通信原理第六版-思考题答案-樊昌信-曹丽娜-编著

第一章第一章绪论绪论 1 1 以无线广播和电视为例 说明图 1 1 模型中信息源 受信者及信道包含的具体内容是 什么 1 2 数字通信有那些特点 答 第一 数字传输抗干扰能力强 尤其在中继时 数字信号可以再生而消除噪声的 积累 第二 传输差错可以控制 从而改善了传输质量 第三 便于使用现代数字信号处理技术对数字信息进行处理 第四 数字信息易于做高保密性的加密处理 第五 数字通信可以综合传递各种消息 使通信系统功能增强 1 3 按消息的物理特征 通信系统如何分类 答 根据消息的特征不同 通信系统可以分为 第一 电报通信系统 第二 电话通信系统 第三 数据通信系统 第四 图像通信系统 1 4 按调制方式 通信系统如何分类 答 按调制方式 通信系统可以分为 基带传输和频带传输 1 5 按传输信号的特征 通信系统如何分类 答 按传输信号的特征 通信系统可以分为 模拟通信系统和数字通信系统 1 6 按传送信号的复用方式 通信系统如何分类 答 按传送信号的复用方式 通信系统可以分为 频分复用 时分复用和码分复用 1 7 通信方式是如何确定的 答 通信方式是根据消息的传送方向与时间关系确定的 1 8 通信系统的主要性能指标是什么 答 通信系统的主要性能指标是 传输速率和差错率 1 9 什么是误码率 什么是误信率 它们之间的关系如何 答 所谓误码率 是指错误接收的码元数在传送总码元数中所占的比例 或者更确切 起的说 误码率即是码元在传输系统中被传错的概率 所谓误信率 又称误比特率 是指错误接收的信息量在传送信息总量中所占的比 例 或者更确切地说 它是码元的信息量在传输系统中被丢失的概率 二者之间的关系 它们都是表示差错率的 1 10 什么是码元速率 什么是信息速率 它们之间的关系如何 答 码元速率是指每秒钟传送码元的数目 单位为 波特 常用符号 B 表示 信息速率是指每秒钟传递的信息量 单位是比特 秒 二者之间的关系 在二进制下 二者在数值上相等 只是单位不同 在 N 进制下 设信息速率为 Rb bit s 码元速率为 Rbn B 则有 2logsbitNRbnRb 1 11 未来通信技术的发展趋势如何 1 12 什么是信源符号的信息量 什么是离散信源的信息熵 答 信源符号的信息量是它出现的概率 P x 的函数 每个符号所含信息量的统计平均值称为信源的信息熵 第三章第三章 信道信道 3 1 什么是调制信道 什么是编码信道 答 所谓调制信道是指调制输出端到解调输入端的部分 所谓编码信道是指编码器输出端到译码器输入短的部分 3 2 什么是恒参信道 什么是随参信道 目前常见的信道中 哪些属于恒参信道 哪些属 于随参信道 答 恒参信道是指乘性干扰不随时间变化或基本不变化 随参信道是非恒参信道的统称 它的乘性干扰是随机变化的 常见的恒参信道有 由架空明线 电缆 中长波地波传播 超短波及微波视距传 播 人造卫星中继 光导纤维以及光波视距传播等传输媒质构成的信道 常见的随参信道有 短波电离层反射 超短波流星余迹散射 超短波及微波对流 层散射 超短波电离层散射以及超短波 超视距绕射等传输媒质所分别构成的调制信道 3 3 信号在恒参信道中传输时主要有哪些失真 如何才能减小这些失真 答 信号在恒参信道中传输时主要有 幅度 频率畸变和相位 频率畸变 为了减小幅度 频率畸变 在设计总的传输特性时 一般要求把幅度 频率 畸变控制在一个允许的范围内 通常采用均衡措施 相位 频率畸变也可以采用均衡措施来减小失真度 3 4 什么是群延迟频率特性 它与相位频率特性有和关系 答 所谓群延迟频率特性就是相位 频率特性对频率的导数 它与相位频率特性的关系 若相位 频率特性用 W 来表示 则群延迟 频率特性 w 为 w d W dw3 5 3 5 随参信道的特点如何 为什么信号在随参信道中传输时会发生衰落现象 答 随参信道的特点 第一 对信号的衰耗随时间而变化 第二 传输的时延随时间而变化 第三 多径传播 信号在随参信道中传输时会发生衰落现象是因为 多径传播的结果使确定的载波信号变成了包络和相位受到调制的窄带信号 从频谱上看 多径传输引起了频率弥散 即由单个频率变成了一个窄带频谱 3 6 信道中常见的起伏噪声有哪些 它们的主要特点是什么 答 信道中常见的起伏噪声有 热噪声 散弹噪声 以及宇宙噪声等 它们的主要特点是 无论在时域内还是在频域内它们总是普遍存在和不可避免的 3 7 信道容量是如何定义的 连续信道容量和离散信道容量的定义有何区别 答 对于一切可能的信息源概率分布来说 信道传输信息的速率 R 的最大值称为信道 容量 记之为 C 即 max maxyxHtxHtRc 式中 max 表示对所有可能的输入概率分布来说的最大值 3 8 香农公式有何意义 信道容量与 三要素 的关系如何 答 香农公式 1 2log n s Bc 表明了当信号与作用在信道上的起伏噪声的平均功率给定时 在具有一定频带宽 度 B 的信道上 理论上单位时间内可能传输的信息量的极限数值 一个连续信道的信道容量受 三要素 B n s 的限制 只要这三个要素确定 则信道容量也就随之确定 当或时 信道容量 0 0 n s c 第四章第四章 模拟调制系统模拟调制系统 4 1 什么是线性调制 常见的线性调制有哪些 答 在幅度调制中 幅度已调信号的幅度随基带信号变化而成正比的变化 在频谱结构 上 它的频谱完全是基带信号频谱结构在频域内的简单搬移 由于这种搬移是线 性的 因此 幅度调制又称为线性调制 常见的线性调制有幅度调制等 4 2 残留边带滤波器的传输特性应如何 为什么 4 3 什么叫调制制度增益 其物理意义如何 答 调制制度增益是指输出信噪比与输入信噪比的比值 G G 输出信噪比 输入信噪比 它可以对解调器的抗噪声性能做出评估 4 4 双边带调制系统解调器的输入信号功率为什么和载波功率无关 答 4 5 如何比较两个系统的抗噪声性能 答 4 6 DSB 调制系统和 SSB 调制系统的抗噪声性能是否相同 为什么 答 4 7 什么是门限效应 AM 信号采用包络检波法解调时为什么会产生门限效应 答 包络检波器存在一个临界值 门限值 当输入信噪比大于该值时 包络检波器能 正常工作 消息信号能够无失真地从调恢复出来 当小于该值时 包络检波器就不能 作 消息信号将完全不能恢复 这种现象叫门限效应 在大信噪比情况下 AM 信号包络检波器的性能几乎与同步检测器相同 但随信噪比 的减小 包络检波器将在一个特定输入信噪比值上出现门限效应 4 8 在小噪声情况下 试比较 AM 系统和 FM 系统抗噪声性能的优劣 答 在小噪声情况下 在相同输入信噪比的情况下 FM 输出信噪比要优于 AM 输出信 噪比 但是当输入信噪比降低到某一门限时 FM 便开始产生门限效应 若继续降低输入 信噪比 则 FM 解调器 的输出信噪比将急剧变坏 甚至比 AM 的性能好要差 4 9 FM 系统产生门限效应的主要原因是什么 答 FM 系统产生门限效应的主要原因是它的非线性的解调作用 4 10 FM 系统调制制度增益和信号带宽的关系如何 这一关系说明什么问题 答 FM 系统调制制度增益和信号带宽的关系为 1 3 2 00 mm NS NS ff ii G 这一关系说明 在大信噪比下 宽带调频解调器的制度增益是很高的 对于调频系统来说 增加传输带宽就可以改善抗噪声性能 4 11 什么是频分复用 答 频分复用是按频率分割多路信号的方法 即将信道的可用频带分成若干互不交叠 的频段 每路信号占据其中的一个频段 在按收端用适当的滤波器将多路信号分 开 分别进行解调和终端处理 4 12 什么是复合调制 什么是多级调制 答 采用两种或两种以上调制方式形成的复用系统称为复合调制系统 多级调制是指在一个复用系统内 对同一个基带信号进行两次以上同一种方式的 调制 第五章第五章 数字基带传输系统数字基带传输系统 5 1 数字基带传输系统的基本结构如何 5 2 数字基带信号有哪些常见的形式 它们各有什么特点 它们的时域表示式如何 答 数字基带信号常见的形式有 第一 单极性码波形 特点 在码元时间内或者有电压或者无电压 电极性单一 第二 双极性码波形 特点 二进制符号 0 1 分别与正 负电位相对应 第三 单极性归零码波形 特点 它的电脉冲宽度比码元宽度窄 每个脉冲都回到零电位 第四 双极性归零码波形 特点 每一符号都有零电位的间隙产生 第五 差分码波形 特点 波形所代表的信息符号与码元本身电位无关 而仅与相邻码元的电位变 化有关 第六 多元码波形 特点 一个脉冲可以代表多个二进制符号 5 3 数字基带信号的功率谱有什么特点 它的带宽主要取决于什么 5 4 什么是 HDB3 码 差分双相码和 有哪些主要特点 答 HDB3 码的全称是三阶高密度双极性码 它的编码原理是 先把消息代码变换成 AMI 码 然后去检查 AMI 码的连 0 串情况 当没有 4 个或 4 个以上的连 0 串时 则这时的AMI 码就是 HDB3 码 当出现 4 个或 4 个以上的连 0 串时 则将每 个连 0 小段的第四个 0 变换成与其前一非 0 符号同极性的符号 显然 这样做可 能破坏 极性交替反转 的规律 这个符号就称为破坏符号 用 V 符号表示 HDB3 码的特点 编码规则比较复杂 但译码比较简单 除了保持 AMI 码的优点 外 还增加了使连 0 串减小到至多 3 个的优点 这对于定时信号的恢复十分有利 差分双相码 先把输入的非归零波形变换成差分波形 用差分波形实行绝对双相 码编码 此时的输出码相对于输入波形 称为差分双相码 差分双相码的特点 只使用两个电平 能提供足够的定时分量 又无直流漂移 编码过程简单 但是占用带宽较宽 AMI 码的全称是传号交替反转码 编码规则 代码的 0 仍变换为传输码的 0 而 代码中的 1 交替的变换为 1 1 1 1 等等 AMI 码的特点 无直流成分 且只有很小的低频成分 译码简单 但不易于获取 定时信号 5 5 什么是码间干扰 它是如何产生的 对通信质量有什么影响 答 在对某一时刻的波形抽样时可能会由于其他时刻的波形的影响使抽样判决发生错 误 这种干扰我们称为码间干扰 码间干扰造成误码率的增大 5 6 为了消除码间干扰 基带传输系统的传输函数应满足什么条件 答 为了消除码间干扰 基带传输系统的传输函数应满足 其中 1 2 1 TTSS i WH TS w 5 7 某数字基带信号的码元间隔为 Ts 传送它的基带传输系统的传输函数 H W 如图 P5 1 所 示 试问这时有无码间干扰 5 8 什么是部分响应波形 什么是部分响应系统 答 有控制地在某些码元的抽样时刻引入码间干扰 而在其余码元的抽样时刻无码间 干扰 那么就能使频带利用率提高到理论上的最大值 同时又可以降低对定时精 度的要求 通常把这种波形称为部分响应波形 利用部分响应波形进行传送的基 带传输系统称为部分响应系统 5 9 在二进制数字基带系统中 有哪两种误码 它们各在什么情况下发生 答 5 10 什么是最佳门限判决电平 5 11 当 p 1 p 0 1 2 时 对于传送单极性基带波形和双极性基带波形的最佳门限判决电 平各为多少 为什么 5 12 无码间干扰时 单极性 NRZ 码基带传输系统的误码率取决于什么 怎样才能降低系 统的误码率 AMI 码又怎样 5 13 什么是眼图 由眼图模型可以说明基带传输系统的哪些性能 答 用一个示波器跨接在接受滤波器的输出端 然后调整示波器水平扫描周期 使其 与接受码元的周期同步 这时就可以从示波器显示的图形上 观察出码间干扰和噪声的影响 从而估计出 系统性能的优劣程度 所谓眼图是指示波器显示的的这种图形 因为在传输二进制信号波形时 他很像 人的眼睛 5 14 什么是频域均衡 什么是时域均衡 横向滤波器为什么能实现时域均衡 答 频域均衡的基本思想是利用可调滤波器的频率特性去补偿基带系统的频率特性 使包括可调滤波器在内的 基带系统的总特性满足实际性能的要求 5 15 时域均衡器的均衡效果是如何衡量的 什么是峰值畸变准则 什么是均方畸变准则 答 第六章第六章 数字带通传输系统数字带通传输系统 6 1 什么是数字调制 它和模拟调制有哪些异同点 答 数字调制是用载波信号的某些离散状态来表征所传送的信息 在接收端也只要对载波信号的离散调制参量进行检测 模拟调制是对载波信号的参量进行连续调制 在接收端则对载波信号的调制参量连续 的进行估计 6 2 什么是振幅键控 2ASK 信号的波形有什么特点 答 振幅键控是用基带信号控制载波的幅度作离散变化 也就是载波的幅度随着 数字信号 1 和 0 在两个电平之间转换 6 3 OOK 信号的产生及解调方法如何 答 产生方法 第一种 一般的模拟幅度调制方法 第二种 键控方法 解调方法 第一种 非相干解调 第二种 相干解调 6 4 OOK 信号的功率谱密度有何特点 答 OOK 信号的功率谱密度的特点 第一 由连续谱和离散谱两部分组成 第二 OOK 信号的带宽是基带脉冲波形带宽的两倍 第三 OOK 信号的第一旁瓣峰值比主峰值衰减 14Db 6 5 什么是移频键控 2FSK 信号的波形有什么特点 答 2FSK 是用数字基带信号控制载波的频率变化 0 符号对应于载频 1 1 符号对 应于载频 2 而且 1 和 2 之间的改变是瞬间完成的 6 6 2FSK 信号的产生及解调方法如何 答 产生 第一种 利用调频模拟法实现 第二种 键控法 即利用受矩形脉冲序列控制的开关电路对两个不同的独 立频率源进行选通 解调方法 第一种 非相干解调 第二种 相干解调 6 7 相位不连续的 2FSK 信号的功率谱密度有何特点 答 第一 2fsk 信号的功率谱同样有连续谱和离散谱组成 第二 若两个载频之差较小 则连续谱出现单峰 反之 则出现双峰 第三 传输此信号所需的第一零点带宽为 f s ff212 6 8 什么是绝对相移 什么是相对相移 它们有何区别 答 绝对相移是利用载波相位 初相 的绝对值来表示数字信号 相对相移是利用相邻码元的载波相位的相对变化来表示数字信号 区别 2dpsk 的波形的同一相位并不对应相同的数字信息符号 而前后码元的相对 相位的差才唯一决定信息符号 6 9 2PSK 和 2DPSK 信号可以用哪些方法产生和解调 他们是否可以采用包络检波法解调 为什么 答 产生 第一种 利用调频模拟法实现 第二种 键控法 又分为相位选择法和调相法 解调方法 第一种 相干解调 第二种 差分相干解调 6 10 2PSK 和 2DPSK 信号的功率谱密度有何特点 试将它们与 OOK 信号的功率谱密度 加以比较 答 2PSK 和 2DPSK 信号的功率谱是完全相同的 同样有连续谱和离散谱组成 但 当双极性基带信号已相等的概率 出现时 将不存在离散部分 6 11 试比较 OOK 系统 2FSK 系统 2PSK 系统以及 2DPSK 系统的抗信道加