通信原理第七版思考题答案

第一章绪论1以无线广播和电视为例，说明图1-3 模型中的信息源，受信者及信道包含的具体容是什么在无线电广播中，信息源包括的具体容为从声音转换而成的原始电信号，收信者中包括的具体容就是从复原的原始电信号转换乘的声音；在电视系统中，信息源的具体容为从影像转换而成的电信号。收信者中包括的具体容就是从复原的原始电信号转换成的影像；二者信道中包括的具体容分别是载有声音和影像的无线电波2何谓数字信号，何谓模拟信号，两者的根本区别是什么数字信号指电信号的参量仅可能取有限个值；模拟信号指电信号的参量可以取连续值。他们的区别在于电信号参量的取值是连续的还是离散可数的3何谓数字通信，数字通信有哪些优缺点传输数字信号的通信系统统称为数字通信系统；优缺点：1.抗干扰能力强； 2.传输差错可以控制；3.便于加密处理，信息传输的安全性和性越来越重要，数字通信的加密处理比模拟通信容易的多，以话音信号为例，经过数字变换后的信号可用简单的数字逻辑运算进行加密，解密处理；4.便于存储、处理和交换；数字通信的信号形式和计算机所用的信号一致， 都是二进制代码， 因此便于与计算机联网，也便于用计算机对数字信号进行存储，处理和交换，可使通信网的管理，维护实现自动化，智能化；5.设备便于集成化、微机化。数字通信采用时分多路复用，不需要体积较大的滤波器。设备部分电路是数字电路，可用大规模和超大规模集成电路实现，因此体积小，功耗低；6.便于构成综合数字网和综合业务数字网。采用数字传输方式，可以通过程控数字交换设备进行数字交换，以实现传输和交换的综合。 另外， 业务和各种非话务业务都可以实现数字化，构成综合业务数字网； 缺点：占用信道频带较宽。一路模拟的频带为 4KHZ 带宽，一路数字约占64KHZ 。4数字通信系统的一般模型中的各组成部分的主要功能是什么数字通行系统的模型见图 1-4 所示。其源编码与译码功能是提高信息传输的有效性和进行模数转换；信道编码和译码功能是增强数字信号的抗干扰能力；加密与解密的功能是保证传输信息的安全；数字调制和解调功能是把数字基带信号搬移到高频处以便在信道中传输； 同步的功能是在首发双方时间上保持一致， 保证数字通信系统的有序，准确和可靠的工作。5按调制方式，通信系统分类？根据传输中的信道是否经过调制，可将通信系统分为基带传输系统和带通传输系统。6按传输信号的特征，通信系统如何分类？按信号特征信道中传输的信号可分为模拟信号和数字信号，相应的系统分别为模拟通信系统和数字通信系统。7按传输信号的复用方式，通信系统如何分类？频分复用，时分复用，码分复用。8单工，半双工及全双工通信方式是按什么标准分类的？解释他们的工作方式并举例说明他们是按照消息传递的方向与时间关系分类。单工通信是指消息只能单向传输的工作方式，通信双方只有一个进行发送，另一个只能接受，如广播，遥测，无线寻呼等。半双工通信指通信双方都能进行收发信息，但是不能同时进行收发的工作方式， 如使用统一载频的普通对讲机。 全双工通信是指通信双方能同时进行收发消息的工作方式，如等。9并行传输和串行传输的适用场合及特点分为并行传输和串行传输。并行传输是将代表信息的数字信元以组成的方式在两条或两条以上的并行信道上同时传输，其优势是传输速度快，无需附加设备就能实现收发双方字符同步，缺点是成本高，常用于短距离传输。串行传输是将代表信息的数字码元以串行方式一个码元接一个码元地在信道上传输，其优点是成本低，缺点是传输速度慢，需要外加措施解决收发双方码组或字符同步，常用于远距离传输。10通信系统的主要性能指标是有哪些？通信系统的主要性能指标涉及有效性、可靠性、适应性、经济性、标准性、可维护性等。其中有效性和可靠性是主要性能指标，在模拟通信系统有效性可用有效传输频带来度量，同样的消息用不同的调制方式，则需要不同的频带宽度，数字通信系统的有效性可用传输速率和频带利用率来衡量。具体误差率指标有误码率Pe、误信率Pb。11衡量数字通信系统有效性和可靠性的性能指标有哪些？有效性用传输速率和频带利用率来衡量，可靠性用差错率来衡量，差错率有误码率，误信率。12何谓是码元速率和信息速率？他们之间的关系如何？码元速率定义为每秒钟传送码元的数目，单位为波特；信息速率定义为每秒钟传送的信息量，单位是bit/s。13何谓误码率和误信率？它们之间关系如何?误码率是码元在传输系统中被传错的概率。指错误的码元数在传输码元数中所占的比例，Pe=错误码元数 /传输总码元数。误信率是码元在传输系统中被丢失的概率。指错误接收地比特数在传输总比特数中占得比例传输总比特数。它们是描述差错率的两种不同表述。在二进制中，二者数值相等。14消息中包含的信息量与以下哪些因素有关？（A ）A 消息出现的概率B 消息的种类C 消息的重要程度。第二章确知信号Pb=错误比特数/1何为确知信号？答：确知信号是指其取值在任何时间都是确定的和预知的信号。2试分别说明能量信号和功率信号的特性。答：能量信号的其能量为有限的正值，但其功率等于零；功率信号其能量为无穷大，其平均功率为有限值。3试用语言描述单位冲击函数的定义。答：单位冲击函数是宽度趋于零，幅度趋于无穷大，积分面积为1 的理想信号。5试描述信号的四种频率特性分别适用于何种信号。答：功率信号的频谱适合于功率有限的周期信号；能量信号的频谱密度适合于能量信号；能量信号的能谱密度适合于能量信号；功率信号的功率频谱适合于功率信号。6频谱密度S（ f）和频谱C（ jnw 。）的量纲分别是什么。答：分别为伏特/赫兹和伏特。7自相关函数有哪些性质？答：（ 1）自相关函数是偶函数。 （ 2）与信号的能谱密度函数或功率谱密度函数是傅立叶变换对的关系。3 当I=0时 ,R(0) 等于信号的平均功率或信号的能量8冲激响应的定义是什么？冲激响应的傅里叶变换等于什么？答：系统在单位冲激函数激励下引起的零状态响应被称为该系统的冲激响应。它与系统的传递函数互为傅里叶变换。第三章随机过程1何为随机过程？它具有什么特点？答：随机过程是一类随时间作随机变化的过程，具有变量过程和时间函数的过程。2随机过程的数字特征主要有哪些？分别表征随机过程的什么特征？答：均值：表示随机过程的n 个样本函数曲线的摆动中心。方差：表示随机过程在时刻t 相对于均值a(t)的偏离程度。相关函数：表示随机过程在任意两个时刻上获得的随机变量之间的关联程度3何谓严平稳？何谓广义平稳？它们之间的关系如何？答：一个随机过程的统计特性与时间起点无关,则称其为严平稳过程。若随机过程的均值是常数且自相关函数只与时间间隔有关,则为广义平稳过程。严平稳随机过程一定是广义平稳的，反之则不一定成立。4平稳过程的自相关函数有哪些性质？它与功率谱密度的关系如何？答：偶函数 ;R(0) 等于平均功率且为最大值。功率谱密度是自相关函数的傅里叶变换。5什么是高斯过程？其主要性质有哪些？答：如果随机过程的任意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 :1.高斯过程的n 维分布只依赖各个随机过程的均值,方差和归一化协方差。2.广义平稳的高斯过程也是严平稳的。 3.如果高斯过程在不同时刻的取值是不相关的,那么她们也是统计独立的。4.高斯过程经过线性变换后的过程仍是高斯过程。6高斯随机变量的分布函数Q(x) 函数以及erf(x) 函数的关系如何？试述erf(x) 函数的定义与性质。答：7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、自相关函数？答：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。8什么是窄带随机过程？它的频谱和时间波形有什么特点？答：如果随机过程的频谱密度分布在一个远离零频的很窄的频率围，则称其为窄带随即过程。其频谱分布特点是带宽远小于中心频率，时间波形上的特点是呈现出包络和相位随机缓慢变化的正弦波。9窄带高斯过程的包络和相位各服从什么概率分布？答：包络服从瑞利分布;相位服从均匀分布。并且包络和相位统计独立。10窄带高斯过程的同相分量和正交分量的统计特性如何？答：一个均值为0 的窄带平稳高斯过程,它的同相分量和正交分量同样是平稳高斯过程,而且均值为同。此外 ,同一时刻上得到的同相分量和正交分量是互不相关或统计独立的。11正弦波加窄带高斯噪声的合成包络服从什么分布？答：服从广义瑞利分布,又称为莱斯分布。12什么是白噪声？其频谱和自相关函数有什么特点？白噪声通过理想低通或理想带通滤波器后的情况如何？答：如果噪声的功率谱密度在所有频率上均为一常数,则称为白噪声。频谱是在任何频率都为n/2 的常数 ,自相关函数为t=0 时幅值为n/2 的冲激。0,方差也相白噪声通过理想低通或理想带通滤波器后输出的噪声为低通白噪声或带通白噪声。13何为高斯白噪声？它的概率密度函数、功率频谱密度如何表示？答：如果白噪声取值的概率密度分布服从高斯分布，则称之为高斯白噪声，其概率密度函数为高斯函数，其功率谱密度为常数。（第六版）1什么是宽平稳随机过程？什么是严平稳随机过程？它们之间有什么关系？答：宽平稳随机过程：若一个随机过程的数学期望与时间无关，而其相关函数仅与时间间隔相关称之为宽平稳随机过程。严平稳随机过程：若一个随即过程任何的n 维分布函数或概率密度函数与时间起点无关，则之为严平稳随机过程。一个严平稳随机过程，只要他的均值有界则必然是宽平稳的；反之不然。2平稳随机过程的自然相关函数具有什么特点？答：平稳随机过程的自然相关函数与时间起点无关，只与时间间隔有关，而且是偶函数。3什么是高斯噪声？什么是白噪声？它们各有什么特点？答：高斯噪声：概率密度函数符合正态分布的噪声。高斯噪声的特点：它的 n 维分布仅由各随机变量的数学期望、方差和两两之间的归一化协方差函数决定。若高斯噪声是宽平稳，则也是严平稳的。若随机变量之间互不相关，则也是统计独立的。白噪声：功率谱密度在整个频域均匀分布的噪声，属于一种理想宽带过程。白噪声的特点：白噪声只在 tao=0 时才是相关的，而在其他任意时刻上的随机变量都不相关。5什么是窄高斯噪声？他在波形上有什么特点？它的包络和相位各服从什么概率分布？答：窄带高斯噪声： 若一个高斯噪声满足窄带条件， 即其带宽远远小于中心频率， 而且中心平率偏离零频很远，则称之为窄带高斯噪声。其波形上的特点是包络和相位都像一个缓慢变化的正弦波。其包络的一维分布服从瑞利分布，其相位的一维分布服从均匀分布。7不相关、统计独立、正交的含义各是什么？他们之间的关系如何？答：如果两个随