数据通信原理第2版课后习题1~3章答案.pdf

数据通信原理 （毛京丽等编著，年第二版）习题解答 （） 1 - 1 数据通信的定义是什么？画出数据通信系统的基本构成框图，并说明其三大组成部分。 答：数据通信的定义是：依照通信协议，利用数据传输技术在两个功能单元之间传递数据信 息，它可实现计算机与计算机、计算机与终端、终端与终端之间的数据信息传递。 数据通信系统的基本构成见教材图 数据通信系统主要由中央计算机系统、数据终端设备（）和数据电路三大部分组成。 数据终端设备：D T E 相当于人和机器( 计算机) 之间的接口。 数据电路： 数据电路由传输信道( 传输线路) 及其两端的数据电路终接设备( D C E ) 组成。 数据电路位于D T E 与计算机系统之间, 它的作用是为数据通信提供数字传输信道。 传输信道包括通信线路和通信设备。 D C E 是D T E 与传输信道的接口设备。 调制解调器( m o d e m ) 是最常见的D C E , 它是调制器和解调器的结合。 中央计算机系统：中央计算机系统由通信控制器、主机及其外围设备组成, 具有处理从数据 终端设备输入的数据信息, 并将处理结果向相应的数据终端设备输出的功能。 通信控制器( 或前置处理机) 是数据电路和计算机系统的接口, 控制与远程数据终端 设备连接的全部通信信道, 接收远端D T E 发来的数据信号, 并向远端D T E 发送数据信号。 主机又称中央处理机, 由中央处理单元( C P U ) 、主存储器、输入输出设备以及其他外 围设备组成。其主要功能是进行数据处理。 1 - 2 什么是数据电路？它的功能是什么？数据电路与数据链路的关系是什么？ 答：数据电路由传输信道及其两端的数据电路终接设备（）组成，它的作用是为数 据通信提供数字传输信道。数据电路加上两端的传输控制器构成数据链路。 1 - 3 设数据信号码元时间长度为，如果采用电平传输，试求数据传信速率和 调制速率。 解：， 调制速率 2007 2010.09 P312 DTE DCE 833106S8 T=83310-6sM=8 NBd=1/T=1200Bd 第章 概述习题及解答1 l l l l l l l 数据传信速率 1 - 4 什么是单工、半双工、全双工数据传输？ 答：单工传输传输系统的两端数据只能沿单一方向发送和接收。 半双工传输系统两端可以在两个方向上进行双向数据传输， 但两个方向的传输不能 同时进行，当其中一端发送时，另一端只能接收，反之亦然。 全双工传输系统两端可以在两个方向上同时进行数据传输， 即两端都可以同时发送 和接收数据。 P 1 5 图 1 - 1 2 1 - 5 设带宽为的模拟信道，只存在加性高斯白噪声，如信号噪声功率比为，试 求这一信道的信道容量。 解： 模拟信道容量为： () 1 - 6 异步传输中，假设终止位为 1 位，数据位为 8 位，无奇偶校验位，求传输效率。 解：传输效率为 8 （8 1 1 ）8 0 。 1 - 7 在 9 6 0 0的线路上进行 1 个小时的连续传输，测试结果为有 1 5 0的差错，问该 数据通信系统的误码率是多少？ 某数据通信系统调制速率为 1 2 0 0，采用 8 电平传输，假设 1 0 0 秒误了 1 个比特，求误 码率。设系统的带宽为 6 0 0 H z , 求频带利用率为多少。 解：数据传信速率为 误码率接收出现差错的比特数总的发送比特数 某一基带传输系统特性如题图所示。 （ ）求奈氏频带； （ ）求系统滚降系数； （ ）求码元速率； RNBdlog2M=1200log28=3600bits 3000Hz 30dB 10lgS/N=30dB S/N=103=1000 C=Blog2(1+S/N)=3000log211000 29 902 bits / / /9600 6 1034. 4 96003600 150 2-1 2-1 1fN 2 3NBd ? sbitbit Bd Hzsbit sbitR = = = 第章 数据信号的传输习题及解答2 （ ）求采用四电平传输时的传输速率； （ ）求频带利用率。 解： （1 ） （2 ）滚降系数 （3 ）码元速率 （4 ）传输速率 （3 ）频带利用率 形成滤波器幅度特性如题图 2 - 2 所示。求： （1 ）如果符合奈氏第一准则，其符号速率为多少？为多少？ （2 ）采用四电平传输时，传信速率为多少？ （3 ）频带利用率为多少？ 解： （1 ）如果符合奈氏第一准则，应以 C 点(, 0 . 5 ) 呈奇对称滚降，由图示可 得： 符号速率 滚降系数 （2 ）传信速率 （3 ）频带利用率 一个抑制载频传输系统，带宽，基带调制信号为双极性不归零数据信号， 如考虑该系统可通过基带频谱的第一个零点，求系统的调制速率？ 解：（参见图，图，图） 由于信号的功率谱是双边带谱， 所以信号的带宽是基带信号带宽的两倍 （） 。 调， 基 4R 5 2900 2 26003200 2600 10. 0 29 3 2900 300 2900 29003200 5800290022 /116004log5800log 22 )/(625. 3 2900)29/31 ( 11600 2-2 )( 2000 2 16002400 1600 4000200022 5 1 2000 400 2000 20002400 /80004log4000log 22 )/(33. 3 2000)5/11 ( 8000 2-32ASK 2400Hz P262-5P312-12P522-42 2ASK2ASKP53 B 2400 HzfSB 1200 HzfN BdffN NsBd sbitMNR Bd Hzsbit B R fH N f HzfN BdffN NsBd sbitMNR Bd Hzsbit B R = += = = = = = + = = += = = = = = + = a h a h 即系统的调制速率。 设发送数据信号为，分别画出， 波形示图？ 一个正交调幅系统采用调制，带宽为，试求每路有几个电平，总 的比特率、调制速率、频带利用率各为多少？ 解： 每路的电平数为： （ ） （ ） 调制速率为： 总的比特率为： 频带利用率为： 某一调相系统占用频带为，其基带形成滚降系数，若要传信率为 ，问应采用几相的相位调制？ 解：（参见例） 某一系统， 占用频带为， 其基带形成滚降系数， 若采用 方式，求该系统传信速率可多少？ 解：（参见例） 2 - 8 一个 4 D P S K 四相调相系统的相位变化关系按 B 方式工作 （如附图 4 0 所示） ， 假设初始相 位为0 ， 试求输入双比特码元序列为0 0 , 0 1 , 1 1 , 0 0 , 1 0 等的已调载波信号对应的相位， 并画出其矢量图（假设初始相位为 0 ） 。 NBd=fs =2fN=1200 Bd 2-4 1011012ASK2FSK2PSK 2DPSK 2-5 16QAM 2400Hza=1 M16 M1/2=161/2=4 B21afN211fN2400Hz fN2400/4600 Hz NBd=fs=2fN26001200Bd R=fbfSlog2M1200log2164800bits ?log2M/(1+a)=log216/(1+1)2bit/sHz 2-6 6003 000Hza=0.5 4800bit/s P652-7 B=3000-600=2400Hz fNB/(2(1+a)=2400/(2(1+0.5)800 Hz NBd=2fN28001600Bd R= NBdlog2M log2M=R/NBd=4800/1600=3 M=23=8 2-7 QAM6003 000Hza=0.516QAM P582-6 B=3000-600=2400Hz fNB/(2(1+a)=2400/(2(1+0.5)800 Hz NBd=2fN28001600Bd R= NBdlog2M=1600 log216=6400bits 2FSK 2PSK 2ASK 2DPSK 解： （参见 P 6 3 图 2 - 5 6 ） 首先将数据信号序列以二位数字为单位进行分组，然后再求每组数字的相位，如下题：0 0 的相位为（初始相位为 0 + 5 / 4 = 5 / 4 ） ，0 1的相位为（前一相位 5 / 4 + 3 / 4 = 0 ） ，1 1 的相位为（前一相位 0 + / 4 = / 4 ） ，0 0 的相位为（前一相位/ 4 + 5 / 4 = 6 / 4 = 3 / 2 ） ， 依此类推。 基带数据信号序列 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 相位( 初始相位为 0 )5 / 4 0 / 4 3 / 25 / 4 矢量图( ) 考虑一理想基带传输系统，若要求传输误码率不高于时，试求二电平传输和传输时 所要求的奈氏频带内的信噪比，并比较两种传输方式。 解：？ 写出基带传输系统二电平传输时的误码率表达式，并说明各符号的含义。 试求误码率为时，和信号相干解调及差分解调时所需要的信 噪比各为多少？ 解：（参见例） 解题思路： 2-9 10-5 3-14 2-10 10-42PSK 2FSK 2DPSK dB P862-8 第三章 差错控制 习题解答 3-1 3-2 ARQ FEC HEC IRQ 3-5 001110 010101 011011 100011 dmin 3 差错控制方式有哪几种类型？各自的概念分别是什么？（比较它们的主要优缺点。） 答：差错控制方式有：检错重发、前向纠错、混合纠错检错、信息反馈四种。 检错重发（）在发送端对数据序列进行分组编码，加入一定多卖码元使之具 有一定的检错能力，成为能够发现错误的码组。接收端收到码组后，按一定规则对其进行有 无错误的判别，并把判决结果通过反向信道送回发送端。如有错误，发送端把前面发出的信 息重传一次，直到接收端认为已正确收到信息为止。 前向纠错（）发送端的信道编码器将输入数据序列变换成能够纠正错误的码， 接收端的译码器根据编码规律检验出错误的位置并自动纠正。 混合纠错检错（）是前向纠错方式和检错重发方式的结合。 在这种系统中，发送端发出同时具有检错和纠错能力的码，接收端收到码后，检查错误 情况，如果错误少于纠错能力，则自行纠正；如果干扰严重，错误很多，超出纠正能力， 但能检测出来，则经反向信道要求发端重发。 信息反馈（）收端把收到的数据序列全部由反向信道送回发端，发端比较发送的 数据序列与送回的数据序列， 从而发现是否有错误， 并把认为错误的数据序列的原数据再次 传送，直到发端没有发现错误为止。 一线性分组码码组集合如下所示，求其汉明距离。 答：找出任意两个码组的距离，其最小距离即为汉明距离，此码组集合的汉明距离 （或利用线性分组码的性质 “码的最小距离等于非零码的最小重量” 也可找出汉明距离） 。 3 - 6 设某码组集合汉明距离为 ，若用于检错，能检出几位错码？若用于纠错，能纠正几位 错码？若同时用于检错与纠错，问纠错、检错的性能如何？ 3 - 7 某系统采用水平奇监督码，其信息码元如题表 3 - 1 ，试填上监督码元，并写出发送的数 据序列，这样的发送数据序列能检测突发差错的长度最大为多少？ 题表 3 - 1 信息码元 监督码元 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 解： 信息码元 监督码元 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 发送的数据序列为： 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 能检测突发差错的长度最大为 5 某系统采用水平垂直奇监督码，设信息码元如题表3 - 2 所示，试填写出监督码元，并写 出发送的数据序列（按行发送）。 题表 3 - 2 信息码元监督码元 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 4 3-8 监督码元 解： 信息码元监督码元 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 监督码元0 1 1 1 1 0 1 00 发送数据序列： 3 - 9 某系统采用水平垂直偶校验码，试填出下列矩阵中 5 个空白码位。 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 ( ) 0 0 0 ( ) 1 1 0 0 1 0 ( ) 1 1 1 0 1 0 0 0 0 ( ) 0 1 ( ) 解： 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 ( 1 ) 0 0 0 ( 0 ) 1 1 0 0 1 0 ( 1 ) 1 1 1 0 1 0 0 0 0 ( 1 ) 0 1 ( 0 ) 3 - 1 0 如信息位为 7 位，要构成能纠正 1 位错码的汉明码，至少要加几位监督码？其编码效 率为多少？ 解： 根据估算得出 编码效率为 或者说 3 - 1 1 已知信息码为 0 1 1 0 （1 1 0 1 ） ，求所对应的（7 ，4 ）汉明码。 解：由监督方程求监督码 11001110 01001100110110001111011000110111101 00 7 712 82 4 %6 .63 47 7 % 6 . 63 1010 1010 0110 3460 3561 4562 = +=+= + = + = + = = = = k rrkn r r r r rk k n k R R aaaa aaaa aaaa 此（7 ，4 ）汉明码为 0 1 1 0 0 1 1 3 - 1 2 接收端收到某（7 ，4 ）汉明码为 0 1 1 1 0 1 1 （1 0 0 1 0 1 0 ） ，此（7 ，4 ）汉明码是否有错？ 错码位置为何？ 解：计算较正子 较正子为 0 1 1 ，此（7 ，4 ）汉明码有错，错码位置为。 3 - 1 3已知（7 ，3 ）循环码的一个许用码组，试将所有其余的许用码组填入题表 3 - 3 。 题表 3 - 3 信 息 位 监 督 位 信 息 位 监 督 位 1 0 1 1 1 0 0 解： 信 息 位 监 督 位 信 息 位 监 督 位 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 3 - 1 4 接上题，求题表 3 - 3 （7 ，3 ）循环码的典型的生成矩阵，设信息码为 1 0 1 ，求整个 码组。 解： （参见 P 1 1 7 - 1 1 8 ） 可以因式分解为 可得两个 4 次因式 取第一个 4 次因式，得到生成多项式 11110 11110 00110 03463 13562 24561 3 65432106543210 65432106543210 4, 3, 7 1 7 ) 1)(1)(1(1 3237 1) 1)(1( 1) 1)(1( 2343 2423 = = = = + +=+ +=+ +=+ aaaaS aaaaS aaaaS a a a a a a a aa a aa a a a a a aa a a a a a a a a a a G rkn x xxxxxx xxxxxx xxxxxx 非典型的 第 1 行+ 第 3 行 第 1 行 （典型的） 典型的生成矩阵的作用： 整个码组信息码（典型的） 得到 整个码组 3 - 1 5 已知循环码的