通信原理各章重要知识、常考知识总结,通信原理习题及详细答案(第六版)_樊昌信_曹丽娜 编著国防工业出

-1-第一部各章重要习题及详细解答过程第1章绪论1—1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：英文字母E的信息量为105.01log2EI=3.25bit英文字母x的信息量为002.01log2xI=8.97bit1—2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、l/8、l/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，即信息源的熵为niiixPxPH12)(log)(=41log41281log81281log812163log1632165log1652=2.23bit/符号1—3设有四个消息A、BC、D分别以概率1/4、1/8、1/8和l/2传送，每一消息的出现是相互独立的，试计算其平均信息量。解：平均信息量niiixPxPH12)(log)(=41log41281log81281log81221log212=1.75bit/符号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=l/5，PB=1/4，PC=1/4，PD=3/10试计算传输的平均信息速率。解：(1)不同的字母是等可能出现，即出现概率均为1／4。每个字母的平均信息量为niiixPxPH12)(log)(=41log4142=2bit/符号因为每个脉冲宽度为5ms，所以每个字母所占用的时间为2×5×10-3=10-2s每秒传送符号数为100符号／秒(2)平均信息量为-2-niiixPxPH12)(log)(=51log51241log41241log412103log1032=1.985bit/符号平均信息速率为198.5比特/秒1—5国际莫尔斯电码用点和划的序列发送英文字母，划用持续3单位的电流脉冲表示，点用持续1个单位的电流脉冲表示；且划出现的概率是点出现概率的l/3；(1)计算点和划的信息量；(2)计算点和划的平均信息量。解：(1)因为划出现的概率是点出现概率的1/3，所以，点出现的概率为P1=3/4，划出现的概率为P2＝l/4。故，点的信息量为43log21I=0.415bit划的信息量为41log21I=2bit(2)平均信息量H=415.043+241=0.81bit/符号1—6设一信息源的输出由128个不同符号组成，其中16个符号出现的概率为l/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：平均信息量H=321log3211622241log22411122=6.405bit/符号平均信息速率第2章随机信号分析-3--4--5-第3章信道-6-第4章模拟调制系统-7--8-第5章数字基带传输系统-9--10--11--12-第6章正弦载波数字调制系统-13--14--15--16-第7章模拟信号的数字化传输-17--18-第8章模拟信号的数字化传输第9章差错控制编码-19-第二部各章重要知识总计及常考点第一章绪论一、填空题1、（通信）是传递与交换信息的过程。2、（通信系统）是为完成通信任务所需的一切技术设备和传输媒质所构成的总体。3、通信系统由（信源）、发送设备、信道、接收设备、（收信者）五部分组成，其中（信源）的作用是将消息转换成相应的电信号。（发送设备）是对原始电信号进行各种处理和变换，使它变换成适合于信道中传输的形式。4、（模拟信号）参量的取值是连续的或取无穷多个值的，且（直接）与消息相对应的信号，（数字信号）参量只能取有限个值，并且常常（不直接）与消息相对应的信号。5、模拟信号（不一定）在时间上也连续；数字信号（不一定）在时间上也离散。6、某离散消息所含的信息量为（）信息量的单位与底-20-a有关当（a=2）时，信息量的单位为比特，对数以（e）为底时，信息量的单位为奈特。7、对于等概率的二进制波形，其每个符号所包含的信息量为（1b）。8、码元速率与数字信号进制没有关系，只与（码元长度）有关。9、对于一个M进制数字信号，码元速率Rs和信息速率Rb之间的关系为（））对于二进制数字信号Rs=Rb，有时称他们为数码率。二、问答题[问题1]语音信号为模拟信号，所以传输语音信号的系统一定是模拟通信系统，此说法正确吗？为何？答：不对。因为语音信号可以转换为数字信号，然后通过数字通信系统进行传输。[问题2]数字电话与模拟电话有什么区别？答：区别在于数字电话是数字通信系统，语音信号在信道中已经转换为数字信号；而模拟电话是模拟通信系统，语音信号在信道中仍然为模拟信号。三、应用题1、某消息用十六元码序列传送时，码元速率是300baud，问：其信息速率为多少？若改用二元码序列传送该消息，试求信息速率为多少？2、设有4种消息符号，其出现概率分别是1/4,1/8,1/8和1/2。各消息符号出现是相对独立的，求该符号集的平均信息量。s2logbRRM＝-21-3、一个离散信号源每毫秒发出4种符号中的一个，各相互独立符号出现的概率分别为0.4,0.3,0.2，0.1。求该信号源的平均信息量与信息速率。第二章一、填空题1、时域内能量信号的总能量等于（频域内各个频域分量能量的连续）和。周期信号的总的平均功率等于（各个频域分量功率的总和）。2、功率谱只与功率信号频谱的（模值）有关，而与其（相位）无关。3、（数学期望）反映了随机变量取值的集中位置（均值）；（方差）反映了随机变量的集中程度。4、功率谱密度在整个频域内都是均匀分布的噪声称之为(白噪声)。二、问答1、平稳随机过程的功率谱密度和自相关函数之间的关系。答：确定信号的自相关函数)(R与其功率谱()P之间有确定的傅立叶变换关系，平稳随机过程X(t)的自相关函数与其功率谱之间也互为傅立叶变换关系，即-22-1()()()()2jjXXPRedRPed2、平稳随机过程的自相关函数的性质？答：（1）R(0)为X(t)的平均功率：2(0)[()]REXts（2）R(τ)为偶函数：)()(RR（3）R(0)为R(τ)的上界：)0()(RR（4）()R为X(t)的直流功率：2()[()]REXt（5）R(0)=()R为X(t)的交流功率（方差）：2)()0(RR3、什么是窄带高斯噪声？它在波形上有什么特点?它的包络和相位各服从什么概率分布？答：窄带高斯白噪声:若一个高斯噪声满足窄带的假设,即其频谱均被限制在“载波”或某中心频率附近一个窄的频带上,且这个中心频率离开零频率又相当远’则称之为窄带高斯噪声.窄带高斯噪声在波形上的特点:像一个包络和相位都缓慢变化的正弦波.其包络的一维分布服从瑞利分布’其相位的一维分布服从均匀分布.4、什么是随机过程的协方差函数和自相关函数？它们之间有什么关系？它们反映了随机过程的什么性质？答：随机过程的协方差函数随机过程的自相关函数自相关函数和协方差函数之间的关系-23-它们反映了同一随机过程不同时刻的相关程度5、什么是能量信号？什么是功率信号？能量信号和功率信号与周期信号和非周期信号有什么关系？答:能量有限的信号称为能量信号，功率有限的信号是功率信号。周期信号一定是功率信号，能量信号一定是非周期信号。三、应用题1、黑白电视图像每帧含有300000个图像，每个像素有16个等概率出现的亮度等级，要求每秒传输30帧图像。如果要求信噪比为40db，计算传输该黑白图像所要求的最小信道宽带。2、设n（t）是双边功率谱密度为n/2的白噪声，它作用在一个RC低通滤波器上，如图所示，求滤波器输出噪声的功率谱密度和自相关函数。、3、-24-第三章模拟线性调制-25-一，填空题1．幅度调制有常规调幅、双边带调制、单边带调制以及残留边带调制。2.幅度调制中，常规调幅，抑制载波双边带调幅的时域表达式分别为：)cos()()(cc0AMttfAtsDSBc()()cosstftt,3．常规调幅中，根据调幅指数的不同，可以分为正常调幅，满调幅，过调幅三种。4.常规调幅，调制效率的表达式为2AM2AM2m202m2m202mAM222121AAAAAA最大调制效率为1/3，抑制载波双边带调幅的效率为15.形成SSB信号的两种方法是滤波法、相移法6.解调的常用方法为相干解调，包络检波。7.设高斯白噪声双边功率谱密度为2/0n，BPF特性理想，单边带宽为B，则有：BnBnN00i22二．计算题1.已知一个AM广播电台输出功率是50kW，采用单频余弦信号进行调制，调幅指数为0.707。(1)试计算调制效率和载波功率；(2)如果天线用50的电阻负载表示，求载波信号的峰值幅度。-26-2.对双边带信号和单边带进行相干解调，接收信号功率为2mW，噪声双边功率谱密度为3210W/Hz，调制信号是最高频率为4kHz的低通信号。(1)比较解调器输入信噪比；(2)比较解调器输出信噪比。3,用单边带方式传输模拟电话信号。设载频为15MHz,电话信号的频带为300Hz~3400Hz,滤波器归一化值不低于1/1000,设计滤波器的方案第四章．模拟角调制一.填空题1.对任意正弦信号，若有：(()cos()ctAt)，则称之为调角信号。2.倍频的目的是提高(调频指数)，其作用是使输出信号的频率为输入信-27-号频率的某一给定倍数。3.产生调频信号的方法有（直接调频法）和（倍频法）。4.调频信号的解调有(相干)与(非相干)解调两种方法二．问答题1.窄带调频和常规调幅的的主要异同点？相似之处：在+（—）Wc处由载波分量，在+(-)Wc两侧有围绕着载频的两个边带。它们的带宽相同，都是调制信号最高频率的两倍。区别：2.包络检波的定义。解调过程是先由微分器将调频信号转换为调幅调频信号，再由包络检波器提取其包络。三．应用题1.已知受1KHz正弦信号的调制的角调制信号为S(t)=100cos(WcT+25cos(WmT))(1)若为调频波，当Wm增为5倍时，求调频指数及带宽。(2)若为调相波，当Wm减为1/5倍时，求调频指数及带宽。2已知调频信号是8MHz的单频余弦信号，若要求输出信噪比40dB，试比较调制效率为1/3的常规调幅系统和调频指数为5的调频系统的带宽和发射功率。设信道噪声的单边功率谱密度为n=5×10W/Hz，信道损耗α为60dB。-28-第五章模拟信号的波形编码一．填空题1.PCM过程主要由（抽样）、（量化）和（编码）三个步骤组成。2.只要采样频率fs大于或等于被采样信号最高频率fH的（两倍），就可由采样信号不失真地还原被采样信号。-29-3.设带通信号有，N为不超过的最大正整数，若要用带通滤波器不失真地恢复被采样信号，则要满足（）条件。二．简答题1,。对电话信号进行非均匀量化有什么优点？在非均匀量化时，采用压缩和扩张可以提高小信号的信噪比，从而相当于扩大了输入信号的动态范围。2．试述A律PCM编码规则。第1位码M1为极性码，1代表正极性码，0代表负极性码；第2至4位码M2M3M4为段落电平码，表示信号绝对值处在哪个段落，3位码共可以表示8个段落，代表了8个段落的起始电平值；第5至8位码M5M6M7M8表示任一段落内的16个量化电平值。3．试述时分复用的优点。在一条信道上同时传送的若干个基带信号，它们具有相同的抽样频率，但抽样脉冲在时间上交替出现。各路信号占据不同的时隙，称为时分复用。与频分复用相比，时分复用是多路信号占用相同的频率资源，而频分复用则是每路信号各自占用不同的频率资源。三．应用题1．已知某信号m(t)的频谱M(ω)如图所示。将它通过传输函数为H1(ω)的滤波器后再进行理想抽样。（1）抽样速率应为多少？-30-（2）若抽样速率=3，试画出抽