通信原理与技术部分习题答案2008级.doc

通信原理与通信技术部分习题解答第一章1-2 为什么对模拟信号进行抽样？对抽样间隔有什么要求？答：为了对模拟信号进行数字化传输以提高通信质量。首先需要将模拟信号转换为数字信号，转换过程的第一步就是对模拟信号进行抽样，把模拟信号变成离散信号。为了能从抽样后的信号（离散信号）中无失真地恢复出原始信号，要求抽样间隔小于等于原始信号最高频率分量所对应信号周期的一半，或者要求抽样频率大于等于原始信号最高频率的2倍。1-3为什么要对离散信号进行量化？答：离散信号尽管在时间上是离散的，但其幅度的可能取值却有无限多个，没有从本质上改变模拟信号。只有把离散信号进行量化，把无穷个可能的取值变成有限个取值，才能使模拟信号发生质变，即把离散信号转换为数字信号。1-7答：（1）不同字母是等概率出现的，即出现概率均为1/4，每个字母的平均信息量为：H=-4*(1/4)*lb(1/4)=2比特/符号因为一个字符对应两个二进制脉冲，每个脉冲宽度为5ms，所以每个字母所占用的时间为：T=2*5*10-3=10-2s则每秒传送的符号数为 RB=1/T=100符号/秒（Baud）平均信息速率为 Rb= RB * H= RB *lbM=100*2=200b/s（2）每个符号的平均信息量为H=1.985比特/符号1-8答：因为是二进制信号，所以一个二进制位表示一个符号，则有码元速率RB =1/T=1/(0.5*10-3)=2000符号/秒（Baud）比特率等于波特率 Rb = RB =2000b/s在保证速率不变的前提下，若改为四进制信号，则两个二进制位表示一个四进制符号，一个符号持续时间 T=2*0.5*10-3=0.001s波特率为 RB =1/T=1/10-3=1000符号/秒（Baud）比特率为 Rb= RB *lbM=1000*2=2000b/s若信息速率可变，则波特率仍为二进制时的2000（Baud），而比特率为4000 b/s。第二章2-5答：FDM是一种利用频谱搬移定理在一个物理信道中传输多路信号的技术，所以要进行FDM首先要求信道的通频带必须大于欲复用各路信号频谱宽度总和的2倍（对于双边带信号而言），且各路载波能够实现。其次，该信道的频率资源不紧张，允许用比较宽的频带传输信号。最后对电路的复杂性和经济性要求不苛刻。2-6答：FDM的理论基础就是调制定理：信号f(t)与正弦信号（cosct和sinct）相乘，相当于把f(t)的频谱F()搬移到c处，频谱形状不变，幅度减半，搬移后的频谱仍然保留原信号的全部信息。2-7答：若采用双边带调制，则每路信号带宽为2*1.5=3MHz，考虑留出保护带（各路信号频谱之间的空白带），10 MHz带宽的信道最多可复用3路信号。若采用单边带调制，则每路信号带宽为1.5MHz，考虑留出保护带（各路信号频谱之间的空白带），10 MHz带宽的信道最多可复用6路信号。2-9【解】fm=10kHz, fmax=1kHz（1）BFM=2(fmax + fm)=2(1+10)=22 kHzF= BFM /2fm-1=0.1(2) 幅度加倍，意味着F= 0.2，所以BFM=2(F +1) fm=24 kHz（3）调制信号频率加倍，即fm=20kHz，则BFM=2(fmax + fm)=42 kHz第三章3-1答：时分复用的理论基础是抽样定理。3-2答：FDM使用频率区分同一信道上同时传输的各路信号，各路信号在频谱上相互分开，但在时间上重叠在一起。TDM是在时间上区分同一信道上轮流传输的各路信号，各路信号在时间上相互分开，但在频谱上重叠在一起。3-3答：对带限信号而言，当抽样频率低于模拟信号的最高频率的两倍时；对带通信号来说，fs2B（1+M/N）时抽样后的信号频谱将发生混叠。3-4答：量化的目的是将抽样信号在幅度上进行离散化处理，即将无限个可能的取值变为有限个取值。或者说是将离散信号变成数字信号。3-5答：均匀量化是量化间隔相等的量化。其缺点是当信号较小时，信号的量化噪声也很小，难以满足通信系统的要求。，3-6答：压缩扩张的目的是在不增加量化级数的前提下，利用降低大信号的量化信噪比来提高小信号的量化信噪比。即信号幅度小时，量化间隔小，量化误差小；信号幅度大时，量化间隔大，量化误差大。保证了信号在较宽的动态范围内满足通信系统的要求，克服了均匀量化的缺点。3-7【解】Rb=10*8*103*3=2.4*105b/s第四章4-1答：在M调制中，抽样频率越高，量化噪声越小，但增大fs，就增加了信号的传输带宽，降低了频带利用率。4-2答：M调制和PCM方式均为模拟信号数字传输的方法。M调制只用一位二进制码进行编码，编码设备简单，其所产生的一位二进制码不表示信号抽样值的大小，而是表示抽样时刻信号曲线的变化趋势。PCM调制中，每个样值编8位码，编码设备复杂，它所产生的二进制代码表示模拟信号瞬时抽样值的大小。4-4答：M调制的二进制代码携带了输入信号的增量信号，或者说携带了输入信号的微分信息。-调制的代码实际上是代表了输入信号的振幅信息。第五章5-2答：PCM复用是对多路话音信号直接进行编码复用的方法。缺点是要求编码速度非常高，对电路及元器件的精度要求很高，实现起来比较困难。数字复接是将PCM复用后的低速率信号再进行时分复用，以形成更多路信号的分时传输。优点是经过数字复接后的编码速度提高了，但每一个基群的编码速度则没有提高，实现起来容易，因此目前广泛使用数字复接来提高通信容量。5-4答：异源（准同步）复接指被复接的各输入支路以及复接器使用各自的时钟，但各时钟频率均在一定的容差范围之内，其不满足复接条件，因此复接之前需要进行码速调整，使之满足条件后再进行复接。第六章6-4(3)、（4）【解】因为01时，频带利用率b=2/（1+）=2/（1+0.4）=1.43(bit/(s.Hz)取信号的带宽为信道的传输带宽，由b的定义式： 可求出信道的传输带宽为： B=Rb/b=64/1.43=44.75kHz第七章7-4【解】FSK带宽为 B2FSK2BB+|f2-f1|=2*300+|2225-2025|=800Hz第八章8-1（1）第一组和第二组码距d=3；（2）第四组和第五组码距d=3；（3）各组的码重分别为：0、3、3、4、3、4、4、3；（4）全部码组的最小码距dmin=3。8-2最小码距dmin=3，因此该编码 1）只用于检错时，可以检出2位错误； 2）只用于纠错时，可以纠错1位； 3）不能同时用于检错和纠错。8-3最小码距dmin=4，因此该编码 1）只用于检错时，可以检出3位错误； 2）只用于纠错时，可以纠错1位； 3）同时用于检错和纠错时，可以检出2位错码，纠1位错码。第十七章17-2答：有两点不同：一是传输的信号是光信号而不是电信号；二是传输介质是光纤而不是电缆。17-3答：由于光纤是由纯度较高的玻璃材料制成的，是不导电和无电感的，因此他不受电磁干扰。正是由于这样，电缆通信中常见的串话现象，在光纤通信中不存在。17-5答：光纤通信首先要在信源将欲传送的电信号进行电/光转换，即把电信号先变成光信号，再经由光纤传输到信宿。信宿必须将接收到的光信号做与发信端相反的变换，即进行光电转换变成电信号，从而完成一次光纤通信的全过程。17-6答：所谓波分复用（WDM），就是把两种或多种不同波长的光载波在发送端经复用器（合波器）汇