通信原理课后思考题答案

【篇一：《通信原理》樊昌信 课后习题答案】

教程》樊昌信 第一章 概论

1.3 某个信息源由a、b、c、d等4个符号组成。这些符号分别用二进制码组00、01、10、11表示。若每个二进制码元用宽度为5ms的脉冲传输，试分别求出在下列条件下的平均信息速率。 （1） 这4个符号等概率出现；

（2） 这4个符号出现的概率分别为1/4、1/4、3/16、5/16。 解： 每秒可传输的二进制位为： 1?5?10 ?3?200

每个符号需要2位二进制，故每秒可传输的符号数为： ??

200?2?100

（1） 4个符号等概率出现时每个符号包含的平均信息量为： 故平均信息速率为：

（2）每个符号包含的平均信息量为： log24?2bit rb?100?2?200b/s

11113151log2?log2?log2?log2?1.977bit44441616 故平均信息速率为：

1.6 设一个信号源输出四进制等概率信号，其码元宽度为125息速率。

解：码元速率为：

rb?100?1.977?197.7b/s ?s。试求码元速率和信 信息速率为： 第二章 信号

2.2 设一个随机过程x（t）可以表示成：

rb?1?125?10?6?8000baud rb?rblog24?8000?2?16kb/s ??

x?t??2cos?2?t???

率谱密度或能量谱密度。

解：它的能量无限，功率有界，所以是一个功率信号。 `

???t?? ??? 2?

?2cos?2?t?????2cos?2?t?2??????? 2?0 1d?2?

?4cos?2???

由维纳－辛钦关系有： ?? 2

cos?2????cos?4?t?2??2???d? px?????r???e?j??d? ?? ??

?2??????2???????2??? 2.3 设有一信号可表示为： ?4exp??t?x?t??? ?0e??x2?t?dt ????

试问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： t?0t?0 ?? ??

?4exp??t??dt ??0 2

?16?exp??2t?dt ?8 所以x

?t?是能量信号。 x????g?f??s?f? 41?j? 2

?4?? ??2?f2? 16?

1?4?2f2

2.8 设有一随机过程自相关函数为： ????

2

x?t??m?t?cos?t，其中m?t?是一广义平稳随机过程，且其 ?1???

rm?????1?? ?0?

?1???00???1其他

试画出自相关函数试求出

x?t?的功率谱密度px?f?和功率p。 rx???的曲线； 解：

r????e?x?t?x?t????

?e?m?t?cos?t?m?t???cos??t?????e?cos?tcos??t????e?m?t?m?t????1 ?rm???? t1

?rm???? t? ??

t2t?2t2t?2

cos?tcos??t???dtcos???cos??2t???dt 2

rm???cos?? 2

所以

??1???cos??2??? rx??????1???cos?? ?2????0

??1??cos?????2??0 ?1???0

0???1其他 ?1 其他

由维纳－辛钦关系有： px?????r???e?j??d? ?? ??

1?????0?2????0??＝?sa2??sa???? 4??2??2?? 功率为：

p? 或者 1 2? ? ?? ??

px???d?? 1 2 1 2

p?rx?0??

2.12 已知一信号

x?t?的双边带功率谱密度为 ?10?4f2 px?f??? ?0

试求其平均功率。 解：

?10?f?10khz其他 p??px?f?df ???? ?? 104 ?10 ?42 10fdf4

10?43104 ?f?104 3

?0.67?108

第三章 模拟调制系统

3.1 设一个载波的表示式为：c

?t??5cos?1000?t?，基带调制信号的表示式为：

m?t??1?cos?200?t?，试求出振幅调制时此已调信号的频谱，并画出频谱图。 解：已调信号

s?t???1?cos?200?t???5cos?1000?t?

?5cos?1000?t??cos?200?t??5cos?1000?t? ?5cos?1000?t??

所以已调信号的频谱为

5

?cos?1200?t??cos?800?t?? 2

s????5??????1000???????1000??? 5?

?????800???????800???????1200???????1200???? 第四章 模拟信号的数字化

4.2 若语音信号的带宽在300～3400hz之间，试按照奈奎斯特准则计算理论上信号不失真的最小抽样频率。 解：奈奎斯特准则： fs?2fh

4.4 设被抽样的语音信号的带宽限制在300～3400hz之间，抽样频率等于8000hz，试画出已抽样语音信号的频谱分布图。在图上需注明各点频率坐标值。 解：

【篇二：现代通信原理课后思考题答案】

数字信号和模拟信号，俩者的区别是什么？

凡信号参量的取值连续（不可数，无穷多），则称为模拟信号。凡信号参量只可能取有限个值，则称为数字信号。区别在于信号参量的取值

2、何谓数字通信，简述数字通信系统的主要优缺点

数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统。优点：抗干扰能力强、差错可控、易于与各种数字终端接口、易于集成化、易于加密处理。缺点：占用频带宽，需要同步

3（1）、画出数字通信系统的一般模型，简述各方框的主要功能 1) 信源编码与译码

数据压缩（减少码元数目和降低码元速率），减小传输带宽，提高通信的有效性。 模/数转换，当信息源给出的是模拟语音信号时，信源编码器将其转换成数字信号，以实现模拟信号的数字传输。 2） 信道编码与译码

通过加入监督码元（纠错/检错）提高通信的可靠性。 3） 加密与解密

通过加扰保证所传信息的安全性。 4）

数字调制与解调

把数字基带信号转换成适合信道传输的频带信号。 3（2）、画出模拟通信系统的一般模型

3、（3）画出通信系统的一般模型，简述各方框的主要功能

信息源：把各种消息转换成原始电信号。 发送设备：将信源和信道匹配起来。

接收设备：放大和反变换，其目的是从受到干扰和减损的接收信号中正确恢复出原始电信号。

受信者：将复原的原始电信号还原成相应信息。

4、在数字通信系统中，其可靠性和有效性指的是什么，各有哪些重要指标？ 有效性——传输速率（传码率、传信率，频带利用率）可靠性——差错率（误码率、误信率）

5、按信号的流向和时间分类，通信方式有哪些？ 单工、半双工、全双工

6、何谓码元速率和信息速率？他们之间的关系如何？ 第二章

1、什么是随机过程，它具有哪些基本特征？

无穷多个样本函数的总体叫随机过程。其一，他是时间函数；其二，在固定的某一观察时刻t1， s（t1）是一个不含t变化的随机变量

2、随机过程的期望、方差和自相关函数描述了随机过程的什么性质？ 期望表示随机过程的n个样本函数曲线的摆动中心。方差表示随机过程在时刻t对于均值的偏离程度。自相关函数衡量随机过程在任意俩个时刻获得的随机变量之间的关联程度。

3、什么是宽平稳随机过程？什么是严平稳随机过程

设有一个二阶矩随机过程，它的均值为常数，且相关函数仅是tao的函数，则称它为宽? 符合该公式的就是严??

4、平稳随机过程的自相关函数有哪些性质，它与功率谱密度关系如何？ 只与时间间隔tao有关 5、高斯过程有哪些性质？

1．对高斯过程而言，广义平稳和狭义平稳是等价的。也就是说，若高斯过程是广义平稳的，则它也一定是狭义平稳的。

2、对于高斯过程在不同时刻的值，互不相关和相互独立是等价的。也就是说，如果高斯过程的随机变量之间互不相关，则它们是统计独立的。

3、高斯过程通过线性系统，其输出也是一个高斯过程4均值与时间无关，协方差函数只与时间间隔有关

6、何谓高斯白噪声，他的概率密度函数，功率谱密度如何表示

功率谱密度均匀分布在整个频率范围内同时又满足高斯白噪声的噪声。

7、高斯窄带噪声的包络和相位分别服从什么概率分布？ 瑞利分布 均匀分布

8、高斯窄带噪声的同相分量和正交分量的统计特性如何？

同相分量和正交分量也是零均值的平稳高斯过程，而且均值和kec（t）具有相同的方差

10、正弦波加窄带高斯噪声的合成包络服从什么分布？广义瑞利分布

9、线性系统的输出过程的均值、自相关函数及功率谱与输入平稳过程的关系如何？ e【kes0（t）】=a。h（0）与直流传递函数的乘积 r0（t1，t1+tao）=r0（tao） 第三章

1、什么是狭义信道，什么是广义信道？

如果信道仅是指信号的传输媒质，称为狭义，如果信道不仅是传输媒质而且包括通信系统中的一些转换装置，称为广义 2、信道的组成框图：

2、在广义信道中，什么是调制信道？什么是编码信道？

调制器的输出端到解调器的输入端所包含的发转换装置，媒质，和收转换装置三部分。编码器输出端到译码器输入端的部分，即编码信道包括调制器，调制信道和解调器。

3、如何区分一个信道是恒参信道还是随参信道？通信中的常用信道那些属于恒参信道，哪些属于随参信道？

如果传输媒质是基本不随时间变化的，是恒参信道，如果传输媒质随时间随机快变化，是随参信道。架空明线，电缆，中长波地传播，超短波及微波视距传播，人造卫星中继，光导纤维，及、光波视距传输媒质构成的广义信道都是恒参信道。.陆地移动信道 .短波电离层反射信道.超短波流星余迹散射信道.超短波及微波对流层散射信道.超短波电离层散射信道 .超短波超视距绕射信道都是随参信道。 4、什么是理想信道？理想信道的传输函数具有什么特点？

理想恒参信道是理想的无失真传输信道。特点：幅频特性和群迟延—频率特性为

常数，相频特性为w的线性函数

5、什么是线性失真，什么是非线性失真？信号在恒参信道中传输时主要有哪些失真，属于哪一类失真？

线性失真:无新频率产生，且频率分量放大倍数不同。非线性失真：输出信号中产生新的谐波成分，改变了原信号频谱。主要有幅度—频率失真和相位—频率失真，均属于线性失真

6、群迟延—频率特性是如何定义的？它与行为—频率特性有何关系？ 它是相位—频率特性的导数

7、随参信道的主要特点是什么，信号在随参信道中传输中传输时会产生哪些衰落现象？ 1，对信号的衰耗随时间随机变化2，信号传输的时延随时间随机变化3多径传播。瑞利衰落，频率选择性衰落 8、产生幅度衰落和频率弥漫的原因是什么？ 多径传播

9、什么是相关带宽，相关带宽对于随参信道信号传输具有什么意义？ 相关带宽：信道传输特性相邻俩个零点之间的频率间隔。作为信号频谱的参考标准，保证接受信号的质量。

10、根据噪声的性质分类，噪声可以分为哪几类？各有什么特征？ 单频噪声，脉冲噪声，起伏噪声。特征：单频，一种连续波干扰。脉冲,以突发脉冲形式出现，干扰持续时间短，脉冲幅度大，周期是随机的且相邻突发脉冲之间有较大的安静时间。起伏，具有很宽的频带，并且始终存在。

11、信道中常见的起伏噪声有哪些，起伏噪声的功率谱密度和概率分布有什么特性？ 有热噪声，散弹噪声，宇宙噪声 12、信道容量是如何定义的

信道容量：对一个受加性噪声干扰且带宽给定的信道，其能实现无差错传输的理论上的信息传输速率最大值 第四章

1、调制在通信系统中的主要作用有哪些？

(1）将调制信号转换成适合于信道传输的已调信号；（2）减小干扰，提高系统抗干扰能力（3）实现信道的多路复用，提高信道利用率。(4)实现传输带快与信噪比之间的互换

2、什么是线性调制，线性调制方式有哪些？已调信号的时域和频域表示式，波形和频谱有哪些特点？

幅度调制是用调制信号去控制高频载波的振幅，又称线性调制。am dsb ssb vsb

3、ssb信号的产生方法有哪些 滤波法和相移法

4、vsb滤波器的传输特性应满足什么条件？为什么？

在载频（wc）处具有互补对称奇对称特性，只有这样，在接收端采用相干解调法就能够从中回复原来的基带信号。 5、如何比较俩个模拟通信系统的抗噪声性能？ 比较器输出信噪比

6、dsb和ssb调制系统的抗噪声性能是否相同？为什么？

相同。如果在相同的输入信号功率，相同输入噪声功率谱密度，相同基带带宽的条件下比较，俩者是相同的

7、什么是频率调制，什么是相位调制，俩者关系如何？

使高频载波的频率或相位按调制信号的规律变化而振幅保持恒定的调制方式是fm或pm

8、简述窄带调频和宽带调频的区别、特点和应用

窄带调频占据带宽较窄，抗噪声性能不能充分发挥，不能用于高质量的通信，微波，卫星通信，调频立体声广播，电视伴音都是用宽带调频的

9、比较调幅系统和调频系统的抗噪声性能

在高调频指数时，调频系统的抗噪声性能远远好于调幅

10、为什么调频系统可进行带宽和信噪比的互换，而调幅不能？ 调频以增加带宽可以改善抗噪声性能

11、什么叫门限效应，为什么相干解调不存在门限效应，而非相干解调有门限效应？ 当输入信噪比减少到一定程度时，输出信噪比急剧下降，这种现象就是门限效应 。

第五章

1、数字基带传输系统的基本组成以及各部分的功能如何？

信道信号形成器: 信道信号形成器的作用就是把原始基带信号变换成适合于信道传输的基带信号。信道：它是允许基带信号通过的媒质。接收滤波器：滤除带外噪声，对信道特性均衡，使输出的基带波形有利于抽样判决。抽样判决器：在规定时刻（由位定时脉冲控制）对接收滤波器的输出波形进行抽样判决，以恢复或再生基带信号。 2、什么是基带信号？数字基带信号有哪些常用的形式？他们各有什么特点？ 数字基带信号，就是消息代码的电波型。矩形脉冲 三角波 高斯脉冲余弦脉冲。矩形脉冲易于形成和变换。 2、几种常见的基带信号波形：

【篇三：通信原理习题答案解析】

一章 绪论

例1-1 例1-2 例1-3 例1-4 第二章 随机信号分析 例2-1 第三章 例3-1 第四章 例4-1 第五章 例5-1 例5-5 第六章 例6-1 例6-5 第七章 例7-1 例7-5

第八章 例8-1 第九章 例9-1 例2-2 信道

例3-2 例3-3 模拟调制系统

例4-2 例4-3 数字基带传输系统

例5-2 例5-3 例5-6 例5-7 正弦载波数字调制系统例6-2 例6-3 例6-6

模拟信号的数字传输

例7-2 例7-3 数字信号的最佳接收 例8-2 同步原理 例4-4 例5-4 例6-4 例7-4

【例1-1】 某数字通信系统用正弦载波的四个相位0、个相位是互相独立的。

(1) 每秒钟内0、 22 ?3? 22

的码速率和信息速率；

(2) 每秒钟内这四个相位出现的次数都为250，求此通信系统的码速率和信息速率。

解： (1) 每秒钟传输1000个相位，即每秒钟传输1000个符号，故 rb=1000 baud

每个符号出现的概率分别为p(0)=的平均信息量为 1213 4

h(x)=(

(2) 每秒钟传输的相位数仍为1000，故 rb=1000 baud

此时四个符号出现的概率相等，故 h(x)=2 bit/符号

【例1-2】已知等概独立的二进制数字信号的信息速率为2400 bit/s。 (1) 求此信号的码速率和码元宽度；

(2) 将此信号变为四进制信号，求此四进制信号的码速率、码元宽度和信息速率。 解：(1) t =

rb=rb/log2m=(2400/log22)baud=2400 baud 11= s=0.42 ms rb2400

rb=(2400/log24)baud=1200 baud (2) t=

11= s=0.83 ms rb1200 rb=2400 b/s

【例1-3】设一信息源的输出由128个不同符号组成。其中16个出现的概率为1/32，其余112个出现概率为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。

解：每个符号的平均信息量为 11

32224

【例1-4】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，每个脉冲宽度为5ms.

(1)不同的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 pa=

1113， pb=， pc=， pd= 54410 试计算传输的平均信息速率。 1

rb4==100baud 2?5?10?3

不同的字母等可能出现时，每个字母的平均信息量为 h(x)= log24 =2 bit/符号 平均信息速率为

(2) 每个字母的平均信息量为 h(x)= -log2 -

1515111133log2-log2-log2 44441010

=1.985 bit/符号

所以，平均信息速率为

解：在t=1时，?(t)的数学期望为 ??(1)=??2cos(2?t??)? t?1

??0+?(?=

? ?? ?2 222 =1 =

在t1=0时，t2=1时，?(t)的自相关函数 t1?0,t2?1 2

??0+?(?= ?2 ?? ?2 =

112?2 222 =2

【例2-2】设z(t)=x1cos?0t-x2sin?0t是一随机过程，若x1和x2是彼此独立且具有均值为0、方差为?的正态随机变量，试求 (1)?z(t)，?z(t)；

(2) z(t)的一维分布密度函数f(z)； (3)b(t1，t2)与r(t1，t2)。 解： (1) ?z(t)=?x1cos?0t -x2sin ?0t 2 ?? ? 2 ?

???? ????

?z2(t)=??x1cos?0t -x2sin ?0t? 2 = cos 2

???? 2 ?? ??

因为?x21=dx1+?2x1=dx1=?，同理?x2=?。 又因为x1和x2彼此独立，则有 ????????

? ?? 2 2

?????

(2)因为z(t)是正态随机变量x1和x2经线性变换所得，所以z(t)也是正态随机过程。 同时z(t)的方差 ??

d?z(t)?=?z2(t)-?2?z(t)?=?2 ?? 1z2

所以z(t)的一维分布密度函数 f(z)=exp(?2) 2?2??

(3) r(t1，t2)= ?z(t1)?z(t2)

=??x1cos?0t1 -x2sin ?0t1??x1cos?0t2 -x2sin ?0t2?=?x1cos?0t1cos?0t2 -x1x2cos?0t1sin ?0t2?x1x2sin?0t1cos ?0t2?x2sin?0t1sin ?0t2 =?cos?0?t1?t2? 2 ?? ?? ? 2 2 ?

因为?z(t)=0，所以有 ??

= r(t1，t2)

= ?2cos?0?t1?t2?