通信原理樊昌信第六版_第9章
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通信原理第六版课后答案樊昌信第一章简介1.1 概述通信原理是一门研究信息传递的基本原理和方法的学科。
本章主要介绍了通信系统的基本结构和组成部分,以及通信系统的基本原理、分类和性能指标。
1.2 通信系统的基本结构通信系统由信息源、信源编码器、发送器、信道、接收器、信道解码器和信息目的地组成。
信息源能产生符合人类感知的信息,信源编码器将信息源产生的信息进行源编码,发送器将源编码后的信息通过信道传输给接收器。
1.3 通信系统的基本原理通信系统的基本原理包括信源编码、信道编码、调制和解调、传输和接收等几个方面。
信源编码是将信息源产生的信息进行编码,以提高信息的传输效率和可靠性;信道编码是为了提高通信系统在信道中传输时的抗干扰性和纠错能力;调制和解调是将数字信号转换为模拟信号以及将模拟信号转换为数字信号的过程;传输和接收是指通过信道传输和接收信息的过程。
1.4 通信系统的分类通信系统可以分为有线通信系统和无线通信系统。
有线通信系统主要通过有线媒介传输信息,如光纤通信系统和电力线通信系统等;无线通信系统则主要通过无线电波传输信息,如移动通信系统和卫星通信系统等。
1.5 通信系统的性能指标通信系统的性能指标包括传输速率、频谱利用率、误码率、误差概率、信噪比等。
传输速率是指单位时间内传输的比特数;频谱利用率是指在给定带宽内传输的比特数;误码率是指传输中出现错误比特的比例;误差概率是指在解调和解码过程中出现错误的比例;信噪比是信号功率与噪声功率之比。
第二章信号与系统2.1 信号的定义和分类信号是随时间、空间或其他变量而变化的物理量。
根据信号的分类标准,信号可以分为连续信号和离散信号、周期信号和非周期信号、模拟信号和数字信号等。
2.2 系统的定义和性质系统是对输入信号进行处理并产生输出信号的装置或算法。
系统可以分为线性系统和非线性系统、时不变系统和时变系统、因果系统和非因果系统等。
2.3 信号的时域分析信号的时域分析主要是对信号在时间上的变化进行分析。
通信原理第六版樊昌信课后答案通信原理是电子信息类专业的一门重要课程,它涉及到无线通信、数字通信、模拟通信等多个方面的知识。
樊昌信编著的《通信原理》第六版作为该领域的经典教材,对于学习通信原理的同学来说是一本不可多得的好书。
在学习过程中,课后习题是加深理解和掌握知识的重要途径。
然而,很多同学在学习过程中会遇到课后习题的难题,无法得到及时的解答和指导。
因此,本文将针对《通信原理》第六版樊昌信编著的课后习题进行详细解答,希望能够帮助到正在学习该教材的同学们。
1. 信号与系统。
1.1 什么是信号的功率?如何计算?信号的功率是指单位时间内信号能量的平均值,通常用均方值来表示。
对于连续时间信号,其功率可以通过信号的均方值来计算;对于离散时间信号,其功率可以通过信号的均方值和采样周期来计算。
1.2 什么是信号的谱密度?如何计算?信号的谱密度是指单位频率范围内信号功率的平均密度,通常用功率谱密度函数来表示。
对于连续时间信号,其功率谱密度可以通过信号的傅里叶变换来计算;对于离散时间信号,其功率谱密度可以通过信号的离散傅里叶变换来计算。
2. 模拟调制。
2.1 什么是调制?为什么需要调制?调制是指将低频信号(基带信号)转换成高频信号(载波信号)的过程。
调制的主要作用是使信号能够在信道中传输,同时也可以提高信号的传输效率和抗干扰能力。
2.2 什么是调幅调制(AM)?其调制过程是怎样的?调幅调制是一种将基带信号的幅度变化映射到载波信号幅度上的调制方式。
其调制过程包括将基带信号与载波信号相乘,得到调制信号。
3. 数字调制。
3.1 什么是数字调制?与模拟调制有何区别?数字调制是指将数字信号转换成模拟信号的过程,其主要区别在于数字调制是在数字领域进行的,而模拟调制是在模拟领域进行的。
3.2 什么是调频调制(FM)?其调制过程是怎样的?调频调制是一种将基带信号的频率变化映射到载波信号频率上的调制方式。
其调制过程包括将基带信号与载波信号相加,得到调制信号。
第9章 模拟信号的数字传输一、填空题1.脉冲编码调制(PCM)中最常见的二进制码包括:自然二进制码、( )和( )。
[北科2011研]【答案】折叠二进制码;反射二进制码(格雷码)。
【解析】通常把从模拟信号抽样、量化,直到变换成为二进制符号的基本过程,称为脉冲编码调制,常用的码型有自然二进制码、折叠二进制码和反射二进制码 (又称格雷码)。
2.在模拟信号的数字化过程中,按奈奎斯特速率对模拟基带信号取样,( )失真。
进一步在取值域上离散一量化,( )失真。
[北科2010研]【答案】无;量化。
【解析】在模拟信号数字化的过程中,按奈奎斯特速率抽样,所得样值序列含有基带信号的全部信息,故信号无失真;但在量化时有失真,且失真与量化电平数有关,量化级数越多,量化失真越小,属于限失真。
3.对某模拟信号进行线性PCM 编码,设抽样频率为8KHZ ,编码位数为7,则此PCM 信号的信息速率为();当抽样频率不变而编码位数由7增大到12时,量化信噪比提高( )dB 。
[华中科技大学2002研]【答案】56 kbit /s ;30。
【解析】PCM 信号的信息速率,其中n 为每个抽样值所对应的编码位数。
b s R f n =⋅对于一M 个量化电平的线性量化器,其量化信噪比,编码位数2q qS M N ≈。
2log N M =二、选择题1.模拟信号进行波形编码成为数字信号后( )。
[南邮2010研]A .抗干扰性变弱 B .带宽变大 C .差错不可控制 D .功率变大【答案】B【解析】A 项,数字通信系统可消除噪声积累,抗干扰性强;B 项,模拟信号变为数字信号需经过采样,由采样准则,采样频率定大于等于2倍的模拟信号系统带宽,经编码后,数字信号带宽更大;C 项,数字信号可利用纠错编码实现差错控制;D 项,由帕塞瓦尔定理,波形编码不改变信号功率。
2.通常的模拟信号数字化包含的三步依次为( )、( )和( )。
[南邮2010研]A .抽样,编码,量化B .量化,抽样,编码C .抽样,量化,编码D.量化,编码,抽样【答案】C【解析】模拟信号经抽样变为离散信号,再经量化、编码变为数字信号。
第九章 习题(30道)1. 已知(15,11)汉明码的生成矩阵:G =⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡)()()(910x g x g x x g x ::=⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡110010000000000010110000000001011110000000010001110000000100011100000001000001010000010000010100000100000000100001000000000110010000000001100100000000011001000000000,试求其生成多项式和监督矩阵。
解:监督阵H =⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡100010010010111000100111101111001001100011110110001000101011 生成多项式为g(x)=x4+x3+12.已知(15,11)汉明码的监督阵H =⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡100010010010111000100111101111001001100011110110001000101011,试求其生成矩阵和生成多项式。
解: 生成矩阵G =⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡)()()(910x g x g x x g x ::=⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡110010000000000010110000000001011110000000010001110000000100011100000001000001010000010000010100000100000000100001000000000110010000000001100100000000011001000000000 生成多项式为g(x)=x4+x3+13. 生成矩阵:G (x)=⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡++++++++++++++++++++++++++++++12458102356911234671012345781113456891214x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x ,写出消息码的m(x)=x4+x+1的码多项式和生成多项式。
第9章 模拟信号的数字传输9.1 本章要点详解本章要点■模拟信号的数字传输系统■模拟信号的抽样■模拟脉冲调制■抽样信号的量化■脉冲编码调制■差分脉冲编码调制■增量调制■PCM与ΔM系统的比较■时分复用和复接重难点导学一、模拟信号的数字传输系统图9-1 模拟信号的数字传输模型利用数字通信系统传输模拟信号的步骤:(1)把模拟信号数字化,即模数转换(A/D);(2)进行数字方式传输;(3)把数字信号还原为模拟信号,即数模转换(D/A)。
二、模拟信号的抽样1.低通模拟信号的抽样定理(1)原理一个频带限制在(0,f H)Hz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隔(均匀)抽样(如图9-2),则m(t)将被所得到的抽样值完全确定。
图9-2 模拟信号的抽样(2)意义a.连续信号的无限样值可以由有限个样值确定,并能精确恢复,以便实现数字化传输和时分复用。
b.最低抽样速率2f H称为奈奎斯特速率。
与此相应的抽样时间间隔称为奈奎斯特间隔。
抽样序列的频谱与原信号频谱的关系为抽样过程如图9-3所示。
图9-3 抽样过程的时间函数及对应频谱图如果抽样间隔T s>1/(2f H),则抽样后信号的频谱在相邻的周期内发生混叠(如图9-4所示),此时不可能无失真地重建原信号。
图9-4 混叠失真2.带通模拟信号的抽样定理设带通模拟信号的频带限制在f L和f H之间,其信号频谱最低频率大于f L,最高频率小于f H,信号带宽为B=f H-f L,则此带通模拟信号所需要的采样频率等于,n=1,2,…,k为(f H/B)的小数部分。
三、模拟脉冲调制1.模拟脉冲调制的种类模拟脉冲共分三类:脉冲振幅调制(PAM)、脉冲宽度调制(PDM)、脉冲位置调制(PPM)。
如图9-5所示,其中从上倒下依次为模拟基带信号、PAM信号、PDM信号和PPM信号。
图9-5 模拟基带信号、PAM信号、PDM信号和PPM信号2.PAM调制自然抽样后PAM信号的时域和频域表达式为自然抽样过程如图9-6所示。
通信原理樊昌信版9,10章课后答案9.9 采⽤13折线A律编码,设最⼩量化间隔为1个单位,已知抽样脉冲值为+635单位:(1)试求此时编码器输出码组,并计算量化误差;(2)写出对应于该7位码(不包括极性码)的均匀量化11位码。
(采⽤⾃然⼆进制码) 解(1)已知抽样脉冲值它位于第7段序号为3的量化级,因此输出码组为量化误差为635-(512+3*32)=27(2) 对应的11位均匀量化码为010********9-10采⽤13折线A律编码电路,设接收端收到的码组为“01010011”最⼩量化间隔为1个量化单位,并已知段内码改⽤折叠⼆进码:(l) 试问译码器输出为多少量化单位;(2) 试写出对应于该.7位码(不包括极性码)的均匀量化11位码。
解(1)接收端收到的码组由C1=0知,信号为负值;由段落码知,信号样值位于第6段,起点电平为256,量化间隔为16;由段内码码器输出为C5C6C7C8 =0011 采⽤折叠码) C5C6C7C8 =0011 采⽤折叠码,对应⾃然⼆进制码为0100可知,信号样值位于第6段的第5级(序号为4),故译码器输出为256416162328 (/)I=-+?+=-(2)均匀量化11位码为001010010009.11采⽤13折线A律编码,设最⼩的量化间隔为1个量化单位,已知抽样脉冲值为-95量化单位:(1)试求此时编码器输出码组,并计算量化误差;(2)试写出对应于该7位码(不包括极性码)的均匀量化11位码。
解(1)因为样值为负值.所以极性码⼜因64 < 95 < 128,所以码组位于第四段,段落码为量化间隔为4。
由于95=64 +7 *4 +3,所以段内码为故编码器输出为量化误差为3个单位。
(2)对应的均匀量化11位码为(92=64 +7 *4)9.13 对10路带宽均为300Hz-3400Hz的模拟信号进⾏PCM时分复⽤传输。
设抽样速率为8000Hz,抽样后进⾏8级量化,并编为⾃然⼆进制码,码元波形是宽度为的矩形脉冲,且占空⽐为1。
9.9 采用13折线A律编码,设最小量化间隔为1个单位,已知抽样脉冲值为+635单位:(1)试求此时编码器输出码组,并计算量化误差;(2)写出对应于该7位码(不包括极性码)的均匀量化11位码。
(采用自然二进制码) 解(1)已知抽样脉冲值它位于第7段序号为3的量化级,因此输出码组为量化误差为635-(512+3*32)=27(2) 对应的11位均匀量化码为010********9-10采用13折线A律编码电路,设接收端收到的码组为“01010011”最小量化间隔为1个量化单位,并已知段内码改用折叠二进码:(l) 试问译码器输出为多少量化单位;(2) 试写出对应于该.7位码(不包括极性码)的均匀量化11位码。
解(1)接收端收到的码组由C1=0知,信号为负值;由段落码知,信号样值位于第6段,起点电平为256,量化间隔为16;由段内码码器输出为C5C6C7C8 =0011 采用折叠码) C5C6C7C8 =0011 采用折叠码,对应自然二进制码为0100可知,信号样值位于第6段的第5级(序号为4),故译码器输出为256416162328 (/)I=-+⨯+=-(2)均匀量化11位码为001010010009.11采用13折线A律编码,设最小的量化间隔为1个量化单位,已知抽样脉冲值为-95量化单位:(1)试求此时编码器输出码组,并计算量化误差;(2)试写出对应于该7位码(不包括极性码)的均匀量化11位码。
解(1)因为样值为负值.所以极性码又因64 < 95 < 128,所以码组位于第四段,段落码为量化间隔为4。
由于95=64 +7 *4 +3,所以段内码为故编码器输出为量化误差为3个单位。
(2)对应的均匀量化11位码为(92=64 +7 *4)9.13 对10路带宽均为300Hz-3400Hz的模拟信号进行PCM时分复用传输。
设抽样速率为8000Hz,抽样后进行8级量化,并编为自然二进制码,码元波形是宽度为 的矩形脉冲,且占空比为1。
通信原理第六版樊昌信课后答案通信原理是电子信息类专业的一门重要课程,涉及到了无线通信、有线通信、调制解调、信道编码等多个方面的知识。
樊昌信编著的《通信原理》第六版作为该领域的经典教材,深受广大学生和教师的喜爱。
而课后习题的答案则是学习和教学的重要辅助资料。
本文将针对《通信原理第六版樊昌信》的课后习题答案进行解析和讨论,希望能够对学习者有所帮助。
第一章。
1. 信号的频率是指单位时间内信号波形重复的次数,通常用赫兹(Hz)来表示。
而信号的周期则是指信号波形重复一个完整周期所需要的时间,通常用秒(s)来表示。
信号的频率和周期是互为倒数的关系,即频率 f 和周期 T 满足 f=1/T。
2. 信号的幅度是指信号的振幅大小,通常用伏特(V)来表示。
而信号的相位则是指信号波形在时间轴上的偏移,通常用弧度(rad)来表示。
在正弦信号中,相位的改变会导致信号波形的移动,但不会改变信号的频率和幅度。
3. 信号的能量和功率是描述信号强度的重要指标。
信号的能量指的是信号在一段时间内的总能量,通常用焦耳(J)来表示。
而信号的功率则是指单位时间内信号的平均功率,通常用瓦特(W)来表示。
在通信系统中,能量和功率的概念对于信号的传输和处理至关重要。
第二章。
1. 信道的带宽是指信道能够传输的频率范围,通常用赫兹(Hz)来表示。
而信道的带宽和信号的最高频率之间存在着一定的关系,即带宽应该大于等于信号的最高频率。
在实际的通信系统中,带宽的合理分配和利用对于提高信号传输的效率和质量至关重要。
2. 信道的带宽限制了信号的传输速率,带宽越大,则信号的传输速率也就越高。
而在实际的通信系统中,由于信道带宽是有限的,因此需要对信号进行调制和编码,以适应信道的传输特性。
调制和编码技术的选择对于信号的传输速率和误码率有着重要的影响。
3. 信道的噪声是指信道中存在的各种干扰和噪声,会对信号的传输和接收造成影响。
噪声的来源包括了信道本身的噪声、外部干扰以及其他信号的干扰等。
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,保证数字通信系统的有序,准确和可靠的工作。
通信原理第六版-思考题答案-樊昌信-曹丽娜-编著第一章绪论1-1 以无线广播和电视为例,说明图1-1模型中信息源,受信者及信道包含的具体内容是什么?1-2 数字通信有那些特点?答:第一,数字传输抗干扰能力强,尤其在中继时,数字信号可以再生而消除噪声的积累;第二,传输差错可以控制,从而改善了传输质量;第三,便于使用现代数字信号处理技术对数字信息进行处理;第四,数字信息易于做高保密性的加密处理;第五,数字通信可以综合传递各种消息,使通信系统功能增强。
1-3 按消息的物理特征,通信系统如何分类?答:根据消息的特征不同,通信系统可以分为:第一:电报通信系统;第二:电话通信系统;第三:数据通信系统;第四:图像通信系统。
1-4 按调制方式,通信系统如何分类?答:按调制方式,通信系统可以分为:基带传输和频带传输。
1-5 按传输信号的特征,通信系统如何分类?答:按传输信号的特征,通信系统可以分为:模拟通信系统和数字通信系统。
1-6 按传送信号的复用方式,通信系统如何分类?答:按传送信号的复用方式,通信系统可以分为:频分复用,时分复用和码分复用。
1-7 通信方式是如何确定的?答:通信方式是根据消息的传送方向与时间关系确定的。
1-8 通信系统的主要性能指标是什么?答:通信系统的主要性能指标是:传输速率和差错率。
1-9 什么是误码率?什么是误信率?它们之间的关系如何?答:所谓误码率,是指错误接收的码元数在传送总码元数中所占的比例,或者更确切起的说,误码率即是码元在传输系统中被传错的概率。
所谓误信率,又称误比特率,是指错误接收的信息量在传送信息总量中所占的比例,或者更确切地说,它是码元的信息量在传输系统中被丢失的概率。
二者之间的关系:它们都是表示差错率的。
1-10 什么是码元速率?什么是信息速率? 它们之间的关系如何?答:码元速率是指每秒钟传送码元的数目,单位为“波特“,常用符号“B”表示。
信息速率是指每秒钟传递的信息量,单位是比特/秒。