第8章 通信原理课后习题解答
通信原理(陈启兴版)第8章课后习题答案
第8章最佳接收机8.1 学习指导8.1.1 要点最佳接收机的要点主要包括数字信号的统计特性、数字信号的最佳接收和确知信号的最佳接收。
1.数字信号的统计特性假设通信系统中的噪声是均值为0的高斯白噪声，其单边功率谱密度为n0，发送的二进制码元为“0”和“1”，其发送概率分别为P(0)和P(1)，显然，P(0) + P(1) = 1。
如果通信系统的基带截止频率小于f H，则根据低通信号抽样定理，接收噪声电压可以用其抽样值表示，抽样速率要求不小于其奈奎斯特速率2f H。
设在一个码元持续时间T s内以2f H 的速率抽样，共得到k个抽样值，即k ＝2f H T s。
由于每个噪声电压抽样值n i都是正态分布的随机变量，k 维联合概率密度函数又可以表示为)s200n11()exp()d (8-1)Tkf n t tn⎡⎤=-⎢⎥⎣⎦⎰n其中，n= (n1, n2, …, n k)是k 维矢量，表示一个码元内噪声的k个抽样值。
码元持续时间T s、噪声单边功率谱密度n0和抽样数k给定后，f(n)仅决定于该码元期间内噪声的能量s2()d⎰T n t t。
由于噪声的随机性，每个码元持续时间内噪声的波形和能量都是不同的，这就使被传输的码元中有一些会发生误码。
设接收电压r(t)为信号电压s(t)和噪声电压n(t)之和，即r(t) = s(t) + n(t)。
在发送码元确定之后，接收电压r(t)的随机性将完全由噪声决定，故它仍服从高斯分布，其方差仍为σn2，但是均值变为s(t)。
所以，当发送码元“0”的信号波形为s0(t)时，接收电压r(t)的k维联合概率密度函数为)[]s200n11()exp()()d (8-2)Tkf r t s t tn⎧⎫=--⎨⎬⎩⎭⎰r其中，r = s + n是k维矢量，表示一个码元内接收电压的k个抽样值；s是k 维矢量，表示一个码元内信号电压的k个抽样值。
同理，当发送码元“1”的信号波形为s1(t)时，接收电压r(t)的k维联合概率密度函数为()[]s211n11()exp()()d (8-3)Tkf r t s t tn⎧⎫=--⎨⎬⎩⎭⎰r2.数字信号的最佳接收在数字通信系统中，传输质量的主要技术指标是误码率。
通信原理课后习题答案解答
通信原理课后习题答案解答通信原理课后习题答案解答通信原理是现代通信技术的基础课程，通过学习这门课程，我们可以了解到通信系统的基本原理和工作方式。
在学习过程中，老师常常会布置一些习题作为作业，以巩固我们对知识点的理解。
下面是一些常见的通信原理习题及其解答。
1. 什么是调制和解调？调制是将信息信号转换为适合传输的高频信号的过程，解调则是将接收到的高频信号恢复为原始信息信号的过程。
调制和解调是通信系统中的关键步骤，它们使得信息能够通过传输介质进行传递。
2. 什么是带宽和频谱？带宽是指信号在频率上的宽度，即信号所占用的频率范围。
频谱是指信号在频率上的分布情况，它描述了信号在不同频率上的功率分布情况。
带宽和频谱是通信系统中重要的参数，它们决定了系统的传输能力和频谱利用效率。
3. 什么是调幅和调频？调幅是一种调制方式，它通过改变载波的振幅来传输信息。
调频是另一种调制方式，它通过改变载波的频率来传输信息。
调幅和调频是常见的调制方式，它们在广播和电视等领域得到广泛应用。
4. 什么是码元和比特率？码元是数字通信中的基本单位，它表示一个离散的信号状态。
比特率是指单位时间内传输的码元个数，它表示信息传输的速率。
码元和比特率是数字通信中重要的概念，它们决定了系统的传输能力和速率。
5. 什么是多路复用？多路复用是一种将多个信号合并在一起传输的技术，它可以提高通信系统的频谱利用效率。
常见的多路复用技术包括时分多路复用、频分多路复用和码分多路复用等。
6. 什么是信噪比？信噪比是指信号功率与噪声功率之比，它是衡量信号质量的重要指标。
信噪比越大，表示信号的质量越好。
在通信系统中，我们常常需要提高信噪比以保证信息的可靠传输。
7. 什么是误码率？误码率是指接收到的码元中错误码元的比例，它是衡量通信系统性能的重要指标。
误码率越低，表示系统的可靠性越高。
在通信系统设计中，我们常常需要降低误码率以提高系统的可靠性。
8. 什么是调制解调器？调制解调器是一种用于调制和解调信号的设备，它是通信系统中的重要组成部分。
通信原理习题解答
W
Pd
n0 4
B
1
W
第5章
5． 已知调制信号 m(t) = cos2000t + cos4000t ，载波为 cos104t，进行单边带调制，试确定该上边带信号的表示 式，并画出其频谱图。
解：m(t)的Hilbert变换为
mˆ (t) sin 2000πt sin 4000πt
则上边带信号为
sUSB
j2πf
1 (2 jsin0.2πf ) j2πf
0.2 sin0.2πf 0.2Sa(0.2πf ) 0.2πf
（2）频谱图如图所示。
3． 已知f (t)的频谱F(f )如图所示，画出 f(t)cos2f0t的频谱函数 图。设f0=3fx。
解：设 f1 (t) f (t) cos 2πf0t 根据傅里叶变换的频移性质直接画出其频谱函数F1(f )。
第一章
1． 通信系统的主要性能指标是什么？ 解：通信系统的主要性能指标有有效性和可靠性。
在模拟通信系统中，系统的传输有效性通常用每路信号 的有效传输带宽来衡量。可靠性通常用通信系统的输出 信噪比来衡量。 数字通信系统的有效性可以用码元传输速率或信息传 输速率来衡量。数字通信系统的传输可靠性通常用差错 率来衡量。差错率有两种表述方法：误码率及误信率。
解（1）DSB： B=2fx=30 kHz
Si Ni
S0 N0
/ GDSB
105 / 2 510 4
Ni n0B 2 10 12 30 103 6 10 8 (W)
Si 5104 6 108 3 (mW) S 105 Si 300 (W)
（2）SSB： B=fx=15 kHz
Si Ni
S0 N0
/ GAM
第8章 通信原理课后习题解答
8-1 已知一组码的8个码组分别为（000000）、（001110）、（010101）、（011011）、（100011）、（101101）、（110110）、（111000），求第一组和第二组、第四组和第五组的码距、各码组的码重和全部码组的最小码距。
【解】（1）第一组和第二组的码距3=d（2）第四组和第五组的码距3=d（3）各组的码重分别为：0、3、3、4、3、4、4、3；（4）全部码组的最小码距3min =d8-2 上题的码组若用于检错、纠错、同时检错和纠错，分别能检、纠错几位码？【解】因为最小码距3min =d 因此：只用于检错时：211minmin =-≤⇒+≥d e e d 能检2个错 只用于纠错时：12112minmin=-≤⇒+≥dt t d 能纠1个错 同时用于纠错和检错时：)(1min t e t e d >++≥ 无解，说明该码不能同时用于纠错和检错。
8-3、给定两个码组（00000）、（11111）。
试问检错能检几位？纠错能纠几位？既检错又纠错能检、纠几位？【解】因为最小码距4min =d 因此：只用于检错时：311minmin =-≤⇒+≥d e e d 能检3个错 只用于纠错时：12112minmin=∴-≤⇒+≥t dt t d 能纠1个错 同时用于纠错和检错时：1;2)(1min==⇒>++≥t e t e t e d 说明该码用在同时纠错和检错系统中：同时检出2个错码，纠1个错码。
8-4 已知某线性码的监督矩阵为⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=100110101010110010111H列出所有许用码组。
【解】[]r T I P =⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=100110101010110010111H ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=∴110110110111T P[]⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡==∴1101000101010001100101110001P I K G信息码组为：⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=1111011110110011110101011001000111100110101000101100010*********D[]P I G D C K ⨯=⨯=D 所以列出许用码如下：0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 18-5 已知（7，3）线性码的生成矩阵为⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=101110011100100111001G求监督矩阵并列出所有许用码组。
通信原理习题答案-CH8(清华大学出版社第2版—李晓峰)
4-1第8章习题解答1.一个二进制数字序列的码元速率为10kbps ，采用MSK 传输，如果载波频率为5MHz ，请给出MSK 系统的参数：(1)传输码元1和0的频率； (2)系统的峰峰值频率偏移； (3)系统传输带宽；(4)给出传输信号表达式。
解：对于MSK 传输，10100.524s sf f f f R h R --==→=（1）传输码元1的频率363110105105002.51044s c R f f H z⨯=+=⨯+=⨯传输码元0的频率363010105104997.51044s c R f f H z⨯=-=⨯-=⨯（2）系统的峰峰值频率偏移3101010522s R f f kH z⨯-===（3）MSK 信号的复包络()()()22222216co s 22214c b b gbb A T T f P f Ff T T f ππ⎛⎫ ⎪== ⎪⎡⎤⎪-⎣⎦⎝⎭，4-2()cos 20221,2214b b bT f T f k k k f T πππ=→=++=为整数谱零点带宽：03344b bR B T ==MSK 信号的谱()()()()22222co s 2414b c c b M S Kb c T f f A T P f T f f ππ⎛⎫- ⎪= ⎪⎡⎤⎪--⎣⎦⎝⎭谱零点带宽：031.52c bbB R T ==（4）给出传输信号表达式()co s 2k c k sa s t t t T πωϕ⎛⎫=++ ⎪⎝⎭，(1)s s kT t k T <≤+1． 如果MSK 系统传输的二进制序列为11001000010 ，请给出：（1）相应的正交支路和同相支路的基带波形； （2）相应的正交支路和同相支路的调制波形和叠加后的MSK 信号波形；4-3（3）相应得相位路径网格图。
解：（1）（2）略（3）相应得相位路径网格图2． 试根据MSK 信号的功率谱密度公式(8.1.37)式证明，MSK 传输信号的第一过零点带宽为输入基带信号速率的1.5倍。
通信原理课后答案
第一章习题习题 在英文字母中E 出现的概率最大，等于，试求其信息量。
解：E 的信息量：()()b 25.3105.0log E log E 1log 222E =-=-==P P I 习题 某信息源由A ，B ，C ，D 四个符号组成，设每个符号独立出现，其出现的概率分别为1/4，1/4，3/16，5/16。
试求该信息源中每个符号的信息量。
解：习题 某信息源由A ，B ，C ，D 四个符号组成，这些符号分别用二进制码组00，01，10，11表示。
若每个二进制码元用宽度为5ms 的脉冲传输，试分别求出在下列条件下的平均信息速率。
（1） 这四个符号等概率出现； （2）这四个符号出现概率如习题所示。
解：（1）一个字母对应两个二进制脉冲，属于四进制符号，故一个字母的持续时间为2×5ms 。
传送字母的符号速率为等概时的平均信息速率为 （2）平均信息量为则平均信息速率为 s b 7.197977.1100B b =⨯==H R R 习题 试问上题中的码元速率是多少 解：311200 Bd 5*10B B R T -=== 习题 设一个信息源由64个不同的符号组成，其中16个符号的出现概率均为1/32，其余48个符号出现的概率为1/96，若此信息源每秒发出1000个独立的符号，试求该信息源的平均信息速率。
解：该信息源的熵为 =比特/符号因此，该信息源的平均信息速率 1000*5.795790 b/s b R mH === 。
习题 设一个信息源输出四进制等概率信号，其码元宽度为125 us 。
试求码元速率和信息速率。
解：B 6B 118000 Bd 125*10R T -=== 等概时，s kb M R R B b /164log *8000log 22===习题 设一台接收机输入电路的等效电阻为600欧姆，输入电路的带宽为6 MHZ ，环境温度为23摄氏度，试求该电路产生的热噪声电压的有效值。
解：12V 4.57*10 V -==习题 设一条无线链路采用视距传输方式通信，其收发天线的架设高度都等于80 m ，试求其最远的通信距离。
通信原理第八章习题解答
F
1000110
解：水平偶校验：传输 DEF 时的发送序列为 00100010 10100011 01100011；
二维偶校验：传输 DEF 时的发送序列为 00100010 10100011 01100011 11100010。
8-3．已知码集合中有 4 个码字分别为（11100），（01001），（10010），（00111）。 （1） 计算此码的最小码距 dmin。 （2） 若码字是等概率分布，计算此码的编码效率η。 （3） 若根据最大似然准则译码，请问接收码序列（10000），（01100）和（00100）应
8-4．假定汉明码的码长 n 为 15，请问其监督位 r 应为多少？编码效率为多少？并写出 监督码元与信息码元之间的关系。
解：码长 n 和监督码元个数 r 之间的关系式为 n = 2r −1 = 15 ，因此 r = 4 ；编码效率 η = k = n − r = 11
n n 15 因为监督位 r = 4 ，所以有 4 个监督关系式。现用 S1、S2、S3、S4 表示 4 个监督关系式
实践项目
1．请查阅有关资料，找出有哪些差错控制编码？并把这些控制编码归类，说明各自的 检、纠错能力，编码效率以及应用场合，最后总结成一篇小论文。
2．在数据通信和计算机网络中，CCITT 推荐在高级数据链路控制规程 HDLC 中的帧校
验序列 FCS 中，使用 CCITT-16 的 CRC 码，其生成多项式 g(x) = x16 + x15 + x5 +1 ，请（1）
译成什么码字？ （4） 此码能纠正几位码元的错误？ 解：（1）分别对（11100），（01001），（10010）和（00111）两两求码距，可以得到码距 只有 3 和 4，因此最小码距 dmin=3； （2）此码的编码效率η＝2/5＝0.4 （3）根据码距与纠错能力的关系可知，可以纠正一位错，因此根据最大似然准则译码， （10000），（01100）和（00101）可分别译成（10010），（11100）和（00111） （5） 根据码距与纠错能力的关系可知，能纠 1 位错。
通信原理习题答案第八章
第八章 数字信号基带传输系统未做出：11、12、17、20图见附文件：1、6③、14、218-1设有数字序列为：{}n a ={010011000001011100001}。
① 试画出对应的单极性NRZ 、RZ 和双极性NRZ 、RZ 、差分码、AMI码及3HDB码对应的波形；② 试画出绝对码和相对码互相转换的数字电路图及绝对码和相对码波形图。
解：①②绝对码－相对码：1-⊕n n b a相对码－绝对码：1-n b 绝对码即是①中的a n ，相对码即是①中的差分码b n 。
8-2 什么叫码间串扰？试说明其产生的原因及消除码间串扰的方法。
解：①数字基带信号波形在信道中传输时，由于信道特性的不理想，使接收端的信号波形展宽。
从而在判决时刻，前后几个码元波形展宽的拖尾对当前码元判决产生干扰。
②可以合理设计信道总的传输函数H(ω),使得前一码元拖尾在当前码元判决时刻为过零点，则无干扰。
8-3 设有一传输信道，信道带宽为300 ~ 3000Hz ，现欲传输基带信号，其带宽为0 ~ 1200Hz ，试问：① 该基带信号能否在此信道中直接传输？为什么？② 若分别采用DSB 及SSB 二种调制方式传输，那么如何选择调制器所需的载波频率？解：（1）基带信号带宽不在信道带宽范围内，不能直接传输。
（2）DSB ：信道带宽3000－300＝2700Hz ，容纳双边带后的剩余量2700－1200×2＝300Hz ，所以f 0下限300＋1200＝1500Hz ，上限为3000－1200＝1800Hz 。
即1500Hz ≤≤0f 1800Hz 。
SSB ：采用上边带，300Hz ≤≤0f 3000－1200＝1800Hz 采用下边带，1500Hz ＝300＋1200≤≤0f 3000Hz8-4设二进制随机序列中0和1分别用()g t 和()g t -表示，它们出现的概率分别为P 和1P -。
①试写出随机序列功率谱中连续谱部分和离散谱部分的表达式；② 若()g t 是如图E8.1（a ）所示的波形，T 为码元宽度（T T f 1=）。
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8-1 已知一组码的8个码组分别为（000000）、（001110）、（010101）、（011011）、（100011）、（101101）、（110110）、（111000），求第一组和第二组、第四组和第五组的码距、各码组的码重和全部码组的最小码距。
【解】（1）第一组和第二组的码距3=d
（2）第四组和第五组的码距3=d
（3）各组的码重分别为：0、3、3、4、3、4、4、3；
（4）全部码组的最小码距3min =d
8-2 上题的码组若用于检错、纠错、同时检错和纠错，分别能检、纠错几位码？
【解】因为最小码距3min =d 因此：
只用于检错时：211min
min =-≤⇒+≥d e e d 能检2个错 只用于纠错时：12112min
min
=-≤⇒+≥d
t t d 能纠1个错 同时用于纠错和检错时：)(1min t e t e d >++≥ 无解，说明该码不能同时用于纠错和检错。
8-3、给定两个码组（00000）、（11111）。
试问检错能检几位？纠错能纠几位？既检错又纠错能检、纠几位？
【解】因为最小码距4min =d 因此：
只用于检错时：311min
min =-≤⇒+≥d e e d 能检3个错 只用于纠错时：12112min
min
=∴-≤⇒+≥t d
t t d 能纠1个错 同时用于纠错和检错时：1;2)(1min
==⇒>++≥t e t e t e d 说明该码用在同时纠错和检错系统中：同时检出2个错码，纠
1个错码。
8-4 已知某线性码的监督矩阵为
⎥⎥⎥⎦⎤
⎢⎢⎢⎣⎡=100110101010110010111H
列出所有许用码组。
【解】[]r T I P =⎥⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎢⎣⎡=100110101010110010111H ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=∴110110110111T P
[]⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡==∴1101000101010001100101110001P I K G
信息码组为：
⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=11110111
10110011110101011001
0001111001101010
00101100
010*********D
[]P I G D C K ⨯=⨯=D 所以列出许用码如下：
0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1
8-5 已知（7，3）线性码的生成矩阵为
⎥⎥
⎥⎦
⎤
⎢⎢⎢⎣⎡=101110011100100111001G
求监督矩阵并列出所有许用码组。
【解】[]P I k
=⎥⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎢⎣⎡=101110011100100111001G
⎥⎥
⎥⎦
⎤
⎢⎢⎢⎣⎡=∴101111100111P
[]⎥⎥⎥⎥
⎦⎤
⎢⎢⎢⎢⎣⎡==∴100011001000110010
1110001101r T I P H 监督矩阵
[]⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⨯⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=⨯=⨯=∴0010111100101
1110010
1011100
1010111
0111001
0101110
00000000101110011100100111001111011101001110010100000P I G D C K D。