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通信原理——尹思源
通信原理练习题 绪论
填空题
1．为便于对通信系统进行分析，常采用广义信道，对模拟通信从研究（调制和解调 ）角度出发，定义为（ 调制 ）信道；对数字通信，从研究（编码和译码 ）角度出发，定义为（ 编码 ）信道。
2．在通信传输过程中，基带传输是指（ 由信源发出的未经调制的基带信号直接在信道中传输），频带传输是指（ 通过调制将基带信号变为更适合在信道传输的形式 ）。 3．在数字通信系统中，信源编码是为了（提高系统的有效性 ），信道编码是为了（ 提高系统的可靠性）。
4．模拟调制系统的抗噪声性能主要用（ 输出信噪比 ）来衡量，数字调制系统的抗噪声性能主要用（误码率或误信率）来衡量。
5．在通信理论中，信息是对（ 消息 ）的（统计 ）特性的一种定理描述；信息采用的最广泛的单位是（ 比特）。
6．通信系统的主要性能指标通常用（有效性 ）和（可靠性）来衡量，FSK系统指标具体用（传码率）和（误码率 ）来衡量，而FM系统指标具体用（有效传输带宽）和（ 输出信噪比）来衡量。
7．一离散信源输出二进制符号，在（等概）条件下，每个二进制符号携带1比特信息量；在（ 不等概）条件下，每个二进制符号携带的信息量小于1比特。
8．设每秒传送N个M进制的码元，则信息传输速率为（Nlog2M）比特/秒。 9．在数字通信中，传码率是指（ 系统每秒传送码元的数目 ）。 10．在数字通信中，误码率是指（ 在传输中出现错误码元的概率 ）。 11．数字通信系统的主要性能指标是（传输速率）和（差错率）。码元速率RB的定义是（每秒钟传送码元的数目），单位是（Baud），信息速率Rb的定义是（每秒钟传递的信息量），单位是（bit/s）。
二、计算填空题
1．若传输四进制数字序列，每传输一个码元需时间Ti=250×10-6s，其传信率为（8kb/s），码元速率为（4kB）。 2．某通信系统采用八进制数字序列传输方式，其码元速率为9600B，其传信率为（28800b/s），若传输5s，检测到48个码元误码，其误码率为（10-3 ）。
3．若传输一个二进制不归零码序列，每传一个码元，需要时间T=417×10-6s，其传输速率为（2.4kb/s）；若变为八电平传输时，其传输码元速率为（800B）。
4．八进制数字通信系统的误码率为10-5，系统的传输速率为600b/s，接收端在（20 ）小时内能接收到144个错误码元。
5．已知某四进制数字信号传输系统的信息速率为2400b/s，接收端在半个小时内共接收到216个错误码元，该系统误码率Pe为（10-4）。 6．已知某八进制数字信号传输系统，在5分钟共传送6×104个码元，其码元速率为（200B），信息速率为（600b/s）。
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7．设一离散无记忆信源的输出由四种不同的符号组成，它们的出现概率分别为1/2、1/4、1/8、1/8，则此信源平均每个符号包含的信息熵为（1.75）bit/symbol。若信源每毫秒发出一个符号，那么此信源平均每秒输出的信息量为（1.75k）bps。
三、简答题
1．什么是通信系统的误码率和误信率？两者是否相等？ 2．画出数字通信系统的一般模型并简述其主要优缺点。
1．答：误码率是码元在传输系统中被传错的概率。误信率是码元的信息量在传输系统中被丢失的概率。对二进制码元传输系统，两者在数值上相等。多进制时，误码率和误信率在数值上不等。 2．略。
四、计算题
1．设一离散无记忆信源的输出由四种不同的符号组成，它们出现的概率分别为1/2、1/4、1/8、1/8。
（1）此信源平均每个符号包含的信息熵多大？
（2）若信源每隔10毫秒发出一个符号，那么此信源平均每秒输出的信息量为多少？ 解：（1）此信源平均每个符号包含的信息熵为：
H(S)???p(si)log2p(si)i?1411111111??log2?log2?log2?log2
22448888?1.75bit/符（2）若信源每隔10ms发出一个符号，则每秒能否发送100个符号，此信源平均每
秒输出的信息量为175 bps。
第4章 信道
一、填空题
1．为便于对通信系统进行分析，常采用广义信道，对模拟通信从研究（调制和解调）角度出发，定义为（调制）信道；对数字通信，从研究（编码和译码）角度出发，定义为（编码）信道。
2．调制信道可以分为（恒参信道）和（变参信道）。
3．编码信道主要讨论信道传输数字信号的（差错）情况，因此编码信道的特性用（转换概率 ）来描述。
4．为了研究信道特性，调制信道模型用（时变线性网络）来表示，而编码信道常常用（数字信号的转换概率）来描述。
5．恒参信道的线性畸变包括（幅度―频率畸变）和（ 相位―频率畸变）。 6．若要使确定信号不失真地通过线性系统，则此系统要满足（H(f)?ke?j2?ft0）条件。
7．在变参信道中发生慢衰落的原因是（传输媒介随气象条件和时间的变化而变化），发生频
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率选择性衰落的原因是（多径传输）。
8．变参信道对传输信号的影响可归结为两个因素：（乘性干扰）和（加性干扰）的影响。 9．下列信道中，（① ④ ⑥）是恒参信道，（② ③ ⑤）是变参信道。①同轴电缆，②移动无线通信，③微波中继，④中长波，⑤流星余迹散射，⑥双绞线 10．短波电离层反射信道属于（ 变 ）参信道。
11．在随参信道中发生瑞利衰落的原因是（多径传播）。发生频率选择性衰落的原因是（ 多径传播）。 12．加性白色高斯噪声信道的含义是（它的功率谱密度在全频域(??,??)是常数）。 13．热噪声、散弹噪声和宇宙噪声都属于（起伏）噪声。
14．散弹噪声是由（电子在类似于电阻一类的导体中随机热骚动 ）引起的，热噪声是由（真空和半导体器件中电子发射的不均匀性）引起的。
15．根据山农信道容量公式，信道频带宽度可以和（信噪比）互换，无限增加信道带宽，能否增加信道容量？（ 不能）。
16．信道容量是指（ 信道传输信息的最大速率 ）。
17．在高斯信道中，当传输系统的信号噪声功率比下降时，为保持信道容量不变，可以采用（增大信道带宽）的办法，这是基于（山农信息）理论得出的。 18．山农信道容量公式C?Blog2(1?下推导得到的。
S)是在（限带限功率的连续AWGN信道）条件n0B二、计算填空题
1．某高斯信道的带宽为5kHz，双边噪声功率谱密度n0/2=10-14W/Hz，接收端信号功率不大于0.1mW，其信道容量为（99.66k bit/s）。
2．设信道带宽为3kHz的高斯噪声信道，要求信道的信噪比为100dB，该信道传输的最大可能信息速率为（99.66k bit/s ）。
3．某个加性白色高斯信道传输带宽为5kHz，信噪比为30dB，该信道的最高信息传输速率为（49.83k bit/s ），若信道传输带宽提高到10kHz，而信息速率保持不变，则允许最低信噪比为（15 ）dB。
4．具有6.5MHz带宽的某高斯信道，若信道中信号功率与噪声功率谱密度之比为45.5MHz，该信道的容量为（19.5M bit/s）。
三、简答题
1．什么是恒参信道？什么是变参信道？它们对所传信号各有什么影响？
2．变参信道传输媒介的特点有哪些？对传输信号将产生什么影响？ 答：变参信道中传输媒介的参数随气象条件和时间的变化而变化，于是使传输信号的衰减不断地变化，但变化比较缓慢，称为慢衰落。另外，由于变参信道的传输媒介经过多径传输，使接收点合成的信号强弱也随时间不断地变化，但引起的变化较快，称为快衰落。由于变参信道衰落的影响，使传输信号产生频率选择衰落和时间弥散，而引起码间串扰。
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3．衰落产生的原因是什么？ 答：多径传播和信道的时变特性。信号经多径传播后的接收信号将是衰减和时延都随时间变化的各路径信号的合成，因而产生衰落。
4．什么是信道的时延特性和群时延特性？他们对信号传输影响如何？ 答：信道的时延特性是指信号经信道传输后产生时间延迟的特性。信道的群时延特性是指非单一频率的信号经过信道时，信号频谱中的不同频率分量将产生不同的群延迟，即它们到达接收端的时间不一样，从而引起信号畸变的特性。单纯的时延并不使信号产生失真；群时延畸变使信号产生线性畸变。 5．如何由白噪声得到窄带白噪声？
6．由香农公式可得到哪些重要结论？
四、计算题
1．计算机终端通过电话信道传输数据，电话信道带宽为3.4kHz，信道输出的信噪比S/N=30dB。该终端发出由256个符号集中的独立符号序列，各符号等概出现。（1）计算香农信道容量（已知：log2X?3.32log10X。）；（2）求无误码传输的最高符号速率。 解：
（1） 由题设知信噪比SNR=1000，于是香农信道容量
C?Blog2(1?SNR)?3.4?103?log2(1?1000)?33.89kbi/ts
（2） 信源符号集合中的元素为256，每个符号出现概率pi?1/n?1/256，每个信源
符号载荷的信息量为H(X)??输最高符号速率
?plogi2pi?log2n?8bit。这样，无误码传
C33.89?103 R???4236 （符号/秒）
H(X)8五、证明题
1．证明当信号功率与信道加性噪声的功率谱密度一定时，无限增长信道带宽，信道容量将
趋于一定值。 答：山农信道容量公式：C?Blog2(1?S)。 n0BC?当B??时，信道容量
n0BSSlog2(1?) Sn0n0BC?
nBSSlim0log2(1?) B??n0Sn0B4
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利用关系式lim1Slog2(1?x)?log2e?1.44。这里的x相当于，当B??，x?0xn0B则x?0。所以得到
C?nBSSSlim0log2(1?)?1.44 n0B??Sn0Bn0所以，当
S保持一定时，即使B??，由于N也趋向无穷大，所以C是有限值。 n0第5章 模拟调制系统
一、填空题
1．对于AM系统，无门限效应的解调方法是（相干解调 ），在民用中波广播AM接收机中采用的解调器是（包络检波器 ）。 2．幅度调制用相干解调，是从（同相）分量中提取有用信息，且解调输出Sd(t)?（若相干载波存在相位误差??，则解调输出Sd(t)?（
1f(t)）。21f(t)cos??）。 23．若解调器输入噪声功率谱密度相同，输入的信号功率也相等，则在双边带信号解调器和单边带信号解调器输出端的信噪比是（相同）。
4．单边带信号相干解调时，若接收端本地载波与发送端同频不同相，对解调器输出的影响是（使解调器输出的基带信号信噪比下降，使信号产生畸变 ）。 5．在解调过程中，（非相干解调）的解调方式会产生门限效应，产生门限效应的原因是（非线性器件的非线性解调作用 ）。
6．在实际的黑白广播电视传送系统中，图像信号的调制采用（VSB）调制方式，伴音的调制采用（ FM）调制方式。
7．调频（FM）系统的特点是（ 角度调制、带宽宽、抗噪声性能强 ）。 8．对于FM系统，若调制信号幅度Am增大，则频偏（增大），已调波带宽（增大）。 9．FM波的瞬时频率?(t)与调制信号f(t)呈（ 线性 ）关系；PM波的瞬时频率?(t)与调制信号f(t)呈（微分）关系。
10．调频波的解调常用（非相干 ）解调方式，鉴频器最重要的功能是（ 将幅度恒定的调频波变成调幅调频波 ），使所得的解调信号具有（幅度）的信息。
11．调频波的频带宽度主要取决于（调制信号 ）的幅度，而调频波的功率取决于（载波信号）的幅度。
12．调频系统非相干解调的优点是（ 电路简单 ），但存在着（ 门限效应 ）。
13．调频信号用鉴频器解调时，输出噪声功率谱密度与频率之间的关系是（ Pno(f)?f2，采用预加重/去加重技术的目的是（提高输出信噪比）。 f?fm）
14．在AM、DSB、SSB和FM这4个通信系统中，可靠性最好的是（FM），有效性最好的
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