通信原理 简答

第一章

1 何为 数字通信 及其 优点 缺点

数字通信 是 利用数字信号 来传递信息的通信系统，一般包括编码、译码、调制、解调、加密、解密、同步

• 优点： 抗干扰能力强，噪声不积累；传输差错可控；便于处理、存储和交换，保密性好；便于构成综合数字网和综合业务网
• 缺点： 需要较大的传输宽度，对同步要求高，设备复杂

 

2 衡量 有效性 和 可靠性 的 性能指标

• 有效性：频带利用率 和 码元传输速率

传输同样的信源信号：

所需传输带宽越小，频带利用率越高，有效性越高

所需时间越小，码元传输速率越大，有效性越高

$\eta =\frac{R_B}{B}$$\eta = \frac{R_B}{B}$ $R_B=\frac{1}{T_B}$$R_B=\frac{1}{T_B}$

• 可靠性：误码率 和 误信率

  • 误码率： 是接受错误的码元数 在 传输总码元数所占的比例$P_e=\frac{N_e}{N}$$P_e=\frac{N_e}{N}$
  • 误信率： 是接受错误的比特数 在 传输总比特数所占的比例$P_e=\frac{I_e}{I}$$P_e=\frac{I_e}{I}$

 

3 何谓 码元速率 和 信息速率 / 两者的关系

• 码元速率$R_B$$R_B$：每秒传输的码元的数目

• 信息速率$R_b$$R_b$：每秒传输的平均信息量

  • 关系：$R_b=R_B{\log }_{2}M$$R_b=R_B\log_2{M}$ $R_b\text{是}{R}_B\text{的}\text{整}\text{数}\text{倍}$$R_b是R_B的整数倍$

 

4 何为误码率，误信率；关系如何

• 误码率： 是接受错误的码元数 在 传输总码元数所占的比例$P_e=\frac{N_e}{N}$$P_e=\frac{N_e}{N}$
• 误信率： 是接受错误的比特数 在 传输总比特数所占的比例$P_e=\frac{I_e}{I}$$P_e=\frac{I_e}{I}$
• 关系： 它们是描述差错率的两种不同表述；二进制中二者相同

 

第三章

1 什么是白噪声？其频谱 和 自相关函数 有什么特点？ 白噪声在 通过理想低通 或 理想带通滤波器 后的情况？

1. 白噪声 是指 噪声的功率谱密度 在所有频率上均为一常数的噪声

2. 频谱为常数；白噪声仅在 $\tau =0$$\tau=0$ 时才相关，而在其他任意两个时刻的随机变量不相关；同时白噪声的带宽无限，其平均功率为无穷大

3. 白噪声

   在通过理想低通滤波器 输出为 低通白噪声，也称带限白噪声

   在通过理想带通滤波器 输出为 带通白噪声

 

2 何为高斯白噪声？他的 概率密度函数、功率谱密度 如何表示？

1. 高斯白噪声是指 取值的概率密度、分布服从高斯分布的白噪声
2. 其概率密度函数 为 高斯函数，其功率谱密度 为常数

 

第五章

1 什么是去加重？目的？原理？

去加重就是 在解调器输出端接一个 传输特性随频率增加而滚降的线性网络 $H_d(f)$$H_d(f)$

• 目的： 将调制频率高频端的噪声衰减，使总的噪声功率减小

输出端的去加重网络将输出噪声降低，因此有效地提高了调制信号高频端的输出信噪比，进一步改善调频系统的 噪声性能

 

2 预加重？目的？原理

去加重 引起传输信号 产生频率失真，因此在调制器前加入一个 预加重网络 $H_p(f)$$H_p(f)$

• 目的：是人为地提升调制信号的高频分量，以抵消去加重网络 $H_d(f)$$H_d(f)$ 的影响

在信道噪声介入之前加入的，它对噪声无影响

 

第六章

1 研究数字基带信号功率谱的意义何在？信号带宽怎么确定？

1. 意义：通过频谱分析，可以确定 需要占据频带宽度，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。故可以针对信号谱的特点来选择 相匹配的信道，或根据信道的传输特性 来选择适合的 信号形式 或 码型

2. 信号带宽的确定 $NRZ(\tau =T_B)$$NRZ(\tau=T_B)$

   基带信号的带宽 $B_S=\frac{1}{\tau }=f_B$$B_S=\frac{1}{\tau}=f_B$

   $RZ(\tau =\frac{T_B}{2})$$RZ(\tau=\frac{T_B}{2})$ 基带信号的带宽为 $B_S=\frac{1}{\tau }=2f_B$$B_S=\frac{1}{\tau}=2f_B$ 其中 $f_B=\frac{1}{T_B}$$f_B=\frac{1}{T_B}$ 是位定时信号的频率

 

2 何谓 奈奎斯特速率 和 奈奎斯特带宽？此时的频带利用率？

1. 在理想低通传输系统中，不存在码间干扰，这时基带传输系统达到极限情况，把这种理想低通传输系统的带宽 称为 奈奎斯特带宽，最高的传输速率 称为 奈奎斯特速率
2. 理想低通传输系统中：$B=\frac{1}{2T_B}(Hz)$$B=\frac{1}{2T_B}(Hz)$ 而输入数据以 $R_B=\frac{1}{T_B}$$R_B=\frac{1}{T_B}$ 波特的速率进行传输，频带利用率 $\eta =\frac{R_B}{B}=2(Baud/Hz)$$\eta=\frac{R_B}{B}=2(Baud/Hz)$

 

3 什么是眼图？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 HDB3 码的眼图 应是什么样的图形？

1. 眼图是通过示波器 观察接收端的基带信号波形，从而估计和调整系统性能的一种方法

2. 作用：

   • 定性反应码间串扰的大小 和 噪声大小
   • 指示接收滤波器的调整，以减小码间串扰，改善系统性能，
   • 可以获得有关传输系统性能信息

3. 性能：

   • 最佳抽样时刻 是 眼睛张最大的时刻
   • 定时误差的灵敏度 是 眼图斜边的斜率，斜率越大，对定时误差就越灵敏
   • 图中的阴影区域垂直高度 表示 抽样时刻上 信号受噪声干扰的畸变程度范围
   • 图中央的横轴位置 对应 判决门限电平
   • 在抽样时刻上，上下阴影区的间隔距离之半为 噪声容限，则若噪声瞬时值超过这个范围可能发生错判

4. 中间会有一条代表0的水平线

 

4 眼图放在什么位置？

用一个示波器 接在 抽样判决器的输入端（抽样判决器前）

 

5 什么是滚降？

为了解决低通特性存在的问题，可以使理想带通滤波器特性的边沿缓慢下降

 

第七章

1 什么是数字调制？与 模拟调制 相比有哪些 异同点？

1. 数字调制是指 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

2. 相同点：都有调幅、调频、调相 三种基本形式，并可以派生出多种其他形式

   不同点：

   • 数字调制 是载波信号的参量 进行离散调制，在接收端 对载波信号的离散调制参量 估值
   • 模拟调制 是载波信号的参量 进行连续调制，在接收端 对载波信号的连续调制参量 估值

 

2 什么是绝对相移 / 相对相移？两者关系？

1. 用载波的相位 直接表示码元，称为绝对相移
2. 用相邻码元的相对载波相位值 表示数字信息，称为相对相移
3. 相对相移信号可以看作是 把数字信息序列绝对码 换成 相对码，根据相对码进行绝对移相(调相) 而成

 

3 二进制数字调制系统 的 误码率 与哪些因素有关？

调制方式	$2DPSK<2PSK<2FSK<2ASK$$2DPSK<2PSK<2FSK<2ASK$
解调方式	一般情况下 相干解调 < 非相干解调
信噪比	信噪比越高，误码率越低

 

第十章

1 PCM 电话通信通常用的 标准抽样频率为： 8000Hz

2 信号量化的目的？

使信号取值离散；将模拟信号 变成 数字信号的一部分

3 对电话信号进行 非均匀量化 有什么优点？

电话信号主要集中在 小幅度区间，故采用非均匀量化，能够改善信号量噪比和传输比特数

4 在PCM电话信号中，为什么常用折叠码 进行编码？

电话信号主要集中在 小幅度区间，故采用折叠码进行编码，可以减少误码率对信号造成的影响