3-1设理想信道的传输函数为
()d j 0e t H K ωω-=
式中，K 0和t d 都是常数。试分析信号s (t )通过该理想信道后的输出信号的时域和频域表示式，并对结果进行讨论。
解 设输入()s t 的频谱用()S ω表示，则通过上述信道后，输出信号的频谱可表示为
0()()()()d j t o S S H K S e ωωωωω-==
则输出信号为
0()()o d s t K s t t =-
可见该信道满足无失真条件，对信号的任何频率分量的衰减倍数及延迟相同，故信号在传输过程中无失真。
3-2设某恒参信道的传输函数具有升余弦特性
()2
21cos ,2
220,s
T j
s s s
s
T T e T H T ωωπωωπω-⎧⎛
⎫+≤
⎪
⎪⎪⎝
⎭
=⎨
⎪>
⎪⎩
式中， T s 为常数。试求信号s (t )通过该信道后的输出表示式，并对结果进行讨论。
解 设()s t 的频谱用()S ω表示，则通过上述恒参信道后，输出信号的频谱可表示为
()22
2()1cos ()1cos ,2222()()()20,
s s T T j j
s
s s
s s o s
T T T
T S e S e T S S H T ωωϕωωωπωωωωωωπω⎛⎫-
- ⎪⎝⎭
⎧⎛⎫⎛⎫+=+≤⎪
⎪
⎪⎪
⎝
⎭
⎝
⎭
==⎨
⎪>
⎪⎩
输出信号为
0()()()()4224
s s s s s T T T T
s t s t s t s t T =
+-+- 分析可见，若信号频率1s s f f T >=
，则信道对信号产生截止。若信号频率1s s
f f T ≤=，则信道对输入信号的幅度有函数加权，即信号中不同频率的分量分别受到信道不同的衰减，产生了幅频失真。()2
s
T τω=-
为常数即没有产生相频失真。 3-3假设某随参信道有两条路径，路径时差为τ =1ms ，试求该信道在哪些频率上传输衰耗最大？哪些频率范围传输信号最有利？
解 假设该随参信道两条路径的衰减系数均为K ，该信道的幅频特性为
()2cos 2
H K ωτ
ω⎛⎫=
⎪⎝⎭
当cos 12ωτ⎛⎫
=
⎪⎝⎭
（即2n ωτπ=）时，对传输信号最有利，此时出现传输极点 2n π
ωτ
=
或 n
f τ
=
当cos 02ωτ⎛⎫
=
⎪
⎝⎭
（即122n ωτπ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭）时，传输损耗最大，此时出现传输零点 (21)n π
ωτ
+=
或 1/2
n f τ
+=
3-4 在移动信道中，市区的最大时延差为5μs ，室内的最大时延差为0.04μs 。试计算这两种情况
下的相关带宽。
解 市区情况下的相关带宽
1c m B τ=
∆=6
1510
-⨯=6
0.210⨯ Hz 市内情况下的相关带宽
1c m B τ=
∆=6
10.0410
-⨯=6
2.510⨯ Hz 3-5设某随参信道的最大多径时延差为2μs ，为了避免发生选择性衰落，试估算在该信道上传输的数字信号的码元脉冲宽度。
解 信道的相关带宽
1
c m
B τ=
∆=500 KHz 根据工程经验，信号带宽
B s =(1/5～1/3)B c
故码元宽度
T s =(3～5)τm =(6～10) μs
3-6某计算机网络通过同轴电缆相互连接，已知同轴电缆每个信道带宽为8MHz ，信道输出信噪比为30dB ，试求计算机无误码传输的最高信息速率为多少。
解 由香农公式
2log 1S C B N ⎛⎫=+
⎪⎝⎭
=6
2810log (11000)79.69⨯⨯+= (Mb/s) 3-7已知有线电话信道带宽为3.4kHz ，(1) 试求信道输出信噪比为30dB 时的信道容量。若要在该信道中传输33.6kbit/s 的数据，试求接收端要求的最小信噪比为多少？
解 (1)已知信噪比S/N=1000(30dB)，则由香农公式
2log 1S C B N ⎛
⎫=+ ⎪⎝⎭
=323.410log (11000)⨯⨯+
=33.9 (kb/s)
(2) 信息速率要小于信道容量，因此可知
2log 1S C B N ⎛
⎫=+ ⎪⎝⎭
>43.3610b R =⨯ b/s
S /N >942.84 即S/N>29.74 dB
即接收端要求的最小信噪比为29.74dB
3-8 已知二进制对称信道的错误概率0.1e p =，试计算信道容量。 解 此信源的最大平均信息量为
2221
1
111()()log ()log log 12222n
i i i H x P x P x =⎡⎤=-=-+=⎢⎥⎣⎦∑ (b/符号)
因为对称信道，所以条件信息量(/)H x y 写为
()()1121121221(/)(/)log /(/)log /H x y P x y P x y P x y P x y =+
22[0.1log 0.10.9log 0.9]=-+ =0.469
所以
max[()(/)]10.4690.531C H x H x y =-=-= (b/符号)
3-9已知每张静止图片含有6×105个像素，每个像素具有16个亮度电平，且所有这些亮度电平等概出现。若要求每秒钟传输24幅静止图片，试计算所要求信道的最小带宽（设信道输出信噪比为30dB ）。
解 一张图片所含的信息量位
552610log 162410I =⨯⨯=⨯(bit)
每秒需要传输的信息量为
5724242410 5.7610b R I =⨯=⨯⨯=⨯ (b/s)
由香农公式可得信道的最大信息速率为
2log 1b S C B R N ⎛
⎫=+≥ ⎪⎝⎭
即 7
22 5.7610 5.8log (1001)log 1b R B S N ⨯≥
==⎛
⎫+ ⎪
⎝⎭
(MHz) 即信道带宽至少应为5.8MHz
第3章信道 3.1 学习指导 3.1.1 要点 本章的要点主要有信道的定义、分类和模型；恒参信道的特性及其对传输信号的影响；随参信道的特性及其对传输信号的影响；信道噪声的统计特性；信道容量和香农公式。 1.信道的定义与分类 信道是连接发送端通信设备和接收端通信设备之间的传输媒介。根据信道特征以及分析问题的需要，我们常把信道分成下面几类。 (1) 狭义信道和广义信道 狭义信道：各种物理传输媒质，可分为有线信道和无线信道。 广义信道：把信道范围扩大（除传输媒质外，还包括馈线与天线、放大器、调制解调器等装置）后所定义的信道。目的是为了方便研究通信系统的一些基本问题。常见分类：调制信道和编码信道。 (2)调制信道和编码信道 调制信道：用来研究调制与解调问题，其范围从调制器输出至解调器输入端。 编码信道：用来研究编码与译码问题，其范围从编码器输出端至解码器输入端。 (3)有线信道和无线信道 有线信道：双绞线、同轴电缆、光纤等。 无线信道：指可以传输电磁波的自由空间或大气。电磁波的传播方式主要分为地波、天波和视线传播三种。 (4)恒参信道和随参信道 恒参信道：信道参数在通信过程中基本不随时间变化的信道。如双绞线、同轴电缆、光纤等有线信道，以及微波视距通信、卫星中继信道等。 随参信道：信道传输特性随时间随机快速变化的信道。常见的随参信道有陆地移动信道、短波电离层反射信道、超短波流星余迹散射信道、超短波及微波对流层散射信道、超短波电离层散射以及超短波超视距绕射等信道。 2.信道模型 信道的数学模型用来表征实际物理信道的特性及其对信号传输带来的影响。 (1) 调制信道模型 调制信道可以用一个线性时变网络来表示，这个网络便称为调制信道数学模型，如图 3-1 所示。
6-1 设发送的二进制信息为1011001，试分别画出OOK 、2FSK 、2PSK 及2DPSK 信号的波形示意图，并总结其时间波形上各有什么特点。 解 OOK 、2FSK 、2PSK 及2DPSK 信号的波形示意图如图6-18所示。 t t t t 图6-18 信号波形图 6-2 设某OOK 系统的码元传输速率为1000B ，载波信号为A cos(4π×106 t )。 (1)每个码元中包含多少个载波周期？ (2)求OOK 信号的第一零点带宽。 解：(1) 由题意知 6 6410210()2c f Hz ππ ?==? 1000()B R B = 故每个码元包含2000个载波周期。 (2) OOK 信号的第一零点带宽为 2 22000()B s B R Hz T = == 6-3 设某2FSK 传输系统的码元速率为1000B ，已调信号的载频分别为1000Hz 和2000Hz 。发送数字信息为1011010B 。 (1)试画出一种2FSK 信号调制器原理框图，并画出2FSK 信号的时域波形图； (2)试讨论这时的2FSK 信号应选择怎样的解调解调器？ (3)试画出2FSK 信号的功率谱密度示意图。 解：(1) 2FSK 信号可以采用模拟调频的方式产生，也可以采用数字键控的方式产生。数字键控方式的调制器原理框图如图6-19所示。
图6-19键控法产生2FSK 信号的原理图 由题意知，码元传输速率R B =1000B ，若设“1”码对应的载波频率为f 1=1000Hz ，“0”码对应的载波频率为f 1=2000Hz ，则在2FSK 信号的时间波形中，每个“1”码元时间内共有1个周期的载波，每个“0”码元时间内有2个周期的载波。2FSK 信号的时间波形如图6-20所示。【注：实际中键控法的波形一般不连续。】 t 2FSK 图6-20 2FSK 信号的时间波形 (2) 由于2FSK 信号的频谱有较大的重叠，若采用非相干解调是上下支路有较大串扰，使解调性能下降。由于表示“1”和 “0”码的两个信号正交，故可以采用相干解调。因为相干解调具有抑制正交分量的功能。 (3) 2FSK 信号的功率谱结构可以近似看成是2个2ASK 信号频谱的叠加，2FSK 信号的频谱有较大的重叠,叠加后是单峰，如图6-21所示。2FSK 信号的带宽为 f 2FSK 信号的功率密度谱示意图 图 6-21 221||220001200210003000()FSK s B f f f Hz =-+=-+?= 6-4设二进制信息为0101，采用2FSK 系统传输。码元速率为1000B 。已调信号的载频分别为3000Hz （对应“1”码）和1000Hz （对应“0”码）。 (1)若采用包络检波方式进行解调，试画出各点时间波形； (2)若采用相干方式进行解调，试画出各点时间波形； (3)求2FSK 信号的第一零点带宽。 解：(1) 2FSK 信号的包络检波原理及其各个时间波形分别如图6-22和6-23所示。
习题与思考题 3-8 按要求写出相应的指令。 （1）把寄存器R6的内容送到累加器A中。 （2）把外部RAM 1000H单元的内容传送到内部RAM 30H单元中。 （3）清除内部RAM 3FH 单元的高4位。 （4）使累加器A的最低位置1。 （5）清除进位位。 （6）使ACC.4和ACC.5置1。 （7）把外部ROM 2000H单元中的内容送到内部RAM的20H单元中。 （8）把外部ROM 2000H单元中的内容送到外部RAM的3000H单元中。 答案： （1）MOV A,R6 （2）MOV DPTR,#1000H MOVX A,@DPTR MOV R0,#30H MOV @R0,A （3）ANL 3FH,#0FH （4）ORL A,#01H （5）CLR C （6）ORL A,#30H （7）CLR A MOV DPTR,#2000H MOVC A,@A+DPTR MOV 20H,A （8）CLR A MOV DPTR,#2000H MOVC A,@A+DPTR MOV DPTR,#3000H MOVX @DPTR,A 3-10 编写程序段完成如下要求。 （1）将寄存器R0中的内容乘以10（积小于256）。 （2）将片内RAM 30H单元开始的15个字节的数据传送到片外RAM 3000H开始的单元中。 （3）将片外RAM 2000H开始的5个字节的数据传送到片内RAM 20H开
始的单元中。 （4）有10个字节的二进制数存放在片内RAM以40H开始的单元内，编程找出其中的最大值并存于内部50H单元中。 （5）将片外RAM空间2000H~200AH中的数据的高4位变零，低4位不变，原址存放。 （6）将外部RAM 2040H单元的内容与3040H单元的内容互换。 答案： (1) MOV B,#0AH MOV A,R0 MUL AB MOV R0,A (2) ORG 0000H MOV R0,#30H MOV DPTR,#3000H MOV R7,#0FH LOOP: MOV A,@R0 MOVX @DPRT,A INC R0 INC DPTR DJNZ R7,LOOP SJMP $ END (3) MOV DPTR,#2000H MOV R0,#20H MOV R7,#05H LOOP: MOVX A,@DPTR MOV @R0,A INC R0 INC DPTR DJNZ R7,LOOP END (4) ORG 0000H MOV A,40H;A寄存器放最大值，且初始化最大值（默认第一个数） MOV R3,#09H；比较次数 MOV R0,#41H START: CJNE A,@R0,LOOP LOOP: JNC LOOP1；如果比A小，则跳转到LOOP1 MOV A,@R0；如果比A大，则更新A的值
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
10-1 已知一个4级线性反馈移位寄存器的特征方程为f (x ) = x 4 + x 3 + 1，假设4个移位寄存器的初始状态为(a 3, a 2, a 1, a 0) = (1, 0, 1, 0)，试画出其组成方框图，并列出4个移位寄存器状态更新表。 解 组成方框图和状态更新表如图答10-1所示。 图答10-3 4级寄存器产生的m 序列 , n = 0, 1, 2, … } (a) 组成原理方框图 (b) 寄存器状态更新示意图 1 0 1 0 a 3 a 2 a 1 a 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 10-2 某3级线性反馈移位寄存器的特征方程为f (x ) = x 3 + x + 1，试证明该特征方程是本原多项式。 证明f (x )为3阶多项式，如果它能分解因子，则其因子只有x , (x + 1)，(x 2 + 1)，和(x 2 + x + 1)四种可能。不难验证，f (x )不能被上述四种因子整除，所以，f (x )是既约的。 3级线性反馈移位寄存器产生的序列的最长周期为p = 23 - 1 = 7。由于 7423111 x x x x x x +=+++++ 即(2p + 1)能被f (x )整除。 不难验证，(26 + 1)、(25 + 1)、(24 + 1)和(23 + 1)都不能被f (x )整除。 综上所述，f (x )是本原多项式。 10-3 某4级线性反馈移位寄存器的特征方程为f (x ) = x 4 + x 3 + x 2 + x + 1，试证明该4级线性反馈移位寄存器产生的序列不是m 序列。 证明 4级线性反馈移位寄存器产生的序列的最长周期为p = 24 - 1 = 15。由于 55432111()1x x x f x x x x x ++==+++++ 即(25 + 1)能被f (x )整除，而5 < p ，因此，f (x )不是本原多项式，也就是说，该4级线性反馈移位寄存器产生的序列不是m 序列。 10-4 由一个8级线性反馈移位寄存器产生的m 序列中，在一个周期内有可能产生哪些长度的游
3-1设理想信道的传输函数为 ()d j 0e t H K ωω-= 式中，K 0和t d 都是常数。试分析信号s (t )通过该理想信道后的输出信号的时域和频域表示式，并对结果进行讨论。 解 设输入()s t 的频谱用()S ω表示，则通过上述信道后，输出信号的频谱可表示为 0()()()()d j t o S S H K S e ωωωωω-== 则输出信号为 0()()o d s t K s t t =- 可见该信道满足无失真条件，对信号的任何频率分量的衰减倍数及延迟相同，故信号在传输过程中无失真。 3-2设某恒参信道的传输函数具有升余弦特性 ()2 21cos ,2 220,s T j s s s s T T e T H T ωωπωωπω-⎧⎛ ⎫+≤ ⎪ ⎪⎪⎝ ⎭ =⎨ ⎪> ⎪⎩ 式中， T s 为常数。试求信号s (t )通过该信道后的输出表示式，并对结果进行讨论。 解 设()s t 的频谱用()S ω表示，则通过上述恒参信道后，输出信号的频谱可表示为 ()22 2()1cos ()1cos ,2222()()()20, s s T T j j s s s s s o s T T T T S e S e T S S H T ωωϕωωωπωωωωωωπω⎛⎫- - ⎪⎝⎭ ⎧⎛⎫⎛⎫+=+≤⎪ ⎪ ⎪⎪ ⎝ ⎭ ⎝ ⎭ ==⎨ ⎪> ⎪⎩ 输出信号为 0()()()()4224 s s s s s T T T T s t s t s t s t T = +-+- 分析可见，若信号频率1s s f f T >= ，则信道对信号产生截止。若信号频率1s s f f T ≤=，则信道对输入信号的幅度有函数加权，即信号中不同频率的分量分别受到信道不同的衰减，产生了幅频失真。()2 s T τω=- 为常数即没有产生相频失真。 3-3假设某随参信道有两条路径，路径时差为τ =1ms ，试求该信道在哪些频率上传输衰耗最大？哪些频率范围传输信号最有利？ 解 假设该随参信道两条路径的衰减系数均为K ，该信道的幅频特性为 ()2cos 2 H K ωτ ω⎛⎫= ⎪⎝⎭
第一章概论信息量的定义是什么信息量的单位是什么答：设消息的概率为() ，其信息量() 定义为() = log () 。当= 2时，信息量单位为比特( bit )； 当= 时，信息量单位为奈特 (nat )；当= 10时，信息量单位为哈特莱 ( hartley ) 信源编码的目的是什么信道编码的目的是什么 答：信源编码的目的是提高信号表示的有效性。信道编码的目的是提高信号传输的可靠性。 何谓调制调制的目的是什么答：对信号进行调整就是调节。调制的目的是使经过调制的信号适合信道的传输特性。 数字通信系统有哪些性能指标答：主要有传输速率、错误率、频带利用率和能量利用率。 信道有哪些传输特性答：噪声特性、频率特性、线性特性和时变特性等。 何谓多径效应答：信号经过多条路径到达接收端，而且每条路径的时延和衰减不尽相同，造成接收端的信号幅度和随机 变化，这一现象称为多径效应。电磁波有哪几种传播方式答： 电磁波有地波传播、天波传播和视线传播三种传播方式。什么快衰落什么是慢衰落答：由多径效应引起的衰落称为快衰落，由单一路径上季节、昼夜、气候等变化引起的衰落称为慢衰落。 信道中的噪声有哪几种答： 按照来源分类，信道中的噪声可分为人为噪声和自然噪声两大类。按照性质分类， 信道中的噪声可分 为脉冲噪声、窄带噪声和起伏噪声三类。热噪声是如何产生的 答：热噪声是由电阻性元器件中自由电子的布朗运动产生的。 第三章模拟调制系统 调制的目的是什么 答： 一是通过调制可以把基带信号的频谱搬移到载波频率附近；二是通过调制可以提高信号通过信道传输 时的抗干扰能力。 模拟调制可以分为哪几类 答：两大类：线性调制和非线性调制。 线性调制有哪几种 答：幅度调制、双边带调制、单边带调制和残留边带调制。 非线性调制有哪几种 答：频率调制和相位调制。 振幅调制和双边带调制的区别何在两者的已调信号带宽是否相等答： 振幅调制的调制信号包含有直流分量，故已调信号含有载频分量。而双边带调制的一条信号不含直流 分量，故已调信号也就不含载频分量。两者的已调信号带宽相等，均为调制信号带宽的两倍。 双边带语音信号的带宽是否等于单边带语音信号带宽的两倍答：是两倍。
通信原理第六版思考题及习题答案第一章 绪论 说明图1-1模型中的信息源受信者及信道包含 1.1以无线广播和电视为例 的具体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分类。 通信双方只有一个进行发送单工通信是指消息只能单向传输的工作方式 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 其优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输 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
第3章 复习思考题 参考答案 3-1 连接器和跳线的作用是什么？接头的作用又是什么 答：连接器是把两个光纤端面结合在一起，以实现光纤与光纤之间可拆卸（活动）连接的器件。跳线用于终端设备和光缆线路及各种光无源器件之间的互连，以构成光纤传输系统。接头是把两个光纤端面结合在一起，以实现光纤与光纤之间的永久性（固定）连接。接头用于相邻两根光缆（纤）之间的连接，以形成长距离光缆线路。 3-2 耦合器的作用是什么？它有哪几种 耦合器的功能是把一个或多个光输入分配给多个或一个光输出。耦合器有T 形耦合器、星形耦合器、方向耦合器和波分耦合器。 3-3 简述波导光栅解复用器的工作原理 阵列波导光栅由N 个输入波导、N 个输出波导、两个具有相同结构的N ⨯ N 平板波导星形耦合器以及一个平板阵列波导光栅组成，如图3.4.4所示。这种光栅相邻波导间具有恒定的路径长度差∆L ，由式（1.2.8）可知，其相邻波导间的相位差为 λ φL n ∆= ∆eff π2 （3.4.6） 式中，λ eff n 为信道波导的有效折射率，它与包层的折射率差相对较大，使波导有大的数值孔径，以便提高与光纤的耦合效率。 输入光从第一个星形耦合器输入，在输入平板波导区（即自由空间耦合区）模式场发散，把光功率几乎平均地分配到波导阵列输入端中的每一个波导，由阵列波导光栅的输入孔阑捕捉。由于阵列波导中的波导长度不等，由式（3.4.6）可知，不同波长的输入信号产生的相位延迟也不等。AWG 光栅工作原理是基于马赫-曾德尔干涉仪的原理，即两个相干单色光经过不同的光程传输后的干涉理论，所以输出端口与波长有一一对应的关系，也就是说，由不同波长组成的入射光束经阵列波导光栅传输后，依波长的不同就出现在不同的波导出口上。此处设计采用对称结构，根据互易性，同样也能实现合波的功能。 1 λ11 图3.4.3 由阵列波导光栅（AWG ）组成的解复用器/路由器 3.4 简述介质薄膜干涉滤波器解复用器的作用（见原荣编著《光纤通信（第2版）》3. 4.3节） 答：介质薄膜光滤波器解复用器利用光的干涉效应选择波长。可以将每层厚度为1/4波长，高、低折射率材料3.4.5所示。在高折射率层反射光的相位不变，而在低折射率层反射光的相位改变180O 。连续反射光在前表面相长干涉复合，在一定的波长范围内产生高能量的反射光束，在这一范围之外，则反射很小。这样通过多层介质膜的干涉，就使一些波长的光通过，而另一些波长的光透射。用多层介质膜可构成高通滤波器和低通滤波器。两层的折射率差应该足够大，以便获得陡峭的滤波器特性。()4.2~2.2TiO 2=n 和()46.1S iO 2=n 通常用于介质薄膜的材料。30层以上的干涉滤波器已经制造出来，因此1.55 μm 波长时的通带宽度可窄至1 THz 。用介质薄膜滤波器可构成WDM 解复用器，如图3.4.6和图3.4.7所示。
通信原理(第六版)课后思考题及习题答案 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
通信原理(陈启兴版)第9章作业和思考题参考答案- 9-1设有8个码组：001001B、001010B、010101B、110011B、 101011B、101111B、110100B和101000B，试求它们的最小码距。 解码距（码组的距离）是指两个码组中对应位上数字不同的位数。最小码距d0是指某种编码中各个码组之间距离的最小值。该编码的最小码距 d0=1 10011109-2已知一个(7，3)码的生成矩阵为G0100111，试列出其所 有许用码组，并求出其监督矩0011101阵。 解(1)所有许用码组 由生成矩阵G可以产生所有许用码组:例如，当信息码为 a6a5a4[010] 可得相应的码组为 1001110[0100111] 01001110010011101同理可得其它许用码组。所有许用码组列表如下：0000000001110101001110111010(2)监督矩阵 本题中给出的生成矩阵G是典型阵，即 10011101010011 110100111101001001110[IQ] G0100111k0011101其中 1110 Q01111101所有
101111PQT 110011监督矩阵 10110001110100H[PIr]110001001100019-3已知一个(15，11)汉明码的生成多项式为g(某)=某4+某3+1，试求其生成矩阵和监督矩阵。 解生成矩阵为 或 典型化 某14某13某10某13某12某9某12某11某8某k1g(某)某 10g(某)某11某10某7某k2g(某)某9g(某)某10某9某6G(某)某g(某)某9某8某5874某g(某)某某某g(某)g(某)某7某6某3某6某5某2某5某4某某4某3111001000000000001100100000000000110010000000000011001000000000 0011001000000G000001100100000 000000110010000000000011001000000000001100100000000000110010000 000000011001100000000001100010000000000110001000000000011000100 000001100000010000001010G[IkQ]000001000100101 000000100001110000000010000111000000001001111000000000101011 000000000011001所以 1001101011111010111100TPQ0110101111000110101111监督矩阵 1001101011111010111100H[PIr]01101011110001101011111000010000 1000019-4设一个(15，7)循环码由g(某)=某8+某7+某6+某4+1生成。若接收码组为T(某)=某14+某6+1，试问其中有无错码。
9-1设有8个码组：001001B 、001010B 、010101B 、110011B 、101011B 、101111B 、110100B 和101000B ，试求它们的最小码距。 解 码距（码组的距离）是指两个码组中对应位上数字不同的位数。最小码距d 0是指某种编码中各个码组之间距离的最小值。该编码的最小码距d 0=1 9-2已知一个(7，3)码的生成矩阵为100111001001110011101G ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦ ，试列出其所有许用码组，并求出其监督矩阵。 解 (1) 所有许用码组 由生成矩阵G 可以产生所有许用码组: 例如，当信息码为 []654[010]a a a = 可得相应的码组为 []10011100010100111[0100111]0011101⎡⎤ ⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦ 同理可得其它许用码组。所有许用码组列表如下： 0000000100111000111011010011 010011111010010111010 1110100 (2) 监督矩阵 本题中给出的生成矩阵G 是典型阵，即 10011100100111[]0011101k G I Q ⎡⎤ ⎢⎥==⎢⎥ ⎢⎥⎣⎦ 其中 111001111101Q ⎡⎤ ⎢⎥=⎢⎥ ⎢⎥⎣⎦ 所有 T 101111110011P Q ⎡⎤⎢⎥ ⎢⎥==⎢⎥⎢⎥⎣⎦ 监督矩阵
10110001110100[]11000100110001r H PI ⎡⎤⎢⎥ ⎢ ⎥==⎢⎥⎢⎥⎣⎦ 9-3已知一个(15，11)汉明码的生成多项式为g (x ) = x 4 + x 3 + 1，试求其生成矩阵和监督矩阵。 解 生成矩阵为 141310131291211811107 1101096 29985874 763 6525443()()()()()()()()()1k k x x x x x x x x x x x x x g x x g x x x x x g x x g x G x x x x xg x xg x x x x g x g x x x x x x x x x x x x --⎡++⎢++⎢⎢++⎢⎢++⎡⎤⎡⎤⎢⎢⎥⎢⎥++⎢ ⎢⎥⎢⎥⎢⎢⎥⎢⎥===++⎢ ⎢⎥⎢⎥⎢++⎢⎥⎢⎥⎢⎢⎥⎢⎥++⎢⎣⎦⎣⎦⎢++⎢++++⎣ ⎤⎥⎥⎥⎥⎥ ⎥⎥⎥⎥⎥ ⎥⎥ ⎥⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎦ 或 110010000000000011001000000000001100100000000000110010000000000011001000000000001100100000000000110010000000000011001000000000001100100000000000110010000000000011001G ⎡⎤ ⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎣⎦ ⎥ 典型化
▆■■■■■■■■■■■■ 《通信原理》期末考试A卷 姓名：专业： 学号：学习中心： 成绩： 答案务必写在第2页答题纸上，否则不得分 一、单项选择题（答案务必写在答题纸上，本大题共15小题，每题3分，共45分） 1、数字通信中，在对语音信号进行量化时通常采用（ b ）： (a) 均匀量化(b) 非均匀量化 (c) 两者均可(d) 两者均不可 2、A律13折线通常采用量化级数为（ a ）： (A) 256 (B)128 (C)64 (D)512 3、散弹噪声、热噪声和宇宙噪声都属于（ C ）： A、电路噪声 B、自然噪声 C、起伏噪声 D、窄带噪声 4、无码间串扰的基带系统传输单极性信号时，误码率与信噪功率比ρ的关系为（ B ）： A、B、C、D、 5、选用（ A ）传输形式，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 6、若模拟信号频谱为0—5KHZ，则不产生折叠噪声的理想最低抽样频率为（ B ） KHZ。 A、6 B、8 C、10 D、4 7、DPCM的提出主要基于（ B ）的考虑。 A、电路实现简易 B、减小传码率，压缩频带 C、改善信噪比 D、扩大信号的动态范围 8、在数字调制传输中，若采用以下几种不同的调制方式，其误码率依次为（ D ）。 A、P2FSK 2-1 设随机过程{ X (t ) = A cos(ωt ) + B cos(ωt ), -∞ < t < ∞ }， ω为常数，A 、B 为互相独立的随机变量，且E(A) = E(B) = 0, D(A) = D(B) =σ2。试判断X(t)是否为平稳过程。 解 [][][]()cos()sin()0E X t E A t E B t ωω=+=， [] []{} [][] []22(,)()() cos()sin()[cos()sin()] cos()cos()sin()sin() +E cos()sin()sin()cos(R t t E X t X t E A t B t A t B t E A A t t E B t t AB t t t ττωωωωτωωτωωωτωωωτωωωτω+=+=++++⎡⎤⎡⎤=+++⎣⎦⎣⎦++[][]22) cos()cos()sin()sin() cos() t t t t t ωωτσωωωτωωωτσωτ+=+++= 因此，X (t )的均值与时间无关，自相关函数只与时间间隔有关，它是平稳过程。 2-2 离散白噪声{ X (n ), n = 0, ± 1, ± 2, … }，其中，是X (n )是两两不相关的随机变量，且E[X (n )] = 0, D[X (n )] =σ2。试求X (n )的功率谱密度。 解 X (n )的自相关函数为 []2 0 ()()()0 0 m R m E X n X n m m σ⎧==+=⎨ ≠⎩ X (n )的功率谱密度为 j 2()() [-π, π]m m S R m e ω ωσω∞ =-∞ = =∈∑ 2-3 已知零均值平稳随机过程{ X (t ), -∞ < t < ∞ }的功率谱密度为 242 4 ()109 S ωωωω+=++ 试求其自相关函数、方差和平均功率。 解 由于1222F e ατ αωα--⎡⎤=⎢ ⎥ +⎣⎦ ，因此，自相关函数为 []()()21 1 2 2 1122 34 ()()913151 818935 1648 R F S F F F e e ττ ωτωωωωω------⎡⎤+⎢⎥==++⎢⎥⎣⎦ ⎡⎤⎡⎤ =+⎢⎥⎢⎥++⎣⎦⎣⎦ =+ 方差为 D [X (t )] = R (0) – E 2[X (t )] = R (0)=7/24。 平均功率为 光纤通信原理参考答案 第一章习题 1-1 什么是光纤通信? 光纤通信是利用光导纤维传输光波信号的通信方式。 1-2 光纤通信工作在什么区，其波长和频率是什么? 目前使用的通信光纤大多数采用基础材料为SiO2的光纤。它是工作在近红外区，波长为0.8～1.8μm，对应的频率为167～375THz。 1-3 BL积中B和L分别是什么含义? 系统的通信容量用BL积表示，其含义是比特率—距离积表示，B为比特率，L为中继间距。 1-4 光纤通信的主要优点是什么? 光纤通信之所以受到人们的极大重视，是因为和其他通信手段相比，具有无以伦比的优越性。主要有： (1) 通信容量大 (2) 中继距离远 (3) 抗电磁干扰能力强，无串话 (4) 光纤细，光缆轻 (5) 资源丰富，节约有色金属和能源。 光纤还具有均衡容易、抗腐蚀、不怕潮湿的优点。因而经济效益非常显著。 1-5 试画出光纤通信系统组成的方框图。 一个光纤通信系统通常由电发射机、光发射机、光接收机、电接收机和由光纤构成的光缆等组成。 1-5 试叙述光纤通信的现状和发展趋势。 略 第二章习题 2-1 有一频率为Hz 13 103⨯的脉冲强激光束，它携带总能量W=100J ，持续 时间是τ=10ns(1ns=10-9s)。此激光束的圆形截面半径为r=1cm 。 求： (1) 激光波长； (2) 平均能流密度； (3) 平均能量密度； (4) 辐射强度； （1）m c 5 13 81010 3103-=⨯⨯==νλ （2）2132 29/1018.3) 10(1010100 ms J S W S ⨯=⨯⨯⨯=∆= --πτ （3）s m J c S w 2 5813/1006.110 31018.3⨯=⨯⨯== （4）2 13 /1018.3ms J S I ⨯== 2-2 以单色光照射到相距为0.2mm 的双缝上，双缝与屏幕的垂直距离为1m 。 （1） 从第一级明纹到同侧旁第四级明纹间的距离为7.5mm ，求单色光的波长； （2） 若入射光的波长为6×10-7m ，求相邻两明纹间的距离。 （1）λδk D ax ±== a D x λ=1 a D x λ44= a D x x λ 314=- m D x x a 7141053) (-⨯=-= λ （2）m a D x 3103-⨯==∆λ通信原理(陈启兴版) 第2章作业和思考题参考答案
光纤通信原理参考答案
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