通信原理教程第三版课后思考题答案打印版

1、通信原理思考题复习消息和信息有什么区别？信息和信号有什么区别？消息是信息的形式，信息是消息中包含的有效内容，信号是信息的载体。什么是模拟信号，什么是数字信号？答：取值连续的信号是模拟信号，取值离散的信号是数字信号。数字通信有何优点？答：质量好，便于差错控制和保密编码，便于存储和处理，易集成，信道利用率高信噪比高。信息量的定义是什么？信息量的单位是什么？答：设消息x的概率为P(X),其信息量l(x)=-logap(x),.当a=2时,答：1.7答：1.81.9主要分为无线电波， 微波1.16什么快衰落？什么是慢衰落？答：由多径效应引起的衰落称为 快衰落，由单一路径上季节、昼夜、气候等变化引起的衰

2、落称为慢衰落。1.17信道中的噪声有哪几种？答：按照来源分类，信道中的噪声可分为人为噪声和自然噪声两大类。按照性质分类，信道中的噪声可分为脉冲噪声、窄带噪声和起伏噪声三类。1.18热噪声是如何产生的？答：热噪声是由电阻性元器件中自由电子的布朗运动产生的。第二章信号2.1何为确知信号？何为随机信号？答：确知信号：取值在任何时间都是确知和可预知的信号。且不能事先确切预知的信号。2.2试分别说明能量信号和功率信号的特性。 率等于一个有限正值，能量为无穷大。2.6频谱密度S(f)和频谱C(jnwo)的量纲分别是什么？答：伏/赫(V/HZ);伏(V)2.9随机变量的数字特征主要有哪几个?答：数学期望，方

3、差，矩2.10正态分布公式中的常数 a和5有何意义2.11何为平稳随机过程？广义的平稳随机过程和严格平稳随机过程有何区别?答：若一个随机过程 X (t)的统计特性与时间起点无关，则该过程为平稳过程。广义平稳随机过程的自相关函数与时间起点无关，只与2.12何为窄带平稳随机过程？答：频带宽度远小于中心频率的随机过程。2.14何谓白噪声？其频谱和自相关函数有何特点？答：白噪声是指具有均匀功率谱密度里叶变换就是自相关函数。2.15什么是高斯噪声？高斯噪声是否都是白噪声？答：能量信号：能量等于一个有限正值，平均功率为随机信号：取值不确定,0.功率信号：平均功t1和t2的间隔有关。Pn(f)的噪声.功率谱

4、密度的逆傅答:1.21.3 1.4信息量单位为比特(bit)，当a=e时。信息量单位为奈特(nat)，当a=10时，信息量单位为哈特莱。1.5按照占用频带区分，信号可以分为哪几种？答：基带信号和带通信号。1.6 信源编码的目的是什么？信道编码的目的是什么？信源编码的目的是提高信号表示的有效性。信道编码的目的是提高信号传输的可靠性。何谓调制？调制的目的是什么？对信号进行调整就是调节。调制的目的是使经过调制的信号适合信道的传输特性。数字通信系统有哪些性能指标？答：主要有传输速率、错误率、频带利用率和能量利用率。信道有哪些传输特性？答：噪声特性、频率特性、线性特性和时变特性等。1.10无线信道和有线

5、信道的种类各有哪些？答：无线信道的种类是按电磁波的频率划分的，和光波。有线信道主要有三类，即明线，对称电缆和同轴电缆，还有传输光信号的光纤。1.11信道模型有哪几种？答：调制信道模型和编码信道模型。1.12什么是调制信道？什么是编码信道？答：将发送端的调制器输出至接收端调制器输入端之间的部分称之为调制信道。而将编码器输出端至解码器输入端之间的部分称之为编码信道。1.13何谓多径效应？答：信号经过多条路径到达接收端，而且每条路径的时延和衰减不尽相同，造成接收端的信号幅度和随机变化，这一现象称为多径效应。1.14电磁波有哪几种传播方式？答：电磁波有地波传播、天波传播和视线传播三种传播方式。1.31

6、um 和 1.55um。1.15适合在光纤中传播的光波波长有哪几个？答：目前应用最广泛的两个光波波长是答：要求线性系统传输函数的振幅特性与频率无关,是一条水平直线；其相位特性2.23信号无失真的传输条件是什么? 是一条通过原点的直线。第三章模拟调制系统込调制的目的是什么？答：一是通过调制可以把基带信号的频谱搬移到载波频率附近；二是通过调制可以提高信号通过信道传输时的抗干扰能力。3.2模拟调制可以分为哪几类?答：两大类：线性调制和非线性调制。3.3线性调制有哪几种？答：幅度调制、双边带调制、单边带调制和残留边带调制。3.4非线性调制有哪几种？答：频率调制和相位调制。3.5振幅调制和双边带调制的区

7、别何在？两者的已调信号带宽是否相等？答：振幅调制的调制信号包含有直流分量，故已调信号含有载频分量。而双边带调制的一条信号不含直流分量，故已调信号也就不含载频分量。两者的已调信号带宽相 等，均为调制信号带宽的两倍。答：是两倍。3.6双边带语音信号的带宽是否等于单边带语音信号带宽的两倍？3.7对产生残留边带信号的滤波器特性有何要求？答：H(f+f0)+H(f-f0)=Cf K ）的二进制数字组，称为码字。K位一组划10.9【题（1）何谓线性码？它具有那些重要的性质?何谓循环码，试问循环码的生成多项式,必须满足那些条件?4.17】采用13折线A律编码，设最小的量化间隔为1个量化单位，已知抽样脉冲值为

8、试求出此时编码器输出码组，并计算量化误差；（2）写出对应于该 7位码-95量化单位；（不包括极性码）的均匀量化11位码。解：（1）已知抽样脉冲值Io = -95,设码组的8位码分别为C1C2C3C4C5C6C7C8。因为Io64,且lot其中e指检测的错误，t指纠正的错误。 对应于该7位码的均匀量化 11位码为：C1C2C3C4C5C6C7C8 C9Ci0Cii= 00001011110习题2.1设随机过程可以表示成：X（t） =2cos（2t +日），-处，式中8是一个离散随机变量，它具有如下概率分布：P（e=0）=0.5, P （日=兀/2）=0.5，试求 EX（t）和 RX（0,1）。解

9、：在 t=1 时，的数学期望为：EX(t)= P(e=0)2cos(2兀t) + P( = 5/2)2cos(2兀t+-)二cos(2花t) sin2珥 co少t=12在 t1=0 时，t2=1 时， (t)的自相关函数为：RX(0,1 ) =E2cos(2 n t1 +日)-2cos(2 n t 2+日)/ t 1=0,t 2=1=E2cos 2cos(2 n +)= P(8 =0)4cos铅 +p(9 = I/2)4cos铅=2习题2.6解：R(t,试求X(t)=A cos阮的自相关函数，并根据其自相关函数求出其功率。1A2t+ T)=EX(t)X(t+ T ) = E Acosot* A

10、cos何t+t) =_A2E cos飢 +cos(2t+t)=co無T =R(t)22功率AP=R(0)= 一2设随机过程 X(t)=m(t)cost，其中m(t)是广义平稳随机过程，且其自相关函数为 C /、 10*,-10 kHZcf 10 kHZPx(T)宀I0,其它习题2.8(2)试求出X(t)的功率谱密度PX(f)和功率1解：(1) Rx(T )= d -T0,一1 V T 00 T v1其它其波形如图2-1所示。(2)因为X(t)广义平稳,所以其功率谱密度角波的乘积，因此1Px )=fe(c +0 )+6 _0 山 Sa2 便x1212丿1匚2Q空+ sa2匕2丿 I 2丿1或 S

11、 = Rx(0) = 2习题2.10已知噪声n(t 的自相关函数Rn(T )=ke-kW ,k为常数。(1)试求其功率谱密度函数巳(f )和功率P ；2)画出Rn(T )和巳(f )的曲线。解: (1) Pn(f) = J块J荽= kkp* P=Rn(0)詡 2尺和Pn (f 的曲线如图2-2示。4 )图2-2习题2.13设输入信号X(t) = e t ，将它加到由电阻 R和电容C组成的高通滤波器(见图 2-3) 上, RC =【。试求I 0,t 0其输出信号y(t)的能量谱密度。解：高通滤波器的系统函数为：H(f)= X(t) =2cos(2兀t +日),输入信号的傅里叶变换为1XX(f)=

12、 !=11 + i2兀 f T丄+ j2兀 ft J2T图2-3RC高通滤波器输出信号y(t)的能量谱密度为：Gy(f)=Y(f)|2Tx(f)H(f)|2R1 1(R +)(1 +)j2兀 fCj2証 fl习题2.16设有一个LC低通滤波器如图2-4所示。若输入信号是个均值为0、双边功率谱密度为 更 的高斯白噪声时,2试求(1)输出噪声的自相关函数。(2)输出噪声的方差。解：(1) LC低通滤波器的系统函数为2H(沪y=+ jfL 1jfC4兀 f LC图2-4LC低通滤波器Po的=P (训H )|2 =丄_ 2 1 P LC对功率谱密度做傅立叶反变换，可得自相关函数为：&代)=驴0%9(-

13、#Cn。输出过程的功率谱密度为:L)(2)输出亦是高斯过程，因此： CT2 =Ro(O) -Ro(比)=Ro(O)=4L习题2.18设随机过程匕可表示成E(t) =2COS(t +日)，式中日是一个离散随变量，且卩“0)2、用2 ,试求Eg)及超0,1)。解：E(1) = 1/2*2cos(2 兀 +0)+ 1/2*2cos(2 兀 +兀/2) = 1;R(O,1) =EE(O)(1) =1/2*2cos(0)2cos(2 兀 +0)+ 1/2*cos(兀/2)2cos(2兀 +兀/2)=2习题2.22已知噪声n(t)的自相关函数a.Rn(T)=-exp(v t|D , a为常数：求Pn(w)

14、和S；exp( -a k)=解：因为2a2W +a所以RE評py沪PS2a2W +aS = R(O)=旦2习题2.27 X(t)是功率谱密度为Px(f)的平稳随机过程，该过程通过如图P2.7所示的系统。(1)试问输出过程丫是否平稳？ (2)求丫的功率谱密度解： 由图，得Y(t)=dX(t)+X(t-T)/dt，所以该系统是线性系统，又因为输入过程X(t)是平稳随机过程，所以其输出过程Y(t)也是平稳随机过程。由图知邈沪肥戯护哪爾所以该系统的传输函数为：(血)一(1 +尺& (曲)二 /(切(0)二2(l+cos诃)也(曲)图巴Y(t)的功率谱密度为:习题3.19某线性调制系统的输出信噪比为20

15、dB,输出噪声功率为 10-8VV DSB/SC时的发射机输出功率为 2*10WM求：从输出端到解调输入端之间总的传输损耗？解：已知：因为习题5.佃输出噪声功率为No=1O-9W因为Ni=4N 0Si=50Ni=200N o=2*1O - W设某数字基带传输信号的传输特性G=2 , Si/Ni=1/2 So/N o=5O所以损耗K=ST/Si=109H(w)如图5-13所示。其中a为某个常数(0 a 1)。 试检验该系统能否实现无码间干扰传输 ？(2)试求该系统的最大码元传输速率为多少？这是的系统频带利用率为多大 解：(1)根据奈奎斯特准则，若系统满足无码间干扰传输的条件，基带系统的总特性He

16、q(wMH (w+ZRBQ-cJwIeRb0, |w卜兀Rb可以验证，当(2)该系统的最大码元传输速率RB=w0/ n时，上式成立。该系统可以实现无码间干扰传输。Rmax,既满足Heq(w)的最大码元传输速率容易得到Rmax=w0n系统带宽B =仆+a)Worad =仆十。) / 2兀hZ,H(w)应满足：Wo /兀所以系统的最大频带利用率为:2兀Rmaxn =B(1+ot)W0(1+a)习题5.20为了传送码元速率 RE=103 Baud的数字基待信号，试问系统采用图P5.8中所画的哪一种传输特性较好？并简要说明其理由。码间串扰性能，频解：根据奈奎斯特准则可以证明（a），（b）和（C）三种传

17、输函数均能满足无码间干扰的要求。下面我们从可从带利用率，冲击响应“尾巴”衰减快慢，实现难易程度等4个方面分析对比三种传输函数的好坏。_33码间串扰性能（a）因等效矩形带宽 W=10 Hz，故RBmax=2 X 10 Bd, RBmax=2RB，无码间串扰。3-3（b） RBmax=2 X 10 Bd，无码间串扰。（C）因等效矩形带宽 W=500HZ，故RBmax = 10 Bd=R B,无码间串扰。频带利用率方面来看:三种波形的传输速率均为RB=103 Baud ,传输函数（a）的带宽为 Ba=2X 103 Hz其频带利用率：n a=FB/Ba=1000/2 X 103103=0.5 Baud

18、/Hz传输函数（b）的带宽为Bb = 103 Hz 其频带利用率：n b= RB/Bb=1000/1000=1 Baud/Hz传输函数（c）的带宽为Bc=103 Hz其频带利用率：n c= RB/Bc=1000/1000=1 Baud/ Hz显然n an b=n c所以（b）和（c）较好。（3）冲击响应“尾巴”衰减快慢程度方面来看:（a）, （b）和（c）三种传输函数的时域波形分别为：323ha (t) =2*10 Sa (2*10 兀 t) h(t) =2T03Sa(2*103 兀 t) hUt) =103Sa2(103 沢 t)2其中和（C）的尾巴以1/t的速度衰减，而（b）尾巴以1/t的

19、速度衰减，故从时域波形的尾巴衰减速度来看，传输特性（a）和（C）较好。从实现难易程度来看，因为（b）为理想低通特性，物理上不易实现, 综上所述，传输特性（C）较好。习题6.18设发送的绝对码序列为0110110，采用2DPSK方式传输。（1）试构成一种2DPSK信号调制器原理框图；（3）若采用差分相干解调，试画出各点时间波形开关电路(hl0:5 Cfiui去讥亠10】-讥D 1心h叭而（a）和（C）相对较易实现。已知码元传输速率为2400B，载波频率为（2）若采用差分相干方式进行解调，画出原理框图和各时间波形。紹勺 DF5K(2解弋（J）eP5.fi号躺綁2400Hz。习题10.13已知一个（

20、7 , 3）循环码的监督关系式为：Xg X3 X2 %=0,Xs X2 x, Xo = 0 ,Xe X5 X, = 0 ,X5 X4 Xo = 0 ,试求出该循环码的监督矩阵和生成矩阵。解：由题目条件得监督矩阵P1001，化成典型矩阵为 H =P11001 0。则生成矩阵为G= 01 1 011L0L0|_0 0习题10.15设一个（15,7）循环码的生成多项式为:g(x)= X87 +Xe+ X4 +1。若接收码组为：T（x）X14+ x5 +x + 1。试问其中有无错码。解：因为g（x）73653X + X + X+1=X +x +x + 8 + 7 + 6 + 4“X + X + X +

21、 X +1即码组多项式T（x）不能被生成多项式 g（x）整除，所以其中必有错码。习题4.16采用13折线A律编码电路，设接收端收到的码组为01010011”、最小量化间隔为 1个量化单位，并已知段内码改用折叠二进制码：（1）试问译码器输出为多少量化单位；（2）写出对应于该 7位码（不包括极性码）的均匀量化11位自然二进码。解：（1）极性码C1 = 0，可知量化值为负值段落码 C2C3C4= 101，可知抽样值落在第 6段内，其起始电平为 256由于段内码 C5C6C7C8= 0011为折叠二进制码，转换为自然二进制码为：0111-0011 = 0100，即段内的位置在第 4段所以译码器输出为：25625612 2 2,=一328量化单位）328量化单位对应于 11位自然二进制码为：001010010004.17采用13折线A律编码，设最小量化间隔为1个单位，已知抽样脉冲值为-95个单位：试求：（1）、编码器输出的译码器输出；（3）、量化误差。 X1=0又因为