通信思考题答案

思考题集合：
1-1：什么是数字信号和模拟信号？两者的区别是什么？
凡信号参量的取值连续（不可数或者是无穷多），则称为模拟信号，（不一定在时间是连续）
凡信号参量的取值是有限个，则称为数字信号。

区别是：
前者在信号参量的取值是连续的，而后者是离散的。

（不一定在时间上离散）。

1-2何谓数字通信，简述数字通信系统的主要优缺点？
数字通信：就是用数字信号传来传递信息的通信系统。

优缺点：
1、抗干扰能力强，切噪声不累积；
2、易于集成化
3、易于加密处理
4、差错可控
5、易于与各种数字终端接口。

缺点是：
同步使设备复杂，需要比模拟信号更宽的系统频带。

1-3画出数字通信系统的一般模型，并简述各小方框的功能。

1-4按照信号的流向和时间分类，通信方式分类：单工、半双工、全双工。

2-6何谓高斯白噪声？他的概率密度函数、功率谱密度如何表示？
任意N维概率普密度函数服从状态分布、功率谱密度在频率围均匀分布。

3-5什
么是线性失真？什么事非线性失真？信号在恒参信道中传输时主要有哪些失真？属于哪一类失真？
线性失真：是输出信号中不产生输入信号中所没有的新的频率分量。

非线性失真：非线性失真亦称波形失真、非线性畸变，表现为输出信号与输入信号不成线性关系，使输出信号中产生新的谐波成分，改变了原信号频谱，包括谐波失真、瞬态互调失真、互调失真等，
幅频失真、相频失真、群迟延失真。

属于线性失真。

3-8传输幅度衰落和频率弥散的原因是什么？
多径传播
多径传播还会造成瑞利型衰落（幅度衰落）、频率弥散、频率选择性衰落
最大多径时延差是为了解决频率选择性衰落的。

4-2什么是线性调制？线性调制的方法？已已调信号的时域和频域表示式怎么表示？波形和频谱有哪些特点？
就是载波的参数变化与基带信号的变化成正比。

调幅、抑制载波双边带调制、单边带调幅波、残留边带调制等。

4-11什么叫门限效应？为什么相干解调不存在门限效应，而非相干解调存在门限效应？
门限效应即指再小信噪比下，包络检波将在一个特定的输入信噪比上出现门限效应。

一旦出现门限效应，解调器的输出信噪比将急剧下降。

在大信噪比下，AM调幅波的包络检波与相性能几乎相同。

在小信噪比情况下，调制信号无法与噪声相分离，有用信号淹没在噪声中。

此时包络检波器的输出信噪比不是按比例随着输入信噪比而下降，而是急剧恶化，就出现了门限效应。

门限效应是包络解调（非相干解调）独有的特点，是由包络检波器的非线性解调作用引起的。

相干解调仅适用于窄带调频信号，非相干解调适用于窄带和宽带调频。

FM系统实际上是以带宽换信噪比（这点通过与AM系统比较看出）。

随着带宽增加，输入噪声功率会随之增大，在输入信号功率不变的条件下，输入信噪比下降。

在小信噪比情况下,调制信号无法与噪声分开，而且有用信号淹没在噪声之中，此时检波器输出信噪比不是按比例地随着输入信噪比下降，而是急剧恶化，也就是出现了门限效应。

5-3研究数字基带功率谱的目的是什么？信号带宽如何确定？
是用来描述它的频谱特性。

一是从序列连续谱，我们可以知序列（基带信号）的带宽；二是通过离散谱是否存在，我们可以明确能否从脉冲序列中直接提取定时分量以及采用怎样的方法可以从基带脉冲序列中获得所需的离散分量。

信号带宽是通过连续谱确定是，即单个码元的带宽中选择一个较大的。

随即序列的带宽主要依赖单个码元波形的频谱函数，两者之间取较大一个作为序列带宽。

5-5什么是码间串扰？它是怎么产生的？会带来什么不好的影响？应该怎样消除和减小？
所谓码间串扰是由于系统传输总特性（包括收、发滤波器和信道的特性）不理想，波形失真比较严重，有可能前面几个码元波形同时串到后面，对后面的某一码元的抽样判决产生影响，这种影响就是码间串扰。

导致前后码元的波形畸变、展宽，并使前面波形出现很长的拖尾，蔓延到当前码元的抽时刻上，从而对当前码元的判决造成干扰
由收、发滤波器和信道的特性引起的延迟、展宽、拖尾等引起的畸变。

这样会使抽样判决时刻受到影响。

可以通过部分响应系统（理想的低通滤波器、升余弦滚降系统）、均衡器来消除和减少。

码间串扰严重时，会造成错误判决。

眼图和均衡器。

6-5什么叫均匀量化和非均匀量化？均匀量化的主要优缺点是什么？如何实现均匀量化？如何实现非均匀量化？它能克服非均匀量化的什么缺点？
把输入信号的取值域按等距离分割的量化。

非均匀量化：在这个动态围量化间隔不相等的量化。

均匀量化的信噪比随量化电平数M的增加而增大，缺点:：但也随着信噪比的减小而下降。

使得信号的动态围受到限制。

传输原因是：均匀量化的间隔是固定的，所以无论信号大小，量化噪声功率固定不变。

这样小信号的量化信噪比就很难达到给定的要求。

实现方法：将抽样值进行压缩再均匀量化。

克服了均匀量化输入信号的动态围受到很大限制的缺点。

什么叫奈奎斯特带宽和奈奎斯特速率？此时频带利用率为多少？
系统无码间串扰的最高传输速率2W。

若序列以1\t的波特的速率进行传输，则系统的最小传输带宽为1\t*1\2，这是奈奎斯特带宽W。

此时的频带利用率为2。

频带利用率=单位频带的码元传输速率
传输多路信号的三种复用方式：频分复用、时分复用、码分复用。

通信系统的主要性能指标：有效性和可靠性。

模拟通信系统：有效性：有效传输频带
可靠性：输出信噪比
数字通信系统：有效性：传输速率（频带利用率、传码率、传信率）可靠性：误码率
有线信道包括：对称电缆、同轴电缆、光纤、明线
无线信道：地波传播、人造卫星中继、移动无线电通信、微薄中继随参信道的传输媒质的三个特点：
对信号的衰耗随时间随机变化。

对信号传输的延迟随时间做随机变化。

多径传播。

分集方式：空间分集、时间分集、频率分集、角度分集、极化分集。

合并方式：选择性合并、等增益合并、最大比值合并
改善数字基带传输性能的两个措施：部分响应、时域均衡
波形编码的方法:：
模拟信号的数字化可以划分为波形编码和参量编码两类。

波形编码围脉冲编码、和增量调制。

脉冲振幅调制：PAM的两种方式：自然抽样（曲顶抽样）和平顶抽样脉冲调制：脉幅、脉宽、脉位（ppm）
脉冲编码调制的三个步骤：抽样、量化、编码
抽样定理：如果小于，会出现混叠失真,重建公式是插公式。

某一实现的功率谱密度不能作为过程的功率谱密度。

数字信号按代码序列可以分为并行传输和串行传输
衡量随机信号在任意两个时刻获得随机度量之间的关联性是协方差和自相关函数。

各态历经性是平稳随机过程、但是平稳随机过程不一定具有各态历经性。

同步按功能：载波同步、位同步、群同步、网同步
高斯白噪声的定义：功率谱均匀分布在整个频率分为，且服从正太分布。

它的功率谱服从均匀分布。

概率密度函数服从正态分布。

信号在恒参信传输传输的失真类型？属于哪一类失真？
在恒参信道中传输的有幅频失真、相频失真。

属于线性失真。

幅频失真：幅频特性在信号频带围不为常数，相频失真是指相频特性在信号频带围不是W的线性函数。

什么叫门限效应？为什么相干解调不存在门限效应？门限效应：是包络检波器的输入信噪比。