数字通信原理与技术是一门涉及数字信号处理、信息论、编码、调制、传输等方面的综合性课程,是通信工程专业的核心课程之一。本书是该课程的教材,由著名的通信专家陈春明教授主编,第五版在第四版的基础上进行了全面的修订和更新,增加了一些新的内容和习题,同时保持了清晰的结构和严谨的推导。
本文旨在为学习本书的同学提供一些参考答案,帮助他们理解和掌握数字通信原理与技术的基本概念和方法。本文按照本书的章节顺序,对每一章的习题进行了解答,并给出了一些必要的注释和说明。本文仅供学习交流使用,不保证答案的正确性和完整性,如有错误或疑问,欢迎指正和讨论。
第一章 数字通信系统概述
1.1 什么是数字通信系统?它有哪些优点和缺点?
答:数字通信系统是指以二进制码(0和1)为基本单位来表示、传输和处理信息的通信系统。它有以下优点:
1.可以有效地抵抗噪声和干扰,提高通信质量和可靠性;
2.可以利用信息论、编码、压缩等技术,提高信息传输效率和容量;
3.可以实现多种信息(如语音、图像、视频等)的统一表示和处理,方便信息的集成和交换;
4.可以利用数字电路和计算机等设备,实现通信系统的自动化和智能化。
它也有以下缺点:
1.需要对模拟信号进行采样、量化和编码等操作,引入了量化误差和编码延迟;
2.需要对数字信号进行调制、解调等操作,增加了系统的复杂度和成本;
3.需要对数字信号进行同步、帧同步、比特同步等操作,增加了系统的开销和难度。
1.2 数字通信系统由哪些基本部分组成?请简要说明每个部分的功能。
答:数字通信系统由以下基本部分组成:
1.信息源:产生需要传输的信息(如语音、图像、视频等);
2.源编码器:对信息源输出的模拟信号进行采样、量化和编码等操作,将其转换为二进制码序列;
3.信道编码器:对源编码器输出的二进制码序列进行冗余添加、错误检测或纠正等操作,提高其抗噪声能力;
4.调制器:对信道编码器输出的二进制码序列进行调制操作,将其转换为适合于传输介质(如电缆、光纤、无线电波等)的模拟信号;
5.传输介质:提供信息的物理传输路径,可能存在噪声和干扰;
6.解调器:对传输介质输入的模拟信号进行解调操作,将其恢复为二进制码序列;
7.信道译码器:对解调器输出的二进制码序列进行错误检测或纠正等操作,消除或减少噪声引入的误码;
8.源译码器:对信道译码器输出的二进制码序列进行解码、反量化和重构等操作,将其恢复为模拟信号;
9.信息接收器:接收并处理源译码器输出的模拟信号,还原出原始的信息。
1.3 什么是数字通信系统的性能指标?请列举并简要说明常用的性能指标。
答:数字通信系统的性能指标是指用来评价数字通信系统的各个方面的特征或参数。常用的性能指标有以下几种:
1.误码率(BER):指在一定时间内,传输或接收的错误比特数与总比特数之比,反映了数字通信系统的可靠性;
2.信息传输速率(R):指在一定时间内,传输或接收的有效信息量(以比特为单位),反映了数字通信系统的效率。