲或者提高信號平均功率。 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碼的眼圖應是什么樣的圖形？ 眼圖是實驗手段估計基帶傳輸系統(tǒng)性能的一種方法。它是指接收濾波器輸出信號波形在示波器上疊加所形成的圖像。 1.最佳抽樣時刻是“眼睛”張最大的時刻；2.對定時誤差的靈敏度可由眼睛的斜率決定，斜率越陡，對定時誤差就越靈敏；3.圖中陰影區(qū)域的垂直高度表示信號畸變范圍；4.圖中央的橫軸位置對應判決門限電平；5.在抽樣時刻上，上下陰影區(qū)的間隔距離之半為噪聲容限，即若噪聲瞬時值超過這個容限，即可能發(fā)生錯誤判決。 具有升余弦脈沖波形的HDB3碼的眼圖中間會有一條代表0的水平線。 6.14什么是部分響應波形？什么是部分響應系統(tǒng)？ 人為的有規(guī)律的在抽樣時刻引入碼間串擾，并在接收判決前加以消除，從而可以達到改頻譜特性，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定時精度要求的目的。通常把這種波形稱為部分響應波形。利用部分響應波形傳輸的基帶系統(tǒng)稱為部分響應系統(tǒng)。 7.1.什么是數字調制？它和模擬調制有哪些異同點？ 數字調制是用載波信號的某些離散狀態(tài)來表征傳送的信息，在接收端對載波信號的離散調制參量進行檢測。 和模擬調制一樣，數字調制也有調幅，調頻和調相三種基本形式，并可以派生出多種其他形式。在原理上二者并沒有什么區(qū)別。只不過模擬調制是對載波信號的參量進行離散調制，在接收端也只需對載波信號的離散調制參量估值 7.5.什么事頻移鍵控？2FSK信號產生和解調方法有哪些？ 頻移鍵控是指用不同的載頻來表示所傳送的數字信息。（1）利用矩形脈沖序列對一個載波進行調頻產生；（2）利用受矩形脈沖序列控制的開關電路對兩個不同的頻率進行選通，即鍵控法。 FSK的解調通常采用非相干解調和相干解調兩種方法，同時還有鑒頻法，過零檢測法和差分檢波法。 7.11.二進制數字調制系統(tǒng)的誤碼率與哪些因素有關? 與其調制方式、解調方式和信噪比有關。 7.16.何謂多進制數字調制？與二進制數字調制相比，多進制數字調制有哪些優(yōu)缺點？ 采用多種基帶波形的數字調制稱為多進制數字調制，優(yōu)缺點為：1，在相同傳碼率時，多進制比二進制傳輸的信息量打；2，在相同傳信率時，多進制比二進制所需要的碼率低，帶寬窄；3，在相同噪聲情況下，多進制的抗噪聲性能不如二進制好。 9.1 模擬信號在抽樣后，是否變成時間離散和取值離散的信號了？ 模擬信號在進行抽樣和變成時間離散信號，其取值仍然是連續(xù)的。 9.4 試說明什么是奈奎斯特速率和奈奎斯特間隔？ 對無失真恢復低通信號的所要求的最低采樣的最低采樣速率稱為奈奎斯特速率，與此相對的最小抽樣時間間隔稱為奈奎斯特間隔 9.7 PCM電話通信常用的抽樣標準頻率等于多少? 8000Hz 9.15 在PCM電話信號中，為什么采用折疊碼進行編碼? 因為電話信號的幅值只要集中在幅度較小的區(qū)間，采用折疊碼進行編碼可以減少誤碼對信號造成的影響。 9.17 在PCM系統(tǒng)中，信號量燥比和信號帶寬有什么關系? 在低通信號的最高頻率給定是PCM系統(tǒng)的輸出量燥比隨系統(tǒng)帶寬按指數規(guī)律增加。 9.18增量調制系統(tǒng)中有哪些量化噪聲？ 一般有量化噪聲和過載量化噪聲。 9.20試述時分復用的優(yōu)點？ 時分復用的優(yōu)點在于便于實現數字通信，易于制造，適于采用集成電路實現，生產成本低。 10.1試問數字信號最佳接收以什么指標作為準則？ 最小總錯誤概率。 10.6