通信原理粟向军答案第章课件

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1、通信原理粟向军答案第章1（第1、2、4通信原理粟向军答案第章2第1章 概论基本概念：（略）主要公式：码元速率计算：)(1BdTRbB信息速率计算：.()bBRR H b sNRRBb2log(N进制信源各符号独立等概时)信源的熵：NiiiNnxPxPxPxPxPxPxPxPXHI12211)(log)()(log)()(log)()(log)()(通信原理粟向军答案第章3单个符号的信息量：平均信息量：即信源的熵。)(log)(1logxPxPIaa频带利用率：)/(HzBaudBRBB)/(HzsbitBRbb基带系统无码间串扰的最大频带利用率是2Bd/Hz。误码率和误信率：eP错误码元数传输

2、总码元数=传输总比特数错误比特数bP二进制系统平均误码率（总误码率）：) 10() 1 ()01 ()0(PPPPPe通信原理粟向军答案第章4信道传输特性：H(j)幅频特性：相频特性：群迟延特性：j无失真传输条件（时域和频率）：随参信道的相关带宽：dd)()(mcB1cBB5131信号带宽一般取为：连续信道的信道容量（香农公式）：)(11022sbBnSBNSBC/loglog通信原理粟向军答案第章5白噪声的功率谱密度：02/)(00nnPn双边谱单边谱白噪声的相关函数：)(2221)(00ndenRjn高斯噪声的一维概率密度函数（pdf）：222exp21)(axxp高斯噪声的一维概率分布函

3、数（）：xxxdzazdzazdzzpxF22222exp212exp21)()(通信原理粟向军答案第章6窄带高斯噪声的数学描述ttttttttttttttncQcIcccisin)(cos)(sin)(sin)(cos)(cos)()(cos)()(niiiIttt1)(cos)()(niiiQttt1)(sin)()(其中多径信号合成包络合成包络：多径信号合成相位合成相位：)()()(22tttQI)()(arctan)(tttIQ同相分量同相分量正交分量正交分量通信原理粟向军答案第章7 1-1 简述消息、信息、信号三个概念之间的联系与区别。 消息消息(Message)是包含具体内容的文字

4、、符号、数据、语音、图片、图象等等，是信息的具体表现形式，也是特定的信息。信息信息(Information)是是消息的统称，是消息的概括和抽象，可理解为消息中包含的有意义的内容，它用信息量来衡量。信号信号(Signal)是搭载或反映信息的载体，通常以某种客观物理量（电压、电流）表现出来。答：（一）区别： （二）联系： 消息、信息、信号是与通信(Communication)密切相关的三个概念。信息一词在概念上与消息相似，但其含义却更具普遍性、抽象性。消息可以有各种各样的形式，但消息的内容可统一用信息来表述，传输信息的多少可直观地使用“信息量”进行衡量。信号是消息的载体和通信的客观对象，而信息是信

5、号的内涵。通信原理粟向军答案第章81-2 什么是通信方式？它有哪几种类型？ 答：对点到点通信，按消息传递的方向与时间关系划分，通信方式可分为单工(Simplex Communication) 、半双工(Half-duplex Communication)及全双工通信(Duplex Communication)三种。 1-3 什么是传输方式？数据传输方式有哪几种类型？ 答：现代数字通信系统中，按照数字信号的各个二进制位(又称比特)是否同时传输，数据的传输方式可分为并行传输(Parallel Transmission)和串行传输(Serial Transmission)两种。通信原理粟向军答案第章

6、91-4 什么是复用方式？它有哪几种类型？各有何含义？ 答：实现在同一条通信线路上传送多路信号的技术叫做多路复用技术(multiplex)。 各种多路复用技术的目的均在如何尽量提高信道的利用率。目前常用的复用方式主要有频分复用、时分复用、码分复用和空分复用。 频分复用(FDM)是指根据工作频率来区分用户，各路信号的频谱处于不同频段的物理信道上，互不重叠。时分复用(TDM)是指根据工作时隙来区分用户，它将整个信道传输信息的时间划分成若干时隙，并将这些时隙分配给每一个用户使用，每一路信号在分配给自己的时隙内独占信道进行数据传输。码分复用(CDM) 是指根据码型来区分用户，系统为每个用户分配各自特定

7、的地址码，地址码之间具有相互准正交性，所有子信道在时间、空间和频率上则可以重叠。空分复用(SDM)是指多对电线或光纤共用一条缆的空间复用方式。 通信原理粟向军答案第章10 1-12 已知二进制信号在3分钟内共传送了72000个码元，问(1)码元速率和信息速率各为多少？(2)若码元宽度不变，但改为16进制数字信号，则其码元速率和信息速率又为多少？解：（1）码元速率为72000400()3 60BRBd=信息速率为400(/ )bRbit s= （2）码元宽度不变，码元速率仍为72000400()3 60BRBd=改为16进制信号传输，假设各符号独立等概，则信息速率为log400 41600(/

8、)bBRRNbit s=通信原理粟向军答案第章11 1-13 在强噪声环境下，某系统在5分钟内共接收到358.5Mbit的正确信息量，假设系统传输速率是1200Kbit/s。求(1)系统的误比特率。(2)若系统传输的是四进制数字信号，误比特率是否改变，为什么？(3)若传输速率改为800KBd，采用四进制传输，误比特率是多少？误码率又是多少？解：（1）系统传输速率为1200Kbit/s，则5分钟内共传输的比特数为1200 1000 5 60=360Mbit，故误比特率为-3360-358.5=4.17 10360bP =错误的比特数传输的总比特数 （2）若系统传输四进制数字信号，误比特率并没改变

9、，因为传输的总比特数和错误的比特数都没变化。 （3）若系统传输速率为800KBd，采用四进制传输，则5分钟内共传输的符号数是8001000560=240M个。5分钟内共接收到358.5Mbit的正确信息量，故正确的符号数是179.25M个。故误码率为240-179.25=0.253240eP =错误的码元数传输的总码元数对应的误比特率为363800 102 5 60-358.5 10=0.253800 102 5 60bP创创=创创错误的比特数传输的总比特数通信原理粟向军答案第章121-9 通信系统的主要指标是什么？各有何含义？ 答：通信系统的主要指标有两个，即有效性和可靠性。有效性是指在给定

10、信道内所传输的信息内容的多少，或者说是传输的“速度”问题，用来衡量系统传输的快慢；可靠性是指接收信息的准确程度，用来衡量系统传输的质量。 模拟通信系统的有效性可用有效传输频带宽度来度量，其可靠性可用接收端最终输出信噪比（如解调输出信噪比）来度量。 数字通信系统的有效性可用码元传输速率、信息传输速率和频带利用率等指标来度量，其可靠性可用误码率和误比特率来度量。通信原理粟向军答案第章131-21 信号无失真传输的时域条件和频域条件分别是什么? 答：信号无失真传输的时域条件可表示为其中si(t)为输入信号； so(t)为输出信号； K0为传输系数，它可以表示放大或衰减一个固定值；td为时间延迟，表示

11、输出信号滞后输入信号一个固定的时间。)()(00dittsKts 信号无失真传输的频域条件可表示为其中H()为信道的传输函数。由该式可知，信道的幅频特性和群迟延特性都必须恒定不变，才能做到无失真传输。 0dj tHK e通信原理粟向军答案第章14 1-22 某恒参信道的频率特性为 ，其中T0和td都是常数，写出信号s(t)通过该信道后的输出信号表达式,并讨论其失真情况。( ) ()01 cosdj tHTewww-=+通信原理粟向军答案第章15 1-25 设某随参信道的两径时延差 ，试确定该信道在哪些频率上传输最有利，在哪些频率上信道无信号输出。1mst=通信原理粟向军答案第章16 1-26

12、通信中的噪声有哪几种类型？什么是加性高斯白噪声？什么是窄带高斯噪声？分别画出其功率谱密度。 通信原理粟向军答案第章17 1-31 某信源只发出A、B、C、D四个符号，传输时采用简单四进制编码，即A编为00，B编为01，C编为10，D编为11，每个脉冲宽度为5ms，计算(1)A、B、C、D四个符号等概时，传输的码元速率与信息速率；(2)若PA=0.25，PB=0.2，PC=0.25，PD=0.3，计算传输的码元速率与信息速率。解：（1）每个符号的平均信息量为 比特/符号，每个脉冲宽5ms，则每个字母（符号）占时宽为25103102秒。每秒传送符号数为 符号/秒。故码元传输速率为100Bd，信息传

13、输速率为2100200b/s。241log2I1001012（2）平均信息量为 ：985. 1310log*1034log*41*25log*51)(222XH比特/符号平均信息速率为：sb/5 .198100*985. 1平均码元速率为：)(25.992/5 .198Bd通信原理粟向军答案第章18 1-32某信源发送5个相互独立的符号，其概率场为(1) 求该信源的熵。(2) 若信源以1000Bd的速率传送消息，求半小时内传送的信息量。(3)求系统最大可能的信息速率，发生的条件是什么？16/516/38/18/14/154321xxxxx解（1）信源的熵（平均信息量）为 ：516log1653

14、16log1638log8124log41)(2222XH比特/符号通信原理粟向军答案第章19 1-36 一幅彩色照片有106个像素，每个像素有32种彩色和8种亮度电平等级，假设各种彩色和亮度等概出现，信道中功率信噪比为40dB，现希望在1分钟内传输完毕，求所需信道带宽。通信原理粟向军答案第章20通信原理粟向军答案第章21通信原理粟向军答案第章22通信原理粟向军答案第章23解：通信原理粟向军答案第章24通信原理粟向军答案第章25通信原理粟向军答案第章26通信原理粟向军答案第章27通信原理粟向军答案第章28通信原理粟向军答案第章29通信原理粟向军答案第章30通信原理粟向军答案第章31通信原理粟向

15、军答案第章32通信原理粟向军答案第章33通信原理粟向军答案第章34【例】某基带传输系统的频率特性为（1）根据时域条件求无ISI的码速率；（2）设此系统信息速率为4Mbps，能否无ISI？101*106f（Hz）H（ f ）解（1）利用 得22000tSaDtSath66102102)(通信原理粟向军答案第章35tSath66102102)(00.511.52t(s)6102无码间串扰的时域条件是0 , 00 ,)(kkCkThs由上图可知，当Ts=0.5s时无码间串扰，得系统码速率为)(21MBdTfRssB通信原理粟向军答案第章36（2）已知Rb=4Mbps，设传输独立等概的M进制信号，则M

16、RRbB2log即M2log42 得 M=4，故采用四进制信号即可。【习题】设某基带系统的频率特性是截止频率为100KHz的理想低通滤波器。（1）用Nyquist准则分析当码速率为150Bd时是否存在码间串扰？（2）当信息速率为400Kbps时，系统能否无码间串扰，为什么？通信原理粟向军答案第章37【例】已知码速率为64Kbps，采用滚降系数为0.2的升余弦滚降系统传输。（1）求h(t)；（2）画出频谱图H(f)；（3）求传输带宽W；（4）求频带利用率B。解（1）升余弦滚降系统的冲击响应为22241cos)(sssTtTtTtSath以 ， 代入，得4 . 064000111BssRfT226

17、21440000125600cos64000)(tttSath（2）H(f)10.53244.80f(KHz)通信原理粟向军答案第章38(3) 根据码速率知Nyquist带宽为32KHz，故传输带宽为)(8 .44)2 . 01 (32)1 (KHzfWN(4) 频带利用率为)/(43. 18 .4464HzBdWRBB通信原理粟向军答案第章39【4-8】已知二进制信息代码为，试写出其对应的差分码，并画出对应的波形图。通信原理粟向军答案第章40 【4-9】 已知二进制信息代码为11000010，试写出对应的AMI码及HDB3码。通信原理粟向军答案第章41 【4-10】已知二进制信息代码为101

18、100101，试写出其对应的双相码及CMI码。通信原理粟向军答案第章42【4-11】 设二进制随机序列中的“1”和“0”分别用g(t)和-g(t)表示，g(t)波形如图题4-11图所示，其中Ts为码元宽度。假如序列中“1”和“0”出现概率相等。(1) 试求该二进制随机信号的功率谱密度；(2) 该序列中是否存在离散分量fs=1/Ts?若能，计算该分量的功率。(3) 如果序列中“1”和“0”分别用g(t)的有无表示，重做(1) 。通信原理粟向军答案第章43【4-12】 有一基带传输系统其传输特性为H(f)，如图题4-12图所示。试求该系统的接收滤波器输出的单脉冲响应h(t)，并判定当以码速率RB=

19、2f0传送数字信号时，判定该系统是否存在码间串扰。通信原理粟向军答案第章44【4-13】 已知基带传输系统总特性如图题4-13图所示为余弦滚降特性，试求该系统无码间串扰的最高码速率及频带利用率；如果系统分别以2/3Ts、1/2Ts 、1/Ts、3/Ts的速率传输数据，在哪些速率传输的情况下可以消除码间串扰？通信原理粟向军答案第章45【4-14】 某数字基带传输系统的传输特性为理想低通特性，其截止频率为f0=100kHz。(1) 当码速率为150kB时，该系统是否能够存在无码间串扰？并说明理由。(2) 当码速率为400kB时，该系统是否能够存在无码间串扰？并说明理由。(3) 当码速率为100kB

20、时，该系统是否能够存在无码间串扰？并说明理由。通信原理粟向军答案第章46【4-15】 已知某码速率为64kB的二进制信号，采用滚降系数=0.5的滚降频谱信号传输信号，试求该信号的传输带宽及其频带利用率。通信原理粟向军答案第章47 【4-17】 二进制数字基带传输系统中，判决器在每个码元的中间时刻进行判决，并且加性噪声为平均功率为10-4W的高斯型噪声。如果二进制信息中的“1”和“0”是等概率出现的，并且分别用脉冲g(t)的有无来表示：21cos,2( )0,2tTstTsg tTst(1) 求最佳判决门限电平和误码率。(2) 如果“0”码用波形g1(t)=-g(t)表示，重做(1)。通信原理粟

21、向军答案第章48 【补充习题1】第一类部分响应传输系统传输的信息码为：，试（1）写出预编码、相关编码、接收判决、模二判决的结果。（2）举例说明不会发生误码传播。解：（1）ak01001110bk01110100ck01221110ck01221110ak01001110(2)上表中ak与ak完全一致。假设ck中第3位出现错误“1”，即ck=01121110，进行模2判决后得到ak= ，只有第3位发生错误，也就是说没有发生误码传播。预编码： bk=akbk1 。 相关编码： ck=bk+bk1。接收判决： ck。 模二判决： 。mod2kkac=通信原理粟向军答案第章49 【补充习题2】 第四类

22、部分响应基带传输系统传输的信码an可取为0、1、2、3，即L=4，相关编码为cn=bn-bn-2，预编码为bn=an+bn-2（模4）。如果an为2 1 3 0 3 0 0 1 0 3 2 0 2 1，试写出bn、 cn和cn。an21303001032021bn0021110102012102cn0021-10-10010-120-21cn0021303001032021解：注意：mod4 13-=mod4 22-=（加4的整数倍即可）通信原理粟向军答案第章50【补充题1】设一个三抽头的迫零均衡器。输入信号x(t)在各个抽样点的值依次为x-2=0，x-1=0.2，x0=1，x1=-0.3，x

23、2=0.1，其余xk均为零，求三抽头的最佳增益。通信原理粟向军答案第章51补充题1解：根据迫零均衡器的定义，均衡器输出信号采样值y-1=y1=0。由公式Nkik iiNyC x得02 . 0012110011CCxCxCxCy10111001102 . 03 . 0CCCxCxCxCy03 . 01 . 01010110211CCCxCxCxCy令y0=1，解以上方程组，得2847. 0,8897. 0,1779. 0101CCC即为三抽头的最佳增益。通信原理粟向军答案第章52 【补充题2】设有一个三抽头的均衡器，抽头系数C-1=-1/3，C0=1，C1=-1/4。输入信号x(t)在各个抽样点

24、的值依次为x-2=1/8，x-1=1/3，x0=1，x1=1/4，x2=1/16（其余xk均为零），求输入波形x(t) 的峰值畸变及时域均衡器输出波形y(t) 的峰值畸变。通信原理粟向军答案第章53补充题2解：x(t)的峰值畸变为由公式Nkik iiNyC x得32131411141312110011xCxCxCy651100110 xCxCxCy4810110211xCxCxCy其它yk=0。可见，DyDx，即通过均衡，降低了码间串扰。4837161413181120, 20iiixxxD2418131213xCy721811313120112xCxCy011202xCxCy641213xCyy(t)的峰值畸变为48071120, 20iiiyyyD通信原理粟向军答案第章54通信原理粟向军答案第章55此课件下载可自行编辑修改，供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！