通信原理（王为明 ）习题答案

《通信原理》习题答案第1章通信概述一、选择题1.C.烟火2.D.采用模拟信号传输3.B.发送设备二、填空题1.通信技术的历史经历了多个阶段，包括语音通信阶段、数据通信阶段、多媒体通信阶段等重要发展时期。2.中国在通信领域的贡献主要体现在技术创新、标准制定、网络基础建设和设备制造上。3.光纤网络是信息传递的“高速公路”，承载着信号的传输。三、简答题1.简述电报和电话的发明对通信发展的影响-电报：实现了跨地域即时通信，打破了传统邮寄方式的时空限制，为商业、军事等领域提供了高效信息交流手段。-电话：使人类通信进入语音交流的时代，大大增强了信息传递的互动性，推动了社会和经济的发展。2.解释光纤通信技术相较于传统电缆通信的优势-更高带宽：光纤可以传输更多的数据。-更远距离：光纤的信号衰减小，适合长距离传输。-抗电磁干扰：光纤传输光信号，不受外界电磁干扰。-更稳定：信号传输的可靠性和保密性更强。四、讨论题1.结合当前通信技术的发展趋势，讨论人工智能在通信领域可能带来的变革和挑战-变革：-智能网络优化：通过AI进行网络流量预测、故障诊断等，提升网络效率。-用户体验提升：通过智能客服和语音识别技术改善服务。-挑战：-数据安全问题：AI需要处理海量数据，带来隐私保护和数据安全挑战。-技术复杂性：AI算法的部署和维护成本较高。2.你认为6G技术将如何改变未来的通信方式？请给出具体例子-具体例子：-实现全息通话：基于超高带宽和低延迟，实现实时3D全息影像通信。-万物互联：支持更广泛的物联网应用，如智能城市、自动驾驶等。-空天地一体化网络：6G将整合卫星通信，覆盖全球偏远地区。

第2章信息度量与信号分析一、选择题1.C2.C3.C4.A5.B6.A7.B8.B9.B10.B11.A12.C二、填空题通信系统的信号质量通常用信噪比（SNR）来评估。信道的最大传输能力由Shannon定理确定。理想信道的传输速率由公式C=B×log2(1+S/N)计算。在数字通信中，常用的调制方式包括ASK和PSK。误码率（BER）的计算公式是BER=错误比特数/总比特数。在进行信号处理时，通常需要考虑信号的频率特性和时间特性。当信息源的符号概率分布均匀时，其熵达到最大值，称为最大熵。通信系统中的噪声通常会导致信号失真。信道容量的单位是比特/秒。Shannon定理的主要内容是信道容量与带宽和信噪比相关。在信号处理中，滤波器的作用是去除噪声或不需要的频率分量。为了提高通信的可靠性，通常会采用纠错编码技术。数据的冗余性可以通过数据压缩来降低。三、判断题1.信息的熵越大，表示不确定性越小。（×）

解析：信息的熵越大，表示不确定性越大。2.Shannon定理表明，信道的最大传输能力与信号强度无关。（×）

解析：信道的最大传输能力与信噪比有关，而信噪比与信号强度直接相关。3.信道容量可以通过增加信号功率来提高。（√）

解析：信号功率的增加会提高信噪比，从而提升信道容量。4.误码率越高，系统的可靠性越差。（√）

解析：误码率高说明信号传输中的错误更多，系统可靠性下降。5.在信息论中，信息的量化与信源的概率分布无关。（×）

解析：信息量的计算与信源的概率分布密切相关。6.传输过程中的噪声对信号的影响是不可避免的。（√）

解析：噪声是通信系统中的客观存在，无法完全消除。7.线性调制的带宽与信号的调制速率成正比。（√）

解析：线性调制的带宽通常与调制速率呈线性关系。8.数字信号可以通过模拟信号进行传输。（√）

解析：数字信号可以通过模拟信号的调制方式来传输。9.随着信道带宽的增加，信道容量也会增加。（√）

解析：根据Shannon定理，信道容量与带宽成正比。10.在信号处理中，信号的幅度不影响其信息量。（√）

解析：信息量只与符号的概率分布有关，与信号幅度无关。11.码元是数字通信中传输信息的最小单位。（√）

解析：码元是数字通信中传输的基本单位。12.增加信道带宽通常可以提高传输速率。（√）

解析：带宽增加可以承载更多数据，提高传输速率。14.数据压缩只适用于文本数据。（×）15.调制技术可以提高信号的抗干扰能力。（√）16.对于均匀分布的信息源，其熵总是高于其他分布的信息源。（√）四、计算题

第3章随机过程和噪声特性一、选择题C.信号在时间上的不确定性B.高斯白噪声D.描述随机过程在时间上的依赖性B.随机变量的取值集中位置C.钟形曲线A.平稳随机过程A.τ=0C.闪电产生的噪声B.信号的波动大小B.持续时间短，幅度大二、填空题随机过程的样本空间由所有可能的样本函数构成。高斯白噪声的概率密度函数的均值通常为0。自相关函数R(τ)R(\tau)描述了随机过程在时间上的相关性。随机变量的方差常记为σ2\sigma^2。信号的均值表示了随机变量的取值集中在什么位置。热噪声又称为奈奎斯特噪声，因其统计特性服从高斯分布。在通信中，噪声可视为随机性干扰。平稳随机过程的统计特性不随时间变化。概率密度函数用于描述随机变量在某一取值上的可能性。随机过程的数字特征包括均值和方差。三、计算题

第4章模拟信号的调制与解调一、单选题答案C.SSB和VSBC.频谱搬移A.FMA.FMA.同频同相C.SSBB.FM、SSB、DSB、AMA.频率调制D.相干载波B.连续波调制和脉冲调制D.SSBD.非线性B.SSBD.VSBC.FM二、判断题答案√（信噪比增益越高，解调器的抗噪声性能越好）√（调频或调相过程中，载波幅度保持恒定不变）×（包络检波并不是因其抗噪声性能最好，主要是因为实现简单）×（单边带幅度调制的优点是带宽比较小）√（调频信号的解调可以分为相干解调和非相干解调）√（抑制载波双边带调制去掉了载波分量，调制效率提高）×（DSB信号的频带和AM信号的频带一样，都是带宽为调制信号带宽的两倍）×（经过调制的通信系统是载波传输系统，而不是基带传输系统）×（相干解调器并不适用于所有线性调制信号，例如频率调制需要特定的解调方法）三、计算题答案

第5章模拟信号的数字化一、单选题答案：A.提高小信号的量化信噪比，减少大信号的量化信噪比B.抽样、量化、编码A.量化电平B.模/数B.2.5B.Δ/2B.小；大C.5位C.42ΔB.256Kb/sB.42ΔB.折叠二进制码A.12MHzC.语音编码B.极性相同B.40MHz~55MHzD.00110111C.6B.4位A.对样值取绝对值C.抽样速率fs=2fHB.A律13折线B.6A.8KHzB.2B.fs≥2fH/mB.24B.24B.一时隙D.192C.32B.6800D.低通滤波C.段内码最高位权重C.均匀抽样和非均匀抽样C.数字随机序列C.8位C.32C.101A.模拟随机信号A.信源编码C.494B.1D.低通滤波B.125C.1/255,3/255,7/255....127/255,1B.4A.时分复用B.24A.8二、多选题答案：A,B,CB,CA,C,DB,CA,C三、判断题答案：√√×√√√√√√√√√√√√√√×√√√√×√√√√√√√√√√√√√√√×××√√√√√×√×√×√√四、填空题模拟信号转变为数字信号需要经过抽样、量化和编码三个步骤。均匀量化器的量化信噪比与编码位数的关系是:随着编码位数的增加，量化信噪比提高。（具体关系式为：SNR≈6.02n+1.76dB，其中n为编码位数）非均匀量化的对数压缩特性采用折线近似时，A律对数压缩特性采用A律折线近似，折线近似u律对数压缩特性采用u律折线近似。采用非均匀量化的主要原因是:改善小信号量化信噪比，提高系统平均量化信噪比。均匀量化的量化噪声功率与信号大小无关，适用于动态范围小的信号，非均匀量化可以改善小信号的量化信噪比，适用于动态范围大的信号。五、简答题对某一话路来说，每秒抽样多少个样值？抽样频率是信号的两倍，根据奈奎斯特定理，若信号的带宽为W，则抽样频率至少为2W。对于30/32路PCM基群端机来说，每秒钟共抽样30/32×2×W次（具体取决于每条话路的带宽W）。非均匀量化的实质是什么？非均匀量化的实质是对输入信号进行压缩，使得较小的信号得到更精细的量化，而较大的信号则可以用较粗的量化级别。这种方法有助于提高小信号的量化精度，从而改善量化噪声的性能。为什么要进行量化？8位二进制码可以表示多少种状态？量化是将连续的模拟信号转换为离散的数字信号，量化通过将模拟信号的幅值映射到离散的数值表示，从而便于数字化处理和传输。8位二进制码可以表示256种不同的状态（2^8=256）。PCM通信中发端抽样后和收端分路后各有一个3.4KHz的低通波波器，这两者作用各有什么不同？在发端，抽样后的低通滤波器用于消除抽样时产生的混叠效应，仅保留信号的带宽范围。在收端，低通滤波器用于恢复信号的模拟形态，去除量化噪声和其他高频成分，确保重构信号的质量。将-350△编为8位PCM码，并计算发端和收端量化误差。需要确定量化的最小步长，以及该值在8位PCM系统中对应的量化级。假设最小量化步长是1mV，量化误差为信号值与最近量化级之间的差值。量化误差=信号值-量化级。具体数值需要知道量化级数。什么叫抽样、量化和编码？抽样是按固定时间间隔对模拟信号进行取样，得到离散的信号值；量化是将抽样得到的信号值映射到有限的离散数值上，通常是整数；编码是将量化后的数值用二进制形式表示，便于数字传输和处理。某A律13折线编码器，设最小的量化级为1mV，一个抽样值为520mV。试将其编成相应的8位PCM码字。A律的折线编码需要根据输入信号的幅度与编码表进行匹配，将520mV映射到对应的PCM码字。首先计算520mV对应的量化级，并找到对应的A律编码值，然后用8位二进制表示该值。

第6章数字基带传输一、选择题A.基带信号的频谱集中在零频率附近B.AMI码A.AMI码ABBA.曼彻斯特码B.同一信道中数字脉冲序列前后数字符号之间的干扰D.0+1000+1-1+1-100-10+10-1C.HDB3码B.升余弦波形实现更困难B.噪声D.采用时域均衡技术C.信号在符号间不应有串扰B.等于2Baud/HzB.RBHzC.易于实现并具有较低的频带利用率B.升余弦波C.减少码间串扰B.眼图C.符号速率过高D.以上所有B.信道噪声A.增加B.检测信号的失真A.滚降系数B.更大的传输带宽B.控制带宽以适应传输二、填空题零频率零点带宽传输质量眼图信道噪声01000011000001011100000111002Rb正电平、负电平同相、反相白噪声、色噪声RB调制器、解调器滚降平坦频谱分析2Baud/Hz复杂同步性符号间干扰均衡器频带增大RB(1+α)三、判断题(√)(×)(×)(×)(√)(×)(√)(√)(√)(×)(√)(×)(√)(√)(×)(×)(√)四、简答题

第7章数字频带传输一、选择题A.相对相位A.1比特C.2FSK＞2PSK＞2ASKD.相干载波C.2PSKA.1B.2B.频率C.2400HzB.2FSKB.基带、频带A.基带传输、频带传输B.1Baud/HzC.二进制基带信号振幅A.1800HzA.4KHzB.调相(PM)C.2FSKD.数字调制中的调制信号为数字基带信号A.ASKB.2比特A.每个符号承载两个比特B.当前符号与前一个符号的相位差D.16QAMA.符号误差B.采用差分编码A.相位差A.数据传输速率越高B.B=1/(1+0.5)RBB.2PSKC.提高系统的频谱利用率B.相位解调B.QPSK使用绝对相位变化，4DPSK使用相对相位C.信道带宽B.信道带宽A.采样频率必须大于信号带宽的两倍B.4倍比特率C.QPSK编码B.信道的带宽B.时钟同步B.1倍码元速率D.信号衰减B.信道的带宽限制D.QAM调制C.信噪比B.最大比特率C.FSKD.以上都可能发生A.QPSK每个符号表示两个比特B.每个符号表示的比特数C.误码率增加A.16QAMC.4比特A.正方形C.6比特二、填空题相位翻转；差分相移键控振幅变化包络检波法，频率检波法开关电路，基带信号1包络检波法，频率检波法，相干解调较小；双峰采用相位变化1差分相移键控，频率键控调制2相对相位相位差42载波频率相位4相干解调2调制方式符号率信道带宽高电平，低电平1比特差分相移键控频带CRC差分编码三、判断题√×√×√×√√×√√×××√四、简答题

第8章时分复用和同步技术一、选择题答案A.时隙A.数字信号A.帧同步信号D.第32时隙C.增加时隙数A.8μsA.提高采样率A.用户数据丢失B.动态时隙分配A.无法再增加新用户C.不同的时隙C.采用纠错编码A.传输同步信号B.时钟同步B.同步全球范围内的计算机时钟B.双向时间传输C.FTPD.以上都是D.以上都是D.以上都是可能的解决方案A.解调接收到的信号B.使用锁相环（PLL）B.特定的码元同步算法B.插入同步码元B.帧同步码字或序列A.固定的长度和模式B.时钟同步协议B.GPS（全球定位系统）二、填空题答案频率锁相环（PLL）或频率合成器采样时刻与码元边界同步码元或差分编码起始和结束帧同步码字或特殊序列时间GPS或NTP（网络时间协议）时分复用帧同步第32时隙三、简答题时分复用技术的基本原理及其优点

时分复用（TDM）技术通过将传输时间分成多个时间片段，每个时间片段分配给不同的用户进行通信，从而使多个用户共享同一信道。每个用户在自己的时间片段内传输数据，不会干扰其他用户。

优点：高效利用带宽：可以在同一信道上传输多个用户的数据。确保每个用户的传输时间，避免了频谱干扰。易于管理和调度，尤其是在需要高可靠性和稳定性的通信中。TDM系统中帧同步的作用及其实现方法

帧同步的作用是确保接收端能够正确识别每一帧的起始位置，从而准确地接收每个用户的数据。帧同步通过检测帧头的特殊同步码字或序列来实现。

实现方法：每个帧的起始部分添加一个独特的同步码字。接收端通过这些同步码字来检测帧的开始位置，从而确保每个时隙的数据被正确地接收和解码。计算TDM系统最多能支持多少个用户同时通信

假设帧长为1ms，每个时隙宽度为32μs。

计算时隙数：因为每个时隙必须分配给一个用户，所以最多支持31个用户同时通信。PCM30/32系统帧同步信号丢失时的恢复措施

如果第32时隙用于传输帧同步信号且系统检测到帧同步信号丢失，系统应采取以下措施：重试：系统可以在下一帧再次尝试获取同步信号。错误检测与修正：通过检查数据帧中的错误并进行纠正。重新同步：通过发送额外的同步信号或帧头信息来恢复同步。回退机制：采用备份同步信号来减少同步丢失的影响

第9章信道编码技术一、选择题答案B.确保数据的准确性和完整性C.信道编码C.差错检测与纠正编码A.检错码只能检测错误，不能纠正D.使用复杂的加密算法C.扰码以改善信号特性C.冗余度B.抗干扰性A.检错码C.使用纠错码中的冗余信息进行纠正二、填空题答案检错和纠错汉明原理，通过引入冗余位来实现错误检测和纠正。检错码和纠错码余数扰码冗余度汉明码，在设计信道编码时，需要权衡编码效率和错误修正能力之间的关系。准确性和完整性信道编码三、简答题答案差错控制在通信系统中的作用及其重要性

差错控制用于保证在数据传输过程中，信息能够准确无误地到达接收方。它通过检错和纠错机制，能够检测和纠正传输过程中出现的错误。差错控制的重要性体现在：确保数据的完整性和准确性，防止由于信号干扰、噪声等因素导致的错误。提高传输质量，即使在不稳定的通信环境下，也能够保持良好的通信效果。减少重传次数，在使用纠错码时，能够通过冗余信息自动修正错误，避免频繁的重传，从而提升网络的整体效率。汉明码的基本原理及其如何检测