通信原理+第7版+樊昌信+课后习题详解答案

通信原理+第7版+樊昌信+课后习题详解答案通信原理(第7版)学习辅导与考研指导曹丽娜樊昌信编著北京内容简介本书与樊昌信、曹丽娜编著的《通信原理(第7版)》相配套,全书共13章,每章包括学习目标、复习主线或学习策略、内容提要、难点·疑点、重点·考点、典型例题、习题解答、试题精选与参考答案。附录A、附录B分别提供了多套本科期末试题及答案、硕士研究生入学考试题及答案。本书可作为高等院校的通信工程、电子信息、计算机通信等专业的本科生学习参考书和考研指导书,还可以作为有关教师的教学参考书。图书在版编目(CIP)数据通信原理(第7版)学习辅导与考研指导/曹丽娜,樊昌信编著.一北京:国防工业出版社,2013.10ISBN978-7-11808983-7I.①通…Ⅱ.①曹…②樊…Ⅲ.①通信原理一研究生一入学考试一自学参考资料Ⅳ.①TN911中国版本图书馆CIP数据核字(2013)第240103号※A·:产出版发行(北京市海淀区紫竹院南路23号邮政编码100048)北京奥鑫印刷厂印刷新华书店经售开本787×10921/16印张16字数544千字2013年10月第1版第1次印刷印数1-4000册定价35.00元(本书如有印装错误,我社负责调换)国防书店:(010)88540777发行邮购:(010)88540776发行传真:(010)88540755发行业务:(010)88540717前言“通信原理”是电子与通信工程等专业的一门重要的专业基础课程,在整个课程体系中起着承前(前修课程)启后(后续课程)的作用,因而是诸多院校相关专业硕士研究生人学考试课程之。该课程涉及的知识面广,且理论性和实践性都很强,初学者很难把握其主脉、领会其要点。本书编写的意图是:整理知识,归纳结论;梳理关系,引导主线;剖析难点,解惑疑点;强化重点,点击考点。旨在帮助读者深入理解通信的基本概念,提高分析问题和解决问题的能力,轻松掌握分析方法和解题技巧,从容应对课程期末考试和硕士研究生入学考试本书是与樊昌信、曹丽娜编著的《通信原理(第7版)》相配套,同时参考其他相关教材而编写的一本学习辅导书和考研指导书。本书在《通信原理(第6版)学习辅导与考研指导》基础上,吸取了多所院校师生的反馈意见,每章增添了复习主线或学习策略,增加了例题和疑难问题的诠释,改编了部分习题,充实了各章的期末和考研试题。每章包括学习目标、复习主线或学习策略、内容提要、难点·疑点、重点·考点、典型例题、习题解答、试题精选与参考答案。其中,“学习目标”指出了每章应掌握的基本内容;“复习主线或学习策略”可帮助读者梳理把脉每章的内容主线;“内容提要”归纳性和贯穿性地绐出了每章的知识要点和重要公式(阴影标记);“难点·疑点”帮助读者剖析难懂点,提醒易错点;“重点考点”给出了每章必须掌握的概念和考点;“典型例题”意在示范解题思路、分析方法和解题技巧;“习题解答”全解了《通信原理(第7版)》教材中的所有习题;“试题精选与参考答案”中精选了各章的历年期末和考研试题,可供读者及时巩固和检测每章的学习效果。附录A和附录B提供了6套本科期末试题及答案和研究生入学试题及答案,以帮助读者熟悉多种题型,了解命题动态。本书可作为高等院校的通信工程、电子信息、计算机通信等专业的本科生学习参考书和考研指导书,还可以作为有关教师的教学参考书。本书第1章~第11章及第13章由曹丽娜教授编写;樊昌信教授编写第12章,并审核全稿。鉴于作者水平有限,难免出现疏漏,恳请读者批评指正。编者的电子函件地址如下:曹丽娜:clna@163.com樊昌信:chxfan(@xidian.edu.cn编者2013年5月Ⅲ目录第1章绪论3.3重点·考点323.4典型例题………331.1内容提要………………13.5习题解答………………341.1.1信息、消息与信号………13.6试题精选与参考答案…391.1.2通信系统的组成…3.6.1试题精选………………………391.1.3通信系统的分类3.6.2参考答案…………………401.1.4通信方式31.1.5信息及其度量3第4章信道421.1.6主要性能指标—一有效性和4.1内容提要……………42可靠性44.1.1信道定义与分类421.2难点·疑点4.1.2信道模型…………431.3重点·考点…64.1.3恒参信道特性及其对信号1.4典型例题………6传输的影响…………………431.5习题解答…………84.1.4随参信道特性及其对信号1.6试题精选与参考答案10传输的影响……………………441.6.1试题精选…104.1.5信道噪声…………………451.6.2参考答案………………………104.1.6信道容量……………………45第2章确知信号…………………………114.2难点·疑点………………………464.3重点·考点…………………472.1内容提要114.4典型例题482.1.1信号分类………………114.5习题解答牛““492.1.2确知信号的频域分析…124.6试题精选与参考答案…………512.1.3确知信号的时域分析………154.6.1试题精选…………………512.2难点·疑点…………………164.6.2参考答案“下“2.3重点·考点18第5章模拟调制系统532.4典型例题182.5习题解答………………………205.1内容提要5.1.1调制的定义、目的和分类……53第3章随机过程5.1.2幅度调制原理………………533.1内容提要…5.1.3线性调制系统的抗噪声3.1.1随机过程的基本概念性能………………………………573.1.2平稳随机过程……………265.1.4角度调制的原理…………593.1.3高斯随机过程……………275.1.5调频系统的抗噪声性能……613.1.4平稳随机过程通过线性5.1.6模拟调制系统性能比较一,平系统……………………285.1.7频分复用………………………633.1.5窄带随机过程………………285.2难点·疑点………………643.1.6正弦波加窄带高斯噪声295.3重点·考点3.1.7高斯白噪声和带限白噪声295.4典型例题……………643.2难点·疑点…315.5习题解答………………67Ⅳ5.6试题精选与参考答案…………758.1.1正交振幅调制…1295.6.1试题精选………………………758.1.2最小频移键控1325.6.2参考答案………768.1.3高斯最小频移键控………1338.1.4正交频分复用134第6章数字基带传输系统………788.2难点·疑点…1366.1内容提要……788.3重点·考点…………………1366.1.1数字基带传输系统………788.4典型例题……………1366.1.2数字基带信号及其频谱8.5习题解答……………………137特性………………788.6试题精选与参考答案…………1396.1.3基带传输码型…………808.6.1试题精选…………………1396.1.4基带传输和码间干扰………88.6.2参考答案…………………1406.1.5无ISI的基带传输特性………826.1.6部分响应系统……………第9章数字信号的最佳接收……*1416.1.7无ISI基带系统的抗噪声9.1内容提要………………141性能……………………………859.1.1最佳接收准则………………1416.1.8眼图和均衡………………………869.1.2二进制确知信号的最佳6.2难点·疑点……………………87接收……………………1426.3重点·考点……,…………………………89.1.3二进制随相信号的最佳6.4典型例题……88接收…………………………1436.5习题解答…………………909.1.4匹配滤波器…1446.6试题精选与参考答案……………1009.1.5实际接收机与最佳接收机6.6.1试题精选…………………100的性能比较………………1456.6.2参考答案………………1019.1.6最佳基带传输系统………1459.2难点·疑点…………146第7章数字带通传输系统……………1039.3重点·考点……………………1477.1内容提要…1039.4典型例题………………1487.1.1数字调制的基本概念………1039.5习题解答…1507.1.2二进制数字调制原理……1039.6试题精选与参考答案…………………1557.1.3二进制数字已调信号的9.6.1试题精选………………155频谱与带宽1089.6.2参考答案…………………1577.1.4二进制数字调制系统的抗159噪声性能第10章信源编码7.1.5二进制数字调制系统的10.1内容提要………………159性能比较……………………10910.1.1概述…………………1597.1.6多进制数字调制原理…10.1.2抽样定理…………………1597.2难点·疑点……11210.1.3理想抽样和实际抽样…1607.3重点·考点11410.1.4脉冲编码调制…………1617.4典型例题…11410.1.5DPCM和 ADPCM…………1667.5习题解答………………………11710.1.6增量调制(△M或DM)……1667.6试题精选与参考答案………12510.1.7PCM与△M的比较…………1687.6.1试题精选………12510.1.8时分复用…………………1687.6.2参考答案……………12610.2难点·疑点…………………16910.3重点·考点…170第8章新型数字带通调制技术……………12910.4典型例题1718.1内容提要………………12910.5习题解答……………………172V10.6试题精选与参考答案……………17912.1.4伪随机序列的其他应用…21110.6.1试题精选…………………17912.2难点·疑点……………………21210.6.2参考答案…l8112.3重点·考点214第11章差错控制编码……18212.4习题解答………………214积用,,,11.1内容提要……………182第13章同步原理………………21711.1.1差错控制的基本概念…………18213.1内容提要21711.1.2几种常用的检错码…………18313.1.1同步简介21711.1.3线性分组码………………………18413.1.2载波同步………………………21811.1.4循环码……………18613.1.3位同步…11.1.5卷积码…18813.1.4群同步…………………22211.1.6网格编码调制………………18913.1.5扩谱通信系统的同步……22411.2难点·疑点19013.1.6网同步………………22411.3重点·考点19113.2难点·疑点……………22411.4典型例题………………………19113.3重点·考点……22511.5习题解答………………………19313.4典型例题22511.6试题精选与参考答案20513.5习题解答22711.6.1试题精选…20513.6试题精选与参考答案…22911.6.2参考答案……………………20613.6.1试题精选…………………29第12章正交编码与伪随机序列……………20813.6.2参考答案………………22912.1内容提要………………………208附录A本科期末考试试题与参考答案…212.1.1正交编码…208附录B硕士研究生入学考试试题与12.1.2伪随机序列……209参考答案………………………24112.1.3扩展频谱通信…211附录C常用数学公式………257Ⅵ第1章绪论学习目标信息、消息和信号的含义;模拟信号与数字信号的区别;通信系统的组成、分类和通信方式;数字通信的优缺点信息度量的方法;通信系统性能指标的定义、计算及其关系。复习主线基本概念→信息度量中性能指标系统模型信息量可靠性系统分类信源熵有效性通信方式总信息量1.1内容提要1.1.1信息、消息与信号通信:利用电(或光)信号传输消息中所包含的信息。信息:消息的内涵。消息:信息的物理表现形式。其形式有多种,分为连续消息(如语音、音乐、温度等)和离散消息(如符号、文字、计算机数据等)两大类。信号:消息的传输载体。消息携载在电信号的某个参量(如幅度、频率或相位)上。若电信号的该参量是连续取值的,则称为模拟信号,如电话机送出的语音信号;若该参量是离散取值的,则称为数字信号,如电报机、计算机输出的信号。1.1.2通信系统的组成通信系统是指传递信息所需的一切技术设备和信道的总体。1.一般模型点对点通信系统的一般模型如图1-1所示。信源发送设备信道接收设备信宿(发送端)(接收端)噪声源图1-1通信系统的一般模型信源:把消息变换成原始电信号(基带信号),即完成非电量→电量的转换。例如:话筒(声音→音频信号)、摄像机(图像→视频信号)。这些属于模拟信源,送出的是模拟信号。电传机(键盘字符亠数字信号)、计算机等各种数字终端设备是数字信源,输出的是数字信号发送设备:将信源产生的原始电信号变换成适合在信道中传输的形式。变换方式有调制、放大、滤波、编码、多路复用等。信道:传输信号的通道,即传输媒质。在给予信号通道的同时,信道也会对信号产生损耗和干扰。噪声源:通信系统中各处噪声的集中表示。接收设备:其功能与发送设备相反,目的是从受到减损的接收信号中恢复原始电信号信宿:传送消息的目的地。其功能与信源相反,即把原始电信号还原成相应的消息,如扬声器把音频信号还原成声音2.模拟通信系统模型利用模拟信号来传递信息的通信系统称为模拟通信系统,如图1-2所示。模拟信源调制器信道解调器信宿噪声源图1-2模拟通信系统模型该系统包含两种重要变换:(1)消息→基带信号,完成这对变换和反变换的是信源和信宿;(2)基带信号一已调信号,完成这对变换和反变换的通常是调制器和解调器3.数字通信系统模型利用数字信号来传递信息的通信系统称为数字通信系统,如图1-3所示。信信信信源源「编加密道编码调制信道1解道解密源[信译「宿码码码噪声源图1-3数字通信系统模型信源和信宿可以是模拟的,也可以是数字的信源编码有两个基本功能:一是完成模/数转换,即把模拟信号转换成数字信号;二是将数字信号进行压缩处理,减小冗余,以提高信息传输的有效性。信源译码是信源编码的逆过程。信道编码的功能是对发送的信息码元按一定的规则加入保护成分(监督元),组成所谓“抗干扰编码”。接收端的信道译码器按相应的规则进行解码,从而发现或纠正错误,以提高通信系统的可靠性。加密与解密的作用是为了提高所传信息的安全性。调制的主要目的是使信号适应信道的特性。(详见第7章)同步是数字通信系统所必需的。按照同步的功能可分为载波同步、码元同步、群(帧)同步和网同步。不同功能的同步器在系统中所处的位置也不同,因此在图1-3中未画出。说明:图1-3是数字通信系统的一般化模型,实际系统不一定包括图中所有环节。例如,数字基带传输系统(详见第6章)中,无需载波调制与解调。由以上通信系统模型可知,在实施通信的过程中,将涉及以下关键技术:“编码、解码、调制、解调、同步”在学习或复习过程中,应着眼于这些技术的原理、性能和应用。4.数字通信的优缺点与模拟通信相比,数字通信具有以下主要优点:2