通信原理课后思考题答案

按调制方式，通信系统可以分为基带传输系统和频带传输系统。···按传输信号的特征，通信系统可以分为模拟通信系统和数字通信系统。···按传送信号的复用方式，通信系统可以分为频分复用系统、时分复用通信系统和码分复用通信系统。···通信系统的主要性能指标是传输信息的有效性和可靠性。···误码率是指错误接受的码元数在传送总码元数中占的比例。即码元在传输系统中被传错的概率。误信率是指错误接受信息量在传送信息总量中所占的比例，即码元的信息量在传输系统中被丢失的概率。二进制系统中误码率和误信率是相等的，但在多进制系统中，误码率与误信率一般不相等，通常误码率大于误信率。···码元速率定义为每秒传送码元的数目，单位为波特，又称码元传输速率或传码率。信息速率定义为每秒传送的信息量单位为比特/秒。···若噪声为一高斯过程，则该噪声称为高斯噪声。功率谱密度在整个频域内都是均匀分布的噪声为白噪声。高斯噪声具有以下特点：（1）高斯噪声的全部统计特性由它的一阶和二阶统计特性完全决定；（2）高斯噪声如果是宽平稳，则也是严平稳的；（3）如果高斯噪声在N个不同时刻采样得到的一组N个随机变量两两之间互不相关看，则这些随机变量也是互相独立的；高斯噪声经过线性变换仍是高斯噪声。···正弦波加窄带高斯噪声的合成波包络服从广义瑞利分布。···调制信道是指通信系统中调制器输出端到解调器输入端的部分。

编码信道是指通信系统中编码器输出端到译码器输入端的部分。···若信道的传输特性基本不随时间变化，即信道对信号的影响是固定的或变化极为缓慢，这类信道称为恒参信道若信道的传输特性随时间随机变化，这类信道称为随参信道。

目前常见的信道中，明线、对称电缆、同轴电缆、光纤、微波中继、卫星中继等属于恒参信道；而短波电离层散射信道等属于随参信道。···群延迟-频率特性是想频特性对角频率的导数。···随参信道有三个特点：（1）对信号的损耗随时间而变化（2）传输的时延随时间而改变（3）多径传播信号在随参信道中传输时存在多径效应，多径效应的结果将使确定的载波信号变成包络和相位受到调制的窄带信号，实际为一衰落信号。因此信号在随参信道中传输时会发生衰落现象。

···线性调制是在正弦波的幅度随调制信号做线性变化的过程，在频谱上已调信号的频谱是基带信号频谱的平移或线性变换。常见的线性调制有常规的振幅调制、抑制双边带调制、残留边带调制和单边带调制···调制度增益是指解调器输出信噪比与输入信噪比之比。调制度增益用来衡量解调器的抗噪性能，即解调器改善信噪比的能力。···频分复用是按频率区分信号，它在频率域上实施复用。其实现方法为：调制、合成、传输、分路。它要求信道带宽远大于单路已调信号带宽。···常用的数字基带信号波形形式有：单极性波形、双极性波形、单极性归零波形、双极性归零波形、差分波形和多电平波形。···数字基带信号的功率谱通常包括两部分：由交变波形成的连续谱以及由稳态波形成的离散谱。其中连续谱总是存在的，而离散谱总是存在的，而离散谱在某些特殊情况下不存在或某些离散谱分量不存在。数字基带信号的带宽主要取决于连续谱。···码间干扰是数字通信系统中除噪声干扰之外最主要的干扰，它与加性噪声干扰不同，是一种乘性的干扰。它是因为信道频率特性不理想引起波形畸变，从而导致实际抽样判决值是本码元脉冲波形的值与其他所有脉冲波形拖尾的叠加，并在接受端造成判决困难的现象。码间串扰值一般是随机变量。造成码间串扰的原因有很多，实际上，只要传输信道的频带是有限的，就会造成一定的码间干扰。码间干扰只要是由于发送滤波器至接收滤波器的传输特性不理想造成的，即对应的冲激相应在原点的抽样时刻上取值不为零而产生的。码间干扰对通信质量的影响主要是引起码元误判，增大误码率以及误信率。···使系统总误码率最小的判决门限电平为最佳门限电平。···若将位定时信号作为外触发信号时用示波器来观察接收到的基带波形，可定性看出通信系统的质量，示波器上显示的图形很像人眼，称之为眼图。

由眼图模型可以说明基带传输系统如下一些性能：（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边之斜率决定，斜率越陡，对定时误差就越灵敏；（3）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应判决门限电平；（5）在抽样时刻上，上下两阴影区的间隔距离之半为噪声容限，即噪声瞬时值超过这个容限，怎就可能发生错误判决。···数字调制是用载波信号的某些离散状态来表征所传送的信息，在接受端对载波信号的离散调制参量进行检测的调制。与调制信号相比，它们的载波相同，都以正弦波进行振幅、频率或者相位调制；都可以分为线性调制和非线性调制。它们的不同点有：调制信号连续取值，以调制信号对载波参量做连续调制，在接受端对载波信号的调制参数连续的进行估值；数字调制信号离散取值，以载波参量的离散状态来表征数字信息，在接收端只对载波信号的离散调制参量进行检测。···振幅键控是正弦载波的幅度随数字基带信号而变化的数字调制。当发送符号“1”时，在该码元期间2ASK信号的波形为载波；当发送符号“0”时，该码元期间2ASK信号的波形始终为零。···OOk信号的功率谱是基带信号S（t）功率谱的平移正负Fs,兵乘以系数1/4。由于S（t）是单极性信号，有直流分量，因而OOk信号中有载波分量，其功率谱包含连续谱和离散谱。OOK信号的第一零点带宽为2fs。···移频键控是正弦波的频率随数字信号而变化的数字调制。当发送符号“1”时，在码元期间2ASK信号的波形为频率为F1的载波；当发送符号“0”时，在码元期间2ASK 信号为频率为F2的载波。···相位不连续的2FSK信号的功率谱密度由连续谱和离散谱组成。其中连续谱有两个双边普叠加而成，而离散谱出现在两个载频位置上。若两个载频之差小于Fs，则连续谱出现单峰；若载频之差逐步增大，则连续谱将出现双峰。2FSK信号的第一零点带宽为|F1—F2|+2Fs。···绝对相移是以载波的不同相位直接表示相应数字信息的相位键控；相对相移是利用前后相邻码元的相对载波相位值表示数字信心的相位键控。···2PSK信号的功率谱有连续谱和离散谱两部分组成，但当双极性基带信号以相等的概率出现时将不存在离散谱分量部分。2DPSK信号的功率谱与2PSK信号的功率谱完全相同，只不过数字基带信号的频谱为绝对码变换成相对码后的数字序列的功率谱。由于OOK信号对应的数字基带信号时单极性信号，有直流分量，因而OOK信号中的有载波分量，其功率谱包含离散谱，但2PSK信号以及2DPSK信号对应的数字基带为双极性信号，当它们以相等的概率出现时将不存在离散谱。

···低通均匀抽样定理：一个频带限制在（0，Fh）内的时间连续信号M（t）,如果以Ts《=1/2Fm 的时间间隔对它进行等间隔抽样，则M（t）将被所得的抽样值完全确定。···把输入信号的取样域按等距离分割的量化称为均匀量化。均匀量化的主要缺点是：无论抽样值大小如何，量化噪声的均方根值都固定不变，因此当信号较小时，信号量化噪声功率比也很小，难以满足给定要求。均匀量化时的信号动态范围收到较大限制。···将模拟信号的抽样量化值变换成代码称为脉冲编码调制。自然二进码就是一般的十进制整数的二进制表示，在编码过程中如果最高位判决错误，将使译码后的输出所产生的幅度误差达到最大幅度的1/2,。采用折叠二进码是只要正负极性信号的绝对值想当年，则可采用单极性编码的方法进行相同的编码，使编码过程大大简化。同自然二进码相比，如果在传输过程中出现误码，则对小信号影响较小，大信号时的误码对折叠码的影响较大。但是由于话音信号小幅度出现的概率比大幅度的大，因此采用折叠二进码有利于减少平均量化噪声。···：时分复用是让复用的各路信息在同一信道上占用不同的时间间隙，以实现多路复用的技术。

时分复用借助“把时间帧分成若干时隙和各路信号占用各自时隙”的方法来实现在同一信道上传输多路信号，而频分复用是“把可用的带宽分成若干频率和各路信号占有各自频隙”的方法来实现在同一信道上传输多路信号。时分复用在时域上各路信号时分离的，但在频域上各路信号谱是混叠的，频分复用在频域上分路信号谱是分离的，但在时域上各路信号时混叠的。