信道容量一定时

通信原理填空1.数字通信系统包括信源、信源编码、信道编码，信道、解调、信道解码、信源解码和收信者。

2.数字信号的基带传输与载波传输的区别是：信道的条件不同：基带传输是在有线信道中传输，载波传输是在无线信道或光信道中传输。

3.脉冲编码调制主要包括：抽样、量化和编码三个部分。

4.一般情况下，在一个分组码码组内纠正t个误码，同时检测e （e>t）个误码，要求最小码距dmin≧e+t+1.；在一个分组码码组内检测e个误码，要求最小码距dmin≧e+1；；在一个分组码码组内检测t个误码，要求最小码距dmin≧2t+1.。

某一分组码中，码组间最小码距5，在一个码组内该分组码最多可以检测出4个误码，最多可以纠正2个误码。

5.香农信道容量公式为C=Wlog2（1+S/N），由此公式可知，当信道带宽无限增大时，信道容量仍然是有限的。

由定理可知：在码长及发送信息速率一定的情况下，为减小编码错误概率应增大信道容量。

6.设基带信号为m(t)，载波为coswct，则单边带上边带信号的一般表示式为s(t)=1/2m(t)coswct-1/2m(t)sinwct.7.设计最佳线性滤波器的两种准则是：最大输出信噪比准则、最小错误概率准则。

8.非线性调制是指已调信号的频谱中将出现与调制信号无对应线性关系的分量。

9.非均匀量化是指量化间隔是不相等的量化。

10.循环码的主要性质包括封闭性、循环性和线性。

11.若信息速率为Rb，码元速率为Rs，每个码元有N 种可能出现的符号，则它们之间的关系满足：Rb=Rslog2N(b/s)。

12.设输出信号s(t)，则匹配滤波器的时域冲激响应h(t)为：h(t)=kS(T-t).13.一个产生最长线性反馈移位寄存器序列（即m序列）的n级移位寄存器，其本原多项式F(x)必须满足的三个条件为：F(x)是既约的，既不能再分解因式；F(x)可整除xm+1,m=2n-1;;F(x)不能整除xq+1，q<m。

1．以下属于恒参信道的是（）。

A．微波对流层散射信道 B．超短波电离层散射信道C．短波电离层反射信道 D．微波中继信道2．改善恒参信道对信号传输影响的措施是（）。

A．采用分集技术 B．提高信噪比 C．采用均衡技术 D．降低信息速率3．随参信道所具有的特点是（）。

A．多经传播、传输延时随时间变化、衰落B．传输损耗随时间变化、多经传播、衰落C．传输损耗随时间变化、传输延时随时间变化、衰落D．传输损耗随时间变化、传输延时不随时间变化、多经传播4．根据信道的传输参数的特性可分为恒参信道和随参信道，恒参信道的正确定义是（）。

A．信道的参数不随时间变化 B．信道的参数不随时间变化或随时间缓慢变化C．信道的参数随时间变化 D．信道的参数随时间快速变化5．以下信道属于随参信道的是（）。

A．电缆信道 B．短波信道 C．光纤信道 D．微波中继信道6．调制信道的传输特性不好将对编码信道产生影响，其结果是对数字信号带来（）。

A．噪声干扰 B．码间干扰 C．突发干扰 D．噪声干扰和突发干扰7．改善随参信道对信号传输影响的措施是（）。

A．提高信噪比 B．采用分集技术 C．采用均衡技术 D．降低信息速率8．连续信道的信道容量将受到“三要素”的限制，其“三要素”是（）。

A．带宽、信号功率、信息量 B．带宽、信号功率、噪声功率谱密度C．带宽、信号功率、噪声功率 D．信息量、带宽、噪声功率谱密度9．以下不能无限制地增大信道容量的方法是（）。

A．无限制提高信噪比 B．无限制减小噪声 C．无限制提高信号功 D．无限制增加带宽10．根据香农公式以下关系正确的是（）。

A．信道容量一定，信道的带宽越宽信噪比的要求越小； B．信道的容量与信道的带宽成正比；C．信道容量一定，信道的带宽越宽信噪比的要求越高； D．信道的容量与信噪比成正比。

11．起伏噪声是加性噪声的典型代表，起伏噪声包括：、和。

12．当无信号时，则传输信道中将加性干扰，乘性干扰。

通信原理简答题题库(部分)2πΔf/Δm，其中Δf为频偏，Δm为调制信号的最大频率偏移。

调制制度增益与信号带宽呈反比例关系，即带宽越宽，调制制度增益越小。

这说明在FM系统中，带宽越宽，频偏越小，调制制度增益越小，系统对噪声的抗干扰能力越强。

难度：较难3.在大信噪比情况下，宽带调频系统具有高的制度增益，因此具有良好的抗噪声性能。

10.码间串扰是由于系统传输特性不理想导致的，会使前后码元的波形畸变、展宽，从而对当前码元的判决造成干扰。

严重时会造成错误判决。

11.对于模拟通信系统，已调信号带宽越小，解调器输出信噪比越高，可靠性越好。

对于数字通信系统，频带利用率越高，误码率越小，可靠性越高。

12.CRC编码校验过程包括将待发送数据多项式T(x)乘以生成多项式G(x)的最高次幂，将结果除以G(x)得到余数R(x)，将R(x)作为一个整体发送，接收端进行同样的运算得到余数R'(x)，比较两余数判断传输是否正确。

13.DPSK系统差分相干解调系统框图如下：信号接收 -。

差分解调 -。

相干解调 -。

信号恢复14.增量调制会产生一般噪声和过载量化噪声，前者由量化误差产生，后者由于量化速度跟不上模拟信号的变化速度。

要改善前者可以减小量化台阶，改善后者可以增大采样频率。

15.数字通信的优势包括抗干扰能力强、传输差错可控、易于数字信号处理、易于加密和实现各种信息综合传输。

缺点是系统设备复杂、对同步要求高、占用更宽的系统频带。

16.按消息的物理特征，通信系统可以分为电报通信系统、电话通信系统、数据通信系统、图像通信系统等。

8、什么是奈奎斯特定理？它的作用是什么？答案：奈奎斯特定理是指在进行抽样时，抽样频率必须大于等于信号最高频率的两倍，否则会出现混叠现象。

它的作用是保证抽样后的离散信号能够完整地表示原始信号的信息，避免信息的丢失和失真。

难度：中9、什么是香农公式？它包含哪些要素？答案：香农公式是用来计算数字通信系统的最大传输速率的公式，它包含三个要素：信道带宽、噪声功率谱密度和信号平均功率。

一、填空题(每小题2分,共20分，每小题全答对得2分，答错一个空本小题不得分)1.参照ISO/OSI标准模型，CAN通信模型包括物理层和数据链路层两层。

2.通信系统是传递信息所需的一切技术设备的总和.它一般由信息源和信息接收者，发送设备、接收设备和传输媒介几部分组成。

3.在Profibus中，SFC14用于数据解包,而SFC15用于_数据打包。

4.工业自动化网络控制系统不单单是一个完成数据传输的通信系统，还是一个借助网络完成控制功能的自控系统。

5.光纤分为单模和多模两种类型，其传输原理都是基于光的全反射.6.幅值键控、频移键控和相移键控是模拟数据编码的三种方式。

7.采用高低电平的矩形脉冲信号来表达数据的0、1状态的编码方式称为数字数据编码.8.按照地理分布距离和覆盖范围来看，计算机网络可以分为广域网、城域网和局域网。

9.PROFIBUS的总线存取控制机制是主站之间采用令牌总线机制,主站与从站之间采用主从机制。

10.同步是数据传输中必须要解决的重要问题，在报文帧的传送过程中有三种同步方式：位同步、字同步和帧同步。

二、判断题(每小题2分，共20分，答对得2分,答错不得分）1.在CAN总线中，发出报文的节点称为报文发送器，如果总线不处于空闲状态,一个不是报文发送器的接点称为接收器。

(√）2.全双工通信与半双工通信都可以实现数据的接收与发送，但是，在同一时间点，半双工通信只能实现数据的收或发功能. （√）3.现场总线之所以具有较高的测控性能，一是得益于仪表的智能化，二是得益于设备的通信化。

（√）4.CSMA/CD在发送之前要先侦听线路有无数据在发送，以后在数据发送过程中就不需要判断有无冲突存在了.（)5.FTT—CAN采用柔性时间触发协议，最大特点是能根据需求在线修改网络策略,调整通信参数，添加新报文等。

(√）6.ISO/OSI的7层参考模型中的物理层主要是处理机械的、电气的和过程的接口，以及物理层下的物理传输介质等问题。

通信理论基本概念信号带宽：信号频谱的宽度，也就是信号的最⾼频率分量与最低频率分量之差，譬如，⼀个由数个正弦波叠加成的⽅波信号，其最低频率分量是其基频，假定为f =2kHz，其最⾼频率分量是其7次谐波频率，即7f =7×2=14kHz，因此该信号带宽为7f- f =14-2=12kHz。

信道带宽：信道可以不失真地传输信号的频率范围。

为不同应⽤⽽设计的传输媒体具有不同的信道质量，所⽀持的带宽有所不同。

信号传输频率的最⼤值和最⼩值之差(Hz)。

信道带宽则限定了允许通过该信道的信号下限频率和上限频率，也就是限定了⼀个频率通带。

⽐如⼀个信道允许的通带为1.5kHz⾄15kHz，其带宽为13.5kHz，上⾯这个⽅波信号的所有频率成分当然能从该信道通过，如果不考虑衰减、时延以及噪声等因素，通过此信道的该信号会毫不失真。

然⽽，如果⼀个基频为1kHz的⽅波，通过该信道肯定失真会很严重；⽅波信号若基频为2kHz，但最⾼谐波频率为18kHz，带宽超出了信道带宽，其⾼次谐波会被信道滤除，通过该信道接收到的⽅波没有发送的质量好；那么，如果⽅波信号基频为500Hz，最⾼频率分量是11次谐波的频率为5.5kHz，其带宽只需要5kHz，远⼩于信道带宽，是否就能很好地通过该信道呢？其实，该信号在信道上传输时，基频被滤掉了，仅各次谐波能够通过，信号波形⼀定是不堪⼊⽬的。

通过上⾯关于信号带宽和信道带宽的分析并进⼀步推论，可以得到这样⼀些结果：（1）如果信号与信道带宽相同且频率范围⼀致，信号能不损失频率成分地通过信道；（2）如果带宽相同但频率范围不⼀致时，该信号的频率分量肯定不能完全通过该信道（可以考虑通过频谱搬移也就是调制来实现）；（3）如果带宽不同⽽且是信号带宽⼩于信道带宽，但信号的所有频率分量包含在信道的通带范围内，信号能不损失频率成分地通过；（4）如果带宽不同⽽且是信号带宽⼤于信道带宽，但包含信号⼤部分能量的主要频率分量包含在信道的通带范围内，通过信道的信号会损失部分频率成分，但仍可能被识别，正如数字信号的基带传输和语⾳信号在电话信道传输那样；（5）如果带宽不同⽽且是信号带宽⼤于信道带宽，且包含信号相当多能量的频率分量不在信道的通带范围内，这些信号频率成分将被滤除，信号失真甚⾄严重畸变；（6）不管带宽是否相同，如果信号的所有频率分量都不在信道的通带范围内，信号⽆法通过；（7）不管带宽是否相同，如果信号频谱与信道通带交错，且只有部分频率分量通过，信号失真。

《信息论与编码》实验报告《信息论与编码》实验报告实验序号：02 实验项目名称：离散信道及其信道容量结论：1、当输入和输出符号个数相同，且都等于r 时，则此信道称为强对称信道或均匀信道；2、这类信道中总的错误概率为 p ，对称地平均分配给r-1个输出符号。

实验内容二：平均互信息I （X ；Y ）是凸函数的论文一、 问题：由信源的概率分布P （Y ）=对x 求和P （X ）*P(Y|X)和平均互信息I(X;Y)=对x,y 求和p(x)*P(y|x)*logP(y|x)/P(y)可知，平均互信息只与信源的概率分布和信道的传递概率有关，但是它们之间有种什么关系？二、 证明定理一：平均互信息I(X;Y)是输入信源的概率分布P(x)的形函数（上凸函数）解： 根据上凸函数的定义来证明，先固定信道，即信道的传递概率P(y|x)是固定的。

那么平均互信息I(X;Y)将只是P(x)的函数，简写成I[P(x)]。

现选择输入信源X 的两种已知的概率分布P1(x)和P2(x)。

其对应的联合分布概率为P1(xy)=P1(x)P(y|x)和P2(xy)=P2(x)P(y|x)，因而信道输出端的平均互信息分别为I[P1(x)]和I[P2(x)]。

再选择输入变量X 的另一种概率分布P(x)，令01θ<<，和1θθ+=，而P(x)= 12()()P x P x θθ+，因而得其相应的平均互信息为I[P(x)]。

根据平均互信息的定义得1212,,,12[()][()][()](|)(|)(|)()log()log ()log ()()()x yx y x y I P x I P x I P x P y x P y x P y x P xy P xy P xy P y P y P y θθθθ+-=+-∑∑∑结论：平均互信息与信源的概率分布有关，有上可知，平均互信息是输入信源的概率分布P(x)的形凸函数。

定理二：平均互信息I(X;Y)是信道传递概率P(Y|X)的形凸函数（又称下凸函数）猜想：由平均互信息是输入信源的概率分布的形凸函数知，当固定某信道时，选择不同的信源（其概率分布不同）与信道连接，在信道输出端接收到每个符号后获得的信息量是不同的。

奈奎斯特定理和⾹农定理要搞清楚这两个定理，我们要先弄懂⼀些术语定义：波特率（baud rate）、⽐特率（bit rate）、带宽（bandwidth）、容量（capacity）、信噪⽐、电平等。

波特率波特率（也称信息传送速率、码元速率、符号速率、或传码率），其定义为每秒钟传送码元的数⽬，码元速率的单位为“波特”，常⽤符号“Baud”表⽰，简写为“B”。

⼀个数字脉冲就是⼀个码元，我们⽤码元速率表⽰单位时间内信号波形的变换次数，即单位时间内通过信道传输的码元个数。

若信号码元宽度为T秒，则码元速率B为：⽐特率⽐特率也称数据传输速率，它的定义是单位时间内可以传输的⽐特数，单位为bps。

⽐特率的计算公式为：怎么理解⽐特率和波特率之间的关系呢？我们可以假设⼀个信号只有两个电平状态，那么这个时候可以把低电平理解为“0”，⾼电平理解为“1”，这样每秒钟电平变化的次数也就是传输的0，1个数了，即⽐特率 = 波特率。

但是有些信号可能不⽌两个电平，⽐如⼀个四电平的信号状态，那么每个电平就可以被理解成“00”，“01”，“10”，“11”，这样每次电平变化就能传输两位的数据了，即⽐特率 = 2 × 波特率。

带宽和容量我们再来看看带宽和容量的概念。

⼀般信道都有⼀个最⾼的信号频率（注意不是波特率哦，频率是指每秒钟的周期数，⽽每个周期都会有⼏次电平变化。

恩，看到区别了吧）和最低的信号频率，只有在这两个频率之间的信号才能通过这个信道，这两个频率的差值就叫做这个信道的带宽，单位是Hz。

信道的容量⼜是怎么回事呢？我们知道数据在信道中传输会有他们的速度——⽐特率，这⾥⾯最⾼的⽐特率就叫做这个信道的容量，单位是bps。

就好象每条公路都有他们的最⾼限速，那么所有在⾥⾯开的车都不会超过这个速度（这⾥我们假设违章的都被警察叔叔抓⾛了）。

⼝语中也会把信道容量叫做“带宽”的，⽐如“带宽10M的⽹络”，“⽹络带宽是10M”等等。

所以这两个概念也很容易混淆：我们平常所说的“带宽”不是带宽，⽽是信道容量，这⼀点⼼⾥要清楚（虽然⼝头上是改不掉了。