通信原理第三版思考题.docx

通信原理思考题复习1.1 消息和信息有什么区别？信息和信号有何区别？答：语音，文字，图形，图像等都是消息，信息则是消息中包含有意义的内容，或者说有效内容，信息必须转换为电信号，才能在通信系统中传输，所以，信号是消息的载体。1.2 什么是模拟信号？什么是数字信号？答：在时间上和幅值上均是连续的信号称为模拟信号，在时间和幅值都离散的信号称为数字信号。1.3 数字通信有何优点？答：（1）由于数字信号的可能取值数目有限，所以在失真没有超过给定值的条件下，不影响接收端的正确判决。此外，在有多次转发的线路中，每个中继站都可以对有失真的接收信号加以整形，消除沿途线路中波形误差的积累，从而使经过远距离传输后，在接收端仍能得到高质量的接收信号。（2）在数字通信系统中，可以采用纠错编码等差错控制技术，从而大大提高系统的抗干扰性。（3）可以采用保密性极高的数字加密技术，从而大大提高系统的保密度。（4）可以综合传输各种模拟和数字输入消息，包括语音、文字、图像、信令等；并且便于存储和处理（包括编码、变换等）。（5）数字通信设备和模拟通信设备相比，设计和制造更容易，体积更小，重量更轻。（6）数字信号可以通过信源编码进行压缩，以减少多余度，提高信道利用率。（7）在模拟调制系统中，例如调频，接收端输出信噪比仅和带宽成正比的增长；而在数字调制系统中，例如脉冲编码调制，输出信噪比随带宽按指数规律增长。1.4 信息量的定义是什么？信息量的单位是什么？ P2 (1) I loga（Bit)1.5 按照占用频带分，信号可以分为哪几种？答：基带信号和带通信号1.6 信源编码的目的是什么？信道编码的目的是什么？答：信源编码用以减少数字信号的冗余度，提高数字信号的有效性；如果是模拟信源（如话筒），则它还包括A/D转换功能，把模拟输入信号转变成数字信号。在某些系统中，信源编码还包含加密功能，即在压缩后还进行保密编码。信道编码的目的是提高信号传输的可靠性。它在经过信源编码的信号中增加一些多余的字符，以求自动发现或纠正传输 中发生的错误。1.7 何谓调制？调制的目的是什么？答： 调制包含调节和调整的含义。调制的主要目的是使经过编码的信号特性与信道的特性相适应，使信号经过调制后能够顺利通过信道传输。另一目的是为了把来自多个独立信号源的信号合并在一起经过同一信道传输，也采用调制的方法区分各个信号。可以利用调制来划分各路信号，解决多路信号复用问题。1.8 数字通信系统有那些性能指标？答：传输速率（码元速率，信息速率，消息速率） 错误率（误码率，误比特率，误字率） 频带利用率 能量利用率1 logaP(x)为信息量的定义。信息量的单位为比特P(x) 1.9 信道有哪些传输特性？噪声特性、频率特性、线性特性和时变特性等。1.10 无线信道和有线信道的种类有哪些？无线信道的种类：视线传播、地波、天波。有线信道的种类：明线、对称电缆和同轴电缆。1.11 信道模型有哪几种？ 答：调制信道模型和编码信道模型。1.12 什么是调制信道？什么是编码信道？ 答：将发送端的调制器输出至接收端调制器输入端之间的部分称之为 调制信道。而将编码器输出端至解码器输入端之间的部分称之为编码信道。1.13 何谓多径效应？ 答：信号经过多条路径到达接收端，而且每条路径的时延和衰减不尽相同，造成接收端的信号幅 度和随机变化，这一现象称为多径效应。1.14 电磁波有哪几种传播方式？ 答：电磁波有地波传播、天波传播和视线传播三种传播方式。 1.15 适合在光纤中传播的光波波长有哪几个？ 答：目前应用最广泛的两个光波波长是 1.31um 和 1.55um。 1.16 什么快衰落？什么是慢衰落？ 答：由多径效应引起的衰落称为快衰落，由单一路径上季节、昼夜、气候等变化引起 的衰落称为慢衰落。2.1 何为确知信号？何为随机信号？ 答： 确知信号： 取值在任何时间都是确知和可预知的信号。 随机信号： 取值不确定， 且不能事先确切预知的信号。 2.2 试分别说明能量信号和功率信号的特性。 答：能量信号：能量等于一个有限正值，平均功率为 0. 功率信号：平均功 率等于一个有限正值，能量为无穷大。 2.6 频谱密度 S(f)和频谱 C(jnwo)的量纲分别是什么？ 答：伏赫（V/HZ） ； 伏（V） 2.9 随机变量的数字特征主要有哪几个？ 答：数学期望，方差，矩 2.10 正态分布公式中的常数 和 有何意义 ？表示均值；表示标准偏差2.11 何为平稳随机过程？广义的平稳随机过程和严格平稳随机过程有何区别？ 答：若一个随机过程 X（t)的统计特性 与时间起点无关，则该过程为平稳过程。广义平稳随机过程的自相关函数与时间起点无关，只与 t1 和 t2 的间隔有关。 2.12 何为窄带平稳随机过程？ 答：频带宽度远小于中心频率的随机过程。2.14 何谓白噪声？其频谱和自相关函数有何特点？ 答：白噪声是指具有均匀功率谱密度 Pn(f)的噪声.功率谱密度的逆傅 里叶变换就是自相关函数。2.23 信号无失真的传输条件是什么？ 答：要求线性系统传输函数的振幅特性与频率无关，是一条水平直线；其相位特性是一条通过原点的直线。第三章 模拟调制系统 3.1 调制的目的是什么？ 答：一是通过调制可以把基带信号的频谱搬移到载波频率附近，合并多路信号；二是通过调制可以提高信号通 过信道传输时的抗干扰能力。3.2 模拟调制可以分为哪几类？ 答：两大类：线性调制和非线性调制。 3.3 线性调制有哪几种？ 答：振幅调制（）、双边带调制（）、单边带调制（）和残留边带调制（）。3.4 非线性调制有哪几种？ 答：频率调制和相位调制。 3.5 振幅调制和双边带调制的区别何在？两者的已调信号带宽是否相等？答：振幅调制的调制信号包含有直流分量，故 已调信号含有载频分量。而双边带调制的一条信号不含直流分量，故已调信号也就不含载频分量。两者的已调信号带宽相 等，均为调制信号带宽的两倍。 3.6 双边带语音信号的带宽是否等于单边带语音信号带宽的两倍？答：是两倍。 3.7 对产生残留边带信号的滤波器特性有何要求？ 答：低通滤波器 H(f+f0)+H(f-f0)=C ffm 3.8 残留边带调制特性特别适用于哪种基带信号？ 答：适用于包含直流分量和很低频率分量的基带信号。 3.9 试写出频率调制和相位调制信号的表示式。3.10 什么是频率调制的调制指数？ 答：调制信号可能产生的最大相位偏移。 3.11 试写出频率调制信号的带宽近似表示式。 答：BFM2(w+Wm)=2（f+）4.1 模拟信号经过抽样后，是否成为取值离散的信号了？ 答：否。抽样只是使信号的自变量时间离散，而信号的取值并不离散。4.2 对于低通模拟信号而言，为了能无失真地恢复，抽样频率和其带宽有什么关系？ 答：抽样频率应不小于模拟信号最高频率的两倍。 4.3 何谓奈奎斯特抽样速率和奈奎斯特抽样间隔？ 答：模拟信号最高频率的两倍，称为奈奎斯特抽样速率，相应的最小抽样时间间隔称为奈奎斯特抽样间隔。 4.4 发生频谱混叠的原因是什么？ 答：抽样频率低于奈奎斯特抽样速率。 4.5 对于带通信号而言，若抽样频率高于图 4.2.5 所示曲线，是否能保证不发生频谱混叠？ 答：不能保证。 4.6 PCM 语音通信通常用的标准抽样频率等于多少？ 答：8 kHz。4.7 信号量化的目的是什么？ 答：模拟信号取值离散化。（把量化得到的幅值变成整数，使得到的抽样信号数字化） 4.8 非均匀量化有什么优点？ 答：改善小信号时的信号量噪比。 4.9 在 A 压缩律特性中，若选用 A = 1，将得到什么压缩效果？ 答：若选用 A = 1，将无压缩效果。 4.10 在 u 压缩律中，若选用 u=0，将得到什么压缩效果？ 答：若选用 u=0，将无压缩效果。 4.11 我国采用的语音量化标准，是 A 律还是 u 律？ 答：A 律。 4.12 在 PCM 系统中，为什么常用折叠码进行编码？ 答：误码引起的影响较小。（.有映像关系；误码对小电压的影响小.有利于减小小信号的平均量化噪声） 4.14 在 PCM 系统中，信号量噪比和信号（系统）带宽有什么关系？ 答：呈指数增长，信号量噪比随信号带宽的增大而增大。第五章 基带数字信号的表示和传输 5.1 何为 ASCII 码？它用几个比特表示一个字符？试写出 ASCII 码中字符“A”和“a”的码组。 答：ASCII 码使用指定 的 7 位或 8 位二进制数组合来表示 128 或 256 种可能的字符。8 比特表示一个字符。 “A”的码组为 1000001“a”的码组为 1100001. 5.2 试述双极性波形的优缺点。 答：优点：0，1 等概率时没有直流分量；节省能源，信号功率是单极性的一半；判决电平与接收信号电平波动无关。缺点：实现略复杂。 5.3 试述 HDB3 码的编码规则及其优缺点。 答：编码规则：HDB3 为一种双极性码，0 用“无极性”电平表示，1 交替用“正 极性”和“负极性”电平表示；连续 4 个 0，第 4 个 0 变为极性 V 码，V 码极性交替；若无法保证极性相同，则第 1 个 0 变换成极性 B 码。 优点：有丰富的位定时信息；与信源的统计特性无关。缺点：实现略复杂。 5.4 试述双相码的优缺点。 答：优点：无直流分量；包含丰富的定时信息，编码方法也很简单。缺点：占用的频带宽度加倍了。 5.5 随机脉冲信号序列的功率谱中连续谱和离散谱分别有什么特点？离散谱有什么特殊的功用？何种信号中没有离散谱？ 答：连续谱是信号的随机分量，离散谱是信号的稳态分量。离散谱可被用以提取位定时信息。双极性信号 g(t)=-g(t)且等 概率出现，则没有离散谱。 5.6 何谓码间串扰？它产生的原因是什么？答：相邻码元的相互重叠称为码 间串扰。码间串扰产生的原因是系统的总传输特性（）不良。5.7 基带传输系统的传输函数满足什么条件时才不会引起码间串扰？ 答：传输函数满足奈奎斯特准则就不会引起码间串扰，即传输函数是实函数并且在 f=W 处奇对称。 5.8 何谓奈奎斯特准则？何谓奈奎斯特速率？ 答： 当传输函数为实函数并且 f=W 处奇对称， 那么系统就不会引起码间串扰。 这称为奈奎斯特准则。一个低通传输系统能够达到的最高速率为带宽的两倍，这一速率称为奈奎斯特速率。5.15 何谓眼图？它有什么功用？在示波器的 X 轴和 Y 轴上加入什么电压才能观看眼图？ 答：用示波器显示的基带传输信号的波形多构成的图形称为眼图。眼图可显示传输系统性能缺陷对于基带数字信号传输的影响。在示波器的 X 轴上加入一个锯齿波，Y 轴上加入接收信号的码元序列，才能观看眼图。 5.16 克服码间串扰的方法是什么？能否用增大信噪比的方法克服码间串扰？为什么？ 答：克服码间串扰的方法是在接收端插入一个均衡器。增大信噪比的方法无助于克服码间串扰。因为在信道无噪声的情况下 码间串扰依然可能存在。（噪声是加性噪声，码间串扰是乘性干扰）第六章 基本的数字调制系统 6.1 何谓带通调制？带通调制的目的是什么？ 答：将基带数字信号调制到一个载波上，使载波的一个或几个参量上载 有基带数字信号的信息，这样的调制称为带通调制。带通调制的目的是使已调信号的频谱位置适合在给定的带通信道中传输。6.2 何谓线性调制？何谓非线性调制？ 答：线性调制的已调信号频谱结构和原基带信号的频谱结构基本相同，主要是所占用的频率位置发生搬移。非线性调制的已 调信号频谱结构和原基带信号的频谱结构完全不同，已不仅仅是简单地频谱搬移，在已调信号频谱中会出现许多新的频率分量。 6.5 何谓相干接收？何谓非相干接收？ 答：接收端需用一个与发送端同频同相的相干载波与接收信号做乘法，这种接 收方法称为相干接收。若不需要相干载波的接收方法称为非相干接收。 6.6 试问 2ASK 信号的产生和解调分别有几种方法？ 答：调制方法有相乘法和开关法等；解调方法有非相干解调包络检波法和相干解调法等。 6.7 试问 2ASK 信号的带宽和其基带信号的带宽有何关系？ 答：2ASK 信号的带宽是基带信号带宽的两倍。 6.8 试问 2FSK 信号属于线性调制还是非线性调制？ 答：2FSK 属于非线性调制。 6.9 试问 2FSK 信号相邻码元的相位是否连续与其产生方法有何关系？ 答：2FSK 信号的产生方法主要有两种：调频法和开关法。有调频法产生的 2FSK 信号相邻码元相位是连续的，而开关法产生 的 2FSK 信号由两个独立的频率源产生，相邻码元的相位一般情况下是不连续的。 6.10 试问 2FSK 信号的带宽和其基带键控信号带宽之间有什么关系？（2 倍） 答： f 2FSK = |f1 ? f0| + 2fc，其中 f0 和 f1 为 2FSK 的两个载波频率，fc 为基带键控信号的带宽。 6.11 试问常用的 2FSK 解调方法是相干解调还是非相干解调？为什么？ 答：2FSK 信号常采用非相干解调方法。因为非相干解调无需本地载波，实现成本较低，而抗信道干扰和信道噪声的能力也挺强。 6.12 试问 2PSK 信号相邻码元间的波形是否连续和什么因素有关？ 答：载波频率和码元速率之间的关系决定了 2PSK 信号相邻码元之间的波形是否连续。 6.13 试问 2PSK 信号是否必须用相干解调法接收？ 答：是的。2PSK 没有非相干解调方法。 6.16 试问 2DPSK 信号相邻码元波形是否连续和什么因素有关？ 答：除了与 2PSK 类似的因素外，2DPSK 信号相邻码元波形是否连续还和基带信号