自考通信概论笔记

第一章
1.消息、信息与信号有何区别和关系？
信息是人们原来不知而待知的内容，通常用语言、文字、音乐、数据、图片或活动图像等不同的物理表现形式（称之为消息）来表达。
信息是消息的内涵，消息是信息的外在形式。
发送设备可以将信源产生的信号转变成适合在信道中传输的信号。

2.数字信号和模拟信号的区别是什么？分别给出两种信号例子。
麦克风（声音->音频信号）、摄像机（图像->视频信号），这些都属于模拟信源，送出的是模拟信号；
电传机（键盘字符->数字信号）、计算机等各种数字终端设备是数字信源，输出的是数字信号。

3.画出通信系统的一般模型，并简述各小方框的主要功能。








信源是消息的发源地，其作用是通过传感器把消息转换为原始电信号，即完成非电量－－电量的转换。根据消息的种类不同，信源可分为模拟信号和数字信号。
发送设备的功能是将信源和信道匹配起来，其目的是将信源产生的消息信号变换成适合在信道中传输的信号。发送设备涵盖的内容很多，可以是不同的电路和变换器。
信道是指传输信号的通道，可分为有线和无线两大类。
噪声源是信道中的噪声及分散在通信系统其他各处的噪声的集中表示。
接收设备的功能是放大和反变换（如滤波、译码、解调等），其目的是从受到干扰和减损的接收信号中正确恢复出原始电信号。
信宿是传送消息的目的地。其功能与信源相反，即将复原的原始电信号还原成相信的消息，如扬声器等。

4.何谓数字通信？
利用数字信号来传递信息的通信系统称为数字通信系统。






5.简述数字通信系统的主要优缺点。
主要优点：
1) 抗干扰能力强，且噪声不积累。
2) 传输差错可控。
3) 便于与各种数字终端接口，用现代计算技术对信号进行处理、加工、变换、存储，形成综合业务网。
4) 易于集成化，从而使通信设备微型化、且重量轻，成本低。
5) 易于加密处理，且保密强度高。
主要缺点：
1) 比模拟通信占用更宽的信道带宽。
2) 数字通信对同步要求高，因而系统设备比较复杂。

6.何谓单工、半双工和全双工通信？并各举一例。
单工通信指消息只能单方向传输的工作方式，例如，广播、遥测、遥控、无线寻呼等。
半双工通信指通信双方都能收发消息，但不能同时进行收和发的工作方式，例如，使用同一载频的普通对讲机、问询及检索等。
全双工通信指通信双方可同时进行收、发消息的工作方式，例如，电话（或手机）通信。

7.试述正弦波3个参量的含义。
1) 振幅指信号的高度或强度。
2) 周期指信号

完成一个波形循环所要经历的时间。频率指信号在1s内完成的周期数。
3) 相位描述了波形相对于时间零点的位置，或者说，描述了波形沿时间轴向前或向后平移的偏移量。

8.试述周期和频率之间的关系。
周期指信号完成一个波形循环所要经历的时间。频率指信号在1s内完成的周期数。
周期和频率互为倒数。

9.信号的频谱是什么？
信号频谱是指它所包含的所有频率分量的集合，并且通过频域图表示。换言之，频谱是描述信号幅度（或相位）随频率变化的关系图。

10.信号的带宽怎么计算？
信号带宽是指信号占有的频率范围。严格来说，信号带宽是信号的振幅频谱中正频率部分的宽度。它等于信号的最高频分量与最低频分量的频率差。
设fH为信号的最高频率，fL为信号的最低频率，则信号带宽B的计算公式为：
B = fH – fL

11.传输媒质分为哪两大类？
传输媒质是可以传输电（或光）信号的物质，可分为：无线信道和有线信道两类。

12.有线信道有哪些？
有线信道可分为：明线、对称电缆、同轴电缆、光纤等。

13.电磁波的传输方式有哪些？
电磁波的传输方式主要有3种：
1) 地(面）波(ground wave)传播。地波指频率较低(大约2MHz以下)的电磁波，有绕射能力。是调幅广播的传输方式。
2) 天波(sky wave)传播。在高频(2-30MHz)波段，电磁波能够被电离层放射。
3) 视线(line of sight)传播。频率高于30MHz的电磁波将穿透电离层，不能被反射回来。此外，它沿地面绕射的能力也很小。所以，它只能类似光波、微波那样作视线传播。

14.天线架设高度与视线传输距离的关系是什么？
设收发天线间的距离为D = 2d（km），收发天线的高度均为h（m），且h是两天线间保持视线的最低高度，则天线高度和传播距离的关系可用下式表示：
h = D*D8r ≈ D*D50
式中，r为地球的半径，它近似等于6370km。

15.香农公式具有什么指导意义？
1) 信道容量C受“三要素”，即B、S、n0的限制。
2) 提高信噪比（S/N），可以增大信道容量。
3) 若噪声功率趋于零（或噪声功率密度趋于零），则信道容量趋于无穷大。
4) 增大信道带宽B可以增加信道容量，但不能使信道无限制增大。
5) 信道容量C一定时，信道带宽B和信号噪声功率比S/N之间可以互换。当信噪比S/N较大时，可以用较小的信道带宽B传输信息，此为用信噪比换取带宽；反之，用增大带宽的方法，可以换来信噪比的降低。

16.试述复用的含义、目的和分类？
1) 复用就是解决如何利用一条信道同时传输多路信号的技术。
2) 其目的是为了充分利用信道的频率或时间资源，提高信道的利用

率，扩大通信的容量。
3) 目前常用的复用技术主要有：频分复用（FDM）、时分复用（TDM）、码分复用（CDM）、波分复用（WDM）等。
17.频分复用和时分复用的特点和区别是什么？
时分复用的特点是各路信号在频率上是重叠的，而在时间上是分开的，即任一时刻上，信道中中有一路信号在传输。频分复用的特点是各路信号在频率上是分开的，即频谱互不重叠，而在时间上是重叠的。

18.何谓码元速率和信息速率？它们之间的关系如何？
1) 码元速率RB，又称波特率。它表示每秒传送的码元数目，单位为波特。码元长度（或称码元周期）为T（s）时，有
RB =
2) 信息速率Rb，又称比特率。它表示每秒传送的信息量（或比特数）。由于信息量的单位是比特（bit），所以Rb的单位为比特/秒（bit/s）。
3) 每个码元含有若干比特。通常，规定二进制信号的每个码元含1bit的信息量，则一个四进制码元携带2bit的信息量，一个M进制码元携带log2M的信息量。因此，比特率、波特率和信号的进制数M有如下关系： Rb = RB log2M

19.码元速率相同时，十六进制的信息速率是二进制的多少倍？
十六进制：Rb = RB log216 =4RB
二进制： Rb = RB log22 = RB
所以码元速率相同时，十六进制的信息速率是二进制的信息速率的4倍。

20一个八进制的数字传输系统，若码元速率为2400Baud，试求该系统的信息速率。
Rb = RB log2M = 2400*log28 =7200 bit/s

21.已知某四进制数字传输系统的信息速率为2400 bit/s，接收端在10分钟内共收到9个错误码元，试计算该系统的误码率Pe。
2400 = RB log24
RB =1200 Baud/s
10分钟内码元共为：10*60*1200 = 720000 个
Pe = =1.25* 10 -5

22.已知某连续信道的传输带宽为50MHz，且信号噪声功率比为30dB（即1000），试求该信道的信道容量。
C = Blog2(1+ )


第二章
1.模拟信号在抽样后，属于模拟信号还是数字信号？
模拟信号

2.对于低通模拟信号而言，理论上要求抽样的频率多大？
一个频带限制在（0，fH）内的模拟信号抽样频率f S ≥2fH

3.试问PCM电话通信通常用的标准抽样频率等于多少？
PCM抽样频率fs是根据抽样定理来确定的。若信号的最高频率为fH，则fs≥2fH。
8kHz

4.理想抽样、自然抽样和平顶抽样的PAM信号在波形上以及频谱结构上都有什么区别？
自然抽样的PAM信号的脉冲顶部和原模拟信号波形相同。
平顶抽样的PAM信号的脉冲顶部是平坦的，脉冲幅度等于瞬时抽样值。

5.试问信号量化的目的是什么？
量化是将抽样信号幅值进行离散化处理的过程。
6.什么叫均匀量化？它的特点和缺点各是什么？
把输入信号

的取值域等间隔分割的量化称为均匀量化。
缺点：均匀量化对于小输入信号很不利。
特点：ΔV是确定的，因而Nq固定不变。

7.试问对电话信号进行非均匀量化有什么优点？

8.试问在A压缩律特性中，若选用A= 1，有无压缩效果？
A=1时无压缩，A值越大压缩效果越明显。

9. 试问在μ压缩律特性中，若选用μ=0，有无压缩效果？
μ=0时，压缩特性时一条通过原点的直线，故没有压缩效果。

10.试问我国采用的电话量化标准，是符合13折线律还是15折线律？
13折线律

11.试问在PCM电话信号中，为什么常用折叠码进行编码？
因为语音信号小幅度出现的概率比大幅度的大，所以折叠码有利于减小语音信号的平均量化噪声。

12.PAM与PCM有什么区别和联系？
PAM是脉冲载波的幅度随调制信号变化的一种调制方式。PCM是一种典型的语音信号数字化编码方式。它是将模拟信号变换成二进制数字信号的常用方法。

13.改善弱信号的量化信噪比，通常可采用什么技术？

14.若低通信号m(t)的频带范围为0-108kHz，则可以无失真恢复信号的最小频率为多少？
fS = 2fH =216Khz

15.设输入信号抽样值为-131个量化单位，采用A律13折线编码，试求此时编码器输出的PCM码组。
C1C2C3C4C5C6C7C8=01000000

16.设输入抽样脉冲值为-95量化单位，采用13折线A律编码，试求此时编码器输出的PCM码组。
C1C2C3C4C5C6C7C8=0110111，量化误差为3个单位

17.已知信号f(t)=6.4×sin(8000πt)，按奈奎斯特速率进行抽样后，进行64个电平均匀量化编码，采用自然二进码。试求：1)量化间隔ΔV； 2)码元的出特律。

18.简述单极性码和双极性码的特点。
单极性码的频谱中含有直流分量和丰富的低频分量，不利于传输。
双极性码的频谱中无直流分量，有利于在信道中传输，且抗干扰能力也较强。

19.简述AMI码和HDB3码的优缺点？
AMI码的优点是，由于+1与-1交替，AMI码的频谱中不含直流成分，且高、低频分量少，能量集中在频率为1/2码速处。
AMI码的缺点是，当原信码出现“0”串时，信号的电平长时间不跳变，造成提取定时信号的困难。
HDB3码保留了AMI码的优点，且连“0”个数不超过3，有利于定时信息的提取。

20.什么是传号差分码？画出对应于消息代码10110…的差分码波形。

21.简述双相码和CMI码的特点。
双相码只有极性相反的两个电平。由于双相码在每个码元周期的中心点都存在电平跳变，所以在频谱中含有丰富的位定时信息。又因为这种码的正、负电平各半，所以无直流分量，编码过程也简单。缺点是占用带宽比原信码大1倍。
CMI码有较多的电平跃变，因此含有丰

富的定时信息。此外，由于10为禁用码组，不会出现3个以上的连码，这个规律可用来宏观检错。

22．研究数字基带信号功率谱的意义何在？信号带宽怎么确定？
频谱分析的意义在于，可以确定信号的带宽，还可以明确能否从信号中直接提取定时分量。
信号带宽=最高频率-最低频率

23.什么是码间串扰？它是怎样产生的？对通信质量有什么影响？
码间串扰是指前面脉冲的拖尾蔓延到相邻码元的抽样时刻上，从而干扰了信号检测过程。

24.什么是眼图？它有什么用处？由眼图模型如何确定抽样时刻、噪声容限？
图眼是一种估计和观察系统性能的实验手段。
图眼可以定性地反映码间串扰的程度，当“眼睛”张大时，表示码间串扰小，当“眼睛”闭合时，表示码间串扰大。

25.设二进制符号序列为10010011，试以矩形脉冲为例，分别画出相应的单极性、双极性、单极性归零、双极性归零、差分码和四电平码。

26已知信息代码为1011000000000101，试确定相应的AMI码及HDB3码，并分别画出它们的波形图。
消息码：1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1
AMI码： +1 0 +1 +1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 +1 0 +1



HDB3码：



27.已知信息代码为101100101，试确定相应的双相码和CIM码，并分别画出它们的波形图。
代码： 1 0 1 1 0 0 1 0 1
双相码： 10 01 10 01 01 01 10 01 10


t







CIM码：