通信课本习题和答案及解析
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WORD格式可编辑习题1-1 设英文字母E出现的概率=0.105,X出现的概率为=0.002,试求E和X的信息量各为多少?1-2 某信源的符号集由A、B、C、D、E、F组成,设每个符号独立出现,其概率分别为1/4、1/4、1/16、1/8、1/16、1/4,试求该信息源输出符号的平均信息量。
1-3 设一数字传输系统传送二进制信号,码元速率RB2=2400B,试求该系统的信息速率Rb2=?若该系统改为传送16进制信号,码元速率不变,则此时的系统信息速率为多少?1-4 已知某数字传输系统传送八进制信号,信息速率为3600b/s,试问码元速率应为多少?1-5 已知二进制信号的传输速率为4800b/s,试问变换成四进制和八进制数字信号时的传输速率各为多少(码元速率不变)?1-6 已知某系统的码元速率为3600kB,接收端在l小时内共收到1296个错误码元,试求系统的误码率=?1-7 已知某四进制数字信号传输系统的信息速率为2400b/s,接收端在0.5小时内共收到216个错误码元,试计算该系统=?l-8 在强干扰环境下,某电台在5分钟内共接收到正确信息量为355Mb,假定系统信息速率为1200kb/s。
(l)试问系统误信率=?(2)若具体指出系统所传数字信号为四进制信号,值是否改变?为什么?(3)若假定信号为四进制信号,系统传输速率为1200kB,则=?习题答案1-1 解:1-2 解:WORD格式可编辑1-3 解:1-4 解:1-5 解:1-6 解:1-7 解:1-8 解:2-2 设某恒参信道的传递函数,和都是常数。
试确定信号通过该信道后的输出信号的时域表达式,并讨论信号有无失真?2-3 某恒参信道的传输函数为,其中,和为常数,试确定信号通过后的输出信号表示式,并讨论有无失真。
2-4 假设某随参信道的二径时延差τ为1ms,试问在该信道哪些频率上传输衰耗最大?选用哪些频率传输信号最有利(即增益最大,衰耗最小)?2-5已知带限白噪声的功率谱密度如图P2-2所示。
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。
5.3已知信号x(t)=10cos(20πt)cos(200πt),抽样频率fs=250HZ。
(1)求抽样信号xs(t)的频谱;(2)要求无失真恢复x(t),试求出对xs(t)采用的低通滤波器的截止频率;(3)试求无失真恢复x(t)情况下的最低抽样频率fs。
错误!未指定书签。
解:(1)题目给出的信号可表示为x(t)=10cos(20πt)cos(200πt)=5[cos(220πt)+cos(180πt)]信号的频谱为X(ω)=5π[δ(ω-220π)+ δ(ω+220π)+ δ(ω-180π)+ δ(ω+180π)]由题目条件可知抽样频率fs=250HZ,抽样角频率ω=2π﹡250=500π(rad/s)抽样周期Ts=1/fs=1/250(s)由教材式(5-3)可写出抽样信号的频谱Xs(ω)=1/Ts (ω-nωs)=250Σ5π[δ(ω-220π-500nπ)+ δ(ω+220π-500nπ)+δ(ω-180π-500nπ)+δ(ω+180π-500nπ)](2)原信号x(t)为双频信号,角频率为180π和220π。
要求无失真恢复x(t),滤波器的截止频率要确保频率高的信号通过,所以滤波器的截止频率为fa=220π/2π=110(HZ)(3)原信号x(t)为双频信号,最低抽样频率应以频率高的信号为准,所以最低抽样频率为fb=2fa=2﹡220π/2π=220(HZ)5.17若A律13折线编码器的满载电平Vmax=5v,输入抽样脉冲幅度为-0.09275v。
设最小量化间隔为2个单位,归一化值1分为4096个单位。
求编码器的输出码组,并计算量化误差。
解:输入抽样脉冲幅度为-0.9375v,所对应的归一化电平值为x=Vi/Vmax﹡4096Δ=-0.9375/5﹡4096Δ=-768Δ对照教材表5-3,编码过程如下所述。
因为样值为负,所以极性码M1=0。
将抽样值与段落码的起始电平相比较,768Δ>512Δ,说明768Δ位于第六段,所以段落码M2M3M4=101减去该段的起始电平,768Δ-512Δ=256Δ,将剩余电平与电平码逐位比较256Δ-256Δ=0Δ所以段内码M5M6M7M8=1000得到编码码组C=01011000由编码码组可计算样值的恢复值X=-(512Δ+256Δ-32Δ/2)=-752Δ量化误差的归一化电平值为q=-752Δ-(-768Δ)=16Δ量化误差的绝对电平值为q=16Δ/4096Δ﹡5=0.01956.1已知二元信息序列为01001100000100111,画出它所对应的双极性非归零码、传号差分码、CMI码、数字双相码的波形。
第一部 通信原理部分习题答案第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∑=-=ni 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∑=-=ni 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。
《通信原理》习题参考答案第一章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: )(25.3105.01)(log 2bit E I ==)(97.8002.01)(log 2bit X I == 题解:这里用的是信息量的定义公式)(1log x P I a =注:1、a 的取值:a =2时,信息量的单位为bita =e 时,信息量的单位为nita =10时,信息量的单位为哈特莱2、在一般的情况下,信息量都用bit 为单位,所以a =21-2. 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1/4,1/8,1/8,3/16和5/16。
试求该信息源符号的平均信息量。
解:方法一:直接代入信源熵公式:)()()()()(E H D H C H B H A H H ++++=516165316163881881441log log log log log 22222++++=524.0453.083835.0++++= 符号)/(227.2bit =方法二:先求总的信息量I)()()()()(E I D I C I B I A I I ++++= 516316884log log log log log 22222++++= 678.1415.2332++++= )(093.12bit =所以平均信息量为:I/5=12.093/5=2.419 bit/符号题解:1、方法一中直接采用信源熵的形式求出,这种方法属于数理统计的方法求得平均值,得出结果的精度比较高,建议采用这种方法去计算2、方法二种采用先求总的信息量,在取平均值的方法求得,属于算术平均法求平均值,得出结果比较粗糙,精度不高,所以尽量不采取这种方法计算注:做题时请注意区分平均信息量和信息量的单位:平均信息量单位是bit/符号,表示平均每个符号所含的信息量,而信息量的单位是bit ,表示整个信息所含的信息量。
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。
第一章 通信系统概论一 填空选择题1.数字通信系统的主要优点是 __抗干扰能力强噪声不积累 、差错可控、容易加密_、可实现综合化(便于集成)等_。
2.通信系统的主要质量指标通常用_有效性_和可靠性_衡量, FSK 系统指标具体用_传输速率(传码率、传信率)和_差错率(误码率、误信率)_衡量,FM/PM 系统具体指标用_有效传输频带 和_信噪比_衡量。
3.已知二进制数字信号在2分钟共传送72000个码元,0、1码等概率出现,则码元速率为600B ,信息速率为600b/s ;传送1小时后,接收到的错码为216个,其误码率为10-4;若保持码元速率不变,变换为8进制传输,每个码元所含信息量为3 ,信息速率为1800b/s 。
4.通信是指消息由一地向另一地进行______,主要质量指标是_____和_____,它们在数字通信系统中具体为_____和_____。
5.在码元速率相同的条件下,16进制数字调制系统的信息速率是二进制的4 倍。
6.按传输媒介,通信系统可分为有线通信系统、无线通信系统。
7.数字通信系统的有效性指标包括 ( D )A.信息传输速率B.符号传输速率C.频带利用率D.以上都包括8.在码元速率相同条件下,m 进制数字调制系统的信息速率是二进制的 log 2m 倍。
9.通信系统按其传输信号形式分可分为模拟通信系统和数字通信系统 。
10.通信系统按信道中传输的信号不同分为模拟通信系统 和 数字通信系统11.衡量通信系统主要指标是有效性和可靠性,前者主要是消息传输速率问题,而后者是指消息传输的 质量问题。
12.设有四个信息A 、B 、C 、D 分别以概率1/4、1/8、1/8、1/2传送,每个消息出现是相互独立的,其平均信息量H=__1.75b/符号__。
13.设有4个消息符号,其出现概率是21、41、81、81各消息符号出现是相对独立的,该符号集的平均信息量为 1.75b/符号 。
14.某四元制信源,各符号对应的概率分别为21、41、81、1,则该信源符号的平均信息量为 1.75b/符号 。
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。
第一章 通信系统概论一 填空选择题1.数字通信系统的主要优点是 __抗干扰能力强噪声不积累 、差错可控、容易加密_、可实现综合化(便于集成)等_。
2.通信系统的主要质量指标通常用_有效性_和可靠性_衡量, FSK 系统指标具体用_传输速率(传码率、传信率)和_差错率(误码率、误信率)_衡量,FM/PM 系统具体指标用_有效传输频带 和_信噪比_衡量。
3.已知二进制数字信号在2分钟内共传送72000个码元,0、1码等概率出现,则码元速率为600B ,信息速率为600b/s ;传送1小时后,接收到的错码为216个,其误码率为10-4;若保持码元速率不变,变换为8进制传输,每个码元所含信息量为3 ,信息速率为1800b/s 。
4.通信是指消息由一地向另一地进行______,主要质量指标是_____和_____,它们在数字通信系统中具体为_____和_____。
5.在码元速率相同的条件下,16进制数字调制系统的信息速率是二进制的4 倍。
6.按传输媒介,通信系统可分为有线通信系统、无线通信系统。
7.数字通信系统的有效性指标包括 ( D )A.信息传输速率B.符号传输速率C.频带利用率D.以上都包括8.在码元速率相同条件下,m 进制数字调制系统的信息速率是二进制的 log 2m 倍。
9.通信系统按其传输信号形式分可分为模拟通信系统和数字通信系统 。
10.通信系统按信道中传输的信号不同分为模拟通信系统 和 数字通信系统11.衡量通信系统主要指标是有效性和可靠性,前者主要是消息传输速率问题,而后者是指消息传输的 质量问题。
12.设有四个信息A 、B 、C 、D 分别以概率1/4、1/8、1/8、1/2传送,每个消息出现是相互独立的,其平均信息量H=__1.75b/符号__。
13.设有4个消息符号,其出现概率是21、41、81、81各消息符号出现是相对独立的,该符号集的平均信息量为 1.75b/符号 。
14.某四元制信源,各符号对应的概率分别为21、41、81、1,则该信源符号的平均信息量为 1.75b/符号 。
通信工程基础(课后习题答案)通信工程基础(课后题答案)1. 信号传输1.1 信号类型- 模拟信号:连续变化的信号,可以表示连续的信息。
- 数字信号:离散变化的信号,只能表示离散的信息。
1.2 信号传输的方式- 平衡传输:使用两个导线,信号通过电流的正负值来表示。
- 非平衡传输:使用一个导线和地线,信号通过电流的有无来表示。
1.3 信号传输的介质- 导线传输:使用金属导线进行信号传输。
- 光纤传输:使用光纤作为传输介质,将光信号转化为电信号进行传输。
2. 带宽与频谱2.1 带宽带宽是指信号的频率范围,可以表示信号传输的能力或速率。
带宽越大,信号传输的能力越高。
2.2 频谱频谱是指信号在频率上的分布情况,包括信号的频率范围、频率分布和频率强度等信息。
频谱可以用来分析信号的特性和传输情况。
3. 调制与解调3.1 调制调制是将基带信号转换为载波信号的过程,目的是将基带信号的信息传输到高频载波信号中,以便在传输过程中更好地抵抗干扰。
3.2 解调解调是将调制过的信号还原为原始的基带信号的过程,目的是提取出基带信号中的信息。
4. 信道编码与纠错4.1 信道编码信道编码是为了提高信号在传输过程中的可靠性和抗干扰能力而对信号进行编码的过程。
4.2 纠错编码纠错编码是在信道编码的基础上增加了冗余信息,并利用冗余信息进行错误检测和纠正的编码方式。
5. 多路复用与分解复用5.1 多路复用多路复用是将多个信号通过同一个传输介质进行传输的技术,可以提高传输效率。
5.2 分解复用分解复用是将一个复合信号分解为多个独立的信号的技术,可以实现信号的分离和独立处理。
6. 数字通信和模拟通信6.1 数字通信数字通信是指利用数字技术进行信号生成、传输和处理的通信方式,具有抗干扰能力强、传输质量高等优点。
6.2 模拟通信模拟通信是指利用模拟技术进行信号生成、传输和处理的通信方式,具有处理复杂信号能力强、适应性好等优点。
以上是关于通信工程基础的课后习题的答案。
++++++++++++++++++++++++++第一章习题答案1-1解:1-2解:1-3解:1-4 解:1-5 解:1-6 解:1-7 解:1-8 解:第二章习题答案2-1 解:群延迟特性曲线略2-2 解:2-3 解:2-4 解:二径传播时选择性衰落特性图略。
2-5 解:2-6 解:2-7 解:2-8 解:第三章习题答案3-4 解:3-5 解:3-6 解:3-7 解:3-8 解:3-9 解:3-10 解:3-11 解:第四章习题答案4-2 解:4-3 解:4-4 解:4-6 解:4-8 解:4-9 解:4-10 解:4-11 解:4-12 解:4-13 解:4-15 解:4-16 解:4-17 解:第五章习题答案5-1 解:,,,(1)波形(2)5-2 解:,,(1)(2)相干接收时5-3 解:,,(1)相干解调时(2)非相干解调时5-4 解:,,,(1)最佳门限:而:所以:(2)包检:5-5 解:系统,,5-6 解:(1)信号与信号的区别与联系:一路可视为两路(2)解调系统与解调系统的区别与联系:一路信号的解调,可利用分路为两路信号,而后可采用解调信号的相干或包检法解调,再进行比较判决。
前提:信号可分路为两路信号谱不重叠。
5-7 解:系统,,,(1)(2)5-8 解:系统,,,,(1)(2)所以,相干解调时:非相干解调时:5-9 解:5-10 解:(1)信号时1 0 0 1 0(2)1 0 1 0 0,5-12 解:时:相干解调码变换:差分相干解调:,,(1):a:相干解调时解得:b:非相干解调时解得:(2):(同上)a:相干解调时,b:非相干解调时,(3)相干解调时即在保证同等误码率条件下,所需输入信号功率为时得1/4,即(4)a:差分相干解调时即在保证同等误码率条件下,所需输入信号功率为时得1/4,即b:相干解调的码变换后解得:5-16 解:(A方式)0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 ,5-17 解:(1)时所以(2)时所以5-18 解:5-19 解:,::一个码元持续时间,含:个周波个周波。
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。
第一章 通信系统概论一 填空选择题1.数字通信系统的主要优点是 __抗干扰能力强噪声不积累 、差错可控、容易加密_、可实现综合化(便于集成)等_。
2.通信系统的主要质量指标通常用_有效性_和可靠性_衡量, FSK 系统指标具体用_传输速率(传码率、传信率)和_差错率(误码率、误信率)_衡量,FM/PM 系统具体指标用_有效传输频带 和_信噪比_衡量。
3.已知二进制数字信号在2分钟内共传送72000个码元,0、1码等概率出现,则码元速率为600B ,信息速率为600b/s ;传送1小时后,接收到的错码为216个,其误码率为10-4;若保持码元速率不变,变换为8进制传输,每个码元所含信息量为3 ,信息速率为1800b/s 。
4.通信是指消息由一地向另一地进行______,主要质量指标是_____和_____,它们在数字通信系统中具体为_____和_____。
5.在码元速率相同的条件下,16进制数字调制系统的信息速率是二进制的4 倍。
6.按传输媒介,通信系统可分为有线通信系统、无线通信系统。
7.数字通信系统的有效性指标包括 ( D )A.信息传输速率B.符号传输速率C.频带利用率D.以上都包括8.在码元速率相同条件下,m 进制数字调制系统的信息速率是二进制的 log 2m 倍。
9.通信系统按其传输信号形式分可分为模拟通信系统和数字通信系统 。
10.通信系统按信道中传输的信号不同分为模拟通信系统 和 数字通信系统11.衡量通信系统主要指标是有效性和可靠性,前者主要是消息传输速率问题,而后者是指消息传输的 质量问题。
12.设有四个信息A 、B 、C 、D 分别以概率1/4、1/8、1/8、1/2传送,每个消息出现是相互独立的,其平均信息量H=__1.75b/符号__。
13.设有4个消息符号,其出现概率是21、41、81、81各消息符号出现是相对独立的,该符号集的平均信息量为 1.75b/符号 。
14.某四元制信源,各符号对应的概率分别为21、41、81、1,则该信源符号的平均信息量为 1.75b/符号 。
通信原理第六版思考题及习题答案第一章绪论说明图1-1模型中的信息源受信者及信道包含 1.1以无线广播和电视为例的具体1-8单工半双工及全双工通信方式是按什么标准分类的解释他们的工作方式并举例说明他们是按照消息传递的方向与时间关系分类。
通信双方只有一个进行发送单工通信是指消息只能单向传输的工作方式另一个只能接受如广播遥测无线寻呼等。
半双工通信指通信双方都能进行收发信息但是不能同时进行收发的工作方式如使用统一载频的普通对讲机。
全双工通信是指通信双方能同时进行收发消息的工作方式如电话等。
1-9通信系统的主要性能指标是什么分为并行传输和串行传输。
并行传输是将代表信息的数字信号码元以组成的方式在两条或两条以上的并行信道上同时传输其优势是传输速度快无需附加设备就能实现收发双方字符同步缺点是成本高常用于短距离传输。
串行传输是将代表信息的数字码元以串行方式一个码元接一个码元地在信道上传其优点是成本低缺点是传输速度慢需要外加措施解决收发双方码组或输字符同步常用于远距离传输。
1-10通信系统的主要性能指标是有哪些通信系统的主要性能指标涉及有效性、可靠性、适应性、经济性、标准性、可维护性等。
其中有效性和可靠性是主要性能指标在模拟通信系统有效性可用有效传输频带来度量同样的消息用不同的调制方式则需要不同的频带宽度数字通信系统的有效性可用传输速率和频带利用率来衡量。
具体误差率指标有误码率Pe、误信率Pb。
1-11衡量数字通信系统有效性和可靠性的性能指标有哪些有效性用传输速率和频带利用率来衡量可靠性用差错率来衡量差错率有误码率误信率。
1-12何谓是码元速率和信息速率他们之间的关系如何码元速率定义为每秒钟传送码元的数目单位为波特信息速率定义为每秒钟传送的信息量单位是bit/s。
1-13何谓误码率和误信率它们之间关系如何? 误码率是码元在传输系统中被传错的概率。
指错误的码元数在传输码元数中所占的比例错误码元数/传输总码元数。
误信率是码元在传输系统中被丢失的概率。
/习题1-1 设英文字母E出现的概率=,X出现的概率为=,试求E和X的信息量各为多少1-2 某信源的符号集由A、B、C、D、E、F组成,设每个符号独立出现,其概率分别为1/4、1/4、1/16、1/8、1/16、1/4,试求该信息源输出符号的平均信息量。
1-3 设一数字传输系统传送二进制信号,码元速率RB2=2400B,试求该系统的信息速率Rb2=若该系统改为传送16进制信号,码元速率不变,则此时的系统信息速率为多少1-4 已知某数字传输系统传送八进制信号,信息速率为3600b/s,试问码元速率应为多少1-5 已知二进制信号的传输速率为4800b/s,试问变换成四进制和八进制数字信号时的传输速率各为多少(码元速率不变)1-6 已知某系统的码元速率为3600kB,接收端在l小时内共收到1296个错误码元,试求系统的误码率=1-7 已知某四进制数字信号传输系统的信息速率为2400b/s,接收端在小时内共收到216个错误码元,试计算该系统=,l-8 在强干扰环境下,某电台在5分钟内共接收到正确信息量为355Mb,假定系统信息速率为1200kb/s。
(l)试问系统误信率=(2)若具体指出系统所传数字信号为四进制信号,值是否改变为什么(3)若假定信号为四进制信号,系统传输速率为1200kB,则=习题答案1-1 解:1-2 解:》1-3 解:1-4 解:1-5 解:1-6 解:,1-7 解:1-8 解:2-2 设某恒参信道的传递函数,和都是常数。
试确定信号通过该信道后的输出信号的时域表达式,并讨论信号有无失真2-3 某恒参信道的传输函数为,其中,和为常数,试确定信号通过后的输出信号表示式,并讨论有无失真。
2-4 假设某随参信道的二径时延差τ为1ms,试问在该信道哪些频率上传输衰耗最大选用哪些频率传输信号最有利(即增益最大,衰耗最小)`2-5已知带限白噪声的功率谱密度如图P2-2所示。
试求其自相关函数(提示:可利用傅里叶变换的常用公式)2-6 已知高斯信道的带宽为4kHz,信号与噪声的功率比为63,试确定这种理想通信系统的极限传输速率。
2-7 已知有线电话信道的传输带宽为:(1)试求信道输出信噪比为30dB时的信道容量;(2)若要求在该信道中传输s的数据,试求接收端要求的最小信噪比为多少2-8 具有带宽的某高斯信道,若信道中信号功率与噪声功率谱密度之比为,试求其信道容量。
2-1 解:)群延迟特性曲线略2-2 解:2-3 解:2-4 解:二径传播时选择性衰落特性图略。
\2-5 解:2-6 解:2-7 解:2-8 解:】3-1 已知调制信号,载波为,分别写出AM、DSB、SSB(上边带)、SSB(下边带)信号的表示式,并画出频谱图。
3-2 已知线性调制信号表示式为(1)(2)式中,,试分别画出它们的波形图和频谱图。
3-3 根据图P3-1所示的调制信号波形,试画出DSB及AM信号的波形图,并比较它们分别通过包络检波器后的波形差别。
图 P3-1#3-4 已知某调幅波的展开式为试确定:(1)载波信号表达式;(2)调制信号表达式。
3-5 设有一调制信号为,载波为,试写出当,载波频率时,相应的SSB信号的表达式,并画出频谱图。
3-6 若对某一信号用DSB进行传输,设加至接收机的调制信号的功率谱密度为、试求:(1)接收机的输入信号功率;(2)接收机的输出信号功率;(3)若叠加于DSB信号的白噪声具有双边功率谱密度为/2,设解调器的输出端接有截止频率为的理想带通滤波器,那么,输出信噪功率比是多少3-7 设某信道具有均匀的双边噪声功率谱密度/2= W/Hz,该信道中传输SSB(上边带)信号,并设调制信号的频带限制在5 kHz,而载波为100 kHz,已调信号的功率为10kW。
若接收机的输入信号在加至解调器之前,先经过一理想带通滤波器滤波,试问:(1)该理想带通滤波器该具有怎样的传输特性(2)解调器输入端的信噪功率比为多少,(3)解调器输出端的信噪功率比为多少3-8 抑制载波双边带调制和单边带调制中,若基带信号均为3kHz限带低频信号,载频为1MHz,接收信号功率为1mW,加性高斯白噪声双边功率谱密度为μW/Hz。
接收信号经带通滤波器后,进行相干解调。
(1)比较解调器输入信噪比;(2)比较解调器输出信噪比。
3-9 某线性调制系统的输出信噪比为20dB,输出噪声功率为W,由发射机输出端到解调器输入端之间总的传输损耗为100dB,试求:(1)DSB时的发射机输出功率;(2)SSB时的发射机输出功率。
3-10 已知某调频波的振幅是10V,瞬时频率为[Hz试确定:(1)此调频波的表达式;(2)此调频波的最大频偏、调频指数和频带宽度;(3)若调制信号频率提高到Hz,则调频波的最大频偏、调频指数和频带宽度如何变化3-11 2MHz载波受l0kHz单频正弦调频,峰值频偏为l0kHz,求:(1)调频信号的带宽;(2)调频信号幅度加倍时,调频信号的带宽;¥(3)调制信号频率加倍时,调频信号的带宽;(4)若峰值频偏减为1kHz,重复计算(1)、(2)、(3)。
3-12 已知调制信号是8MHz的单频余弦信号,若要求输出信噪比为40dB,试比较制度增益为2/3的AM 系统和调频指数为5的FM系统的带宽和发射功率。
设信道噪声单边功率谱密度=W/Hz,信道衰耗为60dB。
3-4 解:3-5 解:3-6 解:%3-7 解:3-8 解:3-9 解:3-10 解:?3-11 解:3-12 解:BAM=2fm=2*8*106=16*106HzB FM =2(mf+1)fm=2(5+1)8*106=96*106HzNiSiNoSoG/)/(α==> Si=(S/No)αN i/G=(S0/N o)α(n0B)/G~S 0/No=40dB =>S/N=104信道衰耗α =60dB=106Si(AM)=104*106*(5*10-15*16*106)/ (2/3)=12004W = WGFM =3mf2(mf+1)=3*52(5+1)=450Si FM=104*106*(5*10-15*96*106)/ (450)== W4-1 设二进制符号序列为,试以矩形脉冲为例,分别画出相应的单极性NRZ码、双极性NRZ码、单极性RZ码、双极性RZ码、二进制差分码波形。
4-2 己知信息代码为,求相应的AMI码和HDB3码。
4-3 已知HDB3码为0+100-1000-1+1000+1-1+1-100-1+100-1,试译出原信息代码。
)4-4 设某二进制数字基带信号的基本脉冲如图P4-1所示。
图中为码元宽度,数字信息“1”和“0”分别用的有无表示,它们出现的概率分别为及():(1)求该数字信号的功率谱密度,并画图;(2)该序列是否存在离散分量(3)该数字基带信号的带宽是多少图 P4-1 图 P4-24-5 若数字信息“1”和“0”改用和-表示,重做上题。
4-6 设某二进制数字基带信号的基本脉冲为三角形脉冲,如图P4-2所示。
图中为码元宽度,数字信息“1”和“0”分别用的有无表示,且“1”和“0”出现的概率相等:》(1)求该数字信号的功率谱密度,并画图;(2)能否从该数字基带信号中提取的位定时分量若能,试计算该分量的功率。
(3)该数字基带信号的带宽是多少4-7 设基带传输系统的发送滤波器、信道、接收滤波器组成总特性为,若要求以2/波特的速率进行数据传输,试检验图P4-3各种系统是否满足无码间串扰条件。
图P4-34-8 己知滤波器的具有如图P4-4所示的特性(码元速率变化时特性不变),当采用以下码元速率时:(a)码元速率=500Baud》(b)码元速率=1000Baud(c)码元速率=l500Baud(d)码元速率=2000Baud问:(1)哪种码元速率不会产生码间串扰(2)如果滤波器的改为图P4-5,重新回答(1)。
图 P4-4 图 P4-54-9 设由发送滤波器、信道、接收滤波器组成二进制基带系统的总传输特性为$试确定该系统最高传码率及相应的码元间隔。
4-10 己知基带传输系统的发送滤波器、信道、接收滤波器组成总特性如图P4-6所示的直线滚降特性。
其中为某个常数():(1)检验该系统能否实现无码间串扰传输(2)试求该系统的最大码元传输速率为多少这时的频带利用率为多大图P4-64-11 为了传送码元速率(Baud)的数字基带信号,试问系统采用图P4-7所画的哪一种传输特性较好并简要说明其理由。
$图 P4-74-12 某二进制数字基带系统所传送的是单极性基带信号,且数字信息“1”和“0”的出现概率相等。
(1)若数字信息为“1”时,接收滤波器输出信号在抽样判决时刻的值A=1(V),且接收滤波器输出噪声是均值为0,均方根值=(V),试求这时的误码率;(2)若要求误码率不大于10-5,试确定A至少应该是多少4-13 若将上题中的单极性基带信号改为双极性基带信号,而其它条件不变,重做上题中的各问。
4-14 一随机二进制序列101100…,符号“1”对应的基带波形为升余弦波形,持续时间为,符号“0”对应的基带波形恰好与“1”相反:(1)当示波器的扫描周期时,试画出眼图;|(2)当时,试重画眼图。
4-15 设有一个三抽头的时域均衡器,如图P4-8所示。
输入波形在各抽样点的值依次为=1/8,=1/3,=1,=1/4,=1/16(在其它抽样点均为0)。
试求均衡器输出波形在各抽样点的值。
图 P4-8 图 P4-94-16 设一相关编码系统如图P4-9所示。
图中,理想低通滤波器的截止频率为1/2,通带增益为。
试求该系统的频率特性和单位冲激响应。
4-17 以表4-1中第IV类部分响应系统为例,试画出包括预编码在内的系统组成方框图。
4-2 解:。
4-3 解:4-4 解:4-5 解:4-6 解:>4-7 解:4-8 解:4-9 解:4-10 解:{4-11 解:4-12 解:4-13 解:4-15 解:。
4-16 解:4-17 解:习题5-1 己知某2ASK系统的码元传输速率为1200Baud,载频为2400Hz,若发送的数字信息序列为0,试画出2ASK信号的波形图并计算其带宽。
5-2 已知2ASK系统的传码率为1000Baud,调制载波为V。
(1)求该2ASK信号的频带宽度。
[(2)若采用相干解调器接收,请画出解调器中的带通滤波器和低通滤波器的传输函数幅频特性示意图。
5-3 在2ASK系统中,已知码元传输速率=2×波特,信道噪声为加性高斯白噪声,其双边功率谱密度/2=3×W/Hz,接收端解调器输入信号的振幅=40V。
(1)若采用相干解调,试求系统的误码率。
(2)若采用非相干解调,试求系统的误码率。
5-4 2ASK包络检测接收机输入端的平均信噪功率比为7dB,输入端高斯白噪声的双边功率谱密度为,码元传输速率为50Baud,设“1”、“0”等概率出现。