通信原理第六版課后答案及思考題答案

1、第一章 緒論1第二章 確定信號(hào)和隨機(jī)信號(hào)分析#112-i 一噪聲的功率譜密度如EIE弋所示試求葺自相并函數(shù)加 f/Z? CaS WJ T 圖Z8解 對Es曲行傅里葉反變換得自相關(guān)函數(shù)恥訂為&W= Jefr =右匚Fr SXcog 匸 +JsiiWF )de因?yàn)镋(e)r偶函數(shù)*所及&() =丄耳(O)。戶/目=丄COStOcd(J)=KS( 2) -CQSt&IarE-吃證明平確隨機(jī)過備的目相關(guān)函數(shù)滿足：C0) COI 證明：因?yàn)槔?星平穩(wěn)隨機(jī)延程，所以有&G) = Ho+dj&(U) - EFG)因?yàn)镕 )x(f+r)1 0所以Ek*(f) 2上痕 X)十M +r)0Fp(f)+E(f )

2、2環(huán)(f)璟 +) 町(,喲數(shù)學(xué)期望為叫, 方差妁“：小(ce數(shù)學(xué)期望宵J方差尙CFA設(shè)x(f)=ljo 試求隨機(jī)過程疋呦數(shù)學(xué)期望日和方差興J O池喩隨機(jī)過程ftts率密度函緲W15第三章 信道17#19第四章 模擬信號(hào)調(diào)制(I) Sn s -fa4 1耳唏逋fle)=(al)+le+Dx4l EQ5e+3二r”點(diǎn)SE 十 7D)十“6十 sel+elM4 l(blj?JfB9函41 I O gl05畧匕倉目髯H圈戶空淳l 邑罰亙 E +3S+3)+ p5IvlD+gv+DM #3-Se I enTSB4-恿”IlU 生 0l3r)T十 6n)+-lR+7)lse17)lme+5+0el5D)

3、一4 心養(yǎng)l- 左y8m g8 +2 GW8斜蔣甘 2q el Sss- BI圧 Ip63解Ci)調(diào)頻液的頻偏為調(diào)幅滾芾寬的4倍，而調(diào)幅渡帶寬為歎 調(diào)婭指J J R.調(diào)帽沁(f )= A +tcosf 二九1 cc2基V.(g) = 則調(diào)幅指數(shù) pi(M -4lb27-2x023=-4-lS已知窄簾調(diào)頻信為Cc)=Acos込JTASiIl W,tit d匕求； (13(t的啤時(shí)包貉毘大幅度與毘小幅度之比；()s的平均功率與耒調(diào)載波功率之比；解(1)成0 = At csyrf-4 $山血Sin(UPf=4r EoEfiV- Bjrtd Sine) =At l l- PifJ sii j COSC

4、aJX 十仍所i圖瞬時(shí)包絡(luò)杲犬幅度 Jl十必是小幅,f) 的瞬時(shí)包絡(luò)是犬幅度與最小幅度之比為血十臨(R未調(diào)羲渡功率E =:丈般平均功率 昭加町 所以或謝平均功率與耒調(diào)載波功率之tt4-19采用包絡(luò)檢液的常規(guī)調(diào)幅殺統(tǒng)中I若單頻正螢謹(jǐn)調(diào)制調(diào)幅指數(shù)為O- 9 輸出信噪比 30J求耒調(diào)制時(shí)載波功率與噪聲功率之比II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#67第八章 數(shù)字信號(hào)的最佳接收69#89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

5、于使用現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)對數(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

6、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

7、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

8、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)

9、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）/dw3-53- 5 隨參信道的特點(diǎn)如何？為什么信號(hào)在

10、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?多徑傳播的結(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

11、區(qū)別？答：對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=

12、 。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

13、 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， FM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)， FM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

14、 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

15、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：單極性碼波形特點(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)電位相對應(yīng)。 第三：單 極性歸零碼波形特點(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

16、。 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

17、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)行絕對雙相碼編碼， 此時(shí)的輸出碼相 對于輸入波形，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

18、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？對通信質(zhì)量有什么影響？ 答：在對某一時(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 TSwD5- 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

19、， 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

20、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， 在接收端也只要對載波信號(hào)的離散調(diào)制參量進(jìn)行檢測。 模擬調(diào) 制是對載波信號(hào)的參量進(jìn)行連續(xù)調(diào)制， 在接收端則對載波信號(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

21、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)對應(yīng) 于載頻

22、1，1 符號(hào)對應(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 什么是絕對相移？什么是相對相移？它們有何區(qū)別？ 答：絕對相移是利用載波相位（初相）的絕對值來表示數(shù)字信 號(hào)。 相對相移是利用相鄰碼元的載波相位的相對變化來表示數(shù)字信 號(hào)。 區(qū)別： 2dpsk 的波形的同一相位并不對應(yīng)相同的數(shù)字信息符號(hào)， 而前后碼元的相對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