通信原理問答題

1、二、問答題：1、信道容量是如何定義的？連續(xù)信道的信道容量可由香農(nóng)公式 C=Blog2(1+S/N)來計算，公式中各參數(shù)的含義是什么？并指出提高C 的有效方法。答：信道傳輸信息的最大信息速率稱為信道容量。公式中c為連續(xù)信道的信道 容量，B為信道帶寬，S為信道輸出的信號功率，N為信道輸出加性帶限高斯白 噪聲功率。要提高信道容量，可以提高信噪比S/N，或者增加信道帶寬，但不能 無限制地增加，因為信道帶寬無限大時，噪聲功率也無窮大。2、什么是幅度調(diào)制？常見的幅度調(diào)制有哪些？什么是角度調(diào)制？常 見的角度調(diào)制有哪些？答：幅度調(diào)制是正弦載波的幅度隨調(diào)制信號作線性變化的過程，常見的幅度調(diào) 制有調(diào)幅(AM)、雙

2、邊帶(DSB)、單邊帶(SSB)、殘留邊帶(VSB)等調(diào)制。角度調(diào)制 是正弦載波的幅度保持不變，而正弦載波的頻率或相位隨調(diào)制信號變化的過程， 常見的角度調(diào)制有頻率調(diào)制(FM)和相位調(diào)制(PM)3、數(shù)字通信的主要優(yōu)點和缺點是什么？答：優(yōu)點：抗干擾能力強；傳輸差錯可以控制，提高了傳輸質(zhì)量；便于使用現(xiàn) 代數(shù)字信號處理技術(shù)對數(shù)字信息進行處理；易于做高保密性的加密處理；易于集 成化，從而使通信設備微型化。缺點：比模擬通信占據(jù)更寬的系統(tǒng)頻帶，系統(tǒng)設 備復雜對同步要求高。4、什么是寬平穩(wěn)隨機過程？平穩(wěn)隨機過程通過線性系統(tǒng)時，輸出隨機過程和輸入隨機過程的數(shù)學期望及功率譜密度之間的關(guān)系如何？ 答：所謂寬平穩(wěn)隨機

3、過程，是指它的數(shù)學期望與時間無關(guān)，而其相關(guān)函數(shù)僅與 時間間隔有關(guān)。若線性系統(tǒng)的輸入& j(t)是平穩(wěn)隨機過程，則輸出七o(t)也是 平穩(wěn)隨機過程，且 E睹(t)=Ef (t)H(0)，P S) = |H(s )|2P (3 )，其中 H)為線性系統(tǒng)的傳輸函數(shù)。1o15、已知消息代碼為100000000011001000001，將其編成HDB3碼，并 簡述hdb3碼的特點。答：HDB3 碼為+1000+V-B00-V0+1-100+1000+V0-1HDB碼的特點是無直流成分，只有很小的低頻成分，且使連0串減少到至多 3個，有利于定時信號的恢復。6、什么是門限效應？ AM信號采用包絡檢波法解調(diào)時

4、為什么會產(chǎn)生門限效應？6、答：所謂門限效應，就是當包絡檢波器的輸入信噪比降低一個特定的數(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。這種門限效應是由包絡檢波 器的非線性解調(diào)作用所引起的，在小信噪比情況下，包絡檢波器會把有用信 號擾亂成噪聲。7、數(shù)字通信系統(tǒng)有哪些特點？ 答：數(shù)字通信的主要特點與模擬通信相比，數(shù)字通信更能適應現(xiàn)代社會對通信技術(shù)越來越高的要求，其特點是：抗干擾能力強，且可消除噪聲積累。差錯可控。易于與各種數(shù)字終端接口，用現(xiàn)代計算技術(shù)對信號進行處理。易于集成化。易于加密處理。但是，數(shù)字通信的許多優(yōu)點都是用比模擬通信占據(jù)更寬的系統(tǒng)頻帶為代價而換取 的。另外，由于數(shù)字通信對同步要求

5、高，因而系統(tǒng)設備比較復雜。不過，隨著新 的寬帶傳輸信道(如光導纖維)的采用、窄帶調(diào)制技術(shù)和超大規(guī)模集成電路的發(fā) 展，數(shù)字通信的這些缺點已經(jīng)弱化，數(shù)字通信必將逐步取代模擬通信而占主導地 位。8、平穩(wěn)隨機過程通過線性系統(tǒng)時，輸出隨機過程和輸入隨機過程的數(shù)學期望及功率譜密度之間有什么關(guān)系?答：隨機過程通過線性系統(tǒng)的分析，完全是建立在確定信號通過線性系統(tǒng)的分 析基礎(chǔ)之上的。是對確定信號分析的推廣。設線性系統(tǒng)的沖激響應為h。，輸入隨機過程為&(t)，則輸出為&0(t)。& 0 ( )=h (t )吒 * )=h 料 j (t M下面分析線性系統(tǒng)當輸入g.()是平穩(wěn)過程時，輸出響應氏0 (t )的特性？E

6、 R (t )= E J3 h (盤(-T)d t = j3 h (。施。-f)d t 0- 3- 3E g (t)= E tg (/)3 h(t認=E g (/ )H (0 )E g (t - t)= E (g (t)H (w)= j3 h(t)e-jtdt0H (0)= j3h(t)dtg 0(t)的功率譜密度pg 0(w)(w)= j3 R (T)eftdt=j3 3 j3 h (a)h (P)R (t + a - P)d a d P e -芯 d t-3- 3 - 31-、c + a32 - p (w)=j3 h (a )e-加ada j3 h (P )e j邱 d P j3 R (t

7、 + a - P )e-加(T+a-p)d (-、c + a32 - p (w)-3=H (w) H *(w) Pg (w)= |h (w)線性系統(tǒng)輸出平穩(wěn)過程g仙)的功率譜是輸入平穩(wěn)過程gg)功率譜P(w)與傳遞 函數(shù)模的乘積平方。9、畫出通信系統(tǒng)模型圖，并說明模型中各部分的具體作用。答：通信系統(tǒng)可以用模型加以抽象概括。發(fā)送設備將原始電信號變換成利于在信道傳輸?shù)男盘枴Ｐ诺佬盘杺鬏斖ǖ?。接收設備一一從接收信號恢復相應的原始信號。受信者將原始電信號轉(zhuǎn)換成消息。噪聲源信道中噪聲及分散在通信系統(tǒng)其它各處的噪聲集中表示。10什么是線性調(diào)制？常見的線性調(diào)制有哪些?答：所謂線性調(diào)制：波形上，幅度隨基帶信號

8、呈正比例變化；頻率上，簡單搬移。常見的線性調(diào)制有：普通調(diào)幅AM、雙邊帶信號（DSBSC）、單邊帶信號（SSB）、 殘留邊帶（VSB）。11什么是誤碼率？什么是誤信率？ 答：差錯率碼元差錯率（誤碼率）Pe日率信息差錯率（誤信率）Pe b單位時間內(nèi)接收的錯誤碼元數(shù)P e單位時間內(nèi)系統(tǒng)傳輸?shù)目偞a之數(shù)（正確碼元+錯誤碼元）p _單位時間內(nèi)系統(tǒng)傳輸中出錯（丟失）的比特數(shù)（信息量）eb -一單位時間內(nèi)系統(tǒng)傳輸?shù)目偙忍財?shù)（總信息量）一12什么是門限效應？ AM信號采用何種方法解調(diào)會產(chǎn)生門限效應?答：當包絡檢波器的輸入信噪比降低到一個特定值后，輸出信噪比不是按比例 地隨著輸入信噪比下降，而是急劇惡化。這種現(xiàn)象

9、稱為門限效應。開始出現(xiàn)門限 效應地輸入信噪比稱為門限值。理論分析表明：包絡檢波器的門限值為：門限值土 1，（分貝數(shù)：10蛆$先0dB）N ）N i i說明：相干解調(diào)器解調(diào)AM,不存在門限效應。原因是信號與噪聲可分開解調(diào)，解調(diào)器輸出端總量單獨存在有用信號項。大信噪比（小噪聲）時，包絡檢波器與相干解調(diào)器性能類似。但對于小信噪 比（大噪聲）情況，包絡檢波器不如相干解調(diào)器，原因是門限效應。13、什么是隨機過程的數(shù)學期望和方差？答：隨機過程的數(shù)學期望（均值）E M ）=療G ,t ）dx n M ）?。┧袠颖竞瘮?shù)在時刻t的函數(shù)值的平均，也稱集平均，以區(qū)別時間平均的概 念。方差定義 2。）：（偏離均值的

10、程度）D 皿 E J ；）E& ）+ E W2 =E 匚2 （t）L 2eR。）. E 鼠）+ E）2=E回）2 - e RG）2=j x 2 f （x, t ）dx 一 a （t ）214、數(shù)字基帶傳輸?shù)幕窘Y(jié)構(gòu)如何？答：不經(jīng)過Modem過程而直接傳輸數(shù)字基帶信號的系統(tǒng)稱為數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)干精圖中，信道信號形成器：產(chǎn)生適合于信道傳輸?shù)幕鶐盘枺ɡ缧纬缮嘞?、去直流分量）信道：（有線）電纜接收濾波器：濾噪、波形均衡抽樣判決器：在噪聲背景下，判定基帶信號15、試作出編碼信道模型。答：編碼信道對信號的影響是一種數(shù)字序列的變換，即把一種數(shù)字序列變成另錯誤轉(zhuǎn)移概率正確轉(zhuǎn)移概率一種數(shù)字序列。調(diào)制信道對

11、信號影響使發(fā)生模擬性變化，稱模擬信道。編碼信道 稱數(shù)字信道，它將調(diào)制信道包含在內(nèi)。乘性干擾、加性干擾越嚴重，輸出的數(shù)字 序列出錯概率越大。編碼信道可用信道轉(zhuǎn)移概率(條件概率)來描述。下圖wei 二進制無記憶信道模型錯誤轉(zhuǎn)移概率正確轉(zhuǎn)移概率網(wǎng)n)E). 1 - (1/0 ) r (1 -1 - (o /1)網(wǎng)n)編碼信道包含調(diào)制信道，且特性密切依賴于調(diào)制信道。16、什么是數(shù)字調(diào)制？ 答：在實際通信中，有不少信道都不能直接傳送基帶信號，而必須用基帶信號對載波波形的某些參量進行控制，使載波的這些參量隨基帶信號的變化而變化， 即所謂調(diào)制。數(shù)字調(diào)制是用載波信號的某些離散狀態(tài)來表征所傳送的信息，在收 端對

12、載波信號的離散調(diào)制參量進行檢測。數(shù)字調(diào)制信號也稱鍵控信號。在二進制 時，有ASK 振幅鍵控、FSK 移頻鍵控、PSK 移相鍵控。17、什么是頻分復用？ 答：一個信道中同時傳送一個信號是極端浪費的。將信號進行調(diào)制(即用正信號乘此信號)可使信號頻譜搬移，使多路信號互重疊地占據(jù)不同的頻率范圍。18、什么是量化？為什么要進行量化？ 答：利用預先規(guī)定的有限個電平來表示模擬抽樣值的過程稱為量化。假如模擬抽樣值不經(jīng)量化傳輸，當信道中的噪聲疊加在模擬抽樣值上面以 后，接收端不可能精確到判別抽樣值的大小，噪聲疊加在模擬抽樣值上的影響是 不能消除的，特別是當信號在整個傳輸系統(tǒng)中采用多個接力站進行多次接力中繼 時，

13、噪聲是積累的，接力中繼越多，噪聲越大。如果發(fā)送端用有限個電平來表示 模擬抽樣值，且二個電平間隔的一半比噪聲的最大幅度還要大，噪聲的影響就可 消除，特別是多次中繼接力傳輸時，噪聲不會積累。抽樣是把時間連續(xù)的模擬信 號變成了時間上離散的模擬信號，量化則進一步把時間上離散但幅度上仍連續(xù) 的信號變成了時間、幅度上都離散的信號。19、何謂各態(tài)歷經(jīng)性？ 答：量的實際觀測和理論分析表明，許多平穩(wěn)隨機過程具有所謂“各態(tài)歷經(jīng)性”: 許多平穩(wěn)過程的數(shù)學特征（均值、方差、自相關(guān)函數(shù)），完全可由過程中的任 實現(xiàn)（任一樣本函數(shù)）的數(shù)學特征來決定。若一隨機過程是各態(tài)歷經(jīng)過程，則必滿足：=J x f (x認=lim JT2

14、 x。)dt = afT - T 2=J (x - a )2 f (x)dx = lim 一 JT2 L(t)- adt = c2fT - T 2R(t)= lim 1JT2 0)x(t + T)dt =而T -T,20、什么是均勻量化？它的主要缺點是什么?答：均勻量化的量化間隔是均勻的且每個量化區(qū)間的量化電平均取在各個區(qū)間 的中點。均勻量化的缺點：均勻量化時其量化信噪比隨信號電平的減少而下降， 因為量化間隔 V為固定值，量化噪聲功率N的大小與信號無關(guān)，當小信號時，q（八）明顯下降。對于語音信號來說，小信號的出現(xiàn)概率大于大信號的出現(xiàn)概Nq率，這就使平均信噪比下降。21、按傳輸信號的復用方式，通

15、信系統(tǒng)如何分類？答：按信號復用方式分：頻分復用：不同信號占據(jù)不同的頻率范圍；時分復用: 不同信號占據(jù)不同的時間區(qū)間；碼分復用。22、什么是頻率調(diào)制，什么是相位調(diào)制？二者關(guān)系如何？答：將PM、FM的一般關(guān)系歸納總結(jié)于表中:調(diào)制方式瞬時相位 出）=必t + M）瞬時相位偏移M）瞬時角頻率/ d 中3s(t )= c +瞬時頻率d M） 偏移dtPMst + K m (t)K pm (t )dm (t) s + K p dk dm ()FM t + J K m(t)dt-K J m (tt-s + K m (t)K m (t)23、消息中包含的信息量與哪些因素有關(guān)?答：消息信號傳輸信息多少用“信息量

16、”衡量消息的傳遞意味著消息的傳遞，信息可被理解為消息中包含的有意義的內(nèi) 容。某些消息比另外一些消息傳遞了更多的信息。概率論知識：事件出現(xiàn)的可能性愈小，概率愈小事件出現(xiàn)的可能性愈大，概率愈大信息量與消息出現(xiàn)的概率有關(guān)。24、什么是頻分復用？ 答：一個信道中同時傳送一個信號是極端浪費的。將信號進行調(diào)制(即用正弦 信號乘此信號)可使信號頻譜搬移，使多路信號互重疊地占據(jù)不同的頻率范圍。25、何為嚴平穩(wěn)，何為廣義平穩(wěn)？ 答：嚴穩(wěn)隨機過程，對任意n和c，滿足(n維概率密度函數(shù))：f (X ,X ,- X ;t ,t ,t ) n 12n 12 n=f (x , - X ； t + T, t + T, t

17、+ T)廣義平穩(wěn)隨機過程的特性：均值和方差為常數(shù)；自相關(guān)函數(shù)只與時間間隔T有關(guān)。26、與單極性波相比，AMI碼有什么優(yōu)點？ 答：AMI碼的優(yōu)點：(用于傳輸)在“1”，“0”不等概率情況下，也無直流成份，并且在零附近頻率的低 頻分量小，因此，對具有變壓或其它交流耦合的傳輸信道來說，不受影響。若碼元極性與發(fā)端相反，收端也能正確接收。編譯碼電路簡單。27、什么是窄帶隨機過程？它的表達式是什么？ 答：窄帶隨機過程是指其頻帶寬度Af遠小于中心頻率fc的隨機過程。窄帶過程表達式*cos LcSG)a”，0均是隨機過程ag(t)隨機包絡、均是隨機過程&J平(t) 隨機相位&J& (& (t )sin J(t

18、 )sin w G )sin o ta-g (t )sin o t&()= a& (t)*os 卬 gG)cos o t - sin 卬 =a & (t )cos w (t )cos o a-g (t )sin o tg (t) g(t)的同相分量W) 1):相對于載波cos o用勺變化緩慢的多g S (t) g(t)的正父分量JC28、部分響應技術(shù)解決了什么問題？ 答：有控制的在某些碼元抽樣時刻引入碼間干擾，而在其他抽樣時刻又無碼間干擾，那么能使門=2B /Hz，又能降低對定時程度的要求。29、什么是白噪聲，其頻譜和自相關(guān)函數(shù)有什么特點?答：所謂白噪聲是指它的平均功率譜密度函數(shù)在整個頻率域(

19、- 8 o +8 )內(nèi)是常數(shù)，服從均勻分布。其功率譜:Whz ；自相關(guān)函數(shù)：R G ) = _L j8 幻 ejo d o =幻L f81 - ejo d o = L 5(X ) 2k -8 22 2兀-8230、什么是數(shù)字調(diào)制？數(shù)字調(diào)制的基本方式有哪些?答：數(shù)字調(diào)制是用載波信號的某些離散狀態(tài)來表征所傳送的信息，在收端對載波信號的離散調(diào)制參量進行檢測。數(shù)字調(diào)制信號也稱鍵控信號。在二進制時，有ASK 振幅鍵控FSK 移頻鍵控PSK 移相鍵控31、無線信道有哪些種？ 答：可分為短波廣播、短波、微波傳輸、衛(wèi)星通信、移動通信。32、什么是絕對相移？什么是相對相移？答：2PSK方式是用二進制數(shù)字脈沖序列

20、去控制連續(xù)載波的相位。2DPSK方式是 用二進制數(shù)字脈沖序列去控制連續(xù)載波的相對相位（本碼元相位與前一碼元相位 之差）。33、DSB和SSB調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能是否相同？為什么？答：從表面上看，Gds= 2，GSSB=1，但不能說雙邊帶系統(tǒng)的抗噪性能優(yōu)于單 邊帶一倍。實際上，由于雙邊帶系統(tǒng)的帶寬bds是單邊的2倍故噪聲功率的輸入 也大于2倍，盡管g相差2倍，兩者抵消。實際上，雙邊帶和單邊的抗噪性能是 相同的。34、什么是量化，其目的是什么？答：利用預先規(guī)定的有限個電平來表示模擬抽樣值的過程稱為量化。假如模擬抽樣值不經(jīng)量化傳輸，當信道中的噪聲疊加在模擬抽樣值上面以后，接收端不可 能精確到判別抽樣

21、值的大小，噪聲疊加在模擬抽樣值上的影響是不能消除的，特 別是當信號在整個傳輸系統(tǒng)中采用多個接力站進行多次接力中繼時，噪聲是積累 的，接力中繼越多，噪聲越大。如果發(fā)送端用有限個電平來表示模擬抽樣值，且 二個電平間隔的一半比噪聲的最大幅度還要大，噪聲的影響就可消除，特別是多 次中繼接力傳輸時，噪聲不會積累。35、.簡要敘述數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)中對傳輸碼型的選取原則。答：數(shù)字基帶信號是代碼的電波形，在實際基帶傳輸系統(tǒng)中，并不是所有代碼的電波形都能在信道中傳輸，對傳輸用的基帶信號的主要要求有傳輸碼型的選擇 和基帶脈沖的選擇。在選擇傳輸碼型時，一般應考慮以下原則：（1）不含直流成分，且低頻分量應盡量少，（2

22、）含有豐富的定時信息，以便從接收碼流中提取定時信息，（3）功率譜主瓣寬度窄，以節(jié)省傳輸頻帶，（4）不受信源統(tǒng)計特性的影響，能適應信源的變化，（5）具有內(nèi)在的檢錯能力，碼型具有一定規(guī)律性，以便進行宏觀監(jiān)測，（6）編譯碼簡單，以降低通信延時和成本。36、2PSK信號和2DPSK信號的功率譜及傳輸帶寬有何特點？他們與2ASK的有何異同？答：2ASK信號、2PSK信號 和2DPSK信號的功率譜都可以表示為如下1P(f)= - p (f + f )+ P (f - f )其中f為載波頻率，p（f）是數(shù)字基帶信號（隨機脈沖序列）的功率譜密度，包 括連續(xù)譜和離散譜兩部分?？梢?ASK信號、2PSK信號和2DPSK信號的功率譜 由連續(xù)譜和離散譜兩部分組成，傳輸帶寬都是基帶信號帶寬的2倍。區(qū)別在于，2PSK中的基帶信號是雙極性的絕對碼隨機脈沖序列，2DPSK 中的基帶信號是雙極性的相對碼隨機脈沖序列，因此2DPSK信號的功率譜與2PSK 信號的功率譜完全相