《通信原理》(张会生)课后习题答案

思考题

1-1 什么是通信？常见的通信方式有哪些？

1-2 通信系统是如何分类的？

1-3 何谓数字通信？数字通信的优缺点是什么？

1-4 试画出模拟通信系统的模型，并简要说明各部分的作用。

1-5 试画出数字通信系统的一般模型，并简要说明各部分的作用。

1-6 衡量通信系统的主要性能指标是什么？对于数字通信具体用什么来表述？

1-7 何谓码元速率?何谓信息速率?它们之间的关系如何?

习题

1-1 设英文字母E出现的概率=0.105，X出现的概率为＝0.002，试求E和X的信息量各为多少？

1-2 某信源的符号集由A、B、C、D、E、F组成，设每个符号独立出现，其概率分别为1/4、1/4、1/16、1/8、1/16、1/4，试求该信息源输出符号的平均信息量。

1-3 设一数字传输系统传送二进制信号，码元速率RB2=2400B，试求该系统的信息速率Rb2=？若该系统改为传送16进制信号，码元速率不变，则此时的系统信息速率为多少？

1-4 已知某数字传输系统传送八进制信号，信息速率为3600b/s，试问码元速率应为多少？

1-5 已知二进制信号的传输速率为4800b/s，试问变换成四进制和八进制数字信号时的传输速率各为多少（码元速率不变）？

1-6 已知某系统的码元速率为3600kB，接收端在l小时内共收到1296个错误码元，试求系统的误码率=？

1-7 已知某四进制数字信号传输系统的信息速率为2400b/s，接收端在0.5小时内共收到216个错误码元，试计算该系统=？

l-8 在强干扰环境下，某电台在5分钟内共接收到正确信息量为355Mb，假定系统信息速率为1200kb/s。

（l）试问系统误信率=？

（2）若具体指出系统所传数字信号为四进制信号，值是否改变？为什么？（3）若假定信号为四进制信号，系统传输速率为1200kB，则＝？

习题答案

第一章习题答案

1-1 解：

1-2 解：

1-3 解：

1-4 解：

1-5 解：

1-6 解：

1-7 解：

1-8 解：

思考题

2-1 什么是狭义信道？什么是广义信道？（答案）

2-2 在广义信道中，什么是调制信道？什么是编码信道？

2-3 试画出调制信道模型和二进制无记忆编码信道模型。

2-4 信道无失真传输的条件是什么？

2-5 恒参信道的主要特性有哪些？对所传信号有何影响？如何改善？

2-6 随参信道的主要特性有哪些？对所传信号有何影响？如何改善？

2-7 什么是相关带宽？相关带宽对于随参信道信号传输具有什么意义？

2-8 什么是分集接收？常见的几种分集方式有哪些？

2-9 根据噪声的性质来分类，噪声可以分为哪几类？

2-10 什么是高斯型白噪声？它的概率密度函数，功率谱密度函数如何表示？

2-11 什么是窄带高斯噪声？它在波形上有什么特点？它的包络和相位各服从什么分布？

2-12 窄带高斯噪声的同相分量和正交分量各具有什么样的统计特性？

2-13 正弦波加窄带高斯噪声的合成波包络服从什么概率分布？

2-14 信道容量是如何定义的？山农公式有何意义？

习题

2-1 信号分别通过图P2-1所示的两个电路，试讨论输出信号有没有群迟延畸变？并画出群迟延特性曲线。

2-2 设某恒参信道的传递函数，和都是常数。试确定信号通过该信道后的输出信号的时域表达式，并讨论信号有无失真？

2-3 某恒参信道的传输函数为，其中，和为常数，试确定信号通过后的输出信号表示式，并讨论有无失真。

2-4 假设某随参信道的二径时延差τ为1ms，试问在该信道哪些频率上传输衰耗最大？选用哪些频率传输信号最有利（即增益最大，衰耗最小）？

2-5已知带限白噪声的功率谱密度如图P2-2所示。试求其自相关函数？（提示：可利用傅里叶变换的常用公式）

2-6 已知高斯信道的带宽为4kHz，信号与噪声的功率比为63，试确定这种理想通信系统的极限传输速率。

2-7 已知有线电话信道的传输带宽为3.4KHz：

（1）试求信道输出信噪比为30dB时的信道容量；

（2）若要求在该信道中传输33.6kb/s的数据，试求接收端要求的最小信噪比为多少？

2-8 具有6.5MHz带宽的某高斯信道，若信道中信号功率与噪声功率谱密度之比为45.5MHz，试求其信道容量。

习题答案

第二章习题答案

2-1 解：

群延迟特性曲线略2-2 解：

2-3 解：

2-4 解：

二径传播时选择性衰落特性图略。

2-5 解：

2-6 解：

2-7 解：

2-8 解：

思考题

3-1 什么是线性调制？常见的线性调制有哪些?

3-2 SSB信号的产生方法有哪些？

3-3 VSB滤波器的传输特性应满足什么条件？

3-4 什么叫调制制度增益？其物理意义是什么？

3-5 DSB调制系统和SSB调制系统的抗噪性能是否相同？为什么？

3-6 什么是门限效应？AM信号采用包络检波法解调时为什么会产生门限效应？

3-7 什么是频率调制？什么是相位调制？两者关系如何？

3-8 FM系统产生门限效应的主要原因是什么？

3-9 FM系统调制制度增益和信号带宽的关系如何？这一关系说明什么？

3-10 什么是频分复用？频分复用的目的是什么？

习题

3-1 已知调制信号，载波为，分别写出AM、DSB、SSB（上边带）、SSB （下边带）信号的表示式，并画出频谱图。

3-2 已知线性调制信号表示式为

（1）

（2）

式中，，试分别画出它们的波形图和频谱图。

3-3 根据图P3-1所示的调制信号波形，试画出DSB及AM信号的波形图，并比较它们分别通过包络检波器后的波形差别。

图 P3-1

3-4 已知某调幅波的展开式为

试确定：

（1）载波信号表达式；

（2）调制信号表达式。

3-5 设有一调制信号为，载波为，试写出当，载波频率时，相应的SSB信号的表达式，并画出频谱图。

3-6 若对某一信号用DSB进行传输，设加至接收机的调制信号的功率谱密度为

试求：

（1）接收机的输入信号功率；

（2）接收机的输出信号功率；

（3）若叠加于DSB信号的白噪声具有双边功率谱密度为/2，设解调器的输出端接有截止频率为的理想带通滤波器，那么，输出信噪功率比是多少？

3-7 设某信道具有均匀的双边噪声功率谱密度/2＝ W/Hz，该信道中传输SSB（上边带）信号，并设调制信号的频带限制在5 kHz，而载波为100 kHz，已调信号的功率为10kW。若接收机的输入信号在加至解调器之前，先经过一理想带通滤波器滤波，试问：

（1）该理想带通滤波器该具有怎样的传输特性?

（2）解调器输入端的信噪功率比为多少？

（3）解调器输出端的信噪功率比为多少？

3-8 抑制载波双边带调制和单边带调制中，若基带信号均为3kHz限带低频信号，载频为1MHz，接收信号功率为1mW，加性高斯白噪声双边功率谱密度为μW/Hz。接收信号经带通滤波器后，进行相干解调。

（1）比较解调器输入信噪比；

（2）比较解调器输出信噪比。

3-9 某线性调制系统的输出信噪比为20dB，输出噪声功率为W，由发射机输出端到解调器输入端之间总的传输损耗为100dB，试求：

（1）DSB时的发射机输出功率；

（2）SSB时的发射机输出功率。

3-10 已知某调频波的振幅是10V，瞬时频率为

Hz

试确定：

（1）此调频波的表达式；

（2）此调频波的最大频偏、调频指数和频带宽度；

（3）若调制信号频率提高到Hz，则调频波的最大频偏、调频指数和频带宽度如何变化？

3-11 2MHz载波受l0kHz单频正弦调频，峰值频偏为l0kHz，求：

（1）调频信号的带宽；

（2）调频信号幅度加倍时，调频信号的带宽；

（3）调制信号频率加倍时，调频信号的带宽；

（4）若峰值频偏减为1kHz，重复计算（1）、（2）、（3）。

3-12 已知调制信号是8MHz的单频余弦信号，若要求输出信噪比为40dB，试比较制度增益为2/3的AM 系统和调频指数为5的FM系统的带宽和发射功率。设信道噪声单边功率谱密度＝W/Hz，信道衰耗为60dB。

习题答案

第三章习题答案

3-1 解：

略3-2 解：

略3-3 解：

略3-4 解：

3-5 解：

3-6 解：

3-7 解：

3-8 解：

3-9 解：

3-10 解：

3-11 解：

3-12 解：

B

AM

=2fm=2*8*106=16*106Hz

B FM =2(m

f

+1)f

m

=2(5+1)8*106=96*106Hz

Ni

Si

No

So

G

/

)

/

(α

=

=> S

i

=(S

/N

o

)αN i/G=(S0/N o)α(n0B)/G

S

/N

o

=40dB =>S

/N

=104

信道衰耗α =60dB=106

S

i(AM)

=104*106*(5*10-15*16*106)/ (2/3)=12004W =30.8dB W

G

FM =3m

f

2(m

f

+1)=3*52(5+1)=450

Si FM=104*106*(5*10-15*96*106)/ (450)=10.74W=10.3dB W

略

思考题

4-1 什么是数字基带信号？数字基带信号有哪些常用码型？它们各有什么特点?

4-2 构成AMI码和HDB3码的规则是什么？

4-3 研究数字基带信号功率谱的目的是什么？信号带宽怎么确定？

4-4 在=1/2的条件下，判断图4-1的各种码型中，哪几种有离散分量。

4-5 数字基带传输系统的基本结构如何？

4-6 什么叫码间串扰？它是怎样产生的？对通信质量有什么影响？

4-7 满足无码间串扰条件的传输特性的冲击响应是怎样的？为什么说能满足无码间串扰条件的

不是唯一的？

4-8 为了消除码间串扰，基带传输系统的传输函数应满足什么条件？

4-9 什么是奈奎斯特间隔和奈奎斯特速率？

4-10 在二进制数字基带传输系统中，有哪两种误码？它们各在什么情况下发生？

4-11 什么是最佳判决门限电平？当＝1/2时，传送单极性基带波形和双极性基带波形的最佳判决门限各为多少？

4-12 什么叫眼图？它有什么用处？

4-13 什么是时域均衡？横向滤波器为什么能实现时域均衡？

4-14 部分响应技术解决了什么问题？

习题

4-1 设二进制符号序列为110010001110，试以矩形脉冲为例，分别画出相应的单极性NRZ码、双极性NRZ码、单极性RZ码、双极性RZ码、二进制差分码波形。

4-2 己知信息代码为100000000011，求相应的AMI码和HDB3码。

4-3 已知HDB3码为0+100-1000-1+1000+1-1＋1-100-1+100-1，试译出原信息代码。

4-4 设某二进制数字基带信号的基本脉冲如图P4-1所示。图中为码元宽度，数字信息“1”和“0”分别用的有无表示，它们出现的概率分别为及（）：

（1）求该数字信号的功率谱密度，并画图；

（2）该序列是否存在离散分量？

（3）该数字基带信号的带宽是多少？

图 P4-1 图 P4-2

4-5 若数字信息“1”和“0”改用和-表示，重做上题。

4-6 设某二进制数字基带信号的基本脉冲为三角形脉冲，如图P4-2所示。图中为码元宽度，数字信息“1”和“0”分别用的有无表示，且“1”和“0”出现的概率相等：

（1）求该数字信号的功率谱密度，并画图；

（2）能否从该数字基带信号中提取的位定时分量？若能，试计算该分量的功率。

（3）该数字基带信号的带宽是多少？

4-7 设基带传输系统的发送滤波器、信道、接收滤波器组成总特性为，若要求以2/波特的速率进行数据传输，试检验图P4-3各种系统是否满足无码间串扰条件。

图P4-3

4-8 己知滤波器的具有如图P4-4所示的特性（码元速率变化时特性不变），当采用以下码元速率时：

（a）码元速率=500Baud

（b）码元速率=1000Baud

（c）码元速率=l500Baud

（d）码元速率=2000Baud

问：（1）哪种码元速率不会产生码间串扰？

（2）如果滤波器的改为图P4-5，重新回答（1）。

图 P4-4 图 P4-5

4-9 设由发送滤波器、信道、接收滤波器组成二进制基带系统的总传输特性为

试确定该系统最高传码率及相应的码元间隔。

4-10 己知基带传输系统的发送滤波器、信道、接收滤波器组成总特性如图P4-6所示的直线滚降特性。其中为某个常数():

（1）检验该系统能否实现无码间串扰传输？

（2）试求该系统的最大码元传输速率为多少？这时的频带利用率为多大？

图P4-6

4-11 为了传送码元速率（Baud）的数字基带信号，试问系统采用图P4-7所画的哪一种传输特性较好？并简要说明其理由。

图 P4-7

4-12 某二进制数字基带系统所传送的是单极性基带信号，且数字信息“1”和“0”的出现概率相等。

（1）若数字信息为“1”时，接收滤波器输出信号在抽样判决时刻的值A＝1（V），且接收滤波器输出噪声是均值为0，均方根值＝0.2（V），试求这时的误码率；

（2）若要求误码率不大于10－5，试确定A至少应该是多少？

4-13 若将上题中的单极性基带信号改为双极性基带信号，而其它条件不变，重做上题中的各问。

4-14 一随机二进制序列101100…，符号“1”对应的基带波形为升余弦波形，持续时间为，符号“0”对应的基带波形恰好与“1”相反：

（1）当示波器的扫描周期时，试画出眼图；

（2）当时，试重画眼图。

4-15 设有一个三抽头的时域均衡器，如图P4-8所示。输入波形在各抽样点的值依次为＝1/8，＝1/3，＝1，＝1/4，＝1/16（在其它抽样点均为0）。试求均衡器输出波形在各抽样点的值。

图 P4-8 图 P4-9

4-16 设一相关编码系统如图P4-9所示。图中，理想低通滤波器的截止频率为1/2，通带增益为。试求该系统的频率特性和单位冲激响应。

4-17 以表4-1中第IV类部分响应系统为例，试画出包括预编码在内的系统组成方框图。

习题答案

第四章习题答案

4-1 解：

略

4-2 解：

4-3 解：

4-4 解：

4-5 解：

4-6 解：

4-7 解：

4-8 解：

4-9 解：

4-10 解：

4-11 解：

4-12 解：