通信原理张会生思考题

1、第一章1. 什么是通信？常见的通信方式有哪些？ 通信是指由一地向另一地进行消息的有效传递， 是在噪声背景下信号通过通信系 统的过程。按 点对点的通信 ，通信方式分为单工通信（广播，遥控，无线寻呼） 、 半双工通信（对讲机，收发报机） 、全双工通信（手机，电话） ；按 数字信号排序 方式，通信方式分为串序传输和并序传输；按 通信网络形式 通信方式分为点对点 的直通方式和采用交换等方式的网通信。1. 通信系统是如何分类的？按传输煤质 分为有线通信和无线通信； 按信道中所传信号的特征 分为模拟通信系 统和数字通信系统； 按工作频段 分为长波通信， 中波通信，短波通信， 微波通信； 按调制方式 分为基

2、带传输和频带传输； 按 通信业务类型 分为话务通信和非话务通 信；按通信者是否移动 分为移动通信和固定通信； 按 信号复用方式 分为频分复用 系统 FDM 、时分复用系统 TDM 、码分复用系统 CDM 和空分复用 SDM ；还可分 为公用通信和专用通信，地面通信，对空通信，深空通信，水下通信2. 何谓数字通信？数字通信的优缺点是什么？ 信道中传输数字信号的系统，称为数字通信系统。可进一步细分为数字频带传输 通信系统、数字基带传输通信系统、模拟信号数字化传输通信系统。优点为：抗 干扰能力强，差错可控，易加密，易于与现代技术相结合，对信息的适应性好， 集成度高，可靠性好。缺点为：频带利用率不高，

3、系统设备比较复杂。3. 试画出模拟通信系统的模型，并简要说明各部分的作用 信源f调制器f信道f解调器f信宿噪声源信源： 发出基带信号具有频率低的频谱成分，将各种可能消息转换成电信号的设备 调制器：将基带信号转换成适合信道传输的信号信道：信号传输的通道解调器：将信号进行反变换，从接收信号中恢复出相应的原始信号信宿：将复原的原始电信号转换成相应的消息4试画出数字通信系统的一般模型，并简要说明各部分的作用信源f加密器f编码器f调制器f信道f解调器f译码器f解密器f信宿噪声源 同步信源输出的信号称为基带信号。基带信号是指没有经过调制的原始电信号。发送 设备的基本功能是将信源和信道匹配起来，信宿是将复原

4、出的原始电信号转换成相应的消息。5何谓数字频带传输？何谓数字基带传输？两者之间的主要区别是什么？没有调制器、解调器的数字通信系统称为数字基带传输通信系统，基带传输是将 没有经过调制的信号直接传输。有调制器、解调器的数字通信系统叫做数字频带 传输通信系统，两者的区别是是否存在载波调制和解调装置6.衡量通信系统的主要性能指标是什么？对于数字通信具体用什么来描述？ 有效性和可靠性是评价通信系统优劣的主要性能指标。对于模拟通信系统来说， 系统的有效性和可靠性具体可用系统有效传输频带和输出信噪比来衡量，对于数字通信系统，系统的可靠性和有效性具体可用差错率和传输速率（频带利用率、 码元速率、信息速率）来衡

5、量。7何谓码元速率？何谓信息速率？他们之间的关系如何？码元传输速率简称误码率，通常又称为传码率、码率、信号速率或波形速率，与 信号的进制数无关，只与码元宽度有关。信息传输速率简称信息速率，又可称为 传信率、比特率。二者之间的关系：在二进制下，二者在数值上相等，只是单位不同。在M进制下，Rb=RB x log2M第二章1. 何谓随机过程？它具有什么特点？ 它是时间的函数，但在任一时刻上观察到的值却是不确定的，是一个随机变量， 叫做随机过程。随机过程是所有样本函数的集合，是在时间进程中处于不同时刻 的随机变量的集合。2. 随机过程的主要数字特征有哪些？试说明其意义 分布函数：概率密度分布函数，概率

6、密度函数数字特征：期望：随机过程的n个样本都围绕着a(t)变化，是摆动中心方差：随机过程在时刻t相对于均值a(t)的偏离程度 相关函数：描述两个过程之间的关联程度3. 什么叫严平稳？什么叫广义平稳？两者之间有何关系？严平稳：任何 n 维分布函数或概率密度与时间起点无关，满足fn(x1,x2 xn;t1,t2 tn)=fn(x1,x2,xn;t1+a,t2+a,tn+a)广义平稳：一个随机过程的均值与时间 t 无关，且其自相关函数仅与时间间隔 a 有关狭义平稳随机过程一、二维特点来确定平稳过程为广义平稳随机过程。4. 平稳随机过程的自相关函数有哪些性质?它与功率谱密度有什么关系？自相关函数仅与时

7、间间隔 a有关，自相关函数与其功率谱密度是一对傅里叶变换 (维纳 -辛钦定理)5. 什么是随机过程的各态历经性？其有什么意义？ 随机过程中的任何一次实现都经历了随机过程的所有可能状态， 其任一样本都蕴 含着平稳随机过程的全部统计信息。意义：许多平稳随机过程的数字特征，完全 可以由任一实现的时间平均来代替6. 什么是高斯过程？高斯过程主要有哪些性质？若随机过程X(t)的任一 n维分布均服从正态分布，则称它为正态过程或高斯过程性质：高斯过程若广义平稳，则必狭义平稳；高斯过程中的随机变量之间若互不 相关，则他们也必是统计独立的；若干个高斯过程之和仍是高斯过程；高斯过程 经过线性变换后仍是高斯过程7.

8、 试写出高斯随机变量的概率密度函数和分布函数P25、268. 随机过程通过线性系统时，输出与输入功率谱密度的关系如何？如何求输 出过程的均值和自相关函数？ 输出过程的功率谱密度是输入过程的功率谱密度乘以系统频率响应模值的平 方。 输出过程的均值等于输入过程的均值乘以 H(0)。输出过程的自相关函数等于输出过程的功率谱密度的傅里叶逆变换。9. 什么是窄带随机过程？其频谱和时间各有什么特点？试写出窄带随机过程 的两种不同时域表达式 窄带随机过程是满足以下两个条件的随机过程：带宽远小于中心频率；中心频率 远离零频。窄带随机过程的频谱集中在中心频率附近相对窄的频率范围， 其时间波形的一个 样本波形如同

9、一个包络和相位随机缓慢变化的正弦波P29.3010. 窄带随机过程的包络和相位各服从什么分布？ 包络的一维概率密度呈瑞利分布，相位的一维概率密度服从均匀分布11. 窄带随机过程(窄带高斯噪声)的同相分量和正交分量各具有什么样的统 计特性？若 X(t) 是均值为 0、方差为 的窄带平稳高斯随机过程，则：ac(t)、as(t)同样是平稳高斯随机过程；均值与X(t)相等均为0,;方差与X(t)相等;同一时刻互不相关12. 正弦波加窄带高斯噪声的合成波包络服从什么分布？ 概率密度服从广义瑞利分布或莱斯分布，当信号很小时服从瑞利分布，信噪比很 大时服从高斯分布13. 什么是白噪声？其频谱和自相关函数有什

10、么特点？ 功率谱密度函数在整个频域内是常数，服从均匀分布的噪声是白噪声。白噪声的 自相关函数是t=0处的冲激函数，强度为 n0/2，自相关函数与功率谱密度是傅里 叶变换关系14. 什么是高斯白噪声？他的概率密度函数，功率谱密度函数如何表示？什么 是带限白噪声？ 高斯白噪声是指噪声取值的概率密度函数满足正态分布统计特性， 同时它的功率 谱密度函数是常数的一类噪声。带限白噪声：白噪声通过滤波器变为低通白噪声或带通白噪声15. 低通白噪声、带通白噪声的自相关函数、功率各如何表示？P3738第三章1 什么是狭义信道？什么是广义信道？ 仅指信号传输媒介的信道称为狭义信道。除包括传输媒介外，还可以包括有关

11、的转换器称为广义信道2 在广义信道中，什么是调制信道？什么是编码信道？ 研究调制、解调技术，可将调制器输出端至解调器输入端定义为 调制信道 研究编译码技术，可将编码器输出端至译码器输入端定义为 编码信道3 试画出调制信道模型和二进制无记忆编码信道模型调制信道模型：噪声信源f调制器f信道机f信道f信道机f解调器f信宿J 调制信道f二进制无记忆编码信道模型：噪声信源f加密f编码f调制f信道f解调f译码f解密f信宿J编码信道f4 信道无失真传输的条件是什么？网络的幅度 -频率特性 |H(w)| 是一个不随频率变化的常数，网络的相位-频率特性(w) 应与频率成直线关系。网络的相位 -频率特性还经常采用

12、群迟延 -频率特性 来衡量。所谓群迟延 -频率特性就是相位 -频率特性对频率的倒数 P455 恒参信道的主要特征有哪些？对所传信号有何影响，如何改善？ 恒参信道的参数基本不随时间改变，可等效为线性时不变网络。对信号的影响体 现为幅频、相频的影响。若 H(w) 为常数，无幅频失真。改善：选择平坦的通带， 采用幅度均衡，选择相频线性部分，采用相位均衡6 随参信道的主要特征有哪些？对所传信号有何影响，如何改善？随参信道的参数随时间改变， 对信号的影响为： 等幅信号变为有包络变化的信号， 即存在幅度快衰落影响， 单一频率信号变为窄带频谱信号， 即存在频率弥散影响， 存在频率选择性衰落。随参信道传输媒质

13、三个特点：对信号的衰耗随时间而变， 传输的时延随时间而变，多径传播。多径传播的影响：产生瑞利型衰落，引起频 率弥散，造成频率选择性衰落。改善：对于频率选择性衰落，限制传输信号的带 宽，对于幅度快衰落，采用分集接收技术7 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？所传信号带宽B大于Af ,必被衰减某些频率分量，零点间隔即为带宽受限值， 称为相关带宽 f。如果传输信号的频谱比相关带宽宽，则将产生明显的频率选 择性衰落8 什么是分集接收？常见的分集方式有哪些？ 分散得到几个合成新号，然后集中处理这些信号。 常见的分散方式 :空间分集，频率分集，角度分集，极化分集 常见的合成方式：最佳

14、选择式，等增益相加式，最大比值相加式 接收信噪比最大比值相加式最好，等增益相加次之，最佳选择式最差9 根据噪声的性质来分类，噪声可以分为哪几类？ 根据来源，分为无线电噪声，工业噪声，天电噪声，内部噪声 根据性质，分为单频噪声，脉冲干扰，起伏噪声（影响最大） 10 信道中常见的起伏噪声有哪些？他们的统计特性如何？ 起伏噪声包含热噪声、散弹噪声、宇宙噪声 统计特性：瞬时值服从高斯分布，均值为 0；功率谱密度在很宽的频率范围内是 平坦的。起伏噪声是加性噪声，常称为加性高斯白噪声11. 等效噪声带宽是如何定义的？其有何用途？虚化一个理想带通滤波器，带宽为 B，理想带通滤波器输出噪声的功率与实际带 通滤

15、波器输出噪声的功率相等， B就为等效噪声带宽用途：后续通信系统抗噪声 性能分析的需要12. 信道容量是如何定义的？香农公式有何意义？称信道无差错传输信息的最大信息速率为信道容量。香农意义：表明了当信号与作用在信道上的起伏噪声的平均功率给定时，在具有一定频带宽度B的信道上，理论上单位时间内可能传输的信息量的极限数值。实际传输速率Rb 一般不能大于信道容量C;提高信噪比S/N可提高信道容量C, nO-0, C-无穷大；增加信 道带宽B也可增加信道容量 C,但做不到无限增加，Cmax=1.44S/nO;维持同样大 小的信道容量，可以通过调整信道的 B及S/N来达到13. 什么是窄带高斯噪声？它在波形

16、上有什么特点？它的包络和相位各服从什么分布？在接收端用一个滤波器滤除带外噪声，滤波器输出噪声不再是白噪声，而是一个 窄带噪声。由于滤波器是线性的，高斯过程经过后仍为高斯过程，该窄带噪声又 称为窄带高斯噪声。窄带高斯噪声的特点是频谱局限在附近很窄的频率范围内， 其包络和相位都在作缓慢随机变化。第四章1. 什么是调制？调制的目的是什么？所谓调制，就是按原始电信号的变化规律去改变高频载波的某些参量的过程。消 息源变换过来的原始电信号具有频率较低的频谱成分，在绝大多数信道中不适宜直接传输，因为需要在发送端进行调制。2. 什么是线性调制？常见的线性调制有哪些? 广义的线性调制，是指已调波中被调参数随调

17、制信号成线性变化的调制过程。 狭义的线性调制 , 是指把调制信号的频谱搬移到载波频率两侧而成为上、下边带 的调制过程。 此时只改变频谱中各分量的频率， 但不改变各分量振幅的相对比例， 使上边带的频谱结构与调制信号的频谱相同， 下边带的频谱结构则是调制信号频 谱的镜像。狭义的线性调制有调幅(AM)、抑制载波的双边带调制(DSB-SC)和单边 带调制(SSB)、残留边带调制(VSB。3. AM信号、DSBM号的波形和频谱各有什么特点？波形：AM有直流分量，包络与输入基带信号成正比。DSB无直流分量，包络不与输入基带信号成正比频谱：AM信号包含有载波、上下边带；DSB仅有上下边带而无载波；SSB仅有

18、上边带或下边带而无载波；上边带或下边带的带宽与调制信号带宽相等。4. SSB信号的产生方法有哪些？滤波法和相移法。5. VSB滤波器的传输特性应满足什么条件？保留的下边带信号在 |w|wc 残留的上边带信号 补充回来。 HVSB(w+wc)+H VSB (w+wc)= 常数 w=|w H|6. 什么叫调制制度增益？其物理意义是什么？调制制度增益是指输出信噪比与输入信噪比的比值G，G=输出信噪比/输入信噪比 意义为：对解调器的抗噪性能作出评估，信噪比增益越高，调制器的抗噪声性能 越好7. DSB调制系统和SSB调制系统的抗噪声性能是否相同？为什么？ 在相同的噪声背景和相同的输入信号功率的条件下相

19、同。 DSB 信号所需带宽为 SSB的2倍因而在输入噪声功率谱密度相同的情况下， DSB解调器的输入噪声功 率将是SSB的2倍，而DSB解调器的调制制度增益是 SSB的2倍，所以在相同 的噪声背景和相同的输入信号功率的条件下， DSB 和 SSB 在解调器输出端的信 噪比是相等的。8. 什么是门限效应？ AM信号采用包络检波法解调时为什么会产生门限效应？ 包络检波器存在一个临界值(门限值) ，当输入信噪比大于该值时，包络检波器 能正常工作，消息信号能够无失真地从已调信号中恢复出来，当小于该值时，包 络检波器就不能工作，消息信号将完全不能恢复。输出信噪比不是按比例地随着 输入信噪比下降，而是急剧

20、恶化，这种现象称为门限效应。由于 AM 小信噪比时 调制信号与噪声无法分开，包络检波法解调时信号和噪声不能分别解调，包络 A 中不存在单独的信号项，只有调制项，有用信号被干扰，只能看做噪声。因此AM 信号会产生门限效应9. 什么是频率调制？什么是相位调制？两者关系如何？所谓频率调制，是指瞬时频率偏移P74随基带信号m(t)变化而线性变化的调制所谓相位调制，是指瞬时相位偏移随基带相位信号 m(t)变化而线性变化的调制 如果将调制信号先微分，再调频，得到的是调相信号。如果将调制信号先积分， 再调相，得到的是调频信号10. FM系统产生门限效应的主要原因是什么？它的非线性的解调作用11. FM系统调

21、制制度增益和信号带宽的关系如何？这一关系说明什么？G=(S0/N0)/(SI/NI)=3mf(mf+1) 这一关系说明，在大信噪比下，宽带频率解调器的制度增益是很高的，对于调频 系统来说，增加传输带宽就可以改善抗噪声性能12. 什么是频分复用？频分复用的目的是什么？ 频分复用是按频率分割多路信号的方法， 即将信道的可用频带分成若干互不交叠 的频段，每路信号占据其中的一个频段。在接收端用适当的滤波器将多路信号分 开，分别进行解调和终端处理。频分复用的目的在于提高频带利用率第五章1. 什么是数字基带信号？数字基带信号的常用码型有哪些？它们各有什么特 点？数字基带信号， 是信源发出的、未经调制或频谱

22、变换、直接在有效频带与信号 频谱相对应的信道上传输的数字信号。常用码型： 单极性非归零码：有直流分量和低频分量，波形间无间隔易产生码间串扰，能直 接提取位同步信息，抗噪性能差，需信道一段接地，发送能量大有利于提高接收 端信噪比，占用频带窄 单极性归零码：波形间有间隔，码间串扰小，可以直接提取同步信号 双极性非归零码：直流分量小，等概时无直流，抗干扰能力强，无需接地 双极性归零码：抗干扰能力强，不含直流，码间干扰小 差分码：即使接收端收到的码元极性与发送端完全相反，也能正确的进行判决AMI 码：不等概也无直流， 低频分量小， 接收端与发送端码元极性完全相反也能 正确判决，便于观察误码情况 双相码：无直流，码元速率比输入的信码率提高一倍HDB3 码：保留 AMI 优点，增加使连 0 串减少至不多于 3 个密勒码：无直流，占用带宽CMI码：无直流，便于定时信息提取，具有误码检测能力2. 构成AMI码和HDB3码的规则是什么？AMI （传号交替反转码）：单极性方式中的0码仍与零电平对应，而 1码对应发 送极性交替的正、负电平HDB3 （三阶高密度双极性码）先将消息代码变为 AMI码，检查连0情况，若有 4个或4个以上连0码时，将第4个0变换为V,原二进制码中所有