通信原理第七版思考题答案

第一章导言1.以无线广播电视为例，说明图1-3模型中频道的信息来源、接收者和具体内容在无线电广播中，信息源中包括的特定内容是从声音转换的原始电信号，接收器中包括的特定内容是从恢复的原始电信号转换的声音。在电视系统中，信息源的具体内容是从图像转换而来的电信号。接收器中包含的具体内容是从恢复的原始电信号转换而来的图像；这两个频道包含的具体内容是分别传送声音和图像的无线电波。2.什么是数字信号，什么是模拟信号，两者的根本区别是什么数字信号意味着电信号的参数只能取有限的数值。模拟信号意味着电信号的参数可以取连续值。它们之间的区别在于电信号参数的值是连续的还是离散的和可计数的。3.什么是数字通信，它的优点和缺点是什么所有传输数字信号的通信系统都称为数字通信系统。优点和缺点：1。抗干扰能力强；2.传输误差可以控制；3.它便于加密。信息传输的安全性和保密性变得越来越重要。数字通信的加密处理比模拟通信容易得多。以语音信号为例，数字转换后的信号可以通过简单的数字逻辑运算进行加密和解密。4.易于储存、加工和更换；数字通信的信号形式与计算机使用的信号相同，都是二进制码，因此与计算机连接方便，也便于与计算机存储、处理和交换数字信号，使通信网络的管理和维护自动化、智能化。5.该设备易于集成和计算机化。数字通信使用时分复用，不需要大型滤波器。设备中的大部分电路都是数字电路，可以通过大规模和超大规模集成电路实现，因此体积小、功耗低。6.便于形成综合数字网和综合业务数字网。通过数字传输，可以通过程控数字交换设备进行数字交换，实现传输和交换的一体化。此外，电话服务和各种非交通服务可以被数字化以形成综合服务数字网络。缺点：占用信道频带较宽。一部模拟电话的频带为4KHZ，一部数字电话的频带约为64KHZ。4.在数字通信系统的一般模型中，每个组件的主要功能是什么数字交通系统的模型如图1-4所示。信源编码和解码的功能是提高信息传输的效率和进行模数转换。信道编码和解码的功能是增强数字信号的抗干扰能力。加密和解密的功能是保证信息传输的安全性。数字调制和解调的功能是将数字基带信号移动到高频以便在信道中传输。同步的作用是保持前两方时间一致，保证数字通信系统有序、准确、可靠地工作。5.用调制方法对通信系统进行分类？根据传输信道是否调制，通信系统可分为基带传输系统和带通传输系统。6.根据传输信号的特点，通信系统是如何分类的？在信号特征通道中传输的信号可以分为模拟信号和数字信号，相应的系统分别是模拟通信系统和数字通信系统。7.根据传输信号的复用方式，通信系统是如何分类的？频分复用，时分复用，码分复用。8.单工、半双工和全双工通信模式根据什么标准分类？解释它们是如何工作的，并举例说明它们根据消息传递的方向和时间关系进行分类。单一工作沟通它分为并行传输和串行传输。并行传输是以综合方式在两个或多个并行信道上同时传输代表信息的数字信号符号。其优点是传输速度快，不需要额外的设备就可以实现发送方和接收方的字符同步。其缺点是成本高，通常用于短距离传输。串行传输是指代表信息的数字符号在信道上以串行方式一个符号接一个符号地传输。它的优点是成本低，缺点是传输速度慢。需要额外的措施来解决发送方和接收方的代码组或字符的同步。它通常用于长距离传输。通信系统的主要性能指标是什么？通信系统的主要性能指标包括有效性、可靠性、适应性、经济性、标准化、可维护性等。其中，有效性和可靠性是主要的性能指标。模拟通信系统的有效性可以通过有效传输频带来衡量。对于具有不同调制方法的相同消息，需要不同的频带宽度。数字通信系统的有效性可以通过传输速率和频带利用率来衡量。具体的误码率指标包括误码率Pe和误码率Pb。11.衡量数字通信系统有效性和可靠性的性能指标是什么？有效性由传输速率和频带利用率来衡量，而可靠性由差错率来衡量，差错率包括差错率和误信号率。12.什么是符号速率和信息速率？他们之间有什么关系？符号速率定义为每秒传输的符号数，单位为波特。信息速率定义为每秒传输的信息量，单位为比特/秒/秒。13.什么是误码率和误信号率？他们之间有什么关系？差错率是一个符号在传输系统中被错误传输的概率。指传输符号数中错误符号数的比例，Pe=误码符号数/传输符号总数。差错率是传输系统中符号丢失的概率。指错误接收的比特数在发送的比特总数中的比例Pb=错误接收的比特数/发送的比特总数。它们是描述错误率的两种不同的表达方式。在二进制中，这两个值是相等的。14.以下哪些因素与邮件中包含的信息量相关？(一)消息b类消息c类消息重要性出现的概率。第二章未确知信号1.什么是已知信号？答：已知信号是指在任何时候都可以确定和预测其值的信号。2.试着分别解释能量信号和功率信号的特征。答：能量信号的能量是有限的正值，但它的功率等于零。功率信号具有无限的能量，其平均功率是有限的。3.尽量用语言来描述单位冲击函数的定义。答：单位脉冲函数是一个理想信号，其宽度接近零，振幅接近无穷大，积分面积为1。5.试着描述信号的四个频率特性分别适用于哪个信号。答：功率信号的频谱适用于功率有限的周期性信号。能量信号的频谱密度适用于能量信号；能量信号的能谱密度适用于能量信号；功率信号的功率谱适用于功率信号。6.光谱密度S(f)和光谱C(jnw)。它们每个的尺寸是多少？答：伏特/赫兹和伏特。7.自相关函数的性质是什么？答：(1)自相关函数是一个偶数函数。(2)与信号的能谱密度函数或功率谱密度函数的关系是傅立叶变换对。当I=0时，R(0)等于信号的平均功率或信号的能量8.冲动反应的定义是什么？脉冲响应的傅立叶变换是什么？答：由单位脉冲函数激励的系统的零状态响应称为系统的脉冲响应。它是傅里叶变换与系统的传递函数。第三章随机过程1.什么是随机过程？它的特点是什么？3.什么是严格的稳定性？什么是广义平稳？他们之间有什么关系？答：如果一个随机过程的统计特征独立于时间的起点，它就被称为严格平稳的。如果随机过程的平均值是常数，自相关函数只与时间间隔有关，则它是广义平稳过程。严格平稳随机过程必须是广义平稳的，反之亦然。4.平稳过程的自相关函数的性质是什么？它与功率谱密度有什么关系？答：偶数功能；R(0)等于平均功率，是最大值。功率谱密度是自相关函数的傅里叶变换。什么是高斯过程？它的主要特性是什么？答：如果一个随机过程的任何N维分布服从正态分布，它被称为正态过程或高斯过程。物业：1。高斯过程的N维分布仅取决于每个随机过程的均值、方差和归一化协方差。2.广义平稳的高斯过程也是严格稳定的。3.如果高斯过程在不同时间的值是不相关的，那么它们在统计上也是独立的。4.高斯过程仍然是线性变换后的高斯过程。6.高斯随机变量的分布函数Q(x)和erf(x)函数之间有什么关系？尝试描述erf(x)函数的定义和性质。回答：7.当随机过程通过线性系统时，输出和输入功率谱密度之间的关系是什么？如何找到输出过程的平均值和自相关函数？答：输出过程的功率谱密度是输入过程的功率谱密度乘以系统频率响应模数的平方。输出过程的平均值等于输入过程的平均值乘以H (0)。输出过程的自相关函数等于输出过程的功率谱密度的傅里叶逆变换。8.什么是窄带随机过程？它的频谱和时间波形有什么特征？答：如果随机过程的频谱密度分布在远离零频率的非常窄的频率范围内，则称之为窄带随机过程。其频谱分布的特征是带宽远小于中心频率，其时间波形的特征是包络和相位随机缓慢变化的正弦波。9.窄带高斯过程的包络和相位服从什么概率分布？答：包络服从瑞利分布；相位是均匀分布的。包络和相位统计是独立的。10.窄带高斯过程的同相和正交分量的统计特性是什么？答：平均值为0的窄带平稳高斯过程。其同相和正交分量也是平稳高斯过程，平均值为0，方差相同。此外，同时获得的同相和正交分量是不相关的或统计上独立的。11.正弦波加窄带高斯噪声的复合包络遵循什么分布？答：服从广义瑞利分布，也称米分布。12.什么是白噪声？它的频谱和自相关函数有什么特点？当白噪声通过理想的低通或带通滤波器时会发生什么？答：如果噪声的功率谱密度在所有频率下都是恒定的，那就叫做白噪声。在任何频率下，频谱都是n/2的常数，当自相关函数t=0时，振幅是n/2的脉冲。白噪声通过理想低通或理想带通滤波器后的输出噪声是低通白噪声或带通白噪声。13.什么是高斯白噪声？它的概率密度函数和功率谱密度是什么？答：如果白噪声值的概率密度分布服从高斯分布，则称之为高斯白噪声，其概率密度函数为高斯函数，其功率谱密度为常数。(第六版)1.什么是广义平稳随机过程？什么是严格平稳随机过程？他们之间有什么关系？答：广义平稳随机过程：如果随机过程的数学期望与时间无关，并且其相关函数只与时间间隔有关，则称为广义平稳随机过程。严格平稳随机过程：如果有任何n维分布函数或概率密度3.什么是高斯噪声？什么是白噪声？他们的特点是什么？答：高斯噪声：概率密度函数符合正态分布的噪声。高斯噪声的特点：它的n维分布仅由每个随机变量之间的数学期望、方差和归一化协方差函数决定。如果高斯噪声是宽且稳定的，它也是严格稳定的。如果随机变量彼此不相关，它们在统计上也是独立的。白噪声：功率谱密度均匀分布在整个频域的噪声，属于理想的宽带过程。白噪声的特征：只有当tao=0时，白噪声才是相关的，而任何其他时间的随机变量都是不相关的。5.什么是窄高斯噪声？他的波形特征是什么？它的包络和相位服从什么概率分布？答：窄带高斯噪声：如果高斯噪声满足窄带条件，即其带宽远小于中心频率，且中心平坦度远离零频率，则称为窄带高斯噪声。它的波形特征是它的包络和相位都像一个缓慢变化的正弦波。其包络的一维分布遵循瑞利分布，其相位的一维分布遵循均匀分布。7.无关、统计独立和正交的含义是什么？他们之间有什么关系？答：如果两个随机变量的协方差函数为零，那么它们就被认为是不相关的。如果两个随机变量的联合概率密度等于它们各自概率密度的乘积，则它们在统计上是独立的。如果两个随机变量的互相关函数为零，则称其为正交的。如果两个均值为零的随机变量在统计上是独立的，它们必须是正交的和不相关的。两个零均值随机变量的正交和不相关等价性。第四章渠道1.无线信道的类型是什么无线通信具有更大的通信距离、不同的频率和位置，包括地波、天波、视线传播和散射传播等。2.地波能传播多远，它适用于什么频带地波传播范围从几百米到几个千千米，应用低频和甚低频，约2兆赫3.天波能传播多远，它适用于什么频带天波传播可达10，000多公里，适用于高频率，2兆赫至30兆赫。4.视线传播距离和天线高度之间有什么关系天线高度越高，视线传播的距离越远，具体关系为H=D2/50，其中H是天线高度，单位为米，d是视线传播的距离，单位为公里。5.什么样的散射传播适用于什么频带？散射传播包括电离层散射、对流散射和流星余迹散射。电离层散射发生在3兆赫 60兆赫，对流层散射发生在100兆赫 4000兆赫。流星余迹散射发生在30兆赫至100兆赫。6.什么是多路径效应多径传播对信号的影响称为多径效应。7.什么是快衰落还是慢衰落由多径效应引起的衰落称为快速衰落。由信号路径上的季节、白天和黑夜、天气和其他变化引起的信号衰落称为慢衰落。8.什么是恒定参数通道？什么是按需渠道？它们对信号传输的主要影响分别是什么信道特性基本上不随时间变化或变化缓慢，称为常参数信道。具有随机变化信道特性的信道称为随机信道。恒定参数信道对信号传输的影响可以完全消除，而参数信道对信号传输的影响只能在统计平均意义上消除。9.什么是附加干扰？什么是乘法干扰有信号或没有信号存在的噪声称为附加干扰。随信号大小变化的干扰称为乘法干扰。有线电视频道有哪些类型？传输电信号的有线信道包括开路、对称电缆和同轴电缆11.什么是步进纤维？什么是梯度纤维折射率在两种介质中是均匀的，只有在边界处发生突变的光纤称为阶跃光纤。纤芯折射率逐渐降低的光纤热噪声源于所有电阻元件中的电子热运动16.什么是渠道模式通道可分为离散通道和连续通道17.描述信道容量的定义信道容量是指信道可以传输的最大平均信息量