第2章習(xí)題解答

第二章習(xí)題解答2.01試給出數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本模型并說明其主要組成構(gòu)件的作用。答：1）信源和信宿信源就是信息的發(fā)送端，是發(fā)出待傳送信息的設(shè)備；信宿就是信息的接收端，是接收所傳送信息的設(shè)備，在實際應(yīng)用中，大部分信源和信宿設(shè)備都是計算機或其他數(shù)據(jù)終端設(shè)備(dataterminalequipment，DTE)。2）信道信道是通信雙方以傳輸媒體為基礎(chǔ)的傳輸信息的通道，它是建立在通信線路及其附屬設(shè)備(如收發(fā)設(shè)備)上的。該定義似乎與傳輸媒體一樣，但實際上兩者并不完全相同。一條通信介質(zhì)構(gòu)成的線路上往往可包含多個信道。信道本身也可以是模擬的或數(shù)字方式的，用以傳輸模擬信號的信道叫做模擬信道，用以傳輸數(shù)字信號的信道叫做數(shù)字信道。3）信號轉(zhuǎn)換設(shè)備其作用是將信源發(fā)出的信息轉(zhuǎn)換成適合于在信道上傳輸?shù)男盘枺瑢?yīng)不同的信源和信道，信號轉(zhuǎn)換設(shè)備有不同的組成和變換功能。發(fā)送端的信號轉(zhuǎn)換設(shè)備可以是編碼器或調(diào)制器，接收端的信號轉(zhuǎn)換設(shè)備相對應(yīng)的就是譯碼器或解調(diào)器。2.02試解釋以下名詞：數(shù)據(jù)，信號，模擬數(shù)據(jù)，模擬信號，數(shù)字數(shù)據(jù)，數(shù)字信號。答：數(shù)據(jù)：通常是指預(yù)先約定的具有某種含義的數(shù)字、符號和字母的組合。信號：信號是數(shù)據(jù)在傳輸過程中的電磁波的表示形式。模擬數(shù)據(jù)：取值是連續(xù)的數(shù)據(jù)。模擬信號：是指幅度隨時間連續(xù)變化的信號。數(shù)字數(shù)據(jù)：取值是離散的數(shù)據(jù)。數(shù)字信號：時間上是不連續(xù)的、離散性的信號2.03什么叫傳信速率？什么叫傳碼速率？說明兩者的不同與關(guān)系。答：傳信速率又稱為比特率，記作Rb，是指在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，每秒鐘傳輸二進制碼元的個數(shù)，單位是比特/秒（bit/s,或kbit/s或Mbit/s）。傳碼速率又稱為調(diào)制速率、波特率，記作NBd，是指在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，每秒鐘傳輸信號碼元的個數(shù)，單位是波特（Baud）。若是二電平傳輸，則在一個信號碼元中包含一個二進制碼元，即二者在數(shù)值上是相等的；若是多電平（M電平）傳輸，則二者在數(shù)值上有Rb=NBd×log2M的關(guān)系。 2.04設(shè)數(shù)據(jù)信號碼元長度為833×10-6秒，若采用16電平傳輸，試求傳碼速率和傳信速率。答：由于T=833×10-6秒，所以傳碼速率NBd=1/T≈1200波特由于傳送的信號是16電平，所以，M=16。 則傳信速率Rb=NBdlog2M=4800bit/s。2.05異步傳輸中，假設(shè)停止位為1位，無奇偶校驗，數(shù)據(jù)位為8位，求傳輸效率為多少？答：傳輸效率=字符的數(shù)據(jù)位/字符的總長度則傳輸效率=8/（1+1+8）×100%=80%2.06奈氏準則與香農(nóng)公式在數(shù)據(jù)通信中的意義是什么？比特和波特有何區(qū)別?答：奈氏準則與香農(nóng)公式的意義在于揭示了信道對數(shù)據(jù)傳輸率的限制，只是兩者作用的范圍不同。奈氏準則給出了每赫帶寬的理想低通信道的最高碼元的傳輸速率是每秒2個碼元。香農(nóng)公式則推導(dǎo)出了帶寬受限且有高斯白噪聲干擾的信道的極限信息傳輸速率C=Wlog2（1+S/N），其中W為信道的帶寬（以赫茲為單位），S為信道內(nèi)所傳信號的平均功率，N為信道內(nèi)部的高斯噪聲功率。比特和波特是兩個完全不同的概念，比特是信息量的單位，波特是碼元傳輸?shù)乃俾蕟挝?。但信息的傳輸速率“比?每秒”一般在數(shù)量上大于碼元的傳輸速率“波特”，且有一定的關(guān)系，若使1個碼元攜帶n比特的信息量，則MBaud的碼元傳輸速率所對應(yīng)的信息傳輸率為M×nbit/s。2.07假設(shè)帶寬為3000Hz的模擬信道中只存在高斯白噪聲，并且信噪比是20dB，則該信道能否可靠的傳輸速率為64kb/s的數(shù)據(jù)流？答：按Shannon定理：在信噪比為20db的信道上，信道最大容量為： C=Wlog2(1+S/N) 已知信噪比電平為20db，則信噪功率比S/N=100 C=3000log2(1+100)=30006.66=19.98kbit/s則該信道不能可靠的傳輸速率為64kb/s的數(shù)據(jù)流2.08常用的傳輸媒體有哪幾種?各有何特點?答：有線傳輸媒體主要有雙絞線、同軸電纜和光纜等，無線傳輸媒體主要包括無線電波、地面微波、衛(wèi)星微波、紅外線。特點請參見教材23-27頁。2.09什么是曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼?其特點如何?答：在曼徹斯特編碼中，每一位的中間有一跳變，位中間的跳變既作時鐘信號，又作數(shù)據(jù)信號；從高到低跳變表示"1"，從低到高跳變表示"0"。差分曼徹斯特碼是差分編碼和曼徹斯特編碼相結(jié)合的一種編碼方式，首先按照差分編碼的規(guī)則變換成差分碼，再按照曼徹斯特編碼規(guī)則進行轉(zhuǎn)換即可。2.10數(shù)字通信系統(tǒng)具有哪些優(yōu)點？它的主要缺點是什么？答：優(yōu)點：抗干擾能力強，尤其是數(shù)字信號通過中繼再生后可消除噪聲積累;數(shù)字信號易于加密處理，所以數(shù)字通信保密性強。其缺點是比模擬信號占帶寬。2.11帶寬為6MHz的電視信道，如果使用量化等級為4的數(shù)字信號傳輸，則其數(shù)據(jù)傳輸率是多少？假設(shè)信道是無噪聲的。答：由奈氏準則，其數(shù)據(jù)傳輸率=2Wlog2M=2×6M×log24=24Mbit/s2.12對于帶寬為3kHz、信噪比為20dB的信道，當其用于發(fā)送二進制信號時，它的最大數(shù)據(jù)傳輸率是多少？答：按Shannon定理：在信噪比為20db的信道上，信道最大容量為： C=Wlog2(1+S/N)答：DTE：數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE，DataTerminalEquipment）是泛指智能終端（各類計算機系統(tǒng)、服務(wù)器）或簡單終端設(shè)備（如打印機），內(nèi)含數(shù)據(jù)通信（或傳輸）控制單元，其又稱為計算機系統(tǒng)。DCE：數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備（DCE，DataCircuitTerminatingEquipment）是指用于處理網(wǎng)絡(luò)通信的設(shè)備。2.23物理層接口標準包含哪方面的特性？每種特性的具體含義是什么？答：包含四個方面的特性：機械特性、電氣特性、規(guī)程特性和功能特性。機械特性規(guī)定了接插件的幾何尺寸和引