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通信
1、什么是通信?
什么是数字通信?
数字通信的优点和缺点?
抗干扰能力强
便于进行各种数字信号处理(便于计算机技术处理)
易于实现集成化和小型化
经济效益优于模拟(载波)通信
传输与交换很容易结合起来→综合业务
便于实现多路复用
便于加密,实现保密通信。
差错可控
2.什么是平稳随机过程(狭义平稳)?
判断一个随机过程是广义平稳的条件是什么?
什么是平稳随机过程的各态历经性?
答:
(1)平稳随机过程(狭义平稳或严平稳):
是指随机过程的统计特性将不随时间的推移而发生变化,即其任何n维分布函数或概率密度函数与时间起点无关。
(2)随机过程的广义平稳:
一个随机过程的数学期望及方差与时间无关,而其相关函数仅与τ有关,即,称其为广义平稳过程。
判断条件:
(3)各态历经性:
平稳随机过程的数字特征,完全可由随机过程中的任一个实现(样本函数)的数字特征来决定,即平稳随机过程中的任一个实现,好像它经历了随机过程的所以可能状态,从而无需作多次考察,只需一次考察即可。
这种随机过程中的任一实现都经历了随机过程的所有可能状态的性质称为各态历经性。
3.什么是随机过程的数学期望、方差和自相关函数?
它们分别描述了随机过程的什么性质?
答:
(1)期望:
随机过程在任意时刻t的取值所组成的随机变量的均值。
即(P28)
,表示随机过程在不同时刻所得的随机变量的分布的中心值。
(2)方差:
反映了随机过程在时刻t取值所得随机变量相对于该时刻均值的偏离程度。
即(P28)
(3)自相关系数:
衡量随机过程在任意两个时刻上获得的随机变量的统计相关特性,常用相关函数R(t1,t2)来描述。
4.与线性PCM编码相比,对语音信号来用A律PCM编码有什么优点?
5.当信息速率相同时,为什么使用多进制数字调制比二进制数字调制可节省传输带宽?
6.简述通信系统的主要性能指标,最主要的性能指标是什么?
有效性:
系统传输消息的速率;
可靠性:
系统传输消息的质量;
适应性:
系统对环境条件的变化的影响;
经济性:
系统的成本;
保密性:
对系统所传信号的加密措施;
标准性:
系统的接口、各种结构及协议符合国际标准;
维修性:
系统是否维修方便;
工艺性:
系统的各种工艺要求
8.什么是误码率?
什么是误信率?
(1)误码率:
是指错误接收的码元数在传送总码元数中所占的比例,或者更确切地说,误码率即是码元在传输系统中被传错的概率。
(2)误信率:
误信率,又称误比特率,是指错误接收的信息量在传送信息总量中所占的比例,或者说,它是码元的信息量在传输系统中被丢失的概率。
9.什么是平稳随机过程的各态历经性?
10.怎样观测信号的眼图?
答:
用一个示波器跨接在接收滤波器的输出端,然后调整示波器水平扫描周期,使其与接收码元的周期同步。
此时可以从示波器显示的图形上,观察出码间干扰和噪声的影响,从而估计系统性能的优劣程度。
在传输二进制信号波形时,示波器显示的图形很像人的眼睛,故名“眼图
11.什么是通信系统?
给出一般通信系统的框图,并说明各个部分的作用。
答:
(p2)
12.什么是信噪比?
它描述了信息传输的什么性质?
13.什么是码元传输速率?
什么是信息传输速率?
码元速率和信息传输速率之间的变换关系?
答:
码元传输速率RB:
单位时间内传输码元的数目,单位波特(B或Bd)。
信息传输速率Rb:
单位时间内传输的信息量,单位比特/秒(bit/s)。
码元速率RB和信息传输速率Rb之间的变换关系:
1.在二进制中,两者数值相等,但单位不同。
2.在多进制中,两者单位不同,数值关系为:
14.简述信号在随参信道中传输的特点。
答:
(1)多径传播现象。
即由发射端发出的信号可能通过多条路径到达接收点。
(2)就每条路径的信号而言,它相对于发射信号的衰减和时延都是随时间作不规则的随机变化。
15.PCM和△M从性能上比较的本质区别是什么?
答:
本质区别:
PCM是对样值本身编码,ΔM是对相邻样值的差值的极性(符号)编码。
16.什么是时分复用技术?
其特点是什么?
什么是频分复用技术?
其特点是什么?
答:
频分复用FDM:
信道可用频带被分成若干互不交叠的频段。
每路信号占据其中一个频段。
优点:
技术成熟,原理简单,信道带宽,可以充分利用
原因及消除措施:
缺点:
调制后非线性造成已调信号频谱展宽;
信道传输中非线性很难消除;
设备庞大,物理滤波器,费用高;
距离远时效果差。
时分复用TDM:
将传输时间分割为若干个互不重叠的时隙,各个信号按照一定的顺序占用各自的时隙。
在发端,按照这一顺序将各个信号进行复接;在收端,按照这一顺序再将各个信号进行分接。
在数字通信中,DPCM,M,ADPCM一般都采用时分复用方式来提高传输效率。
TDM的特点:
①采用数字电路,比FDM的滤波器复接/分路简单,易于小
型化、集成化和节省投资;
②TDM系统对非线性失真要求低,而FDM的非线性会产生交
调失真和高次谐波,引起各种之间串扰;
③可直接与计算机接口,方便和简单;
④对收发两端时钟同步及时钟相位抖动要求高;
⑤与FDM相比占用频带较宽和对频率失真敏感。
17.什么是数字基带传输?
什么是数字频带传输?
答:
没有经过调制的原始数字信号,这些信号往往包含丰富的低频分量,甚至直流分量,因而称之为数字基带信号。
数字通信按是否采用调制分为数字基带传输系统和数字频带传输系统。
数字信号的电脉冲不对载波进行调制,直接送往信道进行传输的方法,叫基带传输.
数字基带信号经过载波调制,把频谱搬移到高载处才能在信道中传输,我们把这种传输称为数字频带(调制或载波)传输。
18.为什么说单极性基带系统的抗噪声性能不如双极性基带系统?
19.什么是调制?
为什么需要对信号进行调制?
调制的实质是是什么?
答:
填空35.
20.什么是狭义信道?
什么是广义信道?
答:
狭义信道:
信号传输媒介的信道
广义信道:
分为调制信道和编码信道;是一种扩大范围的信道。
不仅包括传输介质,还包括通信系统的一些转换设备。
21.通信系统中常见的几种噪声?
答:
高斯(Gaussian)噪声:
是指它的概率密度函数服从高斯分布的一类噪声,又称正态随机过程,它是一种普遍存在和十分重要的随机过程。
在通信信道中的噪声,通常是一种高斯过程。
白噪声:
凡是功率谱密度在整个频域内都是均匀分布的噪声,就称之为白噪声
带限白噪声:
白噪声的功率谱密度被限制在某一频率范围内,超出该范围则为零
高斯白噪声:
噪声的概率密度函数满足正态分布统计特性,同时它的功率谱
密度函数是常数的一类噪声。
窄带高斯噪声:
窄带随机过程:
信号和噪声的频谱被限制在“载波”或某中心频率
附近一个窄的频带上(),
而这个中心频率离开零频率又相当远。
如果这时的信号或噪声是一个随机过程,称它们为窄带随机过程。
当高斯噪声通过以为中心频率的窄带系统时,就形成窄带高斯噪声。
22.什么是抽样定理?
答:
一个频带限制在Hz内的时间连续信号,如果以的等时间间隔抽样,则将被所得到的抽样值完全确定,此定理也称为均匀抽样定理。
这意味着,若的频谱在某一角频率ωH之上为零,则中的全部信息完全包含在其间隔不大于的均匀抽样里。
换句话说,在信号最高频率分量的每一个周期内起码应抽样两次。
23.什么是均匀量化?
什么是非均匀量化?
答:
均匀:
把输入信号的取值域按等距离分割的量化称为均匀量化。
在均匀量化中,每个量化区间的量化电平均取在各区间的中点。
非均匀:
非均匀量化是根据信号的不同区间来确定量化间隔。
它与均匀量化相比,有两个突出的优点。
首先,当输入量化器的信号具有非均匀分布的概率密度(实际中常常是这样)时,非均匀量化器的输出端可以得到较高的平均信号量化噪声功率比;其次,非均匀量化时,量化噪声功率的均方根值基本上与信号抽样值成比例。
因此量化噪声对大、小信号的影响大致相同,即改善了小信号时的量化信噪比。
24.什么是码间串扰?
它是如何产生的?
怎样消除或减小?
答:
码间串扰:
本码判决时,其他码元在此判决时刻有值,造成判决困难的现象
原因:
由信道噪声和信道频率特性不理想引起的波形畸变,使码元间产生相互干扰。
消除:
(1)时域条件:
要消除码间串扰,只要在t0+Ts,t0+2Ts等后面码元抽样判决时刻上正好为0,即h[(k-n)TS+t0]=1,n=k时无码间串扰。
1,n≠k
(2)
25.部分响应技术解决的问题是什么?
答:
1.试证明
“对于双极性基带信号最佳判决门限电平”表示式成立。
证明:
对于双极性基带信号,在一个码元持续时间内,抽样判决器输入端得到的波形可表示为
假定是均值为0,方差为的高斯噪声,当发送“1”时,的一维概率密度为
而发送“0”时,的一维概率密度为
若令判决门限为,则将“1”错判为“0”的概率为
将“0”错判为“1”的概率为
若设发送“1”和“0”码的概率分别为和,则系统总的误码率为:
令,得到
解得最佳门限电平为
2.试证明传输PCM信号所需的最小带宽为:
B==N·fH
1、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)不同的字母等概率出现时,试计算传输的平均信息速率;
(2)若每个字母出现的概率分别为:
PA=1/5;PB=PC=1/4;
PD=3/10,试计算传输的平均信息速率;
(3)比较以上两问,可得出什么结论?
2、某信息源的符号集由A、B、C、D和E组成,设每一个符号独立出现,其出现概率分别为。
试求该信息源符号的平均信息量。
3、某数字通信系统用正弦载波的四个相位0、、π、来传输信息,这四个相位是互相独立的。
(1)每秒钟内0、、π、出现的次数分别为500、125、125、250,求此通信系统的码速率和信息速率;
(2)每秒钟内这四个相位出现的次数都为250,求此通信系统的码速率和信息速率。
3、已知四进制信源,每个符号独立地出现,对应的概率分别为:
,且有,
(1)计算该信源的平均信息量;
(2)每个符号的概率为多大时,平均信息量最大,其值为多少?
4、在有干扰的环境下,某电台在5分钟内共收到正确信息量为,设系统信息速率为,
(1)系统的误信率是多少?
(2)若信号为四进制信号,系统传输速率为,则是多少?
5.黑白电视图像每帧含有3×105个像素,每个像素有16个等概出现的亮度等级。
要求每秒钟传输30帧图像。
若信道输出S/N=30dB,计算传输该黑白电视图像所要求的信道的最小带宽。
6、知噪声属于平稳随机过程,它的自相关函数为:
其中为常数。
求噪声功率谱密度及噪声功率。
7.对基带信号进行理想抽样,为了在接收端能不失真地从抽样信号中恢复,应如何选择抽样间隔?
若抽样间隔取,画出已抽样信号的频谱图。
8.设输入信号抽样值为+1270个量化单位,采用逐次比较型编码,将它按13折线A率特性编成8位码。
9、为了传送码元速率为的数字基带信号,比较下图中哪一种传输特性好。
其中a代表的是大三角形,c代表的是小三角形,b代表的是矩形。
10.已知模拟信号抽样值的概率密度p(x)
如右图所示。
(1)如果按4电平进行均匀量化,试计算信号与量化噪声功率比;
(2)如果按8电平进行均匀量化,试确定量化间隔和量化电平;
(3)如果按8电平进行非均匀量化,试确定能使量化信号电平等概的非均匀量化区间,并画出压缩特性。
11.6路独立信源的最高频率分别为1kHz、1kHz、2kHz、2kHz、3kHz、3kHz,采用时分复用方式进行传输,每路信号均采用8位对数PCM编码。
(1)设计该系统的帧结构和总时隙数,求每个时隙占有的时间宽度及码元宽度;
(2)求信道最小传输带宽。
12.对10路带宽均为300-3400Hz的模拟信号进行PCM时分复用传输,抽样速率8000Hz,抽样后进行8级量化,并编为自然二进制码,码元宽度为的矩形脉冲,且占空比为1,求传输此时分复用PCM信号的带宽。
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