本文關(guān)鍵詞：現(xiàn)代通信技術(shù)概論，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

第1章習(xí)題參考答案

1 什么是通信信號(hào)？

通信系統(tǒng)傳送的是消息，而消息只有附著在某種形式的物理量上才能夠得以傳送，這類(lèi)物理量通常表現(xiàn)為具有一定電壓或電流值的電信號(hào)或者一定光強(qiáng)的光信號(hào)，它們作為消息的載體統(tǒng)稱(chēng)為通信信號(hào)

2 什么是數(shù)字信號(hào)？什么是模擬信號(hào)？為什么說(shuō)PAM信號(hào)不是數(shù)字信號(hào)？

信號(hào)幅度在某一范圍內(nèi)可以連續(xù)取值的信號(hào)，稱(chēng)為模擬信號(hào)；而信號(hào)幅度僅能夠取有限個(gè)離散值的信號(hào)稱(chēng)為數(shù)字信號(hào)。

PAM信號(hào)是將模擬信號(hào)取樣后產(chǎn)生的信號(hào)，它雖然在時(shí)間上是離散的，但幅值上仍然是連續(xù)的，因此仍然是模擬信號(hào)。

3 什么是信號(hào)的時(shí)域特性？什么是信號(hào)的頻域特性？

信號(hào)的時(shí)域特性表達(dá)的是信號(hào)幅度隨時(shí)間變化的規(guī)律，簡(jiǎn)稱(chēng)為幅時(shí)特性。

信號(hào)的頻域特性表達(dá)的是信號(hào)幅度隨頻率變化的規(guī)律，它以傅立葉級(jí)數(shù)展開(kāi)分解為理論基礎(chǔ)。

4 什么是信號(hào)帶寬？信號(hào)帶寬與什么因素有關(guān)？

通過(guò)信號(hào)的頻譜圖可以觀察到一個(gè)信號(hào)所包含的頻率分量。我們把一個(gè)信號(hào)所包含的最高頻率與最低頻率之差，稱(chēng)為該信號(hào)的帶寬。

5 周期矩形脈沖信號(hào)的頻譜有什么特點(diǎn)？矩形脈沖信號(hào)的脈寬τ與有效帶寬有何關(guān)系？

(1) 該信號(hào)頻譜是離散的，頻譜中有直流分量Aτ/T、基頻Ω和n次諧波分量，譜線間隔為Ω=2π/T；(2) 直流分量、基波及各次諧波分量的大小正比于A和τ，反比于周期T，其變化受包絡(luò)線 sinx/x的限制，有較長(zhǎng)的拖尾（參見(jiàn)式1-1）；(3) 當(dāng)ω=2mπ/τ(m=±1,±2…)時(shí)，譜線的包絡(luò)線過(guò)零點(diǎn)，因此ω=2mπ/τ稱(chēng)為零分量頻率點(diǎn)；(4) 隨著諧波次數(shù)的增高，幅度越來(lái)越小。

可以近似認(rèn)為信號(hào)的絕大部分能量都集中在第一個(gè)過(guò)零點(diǎn)ω=2π/τ左側(cè)的頻率范圍內(nèi)。該點(diǎn)恰好是基頻Ω的4次諧波點(diǎn)。通常把0~4Ω這段頻率范圍稱(chēng)為有效頻譜寬度或信號(hào)的有效帶寬�？梢�(jiàn)，τ越小，有效帶寬越大，二者成反比。

6 通信系統(tǒng)中的信噪比是如何定義的？

信噪比定義為：

(dB)，其中Ps是該點(diǎn)的信號(hào)功率，是PN該點(diǎn)的噪聲功率。

7 畫(huà)出并解釋通信系統(tǒng)的一般模型

在通信系統(tǒng)中，發(fā)送消息的一端稱(chēng)為信源，接收消息的一端稱(chēng)為信宿。連通信源和信宿之間的路徑稱(chēng)為信道。信源發(fā)出的消息首先要經(jīng)發(fā)送設(shè)備進(jìn)行變換，成為適合于信道傳輸?shù)男盘?hào)形式，再經(jīng)信道一定距離傳輸后由接收設(shè)備做出反變換恢復(fù)出原始的消息，最后被信宿通信系統(tǒng)一般模型

接收。而消息在整個(gè)傳送過(guò)程中的任何一點(diǎn)都有可能受到噪聲的干擾。據(jù)此，我們可以得到圖所示的通信系統(tǒng)一般模型。

8 衡量通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)有哪些？

一個(gè)通信系統(tǒng)通常由兩個(gè)指標(biāo)來(lái)衡量，即系統(tǒng)的有效性和可靠性。有效性指的是單位時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)能夠傳輸消息量的多少，以系統(tǒng)的信道帶寬(Hz)或傳輸速率(bit/s)為衡量單位。在相同條件下，帶寬或傳輸速率越高越好�？煽啃灾傅氖窍鬏�?shù)臏?zhǔn)確程度，以不出差錯(cuò)或差錯(cuò)越少越好。

有效性和可靠性經(jīng)常是相互抵觸的，即可靠性的提高有賴(lài)于有效性的降低，反之亦然。 9 信號(hào)失真會(huì)導(dǎo)致什么樣的結(jié)果？

由于受到外界干擾和系統(tǒng)本身?xiàng)l件限制，可能會(huì)發(fā)生畸變，稱(chēng)為信號(hào)失真。包括振幅失真、頻率失真和相位失真。失真過(guò)大，波形畸變，信號(hào)的波形難以辨認(rèn)，導(dǎo)致無(wú)法恢復(fù)原始信號(hào)所包含的信息。

10 設(shè)調(diào)制速率為4800波特，當(dāng)每個(gè)信號(hào)碼元代表4bit二進(jìn)制代碼時(shí)，試問(wèn)該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率是多少？

R=B log2 N (bit/s)=4800 log2 4 (bit/s)=9600bit/s

11 從不同角度觀察，通信傳輸有哪幾種方式？

（1） 單工與雙工通信方式（2）串行與并行通信方式（3）同步與異步通信方式

12 信號(hào)帶寬與信道帶寬的匹配主要考慮什么因素？如果二者不匹配會(huì)產(chǎn)生什么影響？

二者匹配最主要考慮的是頻帶匹配。如果被傳輸信號(hào)的頻率范圍與信道頻帶相匹配，對(duì)信號(hào)的傳輸不會(huì)有什么影響；如果信號(hào)的有效帶寬大于信道帶寬，就會(huì)導(dǎo)致信號(hào)的部分成分被過(guò)濾掉而產(chǎn)生信號(hào)失真。

實(shí)際當(dāng)中可能出現(xiàn)下列幾種情況：

（1）如果信號(hào)與信道帶寬相同且頻率范圍一致，信號(hào)能不致?lián)p失地通過(guò)信道；

（2）如果信號(hào)與信道帶寬相同但頻率范圍不一致，該信號(hào)的部分頻率分量肯定不能通過(guò)信道。此時(shí)，需要進(jìn)行頻率調(diào)制把信號(hào)的頻帶通過(guò)頻率變換適應(yīng)信道的頻帶；

（3）如果信號(hào)帶寬小于信道帶寬，但信號(hào)的所有頻率分量包含在信道的通帶范圍內(nèi)，信號(hào)可以無(wú)損失地通過(guò)信道；

（4）如果信號(hào)帶寬大于信道帶寬，但包含信號(hào)大部分能量的主要頻率分量包含在信道的通帶范圍內(nèi)，通過(guò)信道的信號(hào)會(huì)損失部分頻率成分，但仍可能完成傳輸；

（5）如果信號(hào)帶寬大于信道帶寬，且包含信號(hào)相當(dāng)多能量的頻率分量不在信道的通帶范圍內(nèi)，這些信號(hào)頻率成分將被濾除，信號(hào)嚴(yán)重畸變失真。

13 通信系統(tǒng)傳輸媒介有哪些？簡(jiǎn)述常見(jiàn)的幾種傳輸媒介的結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)。

通信系統(tǒng)傳輸媒介可以是有線傳輸媒介，如同軸電纜、雙絞線和光纜等；也可以是無(wú)線傳輸媒介，如各波段的無(wú)線電波。

同軸電纜由一根實(shí)心的銅質(zhì)線作為內(nèi)導(dǎo)體、一個(gè)銅質(zhì)絲網(wǎng)作為外導(dǎo)體，外導(dǎo)體以內(nèi)導(dǎo)體為同心軸，所以稱(chēng)為同軸電纜。同軸電纜特點(diǎn)是抗干擾性很強(qiáng)，但傳輸衰耗較大，適用于有線電視入戶敷設(shè)。

雙絞線常用于局域網(wǎng)或短距離的電話用戶接入。雙絞線是把兩根直徑約0.5~1mm，外包絕緣材料的銅芯線扭絞成有一定規(guī)則的螺旋形狀。與同軸電纜相比，雙絞線抗干擾性差一些，但制造成本低，是一種廉價(jià)的有線傳輸媒介。把若干對(duì)雙絞線集成一束，并用較結(jié)實(shí)的外絕緣皮包住，就組成了雙絞線電纜。

光纜是由若干根光纖集成在一起制成的寬帶通信傳輸媒介，是目前長(zhǎng)途干線通信和部分城域網(wǎng)的主要通信線路。其特點(diǎn)是寬帶、大容量、衰耗小、傳輸距離遠(yuǎn)。

無(wú)線通信以大氣空間作為傳輸媒介，無(wú)線頻率范圍可從3KHz~300GHz，各頻段具有不同

的傳播特性、途徑和規(guī)律，因而有不同用途，已獲得廣泛應(yīng)用。無(wú)線通信媒介的特點(diǎn)是由于地理環(huán)境和可能遇到障礙物等因素，會(huì)產(chǎn)生不同程度的反射、折射、繞射和散射現(xiàn)象。除了有傳輸損耗之外還存在著多徑效應(yīng)和衰落現(xiàn)象。

14 香農(nóng)公式的用途是什么？ S)（比特/秒）表明當(dāng)信號(hào)與信道加性高斯白噪聲的平均N

功率給定時(shí)，在具有一定頻帶寬度的信道上，理論上單位時(shí)間內(nèi)可能傳輸?shù)男畔⒘康臉O限值。其主要用途是指出了在信道容量C、信道帶寬B和信噪比S/N之間可以通過(guò)相互提升或降低取得平衡。例如，在擴(kuò)頻通信中通過(guò)增大信道帶寬來(lái)降低對(duì)信噪比的要求。

15多路復(fù)用的目的是什么？常用的多路復(fù)用技術(shù)有哪些？

多路復(fù)用是利用同一傳輸媒介同時(shí)傳送多路信號(hào)且相互之間不會(huì)產(chǎn)生干擾和混淆的一種最常用的通信技術(shù)。在發(fā)送端將若干個(gè)獨(dú)立無(wú)關(guān)的信號(hào)合并為一個(gè)復(fù)合信號(hào)，然后送入同一個(gè)信道內(nèi)傳輸，接收端再將復(fù)合信號(hào)分解開(kāi)來(lái)，恢復(fù)原來(lái)的信號(hào)。

多路復(fù)用可以大大提高線路利用率，節(jié)省線路開(kāi)支。

常用的多路復(fù)用技術(shù)包括頻分、時(shí)分和碼分。

16 調(diào)制的目的是什么？簡(jiǎn)述調(diào)制和解調(diào)的概念。

把消息“作用”（例如，讓信號(hào)的幅度隨著消息信號(hào)的強(qiáng)弱而變化）到載波信號(hào)的某個(gè)參數(shù)上，使得該參數(shù)隨著消息的變化而變化，于是，載波信號(hào)就會(huì)“攜帶”上需要傳送的消息。這就是調(diào)制的概念。而接收端“感知到”調(diào)制的“作用”，從而檢測(cè)并恢復(fù)出該消息就稱(chēng)為解調(diào)。

調(diào)制有如下兩個(gè)主要目的: （1）把基帶信號(hào)調(diào)制成適合在信道中傳輸?shù)男盘?hào) （2）實(shí)現(xiàn)信道的多路復(fù)用。

17 什么是調(diào)幅調(diào)頻和調(diào)相？

調(diào)幅又稱(chēng)為振幅調(diào)制，是指載波信號(hào)的幅度隨調(diào)制信號(hào)變化而變化。

調(diào)頻和調(diào)相統(tǒng)稱(chēng)為角度調(diào)制，分為頻率調(diào)制和相位調(diào)制，簡(jiǎn)稱(chēng)調(diào)頻和調(diào)相。角度調(diào)制過(guò)程中載波信號(hào)的振幅不變，而其總瞬時(shí)相角隨調(diào)制信號(hào)按一定關(guān)系變化。

載波頻率ω(t)隨調(diào)制信號(hào)的瞬時(shí)幅值變化而變化的調(diào)制稱(chēng)為調(diào)頻。載波瞬時(shí)相位θ(t)隨調(diào)制信號(hào)瞬時(shí)幅值呈線性關(guān)系變化的調(diào)制稱(chēng)為調(diào)相。

18 什么是載波鍵控？有哪些載波鍵控？

用數(shù)字信號(hào)對(duì)載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制稱(chēng)為數(shù)字調(diào)制。其中，用數(shù)字信號(hào)調(diào)制正弦載波信號(hào)又稱(chēng)為載波鍵控，包括幅移鍵控、頻移鍵控和相移鍵控。

19 簡(jiǎn)述2FSK相干解調(diào)原理。

香農(nóng)公式C?Blog2(1?

以上圖所示2FSK解調(diào)為例。某次接收到的頻移鍵控信號(hào)可能是cosω1t 或者是cosω2t，其中ω1對(duì)應(yīng)數(shù)字信號(hào)1，ω2對(duì)應(yīng)數(shù)字信號(hào)0。這個(gè)信號(hào)與本地載波cosω1t 和cosω2t同時(shí)分別相乘，，可得如下三種結(jié)果之一：

cosω1t cosω1t= cos2ω1t+ cos0=cos2ω1t +1 =1（當(dāng)高頻濾掉之后）

cosω2t cosω2t= cos2ω2t+ cos0=cos2ω2t +1=1（當(dāng)高頻濾掉之后）

cosω1t cosω2t= cos(ω1+ ω2)t+ cos(ω1-ω2)t<1（當(dāng)高頻濾掉之后） 2(a) 2FSK相干解調(diào)過(guò)程

其中倍頻分量2ω1、2ω2以及ω1+ ω2都被低通濾波器濾掉。僅剩下等于1和小于1 的兩種情況。 在抽樣判決中判決比較兩個(gè)低通濾波輸出電平的大小，上大判為1，下大判為0。

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