通信技术基础习题答案.docx

第一章习题1、试举出若干个模拟信号与数字信号的例子。答：模拟信号：语音信号等数字信号：计算机处理数据等。 2、请说明有线电视、市内电话、调频广播、移动电话、校园网等通信系统各使用哪些信道。答：有线电视：同轴电缆市内电话：双绞线调频广播：无线信道移动电话：无线信道校园网：双绞线、同轴电缆或光纤3、试述通信系统的组成。答：通信系统包括五个组成部分：1）信源；2）发送设备；3）接收设备；4）信宿；5）信道。4、一个有10个终端的通信网络，如果采用网型网需要用到多少条通信链路？如果采用星型网需要有多少条通信链路？答：网状网：45条；星状网：10条5、试述传码率，传信率，误码率，误信率的定义，单位。并说明二进制和多进制时码元速率和信息速率的相互关系。答：1）传码率是指单位时间内通信系统传送的码元数目，单位为“波特”或“b”。2）传信率也称为比特率（bit rate），是指单位时间内通信系统所传送的信息量，单位为“bit/s”或“bps”。3）误码率就是码元在传输系统中被传错的概率，pe=传输中的误码/所传输的总码数。4）误信率是指发生差错的信息量在信息传输总量中所占的比例，peb=系统传输中出错的比特数/系统传输的总比特数。r=rmlog2m（bit/s）式中，r为传信率，rm为m进制的传码率。6、描述点对点通信的几种方式。答：对于点对点之间的通信，按消息传送的方向与时间，通信方式可分为单工通信、半双工通信及全双工通信三种。7、线路交换与分组交换的区别在哪里？各有哪些优点？答：线路交换：网上的交换设备根据用户的拨号建立一条确定的路径，并且在通信期间保持这条路径，从被呼用户摘机建立通话开始到一方挂机为止，这条线路一直为该用户所占用。线路交换的很大一个优点是实时性好。分组交换：分组交换是一种存储与转发的交换方式，很适合于数据通信。它将信息分成一系列有限长的数据包，并且每个数据包都有地址，而且序号相连。这些数据包各自独立地经过可能不同的路径到达它们的目的地，然后按照序号重新排列，恢复信息。它的优点是线路利用率高。8、已知二进制数字信号每个码元占用的时间为1ms，1、0等概率出现，求（1）码元速率，（2）每秒钟的信息量，（3）信息速率。答：1）码元速率=1/0.001=1000（b）2）每秒钟信息量=rmlog2m=1000*1=1000（bit）3）r=rmlog2m=1000*1=1000（bit/s）9、同上题，如果码元速率不变，改用8进制传输，且各码元等概率出现，求码元速率，信息速率。答：1）码元速率=1/0.001=1000（b）2）r=rmlog2m=1000*3=3000（bit/s）第二章习题1、用于电话网中的双绞线其传输带宽：a.随线径的增加而增加b.随线径的增加而减小c.与线径无关答：a2、一般来说，传输媒介的传输带宽：a.随传输距离的增加而增加 b.随传输距离的增加而减小 c.与传输距离无关答：b3、同轴电缆用 _信号来传递信息a红外 b光 c. 声 d电答：d4、下列通信介质中，传输频率最高的介质是a.双绞线b. 同轴电缆 c.地面微波 d. 光纤答：d5、设两个频率分别为30mhz和200mhz，功率为110dbm的载波，经过1.5km的同轴电缆（型号为syv-75-5）传输后，其输出端匹配负载上的信号功率是多少？答：已知uo=ui-l，故当频率为30mhz时： uo=ui-l（11070.61.5 ）dbm4.1 dbm当频为200mhz时：uo=ui-l（1101901.5 ）dbm175dbm6、单模光纤和多模光纤有何区别？答：多模光纤是一种传输多个光波模式的光纤。多模光纤适用于几十mbps到100mbps的码元速率，最大无中继传输距离是10到100km左右。单模光纤只能传输光的基模，不存在模间时延差，因而具有比多模光纤大得多的带宽。单模光纤主要用于传送距离很长的主干线及国际长途通信系统，速率为几个gb/s。7、设某一电视发射塔距地面的高度为300m，电视机天线距地面的高度为10m，如果电视台发送的信号功率足够大，试问该电视信号的覆盖范围是多大？答：73（km）8、在一个无线电发射机发射功率确定的情况下，为了使接收端可以得到更大的信号电平，请问是提高接收天线的增益好还是在接收端加放大器好？为什么？答：提高接收天线的增益好。放大器可以使信号的功率增加，同时也使噪声功率增加，因此不会改变信噪比，相反地，由于放大器本身会引入噪声，因此放大后的信噪比会更差，在信号比较小的情况下尤其如此。9、如果要从一个重复频率为1khz的周期性方波中取出频率为3khz的正弦波，请问要用什么样的滤波器？答：用中心频率为3khz的带通滤波器。第三章习题1、对a/d转换的要求是什么？答：通信系统对a/d转换的要求大致有以下几个方面：每一路信号编码后的速率要低。在传码率一定的传输系统中，每一路信号的码元速率越低，意味着系统的利用率就越高，也就是可以传送更多路的信号；量化噪声要小。量化噪声在模拟信号数字化过程中必然存在。在信号电平一定时，量化噪声越小，信号的质量就越高，解码后的信号就越接近原信号；要便于通信系统的多路复用。一个大的通信系统一般都要传输多路信号，这就是多路复用，数字化的信号应适合进行多路复用；编码与译码电路要简单。2、波形编码的三个基本过程是什么？答：取样、量化、编码3、电话语音信号的频率被限制在300hz3400hz，根据取样定理其最低的取样频率应为多少？如果按8000hz进行取样，且每个样值编8位二进制码，问编码率是多少？答：最低取样频率为6800 hz。若取样频率为8000 hz，则编码率为：8000864kbps。4、采用非均匀量化的优点有哪些？答：非均匀量化可以在保证精度的前提下减小编码率。5、试述pcm编码采用折叠二进制码的优点。答：采用折叠码的好处是，无论信号电平是正或负，当第一位码（极性码）确定后，其余后面七位码的编码方式是相同的，因此可以简化编码器。6、设pcm编码器的最大输入信号电平范围2048mv，最小量化台阶为1mv，试对一电平为+1357mv的取样脉冲进行13折线a压扩律pcm编码，并分析其量化误差。答：13571024，可知它处于第八大段，故其段落码为：1 1 1该段量化电平差为64，（13571024）/645.2，即其位于第五小段，则断内码为：0101又该电平为正，所以其编码结果为：11110101。从编码的过程我们知道它位于第八大段中的第五小段，所以解码后的值应为： 1024645321376mv所以量化误差为：1376135719mv。7、试对码组为10110101的pcm信号进行译码，已知最小量化台阶为1mv。答：其段落码为011，即位于第三大段，该段起始值为32，量化电平差为2，段内码为0101，即位于第5小段，且为正，故译码结果为： 3225143 mv8、试比较pcm与adpcm的区别。答：pcm采用的是绝对的编码方式，每一组码表示的是取样信号的值，换句话说，只要得到一组代码，就可以知道一个取样脉冲的值。adpcm是根据前些时刻所编的码（或码组）进行分析计算，预测出当前时刻的取样值，并将其与实际取样值进行比较，将差值进行编码，就可以用较少的码对每一个样值编码，因此降低编码率。9、当数字信号传输过程中出现误码时，通信系统采用哪些手段来减少误码的影响？答：1）前向纠错； 2）自动重发请求。10、现有64bit二进制码帧，共分为8个码组，每组8bit，采用二维偶校验，每组的第8位和最后一组是校验码（组），试问其中是否有误码，是哪一位。1100110010111010100011011111010100101101101010100100001011011011解：将码组排成矩阵：1100110010111010100011011111010100101101101010100100001011011011我们可以发现第三列“1”的个数为3，说明该列有误码，又知第二行“1”的个数为5，可知该行有误码，且可知误码为二行三列的码值。11、什么叫码重？什么叫码距？最小码距的物理意义是什么？答：在分组码中，非零码元的数目称为码字的汉明(hamming)重量，简称码重。两个等长码组之间相应位取值不同的数目称为这两个码组的汉明(hamming)距离，简称码距。码组集中任意两个码字之间距离的最小值称为码的最小距离，用d0表示。最小码距是码的一个重要参数，它是衡量码检错、纠错能力的依据。12、试比较线性分组码与卷积码的异同。答：线性分组码是指信息码元与监督码元之间的关系可以用一组线性方程来表示的分组码，即在（n，k）分组码中，每一个监督码元都是码组中某些信息码元按模2和而得到的，线性分组码是一类重要的纠错码。卷积码，或称连环码，是由伊莱亚斯（p.elis）于1955年提出来的一种非分组码。分组编码时，先将输入的信息序列分为长度为k个码元的段，然后按照一定的编码规则（由生成矩阵或监督矩阵决定），给含有k个信息元的段附加上r长的监督元，于是生成n长（n=r+k）的码组。在编码时，各n长码组是分别编码的，各码组之间没有约束关系，因此在译码时各码组是分别独立的进行。卷积编码则不同于此。卷积码中编码后的n个码元不仅与当前段的k个信息有关，而且也与前面（n-1）段的信息有关，编码过程中相互关联的码元为nn个。因此，这n段时间内的码元数目nn被称为这种码的约束长度。常常人们还称n为码的约束长度，不同的是nn是以比特为单位的约束长度，而后者是以码组为单位的约束长度。本书采用n作为约束长度，卷积码可表示为（n,k,n）。其中k为输入码元数，n为输出码元数，n为编码器的约束长度。13、数字信号经过交织编码实际上解决了什么问题？答：交织是把短时间内集中出现的错码分散，使之成为随机误码。14、t1线的码率是多少？e1线的码率是多少？它们是怎样构成的？答：e 1线的码率为2048kbps，即8000328=2048kbit/s；t 1线的码率为1544kbps，即8000193=1544kbit/s。第四章习题1、在图4-2中所示的各种数字信号波形中，哪些波形带宽小？哪些波形是三电平波形？哪些波形的同步信息多？哪些波形没有直流分量？答：波形带宽小：单极性nrz、单极性nrz以及差分波形三电平波形：双极性rz波形同步信息多：双极性rz、曼彻斯特波形无直流分量：双极性nrz、双极性rz2、在设计数字基带信号码型时应考虑到哪些原则？答：在设计数字基带信号码型时应考虑到以下原则：（1)对于传输频带低端受限的信道，一般来讲线路传输码型的频谱中应不含直流分量。 (2)码型变换(或叫码型编译码)过程应对任何信源具有透明性，即与信源的统计持性无关。所谓信源的统计特性是指信源产生各种数字信息的概率分布。 (3)便于从基带信号中提取位定时信息。在基带传输系统中，位定时信息是接收端再生原始信息所必需的。在某些应用中位定时信息可以用单独的信道与基带信号同时传输，但在远距离传输系统中这常常是不经济的。因而需要从基带信号中提取位定时信息，这就要求基带信号或经简单的非线性变换后能产生出位定时线谱。 (4)便于实时监测传输系统信号传输质量，即应能检测出基带信号码流中错误的信号状态。这就要求基带传输信号具有内在的检错能力，对于基带传输系统的维护与使用，这一能力是有实际意义的。 (5)对于某些基带传输码型，信道中产生的单个误码会扰乱一段译码过程，从而导致译码输出信息中出现多个错误，这种现象称为误码扩散(或误码增殖)。显然，我们希望误码增殖愈少愈好。 (6)当采用分组形式的传递码型时(如5b6b码等)，在接收端不但要从基带信号中提取位定时信息，而且要恢复出分组同步信息，以便将收到的信号正确切划分成固定长度的码组。 (7)尽量减少基带信号频谱中的高频分量。这样可以节省传输频带，提高信道的频谱利用率，还可以减小串扰。(8)编译码设备应尽量简单。3、在同样的码元速率下，双极性rz波形与hdb3波形有哪些区别？答：双极性rz波形的码元长度较小，占用频带宽，但同步信息更多。4、试画出下列二元信息序列的单极性非归零码、ami码和hdb3码。1011000010100000000111100001答：+1 0 +1+10000+10+100000000+1+1+1+10000+1+1 0 -1 +1 0 0 0 0 -1 0 +1 0 0 0 0 0 0 0 0 -1 +1 -1 +1 0 0 0 0 -1+1 0 -1 +1 0 0 0 +v -1 0 +1 b 0 0 v +b 0 0 +v -1 +1 -1 +1 b 0 0 v +15、一个码元速率为9.6kbps的二进制信号经过5b6b编码后其码率是多少？答：9.6(1+1/5)kbps=11.52kbps6、为什么在5b6b码表中有的码组正负模式相同而有的不相同？答：当采用均等码组时，其“0”、“1”数目相等，故正负模式相同，当采用不均等码组时，“0”、“1”数目不等，其正负模式需要不同，这样交替使用后才能保证“0”、“1”数目总体相同。7、如果一个通信系统具有理想的传输特性，且其频带宽度为500khz，则该系统无码间串扰时最高的传输速率是多大？频带利用率是多少？答：rb=2b=1mhz8、试举出若干个并行传输与串行传输的实际例子。答：串行：打印机等并行：计算机内部总线通信等9、画出眼图模型，并说明各部分的物理含义。答：10、通信过程中，有哪些方法可以改善系统的传输性能？答：部分响应系统、扰码、时域均衡、再生中继传输。11、通信系统中有哪些同步技术？答：同步的种类很多，按照同步的功能来分，有载波同步、位同步（码元同步）、群同步（帧同步）等；按照传输同步信息方式的不同，可以分为外同步法和自同步法。外同步法是由发送端发送专门的同步信息，接收端把这个专门的同步信息检测出来作为同步信号；自同步法是发送端不发送专门的同步信息，而是设法从收到的信号中提取同步信息。12、异步传输是否需要同步？都有哪些方法可以实现？答：群同步有时也称为帧同步。数据通信中,习惯于把群同步称为异步传输。异步传输包括起止式群同步法、连贯式插入法、间歇式插入法等。13、试述串行传输与并行传输的不同之处。答：数字通信系统在传输这样的信号时有二种方式：一种是使用8条信号线和一条公共线（地线）来同时传送这8位二进制代码，这种方式称为并行传输；另一种是使用一条信号线和一条地线来依次传送这8位二进制代码，这种方式称为信号的串行传输。并行传输的速度快，同时可以传送多个码元（一个字），设备简单，但由于要用到多条信号线（信道）和收发设备，因此只适合于近距离传输，常用于计算机主机与外部设备之间的联接和室内的计算机之间的联网；串行传输可以有效地节省信道，因此几乎是远距离通信和无线电通信唯一的选择。14、列出rs-232-c中常用的9根线，并简述其作用。答：1）数据装置准备好（data set ready-dsr)有效时（on）状态，表明modem处于可以使用的状态。2）数据终端准备好(data terminal ready-dtr)有效时（on）状态，表明数据终端可以使用。3）请求发送(request to send-rts)用来表示dte请求dce发送数据，即当终端要发送数据时，使该信号有效（on状态），向modem请求发送。它用来控制modem是否要进入发送状态。4）允许发送（clear to send-cts）用来表示dce准备好接收dte发来的数据，是对请求发送信号rts的响应信号。当modem已准备好接收终端传来的数据，并向前发送时，使该信号有效，通知终端开始沿发送数据线txd发送数据。5）接收线信号检出(received line detection-rlsd)用来表示dce已接通通信链路，告知dte准备接收数据。当本地的modem收到由通信链路另一端（远地）的modem送来的载波信号时，使rlsd信号有效，通知终端准备接收，并且由modem将接收下来的载波信号解调成数字两数据后，沿接收数据线rxd送到终端。此线也叫做数据载波检出(data carrier dectection-dcd）线。6）振铃指示(ringing-ri)当modem收到交换台送来的振铃呼叫信号时，使该信号有效（on状态），通知终端，已被呼叫。7）发送数据(transmitted data-txd)通过txd终端将串行数据发送到modem，(dtedce)。8）接收数据(received data-rxd)通过rxd线终端接收从modem发来的串行数据，(dcedte)。9）有两根线sg、pg信号地和保护地信号线，无方向。连接时主要考虑信号地。第五章习题1、调制的作用是什么？答：调制的功能主要体现在以下几个方面：1）频率变换；2）信道复用；3）改善系统性能。2、常见的模拟线性调制技术有哪些？它们各有何特点？答：常见的模拟线性调制技术是幅度调制。幅度调制信号，在波形上，它的幅度随基带信号规律而变化；在频谱结构上，它的频谱完全是基带信号频谱在频域内的简单搬移，这种搬移是线性的。3、常见的模拟非线性调制技术有哪些？它们各有何特点？答：常见的模拟非线性调制技术为角度调制。与线性调制不同，已调信号频谱不再是原调制信号频谱的线性搬移，而是频谱的非线性变换，非线性调制技术会产生与频谱搬移不同的新的频率成分。4、数字基带信号经过调制之后变成了频带信号，可以在带通信道中传输。5、ask、fsk、psk和dpsk四种信号， ask 是非等幅信号， fsk 信号的频带最宽。6、已知一数字基带信号的频带宽度b=1200hz，载波频率f1=500khz，f2=503khz，则ask信号的带宽bask= 2400 hz，fsk信号的带宽bfsk= 5400hz，psk信号的带宽bpsk= 2400 hz，dpsk信号的带宽bdpsk= 2400 hz。7、fsk中，两个载波频率越接近，信号的带宽越小，问频差是否可以无限小？为什么？答：不能。fsk是以两个载频的差来区别“0”“1”码的，当无限接近时，就无法区别，所谓的调制也就失去意义。8、设基带率信号的码型如下100110011110101，试画出ask、fsk、psk、dpsk的时域波形（码元速率为1.2kb，载波频率为2.4 khz，fsk调制时另一载波频率为3.6 khz）。答：图略。9、试将下图dpsk波形译成信码。如果这是psk波形，则信码又是怎样？答：若参考相位为零，则dpsk波形译为信码：1 1 0 1 0 1 1 1 1若参考相位为180，则dpsk波形译为信码：0 1 0 1 0 1 1 1 1若为psk波形，则信码为：1 0 0 1 1 0 1 0 110、为什么要进行数字调制？常用的数字调制方式有哪几种？答：有的信道有很宽的频率范围，但用户的信息带宽却很窄，用这样的信道去传输一个用户的信号显然会造成频率资源的浪费。这时可以将一个信道按频率划分成多个子信道，每个信道分配一个载波，传送一个用户的信号，这种方式称为频分多路复用（fdm）。数字基带信号必须频谱搬到对应的子信道上，即进行数字调制。数字调制通常有ask、psk、fsk。11、从频谱上看psk与ask有哪些区别？答：psk频谱与ask信号的频谱相似，所不同的是ask调制时基带信号是单极性信号，。含有直流分量，相乘后信号中就有载波分量。12、画出下列代码的4psk和4dpsk波形。101100110100答：图略13、一个128qam系统的码元速率为9.6 kb，其传信率为多少？解：传信率为：9.6767.2kbps14、在fdm系统中，各路信号是如何区分的？试论在fdm系统中如何防止各路信号之间的相互干扰。答：各路信号根据所处频谱位置不同进行区分，为了防止各路信号之间的相互干扰，各载波之间要留出频率间隔。第六章习题1、简述osi七层模型的分层与各层功能。答：osi模型包括7层，与传输介质最接近的是物理层，在数据链路层数据以帧为单元，加密与解密是表示层的功能，传输层提供端到端信号传递功能，数据链路层提供节点到节点信号传递功能。2、ip地址可以分为哪几类？有什么区别？答：ip地址分为a、b、c、d、e共5类地址，分辨一个ip是哪类地址可以从其第一个字节来区别。a类地址的第一个字节在1到126之间，b类地址的第一个字节在128到191之间，c类地址的第一个字节在192到223之间。例如200.1.25.7，是一个c类ip地址。155.22.100.25是一个b类ip地址。a、b、c类地址是我们常用来为主机分配的ip地址。d类地址用于组播组的地址标识。e类地址是internet engineering task force (ietf)组织保留的ip地址，用于该组织自己的研究。3、gsm系统的语音编码速率是 13kbps ，发送速率是 22.8kbps ，数据传送速率是 9.6kbps 。4、试述cdma蜂窝移动通信的特点。答：系统容量大理论上cdma移动网比模拟网大20倍。系统容量的灵活配置在cdma系统中，用户数的增加相当于背景噪声的增加，造成话音质量的下降。但对用户数量并无限制，操作者可在容量和话音质量之间折衷考虑。另外，多小区之间可根据话务量和干扰情况自动均衡。系统性能质量更佳这里指的是cdma系统具有较高的话音质量，声码器可以动态地调整数据传输速率，并根据适当的门限值选择不同的电平级发射。同时门限值根据背景噪声的改变而变，这样即使在背景噪声较大的情况下，也可以得到较好的通话质量。另外，cdma系统“掉话”的现象明显减少，cdma系统采用软切换技术，“先连接再断开”，这样完全克服了硬切换容易掉话的缺点。频率规划简单用户按不同的序列码区分，所以不相同cdma载波可在相邻的小区内使用，网络规划灵活，扩展简单。延长手机电池寿命采用功率控制和可变速率声码器，手机电池使用寿命延长。建网成本下降。5、比较3g通信系统三大主流标准的技术特点。答：（1）wcdma的技术特点体制l核心网基于gsm/gprs网络的演进，保持与gsm/gprs网络的兼容性；l核心网络可以基于tdm、atm和ip技术，并向全ip的网络结构演进；l核心网络逻辑上分为电路域和分组域两部分，分别完成电路型业务和分组型l业务；lutran基于atm技术，统一处理语音和分组业务，并向ip方向发展；lmap技术和gprs隧道技术是wcdma体制移动性管理机制的核心；l空中接口采用wcdma：信号带宽5mhz，码片速率3.84mcps，amr语音编码，支持同步/异步基站运营模式，上下行闭环加外环功率控制方式，开环（sttd、tstd）和闭环（fbtd）发射分集方式，导频辅助的相干解调方式，卷积码和turbo码的编码方式，上行bpsk和下行qpsk调制方式。（2）cdma2000技术体制lcdma2000体制是基于is-95的标准基础上提出的3g标准，目前其标准化工作由3gpp2来完成；l电路域继承2g is95 cdma网络，引入以win为基本架构的业务平台；l分组域基于mobile ip技术的分组网络；l无线接入网以atm交换机为平台，提供丰富的适配层接口；l空中接口采用cdma2000兼容is95：信号带宽n1.25mhz（n1,3,6,9,12）；l码片速率n 1.2288mcps；8k/13k qcelp或8k evrc语音编码；基站需要gps/gloness同步方式运行；上下行闭环加外环功率控制方式；前向可以采用otd和sts发射分集方式，提高信道的抗衰落能力，改善了前向信道的信号质量；反向采用导频辅助的相干解调方式，提高了解调性能；采用卷积码和turbo码的编码方式；上行bpsk和下行qpsk调制方式。（3）td-scdma技术体制ltd-scdma标准由中国无线通信标准组织cwts提出，目前已经融合到了3gpp关于wcdma-tdd的相关规范中；l核心网基于gsm/gprs网络的演进，保持与gsm/gprs网络的兼容性；l核心网络可以基于tdm、atm和ip技术，并向全ip的网络结构演进；l核心网络逻辑上分为电路域和分组域两部分，分别完成电路型业务和分组型业务；lutran基于atm技术，统一处理语音和分组业务，并向ip方向发展；lmap技术和gprs隧道技术是wcdma体制移动性管理机制的核心；l空中接口采用td-scdma。td-scdma具有“3s”特点：即智能天线（smart antenna）、同步cdma（synchronous cdma）和软件无线电（software radio）。td-s