第1章《通信原理》樊昌信 第六版
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第1章 绪 论一、解答题1.举例说明通信有哪些工作方式。
答:按照消息传输的方向与时间关系,通信的工作方式有:单工通信,例如无线寻呼系统、遥控、遥测系统、广播、电视等;半双工通信,例如对讲机、收发报机等;全双工通信,例如,普通电话系统、移动通信(手机)、互联网等。
在数字通信中,按照信号传输时排列的顺序不同,可分为串行传输与并行传输,例如计算机与外部设备之间通信时,就有串口与并口。
2.离散消息X 取值于{x i },其中x i 出现的概率是P(x i )。
写出消息x i 所携带的信息量I(x i )与P(x i )之间关系式。
若X 只有两种等可能的取值,写出其熵。
答:关系式为该离散信源的信息熵为。
3.画出数字通信系统的一般模型,并简述其主要优缺点。
答:数字通信系统的一般模型如图1-1所示:图1-1(1)数字通信的优点是:①抗干扰能力强,特别是在中继通信中可以消除噪声积累;②差错可以控制,传输质量高;③容易与现代技术相结合;④容易加密,保密性好。
(2)缺点是:①占用频带宽,利用率不高;②要求有严格的同步系统,使系统设备复杂。
4.已知二进制信号在3min 内共传送了72000码元,(1)问其码元速率R B2和信息速率R b2各为多少?(2)如果码元宽度保持不变,但改为八进制数字信号,则其码元速率R B8和信息速率R b8又为多少?答:(2)若改为8进制,由于码元宽度没有变化,故5.设某数字传输系统传输的码元宽度为试求:(1)数字信号为二进制时,码元速率和信息速率;(2)数字信号为十六进制时,码元速率和信息速率。
答:6.已知A ,B 两个八进制数字传输系统,它们的码元传输速率相同,在接收端相同时间分钟内,A 共收到m 个错误码元,B 共收到m+3个错误比特,试比较两系统哪个性能较好?为什么?答:由于两系统的传输速率相同,下面只求出A ,B 两系统的误码率即可,设码元速率为R B ,则 时间内系统传输的总码元数为。
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。
第一章绪论1-1设契文竽母总出观的傭率%0.105. I出班的慷率为0 002.试求凰聃工的信息量.W : I s -log 2—= log 2—-—二3 25 bit 耳2p 20.105I —log □ —= log h —-—= S. 97 bit “ s 2 r>e 10.002Id某信息鴻的符导■集由A3.CD和E■组成,设每一符寻独立出现,苴出现概率分别为1処1/^ 1/3"3/16- 5/15-试求该信息源符号的平均信息莹-解’平均信息星H二-士Pd叫Fgi^L1占设有囚个消蛊A 氏C D分别以概率"4、讹1/8< inWiS, S~消息的出®區目互独立的,试计算其平均信息量・解;平均信息量H=-JE-Z FQ叫P®i-】='-—log 2———log 2 ~ 一丄log 2 —' —log 2 —= 1C 打t/符号4 4 8 8 8 8 2 214—个由字母ABCD组成的字,时于鈕的霉一宇母用二进制晞中编罠,00代替也』1 1-WSJ0代替G11代替D爭T豚冲贯度为琢.(1〉不同茁字母等可能曲刪九试怜算博輪的平均信息速率,(2)若囹个字母掴啲等可能性分划为玖=1方刊=曲丹日削班曰/1山试计茸蒔输的平均18 息速率.解:⑴因〜字母对应两个二制脉沖•属干四进®符号,故f 字母的持期间为2X 曲传送字母的符号速率为&4 =——5一=1005少2x5x10^尊慨时.平均信息速率& =尽4血】4 = 2006/S⑵每个符号平均信息量为* 1 11 11 13 3H = _另第bg [舟=- —log 2—- -log 2 __ _kg 2 __ —bg 2 '—七{55 4 」44 4 10 10二1如b询号平均信息速率& = R^H=LOOx 1.985 = 198.5^/s丄国廨尔斯电码用点和剤的序员废送莎字母,划用持渎3单位的电流脉冲表示,点用持馋1个笙位的电流脉冲表示;且划出现的槪率是点出现的概率的g 〔1)求点和划的信息藝⑵求点利划的平均信息量°解;⑴由己知条件划出现的概率是点出现的槪率的値即P尸也闵且P^Ps=\,所以^=1M, P^=3!4划的信息量厶二-吨订二粉3点的信息量A = -Io Sa- = 0.41^. 3 1(2)平均信息、量H = -x0.^15+-x2 = 0电血“符号M共离散信宜源输出环蚣…鬲3个不同的符号耕号廈率为24UCI民苴中4个耕号出现概率为卫(吗) = P%) = l/l£Pg) = lf$P(q)=lF4其余符号等概出现。
通信原理第六版:《通信原理第六版》是2013年8月1日工业出版社出版的图书,作者是樊昌信、曹丽娜。
内容简介:《通信原理(第6版)》内容可以分为3部分。
一部分(第1章一第5章)阐述通信基础知识和模拟通信原理。
其中第2章(确知信号)是为了满足一些学校和专业的需要而增加的,对于许多本科通信工程专业的教学,完全可以跳过此章;第3章(随机信号)视需要情况可以作复习性讲述。
第二部分(第6章~第10章)主要论述数字通信、模拟信号的数字传输和数字信号的接收原理。
由于技术的不断发展和创新,数字调制和数字带通传输的内容非常丰富,将其放在一章内讲述会使篇幅过长,故分为两章(第7章和第8章)讲述,并且第8章的内容可以视需要,选用其中一部分学习,或者跳过不学,不会影响后面章节的理解。
第三部分(第11章~第14章)讨论数字通信中的编码和同步等技术,以及简要介绍诵倍网的概念。
作者简介:樊昌信,西安电子科技大学教授,博士生导师。
中国通信学会理事,中国电子学会学术工作委员会委员。
通信工程专家。
北京人。
著有《通信原理》、合著有《沃尔什函数及其在通信中的应用》。
曹丽娜,西安电子科技大学副教授。
图书目录:第1章绪论1.1 通信的基本概念1.2 通信系统的组成1.3 通信系统分类与通信方式1.4 信息及其度量1.5 通信系统主要性能指标1.6 小结思考题习题第2章确知信号2.1 通知信号的类型2.2 确知信号的频域性质2.3 确知信号的时域性质2.4 小结思考题习题第3章随机过程3.1 随机过程的基本概念3.2 平稳随机过程3.3 高斯随机过程3.4 平稳随机过程通过线性系统3.5 窄带随机过程3.6 正弦波加窄带高斯噪声3.7 高斯白噪声和带限白噪声3.8 小结思考题习题第4章信道4.1 无线信道4.2 有线信道4.3 信道的数学模型4.4 信道特性对信号传输的影响4.5 信道中的噪声4.6 信道容量4.7 小结思考题习题参考文献第5章模拟调制系统5.1 幅度调制(线性调制)的原理5.2 线性调制系统的抗噪声性能5.3 非线性调制(角度调制)原理5.4 调频系统的抗噪声性能5.5 名种模拟调制系统的比较5.6 频分复用和调频立体声5.7 小结思考题习题参考文献第6章数字基带传输系统6.1 数字基带信号及其频谱特性6.2 基带传输的常用码型6.3 数字基础信号传输与码间串扰6.4 无码间串拢的基带传输特性6.5 基带传输系统的抗噪声性能6.6 眼图6.7 部分响应和时域均衡6.8 小结思考题习题参考文献……第7章数字带通传输系统第8章新型数字带通调制技术第9章模拟信号的数字传输第10章数字信号的最佳接收第11章差错控制编码第12章正交编码与伪随机序列第13章同步原理第14章通信网附录A 巴塞伐尔定理附录B 误差函数值表附录C 贝塞尔函数值表附录D 式(7.5—18)和式(7.5—20)的推导附录E 带通模拟信号抽样定理的证明附录F A律的推导附录G 式(10.4—1)的计算附录H 式(10.5—7)的推导附录I 伽罗华域GF(2m)附录J 英文缩写名词对照表附录K 部分习题答案。
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。
习题解答《通信原理教程》樊昌信第一章 概论1.3 某个信息源由A 、B 、C 、D等4个符号组成。
这些符号分别用二进制码组00、01、10、11表示。
若每个二进制码元用宽度为5ms 的脉冲传输,试分别求出在下列条件下的平均信息速率。
(1) 这4个符号等概率出现;(2) 这4个符号出现的概率分别为1/4、1/4、3/16、5/16。
解: 每秒可传输的二进制位为:()20010513=⨯÷-每个符号需要2位二进制,故每秒可传输的符号数为:1002200=÷(1) 4个符号等概率出现时每个符号包含的平均信息量为: bit 24log 2=故平均信息速率为:s b R b /2002100=⨯=(2)每个符号包含的平均信息量为:bit 977.11651log 1651631log 163411log 41411log 412222=+++故平均信息速率为: s b R b /7.197977.1100=⨯=1.6 设一个信号源输出四进制等概率信号,其码元宽度为125s μ。
试求码元速率和信息速率。
解:码元速率为:()baud R B 80001012516=⨯÷=- 信息速率为:s kb R R B b /16280004log 2=⨯==第二章 信号2.2 设一个随机过程X(t )可以表示成:()()∞<<∞-+=t t t X θπ2cos 2其中θ在(0,2π)之间服从均匀分布,判断它是功率信号还是能量信号?并求出其功率谱密度或能量谱密度。
解:它的能量无限,功率有界,所以是一个功率信号。
`()[]()[]()()()πτθπτθππτπθπθπτπθπππ2cos 4224cos 2cos 22122cos 22cos 22020=+++=•+++=⎰⎰d t d t t由维纳-辛钦关系有:()()ττωωτd e R P j X -+∞∞-⎰=()()[]πωδπωδπ222++-=2.3 设有一信号可表示为:()()⎩⎨⎧>≥-=000exp 4t t t t x试问它是功率信号还是能量信号?并求出其功率谱密度或能量谱密度。