通信原理是一门研究信息传输的基础学科,它涉及到信号、系统、调制、编码、检测等方面的知识。通信原理第七版是一本经典的教材,它由Simon Haykin和Michael Moher编写,分为十二章,涵盖了通信原理的主要内容。本文将对第六章的课后习题进行解析,帮助读者掌握本章的重点和难点。
第六章主要介绍了数字调制技术,包括幅移键控(ASK)、频移键控(FSK)、相移键控(PSK)、正交幅度调制(QAM)等。本章的课后习题共有25道,其中1-10题是选择题,11-25题是计算题。下面我们分别对这些题目进行解答。
1. 选择题
1.1 问题:在数字调制中,哪种调制方式具有最高的频谱效率?
解析:频谱效率是指每赫兹频带所能传输的比特数,它反映了调制方式对频谱资源的利用程度。一般来说,频谱效率与调制方式的星座图中的符号数成正比,即符号数越多,频谱效率越高。QAM是一种将两个正交载波分别进行ASK调制,然后相加得到的调制方式,它可以实现多种不同符号数的星座图,因此具有最高的频谱效率。
1.2 问题:在数字调制中,哪种调制方式具有最低的误码率?
解析:误码率是指接收端判决错误的比特数与总比特数之比,它反映了调制方式对噪声干扰的抗性。一般来说,误码率与调制方式的星座图中的最小欧氏距离成反比,即最小欧氏距离越大,误码率越低。FSK是一种将不同频率的载波分别代表不同符号的调制方式,它可以实现较大的最小欧氏距离,因此具有最低的误码率。
1.3 问题:在数字调制中,哪种调制方式具有最低的功率效率?
解析:功率效率是指每比特所需平均功率与每比特所需最小功率之比,它反映了调制方式对功率资源的利用程度。一般来说,功率效率与调制方式的星座图中的平均能量成反比,即平均能量越小,功率效率越高。ASK是一种将不同幅度的载波分别代表不同符号的调制方式,它可以实现较小的平均能量,因此具有最低的功率效率。
1.4 问题:在数字调制中,哪种调制方式具有最高的带宽效率?
解析:带宽效率是指每赫兹频带所能传输的信息量,它反映了调制方式对带宽资源的利用程度。一般来说,带宽效率与调制方式的星座图中的符号数成正比,即符号数越多,带宽效率越高。QAM是一种将两个正交载波分别进行ASK调制,然后相加得到的调制方式,它可以实现多种不同符号数的星座图,因此具有最高的带宽效率。
1.5 问题:在数字调制中,哪种调制方式具有最高的同步性能?
解析:同步性能是指接收端能够正确地恢复发送端的时钟和相位信息的能力,它反映了调制方式对同步误差的敏感度。一般来说,同步性能与调制方式的星座图中的相位变化成反比,即相位变化越小,同步性能越高。PSK是一种将不同相位的载波分别代表不同符号的调制方式,它可以实现较小的相位变化,因此具有最高的同步性能。
1.6 问题:在数字调制中,哪种调制方式具有最高的抗多径衰落性能?
解析:抗多径衰落性能是指接收端能够抵抗信号在传输过程中经过不同路径而导致的幅度和相位变化的能力,它反映了调制方式对多径衰落干扰的抗性。一般来说,抗多径衰落性能与调制方式的星座图中的频率变化成正比,即频率变化越大,抗多径衰落性能越高。FSK是一种将不同频率的载波分别代表不同符号的调制方式,它可以实现较大的频率变化,因此具有最高的抗多径衰落性能。