《通信原理》课后题 樊昌信
时间：2023-08-21 01:37:00
第一章 绪论
1-2 什么是数字信号？模拟信号是什么？两者的根本区别是什么？
答:数字信号:电信号的参数值只能取有限值。模拟信号:电信号的参数值是连续的。
两者的根本区别在于携带信号的参数是连续值还是离散值。
1-3什么是数字通信？数字通信偶有哪些优缺点？
答：使用数字信号传输信息的通信系统是数字通信系统。优点：抗干扰能力强，无噪音
积累传输错误可控；现代数字信号处理技术易于处理、变换和存储数字信息；
集成，使通信设备微型化，重量轻；加密方便，保密性好。缺点:一般需要大的
传输带宽；系统设备复杂。
1-4 一般模型中数字通信系统各部分的主要功能是什么？
答：信源编码：提高信息传输的有效性（通过数字压缩技术降低码速率），完成 A/D 转换。
信道编码/译码：增强数字信号的抗干扰能力。
加密与解密：添加密码，以扰乱数字序列。
数字调制与解调：将数字基带信号的频谱转移到高频，形成适合在信道中传输的带
通信号。
同步：在时间上保持收发两端的信号一致。
1-5 通信系统按调制方式如何分类？
答:基带传输系统和带通传输系统。
1-6 如何根据传输信号的特点对通信系统进行分类？
答：模拟通信系统和数字通信系统。
1-7 通信系统如何根据传输信号的重用进行分类？
答：FDM,TDM,CDM。
1-8 按照什么标准对单工、半双工、全双工的通信方式进行分类？解释他们的工作方式。
答:根据消息传递的方向和时间关系进行分类。单工通信:消息只能单向传输。半双工:通信
双方都可以收发信息，但不能同时收发。全双工通信:双方可以同时通信
收发消息。
1-9 根据数字信号元的排列顺序分为哪两种通信方式？它们的适用场合和特点？
答：分为并行传输和串行传输。并行传输通常用于设备之间的近距离通信，如计算机
与打印机之间的数据传输。串行传输和远程数据传输。
1-10 通信系统的主要性能指标是什么？
答:有效性和可靠性。
1-11 衡量数字通信系统有效性和可靠性的性能指标是什么？
答:有效性:传输速率，频带利用率。
可靠性：误码率、误信率。
1-12 码元率和信息率是多少？它们之间的关系是什么？
答:码元率:单位时间(1) 秒)传输码元的数量。
信息速率：单位时间内传递的平均信息量或比特数。
R b = R B * log 2 M
1-13 什么是误码率和误信率？它们之间的关系是什么？
答:误码率:传输总码元数中错误接受码元的比例。
误信率：传输总比特数中戳不接受比特数的比例。
1-14 信息中包含的信息量与以下因素有关？
（1）消息出现的概率；（2）消息的种类；（3）消息的重要程度；
答:消息中包含的信息量是消息概率的函数。
第 二 章 确知 信号
2-1 什么是确认信号？
答:值是随时确定和可预测的信号。
2-2 分别说明能量信号和功率信号的特性。
答:能量信号的能量等于正值有限，但平均功率为零。
功率信号的平均功率等于有限的正值，但其能量是无限的。
2-3 用语言描述单位冲激函数的定义。
答:单位冲激函数可以看作是一个无限，宽度无限，面积无限 1 的脉冲。
2-4 单位阶跃函数函数的曲线。
2 2. .5 5 用于描述信号的四个频率特征。
2-6 频谱密度 S(f) 和频谱 C(jn ω 0 ) 什么是量纲？
答:频谱密度单位V/Hz ，频谱单位 V。
2-7 自相关函数的性质是什么？
2-8 冲击响应的定义是什么？冲击响应的福利叶变换等于什么？
答:输入为冲激函数 δ (t) 傅里叶变换等于系统函数引起的响应成为单位冲激响应。
第 三 章 随 机过 程
3-1 什么是随机过程？它的特点是什么？
答：随机过程是一种具有变量过程和时间函数的随机变化过程。
3-2 随机过程的数字特征是什么？随机过程的特征是什么？
答：均值：表示随机过程n 样本函数曲线的摆动中心。
方差：表示随机过程的时间t 相对于均值 a(t)偏差程度。
相关函数：表示随机变量在任何两个时刻的相关性。
3-3 什么是严稳？什么是广义稳定？他们之间的关系是什么？
答:严稳:随机过程: δ (t)任何有限维分布函数都与时间起点无关。
广义平稳：①平均值与t无关，是常数 a。②自相关函数只与时间间隔 τ = t 1 - t 2 有关。
严格稳定的随机过程必须广义稳定，否则不一定成立。
3-4 自相关函数在稳定过程中的性质是什么？它与功率谱密度有什么关系？
答:自相关函数性质:
3-5 什么是高斯过程？它的主要性质是什么？
答：如果随机过程 ξ (t)的任意n 维分布服从正态分布，成为高斯过程。
性质:(1)高斯过程n 维度分布仅取决于平均值、方差和归一化协方差。
(2)广义稳定的高斯过程严格稳定。
(3)如果高斯过程在不同时刻的值不相关，那么它们也是同级独立的。
(4)线性变换后高斯过程产生的过程仍然是高低过程。
3-6 高斯随机变量的分布函数和Q(x)函数以及erf(x)函数之间的关系是什么？ erfc(x)函数
定义和性质。
3-7 当随机过程通过线性系统时，输出与输入功率谱密度之间的关系如何？如何找到输出过程的平均值
值，自相关函数？
答：
3-8 窄带随机过程是什么？其频谱和时间波形的特点是什么？
答：若随机过程 ξ (t)中心频率的频谱密度集中 f c 附近相对狭窄的频带范围 Δ f 内，即满足 Δ
f ? f c 条件，且 f c 远离零频率，责称该 ξ (t)随机过程为窄带。
其频谱集中在 f c 波形就像包络和相位随机缓变的正弦波。
3-9 窄带高斯过程的包络和相位服从什么概率分布？
答:瑞利分布均匀。
同相分量和正交分量在3-10窄带高斯过程中的统计特征是什么？
答:如果高斯过程稳定，同相分量和正交分量也是稳定的高斯过程，方差相同，相同
同相分量和正交分量的时间相互不相关或统计独立。
3-11 合成包络服从正弦波加窄带高斯噪声的分布是什么？
答:广义瑞利分布(莱斯分布)。
3-12 什么是白噪声？其频谱和自相关函数的特点是什么？白噪声通过理想的低通量或理想的带式过滤器
波器后情况如何？
答:噪声的功率谱密度是所有频率的常数，称为白噪声。
频谱为常数，自相关函数仅为 R(0)处为∞。
通过理想的低通和理想的带通滤波器，白噪声分别变为带限白噪声和窄带高斯白噪声。
3-13 什么是高斯白噪声？如何表示其概率密度函数和功率谱密度？
答：白噪声值的概率分布服从高斯分布，称为高斯白噪声。
3-14 不相关、统计独立、正交的含义是什么？它们之间的关系是什么？
答:当两个随机过程保持统计独立时，必然无关紧要，反之亦然(高斯随机过程)
例外）。
正交一定不相关，反之亦然。
统计独立必须正交，反之亦然。
综上所述，独立统计的条件最严格，其次是正交，最后不相关。
第 四 章 信道
4-1 有哪些种类的无线信道？
A:所有能传播电磁波的空间都可以称为无线信道。
4-2 地波传播能达多远？它适用于什么频段？
答:传播距离几百到几千km，频率 2M以下。
波传播4-3天能达到多远？适用于什么频段？
答：传播距离 10 5 km以上频率为 2M到30M 之间。
4-4 视距传播距离与天线高度有什么关系？
答：
4-5 散射传播有哪些种类？适用于哪些频段？
答:电离层散射:30M ～ 60M；对流层散射：100M ～ 4000M；流星余迹散射：30M ～ 100M。
4-6 什么是多径效应？
答:电波传播信道中多径传输引起的干扰延迟效应。
4-7 什么是快衰落？什么是慢衰落？
答:快速衰落:衰落引起的包络变化周期类似于码元周期。
慢下降：包络变化速度远小于码元变化速度。
4-8 什么是恒参信道？什么是随参信道？它们对信号传输的主要影响是什么？
答:恒参信道:信道的基本特征不随时间变化或变化很小。(线性失真)
信道基本特征随机变化。(多径效应)
4-9 什么是加性干扰？乘性干扰是什么？
答：加性干扰：噪声叠加在信号上，无论是否有信号，噪声总是存在的。
4-10 有线信道有哪些种？
答：明线、对称电缆、同轴电缆、光纤。
4-11 何谓阶跃型光纤？何谓梯度型光纤？
答：阶跃型光纤:折射率在两种介质内是均匀不变的，仅在边界处发生突变。
梯度型光纤：光纤的折射率随半径的增大而逐渐减小。
4-12 何谓多模光纤？何谓单模光纤？
答：多模光纤：光纤内有多条传输路径。
单模光纤：仅有一条传输路径。
4-13 适合在光纤中传输的光波波长有哪几个？
答：1.31μm，1.55μm。
4-14 信道中的噪声有哪几种？
答：一般可分为人为噪声（电火花干扰，家用电器产生的电磁波辐射等）和自然噪声（各
种电磁辐射以及热噪声）。
4-15 热噪声是如何产生的？
答：热噪声来源于一切电阻性元器件中的电子的热运动。
4-16 信道模型有哪几种？
答：调制信道和编码信道。
4-17 试述信道容量的定义。
答：信道容量表示能够传输的最大平均信息速率。（可以人为是无码间串扰的速度）
4-18 试写出连续信道容量的表达式由此式看出信道容量的大小决定于哪些参量？
答：
第 五 章 模拟调制系统
5-1 何谓调制？ 在通信系统中的作用是什么？
答：调制是指按调制信号的变化规律去控制高频载波的某个参数的过程。
作用：1．对于无线信道，有利于天线对信号进行接收。
2．通过信号的频率搬移，提高信道的利用率。
3．扩展信号带宽，减少干扰和衰落。
5-2 什么是线性调制系统？常见的线性调制方式有哪些？
答：已调信号的频谱在频域内做简单搬移，不产生信的频率分量。
常见的线性调制方式：AM DSB SSB VSB。
5-3 AM信号的波形和频谱有哪些特点？
5-4 与未调载波的功率相比，AM信号在调制过程中功率增加了多少？
答
5-5 为什么要抑制载波？相对于AM信号来说，抑制载波的双边带信号可以增加多少功效？
答：因为载波功率对于接收端来说是无用的功率，不包含任何用信息。
DSB的调制效率为 100%。
5-6 SSB信号的产生方式有哪些？各有何技术难点？
答：有滤波法和相移法。
滤波法：滤波器无法实现理想的特性，而且信号中含有低频或者直流分量时无法使用。
相移法：宽带相移网络无法对所有频率分量都做到精确的 π/2 相移。
5-7 VSB滤波器的传输特性应满足什么条件？为什么？
答：滤波器的传输特性H( ω )必须在 ω c 处具有互补特性。根据无失真传输要求，振幅特性
应该是一条水平直线。
5-8 如何比较两个模拟通信系统的抗噪声性能？
答：可以通过比较两个系统在相同输入信号功率和信道条件下的输出性噪比来比较抗噪声
性能。
5-9 DSB和 SSB调制系统的抗噪声是否相同？为什么？
答：DSB与 SSB的抗噪声性能是一致的。因为在相同的输入信号功率和噪声条件下，两者
的输出信噪比一致。
5-10 什么是频率调制？什么是相位调制？两者关系如何？
答：频率调制：调制时，载波的频率随调制信号变化。
相位调制：载波的相位随调制信号变化。
频率调制和相位调制可以通过微分和积分相互转化。
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？
答：门限效应：当输入信噪比低于一定数值时，解调器的输出信噪比急剧恶化，称为门限
效应。
由于包络检波属于非相干检波，解调器端不存在与调制信号相关的信号来提取调制信
号，从而使信号淹没在噪声中，难以识别。
5-12 为什么相干解调不存在门限效应？
答：因为对于相干解调，信号和噪声可以分别进行解调，输出端总是单独存在有用信号项。
5-13 比较调幅系统和调频系统的抗噪声性能。
答:调幅系统的抗噪声性能远低于调频系统。在相同的输入信号A和噪声 n 0 下，调频系统的
输出信噪比是AM系统的3 mf2 倍。
5-14 为什么调频系统可以进行带宽和信噪比的互换，而调幅不能？
答：见公式。
5-15 FM系统的调制制度增益和信号带宽的关系如何？这一关系说明了什么问题？
答：通过增大调制指数 m f
，可以迅速改善抗噪声性能。
5-16 FM系统产生的门限效应的主要原因是什么？
答：因为FM解调时采用了非相干解调。
5-17 FM系统中采用加重技术的原理和目的是什么？
答：鉴频器的输出噪声功率谱随f 的增大而呈抛物线形状增大，对于语音信号，主要能量
都集中在低频，因此，在高频部分，信号的功率谱密度最小而噪声的很大，致使高频段信
噪比明显下降。
目的：通过添加预加重网络，人为提高高频段信号的功率谱密度，增加输出信噪比。
5-18 什么频分复用？
答：频分复用是一种按频率划分信道的复用方式。
第 六 章 数字基带传输系统
6-1 数字基带传输系统的基本结构及各部分的功能如何？
前面有，不再赘述。
6-2 数字基带信号有哪些常用的形式？它们各有什么优点？它们的时域表达式如何？
答：单极性：电脉冲之间无间隔，极性单一，，易于用 TTL,CMOS电路产生。
双极性：当0,1 等概出现时无直流分量，接收端判决电平为零，抗干扰能力强。
归零：单极性NR可以提取定时信息。
非归零：
差分：可以消除设备初始状态的影响，特别是相位调制系统中可以用于解决相位模糊
问题。
多电平：可以提高比特率。
6-3 研究数字基带信号功率谱的意义何在？信号带宽怎么确定？
答：通过频谱分析，可以确定信号需要占据的频带宽度，还可以获得信号谱中的直流分量、
位定时分量、主瓣宽度和谱滚降衰减速度等信息。如此可以选择匹配信道，码型。
6-4 构成AMI 码和 HDB 3 码的规则是什么？它们各有什么优缺点？
答：规则自己看。
AMI码优点：无直流成分，高，低频分量少，能量集中在频率为 1/2码速处；编码电
路简单，可利用传号极性交替这一规律观察误码情况。缺点：当码元出现长连 0 时，信号
电平长时间不跳变，造成提取定时信号困难。
HDB 3 码优点：AMI的都有，且克服了其缺点。缺点，编码复杂。
6-5 简述双相码和差分码的优缺点。
答：双相码优点：含有丰富定时信息，无直流分量，编码过程简单。缺点：占用带宽加倍，
频带利用率降低。
差分码：同上，但是克服其因极性反转引起的译码错误。
6-6 什么是码间串扰？它是怎么产生的？对通信质量有什么影响？
答：ISI：由于系统传输总特性不理想，导致前后码元的波形畸变，展宽，并使前面的波形
出现很长的拖尾，蔓延到当前的抽样时刻上，从而对当前码元的判决造成干扰。
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？其相应的冲击响应应
具有什么特点？
答：
其冲激响应在区间内经过平移，叠加，应该是一个常数。
6-8 何谓奈奎斯特速率和奈奎斯特带宽？此时频带利用率有多大？
答：设码元周期为 T s ，则将1/2 T s 称为奈奎斯特带宽，将无码间串扰的最高传输速率1/ T s
称为奈奎斯特速率。
6-9 什么是最佳判决门限电平？
答：使误码率最小的判决门限电平称为最佳门限电平。
6-10 在二进制基带传输系统中，有哪两种误码？它们各在什么情况下发生？
答：码间串扰，信道加性噪声。
6-11 当P(1)=P(0)=1/2时，对于传送单极性基带波形和双极性基带波形的最佳判决门限电
平各为多少？为什么？
答：单极性：A/2，双极性：0。
6-12 无码间串扰时，基带系统的误码率和哪些因素有关？如何降低系统的误码率？
答：和信噪比有关。通过使用不同的码型和提高信噪比可以改善误码率。
6-13 什么是眼图？它有什么用处？由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 HDB 3 码的眼图应是什么样的图形？
答：通过用示波器观察接收端的基带信号波形，来股业绩和调整系统性能的方法。
由眼图可以得到的信息：
(1) 抽样最佳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，对定时误差越敏感。
(3) 图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) 图的中央的横轴位置对应于判决门限电平。
(5) 抽样时刻上，上下阴影区的间隔距离之半为噪声容限。
(6) 图中倾斜阴影带与横轴相交的区间表示了接受波形零点位置的变化范围。过零畸
变。
6-14 什么是部分响应波形？什么是部分响应系统？
答：人为地，有规律地在码元抽样时刻引入码间串扰，并在接收端加以消除，从而可以达
到改善频谱特性，压缩传输频带，使频带利用率提高到理论上的最大值，并加速传输波形
尾巴的衰减和降低对定时精度要求目的，将这这种波形称为部分响应波形。利用部分响应
波形传输的基带传输系统称为部分响应系统。
6-15 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？
答：频域均衡：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总特性接近无失真传输条件。
时域均衡：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冲激响应
满足无码间串扰条件。
6-16 时域均衡器的均衡效果是如何衡量的？什么是峰值失真准则？什么是均方失真准则？
答：峰值失真，均方失真。
第 七 章 数字带通传输系统
7-1 什么是数字调制？它与模拟调制相比有哪些异同点？
答：利用数字基带信号控制载波，把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调
制。
其调制信号为离散信号。
7-2 数字调制的基本方式有哪些？其时间波形上各有什么特点？
答：ASK,FSK,PSK。
ASK通过波形的有无或者极性的反转反应0 或者1。
FSK通过频率的变化来表示 0 和 1，振幅不变。
PSK通过相位的变化表示信号，振幅不变。
7-3 什么是振幅键控？OOK信号的产生和解调方法有哪些？
答：振幅键控：利用载波的幅度变化来传递数字信息，其频率和初始相位保持不变。
OOK信号通常有两种调制方式：模拟调制法和键控法。
解调方式：非相干解调（包络检波法）和相干解调法（同步检测法）。
7-4 2ASK信号传输带宽与波特率或基带信号的带宽有什么关系？
答：B=2 f s 。其传输带宽为基带信号带宽的两倍。
7-5 什么是频移键控？2FSK信号产生和解调方法有哪些？
答：频移键控：利用载波的频率变化来传递数字信息。
产生方式：模拟调制法和键控法。
解调方式：相干解调、非相干解调、鉴频法、差分检测法、过零检测法等。
7-6 2FSK信号相邻码元的相位时候连续变化与其产生方法有何关系？
答：由调频法产生的 2FSK 信号在相邻码元之间的相位是连续变化的，而键控法产生的
2FSK 信号是由电子开关在两个独立的频率源之间转换形成，故相邻码元之间相位不一定连
续。
7-7 相位不连续2FSK信号的传输带宽与波特率或基带信号的带宽有什么关系？
答： B
2FSK ≈ | f 1 −f 2 | +2f s
7-8 什么是绝对相移？什么是相对相移？它们有何区别？
答：以载波的不同相位直接表示二进制数字信号的方式称为绝对相移方式。
以当前码元相位与前一码元的相位差来表示二进制数字信号的方式称为相对相移方式。
在绝对相移中，相位变化是以未调载波的相位作为参考基准的，而相对相移是以前一
相邻码元的相位为参考基准的。
7-9 2PSK信号和 2DPSK 信号可以用哪些方法调制和解调？
答：2PSK通常使用相干解调法解调。
2DPSK通常使用相干解调加码反变换法和差分相干解调法（相位比较法）。
7-10 2PSK 信号和 2DPSK信号的功率谱及传输带宽有何特点？它们与OOK 的有何异同？
答：2PSK与 2DPSK 的功率谱完全一样。
B 2DPSK =B 2PSK =2f s
与OOK基本一致，差别是在 ±f c 处不存在离散谱（即载波分量）。
7-11 二进制数字调制系统的误码率和哪些因素有关？
答：一般与信道噪声干扰和码间串扰有关。
7-12 试比较OOK系统、2FSK系统、2PSK系统和 2DPSK系统的抗噪声性能。
答：2PSK最好，2FSK次之，OOK 最差，2DPSK在 P e 很小时大约是 2PSK的两倍。
7-13 2FSK 与 2ASK 相比有哪些优势？
答：对于 2ASK 系统，其判决门限为 a/2（当 P(0)=P(1)时），它与接收机输入信号幅度有
关，因此对信道特性变化敏感，性能最差。
对于 2FSK 系统，判决器根据上下两个支路解调输出样值的大小来做出判决，不需要人
为设置判决门限，对信道变化不敏感。
7-14 2PSK 与 2ASK 和 2FSK 相比有哪些优势？
答：2PSK相对于 2ASK 对信道变化不敏感，接收机总能保持最佳判决门限状态，而且占用
的带宽与2ASK相同。
2FSK 相对 2ASK 对信道变化不敏感，但是占用带宽大于2ASK。
7-15 2DPSK与 2PSK相比有哪些优势？
答：2DPSK 使用差分编码，在解调过程中不存在“反相工作”的现象。
7-16 何谓多进制数字调制？与二进制数字调制相比，多进制数字调制有哪些优缺点？
答：每个码元传输多个比特信息的调制方式称为多进制数字调制。
相对于二进制数字调制，多进制数字调制由于在带宽不变的情况下每个码元携带的比
特信息增加，因而频带利用率提高了。缺点是为了达到相同的误码率，和二进制系统相比
接收信号信噪比需要更大，即需要更大的发送信号功率。
第 八 章 新 型数字带通调制技术
8-1 何谓MSK？其中文全称是什么？MSK信号对每个码元持续时间 T s 内包含的载波周期数有
何约束？
答：MSK：Minimum Shift Keying 最小频移键控。
每个码元持续时间内包含的载波周期数必须是 1/4周期的整数倍。
8-2 试述MSK 的6个特点？
答：
8-3 何谓GMSK？中文全称设计什么？GMSK信号有何优缺点？
答：GMSK：Gaussian MSK 高斯最小频移键控。
优点：相对于 MSK，有更加集中的功率谱密度，对邻道干扰更小。
缺点：有码间串扰（ISI）。
8-4 何谓OFDM？其中文全称是什么？OFDM信号的主要优点是什么？
答：OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing 正交频分复用。
可以有效克服多径效应对信号的影响，并且有以下特点：
（1） 为了提高频率利用率和增大传输速率，各路子载波的已调信号频谱有部分重叠。
（2） 各路已调信号是严格正交的，以便接收端能完全地分离各路信号。
（3） 每路子载波的调制时多进制调制。
（4） 每路子载波的调制制度可以不同，根据各个子载波处信道特性的优劣不同采取
不同的体制。
8-5 在OFDM信号中，对各路子载波的间隔有何要求？
答： ∆ f min =1/Ts
8-6 OFDM体制和串行单载波体制相比，其频带利用率可以提高多少？
