通信原理与通信技术(最新版_张卫钢版)课后答案

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1、1-1本书全面、系统地介绍了现代通信原理、数据通信原理以及相关的通信技术。全书共分 三篇 21 章。内容包括通信与通信系统的基本概念、模拟调制、脉冲编码调制、增量调制、 数字复接与 SDH、数字信号的基带传输、数字信号的频带传输、差错控制编码、数据通信与 通信网、计算机网络体系结构、通信终端与通信设备、数据交换技术、网络互连设备及其 通信概念、接入网技术、蓝牙技术、IP 电话技术、光纤通信技术、卫星通信技术、移动通 信技术、数字微波中继通信技术和 ITS 中的通信技术。 1-2 1-3 1-4什么是模拟信号？什么是数字信号？ 【答】参量（因变量）取值随时间（自变量）的连续变化而连续变化的信号，

2、或者通俗地讲， 波形为连续曲线的信号就是模拟信号。模拟信号的主要特点是在其出现的时间内具有无限个可 能的取值。 自变量取离散值，参量取有限个经过量化的离散值的信号叫做数字信号。实际应用中的数 字信号一般是只有两个取值“0”和“1”的脉冲序列。 模拟信号和数字信号的本质区别在于：模拟信号的取值为无限多个，而数字信号为有限个取值， 通常只有“0”和“1”两个值。1-5为什么要对模拟信号进行抽样？对抽样间隔有什么要求？ 【答】为了对模拟信号进行数字传输以提高通信质量，首先需要将模拟信号转化位数字信号， 而这种 A/D 转换过程的第一步就是对模拟信号进行抽样，把模拟信号变成离散信号。为了能从 抽样后的

3、信号（离散信号）中无失真地恢复出原始信号，要求抽样间隔小于等于原始信号最高 频率分量所对应信号周期的一半，或者说，要求抽样频率大于等于原始信号最高频率的二倍。1-6为什么要对离散信号进行量化？ 【答】离散信号尽管在时间上是离散的，但其幅度的取值却有无限多个（注意不是无限大） ， 没有从本质上改变模拟信号，因此，没有实用价值。只有把离散信号进行量化，把无穷个取值 变成有限个，把离散信号转化为数字信号才能使模拟信号发生质变。可见，离散信号是模拟信 号通往数字信号的桥梁。1-7设信道带宽为 3KHz，信噪比为 20dB，若传输二进制信号，则最大传输速率是多少？ 【解】因为已知信噪比为 20dB，即：

4、NSlg1020 所以 100NS由香农公式可得信道容量为： bpsC19941647. 63000)1001 (log300021-8设英文字母 e 出现的概率为 0.105，x 出现的概率为 0.002。试求 e 及 x 的信息量。【解】e 的信息量 bitIe25. 3105. 01log2x 的信息量 bitIx97. 8002. 01log21-9某信息源的符号集由 A，B，C，D 和 E 组成，设每一符号独立出现，其出现概率分别为 1/4，1/8，1/8，3/16 和 5/16。试求该信息源符号的平均信息量。 【解】平均信息量，即信息源的熵)(log)(12iniixPxPH 16

5、5log165 163log163 81log81 81log81 41log4122222符号比特/23. 21-10 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）不同的字母是等概率可能出现时，试计算传输的平均信息速率； （2）若每个字母出现的概率为：PA=1/4，PB=1/5，PC=1/4，PD=3/10 试计算平均信息传输速率。 【解】(1) 不同的字母是等可能出现的，即出现概率均为 1/4。每个字母的平均信息量为 符号比特/241log4142H因为一个字母

6、对应两个二进制脉冲，每个脉冲宽度为 5ms，所以每个字母所占用的时间为23101052Ts则每秒传送的符号数为 取取取取取BaudTRB/1001平均信息速率为 sbMRHRRBBb/2001002log2（2）每个符号的平均信息量为符号比特/985. 1103log103 41log41 41log41 51log512222H则平均信息速率为 sbHRRBb/5 .198100985. 1注：因为该题一个字母用两位二进制码元表示，所以属于四进制符号。注：因为该题一个字母用两位二进制码元表示，所以属于四进制符号。1-8 对于二进制独立等概率信号，码元宽度为 0.5ms，求波特率和比特率；若改

7、为四进制信号， 再求波特率和比特率。 【解】因为是二进制信号，所以一个码元表示一个符号，则有码元速率（调制速率）取取取取取BaudTRB/2000105 . 01132比特率等于波特率： sbRRBb/20002在保证信息速率不变的前提下，若改为四进制信号，则两个二进制码元表示一个四进制符号， 一个符号的持续时间： sT001. 0105 . 023波特率（单位时间传输的符号数）为：取取取取取BaudTRB/1000101134注：此时的波特率实际上是四进制符号（码元）的传输速率，比二进制波特率小一半。 比特率为：sbMRRBb/200021000log2若信息速率可变，则波特率仍为二进制时的

8、 2000Baud，而比特率为 4000b/s。1-9 已知电话信道的带宽为 3.4kHz。试求：（1）接收端信噪比为 30dB 时的信道容量；（2）若要求该信道能传输 4800b/s 的数据，则接收端要求最小信噪比为多少分贝。【解】(1) 1000/NS（即 30dB） 信道容量sbNSBC/)104 . 3()10001 (log104 . 3)1 (log4 23 2（2）因为 )1 (log2NSBC所以 dBNSBC2 . 266. 112124 . 3/8 . 4/1-10 计算机终端通过电话信道传输计算机数据，电话信道带宽 3.4kHz，信道输出的信噪比为 20dB。该终端输出

9、128 个符号，各符号相互统计独立，等概率出现，计算信道容量。【解】100/NS（即 20dB）信道容量sbNSBC/)1026. 2()1001 (log104 . 3)1 (log4 23 21-11 黑白电视图像每幅含有 3105个象素，每个像素有 16 个等概率出现的亮度等级。要求 每秒钟传输 30 帧图像。若信道输出信噪比 30dB，计算传输该黑白电视图像所要求的信道的最 小带宽。【解】每个像素所含信息量bitH416log2信息传输率即信道容量 sbC/)106 . 3(30103475又因为信道输出 1000/NS（即 30dB） 所以信道最小带宽为HzNSCB)106 . 3(

10、)10001 (log106 . 3 )/1 (log62722-1 已知两个线性已调信号为 （1）tttfccoscos)(（2）tttfccos)sin5 . 01 ()(式中 6c。分别画出他们的波形图和频谱图。【解】 （1） tttfccoscos)(1的波形见图 2-1（1）-（a） ，其频谱为)()(*)()(21)(1ccF)5()7()5()7(2 频谱图见图 2-1（1）-（b）（2）tftfccos)sin5 . 01 ()(2的波形如图 2-1（2）-（a） ，其频谱为)()()(2ccF)()(*)()(25 . 0ccj )6()6()5()5()7()7(4j频谱图

11、 2-1（2）-（b）2-2 一调制系统如题 2-2 图所示。为了在输出端得到 f1(t)和 f2(t)，试确定接收端的本地载波 c1(t)和 c2(t)。相乘相乘相加相乘相乘低通低通)(1tf)(2tf)(1tf)(2tf)(2tc)(1tct0cost0sin发送端接收端习题2-2图【解】A 点信号为ttfttf0201sin)(cos)(，这是两个互相正交的双边带信号，它们分别采用相干解调法解调，所以可确定ttc01cos)( ttc02sin)(上支路：相乘后：)(cossin)(cos)(00201tttfttftttfttf00202 1cossin)(cos)(ttfttftf0

12、20112sin)(212cos)(21)(21经低通，得到)(211tf。下支路：相乘后： )(sinsin)(cos)(00201tttfttfttftttf02 2001sin)(sincos)(ttftfttf022012cos)(21)(212sin)(21经低通，得到)(212tf。2-3 如题 2-3 图（a）所示调制系统，已知 f(t)的频谱如题 2-3 图（b） ，载频21，H1，且理想低通滤波器的截止频率为1，求输出信号 s(t)，并说明是何种调制信号。相乘器理想 低通相乘器相乘器理想 低通相乘器相加器)(tf)(ts t1cost2cost1sint2sin（a)A0)(

13、FHH(b)习题2-3图ABCDEFGH【解】设左边输入端相乘器的入点为 A 点，上下两个低通滤波器的入点各为 B 和 C 点，两个低通滤波器的出点各为 D 和 E 点， 相加器上下两个入点分别为 F 和 G 点，相加器的出点为 H 点，则该调制系统各点的波形如题 2-3 解图所示。从 H 点的波形可以看出，该调制系统是一个采用混合方法产生 SSB 信号的调制器。其时域表达式为：ttfttftsttfttftsSFtsUSBLSBH)sin()( 21)cos()(21)()sin()( 21)cos()(21)()()(1212212112-4 证明在题 2-4 图电路中，只要适当选择放大器

14、增益 K，不用滤波器也可实现抑制载波双边带调制。 )(tf)(tsDSBtAccosK1x2x习题2-4图2 1ax2 2bx【解】222222222 22 121)cos)(cos)()(2)()(cos)(cos)()(cos)(cos)(tAbaKtAtfbaKtfbaKtAtfbtAtfaKbxaxtstAtfxtAtfKxccccDSBcc可见，要使系统输出为 DSB 信号，只需02 baK即可。即当放大器增益满足abK2时，不用滤波器也可实现抑制载波的双边带调制。2-5 什么时候适合采用 FDM？ 【答】FDM 是一种利用频谱搬移在一个物理信道中传输多路信号的技术，所以，要进行 F

15、DM，首先要求信道的通频带必须大于 预复用各路信号频谱宽度总和的二倍（对于双边带信号而言） ，且各路载波能够实现。其次，该信道的频率资源不紧张，允许 用比较宽的频带传输信号。最后，对电路的复杂性和经济性要求不苛刻。2-6 FDM 的理论基础是什么？ 【答】FDM 的理论基础就是“信号与系统”课程中讲过的调制定理，也叫频谱搬移定理。 该定理的内容是：信号)(tf与正弦型信号（tccos和tcsin）相乘，相当于把)(tf的频谱)(F搬移到c处，频谱形状不变，幅度减半，搬移后的频谱仍然保留原信号的全部信息。2-7 设信道带宽为 10MHz，信号带宽为 1.5MHz。若采用 FDM 进行多路传输，试问该信道最多可传输几路信号？ 【答】若采用双边带调制，则每路信号带宽为MHzW35 . 12，考虑留出保护带（各路信号频谱之间的空白带） ，10MHz 带宽的信道最多可复用 3 路信号。