《现代通信原理与技术（第三版）》张辉课后思考题答案
第一章绪论
1-1.什么是数字信号和模拟信号？两者的区别是什么？
答：数字信号是一种离散的、脉冲有无的组合形式，是负载数字信息的信号；
模拟信号是指信号无论在时间上或是在幅度上都是连续的。
区别：模拟信号的信号参量的取值连续（不可数，无穷多），而数字信号的信号参量只可能取有限个值。
1-2.何谓数字通信？简述数字通信系统的主要优缺点？
答：数字通信是用数字信号作为载体来传输消息，或用数字信号对载波进行数字调制后再传输的通信方式。它可传输电报、数字数据等数字信号，也可传输经过数字化处理的语声和图像等模拟信号。
优点：(1)抗干扰能力强，且噪声不积累；
(2)差错可控，可以采用信道编码技术使误码率降低，提高传输的可靠性；
(3)易于与各种数字终端接口，用现代计算机技术对信号进行处理，加工，变换，存储，
从而形成智能网；
(4)易于集成化，从而使通信设备微型化；
(5)易于加密处理，且保密强度高。
缺点: (1)占用频带较宽；
(2)技术要求复杂，尤其是同步技术要求精度很高；
(3)进行模/数转换时会带来量化误差。
1-3. 画出数字通信系统的一般模型，并简述各小方块的主要功能。
答：如下
各小方块主要功能：
信息源：信源（信息源，也称发终端）的作用是把待传输的消息转换成原始电信号，如电话系统中电话机可看成是信源。
信息源编码器：主要实现信源编码。信源编码的作用之一是提高信息传输的有效性，即通过某种数据压缩技术来减少冗余度（减少信息码元数目）和降低数字信号的
码元数率。
信道编码器：实现信道编码的功能。信道编码是以提高信息传输的可靠性为目的的编码。
通常通过增加信源的冗余度来实现。采用的一般方法是增大码率或带宽。与
信源编码正好相反。
数字调制器：主要实现数字调制功能。数字调制就是把数字基带信号的频谱搬移到高频处，形成适合在信道中传输的频带信号。
信道：传输信号的物理媒质。
数字解调器：对频带信号进行相干解调或非相干解调还原为数字基带信号。
信道译码器：将接收到的符号消息按某种规律如何进行判决。
信源译码器：实现信源编码的逆过程。
受信者：传送信息的目的地，功能与信源相反，即将复原的原始电信号还原成相应的信息，如扬声器等。
噪声源：不是认为添加的设备，而是信道中的噪声以及通信系统中其他各处噪声的集中表示。
1-4.在数字通信系统中，其可靠性和有效性指的是什么？各有哪些重要指标？
答：可靠性：是指接收信息的准确程度，也就是传输的“质量”问题。可靠性指标：用接收端最终输出信噪比来度量，信噪比越大，可靠性越好。
有效性是指在给定时间内所传输的信息内容的多少，或者说是传输的“速度”问题；有效性指标：用单位时间传送的信息量来衡量，传送信息量越大，有效性越好。
1-5.按信号的流向和时间分类，通信方式有哪些？
答：单工：信息只能单向传输的工作方式；如：广播
半双工：指通信双方都能收发信息，但不能同时进行收发的工作方式。如：对讲机
全双工：指通信双方都能同时进行信息收发的工作方式。如：电话
1-6.何谓码元速率和信息速率？他们的关系如何？
答：码元速率（RB）：又称为信号速率，它指每秒传送的码元数，单位为“波特”（Baud 也称波特率。
信息速率（Rb）：指每秒传送的信息量。单位为“bit/s”。
对M进制信号，信息速率和码元速率两者的关系是：Rh=RBlog2M
第二章随机过程
2-1. 什么是随机过程？它具有哪些基本特征？
答：该过程没有确定的变化形式，也就是说每次对它的测量结果没有一个确定的变化规律，用数学语言来说，这类事物的变化过程不可能用一个或者几个时间t的确定函数来描述。
基本特征：（1）它是一个时间函数，具有时间函数的特点；
（2）它在某一个时刻t的取值是不含时间t的一族随机变量，具有随机变量的特点。
2-2. 随机过程的期望，方差和自相关函数描述了随机过程的什么性质？
答：描述了随机过程的统计特性。
期望：表示随机过程的n个样本函数曲线的摆动中心；
方差：表示随机过程在时刻t对于均值的偏离程度；
自相关函数：衡量随机过程在任意两个时刻获得的随机变量之间的关联程度。
2-3．什么是宽平稳随机过程？什么是严平稳随机过程？
答：设一个二届随机过程a(t),它的均值为常数，自相关函数仅是时间间隔τ的函数，则称它为
宽平稳随机过程或广义平稳随机过程。
相应的满足f(x1,,,xn;t1,,,tn)=f(x1,,,xn;t1+h,,,tn+h)定义的过程称为严平稳随机过程或狭义平
稳随机过程。
如果严平稳随机过程只要满足它的均方值有界，那么是广义平稳随机过程，但是反过来不
一定成立。
2-4. 严平稳随机过程的自相关函数有哪些性质？它与功率谱密度关系如何？
答：自相关函数R(T)=E[ξ(t) ξ(t+τ)]
性质：（1）R(0)=E[ξ(t)^2]=S [ξ(t)的平均功率]；
（2）R(∞)=E^2[ξ(t)] [ξ(t)的直流功率]；
（3）R(τ)=R(-τ) [T 的偶函数]；
（4）| R(τ)|<= R(0) [R(T)的上界]；
（5）R(0)- R(∞)=a^2 [方差，ξ(t)的交流功率]。
平稳随机过程的功率谱密度P(W)与其自相关函数R(T)是一对傅里叶变换关系：
P(W)=∫R (τ)e^(jw τ)d τ+∞?∞ 或 R(τ)=
12兀∫P(W)e^(?jw 兀)dW +∞
?∞ 2-5. 高斯过程有哪些性质？
答：定义：如果随机过程x (t)的任意n 维（n =1,2,...）分布均服从正态分布，则称它为
正态过程或高斯过程。
高斯随机过程的重要性质
1、高斯过程的n 维分布只依赖各个随机变量的均值、方差和归一化协方差。
2、广义平稳的高斯过程也是严平稳的。
3、因为，若高斯过程是广义平稳的，即其均值与时间无关，协方差函数只与时间间隔有关，
而与时间起点无关，则它的n 维分布也与时间起点无关，故它也是严平稳的。所以，高
斯过程若是广义平稳的，则也严平稳。
4、高斯过程经过线性变换后生成的过程仍是高斯过程。也可以说，若线性系统的输入为高
斯过程，则系统输出也是高斯过程。
2-6. 何谓高斯白噪声？他的概率密度函数，功率谱密度函数如何表示？
答：信号在信道中传输时，常会遇到这样一类噪声，它的功率谱密度均匀分布在整个
范围内，即 P(w)=n0/2,这种噪声称为白噪声，如果它又是高斯分布的，那么称之为高斯白噪声。
2-7. 白噪声的自相关函数在τ=0处的值是什么？白噪声通过理想低通或者理想带通滤波器后的
情况如何？
答：白噪声自相关函数为R(τ)= n0/2 *?（τ）
当T=0时，R(0)= n0/2 *?（0）。
2-8. 高斯窄带过程的包络和相位分别服从什么分布？
答：高斯窄带过程的包络的一维分布是瑞利分布，相位的一维分布是均匀分布。
2-9． 高斯窄带噪声的同相分量和正交分量的统计特性如何？
答：一个均值为0的窄带高斯平稳随机过程，它的同相分量和正交分量也是平稳高斯过程，其
均值都为0。并且，在同一时刻上得到的正交分量和同相分量是互不相关的或者是统计独立的。
2-10. 正弦波加窄带高斯噪声的合成包络服从什么分布？
答：包络的密度函数服从广义瑞利分布或者称莱斯密度函数。
当信噪比很小时，接近瑞利分布；
当信噪比很大时，接近高斯分布；
一般情况下是莱斯分布。
2-11．线性系统的输出过程的均值，自相关函数及功率谱与输入平稳过程的关系如何？
答：输出过程的数学期望等于输入工程的数学期望与直流传递函数H(0)的乘积，且与t无关，即E[ξ(t)]=a*H(0).
ξ(t)的自相关函数只依赖时间间隔T而与时间起点无关，即R(t,t+τ)=R(τ)。
输出功率谱密度P0(w)是输入功率谱密度Pi(w)与系统功能传递函数|H(w)|^2的乘积，即P0(w)=|H(w)|^2Pi(w).
第三章信道与噪声
3-1．什么是狭义通道？什么是广义通道？
答：通道：是指以传输媒质为基础的信号通道；
狭义通道：信道只指信号中的传输媒质，这种信道称为狭义信道；又根据传输媒质的特性课分为有限信道和无线信道
广义通道：信道不仅是传输媒质，还包括通信系统中的一些转换装置，这种信道称为广义信道。
3-2. 在广义通道中，什么是调制信道？什么是编码信道？
答：信道一般组成如下图。所谓调制信道，是指从调制器的输出端到解调器的输入端所包含的发转换装置，媒质和收转换装置三部分。
3-3．如何区分一个信道是恒参信道还是随参信道？通信中常用信道哪些属于恒参信道，哪些属于随参信道？
答：在实际的物理信道中，根据传输函数C(w)的时变性的不同可以分为两大类：一类是C(w)基本不随时间变化，即信道对信号的影响是固定的或变化极为缓慢的，这类信道称为恒定参量信道，简称恒参信道；。通常将架空明线、电缆、光纤、超短波及微波视距传输、卫星中继等视为恒参信道。
另一类信道是传输函数C(w)随时间随机变化，这类信道称为随机参量信道，简称随参信道。
短波电离层反射信道、各种散射信道、超短波移动通信信道等为随参信道。
3-4.什么是线性失真，什么是非线性失真？信号在恒参信道中传输时主要有哪些失真？属于哪一类失真？
答：线性失真：输出信号中不产生输入信号中所没有的新的频率分量；
非线性失真：非线性失真又称波形失真，非线性畸变，表现为输出信号与输入信号不成线性关系，是输出信号中产生新的谐波成分，改变了原信号频率，包括谐波失真，瞬态互调失真，互调失真等；
主要有幅频失真，相频失真，群延迟失真；
属于线性失真。
3-5.什么是理想信道？理想信道的传输函数具有什么特点？
答：理想信道就是理想的无失真的传输信道，其等效的线性网络传输特性为
H(w)=K0e?jwt d；
可以得到其幅频特性：|H(w)|= K0
相频特性：φ(w)= w t d
3-6.群延迟频率特性是如何定义的？它与相位频率特性有何关系？
答：所谓全延迟频率特性就是相位频率特性的导数，可以表示为
=t d (φ(w)=w t d为相频特性，t d为时间延迟)
τ(w)=dφ(w)
dw
3-7. 随参信道的主要特点是什么？信号在随参信道中传输时会产生哪些衰落现象？
答：主要特点1对信号的衰耗随时间随机变化；
2信号传输的时延随时间随机变化；
3多径传播。
会产生瑞利衰落，频率选择性衰落。
3-8. 产生幅度衰落和频率弥漫的原因是什么？
答：多径传播。
3-9. 什么是相关带宽，相关带宽对于随参信道信号传输具有什么意义？
答: 相关带宽：信道传输特性相邻俩个零点之间的频率间隔。
相关宽带可作为信号频谱的参考标准，保证接受信号的质量。
3-10. 根据噪声的性质分类，噪声可以分为哪几类？各有什么特性？
答: 根据噪声的性质分类，噪声可以分为单频噪声，脉冲噪声，起伏噪声。
特性：1,单频，一种连续波干扰;
2,脉冲,以突发脉冲形式出现，干扰持续时间短，脉冲幅度大，周期是随机的且相邻突发脉冲之间有较大的安静时间;
3,起伏，具有很宽的频带，并且始终存在。
3-11. 信道中常见的起伏噪声有哪些，起伏噪声的功率谱密度和概率分布有什么特性？
答: 有热噪声，散弹噪声，宇宙噪声。
起伏噪声的功率谱密度和概率分布服从高斯分布。
3-12. 信道容量是如何定义的？
答：指信道中信息无差错传输的最大速率。
3-13. 香农公式有何意义？信道宽带和信噪比是如何实现互换的？
) (b/s)
答：公式：C=B*lb(1+S
N
(其中C为信道容量，B为频带限制，N为信道噪声功率，S为输入信号功率，一个连续信道的信道容量受“三要素“——B,n,s的限制。只要这三个要素确定，则信道容量也就随之确定。) 意义：表明了当信号与作用在信道上的起伏噪声的平均功率给定时，在具有一定频带宽度B 的信道上，理论上单位时间内可能传输的信息量的极限数值。只要传输速率小于等于信道容量，则总可以找到一种信道编码方式，实现无差错传输；若传输速率大于信道容量，则不可能实现无差错传输。
第三章模拟调制系统
4-1. 调制在通信系统中的主要作用有哪些？
答：（1）将基带信号转换成适合于信道传输的已调信号；
（2）实现信道的多路复用，提高信道利用率；
（3）减小干扰，提高系统的抗干扰能力；
（4）实现传输宽带和信噪比之间的互换。
4-2. 什么是线性调制？线性调制有哪些方式？已调信号的时域和频域表示式怎么表示？波形和频谱有哪些特点？
答：在幅度调制中，幅度已调信号的幅度随基带信号变化而成正比的变化；在频谱结构上，它的频谱完全是基带信号频谱结构在频域内的简单搬移，由于这种搬移是线性的，因此，幅度调制又称为线性调制。
调幅AM，抑制载波相干带调制DSB-SC，单边带调制SSB，残留边带调制VSB
4-3. SSB信号的产生方法有哪些？
答：滤波法和相移法。
4-4. VSB滤波器的传输特性应满足什么条件？为什么？
答：在载频（wc）处具有互补对称奇对称特性；
因为只有这样，在接收端采用相干解调法就能够从中回复原来的基带信号。
4-5. 如何比较两个模拟通信系统的抗噪声性能？
答：通过比较器输出信噪比实现。
4-6. DSB和SSB调制系统的抗噪声性能是否相同？为什么？
答：相同。
虽然DSB解调器的调制制度增益是SSB的二倍，但是因为DSB信号所需带宽为SSB的二倍，因而在输入噪声功率谱密度相同的情况下，DSB解调器的输入噪声功率将是SSB的二倍。不难看出，如果解调器的输入噪声功率谱密度相同，输入信号的功率也相等，在相同的噪声背景和相同的输入信号功率条件下，DSB和SSB在解调器输出端的信噪比是相等的。
这就是说，从抗噪声的观点，SSB制式和DSB制式是相同的。但SSB制式所占有的频带仅为DSB的一半。
4-7. 什么是频率调制，什么是相位调制，俩者关系如何？
答：频率调制是使高频载波的频率按调制信号的规律变化而振幅保持恒定的调制方式是FM ，满足φ(t)=K p?m(t)，即瞬时相位偏移随调制信号作线性变化；
相位调制是使高频载波的相位按调制信号的规律变化而振幅保持恒定的调制方式是PM，
满足dφ(t)
dt
=K f?m(t)，即瞬时频率偏移随调制信号作线性变化。
调频和调相统称为角度调制。
4-8. 简述窄带调频和宽带调频的区别，特点和应用。
答：窄带调频较宽带调频占据带宽较窄，抗噪声性能不能充分发挥，不能用于高质量的通信，例如微波，卫星通信，调频立体声广播，电视伴音都是用宽带调频的，而不能用窄带调频。4-9. 试比较调幅系统和调频系统的抗噪声性能。
答：因为在调幅制中，由于信号宽带是固定的，无法进行信号宽带与信噪比的互换，导致其抗噪声性能低于调频系统。
4-10．为什么调频系统可进行带宽和信噪比的互换，而调幅不能？
答：调频以增加带宽以改善抗噪声性能，而调幅中，由于信号宽带是固定的，所以无法进行信
号宽带与信噪比的互换。
4-11. 什么叫门限效应，为什么相干解调不存在门限效应，而非相干解调有门限效应？ 答：当输入信噪比（S i /N i ）FM 减少到一定程度时，输出信噪比（S 0/N 0）FM 急剧下降，这种现象
就是门限效应。
门限效应是包络解调（非相干解调）独有的特点，是由包络检波器的非线性解调作用引起
的。 相干解调仅适用于窄带调频信号，非相干解调适用于窄带和宽带调频。FM 系统实际上是以带宽换信噪比（这点通过与AM 系统比较看出）。随着带宽增加，输入噪声功率会随之增大，在输入信号功率不变的条件下，输入信噪比下降。在小信噪比情况下,调制信号无法与噪声分开，而且有用信号淹没在噪声之中，此时检波器输出信噪比不是按比例地随着输入信噪比下降，而是急剧恶化，也就是出现了门限效应。
第四章 数字基带传输系统
5-1. 数字基带传输系统的基本组成以及各部分的功能如何？
答：
数字
信道信号形成器: 信道信号形成器的作用就是把原始基带信号变换成适合于信道传输的基带
信号。 信道：它是允许基带信号通过的媒质。接收滤波器：滤除带外噪声，对信道特性均衡，使
输出的基带波形有利于抽样判决。
抽样判决器：在规定时刻（由位定时脉冲控制）对接收滤波器的输出波形进行抽样判决，
以恢复或再生基带信号。
5-2. 什么是基带信号？数字基带信号有哪些常用的形式？他们各有什么特点？
答：数字基带信号，就是消息代码的电波型。
常见的有：矩形脉冲，三角波，高斯脉冲，余弦脉冲，矩形脉冲；
特点：易于形成和变换。
5-3. 研究数字基带信号功率谱的目的是什么？信号带宽怎么确定？
答：针对信号谱的特点来选择相匹配的信道，以及确定是否可以从信号中提取定时信号。
根据它的连续谱来确定信号带宽。
5-4. 构成AMI 码和HDB3码的规则是什么？他们各有什么优缺点？
答：AMI ：将二进制消息代码“1”交替的变换为传输码的“+1”和“-1”，而“0”保持不变。
AMI 码无直流成分；编译码电路简单；具有内在检错能力；传输效率高。当原码出现
连“0”串时，信号的电平长时间不跳变，造成提取定时信号的困难。
HDB3：当信码的连“0”个数不超过3时，仍按AMI 码规则编码当出现4个以上连0串时，
将第四个0变为与前一非零符号（+1或-1）同极性的符号，该符号称为破坏符号，
用符号V 表示。当相邻V 符号之间有偶数个非0符号时，此时应将后一连0小段的
第1个零变换成B符号，B符号的极性与前一非0符号的极性相反。并让后面的非
0符号从V符号开始交替。
优点：无直流成分，低频分量小；具有内在检错能力；传输效率高,性能与信息源的统计特性基本无关；译码设备简单；将连“0”码限制在3个以内，有利于定时信号的提取。
缺点：编码设备复杂。
5-5. 什么是码间串扰？他是怎样产生的？会带来什么不好影响？应该怎么样消除或者减小？答：所谓码间串扰是由于系统传输总特性不理想，导致前后码元的波形畸变、展宽，并使前面波形出现很长的拖尾，蔓延到当前码元的抽样时刻上，从而对当前码元的判决造成干扰。
不好影响：误码率提高
应该最大限度减小码间串扰和随机噪声的影响。
5-6. 为了消除码间串扰，基带传输系统函数应满足什么条件？其相应的冲击响应具有有什么特点？
答：若想消除码间串扰，应有∑a n h[(k?n)T s+t0=0]
n≠k
，由于a n是随机的，想要通过各项相互抵消使码间串扰为0是不行的，这就要对h(t)波形提出要求，所以只要让它在t0+T s，t0+2T s等后面码元抽样判决时刻上正好为0，就能消除码间串扰。
系统冲击响应应满足下式：
h(k T s)={1,k=0
0,k 为其它整数
特点：无码间串扰传输系统冲击响应除t=0时刻取值不为0外，其他抽样时刻t= k T s上的抽样值均为0。
5-7. 基带传输系统中传输特性的宽带是怎样定义的？与信号宽带的定义有什么不同？
答：基带传输系统中传输特性的宽带：w0/2π
信号宽带的定义:B=fH-fL
5-8. 什么叫奈奎斯特速率和奈奎斯特带宽？此时的频带利用率有多大？
答：奈奎斯特带宽：最小传输宽带W1=1/2T s(T s发送序列的时间间隔)
奈奎斯特速率：系统无码间串扰的最高传输速率2W1波特
频带利用率：2波特/赫兹
5-9. 什么是最佳判决门限电平？
答：最佳判决门限电平：一个使误码率最小的判决门限电平。
5-10. 当P(1)=P(0)=1/2时，传送单极性基带波形和双极性基带波形的最佳判决门限电平各位多少？
为什么？
答：传送单极性基带波形：A/2；
双极性基带波形：0.
5-11.无码间串扰时，基带系统的误码率与哪些因素有关？如何降低系统的误码率？
答：基带系统的误码率与信号峰值A，门限Vd以及噪声均方根值有关；
由下式：P e=1
2erfc(A
σn√2
)可得
可以通过等概率发送，增大A值，降低噪声均方值σn以达到降低误码率的目的。
5-12. 什么是眼图，它有什么用处？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码的眼图应是什么图形？
答:眼图:指利用实验手段方便地估计和改善系统性能时在示波器上观察到的一种图形。
用处:可以用来指示接受滤波器的调整，以减少码间串扰，改善系统性能。
哪些性能:可以定性反映码间串扰的大小和噪声的大小。
5-13. 时域均衡器的均衡效果是如何衡量的？什么是峰值失真准则？什么是均方失真准则？答：一般采用所谓峰值失真准则和均方失真准则作为衡量标准；
5-14. 频域均衡和时域均衡的基本思想是什么？横向滤波器为什么能实现时域均衡？
答：频域均衡的思想是把信号变换到频域去做处理，然后再反变换；
时域均衡的思想是直接在时域进行卷积。也即过滤波器；
横向滤波器的函数与信道卷积为冲激响应，则可使整个系统传输无失真。
5-15.部分响应技术解决了什么问题？第IV类部分响应的特点是什么？
答：使频带利用率达到理论上的最大值，又可形成“尾巴”衰减大，收敛快的传输波形，从而降低对定时取样精度的要求。
特点：无直流分量，且低频分量少，抽样电平数少。
第五章模拟信号的数字传输
6-1.简述低通抽样定理。它是在什么前提下提出的？
答：抽样是把时间上连续的模拟信号编程时间上是离散的的抽样值的过程。
低通抽样定理：一个频带限制在（0，f H）赫内的时间连续信号m（t），如果以T s<=1/(2f H)秒的间隔对它进行等间距（均匀）抽样，则m（t）将被所得到的抽样值完全确定。
6-2. 对载波基群60~108khz的模拟信号，其抽样频率应选择在什么范围内？抽样频率等于多少？答：因为B=108-60=48<60khz,所以为带通信号。
由带通抽样定理知： f H/B=n+k，m是一个不超过n+k的最大整数，所以m=2
又f s=2f H/m，所以f s=2*108/2=108
6-3. 理想抽样，自然抽样，平顶抽样在波形上，实现方法上以及频谱结构上都有什么区别？答：波形：频谱：
理想抽样是一系列冲击函数；周期性重复的M（w）所组成；
自然抽样是顶部随信号m(t)变化；是周期性的M（w）组成，不过这些M（w）按
Sa函数的规律变化
平顶抽样是顶部频带特的矩形脉冲。由H（w）加权后的周期性重复的M（w）所组成。6-4. 什么叫量化和量化噪声？量化噪声大小和那些因素有关？
答：利用预先规定的有限个电平来表示模拟信号抽样值的过程称为量化。
m q(kT s)与m(kT s)之间的误差称为量化误差，又称量化噪声。
与量化间隔的分割有关。
6-5. 什么叫均匀量化和非均匀量化？均匀量化的主要优缺点是什么？如何实现非均匀量化？它能克服均匀量化的什么缺点？
答：把输入信号的取值域按等间隔分割的量化称为均匀量化；
非均匀量化就是在输入信号动态范围内量化间隔不相等。
缺点：量化噪声比随信号电平的减小而下降。
如何实现：把送入量化器的信号x先进性压缩处理，然后再把压缩后的信号Y进行均匀量化。
克服量化噪声比随信号电平的减小而下降的缺点。
6-6. 什么是13折线法？它是怎样实现非均匀量化的？与一般μ律，A律曲线有什么区别和联系？答：13折线法就是设法用13段折线逼近A=87.6的A律压缩特性。
6-7.量化以后为什么还要编码？编码器是怎样把量化和编码一起完成的？
答：如果直接输出的话，抗噪声性能很差，因此还要经过编码器转换成二进制数字信号（PCM）后，再经数字信道输出。
用逐次比较的方法，预先规定一些作为较标准的电流或电压，称为权值电流（Iw），当样值脉冲Is到来后，用逐步逼近的方法有规律得用各标准电流Iw去和样值脉冲比较，每比较一次出一位码，当Is>I w时，出1码，反之，出0码,直到Iw和抽样值Is逼近为止，完成对输入样值的非线性量化和编码。
6-8. 线性编码和非线性编码有什么区别？
答：采用的量化方式不同，非线性编码是非均匀量化，线性编码是均匀量化。
6-9. 试画出PCM系统的方框图，并定性画出途中各点波形。简要说明图中各部分的作用？答：方框图如下：
干扰
PCM系统原理框图
抽样：把时间上连续的模拟信号离散化；
量化:把幅度上连续的抽样信号离散化；
编码:把量化后的M个样值脉冲用二进制码组表示；
译码:把收到的PCM 信号还原成相应的PAM样值信号。
6-10. PAM与PCM有什么区别？PAM信号与PCM信号属于数字信号还是模拟信号？
答：PAM是抽样后的信号，时间上离散，幅度上连续，是模拟信号；
PCM是抽样量化编码后的信号，是一组二进制数字信号，是数字信号。
6-11. 简述PCM和△M的主要区别？
答：PCM是对样值本身编码，而△M是对相邻样值的差值的极性编码。
6-12. 简述PCM和△M的代码分别代表信号的什么信息？
答：PCM代码代表信号本事的样值，而△M代码代表信号的增量。
6-13. △M的一般量化噪声和过载量化噪声是怎样产生的？如何防止过载噪声的出现工作？答：在模拟信号的数字化过程中产生了误差而形成量化噪声。
增大σ和f s。
6-14. 线性PCM的量化信噪比与哪些因素有关？简单增量调制量化信噪比与哪些因素有关？答：线性PCM的量化信噪比与编码位数N有关；
简单增量调制量化信噪比与编码位数N，数码率fb以及fk有关。
6-15. 为什么简单增量调制的抗误码性能优于PCM的？
答：因为PCM的量化信噪比与编码位数N成线性关系，而△M的量化信噪比与编码位数N成对数关系，所以简单增量调制的抗误码性能优于PCM。
6-16. DPCM是为解决什么问题而产生的？它与PCM的区别是什么？它与△M的区别和联系是什么？
答：解决PCM中需要较多编码位数而产生的。
区别：PCM需要较多编码位数，而DPCM需要的编码位数较少。
第七章数字频带传输系统
7-1.数字调制系统主要由哪几部分组成？各部分的主要功能是什么？
答：主要由调制器，信道，解调器组成。
各部分功能：调制器：成适合在信道中传输的频带信号；
信道：信号传输媒介；
解调器：把频带信号还原为数字基带信号。
7-2. 与模拟调制系统相比，数字调制有哪些优点？
答：抗干扰性能得到加强，容易加密。
7-3.数字调制系统与数字基带传输系统有哪些异同点？
答：同：都是先把数字基带信号变成适合在信道中传输的信号，都需要抽样判决再还原成基带传输信号。
不同：数字系统的调制是由调制器完成的，而那个是由信道形成器完成的，数字系统的解调是由解调器完成的。
7-4. 什么是2ASK调制？2ASK信号调制和解调方式有哪些，其工作原理如何？
答：2ASK调制：振幅键控是正弦载波的幅度随二进制数字基带信号而变化的数字调制。
调制方式：模拟相乘，数字键控；
解调方式：非相干解调（包络检波法）相干解调（同步检测法）。
7-5. 2ASK信号的时间波形和功率谱密度有什么特点？
答：波形特点：信号为1时有波形，波形为载波形式，信号为0时，无波形。
功率谱密度特点：功率谱由离散谱和连续谱醉成，离散谱由载波分量确定，连续谱由基带信号波形确定。7-6. 简要说明2ASK信号解调中最佳判决门限的物理意义？
答：P(1)f1(x)与P(0) f0(x)俩条曲线交点的x轴的坐标表示最佳判决门限值。
7-7. 什么是2FSK调制，2FSK信号调制和解调方式有哪些，其工作原理如何？
答：2FSK调制：若正弦载波的频率随二进制基带信号在f1和f2俩个频率点间变化，则产生二进制移频键控信号。
调制方式：模拟调频电路，数字键控；
解调方式：模拟鉴频法，数字检测法，非相干解调法，相干解调法。
7-8. 2FSK信号的时间波形和功率谱密度有什么特点？
答：时间波形：二进制基带信号为1时，对应载波1，信号为0时，对应载波2.
功率谱密度：功率谱由离散谱和连续谱组成，离散谱位于俩个载频f1和f2处，连续谱由俩个中心位于f1和 f2处的双边谱叠加形成
7-9. 什么是绝对移相调制？什么是相对移相调制，它们之间有什么异同点？
答：绝对移相调制：以载波的不同相位直接去表达相应二进制数字信号的调制方式；
相对移相调制：利用前后相邻码元的载波相对相位变化传递二进制数字信号的调制方式；
相同点：他们都是利用载波的相位变化来传递数字信号的调制方式，
不同点：绝对相移是以未调制的载波的相位作为参考基准的，而相对相移是以相邻码元的载波相位为参考基准的。
7-10. 2PSK信号，2DPSK信号的调制和解调方式有哪些？其工作原理如何？
答：调制：模拟调制，数字键控；
解调：相干解调；
2DPSK信号实现方法：首先对二进制数字基带信号进行差分编码，将绝对码表示二进制信息变换为用相对码表示二进制信息，然后再进行绝对调相，从而产生二进制差分相位键控信号。
7-11. 2PSK信号、2DPSK信号的时间波形和功率谱密度有什么特点？
答：时间波形：相邻码元的载波相位变化为0，表示数字信息0；
相位变化为π，表示数字信息1；
功率谱密度：具有相同的功率谱；
当0和1 符号出现概率相等时，则不存在离散谱。
第十章复用和数字复接技术
10-1.复用是为了解决什么问题？实际生活中用到哪些复用技术？
答：提高频谱利用率，充分利用信道资源。
频分复用和时分复用。
10-2.什么是频分复用？频分复用有什么特点？
答：频分复用：是指按照频率的不同来复用多路信号的方法。
特点：所有子信道传输的信号以并行的方式工作，每一路信号传输时可不考虑传输时延。10-3.在模拟电话多路复用系统中采用什么复用方式？一般有哪些复用等级？
答：采用单边带调制频分复用方式；
10-4.简要叙述一个基群的构成原理？
答：一个基群由12路电话复用组成，每路电话占4KHZ宽带，采用单边带下边带调制，12路电话共48KHZ宽带，频带范围为60~108khz，或采用单边带上边带调制，频带范围为148~196khz. 10-5. 简要叙述一个基本超群的构成原理？
答：一个基本超群you个基群复用组成，共60路电话。5个基群采用单边带下边带合成，频率范围为312~552khz,共240KHZ带宽。或采用单边带上边带调制，频率范围为60~300khz.
10-6. 简要叙述一个基本主群的构成原理？
答：一个基本主群由10个超复用群组成，共600路电话。
10-7.简要叙述调频立体广播频谱分配方式？
答：0~15khz用于传送（L+R）信号，23~53kh用于传送（L-R）信号，59~75khz用作辅助通道，在19khz处发送一个单频信号，用于接收端提取相干载波和立体声指示。
10-8.什么是时分复用？与频分复用相比有什么特点？
答：时分复用（TDM，Time Division Multiplexing）就是将提供给整个信道传输信息的时间划分成若干时间片（简称时隙），并将这些时隙分配给每一个信号源使用，每一路信号在自己的时隙内独占信道进行数据传输。
时分复用技术的特点是时隙事先规划分配好且固定不变，所以有时也叫同步时分复用。
10.1 已知码集合中有8个码组为（000000）、（001110）、（010101）、（011011）、（100011）、（101101）、（110110）、（111000），求该码集合的最小码距。 解 因为该码集合中包含全零码组（000000），所以对于线性分组码，最小码距等于除全零码外的码组的最小重量，即3m in =d 。 10.2 上题给出的码集合若用于检错，能检出几位错码？若用于纠错，能纠正几位错码？若同时用于检错与纠错，问纠错、检错的能力如何？ 解 只用于检错时，由条件：最小码距1min +≥e d ，求出2=e ，即能检出2位错码。 只用于纠错时，由12min +≥t d ，可得1=t ，既能纠正1位错码。 同时用于检错与纠错，且3m in =d 时，无法满足下列条件 ???>++≥t e e t d 1m in 故该码不能同时用于检错与纠错。 10.4 已知(7,3)码的生成矩阵为 ???? ??????=001110101001111001110G 列出所有许用码组，并求监督矩阵。 解 分别将信息段（000）、（001）、（010）、（011）、（100）、（101）、（110）和（111）代入式A =m G ，得到许用码组如下 0000000 0011101 0100111 0111010 1001110 1010011 1101001 1110100 生成矩阵G 为典型阵，有 ???? ??????=110101111110Q 所以
????? ???????==011110111101T Q P 监督矩阵 []????? ???????==0110001110001011101001011000r I P H M 10.5 已知一个(7,4)系统汉明码监督矩阵如下： ???? ??????=110100101110101110100H 试求： (1) 生成矩阵G ； (2) 当输入信息序列()101101011010=m 时，求输出码序列A=？ (3) 若译码器输入()1001001B =,请计算校正子S ，并指出可能的错误图样。 解 (1) ???? ? ???????==011110111101T P Q []????? ???????==0001011001011001001111000101Q I G k M (2) 1010,0110,1101321===m m m []()11010010001011001011001001111000101110111=????? ???????==G m A ()011000122==G m A ()101001133==G m A
北京城市学院信息学部考试试卷A 2011-2012学年第一学期期末 课程名称：现代通信原理 使用班级：无线网专 考试时间：150分钟 考试形式：闭卷 共3页，共五道大题 空白答题纸4页 请在答题纸上作答，答在试卷上成绩无效（如果无答题纸，此内容可以删除。但不允许试卷、答题纸都有答题，不便存档。） 一、 填空（每小题2分，共20分） 1. 数字通信系统的有效性具体可用信道的信息传送速率来衡量，传输速率越高，系 统有效性就越好。一般数字通信系统传输速率有三种定义方法即 ____________、___________________和消息传输速率。 2. 数字通信系统的可靠性指标可用差错率来衡量，常用码元差错率又称_________ 和信息差错率又称为_______________来表示。 3. 通信系统没有固定的分类方法，可从不同的角度对其分类，如按传输信号的性质 分为模拟通信系统和数字通信系统；按工作方式不同又可分为___________通 信、半双工通信和_________________通信。 4. 模拟调制是指用来自信源的模拟基带信号去控制高频载波的某个参数，使该基带 信号被“装载”到这个高频载波上。根据载波受控参数的不同，调制可分为 ____________、____________和调相三种。 5. 角度调制是将调制信号附加到载波的相角上。角度调制已调信号的频谱不是调制 信号频谱在频率轴上的线性搬移，而是使调制信号的频谱结构发生根本性的变 化。因此，角度调制也称为非线性调制，主要包括_________和_________ 两种。 6. 一个实际的数字基带传输系统，尽管进行了精心设计，要使其性能完全达到理想 要求也是十分困难的。为了克服码间串扰或减小其影响，可以对基带系统进行 实验测量和调整。用实验法测量基带传输系统常采用的方法是____________ 法，而对系统性能的调整常采用_________________器进行。 7. 数字调制是用载波信号的某些离散状态来表征所传送的数字信息，也称数字调制
第一章 1.1 以无线广播和电视为例，说明图 1-1 模型中的信息源，受信者及信道包含的具体内容是什么？ 在无线电广播中，信息源包括的具体内容为从声音转换而成的原始电信号，收信者中包括的具体内容就是从复原的原始电信号转换乘的声音；在电视系统中，信息源的具体内容为从影像转换而成的电信号。收信者中包括的具体内容就是从复原的原始电信号转换成的影像；二者信道中包括的具体内容分别是载有声音和影像的无线电波 1.2 何谓数字信号，何谓模拟信号，两者的根本区别是什么？ 数字信号指电信号的参量仅可能取有限个值；模拟信号指电信号的参量可以取连续值。他们的区别在于电信号参量的取值是连续的还是离散可数的。 1.3 何谓数字通信，数字通信有哪些优缺点？ 传输数字信号的通信系统统称为数字通信系统； 优缺点： 1.抗干扰能力强；2.传输差错可以控制；3.便于加密处理，信息传输的安全性和保密性越来越重要，数字通信的加密处理比模拟通信容易的多，以话音信号为例，经过数字变换后的信号可用简单的数字逻辑运算进行加密，解密处理；4.便于存储、处理和交换；数字通信的信号形式和计算机所用的信号一致，都是二进制代码，因此便于与计算机联网，也便于用计算机对数字信号进行存储，处理和交换，可使通信网的管理，维护实现自动化，智能化；5. 设备便于集成化、微机化。数字通信采用时分多路复用，不需要体积较大的滤波器。设备中大部分电路是数字电路，可用大规模和超大规模集成电路实现，因此体积小，功耗低；6. 便于构成综合数字网和综合业务数字网。采用数字传输方式，可以通过程控数字交换设备进行数字交换，以实现传输和交换的综合。另外，电话业务和各种非话务业务都可以实现数字化，构成综合业务数字网；缺点：占用信道频带较宽。一路模拟电话的频带为 4KHZ 带宽，一路数字电话约占64KHZ。 1.4 数字通信系统的一般模型中的各组成部分的主要功能是什么？ 数字通行系统的模型见图1-4 所示。其中信源编码与译码功能是提高信息传输的有效性和进行模数转换；信道编码和译码功能是增强数字信号的抗干扰
第一章 1-1 e 的信息量 ==)(1log 2 e P I e 3.25bit v 的信息量 ==) (1 log 2v P I v 6.96bit 1-2 因为全概率1)1()0(=+P P ，所以P(1)=3/4，其信息量为 ==) 1(1 log 2 P I 0.412(bit) 1-3平均信息量（熵） ∑=- =n i i i x P x P x H 1 2 )(log )()(=2.375（bit/符号） 1-4 （1）一个字母对应两个二进制脉冲，属于四进制符号，故一个字母的持续时间为10ms 。传送字母的符号速率为)(10010521 3 B R B =??=- 等概率时的平均信息速率 )/(200log 2s bit M R R B b == （2） 平均信息量为 ∑=- =n i i i x P x P x H 1 2 )(log )()(=1.985（bit/符号） 则平均信息量为)/(5.198s b H R R B b =?= 1-5 （1） )/(2400s bit R R B b == （2） )/(96004240016log 2s bit R R B b =?== 1-6 （1） 先求信息源的熵，∑=- =n i i i x P x P x H 1 2 )(log )()(=2.23（bit/符号） 则平均信息速率 )/(1023.23 s b H R R B b ?=?= 故传送1小时的信息量)(10028.81023.236006 3bit R T I b ?=??=?= （2）等概率时有最大信息熵，)/(33.25log 2max 符号bit H == 此时平均信息速率最大，故有最大信息量)(10352.86 max bit H R T I B ?=??= 1-7 因为各符号的概率之和等于1，所以第四个符号的概率为1/2，则该符号集的平均信息量为)/(75.12 1 log 2181log 81241log 41222符号bit H =-?-- = 1-8 若信息速率保持不变，则传码率为
《现代通信原理与技术》是全国高职高专一体化教学通信专业通用教材。本书全面介绍了现代通信系统的基本原理、基本技能和基本分析方法。全书共七章，分别是：绪论、模拟调制系统、数字基带传输系统、数字信号的频带传输、模拟信号的数字传输、差错控制编码和同步系统。 本书是全国高职高专一体化教学通信专业通用教材。本书全面介绍了现代通信系统的基本原理、基本技能和基本分析方法。全书共七章，分别是：绪论、模拟调制系统、数字基带传输系统、数字信号的频带传输、模拟信号的数字传输、差错控制编码和同步系统。 作为高职高专通信专业的一门核心技术基础课程教材，在本书的编写中考虑了以下的原则与特点： 1．充分考虑了高职教育以应用能力培养为主线的特点，并考虑了高职学生的学习能力，内容上力求通俗易懂，以必需够用为度，并适当考虑学生的可持续发展的要求。 2．讲述简明透彻、概念清楚，重点突出。着重使学生掌握通信系统的基本概念、基本原理，大大缩减了不必要的数学推导和计算。 3．本着学用一体的思想，本书加强了针对性和实用性，尽可能的体现现代通信系统中的新知识、新技术和新方法，并在大部分章节配有相应的实训内容与要求，以强化学生的动手能力。 4．在教学内容和思考练习中，着重训练学生对基本概念的理解与掌握，系统的培养学生科学的思维方法和学习能力。 全书内容丰富，编排连贯，系统性强。先介绍基础知识，后介绍
系统知识，每章配有小结和富有针对性的思考题和习题，便于学生学习掌握。 本书既可作为高职高专层次的各类高校通信、电子、计算机应用等专业的教材，又可作为成人高等学校有关专业教学用书，还可以作为信息类专业工程技术人员的参考用书。 本书由济南铁道职业技术学院陈霞、山东省农业管理干部学院杨现德担任主编，曾庆磊、姜维正、秦爱民担任副主编，寇迎辉、张慧香、房曙光、崔雪彦参加了部分章节的编写。垒书由陈霞统稿并主审。 限于编者水平，书中难免有疏漏和不足，恳请读者批评指正。
一、选择题：（单选或多选，每小题3分，共15分） 1.关于信号接收机的门限效应，下列说法正确的是（）。 A、只要使用包络检波器就存在门限效应； B、所有非相干解调器都存在门限效应； C、所有相干解调器都存在门限效应； D、使用包络检波器不存在门限效应。 2.关于衰落，下述正确的是（）。 A、对多径传播，到达接收点的信号相位和总强度均随机变化； B、对频率不敏感； C、选择性衰落对不同边带的扰动不一样； D、高频时的选择性衰落比低频严重。 3.对于SSB调制技术而言，下述正确的是（）。 A、传输带宽比AM和DSB减少一半； B、信道利用率降低一半； C、同等条件下比AM和DSB更节省功率； D、在军用短波通信中有广泛应用。 4.用单音f(t)=cosωm t对载波C(t)=cosω0t进行调频，若J0（βFM）=0，则其调制效率为（）。 A、0； B、50％； C、100％； D、不确定。 5.对二进制频带传输系统而言，下列说法正确的是（）。 A、FSK、PSK、DPSK的抗衰落性能均优于ASK； B、FSK、PSK、DPSK的最佳判决门限比ASK容易设置； C、接收机的输入信噪比增加，解调的误码率一定下降； D、ASK、PSK、DPSK的频带利用率均高于FSK。 二、填空题（每空2分，共40分） 1.信息传输速率一般分为和，前者的单位是“波特”，后者的单位是“比特/秒”。 2.通信系统的主要性能指标可分为两类，即指标和可靠性指标。 3.将连接和的各种物理媒体称为，将包含信号变换所需的部件和电路的传输 媒介称为，在这种信道中，根据其涵盖的范围不同常可分为和。 4.在实际使用的物理信道中，传输函数如果对信号的影响是固定的，这类信道称为；如 果传输函数随时间随机快变化，则称为。 5.是调频和调相的统称，其特点是直 接调频法的主要优点是在实现线性调频的要求下，可以方便地获得较大的。缺点是。故需要采用来稳定中心频率。 6.PCM通信系统中，接收端重建的信号与发送端原始信号肯定不同，主要原因是存在，PCM 通信系统中采用非均匀量化的目的是使输入信号与量化噪声之比。 7.一相位不连续的二进制FSK信号，发“1”码时的波形为Acos(2000πt+θ1)，发“0”码时的波形为 Acos(8000πt+θ2)，码元速率为400波特，则该FSK信号的最小传输带宽为Hz。 8.将N路频率范围为0.1～4KHz的语音信号用FDM方式进行传输，则采用AM和SSB调制方式 时N路语音信号的最小传输带宽将分别为KHz和KHz。
北京航空航天大学 2007～2008 学年第 2 学期 通信原理 期末考试试卷 （ 2008 年 6 月 27 日） 班级： ；学号： ；姓名： ；成绩： 注意事项：1、答题时间：120分钟；满分：100分 一、填空题（共36分，每空1分） 1．根据是否采用调制，可将通信系统分为 传输和 传输。按传输媒介，通信系统可分为 和 两类。 2．八进制数字通信系统的误码率为10-5，信息速率为6 kbit/s ，则码元速率为 ，接收端在 秒时总共约能收到10个错误码元。 3．在VSB 系统中，为了不失真地恢复信号，其传输函数H(ω)应满足 。 4．某调频波8()10cos[21010cos4000]s t t t ππ=?+，则已调信号功率为 ，调制指数为 ，信号带宽为 。 5．采用压扩技术可以 。 6．实际抽样方式一般有 和 。 7．在对数PCM 中，采用非均匀量化的目的是 ，其代价是 。 8．m 序列是由带 的移位寄存器产生的、周期最长的一种序列。若移位寄存器为4级，则其周期为 。 9．评价基带传输系统性能的一种定性而方便的方法是在接收端观察 。 10．在数字通信系统中，接收端采用均衡器的目的是 。衡量均衡器的均衡效果的两个准则是： 准则和 准则。 11．对于频带为B Hz 的四进制数字基带系统，其无码间干扰的最高码元传输速率为 ，最高频带利用率为 。 12．2FSK 信号中，f 1=10 kHz ，f 2=12 kHz ，码元周期为1 ms ，则信号的带宽为 。 13．为了解决BPSK 相干解调中恢复载波时的相位模糊问题，可采取 措施。 14．MSK 的主要特点是：是频差 的2FSK ，包络恒定，在相邻码元交界处 连续变化。若初始相位为0，则1011的MSK 信号的最终相位为 。 15．在2ASK 、2PSK 、16PSK 、64QAM 通信系统中，可靠性最好的是 ，有效性最好的是 。 16．衡量位同步系统的性能指标有 、 以及 。 17．一个码组若要能检测2个错码，同时纠正1个错码，则最小码距应为 。 18．对于（7，4）线性分组码，纠错编码器输入信号的信息速率为28 kbps ，则输出信号的信息速率为 。 19．数字通信系统中，采用差错控制编码的目的是 。
通信原理作业参考答案 第三章 模拟线性调制 3.7证明只要适当选择题图3.7中的放大器增益K ，不用滤波器即可实现抑制载波双边带调制。 解： 令 02 =-b aK ，则a b K /2 = 3.13 用ο 90相移的两个正交载波可以实现正交复用，即两个载波可分别传输带宽相等的两个独立的基带信号)(1t f 和)(2t f ，而只占用一条信道。试证明无失真恢复基带信号的必要条件是：信道传递函数)(f H 必须满足 证明： )(]sin )([)(]cos )([)(21t h t t f t h t t f t S c c *+*=ωω 以t t C c d ωcos )(=相干解调，输出为 选择适当滤波器，滤掉上式中c ωω2±项，则 要无失真恢复基带信号，必须 此时可恢复)(1t f 。 对于)(2t f ，使用t t C c d ωsin )(=相干解调，可以无失真地恢复)(2t f ，用样须满足 3.29 双边带抑制载波调制和单边带调制中若消息信号均为kHz 3限带低频信号，载频为 MHz 1，接收信号功率为mW 1，加性白色高斯噪声双边功率谱密度为Hz W /103μ-。接收 信号经带通滤波器后，进行相干解调。 (1) 比较解调器输入信噪比； (2) 比较解调器输出信噪比； 解：kHz W 3=， mW S i 1=， Hz W n /102 30 μ-= （1）W B n N DSB DSB i 6 36301012103210102)(---?=?????==
所以 DSB i i SSB i i N S N S ???? ??>???? ?? （2）dB N S N S DSB i i DSB 2.22200=???? ??=???? ?? 所以SSB DSB N S N S ???? ??=???? ??000 0 即在相同输入信号功率、0n 、相同调制信号带宽下SSB DSB N S N S ???? ??=???? ??000 0。 第四章 模拟角调制 4.8 已知受kHz 1正弦信号调制的角调制信号为 (1) 若为调频波，问m ω增加为5倍时的调频指数及带宽； (2) 若为调相波，问m ω减小为1/5时的调相指数及带宽； 解：(1)rad A K m m FM FM 25/==ωβ (2) rad A K PM m PM PM 25' ===ββ 4.12已知窄带调相信号为 若用相干载波)cos(θω+t c 相乘后再经过一个低通滤波器，问： (1) 能否实现正确解调？ (2) 最佳解调时θ应为何值？ 解： (1) ()()()t t t t t t t t t S t S m PM c m PM c c m PM c c p ωθβθθωωβθωθθωωβθθωθωcos sin 2 1 cos 21)]2sin(cos )2[cos(21]sin )2[sin(cos 21 ]cos )2[cos(21) cos()()(+++-+=-+-++=+?= 经低通滤波器后 能实现正确解调。 （2）2 π θ= 4.19 题图4.19表示一种频率解调器，输入调频波通过一个对载频c f 产生2/π相移的延时线。设调频波为 试分析该解调器工作原理（当调频指数1 （20分）填空 １、数字通信系统的主要优点是__________ 、_____________、________________、________________。 ２、通信系统的主要质量指标通常用_________和________衡量，FSK 系统指标具体用______ _和_ _______衡量，FM/PM系统具体指标用______ 和______ _衡量。 ３、PCM量化可以分为和。在线性PCM中，抽样频率为8 KHZ，对双极性信号编码时编码器输出码元速率为72 KB，则量化信噪比为_______dB。 ４、ΔM信号携带着输入信号的_______信息，Σ—ΔM信号携带着输入信号的_______信息，PCM信号携带着输入信号的_______信息，。 ５、窄带高斯噪声的一维随机包络服从_________ 分布，其概率密度函数p（x）= ；OOK信号加窄带高斯噪声的 一维随机包络服从分布。 ６、在0—-T时刻内高度为A的矩形信号，与之相匹配的滤波器的单位冲激响应h（t）图形为，传递函数H(ω)= ,最大输 出信噪比r 0max = ,最大信噪比出现的时刻t o =。 ７、门限效应是；用示波器观察眼图的方法步骤是（1）， （2）。 ８、二进制代码 1011000000000000101的差分码 是；HDB3码是 +1 。 9、在ΔM系统中，输入信号f(t)=Acosω k t，抽样速率为f s ，量化台阶为δ， 要求系统不出现过载现象，而且能正常编码，输入信号f(t)的幅度范围应 为。 10、信道带宽为6 MHz，信号功率与噪声谱密度之比为6 MHz，则信道最大传输速率为，当信道带宽B趋向无穷大时，则信道最大传输速率为。 二、（15分）已知语音信号的最高频率fm为4kHz,幅度范围为（-5.120V，+5.120V）,采用13折线法对其进行PCM，试回答计算下列问题： 通信原理作业答案 第1题 若对某一信号用DSB 进行传输，设加至接收机的调制信号()m t 之功率谱密度为 2()0m m m m m f n f f f P f f f ?≤? =??>? 试求： （1） 接收机的输入信号功率； （2） 接收机的输出信号功率； （3） 若叠加于DSB 信号的白噪声具有双边功率谱密度为 2 n ，设解调器的输出端接有截止频率为m f 的理想低通滤波器，那么，输出信噪功率比是多少？ 解： （1） 设DSB 已调信号()()cos DSB c s t m t t ω=，则接收机的输入信号功率为 22 2 22111()()cos ()(1cos 2)()()d 2222 m m i DSB c n f S s t m t t m t ct m t Pm f f ωω+∞ -∞===+===? （2） 相干解调，乘以同频同相的载波信号后，信号为 21 ()cos ()cos ()(1cos )2 DSB c c c s t t m t t m t t ωωω== + 经过低通滤波器后，输出为 1 ()()2 o s t m t = 输出功率为 211 ()428 m m o i n f S m t S === （3） 调制信号频谱在[,]m m f f -上有值，其他频率为零，已调信号在[,]c m c m f f f f ±-±+上有值，其他频率为零，所以解调器前端带通滤波器的通带为[,]c m c m f f f f ±-±+输入噪声功率为 02222 i m m n N f n f = = 经过低通滤波器后白噪声为窄代白噪声，可表示为 ()()sin ()cos s c c c n t n t t n t t ωω=+ 其中(),()s c N t N t 为独立同分布随机过程，均值为零，方差为σ。所以 4-1 解 AM 信号 ()[]t t A t s AM ππ4010cos 2000cos 2)(?+= DSB 信号 ()()() t t t t t s D S B ππππ444108.0cos 102.1cos 10cos 2000cos 2)(?+?=?= USB 信号 () t t s U S B π4102.1cos )(?= LSB 信号 () t t s L S B π4108.0cos )(?= 频谱图略 4-2 解 设载波 ， （1）DSB 信号的波形如题4-2图（b),通过包络后的输出波形为题4-2 图（c)。 （2）AM 信号 ，设 ，波形如题4-2图（d),通 过包络后的输出波形为题4-2图（e)。 讨论DSB 解调信号已严重失真，故对DSB 信号不能采用包络检波法；而AM 可采用此法恢复 。 题4-2图(b)、(c)、(d)和(e) 4-5 解 （1）为了保证信号顺利通过和尽可能地滤除噪声，带通滤波器的宽度等于已调信号 带宽，即kHz f B m 8422=?==，其中心频率为100kHz ，故有 为常数，其中其他， ，K kHz f kHz K H ???≤≤=010496)(ω。 （2）已知解调器的输入信号功率W mW S i 31022-?==，输入噪声功率为 )(1032101021082)(26633W f P B N n i ---?=?????=?= 故输入信噪比 5.62=i i N S （3）因为DSB 调制制度增益2=DSB G ，故解调器的输出信噪比 1252==i i o o N S N S （4）根据相干解调器的输出噪声与输入噪声功率关系)(1084 1 6W N N i o -?== 又因解调器中低通滤波器的截止频率为kHz f m 4=，故输出噪声的功率谱密度 kHz f Hz W f N f P m o N o 4)/(10110 81082)(33 6 ≤?=??==--， μ 或者，根据相干解调器的输出噪声与输入噪声功率关系)(2 1 )(t n t n c o =，其中)(t n c 是解调器输入端高斯窄带噪声的同相分量，其功率谱密度 kHz f Hz W f P f P n nc 4)/(104)(2)(3≤?==-， μ 因此输出噪声)(t n o 的功率谱密度kHz f Hz W f P f P nc no 4)/(101)(4 1 )(3≤?==-， μ 功率谱图略 4-6 解 方法如上题 （1）为常数，其中其他， ，K kHz f kHz K H ?? ?≤≤=010096)(ω （2） 125=i i N S （3）125=o o N S 4-7 解 练习题4-7图 接收机模型 2016年11月2日星期三 3 2-1平稳随机过程 (t)的自相关函数为 R ( ) 2e 试求: ⑴(t)的功率谱密度P ( ) ;(2) (t)的平均功率S 和直流功率S 0 ； ⑶(t)的方差 解：⑴由于 W = 2严 o 耳何而严 O 屛 2x3 _ 12 亦+ 型=詔+9 ⑵i(r)的平均功率S = R ⑨=2异河 直流功率耳"(哄汕| M =0 (4 ￡ ⑵的方差 - S-5^-2-1- 2 输出为x(t)，若已知h(t)的能量为E h ，求x(t)的功率。 解：设凤。的傅立叶变换为丹(刀，则E 厂「 XW 的功率为I 匸￥円(力『妙二#匸 冈刀|诂二罕 at 2-3设一低通滤波器的冲激响应为 h(t) e (t 0)，在其输入端加上零均值白噪声 X(t) 的自相关函数R X ()()，试求滤波器输出过程 丫(t)的下列参数： ⑴数学期望a Y ；⑵功率谱密度R <()；⑶自相关函数 R Y ():⑷总平均功率 S Y 。 鯉:h(t)=直v (r >0) HO)= ------------- (1 ) dj =0 * iJy = (0) = 0 I (二)盘『(亦=￡(存 ￥ & 9) = 1 f ?(劲=&⑷)円9)「二 ~~T a + 0 (3)戶H ◎ 严,f 禺㈢= J-严I m + 少 la ⑷务=Jt r (O) = 4- 1某信源集包含1024个符号，各符号等概出现，且相互统计独立。现需经由带宽为 6KHz 的信道传输该信源发送的一系列符号，并要求信道输出端信噪比不小于 30dB 。试求： 2-2已知平稳高斯白噪声的双边功率谱密度为 n °，经过一个冲激响应为 h(t)的线性系统后 通信原理作业参考答案 第三章 模拟线性调制 3.7证明只要适当选择题图3.7中的放大器增益K ，不用滤波器即可实现抑制载波双边带调制。 解： t t Af b aK t A t f b aK t A t f b t A t f aK t A t f b t A t f K a t S c c c c c c DSB ωωωωωωcos )(2)(]cos )()[(]cos )([]cos )([]cos )([)]cos )(([)(222222 222 2?+++-=--+=--+= 令 02 =-b aK ，则a b K /2 = t t bAf t S c D SB ωcos )(4)(= 3.13 用 90相移的两个正交载波可以实现正交复用，即两个载波可分别传输带宽相等的两个独立的基带信号)(1t f 和)(2t f ，而只占用一条信道。试证明无失真恢复基带信号的必要条件是：信道传递函数)(f H 必须满足 W f f f H f f H c c ≤≤-=+0), ()( 证明： )(]sin )([)(]cos )([)(21t h t t f t h t t f t S c c *+*=ωω )]}()([)()(){(2 1 )(2211c c c c F F j F F H S ωωωωωωωωωω--++++-= 以t t C c d ωcos )(=相干解调，输出为 )(*)()(t C t S t S d p = )]}()2([)2()(){(4 1 )]}2()([)()2(){(41 )] ()([21 )(22112211ωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωF F j F F H F F j F F H S S S c c c c c c c c p -++++++--++--=++-= 选择适当滤波器，滤掉上式中c ωω2±项，则 )]()()[(4 )]()()[(41)(21c c c c d H H F j H H F S ωωωωωωωωωωω+--+++-= 要无失真恢复基带信号，必须 ? ? ?=++-+=-常数)()() ()(c c c c H H H H ωωωωωωωω 此时可恢复)(1t f 。 对于)(2t f ，使用t t C c d ωsin )(=相干解调，可以无失真地恢复)(2t f ，用样须满足 )()(c c H H ωωωω+=- 3.29 双边带抑制载波调制和单边带调制中若消息信号均为kHz 3限带低频信号，载频为 MHz 1，接收信号功率为mW 1，加性白色高斯噪声双边功率谱密度为Hz W /103μ-。接收 信号经带通滤波器后，进行相干解调。 (1) 比较解调器输入信噪比； (2) 比较解调器输出信噪比； 解：kHz W 3=， mW S i 1=， Hz W n /102 30 μ-= （1）W B n N D SB D SB i 636301012103210102)(---?=?????== B W mW N S DSB i i d 2.193.83101216即=?=? ??? ??- ()W W n N SSB i 6 3 6 3 010*********---?=????== dB N S SSB i i 2.227.166********即=??=???? ??-- 所以 DSB i i SSB i i N S N S ???? ??>???? ?? 第一章 绪论 1.1 以无线广播和电视为例，说明图 1-1 模型中的信息源，受信者及信道包含的具体内容是什么在无线电广播中，信息源包括的具体内容为从声音转换而成的原始电信号，收信者中包括的具体内容就是从复原的原始电信号转换乘的声音；在电视系统中，信息源的具体内容为从影像转换而成的电信号。收信者中包括的具体内容就是从复原的原始电信号转换成的影像；二者信道中包括的具体内容分别是载有声音和影像的无线电波 1.2 何谓数字信号，何谓模拟信号，两者的根本区别是什么数字信号指电信号的参量仅可能取有限个值；模拟信号指电信号的参量可以取连续值。他们的区别在于电信号参量的取值是连续的还是离散可数的 1.3 何谓数字通信，数字通信有哪些优缺点传输数字信号的通信系统统称为数字通信系统；优缺点： 1.抗干扰能力强； 2.传输差错可以控制； 3.便于加密处理，信息传输的安全性和保密性越来越重要，数字通信的加密处理比模拟通信容易的多，以话音信号为例，经过数字变换后的信号可用简单的数字逻辑运算进行加密，解密处理； 4.便于存储、处理和交换；数字通信的信号形式和计算机所用的信号一致，都是二进制代码，因此便于与计算机联网，也便于用计算机对数字信号进行存储，处理和交换，可使通信网的管理，维护实现自动化，智能化； 5. 设备便于集成化、微机化。数字通信采用时分多路复用，不需要体积较大的滤波器。设备中大部分电路是数字电路，可用大规模和超大规模集成电路实现，因此体积小，功耗低； 6. 便于构成综合数字网和综合业务数字网。采用数字传输方式，可以通过程控数字交换设备进行数字交换，以实现传输和交换的综合。另外，电话业务和各种非话务业务都可以实现数字化，构成综合业务数字网；缺点：占用信道频带较宽。一路模拟电话的频带为 4KHZ 带宽，一路数字电话约占64KHZ。 1.4 数字通信系统的一般模型中的各组成部分的主要功能是什么数字通行系统的模型见图1-4 所示。其中信源编码与译码功能是提高信息传输的有效性和进行模数转换；信道编码和译码功能是增强数字信号的抗干扰能力；加密与解密的功能是保证传输信息的安全；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 现代通信原理教学要求 第一章绪论 1．通信、通信系统的定义； 通信：从一地向另一地传递消息（信息或消息的传输和交换）； 通信系统：实现消息传递所需的一切技术设备和信道的总和称为通信系统。 2．通信系统的一般模型及各框图作用； 信息源：消息的发源地，把各种消息转换成原始电信号（称为消息信号或基带信号）。 发送设备：将信源和信道匹配起来，即将信源产生的消息信号变换成适合在信道中传输的信号。 信道：传输信号的物理媒质。 噪声源：不是人为加入的设备，而是信道中的噪声以及通信系统其它各处噪声的集中表示。 接收设备：功能是放大和反变换（如滤波、译码、解调等），其目的是从受到干扰和减损的接收信号中正确恢复原始电信号。 受信者（信宿）：传送消息的目的地。（将原始电信号还原成相应的消息）。 3．基带信号、频带信号、模拟信号、数字信号的含义； 基带信号：信息源把各种消息转换成原始电信号的信号。 频带信号（带通信号）：（经过调制以后的信号称为已调信号，特点：携带信息，适合在信道中传输）信号的频谱具有带通形式且中心频率远离零频。 模拟信号（连续信号）：凡信号参量的取值连续（不可数，无穷多），称为模拟信号。 数字信号（离散信号）：凡信号参量只可能取有限个值，称为数字信号。 4．数字通信系统模型及各框图作用；数字通信的主要特点； 信源编码与译码：信源编码的作用是提高信息传输的有效性，完成模/数（A/D）转换；信源译码是信源编码的逆过程。 信道编码与译码：数字信号在信道传输时会因为各种原因产生差错，为了减少差错则在信息码中按照一定的规则加入监督码，组成抗干扰编码，接收端译码器则按照一定规则解码，发现错误或纠正错误，从而提高心态的抗干扰能力（提高可靠性）。 数字调制与解调：数字调制就是把数字基带信号的频谱搬移到高频处，形成适合在信道中传输的频带信号。数字解调就是采用相干解调或非相干解调还原为数字基带信号。 同步：同步是保证数字通信系统有序、准确、可靠工作的前提条件。（载波同步、位同步、群同步和网同步）。 数字通信的主要特点：（1）抗干扰能力强而且噪声不累加；（2）差错可控；（3）易于与各种数字终端接口，用现代计算技术对信号进行处理、加工、变换、存储，从而形成智能网； （4）易于集成化，从而使通信设备微型化；（5）易于加密处理，且保密强度高。缺点：占用带宽大，需要同步。 5．通信系统分类（按传输媒质、信号复用方式）； 按传输媒质分类：有线通信系统（用导线作为传输媒质完成通信：架空明线、同轴电缆、光导纤维、波导等。）和无线通信系统（依靠电磁波在空间传播达到传递消息的目的：短波电离层传播、微波视距传播、卫星中继等。） 按信号复用方式分类：传输多路信号有三种复用方式，频分复用（用频谱搬移的方法使不同信号占据不同的频率范围）、时分复用（用脉冲调制的方法使不同信号占据不同的时间区间）、码分复用（用正交的脉冲序列分别携带不同信号）。 6．信息量的含义；自信息量、平均信息量（熵）、一条消息的信息量计算； 信息量的含义：对消息中不确定的度量（可能性越小，信息量越大）。 自信息量： a=2时： 算术平均信息量：I/符号数 平均信息量（熵）： 每个符号等概率出现时，熵最大： 7．通信系统的两个主要性能指标；码元传输速率、信息传输速率、频带利用率定义、误码率、误信率的计算； 模拟通信系统：有效性：有效传输频带来度量；可靠性：接收端最终输出信噪比来度量。 数字通信系统：有效性：传输速率来衡量；可靠性：差错率来衡量。 码元传输速率R Bd：简称传码率，又称符号速率等。 吉大18年9月《现代通信原理》作业考核试题-0001 试卷总分:100 得分:0 一、单选题(共4 道试题,共16 分) 1.某数字信号的码元传输速率为1200波特，当它采用四进制传输时，其信息传输速率为多少()bit/s。 A.4800 B.1200 C.3600 D.2400 正确答案:D 2.关于数字调制描述不准确的是（）？ A.数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 B.数字调制也有调幅，调频和调相三种基本形式 C.和模拟调制原理上没有区别 D.和模拟调制原理有根本区别 正确答案:D 3.对于低通模拟信号而言，为了能无失真恢复，理论上对于抽样频率有什么要求（）？ A.采样频率大于等于信号最高频率的两倍 B.采样频率大于等于信号最高频率的一倍 C.采样频率小于信号最高频率的两倍 D.采样频率小于等于信号最高频率的一倍 正确答案:A 4.对于多进制，例如在八进制（M=8=23）中，若码元速率为1200 B，则信息速率为（）。 A.3600 b/s B.800 b/s C.1600 b/s D.6400 b/s 正确答案:A 二、多选题(共4 道试题,共16 分) 1.抽样定理的分类描述正确的有哪些（）。 A.根据信号是低通型的还是带通型的，抽样定理分低通抽样定理和带通抽样定理； B.根据用来抽样的脉冲序列是等间隔的还是非等间隔的，抽样定理分均匀抽样定理和非均匀抽样定理 C.根据抽样的脉冲序列是冲击序列还是非冲击序列，抽样定理分理想抽样定理和实际抽样定理 D.以上都不对 正确答案:ABC 2.下面属于数字通信系统研究的基本问题的是()。 A.A/D,D/A变换 B.数字基带信号的特性 C.数字基带传输原理 D.数字调制与解调原理 正确答案:ABCD 3.调制在通信系统中的作用是（）。 A.把基带信号转换成适合在信道中传输的已调信号 B.实现信道的多路复用，以提高信道利用率 C.改善系统搞噪声性能 D.以上全不对 正确答案:ABC 4.通信的三要素描述包括()。 A.信源 B.信道 C.信宿 D.信息 正确答案:ABC 三、判断题(共17 道试题,共68 分) 1.接收设备:与发送设备的相反,从接收信号中恢复出相应的原始基带信号。 A.错误 B.正确 正确答案:B 2.信号的最佳接收是指在不改变信道和噪声的条件下，如何使正确接收信号的概率最大，使错误接收的概率减到最小。 A.错误 B.正确 正确答案:B 3.由连续谱和离散谱构成是2PSK与2DPSK信号的功率谱密度的一个特点。 A.错误 现代通信原理课后习题答案 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 第二章 2.40 二进制对称信道中的误比特率P e为0.2，若输入信道的符号速率为2000符号/s，求该信道的信道容量。 解：2000×(1-0.2)=1600 (b/s) 2.41 已知某语音信道带宽为4kHz，若接收端的信噪比S/N =60dB，求信道容量。若要求该信道传输56000b/s的数据，则接收端的信噪比最小应为多少？ 解：dB=10 lgN 60 = 10 lg S/N →S/N = 106 C = wlog2 (1+S/N)=4×103log2(1+106) = 8 × 104 (bps) 5.6 × 104 = 4 × 103log2(1+S/N) log2(1+S/N) = 14 → 1+S/N = 214 →S/N = 214－1 2.42 若黑白电视机的每幅图像含有3×105个像素，每个像素都有16个等概率出现的亮度等级，如果信道的输出信噪比为S/N = 40dB、信道带宽为1.4MHz，则该信道每秒可传送多少幅图像？ 解：每幅图的信息量：3×105×log216 = 1.2×106（b） 40dB = 10log2 S/N →S/N = 104 C = wlog2（1 + S/N）= 1.4×106log2（1+104）≈1.862×107（bps） 1.862×107/1.2×106 = 15.5 (幅/s) 第三章 3.50 用10KHz的单频正弦信号对1MHz的载波进行调制，峰值频偏为2KHz。试求： （1）该调频信号的带宽。 （2）若调制信号的幅度加倍，再求该调频信号的带宽。 解：（1）B FM = 2 × ( 2+10 ) = 24 ( KHz) （2）B FM = 2 ×（2 + 2×10）= 44 （KHz） 3.51 幅度1V的10MHz载波受到幅度1V、频率为100Hz的正弦信号调制，最大频偏为500Hz。问调制信号的幅度和频率各变为2V、1000Hz时，新调频信号的带宽为多少？ 解：B FM = 2 × (500+1000) = 3000 (Hz) 第四章 西南交通大学2010－2011学年第2学期期中考试试卷 课程代码 2100990 课程名称 现代通信原理 考试时间 110分钟 题号 一 二 总成绩 得分 阅卷教师签字： 一、选择题（每题2分，共50分） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 A A D D C D B B B D 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 B A A D A A A C A C 21 22 23 24 25 D B A B C 1、数字通信系统的可靠性指标为( ) A. 误码率 B. 频带利用率 C. 信号带宽 D. 信息速率 2、下列属于码元速率的单位的是( ) A. Baud B. bit/s C.Baud/s D. A 和B 3、信号经过调制后，送到信道中传输的通信方式，称之为 A.数字通信 B.模拟通信 C.基带传输 D.频带传输 4、以下不能无限制地增大连续信道容量的方法是无限制地 A.提高信噪比 B.减小噪声功率 C.提高信号功率 D.增大传输带宽 5、设单音已调制信号的波形如图所示，其中属于SSB 波形是 A ． B ． C ． D ． 班 级 学 号 姓 名 密封装订线 密封装订线 密封装订线 6、设某HDB3码序列为+1-100-1+100+1-1000-1+100-1，在接收端正确恢复出的 数字序列为（）。 A．110011001100011001 Ｂ．100000000011001001 C．110001000100001001 Ｄ．100000000100001001 7、下列关于眼图的说法中不正确的是 A.在眼图中，最佳抽样时刻应选择在“眼睛” 张开的最大处 B.眼图中斜边的斜率越小，对定时误差就越灵敏 C.在抽样时刻，眼图上下两分支的垂直宽度都表示了最大信号畸变 D.眼图直观地表明码间串扰和噪声的影响，能评价一个基带系统的性能好坏 8、下列哪一种信号的传输带宽与AM信号传输带宽相同。 A.基带信号 B. 双边带信号 C.单边带信号 D.残留边带信号。 9、以下关于单极性不归零数字基带信号说法正确的是（）（T是码元间隔） A．在其功率谱1/T频点能提取位同步信号 B．在其功率谱1/T频点不能提取位同步信号 C．在其功率谱2/T频点能提取位同步信号 D．在其功率谱1/2T频点能提取位同步信号 10、下列哪个描述不符合数字通信的特点 A.抗干扰能力强 B.可以时分复用 C. 易加密 D.占用信道带宽窄 11、如果一个线性系统的输入随机过程是高斯的，那么线性系统的输出服从： A.均匀分布 B.高斯分布 C.瑞利分布 D.莱斯分布 12、根据奈奎斯特第一准则，奈奎斯特带宽是（）（T是码元间隔） A. 1/2T B.1/T C. 1/4T D. 1/3T 13、选用（）传输形式，无码间干扰数字基带传输系统的频带利用率最高 A.理想低通 B.余弦滚降 C.直线滚将 D.升余弦 14、设x(t)为调制信号，调频波的表示式为，则FM调制方式 的瞬时角频率偏移为： A. B. C. D. 15、不论是调制系统，接收端只要进行相干解调都需要 A.载波同步 B.网同步 C.位同步 D.群同步 16、窄带噪声的同相分量n c(t)和正交分量n s(t)它们都具有如下的性质： A.低通 B.带通 C.带限 D.高通 17、符号集为a、b、c、d，它们相互独立，相应概率为1/2,1/4,1/8,1/8，其中包 含信息量最小的符号是： A.a B.b C.c D.d 18、设α=1的升余弦滚降无码间干扰基带传输系统的输入是16进制码元，其码 元速率为600Baud，则该系统带宽为 A. 2400Hz B.1200Hz C.600Hz D.300Hz 19、设传输的数据序列为01100100000011000010，线路编码采用HDB3码，V 符号表示破坏符号，B为满足极性交替规律的非零符号，括号中表示前一现代通信原理考试试题
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