课后思考题

1-3何谓数字通信?数字通信有哪些优缺点?
利用数字信号来传递信息的通信系统称为数字通信。
数字通信的优点:1.抗干扰能力强;2.传输差错可控,可通过检错和纠错,提高传输质量;3.便于处理和管理,便于传输和交换;4.便于与各种数字终端接口,进行处理、加工、变换、存储、形成智能网;5.便于集成化,微型化;6.便于加密处理,且保密性好。
数字通信的缺点:1.频带利用率低;2.对同步要求高,因而系统设备比较复杂。
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?
衡量数字通信系统有效性的性能指标有传输速率和频带利用率。传输速率有码元传输速率RB和信息传输速率Rb。衡量数字通信系统可靠性的性能指标是差错率。差错率常用误码率Pe和误信率Pb表示。
2-7自相关函数有哪些特性?
1.自相关函数是偶函数2.当τ=0时,能量信号的自相关函数R(0)等于信号的能量,功率信号
的自相关函数R(0)等于信号的功率;3.能量信号的自相关函数好能量信号的能量谱密度是一对傅里叶变换对,功率信号的相关函数和功率信号的功率谱密度是一对傅里叶变换对。
2-8冲激响应的定义是什么?冲激响应的傅里叶变换等于什么?
单位冲激响应函数δ函数的定义为
                     
冲激响应的傅里叶变换为
3-3何谓严平稳?何谓广义平稳?它们之间的关系如何?
若一个随机过程ξ(t)的任意有限维分布函数与时间起点无关,也就是说,对于任意的正整数和所有实数Δ,有
则称该随机过程是在严格意义下的平稳随机过程,简称严平稳随机过程。
若平稳随机过程的均值和自相关函数分别为:
E[ξ(t)]=
即均值与t无关,为常数a;自相关函数只与时间间隔τ=t2-t1有关,R(t1t1+τ)=R(τ),满足上述条件的过程称为广义平稳随机过程。
严平稳随机过程一定是广义平稳随机过程;但广义平稳随机过程不一定是严平稳随机过程。
3-7随机过程通过线性系统时,输出与输入功率谱密度的关系如何?如何求输出过程的均值、自相关函数。
随机过程通过线性系统时,输出过程的功率谱密度是输出过程的功率谱密度乘以系统频率响应模值的平方,即:
假设输入过程ξi(t)是平稳的,其均值为a,自相关函数为Ri(τ),输出过程ξ0(t)的均值为:
输出过程ξ0(t)的自相光函数为:
3-9窄带高斯过程的包络和相位分别服从什么概率分布?
水产品包装设计一个均值为0 、方差为σ2的窄带高斯噪声,其包络aζ(t)的一位分布式瑞利分布,相位ψζ(t)的一维分布式均匀分布,并且就一维分布而言,aζ(t)与ψξ(t)是统计独立的。
3-12什么是白噪声?其频谱和自相关函数有什么特点?白噪声通过理想低通或理想带通滤
波器后的情况如何?
如果噪声的功率谱密度在所有频域上均为以常数,即:
其中,n0为常数,则称该噪声为白噪声。白噪声的自相关函数为:,这说明白噪声在时才相关,而在任意两个时刻(即)的随机变量都是不相关的。白噪声通过理想低通滤波器后,输出的噪声为低通白噪声,对应的功率谱密度为:
对应的自相关函数为
白噪声通过理想带通滤波器后,输出的噪声为带通白噪声,对应的功率谱密度为:
对应的自相关函数为
3-13何谓高斯白噪声?它的概率密度函数、功率谱密度如何表示?
高斯白噪声是指白噪声的概率密度函数分布服从高斯分布的噪声,它的概率密度函数为高斯函数,功率谱密度为常数。
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4-8何谓恒参信道?何谓随参信道?它们分别对信号传输有哪些主要影响?信道的特性基本上不随时间变化,或变化极慢极小,这种信道称为恒参信道。信道的特性随机变化的信道称为随参信道。恒参信道对信号传输的影响主要体现在幅度-频率畸变和相位-频率畸变上;信号经过随参信道对传输包络随机起伏、相位也随机变化。
4-17试述信道容量的定义。
信道容量是指信道能够传输的最大平均信息速率。
5-2什么是线性调制?常见的线性调制方式有哪些?
幅度调制是由调制信号去控制高频载波的幅度,使之岁调制信号作线性变化的过程。波形上,幅度随基带信号呈正比例变化;在频谱结构上,它的频谱完全是基带信号频谱内的简单搬移。常见的线性调制方式有调幅、单边带调制、双边带调制、残留边带调制等。
5-5为什么要抑制载波?相对AM信号来说,抑制载波的双边带信号可以增加多少功效?
在AM信号中,载波分量并不携带信息,信息完全由边带传送,所以为了提高调制效率,需要抑制载波。AM信号调制效率的最大值为1/3,而抑制载波的双边带信号调制效率是100%。
5-11什么是门限效应?AM信号采用包络检波时为什么会产生门限效应?
当包络检波器的输入信噪比降低到一个特定值后,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。门限效应是由包络检波器的非线性解调作用引起的。
5-16  FM系统产生门限效应的主要原因是什么?
FM系统产生门限效应的主要原因是非线性的解调。
5-18什么是频分复用?
生殖器官信道带宽被分为多个相互不重叠的频带,每路信号占据其中一个子通道,并且各路之间留有防护频带进行隔离,以防止信号重叠;接收端采用适当的带通滤波器将多路信号分开,从而恢复出所需要的信号。
6-4 构成AMI码和HDB3码的规则是什么?它们各有什么优缺点?
AMI码的编码规则:将消息码的“1”(传号)交替地变换为“+1”和“-1”,而“0”(空号)保持不变。AMI码的优点:“0”,“1”不等概时也无直流;低频分量少;整流后即为单极性RZ码,可提取定时信息;具有检错能力。AMI的缺点:当原信码出现长连“0”串时,信号的电平长时间不跳变,不利于提取高质量的位定时信号。
HDB3码的编码规则:(1)检查消息码中“0”的个数。当连“0”数目小于等于3时,HDB3码与AMI码一样,+1与-1交替;(2)当连“0”数目超过3个时,将每4个连“0”化作一小节,定义为B00V,称为破坏节,其中V称为破话脉冲,而B称为调节脉冲;(3)V与前一个相邻的非“0”脉冲的极性相同(这破坏了极性交替的规则,所以V称为破话脉冲),并且要求相
邻的V码之间极性必须交替。V的取值为+1或-1;(4)B的取值可选0、+1或-1,以使V同时满足(3)中的两个要求;(5)V码后面的传号码极性也要交替。HDB3码的优点:保持了AMI码的优点,还增加了将连“0”码限制在三个以内,使得接收时能保证定时信息的提取。HDB3码是目前应用最广泛的码型,A律PCM四次以下的接口码型均为HDB3码。
6-6什么是码间串扰?它是怎样产生的?对通信质量有什么影响?
所谓码间串扰(ISI)是由于系统传输总特性不理想,导致前后码元的波形畸变并是前面波形出现很长的拖尾,蔓延到当前码元的抽样时刻上,从而对当前码元的判决造成干扰。码间串扰严重时,会造成错误判决。
李植接收端能否正确恢复信息,在于能否有效地抑制噪声和减小码间串扰。码间串扰会使系统的误码率升高,是通信质量下降。
6-7为了消除码间串扰,基带传输系统的传输函数应满足什么条件?其相应的冲激响应具有什么特点?
为了消除码间串扰,基带传输系统的传输函数应满足:
为了消除码间串扰,基带传输系统的冲激响应应满足h(t)仅在本码元的抽样时刻上有最大值,并在其他码元的抽样时刻上均为0,也就是说,若对h(t)在时刻t=kTs抽样,则应有下式成立:
也就是说,若h(t)的抽样值除了在t=0时不为零外,在其他所有抽样点上均为零,就不存在码间串扰。
6-8何谓奈奎斯特速率和奈奎斯特带宽?此时的频带利用率有多大?
若理想低通数字基带系统的带宽为fN,则最高码元速率为2fN,这个传码率叫做奈奎斯特速率;码元速率为2fN的基带信号在理想低通系统中间串扰传输需要的最小带宽为fN,这个带宽叫做奈奎斯特带宽。
此时的频带利用率为数字基带传输的极限频带利用率,即η=RB/B=2(B/Hz)。
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6-13什么是眼图?它有什么用处?有眼图模型可以说明基带传输系统的哪些性能?具有升余弦脉冲波形的HDB3码的眼图是什么样的图形?
眼图是指通过用示波器观察接收端的基带信号波形,从而估计和调整系统的一种方法。眼图可以定性反映码间串扰的大小和噪声的大小,眼图还可以用来指示接收滤波器的调整,以减小码间串扰,改善系统性能。同时,通过眼图还可以获得有关传输系统性能的许多信息。
由眼图模型可以说明基带传输系统的性能有:(1)最佳抽样时刻是“眼睛”张开最大的时刻。(2)定时误差灵敏度是眼图斜边的斜率。斜率越大,对位定时误差越敏感。(3)如的阴影区的垂直高度表示抽样时刻上信号受噪声干扰的畸变程度。(4)图中央的横轴位置对应于判决门限电平。(5)抽样时刻上,上下两阴影区的间隔距离之半为噪声容限,若噪声瞬时值超过它就可能发生错判。(6)图中倾斜阴影带与横轴相交的区间表示了接收波形零点位置的变化范围,即过零点畸变,它对于利用信号零交点的平均位置来提取定时信息的接收系统有很大影响。
具有升余弦脉冲波形的HDB3码的眼图中间出现一根代表连“0”的水平线,若扫描周期为nTs时,可以看到并排的n只眼睛。
6-16什么是频域均衡?什么是时域均衡?横向滤波器为什么能实现时域均衡?
外墙外保温系统频域均衡器是从校正系统的频率特性出发,利用一个可调滤波器的频率特性去补偿信道或系统的频率特性,使包括可调滤波器在内的基带系统的总特性接近无失真传输条件。
时域均衡器直接校正已失真的响应波形,使包括可调滤波器在内的整个系统的冲激响应满足间串扰条件。
横向滤波器利用它所产生的无限多个响应波形之和,将接收滤波器输出端抽样时刻上有码间串扰的响应波形变换成抽样时刻上间串扰的响应波形。由于横向滤波器的均衡原理是建立在响应波形上的,所以它能实现时域均衡。
7-3什么是振幅键控?OOK信号的产生和解调方法有哪些?
振幅键控:利用载波的幅度变化来传递数字信息,而其频率和初始相位保持不变。
OOK信号也称为通—断键控,2ASK/OOK信号的产生方法通常有两种:模拟调制法和键控法。具体实现如下图(1)所示。2ASK/OOK信号的解调方法通常也有两种:非相干解调和相干解调。具体实现如下图(2)所示。
                        图(1)
                        图(2)
7-5什么是频移键控?2FSK信号的产生和解调方法有哪些?
频移键控是利用载波的频率变化来传递数字信息。在2FSK中,载波的频率随二进制基带信号在f1和f2两个频率点间变化。
2FSK信号的产生方法有两种,一种是采用模拟调频电路来实现;另一种采用键控法来实现。
2FSK信号的解调方法:将2FSK信号分解为上下两路2ASK信号分别进行解调,然后判决。具体的解调方法有非相干解调、相干解调、过零检测法、鉴频法和差分检测法。
7-8什么是绝对相移?什么是相对相移?它们有何区别?
以载波的不同相位直接去表示相应二进制数字信号的调制方式,称为二进制绝对相移方式。利用前后相邻码元的载波相对变化传递数字信息,这种方法称为相对相移。相对相移信息可以看作是把数字信息序列绝对码变换成相对码,然后根据相对码进行绝对相移而成。

本文发布于:2024-09-22 13:31:02,感谢您对本站的认可!

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