现代通信技术概论 作者 崔健双 习题参考答案

第1章习题参考答案

1 什么是通信信号？

通信系统传送的是消息，而消息只有附着在某种形式的物理量上才能够得以传送，这类物理量通常表现为具有一定电压或电流值的电信号或者一定光强的光信号，它们作为消息的载体统称为通信信号

2 什么是数字信号？什么是模拟信号？为什么说PAM 信号不是数字信号？

信号幅度在某一范围内可以连续取值的信号，称为模拟信号；而信号幅度仅能够取有限个离散值的信号称为数字信号。

PAM 信号是将模拟信号取样后产生的信号，它虽然在时间上是离散的，但幅值上仍然是连续的，因此仍然是模拟信号。

3 什么是信号的时域特性？什么是信号的频域特性？

信号的时域特性表达的是信号幅度随时间变化的规律，简称为幅时特性。 信号的频域特性表达的是信号幅度随频率变化的规律，它以傅立叶级数展开分解为理论基础。

4 什么是信号带宽？信号带宽与什么因素有关？

通过信号的频谱图可以观察到一个信号所包含的频率分量。我们把一个信号所包含的最高频率与最低频率之差，称为该信号的带宽。

5 周期矩形脉冲信号的频谱有什么特点？矩形脉冲信号的脉宽τ与有效带宽有何关系？

(1) 该信号频谱是离散的，频谱中有直流分量Aτ/T 、基频Ω和n 次谐波分量，谱线间隔为Ω=2π/T ；(2) 直流分量、基波及各次谐波分量的大小正比于A 和τ，反比于周期T ，其变化受包络线 sin x /x 的限制，有较长的拖尾（参见式1-1）；(3) 当ω=2m π/τ(m =±1,±2…)时，谱线的包络线过零点，因此ω=2m π/τ称为零分量频率点；(4) 随着谐波次数的增高，幅度越来越小。

可以近似认为信号的绝大部分能量都集中在第一个过零点ω=2π/τ左侧的频率范围内。该点恰好是基频Ω的4次谐波点。通常把0~4Ω这段频率范围称为有效频谱宽度或信号的有效带宽。可见，τ越小，有效带宽越大，二者成反比。 6 通信系统中的信噪比是如何定义的？

信噪比定义为：

(dB)，其中P s 是该点的信号功率，是P N 该点的噪声功率。

7 画出并解释通信系统的一般模型

在通信系统中，发送消息的一端称为信源，接收消息的一端称为信宿。连通信源和信宿之间的路径称为信道。信源发出的消息首先要经发送设备进行变换，成为适合于信道传输的信号形式，再经信道一定距离传输后由接收设备做出反变换恢复出原始的消息，最后被信宿

通信系统一般模型

信道

接收设备 发送设备

接收设备

发送设备 信源 信宿

信源

信宿 噪声

接收。而消息在整个传送过程中的任何一点都有可能受到噪声的干扰。据此，我们可以得到图所示的通信系统一般模型。

8 衡量通信系统的主要性能指标有哪些？

一个通信系统通常由两个指标来衡量，即系统的有效性和可靠性。有效性指的是单位时间内系统能够传输消息量的多少，以系统的信道带宽(Hz)或传输速率(bit/s)为衡量单位。在相同条件下，带宽或传输速率越高越好。可靠性指的是消息传输的准确程度，以不出差错或差错越少越好。

有效性和可靠性经常是相互抵触的，即可靠性的提高有赖于有效性的降低，反之亦然。

9 信号失真会导致什么样的结果？

由于受到外界干扰和系统本身条件限制，可能会发生畸变，称为信号失真。包括振幅失真、频率失真和相位失真。失真过大，波形畸变，信号的波形难以辨认，导致无法恢复原始信号所包含的信息。

10 设调制速率为4800波特，当每个信号码元代表4bit二进制代码时，试问该系统的数据传输速率是多少？

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

11 从不同角度观察，通信传输有哪几种方式？

（1）单工与双工通信方式（2）串行与并行通信方式（3）同步与异步通信方式

12 信号带宽与信道带宽的匹配主要考虑什么因素？如果二者不匹配会产生什么影响？

二者匹配最主要考虑的是频带匹配。如果被传输信号的频率范围与信道频带相匹配，对信号的传输不会有什么影响；如果信号的有效带宽大于信道带宽，就会导致信号的部分成分被过滤掉而产生信号失真。

实际当中可能出现下列几种情况：

（1）如果信号与信道带宽相同且频率范围一致，信号能不致损失地通过信道；

（2）如果信号与信道带宽相同但频率范围不一致，该信号的部分频率分量肯定不能通过信道。此时，需要进行频率调制把信号的频带通过频率变换适应信道的频带；

（3）如果信号带宽小于信道带宽，但信号的所有频率分量包含在信道的通带范围内，信号可以无损失地通过信道；

（4）如果信号带宽大于信道带宽，但包含信号大部分能量的主要频率分量包含在信道的通带范围内，通过信道的信号会损失部分频率成分，但仍可能完成传输；

（5）如果信号带宽大于信道带宽，且包含信号相当多能量的频率分量不在信道的通带范围内，这些信号频率成分将被滤除，信号严重畸变失真。

13 通信系统传输媒介有哪些？简述常见的几种传输媒介的结构及其特点。

通信系统传输媒介可以是有线传输媒介，如同轴电缆、双绞线和光缆等；也可以是无线传输媒介，如各波段的无线电波。

同轴电缆由一根实心的铜质线作为内导体、一个铜质丝网作为外导体，外导体以内导体为同心轴，所以称为同轴电缆。同轴电缆特点是抗干扰性很强，但传输衰耗较大，适用于有线电视入户敷设。

双绞线常用于局域网或短距离的电话用户接入。双绞线是把两根直径约0.5~1mm，外包绝缘材料的铜芯线扭绞成有一定规则的螺旋形状。与同轴电缆相比，双绞线抗干扰性差一些，但制造成本低，是一种廉价的有线传输媒介。把若干对双绞线集成一束，并用较结实的外绝缘皮包住，就组成了双绞线电缆。

光缆是由若干根光纤集成在一起制成的宽带通信传输媒介，是目前长途干线通信和部分城域网的主要通信线路。其特点是宽带、大容量、衰耗小、传输距离远。

无线通信以大气空间作为传输媒介，无线频率范围可从3KHz~300GHz，各频段具有不同