通信原理第三章

第三章信道

本章的主要内容

3.1 无线信道

3.2 有线信道

3.3 调制信道和编码信道

3.4 信道特性对信号传输的影响3.5 信道容量简介

3.1 无线信道

3.1.1 大气层的基本结构

?无线信道是利用自然空间和地球的开放性来传输电磁波。

?电磁波的发射和接收是用天线来进行的。

?一般要求天线的尺寸不小于电磁波波长的1/10。

?除天线外，电磁波的传播主要受到大气层和地面障碍物的影响。

大气层的基本结构

?大气层的空气密度随高度而减小，越高空气越稀薄。

?大气层的厚度大约在1000千米左右，但没有明显的界限。

?整个大气层随高度不同表现出不同的特点，可以粗略地

分为对流层、平流层、电离层等，再上面就是星际空间了。

1. 对流层

?大气层靠近地面的一层，地面上0 ~ 10 km。

?大气层里密度最高的一层，它蕴含了整个大气层约75%的质量。

?风向和风速经常变化；空气上下对流剧烈；有云、雨、雾、

雪等天气现象。

2. 平流层

?大气层中离地面10 ~ 60 km的一层。

?位于对流层和电离层之间。

?在平流层里大气主要以水平方向流动为主，垂直方向上的运

动较弱，因此气流平稳，基本没有上下对流。

3. 电离层

?大气层中离地面上60 ~ 400 km的一层。

?介于平流层和外层太空间之间。

?太阳的紫外线和宇宙射线使大气处于部分电离或完全电离的状态。

?存在相当多的自由电子和离子，能使无线电波改变传播速度，

发生折射、反射和散射，产生极化面的旋转并受到不同程度

的吸收。

–D层：高60 ~ 80 km

–E层：高100 ~ 120 km –F层：高150 ~ 400 km

?F

1

层：140 ~ 200 km

?F

2

层：250 ~ 400 km

–晚上：D层、F

1

层消失

E层、F

2层减弱

?电离层又细分为：

3.1.2 电磁波的远距离传播方式

主要有：地波传播、天波传播、视距传播、散射传播。

一、地波传播

?频率< 2 MHz

?机理: 电磁波有绕射能力（发生在波长～障碍物尺寸可比时）?距离：数百米~数十千米

传播路径

地面

地波传播

二、天波传播

?频率：2 ~ 30 MHz

?机理：电磁波被电离层反射

?一次反射距离：< 4000 km

?多跳可以环球

三、视距传播

?频率：> 30 MHz

?特点：电磁波在自然空间直线传播

?传播距离: 和天线高度有关

h ≈D 2/50 (m) ，式中D －km

例如：D=50km，h=50m

图1.4.4 无线电中继

Amplify-and-Forward DF：Decode-and-Forward

Demodulation-and-Forward

静止卫星移动卫星

低轨：120km —600km 中轨：

同步：36000km, 三颗卫星可实现除南北极很小一部分地区以外的全球通信特点：卫星高度越高，要求发射功率越大，传输延时越大

平流层通信

■利用位于平流层的高空通信平台代替卫星作为基站。

■平台：冲氮飞艇、气球或飞机

■高度：离地面17~22km。若离地面20km，可覆盖半径500km的通信区。■特点：费用低、延迟小、容量大，建设快。

四、散射传播

主要有电离层散射、对流层散射、流星余迹散射

1. 电离层散射

?机理－由对流层不均匀

性（湍流）引起

?频率－100 ~ 4000 MHz

?最大距离< 600 km

2. 对流层散射

?机理－由电离层不均匀性引起

?频率－30 ~ 60 MHz

?最大距离－1000km 以上

3. 流星余迹散射

?流星余迹特点－高度80 ~ 120 km，长度15 ~ 40 km

存留时间：小于1秒至几分钟?频率－30 ~ 100 MHz

?距离－1000 km以上

?特点－低速存储、高速突发、断续传输

路由器

蜂窝

移动

通信

系统

移动

交换

中心

电话

交换

中心

一、视距传播

发射机和接收机之间存在视距路径。

二、反射传播

电磁波遇到比波长大得多的物体时发生反射。常发生于地球表面、建筑物和墙壁表面。

三、绕射传播

当发射机和接收机之间的无线路径被尖锐的边缘阻挡时发生绕射。

即电磁波能围绕阻碍物体产生波的弯曲，绕过阻挡物进行传播。四、散射传播

电磁波遇到小于波长的物体，并且单位体积内阻挡体的个数比较

多时发生散射。常发生于粗糙表面、小物体或其它的不规则物体。

在实际通信系统中，树叶、街灯标志和灯柱等都会引起散射。

主要特点：时变性、多径效应！

3.2 有线信道

通信原理第三章答案

1.某调制信道的模型为如图3-42所示的二端口网络。试求该网络的传输特性，并分析信号通过该信道后产生哪些类型的失真。 R 输入 C 输出 图3-42 解：图3-42所示网络的传输函数为 )()(111)(w j e w H j w R C j w C R j w C 1 w H ?-=+=+= 故幅频特性为：2)(11 )(wRC w H += 相频特性为：)arctan( )(wRC w -=? 群时延为：2) (1)()(wRC RC dw w d w +==?τ 所以该网络产生幅频失真和相频失真 2.某发射机发射功率为10W ，载波频率为900MHz ，发射天线增益3=G T ，接受天线增益=R G ，试求在自由空间中，距离发射机10km 处的路径损耗及接收机的接收功率。 解：f d fs L lg 20lg 204.32++= f=111.525dB 2)4(d G G P P R T T R πλ==W 1068 1054.5)10 90010336001041(1023-?≈???????π 3.假设某随参信道有两条路径，路径时差为ms 1=π，试求该信道在哪些频率上传输损耗最大?哪些频率范围传输信号最有利？ 解：当Hz k f 3 10)2/1(?+=时传输信号损耗最大，

当Hz k f 310?=时传输信号最有利。 4.设某随参信道的最大多径时延差为2us ，为避免发生频率选择性衰落，试估算在该信道上传输的数字信号的码元脉冲宽度。 解：s T T m s μ)10~6()5~3(== 5.已知有线电话信道带宽为3.4kHz ： （1）若信道的输出信噪比30dB ，求该信道的最大信息传输速率。 (2 ）若要在该信道中传输33.6kbit/s 的数据，试求接受端要求的最小信噪比为多少。 解：（1）最大信息传输速率为：s kbit R b /9.33≈ （2）最小信噪比为:dB N S B C 74.298.94212≈≈-= 6.已知每张静止图片含有5108.7?个像素，每个像素具有16个灰度电平，且所有这些灰度电平等概率出现。若要求每秒钟传输24幅静止图片，试计算所要求的信号最小带宽（设信道输出信噪比为30dB 。 解：由)1(log 2N S B C + =得： MHz C B N S 513.7) 31(log log 108.724log 21625)1(2≈???==+ 7.已知某信道无差错传输的最大信息速率为s bit R /max ，信道的带宽为Hz R B 2/max =,设信道中噪声为高斯白噪声，其功率谱密度为Hz W n /2/0，试求此时系统中信号的平均功率。 解：W R n S max 023=

通信原理简答题答案

第一章绪论 1- 2 何谓数字信号？何谓模拟信号？两者的根本区别是什么？答：数字信号：电信号的参量值仅可能取有限个值。模拟信号：电信号的参量取值连续。两者的根本区别是携带信号的参量是连续取值还是离散取值。 1- 3 何谓数字通信？数字通信偶哪些优缺点？答：利用数字信号来传输信息的通信系统为数字通信系统。优点：抗干扰能力强，无噪声积累传输差错可控；便于现代数字信号处理技术对数字信息进行处理、变换、储存；易于集成，使通信设备微型化，重量轻；易于加密处理，且保密性好。缺点：一般需要较大的传输带宽；系统设备较复杂。 1- 4 数字通信系统的一般模型中各组成部分的主要功能是什么？答：信源编码：提高信息传输的有效性（通过数字压缩技术降低码速率），完成A/D 转换。 信道编码/ 译码：增强数字信号的抗干扰能力。加密与解密：认为扰乱数字序列，加上密码。 数字调制与解调：把数字基带信号的频谱搬移到高频处，形成适合在信道中传输的带通信号。 同步：使收发两端的信号在时间上保持步调一致。 1- 5 按调制方式，通信系统如何分类？答：基带传输系统和带通传输系统。 1- 6 按传输信号的特征，通信系统如何分类？答：模拟通信系统和数字通信系统。 1- 7 按传输信号的复用方式，通信系统如何分类？答：FDM,TDM,CD。M 1- 8 单工、半双工及全双工通信方式是按什么标准分类的？解释他们的工作方式。答：按照消息传递的方向与时间关系分类。单工通信：消息只能单向传输。半双工：通信双方都能收发消息，但不能同时进行收和发的工作方式。全双工通信：通信双方可以同时收发消息。 1-9 按数字信号码元的排列顺序可分为哪两种通信方式？他们的适用场合及特点？答：分为并行传输和串行传输方式。并行传输一般用于设备之间的近距离通信，如计算机和打印机之间的数据传输。串行传输使用与远距离数据的传输。 1-10 通信系统的主要性能指标是什么？

(完整版)通信原理第三章测试题

一．填空 1．对DSB —SC 信号，当采用插入导频法进行载波同步时，插入的条件是（ ）。 2．残留边带滤波器的传输特性H （w ）应该是（ ）。 3．AM 系统在（ ）情况下会出现门限效应。 4．什么是门限效应？AM 信号瞎用包络检波法为什么会产生门限效应？ 5．在残留边带调制系统中，为了不失真地恢复信号，其传输函数H （w ）应满足（ ）。 6．在解调过程中，（ ）的解调方式会产生门限效应，产生门限效应的原因是（ ）。 7．当调频指数满足（ ）时称为窄带调频。 8．相干解调器由（ ）和（ ）组成，信号与噪声可以分开处理，故没有门限效应。 9．门限效应是由包络检波器的（ ）作用所引起的。 10．什么是频分复用？ 填空答案： 1．载频处、正交插入 2．在载频两边具有互补对称特性 3．在包络检波时且小信噪比时 4小信噪比时，解调输出信号无法与噪声分开，有用信号“淹没”在噪声中，这时候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。这种现象称为门限效应。 5．H ()()c c H H ωωωωωω++-=≤常数， 6．非相干解调 非线性应用 7．1f m << 8．相乘器 低通滤波器 9．非线性解调 10．利用调制技术将各路信息信号调制到不同载频上，使各路信号的频谱搬移到各自的子通道内，合成后送入信道传输。在接收端，采用一系列不同中心频率的带通滤波器分离出各路已调信号，解调后恢复各路相应的基带信号。 1.常见的幅度调制方式：（调幅)、(双边带)、(单边带)、(残留边带)。 2.如果把语音信号0.3- 3.4kHZ 直接通过天线发射，那么天线的长度为（22km ） 3.基带信号控制高频载波的过程叫（调制） 4.要保证Ao+f （t ）总是正的，对于所有的t ，必须要求（ ） 5.（ ）越大，说明这种调制制度的抗干扰性能越好。 G 1. 基带传输系统的总误码率依赖于（ ） 和 （ ） 之比。 2. 调制信道对信号的干扰分为 （ ） 和（ ） 两种。 3. 若线形系统的输入过程是高斯型的，则输出是 ( ) 型的。 4.通断键控信号（OOK ）的基本的解调方法有( ) 及（ ） 。 5.根据乘性干扰对信道的影响，可把调制信道分为 （ ）和( ) 两大类。 6. 包络检波法的系统误码率取决于( ) 和 ( ) 。 7.数字基带信号S(t)的功率谱密度Ps （w)可能包括两部分即 （ ）和（ ） 。

通信原理答案第五章

第五章 5-1 已知线性调制信号表示式如下： （1）t t c ωcos cos Ω，（2）t t c ωcos )sin 5.01(Ω+。 式中，Ω=6c ω。试分别画出它们的波形图和频谱图。 1(1)cos cos [cos()cos()] 2[cos cos ]{[()][()][()][()]} 2 1 (2)(10.5sin )cos cos [sin()sin()] 4 [(10.5sin )cos ][()(c c c c c c c c c c c c c c c t t F t t t t t F t t ωωωπ ωδωωδωωδωωδωωωωωωωπδωωδωωΩ=-Ω++Ω∴Ω= --Ω++-Ω+-+Ω+++Ω+Ω=+-Ω++Ω∴+Ω=-++ 解：)]{[()][()] 4 [()[()]]} c c c c j π δωωδωωδωωδωω++-Ω---Ω+++Ω--+Ω π π 5-2 根据图P5-1所示的调制信号波形，试画出DSB 及AM 信号的波形图，并比较它们分别通过包络检波器后的波形差别。

图P5-1 解： 从波形中可以看出，DSB 信号经过包络检波器后输出波形失真，不能恢复调制信号；而AM 信号经过包络检波器后能正确恢复调制信号。 5-3已知调制信号m (t )=cos(2000πt )+ cos104 πt ，进行单边带调制， ()sin(2000)sin(4000) 1111 ()()cos ()sin cos(12000)cos(14000) 22221111 ()()cos ()sin cos(8000)cos(6000) 2222 USB c c LSB c c m t t t s t m t t m t t t t s t m t t m t t t t ππωωππωωππ=+=-=+=+=+ 解：则 5-4 将调幅波通过残留边带滤波器产生残留边带信号。若此滤波器的传输函数H(ω)如图P5-2所示（斜线段为直线）。当调制信号为()[100600]m t A sin t sin t ππ=+时，试确定 图P5-2 (横坐标的单位为f/kHz )

通信原理复习资料(1)

第一章 1、模拟信号与数字信号的区别：取值个数是否连续变化。 2、信息源 →发送设备→信 道→接收设备→受信者 （发送端） ↑ （接收端） 噪声源 图1-1 通信系统一般模型 3、模拟信息源→调制器→信 道→解调器→受信者 ↑ 噪声源 图1-4 模拟通信系统模型 4、信息源→信源编码→加密→信道编码→数字解调→信道→数字解调→信道译码→解密→信源译码→受信者 ↑ 噪声源 图1-5 数字通信系统模型 ①单工、半双工、全双工通信（点对点之间的通信，按消息传递方向与时间关系来分） 单工：广播、遥测、遥控、无线寻呼。 5、通信方式 半双工：同一载频的普通对讲机(BB 机)，问询和检索。 （P 8-9） 全双工：电话，计算机之间的高速数据通信。 ②并行传输和串行传输（在数据通信中，按数据代码排列方式不同来分） 6、信息量和平均信息量的公式（P10-11）（例题参见习题1-1和1-2） 信息量：①一般式 I=L a ) (1 x P = - Log a P(x) ②常用式 I=Log 2 ) (1 x P = - Log 2 P(x) 传送等概率的二进制波形之一的信息量为1b ，传送等概率的四进制波形之一的信息量2b ，此时，一个四进制波形需要用两个二进制脉冲表示，同理，传送等概率的八进制波形之一的信息量3b ，这时至少需要三个二进制脉冲。 综上，传送M 进制波形之一的信息量为：I=Log 2P 1= Log 2M /11 =Log 2M 若M 是2的整幂次，比如M=2k （k=1，2，3222） 则： I= - Log 22k =k 也就是说，传送每一个M （2k M ）进制波形的信息量就等于用二进制脉冲表示该波 形所需的脉冲数目k.

通信原理教程第三版樊昌信部分课后习题答案

第一章： 信息量、平均信息速率、码元速率、信息速率 第二章： 习题 设随机过程X (t )可以表示成： 式中，θ是一个离散随机变量，它具有如下概率分布：P (θ=0)=，P (θ=π/2)= 试求E [X (t )]和X R (0,1)。 解：E [X (t )]=P (θ=0)2cos(2)t π+P (θ= π/2)2cos(2)=cos(2)sin 22t t t π πππ+- 习题 设一个随机过程X (t )可以表示成： 判断它是功率信号还是能量信号？并求出其功率谱密度或能量谱密度。 解：为功率信号。 习题 试求X (t )=A cos t ω的自相关函数，并根据其自相关函数求出其功率。 解：R (t ，t+τ)=E [X (t )X (t+τ)] =[]cos *cos()E A t A t ωωτ+ 功率P =R(0)=22 A 习题 已知噪声()t n 的自相关函数()ττk -e 2k R n =，k 为常数。 (1)试求其功率谱密度函数()f P n 和功率P ；(2)画出()τn R 和()f P n 的曲线。 解：(1)222 ()()2(2)k j j n n k k P f R e d e e d k f τωτωττττπ-+∞ -+∞ --∞-∞===+?? (2)()n R τ和()f P n 的曲线如图2-2所示。 图2 0、双边功率谱密度为 02的高斯白噪声时，试求 (1) 输出噪声的自相关函数。(2)

解：(1)LC 低通滤波器的系统函数为 H(f)=222 122 1422j fC f LC j fL j fC ππππ=-+ 输出过程的功率谱密度为20021()()()21i n P P H LC ωωωω==- 对功率谱密度做傅立叶反变换，可得自相关函数为00()exp()4Cn C R L L ττ= - (2) 输出亦是高斯过程，因此 第三章： 习题 设一个载波的表达式为()5cos1000c t t π=，基带调制信号的表达式为：m(t)=1+cos200t π。试求出振幅调制时已调信号的频谱，并画出此频谱图。 解： ()()()()()t t t c t m t s ππ1000cos 5200cos 1+== 由傅里叶变换得 已调信号的频谱如图3-1所示。 习题 2 kHZ 解=5kHZ 已调信号带宽为 2()2(52)14 kHZ m B f f =?+=+= 习题设角度调制信号的表达式为63()10cos(2*1010cos 2*10)s t t t ππ=+。试求： （1）已调信号的最大频移；（2）已调信号的最大相移；（3）已调信号的带宽。 解：（1）该角波的瞬时角频率为 故最大频偏 200010*10 kHZ 2f ππ ?==

通信原理习题答案-西安邮电

第一章绪论 学习要求： 常用通信术语； 模拟信号与数字信号的定义； 通信系统的组成、分类、和通信方式； 数字通信系统的优缺点； 离散消息的信息量、平均信息量（信源熵）的计算； 衡量模拟通信系统和数字通信系统的性能指标； 传码率、传信率、频带利用率、平均传信率和最大传信率的计算及其关系； 误码率和误信率的定义及计算。 一、简答题 1．消息、信息、信号，通信的含义是什么通信系统至少包含哪几部分 2．试画出模拟和数字通信系统的模型图，并指出各组成部分的主要功能，说明数字通信系统有什么特点 3．举例说明单工、半双工及全双工的工作方式及其特点。 4．举例说明如何度量信息量。 5．通信系统的性能指标是什么这些性能指标在模拟和数字通信系统中指的是什么二、综合题 1.设有四个符号，其中前三个符号出现的概率分别为1/4，1/8，1/8，且各符号的出现是相对独立的。试计算该符号集的平均信息量。 H x bit/符 2.一个由字母A、B、C、D组成的字，对于传输的每一个字母用二进制脉冲编码，00代替A、 01代替B、10代替C，11代替D，每个二进制脉冲宽度为5ms。

（1）不同字母是等可能出现时，试计算传输的平均信息速率； （2）若每个字母出现的可能性分别为 1 1 1 3 P A ，P B ，P C ，P D 5 4 4 10 试计算传输的平均信息速率。 R b max 200 bit/s R b bit/s 3.国际莫尔斯电码用“点”和“划”的序列发送英文字母，“划”用持续3单位的电流脉冲 表示，“点”用持续1单位的电流脉冲表示；且“划”出现的概率是“点”出现概率的1/3。 （1）计算“点”和“划”的信息量； （2）计算“点”和“划”的平均信息量。 I 2 bit I. bit H x bit/符 4.设一信息源的输出由128个不同的符号组成，其中16个出现的概率为1/32，其余112出现的概率为 1/224。信息源每秒发出 1000个符号，且每个符号彼此独立。试计算该信息源的平均信息速率。 R b 6405 bit/s 5.已知某四进制数字传输系统的传信率为2400b/s，接收端在小时内共收到126个错误码元，试计算该系统的误码率P e 。 P e 105 6．某4ASK系统的4个振幅值分别为0,1,2,3。这4个振幅是相互独立的； （1）振幅0,1,2,3出现概率分别为：,,,，求各种振幅信号的平均信息量 （2）设每个振幅的持续时间（即码元宽度）为1s，求此系统的信息速率

通信原理第三章(模拟调制原理)习题及其答案

第三章（模拟调制原理）习题及其答案【题3－1】已知线性调制信号表示式如下： （1）cos cos c t w t Ω（2）(10.5sin)cos c t w t +Ω 式中， 6 c w=Ω。试分别画出它们的波形图和频谱图。 【答案3－1】 （1）如图所示，分别是cos cos c t w t Ω的波形图和频谱图 设 () M S w是cos cos c t w t Ω的傅立叶变换，有 ()[()() 2 ()()] [(7)(5)(5)(7)] 2 M c c c c S w w w w w w w w w w w w w π δδ δδ π δδδδ =+Ω+++Ω- +-Ω++-Ω- =+Ω+-Ω++Ω+-Ω （2）如图所示分别是(10.5sin)cos c t w t +Ω的波形图和频谱图：

设 () M S w是(10.5sin)cos c t w t +Ω的傅立叶变换，有 ()[()()] [()() 2 ()()] [(6)(6)] [(7)(5) 2 (7)(5)] M c c c c c c S w w w w w j w w w w w w w w w w j w w w w πδδ π δδ δδ πδδ π δδ δδ =++- ++Ω+++Ω- --Ω+--Ω- =+Ω+-Ω ++Ω+-Ω --Ω-+Ω 【题3－2】根据下图所示的调制信号波形，试画出DSB及AM信号的波形图，并比较它们分别通过包络检波器后的波形差别。 t m(t) 【答案3－2】 AM波形如下：

通过低通滤波器后，AM 解调波形如下： DSB 波形如下： 通过低通滤波器后，DSB 解调波形如下： 由图形可知,DSB 采用包络检波法时产生了失真。 【题3－3】已知调制信号()cos(2000)cos(4000)m t t t ππ=+载波为 4cos10t π，进行单边带调制，试确定单边带信号的表达式，并画出频谱图。 【答案3－3】 可写出上边带的时域表示式

通信原理教程第三版课后思考题答案

通信原理思考题复习 消息和信息有什么区别信息和信号有什么区别 答：消息是信息的形式，信息是消息中包含的有效内容，信号是信息的载体。 什么是模拟信号，什么是数字信号答：取值连续的信号是模拟信号，取值离散的信号是数字信号。 数字通信有何优点答：质量好，便于差错控制和保密编码，便于存储和处理，易集成，信道利用率高信噪比高。 信息量的定义是什么信息量的单位是什么答：设消息x的概率为P(x),其信息量I(x)=-logap(x),.当a=2时，信息量单位为比特（bit)，当a=e时。信息量单位为奈特（nat)，当a=10时，信息量单位为哈特莱。 按照占用频带区分，信号可以分为哪几种答：基带信号和带通信号。 信源编码的目的是什么信道编码的目的是什么 答：信源编码的目的是提高信号表示的有效性。信道编码的目的是提高信号传输的可靠性。 何谓调制调制的目的是什么 答：对信号进行调整就是调节。调制的目的是使经过调制的信号适合信道的传输特性。 数字通信系统有哪些性能指标答：主要有传输速率、错误率、频带利用率和能量利用率。 信道有哪些传输特性答：噪声特性、频率特性、线性特性和时变特性等。 无线信道和有线信道的种类各有哪些答：无线信道的种类是按电磁波的频率划分的，主要分为无线电波，微波和光波。有线信道主要有三类，即明线，对称电缆和同轴电缆，还有传输光信号的光纤。 信道模型有哪几种答：调制信道模型和编码信道模型。 什么是调制信道什么是编码信道答：将发送端的调制器输出至接收端调制器输入端之间的部分称之为调制信道。而将编码器输出端至解码器输入端之间的部分称之为编码信道。 何谓多径效应答：信号经过多条路径到达接收端，而且每条路径的时延和衰减不尽相同，造成接收端的信号幅度和随机变化，这一现象称为多径效应。 电磁波有哪几种传播方式答：电磁波有地波传播、天波传播和视线传播三种传播方式。 适合在光纤中传播的光波波长有哪几个答：目前应用最广泛的两个光波波长是和。 什么快衰落什么是慢衰落答：由多径效应引起的衰落称为快衰落，由单一路径上季节、昼夜、气候等变化引起的衰落称为慢衰落。 信道中的噪声有哪几种答：按照来源分类，信道中的噪声可分为人为噪声和自然噪声两大类。按照性质分类，信道中的噪声可分为脉冲噪声、窄带噪声和起伏噪声三类。 热噪声是如何产生的答：热噪声是由电阻性元器件中自由电子的布朗运动产生的。 第二章信号 何为确知信号何为随机信号答：确知信号：取值在任何时间都是确知和可预知的信号。随机信号：取值不确定， 且不能事先确切预知的信号。 试分别说明能量信号和功率信号的特性。答：能量信号：能量等于一个有限正值，平均功率为0. 功率信号：平均功率等于一个有限正值，能量为无穷大。 频谱密度S(f)和频谱C(jnwo)的量纲分别是什么答：伏∕赫（V/HZ）；伏（V） 随机变量的数字特征主要有哪几个答：数学期望，方差，矩 正态分布公式中的常数α和δ有何意义 何为平稳随机过程广义的平稳随机过程和严格平稳随机过程有何区别答：若一个随机过程X（t)的统计特性与时间起点无关，则该过程为平稳过程。广义平稳随机过程的自相关函数与时间起点无关，只与t1和t2的间隔有关。 何为窄带平稳随机过程答：频带宽度远小于中心频率的随机过程。 何谓白噪声其频谱和自相关函数有何特点答：白噪声是指具有均匀功率谱密度Pn(f)的噪声.功率谱密度的逆傅里叶变换就是自相关函数。 什么是高斯噪声高斯噪声是否都是白噪声 信号无失真的传输条件是什么答：要求线性系统传输函数的振幅特性与频率无关，是一条水平直线；其相位特性是一条通过原点的直线。 第三章模拟调制系统 调制的目的是什么答：一是通过调制可以把基带信号的频谱搬移到载波频率附近；二是通过调制可以提高信号通过信

现代通信原理与技术课后答案完整版-张辉第五章

5-2 解(1)随机二进制序列的双边功率谱密度为 由得 式中，是的频谱函数，在功率谱密度中,第一部分是连续谱成分，第二部分是离散谱成分。 随机二进制序列的功率为 （2）当基带脉冲波形为 的付式变换为 因为 所以该二进制序列不存在离散分量。 （3）当基带脉冲波形为

的付式变换为 因为 所以该二进制序列存在离散分量。 5-3 解（1）由图5-7得 的频谱函数为 由题意 且 所以 代入二进制数字基带信号的双边功率谱密度函数式,可得

(2)二进制数字基带信号的离散谱分量为 当 代入上式得 因为该二进制数字基带信号中存在离散谱分量，所以能从该数字基带信号中提取码元同步所取得频率的分量。 该频率分量的功率为 5-6 解AMI码为+1 0 -1 +1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1 0 +1 HDB3码+1 0 -1 +1 0 0 0 +V –B 0 0 –V 0 +1 0 -1 5-7 解PST码为- + + 0 + - - + 0 - + 0 - + + - 双相码为01 01 10 01 10 10 01 01 01 10 10 01 01 01 10 10 5-8 解原信息代码为101000010000110000101 5-9 解（1）令 由图5-8可得， 因为的频谱函数为 所以，系统的传输函数为 （2）系统的传输函数由发送滤波器，信道和接收滤波器三部分

组成，即 因为 则 所以，发送滤波器 和接收滤波器 为 5-10 解（1）总特性H （f ）可以看成是图5-11两个三角形特性之差，即 H （f ）=H1（f ）-H2（f ） 其中 []211111()()(1)(1)2H f h t W Sa W t α απαα +?= ++g []222111()()(1)(1)2H f h t W Sa W t α απαα -?= --g 所以冲激响应 [][]122222 1`1`()()() (1)(1) (1)(1)22h t h t h t W Sa Wt W Sa Wt ααπαπααα =-+-=+--g g （2）因为该系统克等小成理想低通特性1 1 1,()0, eq f W H f f W ?≤? =? >?? 它所对应的无码间串扰的最高传码率为2W1，所当传输速率为2W1时，在抽样店无码间串扰。 （3）系统实际带宽为 2() i s s H C T T ππωω+ =≤∑1(1)B W α=+，因此频带利用率为 1122 (1)1B R W B W ηαα = ==++ （4）该系统的h(t)的谓不衰建较快，与2 t 成反比，因此有利于减小由码元定时误差所引起的码间串扰。 5-11 解 方法一：根据奈奎斯特第一准则，当最高传码率1 B s R T = 时，能够实现无码间串扰传输的基带系统的总特性()H ω应满足 2() i s s H C T T ππωω+ =≤∑

通信原理 第3章 例题

【 例3 一1 】某通信系统发送部分框图如图3 一9 ( a )所示，其中载频 3c ω>>Ω,()1m t 和()2m t 是要传送的两个基带调制信号，它们的频谱如图3 一9 ( b )所示。 ( 1 )写出合成信号m ( t )的频谱表达式，并画出其频谱图。 ( 2 )写出已调波s( t )的频域表达式，并画出其频谱图。 ( 3 )画出从s( t )得到()1m t 和()2m t 的解调框图。 解：( 1 )由图3 一9 ( a )知：()()()12cos2m t m t m t t =+Ω 其对应的频谱表达式为()()()()1221 222M M M M ω=ω+ω+Ω+ω-Ω???? 频谱图如图3-10（a ）所示。 ( 2 )由图3 一9 ( a )知 ()()()()()()()()()1212122cos cos 2cos cos cos 2cos 11 cos cos(2)cos(2)22 c c c c c c c s t m t t m t m t t t m t t m t t t m t t m t t m t t =ω=+Ωω????=ω+Ωω=ω+ω+Ω+ω-Ω s( t )频谱表达式为 ()()()()()()()1122221 21 22224c c c c c c S M M M M M M ω= ω+ω+ω-ω??? ?+ω+ω+Ω+ω-ω-Ω+ω+ω-Ω+ω-ω+Ω??? ? 其频谱图如图3-10 ( b )所示。

( 3 )解调框图如图3-11 所示。 【例3 一2 】图3 一12 是对DSB 信号进行相干解调的框图。图中n ( t )是均值为O 、双边功率谱密度为n 0／2 的加性高斯白噪声，本地恢复的载波和发送载波有固定的相位差 。求该系统的输出信噪比。 S 解：( 1 )求输出信号的功率 经乘法器输出的信号分量为

通信原理教程(第三版)樊昌信-部分课后习题答案

第一章： 信息量、平均信息速率、码元速率、信息速率 第二章： 习题2.1 设随机过程X (t )可以表示成： ()2cos(2), X t t t πθ=+-∞<<∞ 式中，θ是一个离散随机变量，它具有如下概率分布：P (θ=0)=0.5， P (θ=π/2)=0.5 试求E [X (t )]和X R (0,1)。 解 ： E [X (t )]=P ( θ =0)2 cos(2) t π+P ( θ = π/2) 2cos(2)=cos(2)sin 22 t t t π πππ+ - cos t ω 习题2.2 设一个随机过程X (t )可以表示成： ()2cos(2), X t t t πθ=+-∞<<∞ 判断它是功率信号还是能量信号？并求出其功率谱密度或能量谱密度。 解：为功率信号。 []/2 /2/2 /21()lim ()()1lim 2cos(2)*2cos 2()T X T T T T T R X t X t dt T t t dt T ττπθπτθ→∞-→∞ -=+=+++? ? 222cos(2)j t j t e e πππτ-==+ 2222()()()(1)(1) j f j t j t j f X P f R e d e e e d f f πτπππττττδδ∞-∞---∞-∞==+=-++??

习题2.6 试求X (t )=A cos t ω的自相关函数，并根据其自相关函数求出其功率。 解：R (t ，t+τ)=E [X (t )X (t+τ)] =[]cos *cos()E A t A t ωωτ+ []221cos cos (2)cos ()22 A A E t R ωτωτωττ=++== 功率P =R(0)=2 2 A 习题2.10 已知噪声()t n 的自相关函数()ττk -e 2 k R n =，k 为常数。 (1)试求其功率谱密度函数()f P n 和功率P ；(2)画出()τn R 和()f P n 的曲线。 解：(1)222()()2(2) k j j n n k k P f R e d e e d k f τωτ ωττττπ-+∞-+∞--∞ -∞ ===+?? ()20k R P n == (2)()n R τ和()f P n 的曲线如图2-2所示。 图2-2

(完整版)数字通信原理第五章纠错编码习题解答

第五章 纠错编码习题解答 1、已知一纠错码的三个码组为(001010)、(101101)、(010001)。若用于检错，能检出几位错码？若用于纠错，能纠正几位错码？若纠检错结合，则能纠正几位错码同时检出几位错码？ [解]该码的最小码距为d 0=4，所以有： 若用于检错，由d 0≥e +1，可得e =3，即能检出3位错码； 若用于纠错，由d 0≥2t +1，可得t =1，即能检出1位错码； 若纠检错结合，由d 0≥e +t +1 （e >t ），可得t =1，e =2，即能纠正1位错码同时能检出2位错码。 2、设某(n ,k )线性分组码的生成矩阵为： 001011100101010110G ?? ??=?????? ①试确定该(n ,k )码中的n 和k ； ②试求该码的典型监督矩阵H ； ③试写出该码的监督方程； ④试列出该码的所有码字； ⑤试列出该码的错误图样表； ⑥试确定该码的最小码距。 [解] ①由于生成矩阵G 是k 行n 列，所以k =3，n =6。 ②通过初等行变换，将生成矩阵G 变换成典型生成矩阵

[] 100101010110001011k G I Q ?? ??==?????? 由于101110110011011101T Q P Q ???? ????=???? ????????，　＝＝，可知典型监督矩阵为 []110100011010101001r H PI ?? ??=?? ????＝ ③监督方程为5424315 300 00 a a a a a a a a a ⊕⊕=??⊕⊕=??⊕⊕=? ④所有码字见下表 ⑤错误图样表即错误图样与校正子关系表，见下表

通信原理教程第三版课后思考题答案

百度文库 - 让每个人平等地提升自我 1 通信原理思考题复习 消息和信息有什么区别？信息和信号有什么区别？ 答：消息是信息的形式，信息是消息中包含的有效内容，信号是信息的载体。 什么是模拟信号，什么是数字信号？ 答：取值连续的信号是模拟信号，取值离散的信号是数字信号。 数字通信有何优点？ 答：质量好，便于差错控制和保密编码，便于存储和处理，易集成，信道利用率高信噪比高。 信息量的定义是什么？信息量的单位是什么？ 答：设消息x 的概率为P(x),其信息量I(x)=-logap(x),.当a=2时，信息量单位为比特（bit)，当a=e 时。信息量单位为奈特（nat)，当a=10时，信息量单位为哈特莱。 按照占用频带区分，信号可以分为哪几种? 答：基带信号和带通信号。 信源编码的目的是什么？信道编码的目的是什么？ 答：信源编码的目的是提高信号表示的有效性。信道编码的目的是提高信号传输的可靠性。 何谓调制？调制的目的是什么？ 答：对信号进行调整就是调节。调制的目的是使经过调制的信号适合信道的传输特性。 数字通信系统有哪些性能指标？ 答：主要有传输速率、错误率、频带利用率和能量利用率。 信道有哪些传输特性？ 答：噪声特性、频率特性、线性特性和时变特性等。 无线信道和有线信道的种类各有哪些？ 答：无线信道的种类是按电磁波的频率划分的，主要分为无线电波，微波和光波。有线信道主要有三类，即明线，对称电缆和同轴电缆，还有传输光信号的光纤。 信道模型有哪几种？ 答：调制信道模型和编码信道模型。 什么是调制信道？什么是编码信道？ 答：将发送端的调制器输出至接收端调制器输入端之间的部分称之为调制信道。而将编码器输出端至解码器输入端之间的部分称之为编码信道。 何谓多径效应？ 答：信号经过多条路径到达接收端，而且每条路径的时延和衰减不尽相同，造成接收端的信号幅度和随机变化，这一现象称为多径效应。 电磁波有哪几种传播方式？ 答：电磁波有地波传播、天波传播和视线传播三种传播方式。 适合在光纤中传播的光波波长有哪几个？ 答：目前应用最广泛的两个光波波长是和。 什么快衰落？什么是慢衰落？ 答：由多径效应引起的衰落称为快衰落，由单一路径上季节、昼夜、气候等变化引起的衰 落称为慢衰落。 信道中的噪声有哪几种？ 答：按照来源分类，信道中的噪声可分为人为噪声和自然噪声两大类。按照性质分类，信道中的噪声可分为脉冲噪声、窄带噪声和起伏噪声三类。 热噪声是如何产生的？ 答：热噪声是由电阻性元器件中自由电子的布朗运动产生的。 第二章 信号 何为确知信号？何为随机信号？ 答：确知信号：取值在任何时间都是确知和可预知的信号。 随机信号：取值不确定， 且不能事先确切预知的信号。 试分别说明能量信号和功率信号的特性。 答：能量信号：能量等于一个有限正值，平均功率为0. 功率信号：平均功率等于一个有限正值，能量为无穷大。 频谱密度S(f)和频谱C(jnwo)的量纲分别是什么？ 答：伏∕赫（V/HZ ）； 伏（V ） 随机变量的数字特征主要有哪几个？ 答：数学期望，方差，矩 正态分布公式中的常数α和δ有何意义 何为平稳随机过程？广义的平稳随机过程和严格平稳随机过程有何区别？ 答：若一个随机过程X （t)的统计特性与时间起点无关，则该过程为平稳过程。广义平稳随机过程的自相关函数与时间起点无关，只与t1和t2的间隔有关。 何为窄带平稳随机过程？ 答：频带宽度远小于中心频率的随机过程。 何谓白噪声？其频谱和自相关函数有何特点？ 答：白噪声是指具有均匀功率谱密度Pn(f)的噪声.功率谱密度的逆傅里叶变换就是自相关函数。 什么是高斯噪声？高斯噪声是否都是白噪声？ 信号无失真的传输条件是什么？ 答：要求线性系统传输函数的振幅特性与频率无关，是一条水平直线；其相位特性是一 条通过原点的直线。 第三章 模拟调制系统 调制的目的是什么？ 答：一是通过调制可以把基带信号的频谱搬移到载波频率附近；二是通过调制可以提高信号通过

通信原理部分答案

第一章绪论 1.3何谓数字通信，数字通信有哪些优缺点 传输数字信号的通信系统统称为数字通信系统；优缺点： 1.抗干扰能力强； 2.传输差错可以控制； 3.便于加密处理，信息传输的安全性和保密性越来越重要，数字通信的加密处理比模拟通信容易的多，以话音信号为例，经过数字变换后的信号可用简单的数字逻辑运算进行加密，解密处理； 4.便于存储、处理和交换；数字通信的信号形式和计算机所用的信号一致，都是二进制代码，因此便于与计算机联网，也便于用计算机对数字信号进行存储，处理和交换，可使通信网的管理，维护实现自动化，智能化； 5.设备便于集成化、微机化。数字通信采用时分多路复用，不需要体积较大的滤波器。设备中大部分电路是数字电路，可用大规模和超大规模集成电路实现，因此体积小，功耗低； 6.便于构成综合数字网和综合业务数字网。采用数字传输方式，可以通过程控数字交换设备进行数字交换，以实现传输和交换的综合。另外，电话业务和各种非话务业务都可以实现数字化，构成综合业务数字网；缺点：占用信道频带较宽。一路模拟电话的频带为4KHZ带宽，一路数字电话约占64KHZ。 1.4数字通信系统的一般模型中的各组成部分的主要功能是什么 数字通行系统的模型见图1-4所示。其中信源编码与译码功能是提高信息传输的有效性和进行模数转换；信道编码和译码功能是增强数字信号的抗干扰能力；加密与解密的功能是保证传输信息的安全；数字调制和解调功能是把数字基带信号搬移到高频处以便在信道中传输；同步的功能是在首发双方时间上保持一致，保证数字通信系统的有序，准确和可靠的工作。 1-10通信系统的主要性能指标是有哪些？ 通信系统的主要性能指标涉及有效性、可靠性、适应性、经济性、标准性、可维护性等。其中有效性和可靠性是主要性能指标，在模拟通信系统有效性可用有效传输频带来度量，同样的消息用不同的调制方式，则需要不同的频带宽度，数字通信系统的有效性可用传输速率和频带利用率来衡量。具体误差率指标有误码率Pe、误信率Pb。 1-11衡量数字通信系统有效性和可靠性的性能指标有哪些？ 有效性用传输速率和频带利用率来衡量，可靠性用差错率来衡量，差错率有误码率，误信率。 第二章确知信号 2.试分别说明能量信号和功率信号的特性。 答：能量信号的其能量为有限的正值，但其功率等于零；功率信号其能量为无穷大，其平均功率为有限值。 7．自相关函数有哪些性质？ 答：（1）自相关函数是偶函数。（2）与信号的能谱密度函数或功率谱密度函数是傅立叶变换对的关系。3当I=0时,R(0)等于信号的平均功率或信号的能量 第三章随机过程 3-6．已知噪声的自相关函数为 =（为常数） （1）试求其功率谱密度及功率； （2）试画出及的图形。

通信原理第三章(模拟调制原理)习题及其答案

第三章（模拟调制原理）习题及其答案 【题3－1】已知线性调制信号表示式如下： （1）cos cos c t w t Ω （2）(10.5sin )cos c t w t +Ω 式中，6c w =Ω。试分别画出它们的波形图和频谱图。 【答案3－1】 （1）如图所示，分别是cos cos c t w t Ω的波形图和频谱图 设()M S w 是cos cos c t w t Ω的傅立叶变换，有 ()[()() 2 ()()] [(7)(5)(5)(7)] 2 M c c c c S w w w w w w w w w w w w w π δδδδπ δδδδ= +Ω+++Ω-+-Ω++-Ω-= +Ω+-Ω++Ω+-Ω （2）如图所示分别是(10.5sin )cos c t w t +Ω的波形图和频谱图：

设()M S w 是(10.5sin )cos c t w t +Ω的傅立叶变换，有 ()[()()] [()()2 ()()] [(6)(6)] [(7)(5) 2 (7)(5)] M c c c c c c S w w w w w j w w w w w w w w w w j w w w w πδδπ δδδδπδδπ δδδδ=++-+ +Ω+++Ω---Ω+--Ω-=+Ω+-Ω++Ω+-Ω--Ω-+Ω 【题3－2】根据下图所示的调制信号波形，试画出DSB 及AM 信号的波形图，并比较它们分别通过包络检波器后的波形差别。 t 0m(t) 【答案3－2】 AM 波形如下：

通过低通滤波器后，AM 解调波形如下： DSB 波形如下： 通过低通滤波器后，DSB 解调波形如下： 由图形可知,DSB 采用包络检波法时产生了失真。 【题3－3】已知调制信号()cos(2000)cos(4000)m t t t ππ=+载波为4 cos10t π，进 行单边带调制，试确定单边带信号的表达式，并画出频谱图。 【答案3－3】 可写出上边带的时域表示式

通信原理教程 樊昌信 习题答案第三章

第三章习题 习题3.1 设一个载波的表达式为()5cos1000c t t π=，基带调制信号的表达式为：m(t)=1+cos 200t π。试求出振幅调制时已调信号的频谱，并画出此频谱图。 解： ()()()()()t t t c t m t s ππ1000cos 5200cos 1+== () t t t t t t ππππππ800c o s 1200c o s 2 5 1000c o s 51000c o s 200c o s 51000c o s 5++=+= 由傅里叶变换得 ()()()[]()()[]()()[]4004004 5 6006004550050025 -+++-+++-++= f f f f f f f S δδδδδδ 已调信号的频谱如图3-1所示。 图3-1 习题3.1图 习题3.2 在上题中，已调信号的载波分量和各边带分量的振幅分别等于多少？ 解：由上题知，已调信号的载波分量的振幅为5/2，上、下边带的振幅均为5/4。 习题3.3 设一个频率调制信号的载频等于10kHZ ，基带调制信号是频率为2 kHZ 的单一正弦波，调制频移等于5kHZ 。试求其调制指数和已调信号带宽。 解：由题意，已知m f =2kHZ ，f ?=5kHZ ，则调制指数为 5 2.52 f m f m f ?= == 已调信号带宽为 2()2(52)14 k m B f f =?+=+= 习题3.4 试证明：若用一基带余弦波去调幅，则调幅信号的两个边带的功率之和最大等于载波频率的一半。 证明：设基带调制信号为'()m t ，载波为c (t )=A 0cos t ω，则经调幅后，有 ' 0()1()cos AM s t m t A t ω??=+?? 已调信号的频率 2 2'22 0()1()cos AM AM P s t m t A t ω??==+??

通信原理第3章例题

【例3 一1 】某通信系统发送部分框图如图3 一9 ( a )所示，其中载频3 c ω>>Ω,() 1 m t和() 2 m t是要传送的两个基带调制信号，它们的频谱如图3 一9 ( b )所示。 ( 1 )写出合成信号m ( t )的频谱表达式，并画出其频谱图。 ( 2 )写出已调波s( t )的频域表达式，并画出其频谱图。 ( 3 )画出从s( t )得到() 1 m t和() 2 m t的解调框图。 解：( 1 )由图3 一9 ( a )知：()()() 12 cos2 m t m t m t t =+Ω 其对应的频谱表达式为()()()() 122 1 22 2 M M M M ω=ω+ω+Ω+ω-Ω ?? ?? 频谱图如图3-10（a ）所示。 ( 2 )由图3 一9 ( a )知 ()() ()() ()() ()()() 12 12 122 cos cos2cos cos cos2cos 11 cos cos(2)cos(2) 22 c c c c c c c s t m t t m t m t t t m t t m t t t m t t m t t m t t =ω =+Ωω ?? ?? =ω+Ωω =ω+ω+Ω+ω-Ω s( t )频谱表达式为

() ()()()()()()1122221 21 22224c c c c c c S M M M M M M ω= ω+ω+ω-ω??? ?+ω+ω+Ω+ω-ω-Ω+ω+ω-Ω+ω-ω+Ω??? ? 其频谱图如图3-10 ( b )所示。 ( 3 )解调框图如图3-11 所示。 【 例3 一2 】图3 一12 是对DSB 信号进行相干解调的框图。图中n ( t )是均值为O 、双边功率谱密度为n 0／2 的加性高斯白噪声，本地恢复的载波和发送载波有固定的相位差θ。求该系统的输出信噪比。