通信原理-参考答案复习资料

第一章概论1.4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𝐼(𝑥)定义为𝐼(𝑥)=−log𝑎𝑃(𝑥)。当𝑎=2时，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（hartley）。1.6信源编码的目的是什么？信道编码的目的是什么？答：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。1.7何谓调制？调制的目的是什么？答：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。1.8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。1.9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。1.13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。1.16什么快衰落？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。第三章模拟调制系统3.1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。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？答：是两倍。3.9试写出频率调制和相位调制信号的表示式。答：𝑠FM(𝑡)=𝐴cos[𝜔0𝑡+𝑘FM∫𝑚(𝑡)𝑑𝑡+𝜑0]𝑠PM(𝑡)=𝐴cos[𝜔0𝑡+𝜑0+𝑘PM𝑚(𝑡)]3.10什么是频率调制的调制指数？《通信原理（A）》第三章思考题及其解2答：调制信号可能产生的最大相位偏移。3.11试写出频率调制信号的带宽近似表示式。答：𝐵FM≈2(1+𝑚FM)𝑓𝑚=2𝑓𝑚+2Δ𝑓3.12试述角度调制的主要优点。答：角度调制的抗干扰能力较强。第四章模拟调制系统4.1模拟信号经过抽样后，是否成为取值离散的信号了？答：否。抽样只是使信号的自变量时间离散，而信号的取值并不离散。4.2对于低通模拟信号而言，为了能无失真地恢复，抽样频率和其带宽有什么关系？答：抽样频率应不小于模拟信号最高频率的两倍。4.3何谓奈奎斯特抽样速率和奈奎斯特抽样间隔？答：模拟信号最高频率的两倍，称为奈奎斯特抽样速率，相应的最小抽样时间间隔称为奈奎斯特抽样间隔。4.4发生频谱混叠的原因是什么？答：抽样频率低于奈奎斯特抽样速率。4.5对于带通信号而言，若抽样频率高于图4.2.5所示曲线，是否能保证不发生频谱混叠？答：不能保证。4.6PCM语音通信通常用的标准抽样频率等于多少？答：8kHz。4.7信号量化的目的是什么？答：模拟信号取值离散化。4.8非均匀量化有什么优点？答：改善小信号时的信号量噪比。4.9在𝐴压缩律特性中，若选用𝐴=1，将得到什么压缩效果？答：若选用𝐴=1，将无压缩效果。4.10在𝜇压缩律中，若选用𝜇=0，将得到什么压缩效果？答：若选用𝜇=0，将无压缩效果。4.11我国采用的语音量化标准，是𝐴律还是𝜇律？答：𝐴律。4.12在PCM系统中，为什么常用折叠码进行编码？答：误码引起的影响较小。4.13何谓信号量噪比？有无办法消除它（量噪）？答：信号功率与量化噪声功率之比称为信号量噪比。量化噪声是量化的必要代价，无法消除。4.14在PCM系统中，信号量噪比和信号（系统）带宽有什么关系？答：信号量噪比随信号带宽的增大而增大。第五章基带数字信号的表示和传输5.2试述双极性波形的优缺点。答：优点：0-1等概率时没有直流分量；信号功率是单极性的一半；判决电平与接收信号电平波动无关。缺点：实现略复杂。5.3试述HDB3码的编码规则及其优缺点。答：编码规则：HDB3为一种双极性码，0用“无极性”电平表示，1交替用“正极性”和“负极性”电平表示；连续4个0，第4个0变为极性V码，V码极性交替；若无法保证极性相同，则第1个0变换成极性B码。优点：有丰富的位定时信息；缺点：实现略复杂。5.4试述双相码的优缺点。答：优点：位定时信息易提取，0-1等概率时无直流分量。缺点：带宽较宽。5.5随机脉冲信号序列的功率谱中连续谱和离散谱分别有什么特点？离散谱有什么特殊的功用？何种信号中没有离散谱？答：连续谱是信号的随机分量，离散谱是信号的稳态分量。离散谱可被用以提取位定时信息。双极性信号𝑔(𝑡)=−𝑔(𝑡)且等概率出现，则没有离散谱。5.6何谓码间串扰？它产生的原因是什么？是否只在相邻的两个码元之间才有码间串扰？答：相邻码元的相互重叠称为码间串扰。码间串扰产生的原因是系统传输特性的不理想。码间串扰不只在两个码元之间才有。5.7基带传输系统的传输函数满足什么条件时才不会引起码间串扰？答：传输函数满足奈奎斯特准则就不会引起码间串扰，即传输函数是实函数并且在𝑓=𝑊处奇对称。5.8何谓奈奎斯特准则？何谓奈奎斯特速率？答：当传输函数为实函数并且𝑓=𝑊处奇对称，那么系统就不会引起码间串扰。这称为奈奎斯特准则。一个低通传输系统能够达到的最高速率为带宽的两倍，这一速率称为奈奎斯特速率。5.9何谓“滚降”？为什么在设计时常常采用滚降特性？答：低通滤波器的过渡带边沿缓慢下降称为滚降。具有滚降特性的低通滤波器，虽然不是理想滤波器，但是仍能达到奈奎斯特速率，所以滚降特性被经常采用。5.10何谓部分响应波形？它有什么优缺点？答：系统的单位冲激响应的某些抽样时刻有码间串扰但可控，而其他抽样时刻上没有码间串扰，这样的波形称为部分响应波形。优点是在不增加带宽的前提下，利用有码间串扰的波形仍然能达到奈奎斯特速率。缺点是需采用相关电平编码，这增加了实现的复杂程度。5.11何谓双二进制波形？它和部分响应波形有什么关系？答：用双极性编码的二进制波形称为双二进制波形。第I类部分响应波形采用的是双二进制波形。5.12在图5.6.9中，可以将图(a)变成图(b)依据的是什么原理？答：线性系统级联，交换个子系统的先后级联顺序，不改变体统的传输特性。5.13试问在第I类部分响应系统中信道传输的信号有几种电平？答：三种电平：𝐶𝑘={0,+2,−2}。5.14哪种部分响应波形中不含直流分量？答：第IV类和第V类。5.15何谓眼图？它有什么功用？在示波器的X轴和Y轴上加入什么电压才能观看眼图？答：用示波器显示的基带传输信号的波形多构成的图形称为眼图。眼图可显示传输系统性能缺陷对于基带数字信号传输的影响。在示波器的X轴上加入一个锯齿波，Y轴上加入接收信号的码元序列，才能观看眼图。5.16克服码间串扰的方法是什么？能否用增大信噪比的方法克服码间串扰？为什么？答：克服码间串扰的方法是在接收端插入一个均衡器。增大信噪比的方法无助于克服码间串扰。因为在信道无噪声的情况下码间串扰依然可能存在。5.17何谓均衡器？为什么常用横向滤波器作为均衡，而不用由电感和电容组成的滤波器？答：码间串扰是由传输系统特性不理想引起的，这可在系统中插入一种滤波器来补偿，这种滤波器称为均衡器。用横向滤波器作为均衡器，容易实现均衡器特性的自动调整，以适应信道特性的变化。而采用由电感和电容组成的滤波器，参数调整比较复杂，所以通常不被采用。5.18何谓迫零调整法？它有什么优缺点？答：在输出中除了所需码元的抽样值外，令输出中其他前后的抽样值均为0。用这一方法来调整横向滤波器的系数，称为迫零法。优点：实现相对简单。缺点：没有考虑噪声的影响；迫零法是一种有限滤波器，(2𝑁+1)范围外引起的串扰未予考虑。第六章基本数字调制系统6.1何谓带通调制？带通调制的目的是什么？答：将基带数字信号调制到一个载波上，使载波的一个或几个参量上载有基带数字信号的信息，这样的调制称为带通调制。带通调制的目的是使已调信号的频谱位置适合在给定的带通信道中传输。6.2何谓线性调制？何谓非线性调制？答：线性调制的已调信号频谱结构和原基带信号的频谱结构基本相同，主要是所占用的频率位置发生搬移。非线性调制的已调信号频谱结构和原基带信号的频谱结构完全不同，已不仅仅是简单地频谱搬移，在已调信号频谱中会出现许多新的频率分量。6.5何谓相干接收？何谓非相干接收？答：接收端需用一个与发送端同频同相的相干载波与接收信号做乘法，这种接收方法称为相干接收。若不需要相干载波的接收方法称为非相干接收。6.6试问2ASK信号的产生和解调分别有几种方法？答：调制方法有相乘法和开关法等；解调方法有非相干解调——包络检波法和相干解调法等。6.7试问2ASK信号的带宽和其基带信号的带宽有何关系？答：2ASK信号的带宽是基带信号带宽的两倍。6.8试问2FSK信号属于线性调制还是非线性调制？答：2FSK属于非线性调制。6.9试问2FSK信号相邻码元的相位是否连续与其产生方法有何关系？答：2FSK信号的产生方法主要有两种：调频法和开关法。有调频法产生的2FSK信号相邻码元相位是连续的，而开关法产生的2FSK信号由两个独立的频率源产生，相邻码元的相位一般情况下是不连续的。6.10试问2FSK信号的带宽和其基带键控信号带宽之间有什么关系？答：Δ𝑓2FSK=|𝑓1−𝑓0|+2𝑓𝑐，其中𝑓0和𝑓1为2FSK的两个载波频率，𝑓𝑐为基带键控信号的带宽。6.11试问常用的2FSK解调方法是相干解调还是非相干解调？为什么？答：2FSK信号常采用非相干解调方法。因为非相干解调无需本地载波，实现成本较低，而抗信道干扰和信道噪声的能力也挺强。6.12试问2PSK信号相邻码元间的波形是否连续和什么因素有关？答：载波频率和码元速率之间的关系决定了2PSK信号相邻码元之间的波形是否连续。6.13试问2PSK信号是否必须用相干解调法接收？答：是的。2PSK没有非相干解调方法。6.14试问2PSK信号是否适用于远距离传输？为什么？答：不适合。2PSK的解调方法是相干解调，接收机需要从接收到的信号中提取解调用的本地载波，而这很容易受信道干扰和信道噪声的影响。6.15试述2DPSK的优缺点？答：2DPSK最主要的优点是它克服了2PSK相位模糊的问题。主要缺点与2PSK类似，其易受信道干扰和信道噪声的影响。6.16试问2DPSK信号相邻码元波形是否连续和什么因素有关？答：除了与2PSK类似的因素外，2DPSK信号相邻码元波形是否连续还和基带信号跳变有关。6.17试问2DPSK信号有几种解调方法？是比较其优缺点。答：两种：相位比较法和极性比较法。相位比较法的两路相乘信号均有噪声，而极性比较法的本地载波没有噪声，所以极性比较法的性能略优于相位比较法。不过，极性比较法需要从接受信号中提取相干载波，所以实现较复杂。6.18试问2PSK信号和2ASK信号之间有什么关系？答：两种信号的功率谱相似，只是2ASK信号多了对应载波的离散谱分量。2PSK信号可以看成是抑制载波的2ASK信号，也可看成是两个载波相反的2ASK信号。两者的带宽相等。6.19试问为什么相干接收的误码率比非相干接收的误码率低？答：由各种键控方式的误码率公式和误码率曲线可知，相干接收的误码率低于非相干接收的误码率。6.20试按误码率高低次序排列各种二进制键控和解调方式。答：非相干2ASK，相干2ASK，非相干2FSK，相干ASK，非相干2DPSK，相干2DPSK，相干2PSK。6.21试问QPSK和2ASK信号时间有什么关系？答：QPSK信号可以看成是4个同幅度、同频率、不同相位的4个2ASK信号的叠加。6.22试问是否任何APK信号都是QAM信号？答：APK信号就