通信原理简答题 |
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明天要考通信原理了，总结一下第一、四、六、七、九、十、十一章简答题，其他章要么是没学，要么没有什么可以考的简答题。 参考： 樊昌信《通信原理》第七版及其指导用书 第一章 绪论通信系统主要性能指标(P13) 有效性 带宽 频带利用率：单位带宽(每赫兹)内的传输速率 η = R B B ( B a u d / H z ) ) \eta=\frac{R_{B}}{B}(Baud/Hz)) η=BRB(Baud/Hz))或 η = R b B ( b / ( s . H z ) ) \eta=\frac{R_{b}}{B}(b/(s.Hz)) η=BRb(b/(s.Hz)) 可靠性 模拟通信系统可靠性常用接收端输出信号与噪声功率比(S/N)来度量数字通信系统可靠性常用误码率、误信率来衡量 对于模拟通信系统：有效性用带宽来衡量，可靠性用信噪比来衡量。 对于数字通信系统：有效性用传输速率或频带利用率来衡量，可靠性用误码率来衡量。 数字通信优缺点 优点 抗干扰能力强，无噪声积累 传输差错可控制 便于进行信号处理、变化、存储，可将来自不同信源的信号综合到一起传输 便于集成，使通信设备小型化 便于加密处理，保密性良好 缺点 占用带宽较大对同步要求高，系统较复杂什么是码元速率？什么是信息速率？它们之间的关系如何？ 码元速率 ： R B R_{B} RB定义为每秒钟传送码元的数目，单位为“波特”，常用符号“B”表示，又称为码元传输速率或传码率。信息速率： R B R_{B} RB定义为每秒钟传递的信息量，单位是比特/秒（bit/s或bps)。 设通信系统传送N进制码元，则码元速率与信息速率之间的关系为 R b = R B l o g 2 N ( B ) R_{b}=R_{B}log_{2}N(B) Rb=RBlog2N(B) 什么是误码率，什么是误信率，它们之间关系如何？ 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 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 二者之间的关系：它们都是表示差错率的。 第四章 信道奈奎斯特带宽和奈奎斯特速率(P148) 频域为理想低通特性的信道，系统带宽称为奈奎斯特带宽，带宽为B的理想低通滤波器，可以传输码元速率为2B的脉冲序列，无码间串扰的最高码元速率称为奈奎斯特速率 奈奎斯特第一准则 抽样点无失真准则，或无码间串扰准则。 奈奎斯特第一准则规定理想低通信道的带宽为 f N f_{N} fN时，则该系统无码间干扰的最高传输速率为 2 f N 2f_{N} 2fN。 奈奎斯特第二准则 转换点无失真准则，或无抖动准则 。 人为地、有规律地在某些码元的抽样时刻引入码间干扰，并在接收端判决前加以消除，从而可以改善频谱特性，压缩传输频带，就能使频带利用率达到理论上的最大值，并加速传输波形尾巴的衰减和降低对定时精度的要求。通常把满足奈奎斯特第二准则的波形称为部分响应波形。利用部分响应波形进行传送的基带传输系统称为部分响应系统。 香农公式 C t = B l o g 2 ( 1 + S N ) = B l o g 2 ( 1 + S n 0 B ) C_{t}=Blog_{2}(1+\frac SN)=Blog_{2}(1+\frac{S}{n_{0}B}) Ct=Blog2(1+NS)=Blog2(1+n0BS) B B B为信号带宽 ( H Z ) (HZ) (HZ); S S S为信号功率 ( W ) (W) (W)， n 0 n_{0} n0为噪声单边功率谱密度 ( W / H z ) (W/Hz) (W/Hz); N = n 0 B N=n_{0}B N=n0B为噪声功率( W W W) 结论： 信道容量受 B 、 S 、 n 0 B、S、n_{0} B、S、n0影响提高信噪比可增大信道容量
全双工通信半双工通信 通信系统的分类
简述随参信道传输特性 信号的传输损耗随时间而变信号的传输时延随时间而变多径传播多径效应 信号经过几条路径到达接收端，而且每条路径的长度和衰减都随时间而变。在随参信道当中进行信号的传输过程中，由于多径传播的影响，会使信号的包络产生起伏，即瑞利型衰落；会使信号由单一频率变成窄带信号，即频率弥散现象；还会使信号的某些频率成分消失，即频率选择性衰落。这种由于多径传播对信号的影响称为多径效应。 恒参信道不失真的条件 H ( ω ) H(\omega) H(ω)同时满足： 幅频特性为一条水平直线，即 H ( ω ) = K ( 常 数 ) H(\omega )=K(常数) H(ω)=K(常数) 含义：对信号的不同频率成分具有相同的衰减或放大倍数 相频特性是一条通过远点、斜率为 t d t_{d} td的直线，即 ϕ ( ω ) = ω t d \phi (\omega )=\omega t_{d} ϕ(ω)=ωtd 等效于：群时延特性为一常数，即 τ ( ω ) = d ϕ ( ω ) d ω = t d ( 常 数 ) \tau(\omega)=\frac{d\phi(\omega)}{d\omega}=t_{d}(常数) τ(ω)=dωdϕ(ω)=td(常数) 含义：对不同频率成分具有相同的时延 两种失真及其影响
什么是调制？调制在通信系统中的作用是什么？ 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：将基带信号变换成适合在信道中传输的已调信号；实现信道的多路复用；改善系统抗噪声性能。 简述数字调制与模拟调制之间的异同点？ 数字调制与模拟调制就调制原理而言完全一样，因为数字信号可以看作是模拟信号的特殊情况；然而由于数字信号具有开关特性，因此数字信号的调制可以利用其开关特性来实现，即键控方式，这样可以使调制实现起来简单。 什么是带通调制？目的是什么？ 用调制信号去调制一个载波，使载波的某个(些)参数随基带信号的变化规律去变化的过程称为带通调制。调制的目的是实现信号的频谱搬移，使信号适合信道的传输特性。 简述常见码型是否可以作为传输码 NRZ码含有直流且低频丰富,不易时钟提取,无检测差错能力,不适合 RZ码含有直流且低频丰富,可以时钟提取,无检测差错能力,不适合 AMI码无直流、低频少，虽无时钟但易提取，有检测差错能力，适合 HDB3码无直流、低频少，虽无时钟但易提取，有检测差错能力，弥补了AMI码受长串连0的影响但电路略比AMI码复杂，可以作为传输码 什么是码间串扰 码间串扰是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，并使前面波形出现很长的拖尾，蔓延到当前码元的抽样时刻上，从而对当前码元的判决造成干扰。码间串扰严重时，会造成错误判决。 无码间串扰时域频域条件 时域:
频域：
什么是时域均衡 均衡：在基带系统中传入一种可调（或不可调）滤波器就可以补偿整个系统的幅频和相频特征，从而减小码间干扰的影响。 均衡分为频域均衡和时域均衡。频域均衡是从频率响应考虑，使包括均衡器在内的整个系统的总传输函数满足无失真传输条件。而时域均衡，则是直接从时间响应考虑，使包括均衡器在内的整个系统的冲激响应满足无码间串扰条件。 频域均衡在信道特性不变，且传输低速率数据时是适用的，而时域均衡可以根据信道特性的变化进行调整，能够有效地减小码间串扰，故在高速数据传输中得以广泛应用。 借助横向滤波器实现均衡是可能的，并且只要用无限长的横向滤波器，就能做到消除码间串扰的影响。 时域均衡中横向滤波器的抽头级数与什么因素有关？ 抽头级数与输入信号码间串扰个数有关，若有2N个码间串扰值，则抽头级数应该为2N+1。 什么是眼图 产生：利用示波器余晖效应，信号加在示波器的垂直输入端上，示波器水平扫描周期与码元同步的周期同步。在示波器上就可以观测到眼图。 眼图作用：定性观测码间干扰和噪声对系统的影响。 衡量传输质量的指标（眼图参数）：最佳判决门限，最佳抽样时刻，噪声容限，定时误差灵敏度等。
什么是部分响应？ 有控制的在某些码元的抽样时刻引入码间干扰，而在其余码元的抽样时刻无码间干扰，那么就能使频带利用率提高到理论上的最大值，同时又可以降低对定时精度的要求，通常把这种波形称为部分响应波形。利用部分响应波形进行的基带传输系统称为部分响应系统。 优点：频带利用率高，在理论上可达到2dB/Hz；时域衰减快，可以放宽对定时信号相位抖动的要求，系统的频率特性不是理想矩形，易于实现 缺点：抗噪声能力比非部分响应系统差。 升余弦滚降信号的时域和频域衰减速度有何特点？ 答：升余弦滚降信号的时域衰减速度快，频域衰减速度慢。 第七章 数字带通传输系统简述为什么实际的数字调相不能采用绝对调相而采用相对调相？ 数字调相系统多采用直接法载波同步方式，因此存在载波相位模糊现象。对于绝对调相的基带码元与载波相位间关系是固定的，因此载波相位模糊使得解调出的基带信号出现不确定，从而无法实现正常传输；而相对调相是利用载波相位的变化来表示基带码元，因此载波相位模糊不会影响载波相位的变化，故对相对调相解调出的基带信号不会产生影响。 常用的数字键控方式用哪些？ ASK（幅度键控）：用基带数字信号对载波信号的幅度进行控制的方式。 FSK（移频键控）：用基带数字信号对载波信号的频率进行控制的方式 2PSK（绝对移相键控）：用基带数字信号对载波的相位进行控制方式 2DPSK（相对移相键控）：2DPSK信号的产生方法和绝对移相一样，只需将输入码序列先变换为相对码序列，然后用此相对码去进行绝对移相，便可以获得 2DPSK信号。 多进制数字调制系统和二进制数字调制系统的比较。 与二进制数字调制系统比较，多进制调制系统具有以下两个特点： 在相同的码元传输速率下，多进制系统的信息传输速率显然要比二进制系统的高。 在相同的信息传输速率下，由于多进制码元传输速率比二进制的低，因而多进制信号的码元的持续时间要比二进制的长，相应的带宽就窄。 简述倒 π \pi π现象。如何解决？ 恢复的本地载波与所需的相干载波可能反相，解调出的数字基带信号与发送的数字基带信号正好相反，输出数字信号全部出错。 什么是绝对移相？什么是相对移相？他们有何区别？ 绝对移相是用载波的相位直接表示码元；相对移相是用相邻码元的相对载波相位值表示数字信息。相对移相信号可以看做是把数字信息序列绝对码变换成相对码，然后根据相对码进行绝对移相而成。 二进制数字调制系统的性能比较 抗噪声性能 对于同一调制方式， P e 相 干 < P e 不 相 干 P_{e相干}2FSK>2ASK 在误码率相同条件下，对信噪比要求：2ASK比2FSK高3dB，2FSK比2PSK高3dB，2ASK比2PSK高6dB 即2ASK>2FSK>2PSK 带宽和频带利用率 B 2 A S K = B 2 P S K = B 2 D P S K = 2 T B B 2 F S K = ∣ f 2 − f 1 ∣ + 2 T B B_{2ASK}=B_{2PSK}=B_{2DPSK}=\frac{2}{T_{B}}\\B_{2FSK}=|f_{2}-f_{1}|+\frac{2}{T_{B}} B2ASK=B2PSK=B2DPSK=TB2B2FSK=∣f2−f1∣+TB2 2FSK系统频带利用率最低，有效性最差。 对信道特性变化的敏感性 2ASK最佳判决门限为 2 a \frac{2}{a} a2，定值，信道参数发生变时，接收机输入信号的幅度a将随之变化，最易受信道参数变化的影响，不适于随参信道的场合2PSK最佳判决门限为0，定值，与接收机输入信号幅度无关，不易受信道参数变化的影响2FSK在采用相干或包络检波时，抽样判决器直接比较两路信号抽样值大小，不需设置判决门限，不受信道参数变化的影响，最适合在随参信道中传输 设备复杂度 由于相干解调需要企图相干载波，非相干方式比相干方式简单 综上，目前常用的是相干2DPSK(中速数据传输)，非相干2FSK(中、低速，随参信道传输) 第九章 数字信号的最佳接收数字信号的最佳接收准则是什么？其物理含义是什么？ 使接收的误码率最小；在接收判决时的信噪比最大。 匹配滤波器 匹配滤波器是一种能在特定时刻获得最大输出信噪比的
模拟信号数字化传输的三个基本环节 模/数变换(A/D)数字方式传输(基带传输/带通传输)数/模变换(D/A)什么叫抽样、量化和编码？ 抽样 ：将时间上连续的信号处理成时间上离散的信号 量化：对时间上离散的信号处理，使其在幅度上也离散 编码：将量化后的信号样值幅度变换成对应的二进制数字信号码组过程 量化的目的 因为模拟信号是时间和幅度都连续变化的，而数字信号时间和幅度都是离散的，为了将模拟信号转化为数字信号，需要对其进行幅度上的量化 简要回答均匀量化与非均匀量化的特点 均匀量化特点，在量化区内，大、小信号的量化间隔相同，最大量化误差均为半个量化级，因而小信号时量化信噪比太小，不能满足要求。 非均匀量化特点：量化级大小随信号大小而变，信号幅度小时量化级小，量化误差也小；信号幅度大时量化级大，量化误差也大，因此增大了小信号的量化信噪比。 非均匀量化原理及优缺点 抽样定理
简述理想抽样和实际抽样 理想抽样：可看做是 m ( t ) m(t) m(t)与单位冲击序列 δ T ( t ) \delta_{T}(t) δT(t)相乘自然抽样：抽样后的脉冲顶部和源模拟信号波形是相同的平顶抽样：每个样值脉冲的顶部是平坦的PCM调制过程
什么是信源编码？什么是信道编码？各自在通信系统中的作用？ 信源编码是为了减少信源输出符号序列中的冗余度、提高符号的平均信息量而进行的编码,为了提高通信系统的有效性；信源编码是完成A/D转换。信道编码是通过增加冗余比特从而实现差错控制而进行的编码，是为了提高通信系统的可靠性；信道编码是将信源编码器输出的机内码转换成适合于在信道上传输的线路码，完成码型变换。说明码率、码重何码距的概念 码率：数据传输时单位时间传送的数据位数，一般我们用的单位是kbps。码重：就是码字中所含码元“1”的数目码距：两个码组对应位上数字的不同位的个数称为码组的距离，简称码距，又称海明距离。最小码距：某种编码中各个码组之间距离的最小值，记为 d 0 d_{0} d0 |
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