影响信道极限传输速率的因素
计算机网络技术及应用新教材课后习题答案
计算机⽹络技术及应⽤新教材课后习题答案《计算机⽹络技术及应⽤》第1章认识计算机⽹络参考答案⼀、填空题：1．计算机⽹络是现代计算机技术与通信技术密切组合的产物。
它可以把在区域上分散的单个计算机有机的连接在⼀起，组成功能更强⼤的计算机⽹络，以此来达到数据通信和资源共享的⽬的。
2．计算机⽹络的功能表现在资源共享、信息传递、实时的集中处理、提⾼可靠性、均衡负荷和分布式处理及增加服务项⽬等6个⽅⾯。
3．通常根据⽹络范围和计算机之间的距离将计算机⽹络分为局域⽹、城域⽹和⼴域⽹。
4．从⽹络功能上，计算机⽹络由通信⼦⽹和资源⼦⽹两部分组成。
5．信号可以双向传输，但不能同时进⾏双向传送，只能交替进⾏。
在任何时刻，通道中只有在某⼀⽅向传输的信号，这种通信⽅式叫做半双⼯通信。
6．OSI的会话层处于传输层提供的服务之上，为表⽰层提供服务。
7．在TCP/IP层次模型中与OSI参考模型第四层（运输层）相对应的主要协议有TCP 协议和UDP协议，其中后者提供⽆连接的不可靠传输任务。
8．在传输⼀个字符时，有⼀个起始位，⼀个停⽌位，中间由5~8位组成，这种传输⽅式称为异步传输。
9．报⽂交换和分组交换均采⽤存储转发的传送⽅式。
⼆、选择题：1．公⽤电话⽹属于（C ）。
A．局域⽹B．城域⽹C．⼴域⽹D．因特⽹2．Internet采⽤的是（A ）拓扑结构。
A．⽹状B．树型C．星型D．环型3．⼀座⼤楼内的⼀个计算机⽹络系统，属于（B ）。
A．PAN B．LAN C．MAN D．W AN 4．⼀所⼤学拥有⼀个跨校园中许多办公楼的⽹络，其中⼏座办公楼分布在各个城区，它们组成⽹络教育中⼼，这种⽹络属于（C ）。
A．有线⽹B．⼴域⽹C．校园⽹D．城域⽹5. 计算机⽹络中负责节点间通信任务的那⼀部份称为（ D ）。
A．节点交换⽹B．节点通信⽹C．⽤户⼦⽹D．通信⼦⽹6. 调制解调器（Modem）的主要功能是（ C ）。
A．模拟信号的放⼤B．数字信号的整形C．模拟信号与数字信号的转换D．数字信号的编码7. 在计算机⽹络系统的远程通信中，通常采⽤的传输技术是（C ）。
影响信道极限传输速率的因素
信号失真分为线性失真和非线性失真 。线性失真主要由于信道带宽限制和 信号的频谱特性不匹配，而非线性失 真则主要是由于信道非线性效应。
信号失真对传输速率的影响
信号失真会导致误码率的增加，从而降低数据传输的可靠 性。在高速传输时，信号失真会更加明显，影响传输速率 的提升。
随着传输速率的提高，信道对信号的畸变能力减弱，因此 需要在有限带宽内控制信号的畸变，以保证信号质量。
02
信噪比
定义
信噪比（Signal-to-Noise Ratio，简称SNR）是指信号功 率与噪声功率的比值，通常以 分贝（dB）为单位表示。
信噪比是衡量通信系统性能的 重要参数，它决定了信号在传 输过程中能够被正确接收和识 别的能力。
在通信系统中，信噪比越大， 信号质量越好，传输误码率越 低，传输速率越高。
05
信道衰减
定义
信道衰减是指信号在 传输过程中，由于各 种原因导致的信号幅 度减小。
信道衰减是影响信道 极限传输速率的重要 因素之一。
信道衰减可能是由于 传输线、电磁波、散 射、折射等原因引起 的。
信道衰减对传输速率的影响
信道衰减会降低信号的幅度，导致信号接收端无法正确解码，从而降低传输速率。 随着信道衰减的增加，信号的误码率也会相应增加，导致数据传输的可靠性降低。
降低系统中的噪声功率可以改善信噪比。这可以 通过改进系统设计、优化设备性能、加强环境噪 声抑制等方法实现。
信道编码技术
通过采用纠错编码技术，可以在传输过程中纠正 因噪声干扰引起的错误，从而提高信噪比和传输 速率。
03
信号失真
定义
信号失真：在信号传输过程中，由于 信道特性、噪声干扰等因素，导致信 号波形发生变化，使得接收端收到的 信号与原始信号不一致。
计算机网络作业三与解答
计算机网络作业三及解答一、单项选择题1．下列说法正确的是( )。
A．信道与通信电路类似，一条可通信的电路往往包含一个信道B．调制是指把模拟数据转换为数字信号的过程C．信息传输速率是指通信信道上每秒传输的码元数D．在数值上，波特率等于比特率与每符号含的比特数的比值2．利用模拟通信信道传输数字信号的方法称为( )。
A．同步传输 B．异步传输C．基带传输 D．频带传输3．测得一个以太网数据的波特率是40M Baud，那么其数据率是( )。
A．10Mbit／s B．20Mbit／sC．40Mbit／s D．80Mbit／s4．已知某信道的信号传输速率为64kbit／s，一个载波信号码元有4个有效离散值，则该信道的波特率为( )。
A．16kBaud B．32kBaud C．64kBaud D．1 28kBaud5．某信道的波特率为1000Baud，若令其数据传输速率达到4kbit／s，则一个信号码元所取的有效离散值个数为( ) 。
A．2 B．4C．8 D． 1 66．对于某带宽为4000Hz的低通信道，采用1 6种不同的物理状态来表示数据。
按照奈奎斯特定理，信道的最大传输速率是( )。
A．4kbit／s B．8kbit／sC．1 6kbit／s D．32kbit／s7．有一条无噪声的8kHz信道，每个信号包含8级，每秒采样24k次，那么可以获得的最大传输速率是( )。
A．24kbit／s B．32kbit／sC．48kbit／s D．72kbit／s8．影响信道最大传输速率的因素主要有( )。
A．信道带宽和信噪比 B．码元传输速率和噪声功率C．频率特性和带宽 D．发送功率和噪声功率9．电话系统的典型参数是信道带宽为3000Hz，信噪比为30dB，则该系统的最大数据传输速率为( )。
A．3kbit／s B．6kbit／sC．30kbit／s D．64kbit／s10．二进制信号在信噪比为127：1的4kHz信道上传输，最大的数据速率可达到( )。
计算机学科专业基础综合计算机网络-物理层(三)
计算机学科专业基础综合计算机网络-物理层(三)(总分：94.00，做题时间：90分钟)一、{{B}}单项选择题{{/B}}(总题数：58，分数：58.00)1.下列说法正确的是______。
∙ A.信道与通信电路类似，一条可通信的电路往往包含一个信道∙ B.调制是指把模拟数据转换为数字信号的过程∙ C.信息传输速率是指通信信道上每秒传输的码元数∙ D.在数值上，波特率等于比特率与每符号含的比特数的比值（分数：1.00）A.B.C.D. √解析：信道不等于通信电路，一条可双向通信的电路往往包含两个信道：一条是发送信道，一条是接收信道。
另外，多个通信用户共用通信电路时，每个用户在该通信电路都会有一个信道，因此A错误。
调制是把数据变换为模拟信号的过程，B错误。
“比特率”在数值上和“波特率”有这样的关系：波特率=比特率/每符号含的比特数，C错误。
2.影响信道最大传输速率的因素主要有______。
∙ A.信道带宽和信噪比∙ B.码元传输速率和噪声功率∙ C.频率特性和带宽∙ D.发送功率和噪声功率（分数：1.00）A. √B.C.D.解析：依香农定理，信道的极限数据传输速率=Wlog2(1+S/N)，影响信道最大传输速率的因素主要有信道带宽和信噪比，而信噪比与信道内所传信号的平均功率和信道内部的高斯噪声功率有关，在数值上等于两者之比。
3.______被用于计算机内部的数据传输。
∙ A.串行传输∙ B.并行传输∙ C.同步传输∙ D.异步传输（分数：1.00）A.B. √C.D.解析：并行传输的特点：距离短、速度快。
串行传输的特点：距离长、速度慢。
所以在计算机内部(距离短)传输应选择并行传输。
而同步、异步传输是通信方式，不是传输方式。
4.下列有关曼彻斯特编码的叙述正确的是______。
∙ A.每个信号起始边界作为时钟信号有利于同步∙ B.将时钟与数据取值都包含在信号中∙ C.这种模拟信号的编码机制特别适合于传输声音∙ D.每位的中间不跳变表示信号的取值为0（分数：1.00）A.B. √C.D.解析：曼彻斯特编码将每一个码元分成两个相等的间隔。
信道传输的速率与信道带宽之间的关系
信道传输的速率与信道带宽之间的关系展开全文数据传输速率的定义数据传输速率是描述数据传输系统的重要技术指标之一。
数据传输速率在数值上等于每秒种传输构成数据代码的二进制比特数，单位为比特/秒(bit/second)，记作bps。
对于二进制数据，数据传输速率为：S=1/T(bps)其中，T为发送每一比特所需要的时间。
例如，如果在通信信道上发送一比特0、1信号所需要的时间是0.001ms，那么信道的数据传输速率为1 000 000bps。
在实际应用中，常用的数据传输速率单位有：kbps、Mbps和Gbps。
其中：1kbps＝103bps 1Mbps＝106kbps 1Gbps＝109bps带宽与数据传输速率在现代网络技术中，人们总是以“带宽”来表示信道的数据传输速率，“带宽”与“速率”几乎成了同义词。
信道带宽与数据传输速率的关系可以奈奎斯特(Nyquist)准则与香农(Shanon)定律描述。
奈奎斯特准则指出：如果间隔为π/ω(ω=2πf),通过理想通信信道传输窄脉冲信号，则前后码元之间不产生相互窜扰。
因此，对于二进制数据信号的最大数据传输速率Rmax与通信信道带宽B（B=f,单位Hz)的关系可以写为：Rmax＝2.f(bps)对于二进制数据若信道带宽B=f=3000Hz，则最大数据传输速率为6000bps。
奈奎斯特定理描述了有限带宽、无噪声信道的最大数据传输速率与信道带宽的关系。
香农定理则描述了有限带宽、有随机热噪声信道的最大传输速率与信道带宽、信噪比之间的关系。
香农定理指出：在有随机热噪声的信道上传输数据信号时，数据传输速率Rmax与信道带宽B、信噪比S/N的关系为：Rmax＝B.log2(1+S/N)式中，Rmax单位为bps,带宽B单位为Hz，信噪比S/N通常以dB（分贝）数表示。
若S/N=30(dB),那么信噪比根据公式：S/N(dB)=10.lg(S/N)可得，S/N＝1000。
若带宽B=3000Hz，则Rmax≈30kbps。
奈奎斯特定理与香农定理
奈奎斯特定理与香农定理1.奈奎斯特定理奈奎斯特定理又称奈氏准则，它指出在理想低通（没有噪音、带宽有限）的信道中，极限码元传输率为2WBaud。
其中，W是理想低通信道的带宽，单位是HZ。
若用V表示每个码元离散电平的数目，则极限数据率为理想低通信道下的极限数据传输率=2Wlog2 V （单位：b/s）对于奈氏准则，可以得到以下结论：1）在任何信道中，码元传输的速率是有上限的。
若传输速率超过上限，就会出现严重的码间串扰问题（是指在接受段收到的信号的波形失去了码元之间的清晰界限），使接受段对码元的完全正确识别成为不可能。
2）信道的频带越宽（即能通过的信号高频分量越多），就可以用更高的速率进行码元的有效传输。
3）奈氏准则给出了码元传输速率的限制，但并没有对信息传输速率给出限制。
由于码元的传输速率受奈氏准则的制约，所以要提高数据的传输速率，就必须设法使每个码元能携带更多个比特的信号量，这就需要采用多元制的调制方法。
对于采样定理：在通信领域带宽是指信号最高频率和最低频率之差，单位是HZ。
因此将模拟信号转换成数字信号时，假设原始信号中的最大频率为f,那么采样频率f(采样)必须大于等于最大频率f的两倍,才能保证采样后的数字信号完整保留原始模拟信号的信息。
另外，采样信息又称为奈奎斯特定理。
2.香农定理香农定理给出了带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的极限数据传输速率，当用此速率进行传输时，做到不产生误差。
香农定理定义为信道的极限数据传输速率=wlog2 (1+S/N) (单位：b/s)式中，W为信道的带宽，S为信道所传输信号的平均功率，N为信道内部的高斯噪声功率，S/N为信噪比，即信号的平均功率和噪声的平均功率之比，信噪比（单位：dB）=10 log10 (S/N)(dB)，如，当S/N=10时，信噪比为10dB,而当S/N=1000时，信噪比为30dB。
对于香农定理，可以得出以下结论：1）信道的带宽或信道中的信噪比越大，则信号的极限传输速率就越高。
2016年考研核心题型【计算机网络】【第2章 物理层】
第22章物理层22.1 通信基础温馨提示：本考点主要考查通信基础，请同学们：1、了解信道、信号、带宽、码元、波特、速率、信源和信宿等基本概念；2、掌握奈奎斯特定理和香农定理的原理和应用场景；3、了解编码和调制的方法；4、掌握电路交换、报文交换和分组交换；5、掌握数据报和虚电路。
1.在无噪声情况下，若某通信链路的带宽为3kHz，采用4 个相位，每个相位具有4 种振幅的QAM调制技术，则该通信链路的最大数据传输速率是（）。
A.12kbit/sB.24kbit/sC.48kbit/sD.96kbit/s【2009年——第34题】【考查内容】奈奎斯特定理。
【解析】奈奎斯特给出了理想低通信道中（不考虑噪声干扰）为了避免码间串扰，码元速率的极限值（B）与信道带宽（H）的关系：B=2H。
由此可知，码元传输速率是受限的，不能任意提高。
实际信道中，最高码元速率要比理想低通信道条件下得出的数值小。
在码元传输速率最大时，可求出信道容量C：C=2H log2 N其中，C表示信道容量，H表示信道带宽，N表示一个码元所取的有效离散值个数。
对于本题，H=3KHz，N=4，可计算得到C=3K ×log2(4×4)=12Kbps。
故而，选择A答案。
【参考答案】A2.在下图所示的采用“存储-转发”方式分组的交换网络中，所有链路的数据传输速率为100Mbps，分组大小为1000 B，其中头部大小为20 B。
若主机H1向主机H2发送一个大小为980000B的文件，则在不考虑分组拆装时间和等待延迟的情况下，从H1发送到H2接收完为止，需要的时间至少是（）ms。
A.80B.80.08C.80.16D.80.24【2010年统考——第34题】【考查内容】存储转发机制。
【解析】由题设可知，分组携带的数据长度为980B，文件长度为980000B，需拆分为1000个分组，加上头部后，每个分组大小为1000B，总共需要传送的数据量大小为1MB。
计算机网络第1-3章部分课后习题参考答案
第一章概述1-03 试从多个方面比较电路交换、报文交换和分组交换的主要优缺点。
答：（1）电路交换的优点：适用于连续传送大量数据。
电路交换的缺点：电路建立时间长，线路利用率低。
（2）报文交换的优点：采用了存储转发技术，线路使用率高。
报文交换的缺点：延迟长。
（3）分组交换的优点：高效——动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。
灵活——以分组为传送单位和查找路由。
迅速——不必先建立连接就能向其他主机发送分组。
可靠——保证可靠性的网络协议；分布式的路由选择协议使网络有很好的生存性。
分组交换的缺点：分组在各结点存储转发时需要排队，这就会造成一定的时延。
同时分组必须携带的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的开销。
1-12 因特网的两大组成部分（边缘部分与核心部分）的特点是什么？它们的工作方式各有什么特点？答：边缘部分：由所有连接在因特网上的主机组成。
由用户直接使用。
核心部分：由大量网络和连接这些网络的路由器组成。
为边缘部分提供服务。
工作方式：（1）边缘部分：采用客户服务器方式和对等通信方式。
（2）核心部分：采用电路交换、分组交换。
1-13 客户服务器方式与对等通信方式的主要区别是什么？有没有相同的地方？答：相同之处：两者所描述的都是进程之间服务和被服务的关系。
1-18 假设信号在媒体上的传播速度为2×108m/s.媒体长度L分别为：（1）10cm（网络接口卡）（2）100m（局域网）（3）100km（城域网）（4）5000km（广域网）试计算出当数据率为1Mb/s和10Gb/s时在以上媒体中正在传播的比特数。
解：即求传播时延带宽积。
结果见书上课后参考答案。
1-25 试举出日常生活中有关“透明”这种名词的例子。
答：这种例子有很多。
比如日常家用电器，我们并不知道家用电器具体工作原理，但只要清楚某按钮可以完成什么功能，就可以使用家用电器为日常生活服务。
第二章物理层2-04 试解释以下名词：数据，信号，模拟数据，模拟信号，基带信号，带通信号，数字数据，数字信号，码元，单工通信，半双工通信，全双工通信，串行传输，并行传输。
计算机网络课后答案_谢希仁
《计算机网络》第五版课后习题解答第一章概述1-2 试简述分组交换的特点答：在分组交换网络中，采用存储转发方式工作，数据以短的分组形式传送。
如果一个源站有一个长的报文要发送，该报文就会被分割成一系列的分组。
每个分组包含用户数据的一部分加上一些控制信息。
控制信息至少要包括网络为了把分组送到目的地做路由选择所需要的信息。
在路径上的每个结点，分组被接收，短时间存储，然后传递给下一结点。
分组交换网的主要优点：①高效。
②灵活。
③迅速。
④可靠。
缺点：分组在节点转发时因排队而造成一定的延时;分组必须携带一些控制信息而产生额外开销;1-14 计算机网络有哪些常用的性能指标？答：1.速率比特（bit）是计算机中数据量的单位，也是信息论中使用的信息量的单位。
Bit 来源于binary digit，意思是一个“二进制数字”，因此一个比特就是二进制数字中的一个1 或0。
速率即数据率(data rate)或比特率(bit rate)是计算机网络中最重要的一个性能指标。
速率的单位是b/s，或kb/s, Mb/s, Gb/s 等。
速率往往是指额定速率或标称速率。
2.带宽“带宽”(bandwidth)本来是指信号具有的频带宽度，单位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。
现在“带宽”是数字信道所能传送的“最高数据率”的同义语，单位是“比特每秒”，或b/s (bit/s)。
3.吞吐量吞吐量(throughput)表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。
吞吐量更经常地用于对现实世界中的网络的一种测量，以便知道实际上到底有多少数据量能够通过网络。
吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。
4.时延传输时延（发送时延）发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。
也就是从发送数据帧的第一个比特算起，到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间。
5.时延带宽积6.往返时间RTT7.利用率1-19、长度为100 字节的应用层数据交给运输层传送，需加上20 字节的TCP 首部。
奈奎斯特定理描述了有限带宽、无噪声信道的最大数据传输速率与信道带宽的关系
奈奎斯特定理描述了有限带宽、无噪声信道的最大数据传输
速率与信道带宽的关系
奈奎斯特定理是由法国工程师哈维·奈奎斯特于20世纪40年代提出的，它描述了在有限带宽、无噪声信道中传输数据的最大速率与信道带宽的关系。
奈奎斯特定理是通信工程中的一个基本原理，对于设计与优化数字通信系统十分重要。
根据奈奎斯特定理，理论上，一个带宽为B的信道中，最大可传输的数据速率（即码元传输速率）为2B个符号每秒。
这里的符号可以是
二进制位（比特），也可以是更高阶的多进制符号。
这个结果的背后
是奈奎斯特频率采样定理，即信号的最高频率成分需要以2B的采样
频率进行采样，以完整地恢复原始信号。
然而，值得注意的是，奈奎斯特定理给出的是一个理论上的极限值，实际应用中可能会因为噪声、传输损耗等因素而无法达到这个极限。
因此，在实际系统设计中，需要进行一系列的工程优化，如引入编码、调制、信道等技术，来提高数据传输的可靠性和效率。
此外，奈奎斯特定理还指出了码元传输速率与信道带宽之间的关系。
当信道带宽增加时，最大的传输速率也会随之增加。
这意味着，在设计通信系统时，应该选择更宽的信道带宽来实现更高的数据传输速率。
然而，随着带宽的增加，传输所需的功率和成本也会相应上升，因此
在实际应用中需要综合考虑各种因素来做出权衡。
总的来说，奈奎斯特定理为我们提供了一个基本的理论框架，帮助我们理解和设计数字通信系统。
在实际应用中，我们可以根据奈奎斯特定理来确定合适的信道带宽和传输速率，以提供可靠、高效的数据传输。
计算机网络_谢希仁_7版_1-6章计算题及简答题
第一章（P39）概述1-15，假定网络的利用率达到了90%。
试估算一下现在的网络时延是它的最小值的多少倍？解：可以理解D0默认为100设网络利用率为U，网络时延为D，网络时延最小值为D=D0/(1-90%)=D0/0.1=10D0利用率：D=D0/(1-U) D:当前网络延迟 D0：空闲时延迟 U：网络利用率1-17，收发两端之间的传输距离为1000 km，信号在媒体上的传播速率为2 × 10^8 m/s。
试计算以下两种情况的发送时延和传播时延：1）数据长度为10^7 bit，数据发送速率为100 kbit/s。
2）数据长度为10^3 bit，数据发送速率为1 Gbit/s。
从以上计算结果可得出什么结论？解：发送时延Ts = 数据帧长度（bit）/ 发送速率（bit/s）传播时延Tp = 信道长度（m）/ 电磁波在信道上的传播速度（m/s）1） Ts = 10^7 bit / 100 kbit/s = 100 s，Tp = 10^6 m / (2 × 10^8) m/s = 0.005 s 2） Ts = 10^3 bit / 1 Gbit/s = 1 μs，Tp = 10^6 m / (2 × 10^8) m/s = 0.005 s若数据长度大而发送速率低，则在总的时延中，发送时延往往大于传播时延。
但若数据长度短而发送速率高，则传播时延就可能是总时延中的主要成分1-19（1）长度为100字节的应用层数据交给传输层传送，需加上20字节的TCP首部。
再交给网络层传送，需加上20字节的IP首部。
最后交给数据链路层的以太网传送，加上首部和尾部共18字节。
试求数据的传输效率。
数据的传输效率是指发送的应用层数据除以所发送的总数据（即应用数据加上各种首部和尾部的额外开销）。
（2）若应用层数据长度为1000字节，数据的传输效率是多少？解：.本层的传输效率=上层传送下来的数据/本层向下层传送的数据1）100 / (100+20+20+18) = 63.3%2）1000 / (1000+20+20+18) = 94.5%1-29，有一个点对点链路，长度为50 km。
通信原理考研真题
通信原理考研真题通信原理是电子信息类考研专业中非常重要的一门课程，也是考研复试中的热门科目之一。
通信原理的考研真题涵盖了广泛的知识点，包括模拟信号与数字信号的传输、调制解调技术、信道编码、通信系统的性能分析等内容。
下面我们就来针对通信原理考研真题进行一些解析和分析。
首先，我们来看一道典型的通信原理考研真题：题目，某数字通信系统的信道带宽为10kHz，采用二进制调制，信噪比为20dB，试计算该系统的极限传输速率。
这道题目涉及到了通信原理中的信道带宽、二进制调制和信噪比等知识点。
我们知道，信道带宽是指信道所能通过的最高频率，而极限传输速率与信道带宽和信噪比有关。
根据香农定理，极限传输速率可以通过公式进行计算，即，C = B log2(1 + SNR)，其中C为极限传输速率，B为信道带宽，SNR为信噪比。
根据这个公式，我们可以将题目中的数据代入计算，得出该系统的极限传输速率为C = 10 log2(1 + 10^(20/10)) = 10log2(101) ≈ 10 6.68 ≈ 66.8kbps。
通过这道题目的分析，我们可以看到通信原理考研真题往往涉及到理论知识与计算能力的结合。
考生在备考通信原理考研真题时，除了要熟练掌握相关知识点外，还需要注重解题技巧和计算能力的提升。
另外，通信原理考研真题中还常常涉及到通信系统的性能分析和调制解调技术等内容。
考生在备考过程中，需要对这些知识点进行深入的理解和掌握，同时也要注重实际应用能力的培养，尤其是对通信系统的设计和优化能力。
总的来说，通信原理考研真题是一门理论与实践相结合的科目，需要考生在备考过程中注重理论知识的掌握和计算能力的提升，同时也要注重实际应用能力的培养。
希望考生们在备考通信原理考研真题时，能够全面提升自己的综合能力，取得优异的成绩。
计算机网络解答
1、物理层要解决哪些问题物理层的主要特点是什么物理层要解决的主要问题：1物理层要尽可能地屏蔽掉物理设备和传输媒体,通信手段的不同,使数据链路层感觉不到这些差异,只考虑完成本层的协议和服务.2给其服务用户数据链路层在一条物理的传输媒体上传送和接收比特流一般为串行按顺序传输的比特流的能力,为此,物理层应该解决物理连接的建立、维持和释放问题.3在两个相邻系统之间唯一地标识数据电路.物理层的主要特点：1由于在OSI之前,许多物理规程或协议已经制定出来了,而且在数据通信领域中,这些物理规程已被许多商品化的设备所采用,而且,物理层协议涉及的范围广泛,所以至今没有按OSI的抽象模型制定一套新的物理层协议,而是沿用已存在的物理规程,将物理层确定为描述与传输媒体接口的机械,电气,功能和规程特性.2由于物理连接的方式很多,传输媒体的种类也很多,因此,具体的物理协议相当复杂.3、试给出通信系统的模型并说明其主要组成构件的作用.答：一个数据通信系统可划分为三大部分,即:源系统或发送端、发送方,传输系统或传输网络,和目的系统或接收端、接收方.1、源系统包括以下两个部分：源点：源点设备产生要传输的数据.源点又称为源站.发送器：通常源点生成的数据要通过发送器编码后才能在传输系统中进行传输.2、目的系统包括以下两个部分：接收器：接收传输系统传送过来的信号,并将其转换为能够被目的设备处理的信息.终点：终点设备从接收器获取传送过来的数字比特流,然后将信息输出.终点又称为目的站2、传输系统：信号物理通道4、试解释以下名词：数据、信号、模拟数据、模拟信号、基带信号、带通信号、数字数据、数据信号、码元、单工通信、半双工痛信、全双工通信、串行传输、并行传输.答：数据：是运送信息的实体.信号：则是数据的电气的或电磁的表现.模拟数据：运送信息的模拟信号.数字信号：取值为有限的几个离散值的信号.模拟信号：连续变化的信号.数字数据：取值为不连续数值的数据.码元code：在使用时间域或简称为时域的波形表示数字信号时,代表不同离散数值的基本波形.单工通信：即只有一个方向的通信而没有反方向的交互.半双工通信：即通信和双方都可以发送信息,但不能双方同时发送当然也不能同时接收.这种通信方式是一方发送另一方接收,过一段时间再反过来.全双工通信：即通信的双方可以同时发送和接收信息.基带信号即基本频带信号——来自信源的信号.像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号.带通信号——把基带信号经过载波调制后,把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输即仅在一段频率范围内能够通过信道.6、数据在信道中的传输速率受那些因素的限制信噪比能否任意提高香农公式在信道通信中的意义是什么”比特/每秒”和”码元/每秒”有何区别答:限制数据在信道上的传输速率的因素有两个：1、信道能够通过的频率范围2、信噪比根据香农公式：信噪比dB=10logS/NdB10香农公式表明:信道的带宽或信道中的信噪比越大,信息的极限传输频率就越高.而信息传输频率是有上限的.则信噪比也是又上限的.不可任意提高.香农公式在信道通信中的意义是：只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率,就一定可以找到某种办法来实现无差错的差错.”比特/秒”和”码元/秒”之间的区别是：比特/每秒是信息传输速率的单位码元/每秒是码元传输速率也称为调制速率、波形速率或符号速率.一个码元不一定对应于一个比特.7、假定某信道受奈氏准则的最高码元速率为20000码元/秒.如果采用振幅调制,把码元的振幅划分为16个不同等级来传送,那么可以获得多高的数据率b/s 答：由R=2000b/sC=RLog216=20000b/s4=80000b/s8、假定要用3KHz带宽的电话信道传送64kb/s的数据无差错传输,试问这个信道应具有多高的信噪比分别用比值和分贝来表示这个结果说明什么问题答：信道的极限传输速率：C=Wlog21+S/Nb/s信道带宽：W=3khz,C=64khzS/N= 是个信噪比要求很高的信源9、用香农公式计算一下,假定信道带宽为为3100Hz,最大信道传输速率为35Kb/ｓ,那么若想使最大信道传输速率增加６０％,问信噪比Ｓ/Ｎ应增大到多少倍如果在刚才计算出的基础上将信噪比Ｓ/Ｎ应增大到多少倍如果在刚才计算出的基础上将信噪比Ｓ/Ｎ再增大到十倍,问最大信息速率能否再增加２０％答：C = W log21+S/N b/s-SN1=2C1/W-1=235000/3100-1SN2=2C2/W-1=2C1/w-1=235000/3100-1SN2/SN1=100信噪比应增大到约100倍.C3=Wlong21+SN3=Wlog21+10SN2C3/C2=%如果在此基础上将信噪比S/N再增大到10倍,最大信息通率只能再增加%左右10、常用的传输媒体有哪几种各有何特点答：传输媒体可以分为两大类：导向传输媒体和非导向传输媒体1、导向传输媒体双绞线屏蔽双绞线 STP Shielded Twisted Pair无屏蔽双绞线 UTP Unshielded Twisted Pair同轴电缆50 同轴电缆75 同轴电缆光缆2、非导向传输媒体无线传输：短波通信、微波以及卫星通信13、为什么要使用信道复用技术答：使用信道复用技术为了通过共享信道、最大限度提高信道利用率.常用的信道复用技术有：频分复用、时分复用、码分复用、波分复用.15、码分多址CDMA为什么可以使所有用户在同样的时间使用同样的频带进行通信而不会相互干扰这种复用技术有何优缺点答：各用户使用经过特殊挑选的相互正交的不同码型,因此彼此不会造成干扰.优点：这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力,其频谱类似于白噪声,不易被敌人发现.而且随着技术的进步,CDMA设备的价格和体积都大幅度的下降,因而现如今广泛使用在名用移动通信中,特别是在无线局域网中.采用CDMA可提高通信的通话质量和数据传输的可靠性,减少干扰对通信的影响.增大通信系统的容量,降低了手机平均发射功率.缺点：.占用较大的带宽16、共有4个站进行码分多址通信.4个站的码片序列为A：－1－1－1＋1＋1－1＋1＋1 B：－1－1＋1－1＋1＋1＋1－1C：－1＋1－1＋1＋1＋1－1－1 D：－1＋1－1－1－1－1＋1－1现收到这样的码片序列S：－1＋1－3＋1－1－3＋1＋1.问哪个站发送数据了发送数据的站发送的是0还是1解：S·A=＋1－1＋3＋1－1＋3＋1＋1／8=1, A发送1S·B=＋1－1－3－1－1－3＋1－1／8=－1, B发送0S·C=＋1＋1＋3＋1－1－3－1－1／8=0, C无发送S·D=＋1＋1＋3－1＋1＋3＋1－1／8=1, D发送118、为什么在ASDL技术中,在不到1MHz的带宽中却可以传送速率高达每秒几个兆比答：靠先进的DMT编码,频分多载波并行传输、使得每秒传送一个码元就相当于每秒传送多个比特。
计算机网络课后试题答案（第五版）
计算机网络课后试题答案（第五版）计算机网络第一章习题习题1-03 试从多个方面比较电路交换、报文交换和分组交换的主要优缺点。
答：电路交换，它的主要特点是：①在通话的全部时间内用户独占分配的传输线路或信道带宽，即采用的是静态分配策略；②通信双方建立的通路中任何一点出现了故障，就会中断通话，必须重新拨号建立连接，方可继续，这对十分紧急而重要的通信是不利的。
显然，这种交换技术适应模拟信号的数据传输。
然而在计算机网络中还可以传输数字信号。
数字信号通信与模拟信号通信的本质区别在于数字信号的离散性和可储性。
这些特性使得它在数据传输过程中不仅可以间断分时发送，而且可以进行再加工、再处理。
③计算机数据的产生往往是“突发式”的，比如当用户用键盘输入数据和编辑文件时，或计算机正在进行处理而未得出结果时，通信线路资源实际上是空闲的，从而造成通信线路资源的极大浪费。
据统计，在计算机间的数据通信中，用来传送数据的时间往往不到10%甚至1%。
另外，由于各异的计算机和终端的传输数据的速率各不相同，采用电路交换就很难相互通信。
分组交换具有高效、灵活、可靠等优点。
但传输时延较电路交换要大，不适用于实时数据业务的传输。
报文交换传输时延最大。
习题1-13 客户服务器方式与对等通信方式的主要区别是什么？有没有相同的地方？答：客户服务器有主机和客户机之分，客户机向主机发送服务请求，并有主机的地址，主机被动的接收客户的请求，给于客户请求服务。
对等通信方式没有主机和客户机之分，每个电脑都是平等的，每个电脑都可能是主机和客户机，这个主要看电脑是在请求服务还是在给于服务。
客户服务器方式和对等通信方式都是在网络上进行的，都有大量的电脑组成一个网络，并且有着相同的软件支持，都间接存在主机和客户机之分，都存在网络边缘和网络核心！习题1-14 计算机网络有哪些常用的性能的指标？答：计算机网络有七种性能指标： 1.速率 2.带宽 3.吞吐量 4.时延5.时延带宽积 6.往返时间RTT 7.利用率习题1-20 网络体系结构为什么要采用分层次的结构？试举出一些与体系结构的思想相似的日常生活.答：分层次的好处：（1）.各层之间是独立的。
信息论中的信道容量与编码速率
信息论中的信道容量与编码速率信息论是研究信息传输和处理的数学理论，其中信道容量和编码速率是信息论中的重要概念。
信道容量指的是一个通信信道所能传输的最大信息速率，而编码速率则是在给定信道容量下实现可靠通信所需要的编码速率。
本文将分别介绍信道容量和编码速率在信息论中的作用和重要性。
信道容量是一个通信系统的重要指标，它描述了在给定信道条件下最大的数据传输速率。
信道容量的计算取决于信道的物理特性以及噪声水平。
通常情况下，信道容量可以通过香农公式进行计算，该公式考虑了信道的带宽、信噪比等因素。
信道容量的大小直接影响到通信系统的传输效率，理论上，如果通信系统的编码速率大于信道容量，那么就可以实现无限接近于理论上的最大传输速率。
因此，信道容量是通信系统设计中一个重要的参考指标。
与信道容量相关的是编码速率，编码速率是指在信道容量限制下实现可靠通信所需要的编码速率。
编码速率的选择与信道编码技术密切相关，通信系统需要设计合适的编码方案来提高数据传输的可靠性和效率。
传统的编码技术包括奇偶校验码、循环冗余校验码等，而近年来，随着深度学习和人工智能的发展，基于神经网络的编码技术也得到了广泛的应用。
选择适当的编码速率可以提高数据传输的可靠性，减小误码率和延迟，提升通信系统的性能。
在实际通信系统中，信道容量和编码速率通常需要进行折中考虑。
信道容量较大时，可以选择更高的编码速率来提高传输速率，但也会增加误码率和复杂度；而信道容量较小时，则需要降低编码速率以保证数据传输的可靠性。
通信系统的设计者需要根据实际需求和信道条件来合理选择信道容量和编码速率，从而实现较好的通信性能。
综上所述，信息论中的信道容量和编码速率是通信系统设计中不可或缺的重要概念。
合理选择适当的信道容量和编码速率可以提高通信系统的传输效率和可靠性，为信息传输提供更好的保障。
在未来的通信技术发展中，信道容量和编码速率仍将是信息论研究的热点领域，不断推动通信技术的进步和创新。
信道特性对信号传输的影响.
1、信号不失真传输条件
对于信号传输而言，我们追求的是 信号通过信道时不产生失真或者失 真小到不易察觉的程度。 由《信号与系统》课程可知，网络 的传输特性 H ( )通常可用幅度-频 率特性 H () 和相位-频率特性 ( ) 来表征
H () H () e
j ( )
要使任意一个信号通过线性网络不产 生波形失真，网络的传输特性应该具 备以下两个理想条件： （1）网络的幅度－频率特性 H ( ) 是 一个不随频率变化的常数，如图（a） 所示； （2）网络的相位－频率特性 ( )应 与频率成直线关系，如图（b）所示。 其中t0为传输时延常数。
j 0
(1 e
j
)
上式两端分别是接收信号的时间函数和频 谱函数
故得出此多径信道的传输函数为
AF ( )e j 0 (1 e j ) j 0 j H ( ) Ae (1 e ) F ( )
上式右端中，A － 常数衰减因子， j 0 e － 确定的传输时延， j (1 e ) － 和信号频率有关的复因子，其模为
此外也还存在其它一些因素使信道的此外也还存在其它一些因素使信道的输出与输入产生差异亦可称为失真输出与输入产生差异亦可称为失真例如非线性失真频率偏移及相位抖动例如非线性失真频率偏移及相位抖动非线性失真主要由信道中的元器件如非线性失真主要由信道中的元器件如磁芯电子器件等的非线性特性引起磁芯电子器件等的非线性特性引起造成谐波失真或产生寄生频率等
二、随参信道及其对所传信号 的影响
本节知识要点： 多径传播 多径衰落 频率弥散 选择性衰落 相关带宽 分集接收：空间分集，频率分集，角度分集， 极化分集
影响信道极限传输速率的因素
中传送信息的速率是一定的。由信道容量公式还可得出
以下结论：
(1)提高信号S与噪声N功率之比，可以增加信道容量。
(2)当信道中噪声功率N->0时，信道容量C->无穷大，这 就是说无干扰信道的信道容量可以为无穷大。
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(3)信道容量C一定时，带宽W与信噪比S/N之间可以互换， 即减小带宽，同时提高信噪比，可以维持原来信道容量。
无码间干扰时的最高传输速率为2B（bit/s）,也即系统
的的最高频带利用率（单位频带内的传输速率）为2 .当
发送端是传输码率超过了该基带信道的带宽的2倍时，将
出现码间干扰，也就是信道的带宽限制了比特的传输速
率。
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不足之处请您批评指正！ 谢谢
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1、有噪声信道的极限传输速率
香农定理指出，在噪声与信号独立的高斯白噪
信道中，假设信号的功率为S，噪声功率为N，信道通频
带宽为W(Hz)，则该信道的信道容量C有：
C =W log2（1+s/N）
（bit/s）
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这就是香农信道容量公式。从公式(1)中我们
可以看出，在特定带宽（W）和特定信噪比(S/N)的信道
因此通信信道最大传输速率与信道带宽之间
存在着明确的关系，所以人们可以用“带宽”去取代
“速率”。
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（三）最大数据传输速率
奈奎斯特定理--描述了有限带宽、无噪声信
道的最大数据传输速率与信道带宽的关系。
香农定理则--描述了有限带宽、有随机热噪
声信道的最大传输速率与信道带宽、信噪比之间的关系。
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率
奈奎斯特准则指出：
如果间隔为π/ω(ω=2πf),通过理想通信信
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这就是香农信道容量公式。从公式(1)中我们可以
看出，在特定带宽（W）和特定信噪比(S/N)的信道中 传送信息的速率是一定的。由信道容量公式还可得出 以下结论：
(1)提高信号S与噪声N功率之比，可以增加信道容量。
(2)当信道中噪声功率N->0时，信道容量C->无穷大，
这就是说无干扰信道的信道容量可以为无穷大。
2、信道容量
在特定约束下，给定信道从规定的信源发送消息 的能力的度量。通常是在采用适当的代码，且差错率 在可接受范围的条件下，以所能达到的最大比特率来 表示。
3、带宽的物理意义
在模拟通信系统或传输介质中，所说的“带宽” 是指信号频率的通频范围，单位为“HZ”。 数字信道是一种离散信道，它只能传送离散值的 数字信号，信道的带宽决定了信道中能不失真的传输 脉序列的最高速率。
（二）三个基本量之间的关系
信道容量和信道带宽具有正比的关系：带宽越大， 容量越大。(这句话是说,信道容量只是在受信噪比影 响的情况下的信息传输速率) 因此通信信道最大传输速率与信道带宽之间存在 着明确的关系，所以人们可以用“带宽”去取代“速率”。
（三）最大数据传输速率
奈奎斯特定理--描述了有限带宽、无噪声信道的 最大数据传输速率与信道带宽的关系。
传输速率？ 2、所谓的信道容量是什么？ 3、带宽的物理意义是什么？
1、数据传输速率
数据传输速率是描述数据传输系统的重要技术指 标之一。数据传输速率在数值上等于每秒钟传输的二 进制比特数，单位为比特/秒，记作bit/s或者bps。
对于二进制数据，数据传输速率为：S=1/T (bps)， 其中，T为发送每一比特所需要的时间。
Cw =1.44S/N0
→∞
(bit/s)
其中，N0为噪声功率谱密度,N0=N/W。
2、无噪声信道的极限传输速率
奈奎斯特准则指出：
如果间隔为π/ω(ω=2πf),通过理想通信信道传输的 窄脉冲信号，则前后码元之间不产生相互窜扰。因此， 对于二进制数据信号的最大数据传输速率Rmax与通信 信道带宽B（B单位Hz)的关系可以写为： Rmax＝2B (bit/s)
也就是在当信道的带宽为B（Hz）时,该信道的无 码间干扰时的最高传输速率为2B（bit/s）,也即系统的 的最高频带利用率（单位频带内的传输速率）为2 .当
发送端是传输码率超过了该基带信道的带宽的2倍时，
将出现码间干扰，也就是信道的带宽限制了比特的传 输速率。
香农定理则--描述了有限带宽、有随机热噪声信 道的最大传输速率与信道带宽、信噪比之间的关系。
1、有噪声信道的极限传输速率
香农定理指出，在噪声与信号独立的高斯白噪信 道中，假设信号的功率为S，噪声功率为N，信道通频 带宽为W(Hz)，则该信道的信道容量C有：
C =W log2（1+s/N）（bit/s）
(3)信道容量C一定时，带宽W与信噪比S/N之间可以互换，
即减小带宽，同时提高信噪比，可以维持原来信道容量。
(4)信噪比一定时，增加带宽W可以增大信道容量。但噪声
为高斯白噪声时(实际的通信系统背景噪声大多为高斯白
噪)，增加带宽同时会造成信噪比下降，因此无限增大带宽
也只能对应有限信道容量，该极限容量为：