通信技术基础习题集

通信技术基础习题集姓名_________________________地址_______________________________学号______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------线--------------------------1.请首先在试卷的标封处填写您的姓名，身份证号和地址名称。2.请仔细阅读各种题目，在规定的位置填写您的答案。一、选择题1.通信系统中的基本模型包括哪些部分？

A.源系统、信道、接收系统

B.发送端、信道、接收端

C.源、信源、信宿、信道

D.信息源、发送器、信道、接收器

2.下列哪个不是通信系统中的传输介质？

A.光纤

B.铜线

C.电磁波

D.地球大气层

3.下列哪个不是数字通信系统的特点？

A.信号易于处理和存储

B.抗干扰能力强

C.频带宽

D.可实现保密通信

4.模拟信号与数字信号的主要区别是什么？

A.信号的连续性

B.信号的离散性

C.信号的带宽

D.信号的功率

5.在数字通信中，基带传输和频带传输的主要区别是什么？

A.基带传输直接使用原始信号，频带传输经过调制

B.基带传输信号的频率较低，频带传输信号的频率较高

C.基带传输信号无需调制，频带传输信号需进行调制

D.基带传输适合短距离通信，频带传输适合长距离通信

6.什么是香农定理？

A.信道带宽与信噪比的关系

B.信息传输速率与信道带宽和信噪比的关系

C.信号带宽与传输速率的关系

D.信号功率与传输距离的关系

7.什么是奈奎斯特定理？

A.信道带宽与最大传输速率的关系

B.信息传输速率与信道带宽的关系

C.信号带宽与传输速率的关系

D.信号功率与传输距离的关系

8.下列哪个不是信道编码的作用？

A.提高信号的抗干扰能力

B.减少信号的带宽需求

C.提高信号的传输速率

D.实现信号的加密传输

答案及解题思路：

1.答案：B

解题思路：通信系统的基本模型通常包括发送端、信道和接收端，这是构成通信系统的基础部分。

2.答案：D

解题思路：传输介质是信号传输的物理载体，地球大气层不属于传输介质，而是信号在传输过程中可能遭遇的环境因素。

3.答案：C

解题思路：数字通信系统的特点包括信号的离散性、易于处理和存储、抗干扰能力强等，频带宽是模拟通信系统的特点。

4.答案：B

解题思路：模拟信号是连续的，而数字信号是离散的，这是它们最本质的区别。

5.答案：A

解题思路：基带传输直接使用原始信号，而频带传输需要将信号调制到较高的频率范围。

6.答案：B

解题思路：香农定理描述了在有噪声的信道上，信息传输速率与信道带宽和信噪比之间的关系。

7.答案：A

解题思路：奈奎斯特定理说明了在无噪声的理想条件下，信号带宽与最大传输速率之间的关系。

8.答案：D

解题思路：信道编码的主要作用是提高信号的抗干扰能力，而非加密传输。加密通常是通过其他方式实现的。二、填空题1.通信系统中的信息传输过程可以概括为信号的产生、传输、接收和利用。

2.传输介质可以分为有线传输介质和无线传输介质。

3.数字信号在传输过程中需要经过编码、传输和解码等过程。

4.香农定理中的信道容量公式为：C=Blog2(1S/N)。

5.奈奎斯特定理中的带宽公式为：B=2f_max。

答案及解题思路：

1.答案：信号的产生、传输、接收和利用。

解题思路：通信系统的基本过程包括信号的（产生），信号的传播（传输），信号的接收（接收），以及信号的最终用途（利用）。

2.答案：有线传输介质和无线传输介质。

解题思路：传输介质根据传输方式的不同分为两类，一类是通过物理媒介（如电缆、光纤）进行的有线传输，另一类是通过空气或真空进行无线传输。

3.答案：编码、传输和解码。

解题思路：数字信号在传输过程中，首先需要通过编码过程将信息转换为数字信号，然后通过传输介质进行传播，最后在接收端通过解码过程将数字信号还原为原始信息。

4.答案：Blog2(1S/N)。

解题思路：香农定理描述了在有噪声信道的条件下，信道的最大数据传输速率。其中，C代表信道容量，B代表信道的带宽，S/N代表信噪比。

5.答案：2f_max。

解题思路：奈奎斯特定理指出，无噪声理想信道中，最高频信号频率的两倍即为信道的带宽。因此，带宽B等于最高频率f_max的两倍。三、判断题1.通信系统中的噪声可以分为热噪声和干扰噪声。

正确

解题思路：通信系统中的噪声通常分为两大类，一类是由于电子元件的热运动产生的热噪声，另一类是由于外部干扰源引起的干扰噪声。这两种噪声在通信系统中普遍存在，并且对信号传输质量有显著影响。

2.模拟信号传输过程中不会受到噪声的影响。

错误

解题思路：模拟信号在传输过程中会受到各种噪声的影响，如热噪声、信道噪声等。这些噪声会降低信号的强度和清晰度，影响通信质量。

3.数字通信系统比模拟通信系统具有更高的抗干扰能力。

正确

解题思路：数字通信系统通过编码、调制等技术，能够在一定程度上抵抗噪声和干扰，提高信号的传输可靠性。相比之下，模拟通信系统更容易受到噪声的影响。

4.在基带传输中，信号的最高频率等于信号的带宽。

正确

解题思路：基带传输是指信号直接在原始频率输，其带宽等于信号的最高频率。这是因为基带信号包含了所有频率成分，因此带宽与最高频率相等。

5.在频带传输中，信号的最高频率等于传输介质的带宽。

错误

解题思路：在频带传输中，信号通常通过调制技术将其频谱限制在一定的带宽范围内。传输介质的带宽是指介质能够有效传输的频率范围，而信号的最高频率可能小于或等于这个带宽，具体取决于调制方式和信号特性。四、简答题1.简述通信系统的基本模型。

解答：

通信系统的基本模型通常包括信源、信道、信宿和传输媒介。信源产生信息，信道是信息传输的通道，信宿接收信息，而传输媒介则是信源和信宿之间的物理连接。具体模型可以简化为：信源→传输媒介→信宿，其中信道可能包含调制、编码、放大等处理环节。

2.简述数字信号与模拟信号的主要区别。

解答：

数字信号与模拟信号的主要区别在于：

形态：数字信号由离散的符号组成，如二进制代码；模拟信号是连续变化的。

传输：数字信号在传输过程中不易受到干扰，而模拟信号易受噪声影响。

处理：数字信号可以方便地进行存储、处理和传输；模拟信号处理复杂，不易存储和传输。

容量：数字信号传输容量通常大于模拟信号。

3.简述基带传输和频带传输的区别。

解答：

基带传输和频带传输的主要区别

基带传输：信号在传输过程中保持原始频谱宽度，不进行频率变换。

频带传输：信号在传输前进行频率变换，将其调制到较高频率的频带上。

适用范围：基带传输适用于短距离、高速率传输；频带传输适用于长距离、较低速率传输。

复杂度：基带传输相对简单，频带传输需要调制、解调等复杂处理。

4.简述香农定理的基本内容。

解答：

香农定理描述了在有噪声的信道上，信号传输的最大速率与信道带宽和信噪比的关系。基本内容

信道容量C（位/秒）=Blog2(1S/N)，其中B为信道带宽（赫兹），S/N为信噪比。

香农定理指出，信道容量是信道带宽和信噪比的函数，与信号功率无关。

5.简述奈奎斯特定理的基本内容。

解答：

奈奎斯特定理描述了在无噪声理想信道上，信号的最高采样频率与信号带宽的关系。基本内容

采样频率f_s≥2f_m，其中f_s为采样频率（赫兹），f_m为信号带宽（赫兹）。

奈奎斯特定理指出，为了恢复原始信号，采样频率必须至少是信号带宽的两倍。

答案及解题思路：

1.解题思路：首先明确通信系统的组成部分，然后描述各部分的功能和关系。

2.解题思路：对比数字信号和模拟信号的定义、传输特性、处理方式和传输容量。

3.解题思路：区分基带传输和频带传输的定义、适用范围和处理复杂度。

4.解题思路：理解香农定理的公式和含义，明确信道容量与带宽、信噪比的关系。

5.解题思路：掌握奈奎斯特定理的公式和含义，了解采样频率与信号带宽的关系。五、计算题1.已知信道带宽为1000Hz，信号的最高频率为300Hz，求该信道的奈奎斯特带宽。

解题过程：

根据奈奎斯特定理，奈奎斯特带宽等于信道带宽的一半。因此，计算

\[

\text{奈奎斯特带宽}=\frac{\text{信道带宽}}{2}=\frac{1000\text{Hz}}{2}=500\text{Hz}

\]

2.已知一个信道的带宽为3000Hz，信源的信息速率为10kbps，求该信道的信道容量。

解题过程：

根据香农公式，信道容量\(C\)可以通过以下公式计算：

\[

C=B\log_2(1S/N)

\]

其中\(B\)是带宽，\(S\)是信号功率，\(N\)是噪声功率。信源的信息速率\(R\)与信道容量之间的关系是：

\[

R=B\log_2(1S/N)

\]

解得：

\[

1S/N=2^{R/B}

\]

所以：

\[

S/N=2^{R/B}1

\]

代入\(B=3000\text{Hz}\)和\(R=10\text{kbps}\)，计算\(S/N\)：

\[

S/N=2^{(10\times10^3\text{bps})/(3000\text{Hz})}1

\]

最终计算信道容量\(C\)。

3.已知一个信道的带宽为2000Hz，信源的信息速率为8kbps，求该信道的信道容量。

解题过程：

与第二题类似，使用香农公式：

\[

C=B\log_2(1S/N)

\]

代入\(B=2000\text{Hz}\)和\(R=8\text{kbps}\)，计算\(S/N\)：

\[

S/N=2^{(8\times10^3\text{bps})/(2000\text{Hz})}1

\]

最终计算信道容量\(C\)。

4.已知一个信道的带宽为4000Hz，信源的信息速率为12kbps，求该信道的信道容量。

解题过程：

同样使用香农公式：

\[

C=B\log_2(1S/N)

\]

代入\(B=4000\text{Hz}\)和\(R=12\text{kbps}\)，计算\(S/N\)：

\[

S/N=2^{(12\times10^3\text{bps})/(4000\text{Hz})}1

\]

最终计算信道容量\(C\)。

5.已知一个信道的带宽为5000Hz，信源的信息速率为15kbps，求该信道的信道容量。

解题过程：

同样使用香农公式：

\[

C=B\log_2(1S/N)

\]

代入\(B=5000\text{Hz}\)和\(R=15\text{kbps}\)，计算\(S/N\)：

\[

S/N=2^{(15\times10^3\text{bps})/(5000\text{Hz})}1

\]

最终计算信道容量\(C\)。

答案及解题思路：

答案：

1.奈奎斯特带宽：500Hz

2.信道容量：通过计算\(S/N\)并应用香农公式得出具体数值

3.信道容量：通过计算\(S/N\)并应用香农公式得出具体数值

4.信道容量：通过计算\(S/N\)并应用香农公式得出具体数值

5.信道容量：通过计算\(S/N\)并应用香农公式得出具体数值

解题思路：

对于每一题，首先明确所使用的公式（香农公式），然后代入已知的带宽和信息速率，计算得到\(S/N\)的值，最后根据香农公式计算信道容量。注意单位的一致性和公式的正确应用。六、应用题1.假设一个信道的带宽为1000Hz，信源的信息速率为4kbps，求该信道的信道容量。

2.假设一个信道的带宽为2000Hz，信源的信息速率为8kbps，求该信道的信道容量。

3.假设一个信道的带宽为3000Hz，信源的信息速率为12kbps，求该信道的信道容量。

4.假设一个信道的带宽为4000Hz，信源的信息速率为16kbps，求该信道的信道容量。

5.假设一个信道的带宽为5000Hz，信源的信息速率为20kbps，求该信道的信道容量。

答案及解题思路：

1.解答：

答案：信道容量为4kbps

解题思路：根据香农公式，信道容量C（bps）=Blog2(1S/N)，其中B是信道带宽（Hz），S是信号功率，N是噪声功率。在此问题中，由于信源的信息速率已知，我们可以假设信源已经设计得足够好，使得信噪比S/N足够高，以使得信道的实际带宽接近其理论带宽。因此，信道容量C近似等于信源的信息速率。所以，C=4kbps。

2.解答：

答案：信道容量为8kbps

解题思路：与第一题类似，由于信源的信息速率已知，且信源设计得当，信道容量C=8kbps。

3.解答：

答案：信道容量为12kbps

解题思路：应用香农公式，信道容量C=Blog2(1S/N)。由于题目没有给出具体的信噪比，我们假设信源设计得当，信道容量C=12kbps。

4.解答：

答案：信道容量为16kbps

解题思路：使用香农公式，C=Blog2(1S/N)。在没有具体信噪比的情况下，信道容量C=16kbps。

5.解答：

答案：信道容量为20kbps

解题思路：根据香农公式，C=Blog2(1S/N)。假设信源设计得当，信道容量C=20kbps。七、论述题1.论述数字通信系统与模拟通信系统的区别。

（1）基本原理不同

模拟通信系统：使用连续的信号进行信息传输，如电话、电视信号。

数字通信系统：使用离散的数字信号进行信息传输，如数字电话、数字电视。

（2）抗干扰能力

模拟通信系统：易受噪声干扰，信号质量受影响。

数字通信系统：通过编码和纠错技术，抗干扰能力强。

（3）传输介质

模拟通信系统：适用于有线传输，如同轴电缆、光纤。

数字通信系统：适用于有线和无线传输，如无线电波、微波。

（4）信息处理

模拟通信系统：信息处理复杂，设备成本高。

数字通信系统：信息处理简单，设备成本低。

2.论述信道带宽、信源信息速率和信道容量之间的关系。

（1）信道带宽

信道带宽是指信道能够传输信号的频率范围。

（2）信源信息速率

信源信息速率是指信源在单位时间内产生的信息量。

（3）信道容量

信道容量是指信道在单位时间内能够传输的最大信息量。

关系：信道容量与信道带宽成正比，与信源信息速率成正比。

3.论述香农定理和奈奎斯特定理在通信系统中的应用。

（1）香农定理

香农定理描述了在有噪声的信道中，信道的最大传输速率与信道带宽、信噪比之间的关系。

（2）奈奎斯特定理

奈奎斯特定理描述了无噪声信道中，信号的最高频率与采样频率之间的关系。

应用：

香农定理：指导通信系统设计，确定信道带宽和信噪比，以满足传输速率要求。

奈奎斯特定理：指导数字信号传输，确定采样频率，避免混叠现象。

4.论述信道编码在数字通信系统中的作用。

（1）提高传输可靠性

信道编码通过增加冗余信息