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1、1、2章、思考题1. 数字通信有哪些特点?答:相对模拟通信,数字通信具有以下特点: 其所传输的信号是离散或数字的; 抗干扰能力强,数字信号可以再生,从而消除噪声积累; 传输差错可以控制; 便于使用现代数字信号处理技术对数字信号进行处理; 便于加密,可靠性高; 便于实现各种信息的综合传输。2. 按调制方式,通信系统如何分类?答:根据是否使用调制,可将通信系统分为基带传输和频带(调制)传输。基带传输是将未经调制的信号直接传送,如音频市内电话;频带传输是对各种信号调制后传输的总称。3. 按传输信号的特征,通信系统如何分类?答:按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号,通信系统可以分为模拟通信系统和数字
2、通信系统。4. 按传送信号的复用方式,通信系统如何分类?答:传送多路信号有三种复用方式:频分复用(FDM)、时分复用(TDM)和码分复用(CDM)。5. 通信系统的主要性能指标是什么?答:通信系统的性能指标涉及其可靠性、有效性、适应性、标准性、经济性等,主要性能指标有两个:传输速率和差错率,传输速率可以用码元速率或信息速率来表征,可靠性可以用误码率或误信率来表征。6. 什么是误码率?什么是误信率?它们之间的关系如何?答:误码率Pe是码元在传输系统中被传错的概率。误信率是指错误接收的信息量在传送信息总量中所占的比例。一般地,M进制中,误信率比误码率更底,二进制中,误信率和误码率在数值上相等。7.
3、 什么是码元速率?什么是信息速率?它们之间的关系如何?答:码元速率定义为每秒传输码元的数目,单位是波特(Baud)。信息传输速率又称为信息速率或传信率,单位是比特/秒(bit/s)。由于码元速率并未限定码元的进制,不同的进制中,表示一个码元的比特数不同。在二进制中,码元速率与信息速率在数值上相等,只是单位不同。在M进制中,设信息速率为 bit/s,码元速率为 Baud,则有=8. 未来通信技术的发展趋势如何?答:相对模拟通信系统,数字通信系统具有诸多优点,尤其可以方便的实现加密解密,可靠性高,易于实现各种信息的综合传输,未来通信技术将必然以数字通信技术为主,各种类型的信息都在统一的通信网中传送
4、。9. 什么是信源符号的信息量?什么是离散信源的信源熵?答:信息符号中所包含的有用信息的多少就是信源符号的信息量。信源符号所含的信息量I与该信息符号出现的概率有关,信息符号出现的概率越小,其所包含的信息量就越大,反之信息量就越小。离散信号所有符号所包含的信息量的平均值就是离散信号的信源熵。当离散信源的所有符号独立等概出现时,其信源熵的值达到最大。3、思考题(部分)1 信道是通信系统中的重要环节,它具有两大特点:一是不可缺少(用于传输信息);二是它是通信中噪声的主要来源。2 信道的含义有狭义和广义两种。狭义信道是指信号的传输媒质。按照传输方式,狭义信道可分为有线和无线信道两种。狭义信道可分为恒参
5、信道和随参信道两种。恒参信道是指信道传输参数恒定(时不变)的信道。随参信道是指信道传输参数随时间随机变化的信道。3 广义信道有调制信道和编码信道两种。调制信道范围是从调制器输出端到解调器输入端,其内部传输的是已调信号;它是一种模拟信道恒参信道,可等效为线性时变网络。编码信道范围是从编码器输出端到译码器输入端,其内部传输的是已编码信号,它是一种数字信道,可用转移概率描述。4 恒参信道是指:传输参数恒定(或变化缓慢)的信道,它可以等效为线性时不变网络。在理想的恒参信道中,其幅频特性应是水平直线,相频特性应是直线(或群迟延特性为水平直线)。“理想”是指不会引起任何线性失真。在通信系统设计时,可采用精
6、心设计或均衡技术来减少线性失真。5 随参信道是指:传输参数随时间变化(且是随机变化)的信道。由于传输参数时变,从而导致传输信号振幅(由于衰耗)时变,传输信号相位(由于时延)时变,从而包络衰落,频率弥散。在进一步考虑多径效应后,又会出现频率选择性衰落。在随参信道中,可采用分集技术来对抗衰落。分集技术的核心是“分散接收,集中利用”。6 加性噪声是以相加方式(与信号相加)出现的噪声。起伏噪声是加性噪声的典型代表,其一般特点是:在时域、频域均普遍存在,且不可避免。起伏噪声包括热噪声、散弹噪声和宇宙噪声,它们均是高斯白噪声。7 信道容量是信道得以无差错传输时的信息速率的最大值。需注意三点:一是条件:无差
7、错传输;二是信道容量是指信息速率,因为单位是bit/s;三是它是最大值,从而是理论极限,或是理想指标,实际系统不能超过。香农公式C=Blog2(1+S/N)是连续信道的信道容量,其条件是:信号为高斯分布,噪声为加性高斯白噪声。香农公式指出了理论极限的存在,未能指明实现途径(具体方式),但人们可把它作为努力的方向,另外可以“带宽换信噪比”。5、思考题1. 数字基带信号有哪些常见的形式?它们各有哪些特点?答:数字基带信号的常见形式有:单极性码、双极性码、单极性归零码、双极性归零码、差分码及多元码。单极性码的特点:基带信号的0电位及正电位分别与二进制符号0及1一一对应,信号在一个码元时间内,不是有电
8、压,就是无电压,电脉冲之间无间隔,极性单一。该波形经常在近距离传输时(比如印刷制板内或相近印刷制板之间传输时)被采用。双极性码的特点:二进制符号0、1分别与正、负电位相对应,电脉冲之间无间隔。但是当0、1符号可能出现时,将无直流成分。该波形常在CCITT的V系列接口标准或RS-232C中使用。单极性归零码的特点:它的有电脉冲宽度比码元宽度窄,每个脉冲都回到零电位。该波形常在近距离内实现波形变换时使用。双极性归零码的特点:此时相邻脉冲之间必定留有零电位的间隔。差分码的特点:把信息符号0和1反映在相邻码元的相对变化上。它所代表的信息符号与码元本身电位无关,而仅与相邻码元的电位变换相关。差分码波形常
9、在相位调制系统的码变换器中使用。2. 什么是HDB3码、差分双相码和AMI码?有哪些主要特点?答:HDB3码是三阶高密度双极性码,它的编码原则是:先把消息代码变换成AMI码,然后去检查AMI码的连零情况,没有4个或4个以上的连零串时,这时的AMI码就是HDB3码;当出现4个或4个以上的连零串时,将每4个连零小段的第4个0变换成与前面非0符号同极性的符号,称为V符号(破坏符号)。当相邻V符号之间有偶数个非零符号时,再将该小段的第1个0变换成+B或-B(平衡符号),B符号的极性同前一非零符号的极性相反,并让后面的非0符号从V符号开始再交替变化。它的主要特点是:HDB3码保持了AMI码的优点,还增加
10、了使连零串减少到至多3个,对于定时信号的恢复是十分有利的。HDB3码是CCITT推荐使用的码型之一,是一、二、三次群的接口码型。AMI码:是将消息代码0(空号)仍变换成传输码的0,而把1(传号)交替地变换成传输码的+1,-1。它的主要特点是:优点:0、1不等概时也无直流;零频附近的低频分量小;整流后即为RZ码;编译码电路简单且便于观察误码情况。缺点:连0码多时,AMI整流后的RZ码连0也多,不利于提取高质量的位同步信号(位同步抖动大)。3. 无码间干扰问题。在不考虑信道噪声的条件下,把发送滤波器、信道、接收滤波器合成一个网络统一考虑,该网络满足无无码间干扰需满足的条件为:时域条件频域条件有三类
11、消除码间干扰的系统:理想低通系统、滚降系统、部分响应系统。5双极性的最佳判决门限电平为0,与信号幅度无关,因而不随信道特性变化而变,故能保持最佳状态。而单极性的最佳判决门限电平为A/2,它易受信道特性变化的影响,从而导致误码率增大。因此,双极性基带系统比单极性基带系统应用更为广泛。6. 在实际应用中需要用简便的实验手段来定性评价系统的性能。眼图是一种有效的实验方法。眼图是指通过用示波器观察接收端的基带信号波形,从而估计和调整系统性能的一种方法。 具体方法:用一个示波器跨接在抽样判决器的输入端,然后调整示波器水平扫描周期,使其与接收码元的周期同步.此时可以从示波器显示的图形上,观察码间干扰和信道
12、噪声等因素影响的情况,从而估计系统性能的优劣程度。7. 眼图的模型和眼图的指标最佳抽样时刻是“眼睛”张开最大的时刻;图中央的横轴位置对应于判决门限电平。8. 什么是均衡器?为了减小码间串扰的影响,通常需要在系统中插入一种可调滤波器来校正或补偿系统特性。这种起补偿作用的滤波器称为均衡器。6、思考题1. 模拟调制:调制信号是模拟信号(连续取值),调制过程是以调制信号对载波参量作连续调制,解调过程是对已调载波的参量作连续估值。2. 数字调制:调制信号是数字信号(离散取值),调制过程是以载波参量的离散状态来表征数字信息,解调过程是对已调载波的离散参量进行检测。3. 数字调制是指:调制信号是数字信号,载
13、波是正弦波的调制。由于数字信号可视作模拟信号的特例(取值离散),因而数字调制亦可视作模拟调制的特例。4. 什么是数字调制?它和模拟调制有哪些异同?答:数字调制是用载波信号的某些离散状态来表征所传送的信息,在接收端也是只要对载波信号的离散调制参量进行检测。数字调制和模拟调制在原理上并没有什么区别,只不过模拟调制是对载波信号的参量进行连续调制,在接收端则对载波信号的调制参量连续地进行估值,而数字调制只是对载波信号的参量进行离散调制,在接收端则也只需对载波信号的调制参量减小估值。5. 什么是振幅键控?2ASK信号的波形有什么特点?答:振幅键控:通过用载波幅度的有无来表征所传送的信息。就象通过开关电路
14、控制一样。2ASK信号的波形的特点:信息二进制符号“1”由有载波来表征,二进制符号“0”对应没有载波。6. OOK信号的产生及解调方法如何?答:OOK信号的产生方法有两种:一种是一般的模拟幅度调制方法,如图6-1(a)所示,如图6-1(b)所示是一种键控方法,这里的开关电路受s(t)控制。相乘器S(t)cos载波开关电路S(t)图 6-1(a) 图6-1(b)OOK信号有两种基本的解调方法:非相干解调(包络检波法)和相干解调(同步检测法)。7. 什么是频移键控?2FSK信号的波形有什么特点?答:频移键控是指不同的载波频率来表征所传送的数字信息。2FSK信号的波形的特点:信息二进制符号“0”对应
15、于载频,而二进制符号“1”对应于载频,且与之间的改变是瞬时完成。8. 什么是绝对移相?什么是相对移相?它们有何区别?答:绝对移相就是用载波的相位直接表示码元;相对移相就是用前后相邻码元的相对载波相位值表示数字信息。相对移相信号可以看作是把数字信息序列(绝对值)变换成相对码,然后再根据相对码进行绝对移相而成。7、思考题1. 什么是低通型信号的抽样定理?答:低通型信号的抽样定理:一个频带限制在(0,)Hz内的时间连续信号m(t),如果以1/的间隔对它进行等间隔抽样,则m(t)被所得到的抽样值完全确定。2. 已抽样信号的频谱混叠是什么原因引起的?若要求从已抽样信号中正确的恢复出原信号m(t),抽样速率应满足什么条件?答:已抽样信号的频谱混叠是由于抽样频率小于原始信号的最高频率的两倍而造成的。若要求从已抽样信号中正确的恢复出原信号m(t),抽样频率应不小于原始信号m(t) 最高频率的两倍,即2。3. 试比较理想抽样、自然抽样和瞬时抽样的异同点?答:理想抽样就是用真正的冲击脉冲串对原始信号进行抽样,但实际上是无法实施的,通常采用窄脉冲串来实现,在抽样脉冲持续期间,样值幅度随输入信号变化而变化。瞬时抽样的抽样值的幅度为抽样时刻信号的瞬时值,在抽样脉冲持续期间样值保持不变。