通信原理第七版思考題答案

1、第一章 緒論1．以無線廣播和電視為例，說明圖 1-3 模型中的信息源，受信者及信道包含的具體內(nèi)容是什么在無線電廣播中，信息源包括的具體內(nèi)容為從聲音轉(zhuǎn)換而成的原始電信號，收信者中包括的具體內(nèi)容就是從復(fù)原的原始電信號轉(zhuǎn)換乘的聲音；在電視系統(tǒng)中，信息源的具體內(nèi)容為從影像轉(zhuǎn)換而成的電信號。收信者中包括的具體內(nèi)容就是從復(fù)原的原始電信號轉(zhuǎn)換成的影像；二者信道中包括的具體內(nèi)容分別是載有聲音和影像的無線電波2．何謂數(shù)字信號，何謂模擬信號，兩者的根本區(qū)別

2、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3．何謂數(shù)字通信，數(shù)字通信有哪些優(yōu)缺點(diǎn)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)缺點(diǎn)：1.抗干擾能力強(qiáng)；2.傳輸差錯可以控制；3.便于加密處理，信息傳輸?shù)陌踩院捅Ｃ苄栽絹碓街匾瑪?shù)字通信的加密處理比模擬通信容易的多，以話音信號為例，經(jīng)過數(shù)字變換后的信號可用簡單的數(shù)字邏輯運(yùn)算進(jìn)行加密，解密處理；4.便于

3、存儲、處理和交換；數(shù)字通信的信號形式和計算機(jī)所用的信號一致，都是二進(jìn)制代碼，因此便于與計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，也便于用計算機(jī)對數(shù)字信號進(jìn)行存儲，處理和交換，可使通信網(wǎng)的管理，維護(hù)實(shí)現(xiàn)自動化，智能化；5.設(shè)備便于集成化、微機(jī)化。數(shù)字通信采用時分多路復(fù)用，不需要體積較大的濾波器。設(shè)備中大部分電路是數(shù)字電路，可用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路實(shí)現(xiàn)，因此體積小，功耗低；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)。采用數(shù)字傳輸方式，可以通過程控數(shù)字交換設(shè)備進(jìn)行數(shù)字交換

4、，以實(shí)現(xiàn)傳輸和交換的綜合。另外，電話業(yè)務(wù)和各種非話務(wù)業(yè)務(wù)都可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，構(gòu)成綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)；缺點(diǎn)：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。4．?dāng)?shù)字通信系統(tǒng)的一般模型中的各組成部分的主要功能是什么數(shù)字通行系統(tǒng)的模型見圖 1-4 所示。其中信源編碼與譯碼功能是提高信息傳輸?shù)挠行院瓦M(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；信道編碼和譯碼功能是增強(qiáng)數(shù)字信號的抗干擾能力；加密與解密的功能是保證傳輸信息的安全；數(shù)字調(diào)制和解調(diào)功

5、能是把數(shù)字基帶信號搬移到高頻處以便在信道中傳輸；同步的功能是在首發(fā)雙方時間上保持一致，保證數(shù)字通信系統(tǒng)的有序，準(zhǔn)確和可靠的工作。5．按調(diào)制方式，通信系統(tǒng)分類？根據(jù)傳輸中的信道是否經(jīng)過調(diào)制，可將通信系統(tǒng)分為基帶傳輸系統(tǒng)和帶通傳輸系統(tǒng)。6．按傳輸信號的特征，通信系統(tǒng)如何分類？按信號特征信道中傳輸?shù)男盘柨煞譃槟M信號和數(shù)字信號，相應(yīng)的系統(tǒng)分別為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。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

6、。8．單工，半雙工及全雙工通信方式是按什么標(biāo)準(zhǔn)分類的？解釋他們的工作方式并舉例說明他們是按照消息傳遞的方向與時間關(guān)系分類。單工通信是指消息只能單向傳輸?shù)墓ぷ鞣绞剑ㄐ烹p方只有一個進(jìn)行發(fā)送，另一個只能接受，如廣播，遙測，無線尋呼等。半雙工通信指通信雙方都能進(jìn)行收發(fā)信息，但是不能同時進(jìn)行收發(fā)的工作方式，如使用統(tǒng)一載頻的普通對講機(jī)。全雙工通信是指通信雙方能同時進(jìn)行收發(fā)消息的工作方式，如電話等。9．并行傳輸和串行傳輸?shù)倪m用場合及特點(diǎn)分為并行傳輸

7、和串行傳輸。并行傳輸是將代表信息的數(shù)字信號碼元以組成的方式在兩條或兩條以上的并行信道上同時傳輸，其優(yōu)勢是傳輸速度快，無需附加設(shè)備就能實(shí)現(xiàn)收發(fā)雙方字符同步，缺點(diǎn)是成本高，常用于短距離傳輸。串行傳輸是將代表信息的數(shù)字碼元以串行方式一個碼元接一個碼元地在信道上傳輸，其優(yōu)點(diǎn)是成本低，缺點(diǎn)是傳輸速度慢，需要外加措施解決收發(fā)雙方碼組或字符同步，常用于遠(yuǎn)距離傳輸。10．通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)是有哪些？通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)涉及有效性、可靠性、適應(yīng)性、

8、經(jīng)濟(jì)性、標(biāo)準(zhǔn)性、可維護(hù)性等。其中有效性和可靠性是主要性能指標(biāo)，在模擬通信系統(tǒng)有效性可用有效傳輸頻帶來度量，同樣的消息用不同的調(diào)制方式，則需要不同的頻帶寬度，數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性可用傳輸速率和頻帶利用率來衡量。具體誤差率指標(biāo)有誤碼率 Pe、誤信率Pb。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。12．何謂是碼元速率和信息速率？他們之間的關(guān)系如何？答

9、：如果隨機(jī)過程的頻譜密度分布在一個遠(yuǎn)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(diǎn)是帶寬遠(yuǎn)小于中心頻率，時間波形上的特點(diǎn)是呈現(xiàn)出包絡(luò)和相位隨機(jī)緩慢變化的正弦波。9．窄帶高斯過程的包絡(luò)和相位各服從什么概率分布？答：包絡(luò)服從瑞利分布;相位服從均勻分布。并且包絡(luò)和相位統(tǒng)計獨(dú)立。10．窄帶高斯過程的同相分量和正交分量的統(tǒng)計特性如何？答：一個均值為 0 的窄帶平穩(wěn)高斯過程,它的同相分量和正交分量同樣是平穩(wěn)高斯過程,而且均值為 0,

10、方差也相同。此外,同一時刻上得到的同相分量和正交分量是互不相關(guān)或統(tǒng)計獨(dú)立的。11．正弦波加窄帶高斯噪聲的合成包絡(luò)服從什么分布？答：服從廣義瑞利分布,又稱為萊斯分布。12．什么是白噪聲？其頻譜和自相關(guān)函數(shù)有什么特點(diǎn)？白噪聲通過理想低通或理想帶通濾波器后的情況如何？答：如果噪聲的功率譜密度在所有頻率上均為一常數(shù),則稱為白噪聲。頻譜是在任何頻率都為 n/2 的常數(shù),自相關(guān)函數(shù)為 t=0 時幅值為 n/2 的沖激。白噪聲通過理想低通或理想帶通濾

11、波器后輸出的噪聲為低通白噪聲或帶通白噪聲。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)。（第六版）1．什么是寬平穩(wěn)隨機(jī)過程？什么是嚴(yán)平穩(wěn)隨機(jī)過程？它們之間有什么關(guān)系？答：寬平穩(wěn)隨機(jī)過程：若一個隨機(jī)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(jī)過程。嚴(yán)平穩(wěn)隨機(jī)過程：若一個隨即過程任何的 n

12、 維分布函數(shù)或概率密度函數(shù)與時間起點(diǎn)無關(guān)，則之為嚴(yán)平穩(wěn)隨機(jī)過程。一個嚴(yán)平穩(wěn)隨機(jī)過程，只要他的均值有界則必然是寬平穩(wěn)的；反之不然。2．平穩(wěn)隨機(jī)過程的自然相關(guān)函數(shù)具有什么特點(diǎn)？答：平穩(wěn)隨機(jī)過程的自然相關(guān)函數(shù)與時間起點(diǎn)無關(guān)，只與時間間隔有關(guān)，而且是偶函數(shù)。3．什么是高斯噪聲？什么是白噪聲？它們各有什么特點(diǎn)？答：高斯噪聲：概率密度函數(shù)符合正態(tài)分布的噪聲。高斯噪聲的特點(diǎn)：它的 n 維分布僅由各隨機(jī)變量的數(shù)學(xué)期望、方差和兩兩之間的歸一化協(xié)方差函數(shù)決

13、定。若高斯噪聲是寬平穩(wěn)，則也是嚴(yán)平穩(wěn)的。若隨機(jī)變量之間互不相關(guān)，則也是統(tǒng)計獨(dú)立的。白噪聲：功率譜密度在整個頻域內(nèi)均勻分布的噪聲，屬于一種理想寬帶過程。白噪聲的特點(diǎn)：白噪聲只在 tao=0 時才是相關(guān)的，而在其他任意時刻上的隨機(jī)變量都不相關(guān)。5．什么是窄高斯噪聲？他在波形上有什么特點(diǎn)？它的包絡(luò)和相位各服從什么概率分布？答：窄帶高斯噪聲：若一個高斯噪聲滿足窄帶條件，即其帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于中心頻率，而且中心平率偏離零頻很遠(yuǎn)，則稱之為窄帶高斯噪聲。其

14、波形上的特點(diǎn)是包絡(luò)和相位都像一個緩慢變化的正弦波。其包絡(luò)的一維分布服從瑞利分布，其相位的一維分布服從均勻分布。7．不相關(guān)、統(tǒng)計獨(dú)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(jī)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(jī)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(dú)立。如果兩個隨機(jī)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(jī)變量如果統(tǒng)計獨(dú)立，則一定是正交及不相關(guān)；兩個均值為零的隨機(jī)變量正交與不相

15、關(guān)等價。第四章 信道1．無線信道有哪些種無線通訊更具通訊距離，頻率和位置的不同，分為地波、天波和視距傳播和散射傳播等2．地波傳播距離能達(dá)到多遠(yuǎn) 他適用在什么頻段地波傳播在數(shù)百米到數(shù)千千米，應(yīng)用與低頻和甚低頻，大約 2MHZ3．天波傳播距離能達(dá)到多遠(yuǎn) 他適用在什么頻段天波傳播能達(dá)到一萬千米以上，應(yīng)用于高頻，2MHZ-30MHZ4．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(yuǎn)，其具體關(guān)系為 H=D2/50 其中 H 為天