完整word版现代通信原理与技术第三版课后思考题答案Word文档下载推荐.docx

1、数字调制和解调功能是把数字基带信号搬移到高频处以便在信道中传输； 同步的功能是在首发双方时间上保持一致，保证数字通信系统的有序，准确和可靠的工作。1-5 按调制方式，通信系统分类？根据传输中的信道是否经过调制，可将通信系统分为基带传输系统和带通传输系统。 1-6 按传输信号的特征，通信系统如何分类？ 按信号特征信道中传输的信号可分为模拟信号和数字信号，相应的系统分别为模拟通信系统 和数字通信系统。1-7 按传输信号的复用方式，通信系统如何分类？频分复用，时分复用，码分复用。 1-8 单工，半双工及全双工通信方式是按什么标准分类的？解释他们的工作方式并举例说明 他们是按照消息传递的方向与时间关系

2、分类。单工通信是指消息只能单向传输的工作方式， 通信双方只有一个进行发送，另一个只能接受，如广播，遥测，无线寻呼等。半双工通信指 通信双方都能进行收发信息，但是不能同时进行收发的工作方式，如使用统一载频的普通对 讲机。全双工通信是指通信双方能同时进行收发消息的工作方式，如电话等。1-9 通信系统的主要性能指标是什么？分为并行传输和串行传输。并行传输是将代表信息的数字信号码元以组成的方式在两条或两 条以上的并行信道上同时传输，其优势是传输速度快，无需附加设备就能实现收发双方字符 同步，缺点是成本高，常用于短距离传输。串行传输是将代表信息的数字码元以串行方式一 个码元接一个码元地在信道上传输，其优

3、点是成本低，缺点是传输速度慢，需要外加措施解 决收发双方码组或字符同步，常用于远距离传输。1-10 通信系统的主要性能指标是有哪些？通信系统的主要性能指标涉及有效性、可靠性、适应性、经济性、标准性、可维护性等。其 中有效性和可靠性是主要性能指标，在模拟通信系统有效性可用有效传输频带来度量，同样 的消息用不同的调制方式，则需要不同的频带宽度，数字通信系统的有效性可用传输速率和 频带利用率来衡量。具体误差率指标有误码率Pe、误信率Pb。1-11 衡量数字通信系统有效性和可靠性的性能指标有哪些？ 有效性用传输速率和频带利用率来衡量，可靠性用差错率来衡量，差错率有误码率，误信率。1-12 何谓是码元速

4、率和信息速率？他们之间的关系如何？ 码元速率定义为每秒钟传送码元的数目，单位为波特；信息速率定义为每秒钟传送的信息量， 单位是bit/s。1-13 何谓误码率和误信率？它们之间关系如何? 误码率是码元在传输系统中被传错的概率。指错误的码元数在传输码元数中所占的比例，Pe= 错误码元数/传输总码元数。 误信率是码元在传输系统中被丢失的概率。指错误接收地比特数在传输总比特数中占得比例 Pb=错误比特数/传输总比特数。 它们是描述差错率的两种不同表述。在二进制中，二者数值相等。1-14 消息中包含的信息量与以下哪些因素有关？ A 消息出现概B 消息的种类C 消息的重要程度。第2章 随机过程 1.什么

5、是宽平稳随机过程？什么是严平稳随机过程？它们之间有什么关系？答：宽平稳随机过程：若一个随机过程的数学期望与时间无关，而其相关函数仅与时间间隔 相关称之为宽平稳随机过程。 严平稳随机过程：若一个随即过程任何的n 维分布函数或概率密度函数与时间起点无关，则 之为严平稳随机过程。 一个严平稳随机过程，只要他的均值有界则必然是宽平稳的；反之不然。2.平稳随机过程的自相关函数具有什么特点？ 答：平稳随机过程的自然相关函数与时间起点无关，只与时间间隔有关，而且是偶函数。 3.什么是高斯噪声？什么是白噪声？它们各有什么特点？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 维分布仅由各随机

6、变量的数学期望、方差和两两之间的归一化协方 差函数决定。若高斯噪声是宽平稳，则也是严平稳的。若随机变量之间互不相关，则也是统 计独立的。 白噪声：功率谱密度在整个频域内均匀分布的噪声，属于一种理想宽带过程。 白噪声的特点：白噪声只在tao=0 时才是相关的，而在其他任意时刻上的随机变量都不相关。 4.什么是窄带随机过程？它的频谱和时间波形有什么特点？如果随机过程的频谱密度分布在一个远离零频的很窄的频率范围内，则称其为窄带随即 过程。其频谱分布特点是带宽远小于中心频率，时间波形上的特点是呈现出包络和相位随机 缓慢变化的正弦波。5.什么是窄高斯噪声？他在波形上有什么特点？它的包络和相位各服从什么概

7、率分布？窄带高斯噪声：若一个高斯噪声满足窄带条件，即其带宽远远小于中心频率，而且中心 平率偏离零频很远，则称之为窄带高斯噪声。 其波形上的特点是包络和相位都像一个缓慢变化的正弦波。 其包络的一维分布服从瑞利分布，其相位的一维分布服从均匀分布。6.何为高斯白噪声？它的概率密度函数、功率频谱密度如何表示？如果白噪声取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。7.不相关、统计独立、正交的含义各是什么？如果两个随机变量的协方差函数为零，则称他们不相关；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，则称他们统计独立。如果两个随机变量的

8、互相关函数为 零，则称他们正交。两个均值为零的随机变量如果统计独立，则一定是正交及不相关；两个 均值为零的随机变量正交与不相关等价。第3章 信道 4.1 无线信道有哪些种 无线通讯更具通讯距离，频率和位置的不同，分为地波、天波和视距传播和散射传播等 4.2 地波传播距离能达到多远 他适用在什么频段 ？地波传播在数百米到数千千米，应用与低频和甚低频，大约2MHZ 4.3 天波传播距离能达到多远 他适用在什么频段？ 天波传播能达到一万千米以上，应用于高频，2MHZ-30MHZ 4.4 视距传播距离和天线高度有什么关系 ？天线高度越高，视距传播的距离越远，其具体关系为 H=D2/50 其中 H 为天

9、线高度，单位 为米，D 为视距传播距离，单位为千米 4.5 散射传播有哪些种 各适用在什么频段 ？散射传播分为电离层散射、对流散射和流星余迹散射。电离层散射发生在3OMHZ60MHZ 对 流层散射发生在100MHZ4000MHZ；流星余迹散射发生在30MHZ100MHZ 4.6 何为多径效应 ？多径传播对信号的影响称为多径效应 4.7 什么事快衰落 设么是慢衰落 ？由多径效应引起的衰落称为快衰落；由信号路径上由于季节，日夜，天气等变化引起的信号 衰落称为慢衰落 4.8 何谓恒参信道 何谓随参信道 他们分别对信号传输有哪些主要影响 ?信道特性基本上不随时间变化或者变化很慢称为恒参信道；信道特性随

10、机变化的信道称为随 机信道；恒参信道对信号传输的影响可以完全消除，而随参信道对信号传输的影响只能在统 计平均的意义下消除 4.9 何谓加性干扰 何谓乘性干扰 ?不论信号有无都存在的噪声称为加性干扰；随信号大小变化的干扰称为乘性干扰 4.10 有线电信道有哪些种 ?传输电信号的有线信道有明线、对称电缆和同轴电缆4.14 信道中的噪声有哪几种 ?信道中得噪声可以分为脉冲噪声、窄带噪声、起伏噪声 4.15 热噪声是如何产生的? 热噪声起源于一切电阻性元器件中得电子热运动 4.16 信道模型有哪几种? 信道可以分为离散信道和连续信道 4.17 试述信道容量的定义 ?信道容量是指信道能够传输的最大平均信

11、息量 4.18 试写出连续信道容量的表达式 由此式看出信道容量的大小决定于哪些参量 ?连续信道的信道容量计算式为Ct=Blog2（1+S/N）（b/s），可以看出信道容量与信道的带宽B，信 号的平均功率S 和噪声的平均功率N 有关。第4章 模拟调制系统 1、何为调制? 调制在通信系统中的作用是什么？所谓调制就是把信号转换成适合在信道中传输的形式的一种过程。作用：1 将基带信号变换 成适合在信道中传输的已调信号2 实现信道的多路复用3 改善系统抗噪声性能。 2、什么是线性调制？常见的线性调制有哪些？正弦载波的幅度随调制信号做线性变化的过程。从频谱上说，已调信号的频谱结构与基带信 号的频谱结构相同

12、，只是频率位置发生变化。常见的线性调制有调幅，双边带，单边带和残 留边带调制。3、AM 信号的波形和频谱有哪些特点？ AM 波的包络与调制信号的形状完全一样；AM 信号的频谱有载频分量、上边带下边带三部 分组成。上边带的频谱结构和原调制信号的频率结构相同，下边带是上边带的镜像。4 与未调载波的功率相比，AM 信号在调制过程中功率增加了多少？增加了调制信号的功率 5、为什么要抑制载波？相对AM信号来说，抑制载波的双边带信号可以增加多少功效?抑制载波可以提高调制效率；对于抑制载波的双边带，可以使其调制效率由三分一提高到1 6、SSB 的产生方法有哪些？各有何技术难点？ SSB 信号的产生方式可以分

13、为滤波法和相移法。滤波法的技术难点是边带滤波器的制作。相 移法的难点是宽带移相网络的制作。7、VSB 滤波器的传输特性应满足什么条件？为什么？ 残留边带滤波器的特性H（w）在+-wc 处必须具有互补对称性，相干解调时才能无失真的从 残留边带中恢复所需要的调制信号。 8 如何比较两个模拟通信系统的抗噪声性能是否相同？ 比较两个模拟通信系统的抗噪声性能要综合考虑带宽和信号和噪声功率比。 9、DSB 调制系统和SSB 调制系统的抗噪声性能是否相同，为什么 相同。如果解调器的输入噪声功率密度相同，输入信号功率也相同，则单边带和双边带在解 调器输出的信噪比是相等的。10 什么是频率调制？什么是相位调制？

14、两者关系如何？所谓频率调制FM 是指瞬时频率偏移随调制信号成比例变化；所谓相位调制pm 是指瞬时相 位偏移随调制信号线性变化。FM 和PM 之间可以相互转换，将调制信号先微分，后进行调 频则得到相位波；将调制信号先积分而后进行调相则得到调频波。11 什么是门限效应？AM 信号采用包络检波解调是为什么会产生门限效应? 当包络检波器的输入信噪比降到一个特定的数值后，检波器的输出信噪比出现急剧恶化的一 种现象成为门限效应。 门限效应本质上是有包络检波器的非线性引起的。可以理解为当小信噪比时，解调器的输出 端没有信号项，会把有用的信号扰乱成随机噪声。 12 为什么相干解调不存在门限效应？ 噪声与信号可

15、以分开进行解调，而解调器输出端总是单独存在有用信号项 14 为什么调频系统可进行带宽与信噪比的互换，而调幅不能？ 因为调幅系统的带宽是固定的 15 FM 系统的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？调制增益与信号带宽的关系为 ，这说明信号带宽越大，调制增益越高 16 fm 产生门限效应的主要原因是什么？ 主要是非线性的解调作用 17 FM 系统中采用加重技术的原理和目的是什么？为了进一步改善解调器的输出信噪比，针对鉴频器输出噪声谱呈抛物线形状的特点，在调频 系统中采用加重技术，包括预加重和去加重措施。预加重和去加重的设计思想是保持输出信 号不变，有效降低输出噪声，已达到输出信

16、噪比的目的，其原理实在解调钱加上预加重网络， 提升调制信号的高频分量，在解调以后加上去加重网络，使信号保持不变同时降低高频噪声， 从而改善输出信噪比 18 什么是频分复用 ?频分复用中，一个信道的可用频带被分为若干个互不重叠的频段，每路信号占用其中的一个 频段，在接收端，通过滤波器选出其中所要接收的信号，在进行解调。第5章 数字基带传输系统 1.数字基带传输系统的基本结构及各部分的功能？ 数字基带传输系统由发送滤波器、信道、接收滤波器、抽样判决器及定时和同步系统构成。 发送滤波器的功能是产生适合于信道传输的基带信号波形。信道的作用是传输基带信号。信 道的作用是传输基带信号。接收滤波器的作用是接

17、收信号，尽可能滤除信道噪声和其他干扰， 对信道特性进行均衡，使输出的基带波形有利于抽样判决。抽样判决器的作用是使再传输热 性不理想及噪声背景下，在规定时刻对接收滤波器的输出波形进行判决，以恢复或再生基带 信号。定时和同步系统的作用是为抽样判决器提供准确的抽样时钟。 2 数字基带信号有哪些常见的形式？各有什么特点？它们的时域表达式如何？数字基带信号的常见形式有：单极性波形，双极性波形，单极性归零波形，双极性归零波形， 差分波形和多电平波形。 单极性波形用正电平和零电平分别对应二进制码“1”和“0”，其波形特点是电脉冲之间无 间隔，极性单一，易用于TTL,CMOS 电路，缺点是有直流分量，只使用于

18、近距离传输。 双极性波形用正负电平的脉冲表示二进制1 和0，其波形特点是正负电平幅度相等，极性相 反，故1 和0 等概率出现时无直流分量，有利于在信道中传输，并且在接收端恢复信号的判 决电平为零，不受信道特性变化影响，抗干扰能力强。 单极性归零波形电脉冲宽度小于码元宽度，信号电压在一个码元终止时刻前总要回到零电平。 从单极性归零波形中可以直接提取定时信息。 双极性归零波形兼有双极性和归零波形的特点。相邻脉冲之间存在零电位间隔，接收端易识 别码元起止时刻，从而使收发双方保持正确的位同步。 差分波形用相邻码元的电平跳变来表示消息代码，而与码元本身的电位或极性无关。用差分 波形传送代码可以消除设备初

19、始状态的影响，特别是在相位调制系统中可以解决载波相位模 糊的问题。 多电平波形的一个脉冲对应多个二进制码，在波特率相同的情况下，可以提高信息传输速率。 3.数字基带信号的功率谱有什么特点？它的带宽只要取决于什么？数字基带信号的功率谱密度可能包括两个部分，连续谱部分Pu（w）及离散谱部分Pv（w）。 对于连续谱而言，代表数字信息的 g1（t）及g2（t）不能完全相同，所以 Pu（w）总是存在的； 而对于离散谱P=1/1- g1（t）/ g2（t）=k,且0k1 时，无离散谱。它的宽带取决于一个码元的 持续时间Ts 和基带信号的码元波形的傅里叶变换形式。4.构成AMI 码和HDB3 码的规则是什么

20、？它们各有什么优缺点？ AMI 的编码规则：将消息代码 0（空号）仍然变换成传输码 0，而把 1（传码）交替的变换 为传输码的+1，-1?6?7。因此AMI 码为三电平序列，三元码，伪三进制，1B/1T 码。5.AMI 的优 点：（1）0,1 不等概率是也无直流。（2）零频附近的低频分量小。（3）整流后及RZ 码。（4） 编译码电路简单而且便于观察误码情况。AMI 的缺点是：连续0 码多时，RZ 码连0 也多， 不利于提取高质量的位同步信号。 HDB3 的编码规则：先把消息代码变换AMI 码，然后去检查AMI 码的连零情况，没有四个或 者四个以上的连零串时，这时的AMI 码就是HDB3码；当出

21、现四个或者四个以上的连零串时， 将四个连零小段的第四个0 变换于迁移非0 符号同极性的符号，称为V 符号（破坏码）。当 相邻V 符号之间有偶数个非零符号时，再将该小段的第一个 0 变成+B 或者-B（平衡码），B 符号的极性与前一非零符号的极性相反，并让后面的非 0 符号从 V 符号开始再交替变化。 HDB3 码的优点：保持了AMI 的优点，还增加了使连零串减少到至多三个，对于定时信号的 恢复是十分有利的。 简述双相码和差分双相码的优缺点。 双相码的编码原则是对每一个二进制码分别用两个具有不同相位的二进制新码去表示源码。 001（零相位的一个周期的方波）110（pi 相位的一个周期方波）。其优

22、点是只用两个电 平，能提取足够的定时分量，又无直流漂移，编码过程简单。其缺点是占用带宽加倍，使频 带利用率降低。差分双相码中，每个码元中间电平跳变用于同步，而每个码元的开始处是否 存在额外的跳变用来确定信码。有跳变则表示1，无跳变则表示0，其优点是解决了双相极 性翻转而引起的译码错误，其缺点也是占用带宽加倍。6.什么是码间干扰？它是如何产生的？对通信质量有什么影响？ 码间干扰的产生是因为在第k 个抽样时刻理想状态时抽样时刻所得的是仅有第k 个波形在此 时刻被取值，但在实际系统中，会有除了第k 个波形以外的波形可能再抽样时刻被取值。码 间干扰会导致判决电路对信号进行误判，使信号失真，产生误码，从

23、而通信质量下降。 7.何谓奈奎斯特速率和奈奎斯特带宽？此时的频带利用率有多大？ 理想低通传输特性的带宽称为奈奎斯特带宽，将该系统无码间干扰的最高传输速率称为奈奎 斯特速率。此时频带利用率为2B/HZ。8.在二进制数字基带传输系统中，有哪两种误码？他们各在什么情况下发生？ 误码将由2 种错误形式：发送1 码，误判为0 码，这种错误是在噪声的影响下使得xVd 时发生。9.无码间串扰时，基带传输系统的误码率与哪些因素有关？如何降低系统的误码率？无码间干扰时，基带传输系统的误码率与抽样判决时的信噪比有关。要降低系统的误码率需 要提高抽样判决时的信噪比，可以降低信道噪声或者提高信号平均功率。 10.什么

24、是眼图？它有什么作用？由眼图模型可以说明基带传输系统的哪些性能？具有升余弦 脉冲波形的HDB3 码的眼图应是什么样的图形？ 眼图是实验手段估计基带传输系统性能的一种方法。它是指接收滤波器输出信号波形在示波 器上叠加所形成的图像。 1.最佳抽样时刻是“眼睛”张最大的时刻；2.对定时误差的灵敏度可由眼睛的斜率决定，斜 率越陡，对定时误差就越灵敏；3.图中阴影区域的垂直高度表示信号畸变范围；4.图中央的 横轴位置对应判决门限电平；5.在抽样时刻上，上下阴影区的间隔距离之半为噪声容限，即 若噪声瞬时值超过这个容限，即可能发生错误判决。 具有升余弦脉冲波形的HDB3 码的眼图中间会有一条代表0 的水平线

25、。11.什么是部分响应波形？什么是部分响应系统？ 人为的有规律的在抽样时刻引入码间串扰，并在接收判决前加以消除，从而可以达到改频谱 特性，压缩传输频带，使频带利用率提高到理论最大值，并加速传输波形尾巴地衰落和降低 对定时精度要求的目的。通常把这种波形称为部分响应波形。利用部分响应波形传输的基带 系统称为部分响应系统。12.部分响应技术解决了什么为题？第类部分响应的特点是什么？部分响应技术提高了频带利用率，降低了对定时精度的要求。第类部分响应的特点是无直 流分量，其低频分量小，便于边带滤波实现单边带调制。 13.什么是频域均衡？什么是时域均衡？横向滤波器为什么能实现时域均衡？ 频域均衡：利用可调

26、滤波器的频率特性补偿基带系统的频率特性，使得包括可调滤波器在内 的基带系统总的传输特性满足无码间串扰传输的要求。起频率特性补偿作用的可调滤波器叫 频域均衡器。 时域均衡器：在接受滤波器后插入一个称为横向滤波器的可调滤波器，这个横向滤波器可以 将输入端在抽样时刻上有码间干扰的响应波形变换为在抽样上无码间干扰的响应波形。由于 横向滤波器的均衡原理是在时域响应波形上的，所以称这种均衡为时域均衡。 横向滤波器可以将输入端在抽样时刻上有码间干扰的响应波形变换成在抽样时刻上无码间 干扰的响应波形，所以横向滤波器可以实现时域均衡。 第七章 数字带通传输系统 14.什么是数字调制？它和模拟调制有哪些异同点？数

27、字调制是用载波信号的某些离散状态来表征传送的信息，在接收端对载波信号的离散调制 参量进行检测。 和模拟调制一样，数字调制也有调幅，调频和调相三种基本形式，并可以派生出多种其他形 式。在原理上二者并没有什么区别。只不过模拟调制是对载波信号的参量进行离散调制，在 接收端也只需对载波信号的离散调制参量估值。15.数字调制的基本方式有哪些？其时间波形上各有什么特点？ 数字调制技术有两种方法：一是利用模拟调制方法去实现数字式调制，即把数字调制看成是 模拟调制的一个特例，把数字基带信号当成模拟信号的特殊情况处理。二是利用数字信号的 离散取值的特点通过开关键控载波，从而实现数字调制，这种调制方式通常有幅度键

28、控、频 率键控和相位键控。其时间波形上来说，有可能是不连续的。7什么事振幅键控？OOK 信号的产生和解调方法有哪些？振幅键控：用载波幅度的有无来表示传送的信息，一般用开关电路来控制。 OOK 信号一般有两种产生方法：1，模拟幅度调制法；2，开关电路控制的键控法。OOK 信 号有两种解调方法：非相干解调（包络检波法）和相干解调法（同步检测法）。2ASK 信号传输带宽与波特率或基带信号的带宽有什么关系？2ASK 信号的带宽是基带信号带宽的两倍。 什么事频移键控？2FSK 信号产生和解调方法有哪些？频移键控是指用不同的载频来表示所传送的数字信息。（1）利用矩形脉冲序列对一个载波进 行调频产生；（2）利用受矩形脉冲序列控制的开关电路对两个不同的频率进行选通，即键控 法。 FSK 的解调通常采用非相干解调和相干解调两种方法，同时还有鉴频法，过零检测法和差分 检波法。2FSK 信号相邻码元的相位是否连续变化与其产生方法有何关系？采用模拟调频电路实现的2FSK 信号，其相位变化是连续的；采用数字键控法产生的2FSK 信 号其相位变化不一定连续。相位不连续2FSK 信号的传输带宽与波特率或基带信号的带宽有什么关系？相位不连续2FSK 信号的带宽大于基带信号带宽的2 倍。什么事绝对移