通信概论课后作业答案.docx

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通信概论课后作业答案

通信概论课后作业答案

（P28）2什么是数字信号？

什么是模拟信号？

为什么说PAM信号不是数字信号？

信号幅度在某一范围内可以连续取值的信号，称为模拟信号；而信号幅度仅能够取有限个离散值的信号称为数字信号。

PAM信号是将模拟信号取样后产生的信号，它虽然在时间上是离散的，但幅值上仍然是连续的，因此仍然是模拟信号。

3什么是信号带宽？

信号带宽与什么因素有关？

通过信号的频谱图可以观察到一个信号所包含的频率分量。

我们把一个信号所包含的最高频率与最低频率之差，称为该信号的带宽。

7画出并解释通信系统的一般模型

在通信系统中，发送消息的一端称为信源，接收消息的一端称为信宿。

连通信源和信宿之间的路径称为信道。

信源发出的消息首先要经发送设备进行变换，成为适合于信道传输的信号形式，再经信道一定距离传输后由接收设备做出反变换恢复出原始的消息，最后被信宿接收。

而消息在整个传送过程中的任何一点都有可能受到噪声的干扰。

据此，我们可以得到图所示的通信系统一般模型。

10设调制速率为4800波特，当每个信号码元代表8bit二进制代码时，试问该系统的数据传输速率是多少？

R=Blog2N（bit/s）=4800log28（bit/s）=14400bit/s

12信号带宽与信道带宽的匹配主要考虑什么因素？

如果二者不匹配会产生什么影响？

二者匹配最主要考虑的是频带匹配。

如果被传输信号的频率范围与信道频带相匹配，对信号的传输不会有什么影响；如果信号的有效带宽大于信道带宽，就会导致信号的部分成分被过滤掉而产生信号失真。

实际当中可能出现下列几种情况：

（1）如果信号与信道带宽相同且频率范围一致，信号能不致损失地通过信道；

（2）如果信号与信道带宽相同但频率范围不一致，该信号的部分频率分量肯定不能通过信道。

此时，需要进行频率调制把信号的频带通过频率变换适应信道的频带；

（3）如果信号带宽小于信道带宽，但信号的所有频率分量包含在信道的通带范围内，信号可以无损失地通过信道；

（4）如果信号带宽大于信道带宽，但包含信号大部分能量的主要频率分量包含在信道的通带范围内，通过信道的信号会损失部分频率成分，但仍可能完成传输；

（5）如果信号带宽大于信道带宽，且包含信号相当多能量的频率分量不在信道的通带范围内，这些信号频率成分将被滤除，信号严重畸变失真。

14香农公式的用途是什么？

通信系统一般模型

S）（比特/秒）表明当信号与信道加性高斯白噪声的平均功率给N

定时，在具有一定频带宽度的信道上，理论上单位时间内可能传输的信息量的极限值。

其主要用途是指出了在信道容量C、信道带宽B和信噪比S/N之间可以通过相互提升或降低取得平衡。

例如，在扩频通信中通过增大信道带宽来降低对信噪比的要求。

15多路复用的目的是什么？

常用的多路复用技术有哪些？

多路复用是利用同一传输媒介同时传送多路信号且相互之间不会产生干扰和混淆的一种最常香农公式C?

Blog2（1?

用的通信技术。

在发送端将若干个独立无关的信号合并为一个复合信号，然后送入同一个信道内传输，接收端再将复合信号分解开来，恢复原来的信号。

多路复用可以大大提高线路利用率，节省线路开支。

常用的多路复用技术包括频分、时分和码分。

18什么是载波键控？

有哪些载波键控？

用数字信号对载波信号进行调制称为数字调制。

其中，用数字信号调制正弦载波信号又称为载波键控，包括幅移键控、频移键控和相移键控。

（P94）1什么是光纤通信？

它有哪些特点？

光纤通信是以光波信号作为载体，以光导纤维作为传输媒介的一种通信手段。

光纤通信的特点如下：

（1）传输损耗小，中继距离长

（2）传输频带宽，通信容量大（3）抗电磁干扰，保密效果好

（4）体积小、重量轻、便于运输和敷设（5）原材料丰富、节约有色金属、有利于环保。

（6）技术上较复杂：

光纤质地脆弱易断，需要增加适当保护层加以保护，保证其能承受一定的敷设张力；切断和连接需要高精度溶接技术和器具。

2光纤的结构是怎样的？

光纤通常是多层同轴圆柱体，自内向外为纤芯、包层、涂覆层。

如图所示。

2b包层125μm纤芯

5~10μm包层125μm纤芯50~70μm

2a单模光纤

（a）裸纤的结构

3从不同的角度来看，光纤有哪些分类？

根据光纤制造材料的成分、折射率的分布、传输模式、工作波长以及ITU-T的建议标准可以把光纤按照下表做出分类。

（课本80、81页的表4-1）

5光纤有哪些传输特性？

光纤的传输特性主要包括传输损耗、色散和非线性效应。

（1）光纤的传输损耗：

光波在光纤中传输时，随着传输距离的增加光功率逐渐下降。

衡量损耗特性的参数称为光纤的损耗系数

dB/km

（2）光纤的色散：

光源信号难以做到纯粹的单色光，所以含有不同波长成分，这些不同波长成分在折射率为n1的传输介质中传输速度不同，从而导致部分光信号分量产生不同的延迟，这种现象称为光纤的色散。

有模式色散、材料色散和波导色散。

多模光纤主要考虑模式色散，可以忽略波导色散。

单模光纤没有模式色散，所以主要考虑材料色散和波导色散。

（3）非线性效应：

随着光纤中光功率的增大、WDM的应用，光纤非线性效应成为影响系统的主要因素。

光纤中的非线性效应分为两类:

非弹性过程和弹性过程。

由受激散射引起的非弹性过程主要有受激布里渊散射和受激喇曼散射。

由非线性折射率引起的弹性过程主要有自相位调制、交叉相位调制和四波混频。

6导致光纤损耗有哪些原因？

光纤损耗产生的主要原因是吸收和散射造成的；其次，光纤结构不完善也有可能导致损耗。

吸收损耗是由于光纤材料和杂质对光能进行吸收，使得光以热能的形式消耗于光纤中。

散射损耗是由于制造材料的密度和成份不是很均匀，进而使折射率不均匀，当光波通过不均匀媒介时，部分光束多模光纤

（b）光纤的尺寸

将偏离原来方向而分散传播。

光纤弯曲到一定程度后，会使光的传输途径改变，使一部分光线渗透到包层或穿过包层成为辐射模向外泄漏损失掉，从而产生辐射损耗。

（P156）1什么是移动通信？

它有哪些特点？

移动通信指移动用户之间或移动用户与固定用户之间所进行的通信。

相对于固话通信而言移动通信具有如下一些特点:

1）频率资源有限

2）易受外界干扰

3）具有无线通信的各种效应:

（1）多径效应

（2）阴影效应（3）多普勒效应（4）远近效应

4）系统设备复杂

5）对移动设备的要求高

6）安全与保密问题

2从不同的角度看，移动通信有哪些分类？

按照不同的分类方法，可把移动通信系统作如下分类：

（1）按照使用区域可分为陆地、海上和航空移动通信系统。

（2）按照基站配置方式可分为大区制、中区制和小区制移动通信系统。

（3）按照传输信号类型可分为模拟和数字移动通信系统。

（4）按照运行方式可分为专用和公用移动通信系统。

（5）按照系统用途可以分为移动电话通信系统、无线寻呼系统、无绳电话通信系统和集群通信系统。

3移动通信使用哪些频段？

使用特高频（UHF）分米波0.3-3GHz波段视距波，常见的是900Mhz和1800Mhz。

4什么是频分多址？

时分多址和码分多址？

在无线通信系统中，为了提高系统效率、增加系统容量，让若干个用户共用一个发射台进行相互间的多边通信，称为多址通信。

1）频分多址（FDMA）：

以载频频率的不同来区分用户。

每个用户使用一个载频，相邻载频之间留有足够保护间隔，防止频率漂移导致的信号重叠。

2）时分多址（TDMA）：

把一个信道的整体时间分割成若干时隙，再按照时隙分配原则，使每个用户占用其中的一个时隙来传送信号。

3）码分多址（CDMA）：

每个用户分配一个唯一的地址码（称为伪随机二进制序列码或PN码）进行扩频传输。

接收端也使用相同的地址码识别检测信号，利用地址码相互之间的正交性（或准正交性）来区分不同的用户。

参考图7-2~7-5。

5什么是蜂窝制移动通信？

B

B

G

A

F

E

G

A

F

EDDBCCFEGADC

蜂窝移动电话网是把若干个相邻的无线小区作为一个无线区群（图中A~G小区），再由若干个无线区群组成一个无线服务区，一个区群中的小区分别使用不同的载频，图中标有相同字母的小区

使用相同的频率，而相邻的另一个区群可以重复使用相同的载频。

本例中小区频率复用因子为1/7，每个小区都有可用信道总数的七分之一。

这种把较大的移动通信服务区分割成许多以正六边形为基本几何形状的小区，状似蜂窝，故名蜂窝移动通信系统。

6简述蜂窝移动通信的工作原理

无线蜂窝移动通信的工作原理是把一个地理区域划分成若干个无线小区。

每个小区由一个小功率无线基站台（简称基站）来提供服务。

由于基站功率较小，信号强度影响范围有限，因此同一频率的载频可以在相距一定距离的另一个小区中再次使用，称为频率复用。

在移动过程中通话的用户从一个小区到下一个小区移动过程中，系统能够自动地为其提供连续不断的信道接续，称为自动越区切换。

频率复用加上自动越区切换构成了小区蜂窝概念的主体。

当一个小区内用户数量较多时，通过增加基站载频数量的方法可以扩充用户容量。

但载频数量毕竟有限，因此通常采用小区分裂、扇区化、覆盖区域逼近或微小区等方法来扩容，同时也可以提高系统的服务质量。

8GSM蜂窝移动通信系统的多址方式是如何实现的？

把FDMA与TDMA结合起来。

9什么是扩频调制？

扩频调制是利用相对频带较窄的数据码调制具有很宽带宽的载频码。

在CDMA移动通信系统中采用扩频技术最主要的目的并非是为了提高抗干扰能力，而是为了利用其中的码分多址技术实现用户容量的极大扩展。

其中信号频谱的扩展是利用调制扩频码序列的方法来完成的，而所选用的扩频码是一种自相关性很强，互相关性很弱的周期性序列码，这样能够保证每一个扩频码的唯一性。

若每个用户分配一个扩频码就可以通过码序列的不同区分不同用户。

当码序列长度足够长时可以实现足够多的用户码分多址通信。

第9章习题答案

1什么是多媒体系统？

它与多种媒体系统有何区别？

多媒体系统指的是多种表示媒体结合在一起的系统。

多媒体系统与多种媒体系统的重要的区别在于媒体之间的同步性，即在多媒体系统中，媒体之间是相互关联的，是以时空同步的方式的特点是存在；而在多种媒体系统中，媒体与媒体之间可以是孤立的，相互间毫无关系的。

2多媒体通信的主要业务类型有哪些？

各自的特点是什么？

多媒体通信业务主要包括会话型业务、分配型业务、检索型业务和消息型业务等四种类型。

会话型业务一般是指人与人之间的多媒体通信业务，特点是需要传递视频、声音、图像、数据和文本中的某一种媒体流或几种媒体流的组合和交互处理。

分配型业务是指信息源与人群之间的信息传递，特点是一种点对多点的业务，既可以是广播型业务，也可以是点播型业务。

检索型业务是指个人与多个信息源之间的信息检索，特点是用户分布的随地性和信息检索的随时性。

消息型业务是指人与人之间信息的转发，特点是点对点、点对多点、多点对点无对实时性要求。

4多媒体通信系统的特点是什么？

多媒体通信系统的特征是集成性、交互性和同步性。

10为什么说IP电话已超越了传统电话的含义，成为多媒体通信系统？

因为它不仅是普通电话业务，而且还包含语音、图像、数据，支持各种智能业务的双方及多方多媒体通信业务。

11IP电话的基本工作原理是什么？

语音信号在IP网络上的传送要经过从模拟信号到数字信号的转换、数字语音封装成IP分组、IP分组通过网络传送、IP分组的解包和数字语音还原为模拟信号等过程。