现代通信原理课后思考题答案

现代通信原理课后思考题答案

第⼀章

1、什么是数字信号和模拟信号，俩者的区别是什么？

凡信号参量的取值连续（不可数，⽆穷多），则称为模拟信号。凡信号参量只可能取有限个值，则称为数字信号。区别在于信号参量的取值

2、何谓数字通信，简述数字通信系统的主要优缺点

数字通信系统是利⽤数字信号来传递信息的通信系统。优点：抗⼲扰能⼒强、差错可控、易于与各种数字终端接⼝、易于集成化、易于加密处理。缺点：占⽤频带宽，需要同步

3（1）、画出数字通信系统的⼀般模型，简述各⽅框的主要功能

1) 信源编码与译码

数据压缩（减少码元数⽬和降低码元速率），减⼩传输带宽，提⾼通信的有效性。模/数转换，当信息源给出的是模拟语⾳信号时，信源编码器将其转换成数字信号，以实现模拟信号的数字传输。

2）信道编码与译码

通过加⼊监督码元（纠错/检错）提⾼通信的可靠性。

3）加密与解密通过加扰保证所传信息的安全性。

4）数字调制与解调

把数字基带信号转换成适合信道传输的频带信号。

3（2）、画出模拟通信系统的⼀般模型

3、（3）画出通信系统的⼀般模型，简述各⽅框的主要功能

信息源：把各种消息转换成原始电信号。

发送设备：将信源和信道匹配起来。

接收设备：放⼤和反变换，其⽬的是从受到⼲扰和减损的接收信号中正确恢复出原始电信号。

受信者：将复原的原始电信号还原成相应信息。

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？有效性——传输速率（传码率、传信率，频带利⽤率）可靠性——差错率（误码率、误信率）

5、按信号的流向和时间分类，通信⽅式有哪些？

单⼯、半双⼯、全双⼯

6、何谓码元速率和信息速率？他们之间的关系如何？

单位时间内传输码元的数⽬，单位时间内传递的平均信息量或⽐特数。

Rb=RB·H (b/s)

第⼆章

1、什么是随机过程，它具有哪些基本特征？

⽆穷多个样本函数的总体叫随机过程。其⼀，他是时间函数；其⼆，在固定的某⼀观察时刻t1， s（t1）是⼀个不含t变化的随机变量

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？

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俩个时刻获得的随机变量之间的关联程度。

3、什么是宽平稳随机过程？什么是严平稳随机过程

设有⼀个⼆阶矩随机过程，它的均值为常数，且相关函数仅是tao的函数，则称它为宽…

符合该公式的就是严……

4、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？

只与时间间隔tao有关

5、⾼斯过程有哪些性质？

1．对⾼斯过程⽽⾔，⼴义平稳和狭义平稳是等价的。也就是说，若⾼斯过程是⼴义平稳的，则它也⼀定是狭义平稳的。

2、对于⾼斯过程在不同时刻的值，互不相关和相互独⽴是等价的。也就是说，如果⾼斯过程的随机变量之间互不相关，则它们是统计独⽴的。

3、⾼斯过程通过线性系统，其输出也是⼀个⾼斯过程4均值与时间⽆关，协⽅差函数只与时间间隔有关

6、何谓⾼斯⽩噪声，他的概率密度函数，功率谱密度如何表⽰

功率谱密度均匀分布在整个频率范围内同时⼜满⾜⾼斯⽩噪声的噪声。

7、⾼斯窄带噪声的包络和相位分别服从什么概率分布？

瑞利分布均匀分布8、⾼斯窄带噪声的同相分量和正交分量的统计特性如何？

同相分量和正交分量也是零均值的平稳⾼斯过程，⽽且均值和kec（t）具有相同的⽅差

10、正弦波加窄带⾼斯噪声的合成包络服从什么分布？⼴义瑞利分布

9、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？ E【kes0（t）】=a。H（0）与直流传递函数的乘积

R0（t1，t1+tao）=R0（tao）

第三章

1、什么是狭义信道，什么是⼴义信道？

如果信道仅是指信号的传输媒质，称为狭义，如果信道不仅是传输媒质⽽且包括通信系统中的⼀些转换装置，称为⼴义

2、信道的组成框图：

2、在⼴义信道中，什么是调制信道？什么是编码信道？

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。编码器输出端到译码器输⼊端的部分，即编码信道包括调制器，调制信道和解调器。

3、如何区分⼀个信道是恒参信道还是随参信道？通信中的常⽤信道那些属于恒参信道，哪些属于随参信道？

如果传输媒质是基本不随时间变化的，是恒参信道，如果传输媒质随时间随机快变化，是随参信道。架空明线，电缆，中长波地传播，超短波及微波视距传播，⼈造卫星中继，光导纤维，及、光波视距传输媒质构成的⼴义信道都是恒参信道。.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.超短波电离层散射信道 .超短波超视距绕射信道都是随参信道。

4、什么是理想信道？理想信道的传输函数具有什么特点？

理想恒参信道是理想的⽆失真传输信道。特点：幅频特性和群迟延—频率特性为

常数，相频特性为w的线性函数

5、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？

线性失真:⽆新频率产⽣，且频率分量放⼤倍数不同。⾮线性失真：输出信号中产⽣新的谐波成分，改变了原信号频谱。主要有幅度—频率失真和相位—频率失真，均属于线性失真

6、群迟延—频率特性是如何定义的？它与⾏为—频率特性有何关系？

它是相位—频率特性的导数

7、随参信道的主要特点是什么，信号在随参信道中传输中传输时会产⽣哪些衰落现象？ 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。瑞利衰落，频率选择性衰落8、产⽣幅度衰落和频率弥漫的原因是什么？

多径传播

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？

相关带宽：信道传输特性相邻俩个零点之间的频率间隔。作为信号频谱的参考标准，保证接受信号的质量。

10、根据噪声的性质分类，噪声可以分为哪⼏类？各有什么特征？

单频噪声，脉冲噪声，起伏噪声。特征：单频，⼀种连续波⼲扰。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。起伏，具有很宽的频带，并且始终存在。

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？有热噪声，散弹噪声，宇宙噪声

12、信道容量是如何定义的

信道容量：对⼀个受加性噪声⼲扰且带宽给定的信道，其能实现⽆差错传输的理论上的信息传输速率最⼤值

第四章

1、调制在通信系统中的主要作⽤有哪些？

(1）将调制信号转换成适合于信道传输的已调信号；（2）减⼩⼲扰，提⾼系统抗⼲扰能⼒（3）实现信道的多路复⽤，提⾼信道利⽤率。(4)实现传输带快与信噪⽐之间的互换

2、什么是线性调制，线性调制⽅式有哪些？已调信号的时域和频域表⽰式，波形和频谱有哪些特点？

幅度调制是⽤调制信号去控制⾼频载波的振幅，⼜称线性调制。AM DSB SSB VSB 3、SSB信号的产⽣⽅法有哪些

滤波法和相移法

4、VSB滤波器的传输特性应满⾜什么条件？为什么？

在载频（wc）处具有互补对称奇对称特性，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。

5、如何⽐较俩个模拟通信系统的抗噪声性能？

⽐较器输出信噪⽐

6、DSB和SSB调制系统的抗噪声性能是否相同？为什么？

相同。如果在相同的输⼊信号功率，相同输⼊噪声功率谱密度，相同基带带宽的条件下⽐较，俩者是相同的

7、什么是频率调制，什么是相位调制，俩者关系如何？

使⾼频载波的频率或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FM或PM

8、简述窄带调频和宽带调频的区别、特点和应⽤

窄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，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

9、⽐较调幅系统和调频系统的抗噪声性能

在⾼调频指数时，调频系统的抗噪声性能远远好于调幅

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？

调频以增加带宽可以改善抗噪声性能

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？当输⼊信噪⽐减少到⼀定程度时，输出信噪⽐急剧下降，这种现象就是门限效应

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第五章

1、数字基带传输系统的基本组成以及各部分的功能如何？

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。

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？

数字基带信号，就是消息代码的电波型。矩形脉冲三⾓波⾼斯脉冲余弦脉冲。矩形脉冲易于形成和变换。

2、⼏种常见的基带信号波形：

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？

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。连续谱

4、构成AMI码和HDB3码的规则是什么？他们各有什么优缺点？

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、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少在判决时刻，前后码元波形之间的相互叠加就是码间串扰。造成误码。使基带传输特性H(w) 符合奈奎斯特第⼀准则

6、为了消除码间串扰，基带传输系统的传输还是应该满⾜什么条件？其相应的冲击响应具有什么特点？

冲击响应除t=0时取值不为0外，其他抽样时刻上的抽样值均为0

7、基带传输系统中传输特性的带宽是怎么定义的？与信号带宽的定义有什么不同？ B=w0/2pi 信号带宽是信号本⾝的频谱，B=fH-fL

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？

最⾼传输速率1/Ts最⼩传输带宽1/2Ts 频带利⽤率为2波特/赫兹

9、什么是最佳判决门限电平？使误码率最⼩的判决门限电平

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？A/2 0

11、⽆码间串扰时，基带系统的误码率与那些因素有关？如何降低系统的误码率？信号的峰值A 门限Vd 噪声功率。等概率发送，增⼤A/deten

12、什么是眼图，他有什么⽤处？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码的眼图应市什么图形？

眼图是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。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。可以定性反映码间串扰的⼤⼩和噪声的⼤⼩。

13、时域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？⼀般采⽤峰值失真准则和均⽅失真准则作为衡量标准。