《通信原理》思考題答案.doc

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1.2何謂數(shù)字信號，何謂模擬信號，兩者的根本區(qū)別是什么? 數(shù)字信號指電信號的參量僅可能取有限個值；模擬信號指電信號的參量可以取連續(xù)值。他們的區(qū)別在于電信號參量的取值是連續(xù)的還是離散可數(shù)的。 1.3何謂數(shù)字通信，數(shù)字通信有哪些優(yōu)缺點? 傳輸數(shù)字信號的通信系統(tǒng)統(tǒng)稱為數(shù)字通信系統(tǒng)； 優(yōu)點：1.抗干擾能力強；2.傳輸差錯可以控制；3.便于加密處理4.便于存儲、處理和交換；5.設(shè)備便于集成化、微機化；6.便于構(gòu)成綜合數(shù)字網(wǎng)和綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)。 缺點：占用信道頻帶較寬。一路模擬電話的頻帶為4KHZ帶寬，一路數(shù)字電話約占64KHZ。 1-7按傳輸信號的復(fù)用方式，通信系統(tǒng)如何分類？ 頻分復(fù)用，時分復(fù)用，碼分復(fù)用。 1-11衡量數(shù)字通信系統(tǒng)有效性和可靠性的性能指標(biāo)有哪些？ 有效性用傳輸速率和頻帶利用率來衡量，可靠性用差錯率來衡量，差錯率有誤碼率，誤信率。 1-12何謂是碼元速率和信息速率？他們之間的關(guān)系如何？ 碼元速率定義為每秒鐘傳送碼元的數(shù)目，單位為波特；信息速率定義為每秒鐘傳送的信息量，單位是bit/s。 1-13何謂誤碼率和誤信率？它們之間關(guān)系如何? （1）誤碼率是碼元在傳輸系統(tǒng)中被傳錯的概率。指錯誤的碼元數(shù)在傳輸碼元數(shù)中所占的比例，Pe=錯誤碼元數(shù)/傳輸總碼元數(shù)。 （2）誤信率是碼元在傳輸系統(tǒng)中被丟失的概率。指錯誤接收地比特數(shù)在傳輸總比特數(shù)中占得比例Pb=錯誤比特數(shù)/傳輸總比特數(shù)。 （3）它們是描述差錯率的兩種不同表述。在二進制中，二者數(shù)值相等。 1-14消息中包含的信息量與以下哪些因素有關(guān)？ A消息出現(xiàn)概率；B消息的種類；C消息的重要程度。選A 2.2.試分別說明能量信號和功率信號的特性。 答：能量信號的其能量為有限的正值，但其功率等于零；功率信號其能量為無窮大，其平均功率為有限值。 3.3.什么是寬平穩(wěn)隨機過程？什么是嚴平穩(wěn)隨機過程？它們之間有什么關(guān)系？ 答：寬平穩(wěn)隨機過程：若一個隨機過程的數(shù)學(xué)期望與時間無關(guān)，而其相關(guān)函數(shù)僅與時間間隔相關(guān)稱之為寬平穩(wěn)隨機過程。嚴平穩(wěn)隨機過程：若一個隨即過程任何的n維分布函數(shù)或概率密度函數(shù)與時間起點無關(guān)，則之為嚴平穩(wěn)隨機過程。 關(guān)系：一個嚴平穩(wěn)隨機過程，只要他的均值有界則必然是寬平穩(wěn)的；反之不然。 3.8.什么是窄帶隨機過程？它的頻譜和時間波形有什么特點？ 答：如果隨機過程的頻譜密度分布在一個遠離零頻的很窄的頻率范圍內(nèi)，則稱其為窄帶隨即過程。其頻譜分布特點是帶寬遠小于中心頻率，時間波形上的特點是呈現(xiàn)出包絡(luò)和相位隨機緩慢變化的正弦波。 3.13.何為高斯白噪聲？它的概率密度函數(shù)、功率頻譜密度如何表示？ 答：如果白噪聲取值的概率密度分布服從高斯分布，則稱之為高斯白噪聲，其概率密度函數(shù)為高斯函數(shù)，其功率譜密度為常數(shù)。 3.14.不相關(guān)、統(tǒng)計獨立、正交的含義各是什么？他們之間的關(guān)系如何？ 答：如果兩個隨機變量的協(xié)方差函數(shù)為零，則稱他們不相關(guān)；如果兩個隨機變量的聯(lián)合概率密度等于它們各自概率密度的乘積，則稱他們統(tǒng)計獨立。如果兩個隨機變量的互相關(guān)函數(shù)為零，則稱他們正交。兩個均值為零的隨機變量如果統(tǒng)計獨立，則一定是正交及不相關(guān)；兩個均值為零的隨機變量正交與不相關(guān)等價。 4.4 視距傳播距離和天線高度有什么關(guān)系? 天線高度越高，視距傳播的距離越遠，其具體關(guān)系為H=D^2/50 其中H 為天線高度，單位為米，D為視距傳播距離，單位為千米。 4.6何為多徑效應(yīng)? 多徑傳播對信號的影響稱為多徑效應(yīng)。 4.7什么事快衰落？什么是慢衰落？ 由多徑效應(yīng)引起的衰落稱為快衰落；由信號路徑上由于季節(jié)，日夜，天氣等變化引起的信號衰落稱為慢衰落。 4.8何謂恒參信道？何謂隨參信道？他們分別對信號傳輸有哪些主要影響。 信道特性基本上不隨時間變化或者變化很慢稱為恒參信道；信道特性隨機變化的信道稱為隨機信道；恒參信道對信號傳輸?shù)挠绊懣梢酝耆?，而隨參信道對信號傳輸?shù)挠绊懼荒茉诮y(tǒng)計平均的意義下消除。 4.14信道中的噪聲有哪幾種？ 信道中得噪聲可以分為脈沖噪聲、窄帶噪聲、起伏噪聲。 4.18試寫出連續(xù)信道容量的表達式 由此式看出信道容量的大小決定于哪些參量 連續(xù)信道的信道容量計算式為Ct=Blog2(1+S/N)(b/s)，可以看出信道容量與信道的帶寬B，信號的平均功率S和噪聲的平均功率N有關(guān)。 5.2、什么是線性調(diào)制？常見的線性調(diào)制有哪些？ 正弦載波的幅度隨調(diào)制信號做線性變化的過程。從頻譜上說，已調(diào)信號的頻譜結(jié)構(gòu)與基帶信號的頻譜結(jié)構(gòu)相同，只是頻率位置發(fā)生變化。常見的線性調(diào)制有調(diào)幅，雙邊帶，單邊帶和殘留邊帶調(diào)制。 5.6、SSB的產(chǎn)生方法有哪些？各有何技術(shù)難點？ SSB信號產(chǎn)生方式可以分為濾波法（技術(shù)難點：邊帶濾波器的制作）和相移法（帶移相網(wǎng)絡(luò)的制作）。 5.11 什么是門限效應(yīng)？AM信號采用包絡(luò)檢波解調(diào)時為什么會產(chǎn)生門限效應(yīng)。 當(dāng)包絡(luò)檢波器的輸入信噪比降到一個特定的數(shù)值后，檢波器的輸出信噪比出現(xiàn)急劇惡化的一種現(xiàn)象成為門限效應(yīng)。 門限效應(yīng)本質(zhì)上是有包絡(luò)檢波器的非線性引起的?？梢岳斫鉃楫?dāng)小信噪比時，解調(diào)器的輸出端沒有信號項，會把有用的信號擾亂成隨機噪聲。 5.16 FM產(chǎn)生門限效應(yīng)的主要原因是什么？ 主要是非線性的解調(diào)作用。 5.18 什么是頻分復(fù)用？ 頻分復(fù)用中，一個信道的可用頻帶被分為若干個互不重疊的頻段，每路信號占用其中的一個頻段，在接收端，通過濾波器選出其中所要接收的信號，再進行解調(diào)。 6.4構(gòu)成AMI碼和HDB3碼的規(guī)則是什么？它們各有什么優(yōu)缺點？ AMI的編碼規(guī)則：將消息代碼0（空號）仍然變換成傳輸碼0，而把1（傳碼）交替的變換為傳輸碼的+1，-1…。因此AMI碼為三電平序列，三元碼，偽三進制，1B/1T碼。AMI的優(yōu)點：（1）0,1不等概率是也無直流。（2）零頻附近的低頻分量小。（3）整流后及RZ碼。（4）編譯碼電路簡單而且便于觀察誤碼情況。AMI的缺點是：連續(xù)0碼多時，RZ碼連0也多，不利于提取高質(zhì)量的位同步信號。 HDB3的編碼規(guī)則：先把消息代碼變換AMI碼，然后去檢查AMI碼的連零情況，沒有四個或者四個以上的連零串時，這時的AMI碼就是HDB3碼；當(dāng)出現(xiàn)四個或者四個以上的連零串時，將四個連零小段的第四個0變換于遷移非0符號同極性的符號，稱為V符號（破壞碼）。當(dāng)相鄰V符號之間有偶數(shù)個非零符號時，再將該小段的第一個0變成+B或者-B（平衡碼），B符號的極性與前一非零符號的極性相反，并讓后面的非0符號從V符號開始再交替變化。HDB3碼的優(yōu)點：保持了AMI的優(yōu)點，還增加了使連零串減少到至多三個，對于定時信號的恢復(fù)是十分有利的。 6.6什么是碼間干擾？它是如何產(chǎn)生的？對通信質(zhì)量有什么影響？ 碼間干擾的產(chǎn)生是因為在第k個抽樣時刻理想狀態(tài)時抽樣時刻所得的是僅有第k個波形在此時刻被取值，但在實際系統(tǒng)中，會有除了第k個波形以外的波形可能再抽樣時刻被取值。碼間干擾會導(dǎo)致判決電路對信號進行誤判，使信號失真，產(chǎn)生誤碼，從而通信質(zhì)量下降。 6.8何謂奈奎斯特速率和奈奎斯特帶寬？此時的頻帶利用率有多大？ 理想低通傳輸特性的帶寬稱為奈奎斯特帶寬，將該系統(tǒng)無碼間干擾的最高傳輸速率稱為奈奎斯特速率。此時頻帶利用率為2B/HZ。 6.12無碼間串?dāng)_時，基帶傳輸系統(tǒng)的誤碼率與哪些因素有關(guān)？如何降低系統(tǒng)的誤碼率？ 無碼間干擾時，基帶傳輸系統(tǒng)的誤碼率與抽樣判決時的信噪比有關(guān)。要降低系統(tǒng)的誤碼率需要提高抽樣判決時的信噪比，可以降低信道噪聲或者提高信號平均功率。 6.13什么是眼圖？它有什么作用？由眼圖模型可以說明基帶傳輸系統(tǒng)的哪些性能？具有升余弦脈沖波形的HDB3碼的眼圖應(yīng)是什么樣的圖形？ 眼圖是實驗手段估計基帶傳輸系統(tǒng)性能的一種方法。它是指接收濾波器輸出信號波形在示波器上疊加所形成的圖像。 1.最佳抽樣時刻是“眼睛”張最大的時刻；2.對定時誤差的靈敏度可由眼睛的斜率決定，斜率越陡，對定時誤差就越靈敏；3.圖中陰影區(qū)域的垂直高度表示信號畸變范圍；4.圖中央的橫軸位置對應(yīng)判決門限電平；5.在抽樣時刻上，上下陰影區(qū)的間隔距離之半為噪聲容限，即若噪聲瞬時值超過這個容限，即可能發(fā)生錯誤判決。 具有升余弦脈沖波形的HDB3碼的眼圖中間會有一條代表0的水平線。 6.14什么是部分響應(yīng)波形？什么是部分響應(yīng)系統(tǒng)？ 人為的有規(guī)律的在抽樣時刻引入碼間串?dāng)_，并在接收判決前加以消除，從而可以達到改頻譜特性，壓縮傳輸頻帶，使頻帶利用率提高到理論最大值，并加速傳輸波形尾巴地衰落和降低對定時精度要求的目的。通常把這種波形稱為部分響應(yīng)波形。利用部分響應(yīng)波形傳輸?shù)幕鶐到y(tǒng)稱為部分響應(yīng)系統(tǒng)。 7.1.什么是數(shù)字調(diào)制？它和模擬調(diào)制有哪些異同點？ 數(shù)字調(diào)制是用載波信號的某些離散狀態(tài)來表征傳送的信息，在接收端對載波信號的離散調(diào)制參量進行檢測。 和模擬調(diào)制一樣，數(shù)字調(diào)制也有調(diào)幅，調(diào)頻和調(diào)相三種基本形式，并可以派生出多種其他形式。在原理上二者并沒有什么區(qū)別。只不過模擬調(diào)制是對載波信號的參量進行離散調(diào)制，在接收端也只需對載波信號的離散調(diào)制參量估值 7.5.什么事頻移鍵控？2FSK信號產(chǎn)生和解調(diào)方法有哪些？ 頻移鍵控是指用不同的載頻來表示所傳送的數(shù)字信息。（1）利用矩形脈沖序列對一個載波進行調(diào)頻產(chǎn)生；（2）利用受矩形脈沖序列控制的開關(guān)電路對兩個不同的頻率進行選通，即鍵控法。 FSK的解調(diào)通常采用非相干解調(diào)和相干解調(diào)兩種方法，同時還有鑒頻法，過零檢測法和差分檢波法。 7.11.二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的誤碼率與哪些因素有關(guān)? 與其調(diào)制方式、解調(diào)方式和信噪比有關(guān)。 7.16.何謂多進制數(shù)字調(diào)制？與二進制數(shù)字調(diào)制相比，多進制數(shù)字調(diào)制有哪些優(yōu)缺點？ 采用多種基帶波形的數(shù)字調(diào)制稱為多進制數(shù)字調(diào)制，優(yōu)缺點為：1，在相同傳碼率時，多進制比二進制傳輸?shù)男畔⒘看颍?，在相同傳信率時，多進制比二進制所需要的碼率低，帶寬窄；3，在相同噪聲情況下，多進制的抗噪聲性能不如二進制好。 9.1 模擬信號在抽樣后，是否變成時間離散和取值離散的信號了？ 模擬信號在進行抽樣和變成時間離散信號，其取值仍然是連續(xù)的。 9.4 試說明什么是奈奎斯特速率和奈奎斯特間隔？ 對無失真恢復(fù)低通信號的所要求的最低采樣的最低采樣速率稱為奈奎斯特速率，與此相對的最小抽樣時間間隔稱為奈奎斯特間隔 9.7 PCM電話通信常用的抽樣標(biāo)準(zhǔn)頻率等于多少? 8000Hz 9.15 在PCM電話信號中，為什么采用折疊碼進行編碼? 因為電話信號的幅值只要集中在幅度較小的區(qū)間，采用折疊碼進行編碼可以減少誤碼對信號造成的影響。 9.17 在PCM系統(tǒng)中，信號量燥比和信號帶寬有什么關(guān)系? 在低通信號的最高頻率給定是PCM系統(tǒng)的輸出量燥比隨系統(tǒng)帶寬按指數(shù)規(guī)律增加。 9.18增量調(diào)制系統(tǒng)中有哪些量化噪聲？ 一般有量化噪聲和過載量化噪聲。 9.20試述時分復(fù)用的優(yōu)點？ 時分復(fù)用的優(yōu)點在于便于實現(xiàn)數(shù)字通信，易于制造，適于采用集成電路實現(xiàn)，生產(chǎn)成本低。 10.1試問數(shù)字信號最佳接收以什么指標(biāo)作為準(zhǔn)則？ 最小總錯誤概率。 10.6