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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。
第6章 数字基带传输系统一、判断题1．在线路编码中HDB 3码的编码效率要高于双相码的编码效率。
（）[南邮2011、2009研]【答案】√【解析】HDB 3码是1B1T 码，编码效率为2/3，双相码是1B2B 码，编码效率为1/2。
2．线路编码一般采用双极性波形，这样就可以没有直流分量，可以更好的适应信道。
（ ）[南邮2010研]【答案】√【解析】一般要求线路码的功率谱不应含有离散的直流分量，并尽量减小低频分量，双极性波形符合这一特点。
3．信号幅度相等时，单极性数字基带系统性能要优于双极性系统的性能。
（ ）[南邮2010研]【答案】×【解析】对于双极性不归零码，平均误比特率为；对于单极性不)2(21221nA erfc P b δ=归零码，平均误比特率为，所以在信号幅度A 、信息速率、接收低通)8(21222n A erfc P b δ=滤波器的带宽及噪声功率谱均相同的情况下，，即双极性基带系统的误码率比单21b b P P <4．部分响应改变了信号的谱特性，付出的代价是输出电平的增多，属于牺牲信噪比换取带宽。
（）[南邮2011研]【答案】√【解析】部分响应带来的好处是减少了串扰和提高了频带利用率，其代价是发送信号功率增加。
对于L进制信号，第Ⅰ、Ⅳ类部分响应信号的电平数为2L-1，因此输出电平增多，牺牲了信噪比换取带宽。
5．时域均衡器可以用可调的横向滤波器来实现。
（）[南邮2010研]【答案】√【解析】横向滤波器由延迟单元、抽头系数及加法器构成，可用作线性均衡器，在时域上实现均衡。
二、选择题1．在相同的传信率下，若采用不归零码，下列信号中带宽最小的是（）。
[南邮2009研]A．AMIB．1B2BC．CMID．Manchester【解析】AMI可看为单极性不归零码的变形，其带宽为R s；1B2B、CMI和Manchester均为双极性不归零码，提高了检错能力，但所需带宽增加，为2R s。
通信原理(第六版)课后习题答案第一章绪论1-1没奨文字母总出视笛⅛S率为O 105, X 的槪奉为0.002,试求总和Jr的信息量“解:I S— IQg 2 —= IOg ? —-—- 3.25 bii> S S 2P 5 1 0.105I X = Iog a—= IOg 2——-——=8.97bitT f30 0021∙2某信息源的符号集由査BCD和E组成，设每一符号独立出现其出现概率分别再1招，1/8» l/Et 3/1, 5/16-试求该信息源苻号的平均信息量Il解：平均信息量H = ~∑Fx) IOg 2 Fu i)J-I1 I 1 I i 1 1 I 1 3 I 3 5 I5=_ —log 3—_ —1Og a———log 3—- Io I g a----------------------------------- ——IGg 3-------4 2A8 e28 S 2 8 16 3 16 16 62 16=2.23 WW 号1-3设有四个消息乩B、C、D分别以M率1练1煤1/& 1门传送4消息的Lt®是相互独立Kh试计算其平均信息量*解：平均信息量j v = -∑¾)iog2¾)i-11.方竝/符号14—个由字母点PCD组成的宇，对于传输的毎一字母用二进制脉冲编码，00代替钉1 代替代替CJl代替D行个脉沖宽度为5沁Ii)不同的字母等可能版时.试计算传输的平均信息速率；⑺若环字母出现的等可能性分删为凡=1∕5∕>%Pe咫防剂W试计算传输的平均信息速率II解:(1X≡→ 字母对应两个二≡制脉沖,属于四进》」符号,故一b字母的持貓间为2× ‰τ 传送字母的符号速率为=——J—=IOO^刖2x5xl0^j等概时，平均信息速率& = Iog2 4 = 200⅛∕s(2)每个符号平均信息量为4 1 Il II 13 3H = -ZRTE=--L IOg 2---Iog3 --^IQg ,---Iog2- h 5 5 4 a 44 2 4 10 3IO=1.985 to/W 号平均信息速率肮=R M H =100xl.9S5 = 198 5⅛∕ff1-5国际莫尔斯电码用点和划的序列发送英文字母，划用持续3单位的电流脉冲表示，点用持续1个单位的电流脉沖表示]且划出现的概率是点出现的嘅率的1/3.⑴求点和划的信®⅛(2)求点和划的平均信S⅛≡解⑴由己知条件划出现的概率是点出现的概率的1/3,即P^∖β P2且Λ+⅛L 所以尸尸1砂Pj=3∕4划的信息量Z l= -IOS3- = 2⅛⅛43点的信息量厶=-Iog 2 - = 0-415⅛ii(2)平均信息量^ = ^XO.415+-^-x2 = 0.31驗/符号M某离散信忌獅出忌心…杯个不同的符号.符号逋率为如迥苴中4个符号出现概率为尸(殆=巩再)= IJg Pg = 1∕3>Fg= IM其余符号等概出现。
各章习题及解答第1章 绪论1—1 设英文字母E 出现的概率为0.105，x 出现的概率为0.002。
试求E 及x 的信息量。
解：英文字母E 的信息量为105.01log 2=E I =3.25bit 英文字母x 的信息量为 002.01log 2=x I =8.97bit 1—2 某信息源的符号集由A 、B 、C 、D 和E 组成，设每一符号独立出现，其出现概率分别为1/4、l/8、l/8/、3/16和5/16。
试求该信息源符号的平均信息量。
解：平均信息量，即信息源的熵为 ∑=-=n i i i x P x P H 12)(log )(=41log 412-81log 812-81log 812-163log 1632-165log 1652- =2.23bit/符号1—3 设有四个消息A 、BC 、D 分别以概率1/4、1/8、1/8和l/2传送，每一消息的出现是相互独立的，试计算其平均信息量。
解：平均信息量∑=-=n i i i x P x P H 12)(log )(=41log 412-81log 812-81log 812-21log 212- =1.75bit/符号1—4 一个由字母A 、B 、C 、D 组成的字。
对于传输的每一个字母用二进制脉冲编码，00代替A ，01代替B ，10代替C ，11代替D ，每个脉冲宽度为5ms 。
(1)不同的字母是等可能出现时，试计算传输的平均信息速率。
(2)若每个字母出现的可能性分别为P A =l/5，P B =1/4，P C =1/4，P D =3/10试计算传输的平均信息速率。
解：(1)不同的字母是等可能出现，即出现概率均为1／4。
每个字母的平均信息量为∑=-=ni i i x P x P H 12)(log )(=41log 4142⨯-=2 bit/符号 因为每个脉冲宽度为5ms ，所以每个字母所占用的时间为2×5×10-3=10-2s每秒传送符号数为100符号／秒(2)平均信息量为∑=-=ni i i x P x P H 12)(log )(=51log 512-41log 412-41log 412-103log 1032-=1.985 bit/符号 平均信息速率为 198.5 比特/秒1—5 国际莫尔斯电码用点和划的序列发送英文字母，划用持续3单位的电流脉冲表示，点用持续1个单位的电流脉冲表示；且划出现的概率是点出现概率的l/3；(1)计算点和划的信息量；(2)计算点和划的平均信息量。
第4章 信 道一、填空题1．若要使确定信号不失真地通过线性系统，则此系统要满足（）条件。
[北科2010研]【答案】H （）＝ω0j t Ke ω-【解析】信号经过信道不失真，信道要满足理想信道特性条件：幅频特性为一条水平线，相频特性是一条通过原点的直线，即H （）＝。
ω0j t Ke ω-2．信号通过随参信道多径传播，当信号带宽超过多径传播的最大时延差引起的相关带宽时，会产生（ ）衰落。
[北科2010研]【答案】频率选择性【解析】当通过随参信道传输的信号带宽大于多径信道相干带宽时，信号的不同频率分量受到不同程度的衰落，使信号受到频率选择性衰落，会引起码间干扰。
当信号的带宽远小于信道的相干带宽时，信号的频率分量通过信道传输所受到的衰落相同，信号受到平坦性衰落。
3．仙农信道容量公式是在（ ）条件下推导得到的。
[北科2010研]【答案】限时限频限功率的连续高斯白噪声信道【解析】对于带宽受限、平均功率有限的高斯白噪声连续信道，可推导出香农信道容量公式。
20log (1S C B N B=+4．由电缆、光线、卫星中继等传输媒质构成的信道是（ ）信道，由电离层反射、对流层散射等传输媒质构成的信道是（ ）信道。
[北科2010研；南邮2010研]【答案】恒参；随参【解析】由电缆、光纤、卫星中继等传输媒质构成的信道随环境变化很小，比较稳定，为恒参信道；而由电流层反射、对流层散射等传输媒质的性质随机变化，且电磁波信号的多径传输使得信道特性随时间随机变化，属于随参信道。
二、判断题1．无线移动通信信道中运动的速度越大和波长越大，引入的多普勒效应就越大。
（ ）[南邮2011研]【答案】×【解析】多普勒效应的产生是以相对运动为前提，而不是绝对速度。
2．如果符号的间隔小于无线信道的相干时间，则该信道属于时间选择信道。
（）[南邮2011研]【答案】×【解析】符号的间隔小于无线信道的相干时间等价于带宽大于相关带宽，属于频率选择信道。
第11章 差错控制编码一、填空题1．码组（01001）的码重为（ ），它与码组（10011）之间的码距是（）。
[华中科技大学2002研]【答案】2；3。
【解析】在线性分组码中，通常把码组中所含“1”的数目定义为码组重量，称为汉明重量，简称码重。
把两个码组中对应位置上具有不同二进制码元的位数定义为码组距离，称为汉明距离，简称码距。
2．线性分组码（n ，k ），若要求它能纠正2个随机错误其最小码距为（ ）。
若要求它能纠正2个随机错误且能检测到4个随机错误则其量小码距为（ ）。
[华中科技大学2002研；北科2011研]【答案】5；7。
【解析】设码组间的最小码距为。
①若要发现e 个独立随机错误，则要满足min d min d ；②若要纠正t 个独立随机错误，则要满足，所以若纠正2min 1d e ≥+min d min 21d t ≥+个随机错误，则；③若要发现e （e>t ）个同时又纠正t 个独立随机错min 2215d =⨯+=误，则要满足，所以若能纠正2个随机错误且能检测到4个随机错误，min d min 1d t e ≥++则。
min 2417d =++=二、判断题模拟通信可以采用编码加密，从而实现保密通信。
（）[南邮2010研]【答案】×【解析】编码加密是对数字序列而言的，模拟信号无法进行编码加密。
三、选择题1．纠错码的编码效率越高引入的冗余越（），通常纠检错能力越（）。
[南邮2009研]A．少，低B．多，高C．多，低D．长，强【答案】A【解析】纠错码就是用n比特的码元代替k比特的码元（n>k），对于相同的k，编码效率k/n越大，则n越小，引入的冗余n-k越小，而纠检错能力取决于冗余，冗余度小纠检错能力越低。
2．纠错码的应用可以改善通信系统的误码性能，但是付出的代价是（）。
[南邮2010研]A．误码率B．信噪比C．效率D ．带宽【答案】D【解析】纠错码通过在发送信息码元序列中增加监督码元实现纠（检）错功能，这样做的结果使发送序列增长，冗余度增大。
第11章 差错控制编码
11.1 本章要点详解
本章要点
■概述
■纠错编码的基本原理
■纠错编码的性能
■简单的实用编码
■线性分组码
■循环码
■卷积码
■Turbo码
■低密度奇偶校验码
■网络编码调制
重难点导学
一、概述
1．分类
从差错控制角度看，按加性干扰引起的错码分布规律的不同，信道可分为三类：随机信道、突发信道和混合信道。
根据差错控制方式的不同，可分为四类：检错重发法(ARQ)、前向纠错法(FEe)、反馈检验法和检错删除。
2．自动要求重发系统（ARQ）
（1）停止等待ARQ系统
数据按分组发送。
每发送一组数据后发送端等待接收端的确认(ACK)答复，然后再发送下一组数据。
系统是工作在半双工状态，时间没有得到充分利用，传输效率较低
（2）拉后ARQ系统
发送端连续发送数据组，接收端对于每个接收到的数据组都发回确认(ACK)或否认(NAK)答复。
在这种系统中需要对发送的数据组和答复进行编号，以便识别。
显然，这种系统需要双工信道。
（3）选择重发ARQ系统
它只重发出错的数据组，因此进一步提高了传输效率。
二、纠错编码的基本原理
在信息码元中按一定规则增加一些监督码元，并利用信息码元与监督码元间的关系来发现、纠正误码的方法。
监督位越多，检（纠）错能力越强，但传输速率越高，要求带宽越大。
为每组信息码元附加若干监督码的编码称为分组码。
分组码中，码组中“1”的数目称为码组的重量，简称码重；把两个码组中对应位置上数字不同的位数称为码组的距离，简称码距；某种编码中各个码组之间距离的最小值称为最小码距，记为d0。
一种编码的最小码距的大小直接关系着这种编码的检错和纠错能力。
关系如下：
（1）为了检测e个错码，要求最小码距：d o≥e+1；
（2）为了纠正t个错码，要求最小码距：d o≥2t+1；
）为了纠正t个错码，同时检测e个错码，要求最小码距d o≥e+t+l(e＞t)。
（3
三、纠错编码的性能
编码效率：简称码率，信息码元数ｋ与编码组的总码元数ｎ的比值，即Ｒe＝k/n。
冗余度：监督码元数（n-k）和信息码元数k的比值，即（n-k）/k。
编码增益：在保持误码率恒定条件下，采用纠错编码所节省的信噪比称为编码增益。
一般说来，采用纠错编码后，误码率总是能够得到很大改善的。
改善的程度和所用的编码有关。
四、简单的实用编码
1．奇偶校验码
这是一种最简单的检错码，监督位只有一位，在计算机数据传输中得到广泛应用。
假设奇偶监督码的码字表示为(a n-1，a n-2，...a 0)，则偶校验码：a n -1a n -
⊕2…a 0＝0(即编码后该码组中1的个数为偶数)，奇校验码:＝1(即编码
⊕021....a a a n n ⊕⊕--后该码组中1的个数为奇数)；可见这种码的最小码距为2，只能发现奇数个错误，不能检测偶数个错误；用于随机信道。
2．二维奇偶校验码
为了提高奇偶校验码对突发错误的检测能力，可以考虑用二维奇偶校验码。
将若干奇偶校验码排成苦干行，然后对每列进行奇偶校验，放在最后一行，如：
21022
212012
111............
.........m n m n m n n n n c c c a a a a a a ------可以发现某一行或某一列上的所有奇数个错误，可以发现长度不大于行数（或列数）
的突发错误；用于突发信道。
3．恒比码
又称等重码，这种码的码子中1和0的位数保持恒定比例。
由于每个码字的长度是相同的，若1、0恒比，则码字必等重。
这种码检测时，只要计算接收码组中“１”的数目是否正确，就知道有无错码；能检测出所有1个和奇数个错误，并能部分检测出偶数个错误（成对交换错误则检测不出），多用于电传、电报。
4．正反码
正反码是一种简单的能够纠正错码的编码。
其中的监督位数目与信息位数目相同，若信息码中“1”的个数为奇数，则监督码和信息码相同；反之则为其反码。
正反码解码时，将信息码和监督码进行模二加，结果中的“1”若为奇数，则该码就是检验码。
反之则取反码作为校验码。
然后根据表11-1进行判别。
表11-1 检验码组和错码的关系。
