通信原理思考题答案——2022年整理

第一章1-3 何谓数字通信？数字通信有哪些优缺点？数字通信即通过数字信号传输的通信。

数字通信具有以下特点：（1）传输的信号是离散式的或数字的；（2）强调已调参数与基带信号之间的一一对应；（3）抗干扰能力强，因为数字信号可以再生，从而消除噪声积累；（4）传输差错可以控制；（5）便于使用现代数字信号处理技术对数字信号进行处理；（6）便于加密，可靠性高；（7）便于实现各种信息的综合传输。

缺点：一般需要较大的传输带宽。

1-4数字通信系统的一般模型中各组成部分的主要功能是什么？（1）信息源：把各种消息转换成原始电信号。

（2）信源编码：一是提高信息传输的有效性，二是完成模/数转换。

（3）加密：保证所传信息的安全。

（4）信道编码：增强数字信号的抗干扰能力。

（5）数字调制：把数字基带信号的频谱搬移到高频处，形成适合在信道中传输的带通信号。

（6）信道是用来将来自发送设备的信号传送到接收端。

（7）解调：在接收端可以采用相干解调或非相干解调还原数字基带信号。

（8）信道译码：接收端的信道译码器按相应的逆规则进行解码，从中发现错误或纠正错误，提高通信系统的可靠性。

（9）解密：在接收端利用与发送端相同的密码复制品对收到的数字序列进行解密，恢复原来信息。

（10）信源译码：是信源编码的逆过程。

（11）受信者：是接受消息的目的地，其功能与信源相反，即把原始电信号还原成相应的消息。

1-5按调制方式，通信系统如何分类？按调制方式，可将通信系统分为基带传输系统和带通传输（频带或调制）系统。

基带传输是将未经调制的信号直接传送，如音频室内电话；带通传输是对各种信号调制后传输的总称。

1-8单工,半双工及全双工通信方式是按什么标准分类的？解释它们的工作方式并举例说明。

按消息传递的方向与时间关系来分类。

（1）单工通信，是指消息只能单方向传输的工作方式。

如：广播，遥控，无线寻呼等例子。

（2）半双工通信，指通信双方都能收发消息，但不能同时进行收和发的工作方式。

如：普通对讲机。

（3）全双工通信，是指通信双方可以同时进行收发消息的工作方式。

如：电话。

1-10通信系统的主要性能指标是什么？通信系统的性能指标包括有效性，可靠性，适应性，经济性，标准性，可维护性。

但主要性能指标有两个：传输速率和差错率。

1-11衡量数字通信系统有效性和可靠性的性能指标有哪些？数字通信系统的有效性可以用传输速率和频带利用率来衡量。

数字通信系统的可靠性可用差错率来衡量。

1-13何谓误码率和误信率？它们之间的关系如何？误码率Pe：是码元在传输系统中被传错的概率。

误信率Pb：是指错误接收的信息量在传送信息总量中所占的比例。

二进制中，误信率和误码率在数值上相等（Pe=Pb）。

第三章3-3何谓严平稳？何谓广义平稳？它们之间的关系如何？(1)严平稳随机过程：若一个随机变量的任意有限维分布函数与时间起点无关，也就是说，对于任意的正整数n和任意实数△，有则称这个随机过程是严平稳的。

（2）广义稳随机过程：①均值与t无关，为常数a。

②自相关函数只与时间间隔 =t2-t1有关，即R（t1，t1+ ）=R（），把同时满足①②的过程定义为广义平稳随机过程。

关系：严平稳随机过程必定是广义平稳的，但反之不一定成立。

3-5什么是高斯过程？其主要性质有哪些？高斯过程：如果随机过程（t）的任意n维（n=1,2,3……）分布均服从正态分布，则称他为高斯过程。

性质：（1）高斯过程n维分布只依赖各个随机变量的均值，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，那么它们也是统计独立的。

（4）高斯过程经过线性变换后生成的过程仍是高斯过程。

第四章4-6 何谓多径效应？信号经过几条路径到达接收端，而且每条路径的长度和衰减都随时间而变，即存在多径传播现象。

多径传播对信号的影响称为多径效应。

4-17试述信道容量的定义？信道容量是指信道能够传输的最大平均信息速率。

第五章5-2什么是线性调制？常见的线性调制方法有哪些？线性调制：是指正弦型载波的幅度随调制信号作线性变化的过程。

从频谱上说，已调信号的频谱结构与基带信号的频谱结构相同，只是频谱位置发生搬移。

常见的线性调制：有调幅（AM），双边带（DSB），单边带（SSB）和残留边带（VSB）调制。

5-9DSB和SSB调制系统的抗噪声性能是否相同？为什么？相同。

因为在噪声功率谱密度相同情况下，双边带的输入噪声功率是单边带的二倍，从而也使双边带解调器的输出噪声功率比单边带的大一倍，因此尽管双边带解调器的调制制度是单边带的两倍，但是它的实际解调性能并不优于单边带的解调性能。

如果解调器的输入噪声功率密度相同，输入信号功率也相同，则双边带和单边带在解调器输出端的信噪比是相等的。

即从抗噪声的观点看，单边带和双边带的抗燥性是相同的。

第六章6-1数字基带传输系统的基本结构及各部分的功能如何？（1）信道信号形成器：它的功能是产生适合于信道传输的基带信号波形。

（2）信道：是允许基带信号通过的媒介。

（3）接收滤波器：它用来接收信号，尽可能滤除噪音和其他干扰，对信道特性进行均衡，是输出的基带波形有利于抽样判决。

（4）抽样判决器：则是在传输特性不理想及噪声背景下，在规定时刻对接收滤波器的输出波形进行抽样判决，以恢复或再生基带信号。

（5）定时脉冲和同步提取：用来抽样的位定时脉冲依靠同步提取电路从接收信号中提取，位定时的准确与否将直接影响判决效果。

6-6 什么是码间串扰？它是怎样产生的？对通信质量有什么影响？码间串扰：接收滤波器的输出信号r（t）在抽样点的值为是接收信号中除第k个以外的所有其他波形在第k个抽样时刻上的代数和，称为码间串扰。

产生：因为在第k个抽样时刻理想状态是抽样时刻所得，即仅有第k个波形在此时刻被取值，但在实际系统中，会有除第k个波形外的波形可能在抽样是时刻被取值。

影响：码间串扰会导致判决电路对信号进行误判，使得信号失真，从而通信质量下降。

6-7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？其相应的冲激响应应具有什么特点？为了消除码间串扰，基带传输系统的出传输函数应满足：6-9什么是最佳判决门限电平？在A和一定条件下，可以找到一个使误码率最小的判决门限电平，称为最佳门限电平。

6-13什么是眼图？它有什么用处？由眼图模型可以说明基带传输系统的哪些性能？具有升余弦脉冲波形的HDB3码的眼图应是什么样的图形？眼图是采用实验手段估计基带传输系统性能的一种方法。

它是指接收滤波器输出的信号波形在示波器上叠加所形成的图形。

（1）最佳抽样时刻应该是“眼睛”张开最大的时刻；（2）对定时误差的灵敏度可由眼图的斜率决定，斜率越大，对定时误差就越灵敏；（3）眼图的阴影区的垂直高度表示信号畸变范围；（4）图中央的横轴位置应对判决电路门限电平；（5）在抽样时刻上，下阴影区域的间隔距离的1/2为噪声容限，即若噪声瞬时值超过这个容限，则可能发生错误判决。

第七章7-1什么是数字调制？数字调制与模拟调制相比有哪些异同点?数字调制：用数字基带信号控制载波，把数字基带信号变换为数字带通信号（已调信号）的过程称为数字调制。

异同：数字调制与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的进行估值，而数字模拟只是对载波信号的参量进行离散调制，在接收端也只需对载波信号的离散调制参量减小估值。

7-2数字调制的基本方式有哪些？其时间波形上各有什么特点？振幅键控，频移键控，相移键控第十章10-2试写出二进制信号的最佳接收的判决准则。

两个可能两个可能信号是s1，s2，发送概率分别为p(s1),p(s2)接收信号相位的概率密度为则最佳接收准则——最大似然准则知识点：各种模拟调制系统的比较？AM调制的优点是接收设备简单；缺点是功率利用率低，抗干扰能力差。

AM调制主要用字中波和短波的调幅广播中。

DSB调制的优点是功率利用率高，且带宽与AM相同，但接收要求同步解调，设备比较复杂。

应用较少，一般只用于点对点的专用通信。

SSB调制的优点是功率利用率和频带利用率都较高，抗干扰能力和抗选择性衰弱能力均优于AM，而带宽只有AM的一半；缺点是发送和接收设备都复杂。

鉴于这些特点，SSB常用于频分多路复用系统中。

VSB的抗噪声性能和频带利用率与SSB相当。

VSB的诀窍在于部分抑制了发送边带，同时又利用平缓滚降滤波器补偿了被抑制部分，这对包含有低频和直流分量的基带信号特别合适，因此，VSB在电视广播等系统中得到了广泛应用。

FM波的幅度恒定不变，这使它对非线性器件不甚敏感，给FM带来了抗快衰落能力。

利用自动增益控制和带通限幅还可以消除快衰落造成的幅度变化效应。

宽带FM的抗干扰能力强，可以实现带宽和信噪比的互换，因而宽带FM广泛应用于长距离高质量的通信系统中，如空间和卫星通信，调频立体声广播，超短波电台等。

宽带FM的缺点是频带利用率低，存在门限效应，因此在接收信号弱，干扰大的情况下宜采用窄带FM，这就是小型通信机常采用窄带调频的原因。

大或小信噪比出现的问题？大信噪比时的解调增益。

小信噪比时的门限效应。

各种噪声的定义？解调方法分类？。