第六章 物理層 課后習(xí)題答案

1.數(shù)字通信和數(shù)據(jù)通信有何不同？ P215

1）數(shù)字通信系統(tǒng)是指信道中傳輸?shù)男盘柺请x散的數(shù)字信號，

2）而數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是指在信源和信宿端處理的是二進(jìn)制數(shù)據(jù)，在信道中傳輸?shù)男盘柨梢允悄M信號，也可以是數(shù)字信號。

2.簡述單向通信、雙向交替通信和雙向同時通信的特點(diǎn)，并畫出通信系統(tǒng)模型。? P216

1）單向通信：又稱單工通信，即任何時間都只能有一個方向的通信，而沒有反方向的交互。無線電廣播就屬于這種類型。

2）雙向交替通信又稱半雙工通信，即通信雙方都可以發(fā)送信息，但不能雙方同時發(fā)送或同時接收，這種通信方式往往是一方發(fā)送另一方接收，如無線對講機(jī)系統(tǒng)。

3）雙向同時通信又稱全雙工通信，即通信雙方可以同時發(fā)送和接收信息，電話網(wǎng)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)均屬于全雙工通信系統(tǒng)。

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3.常見的物理介質(zhì)有哪些？列舉不同的物理介質(zhì)并說明其主要特性。 P217

1.引導(dǎo)型傳輸介質(zhì)
①架空明線
傳輸損耗降低；但易受天氣和外界電磁干擾，對外界噪聲敏感，帶寬有限。

②雙絞線：
可減少相鄰導(dǎo)線的電磁干擾。主要用于基帶傳輸，衰落隨頻率的升高而增大。
屏蔽雙絞線：提高雙絞線的抗電磁干擾能力，但成本高? ? ? ?非屏蔽雙絞線：常用于以太網(wǎng)、局域網(wǎng)

③同軸電纜：
可有效抵抗電磁干擾。主要用于頻帶傳輸，如有線電視網(wǎng)絡(luò)。

④光纖
1 光纖通信容量非常大，最高可達(dá)100兆比特/每秒
2 傳輸損耗小，中繼距離長，對最遠(yuǎn)距離傳輸特別經(jīng)濟(jì)
3 抗雷電和電磁干擾性能好
4 無串音干擾，保密性好，也不易被竊聽或截取數(shù)據(jù)
5 體積小，重量輕

2.非引導(dǎo)型傳輸介質(zhì)
①地波傳播
低頻信號，2MHz以下，沿地球表面?zhèn)鞑?/span>
②天波傳播
較高頻信號，2~30MHz，利用電離層的傳播反射
③視線傳播
高頻信號，高于30MHz，采用視線無障礙的點(diǎn)對點(diǎn)直線傳播，中繼傳輸。

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4.在無噪聲情況下，若某通信鏈路的帶寬為3kHz，采用4個相位，每個相位具有4種振幅的QAM調(diào)制技術(shù)，則該通信鏈路的最大數(shù)據(jù)傳輸速率是多少？? P224

答：

M：信號狀態(tài)數(shù)=相位×振幅

B=3kHz=3×10^3Hz
M=4×4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
C=2Blog2M
=2×10^3log2^16
=6×10^3×4
=24kbit/s

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5.什么是信道？信道有哪幾種主要分類？每一類信道的主要特點(diǎn)是什么？ P222

（1）信道：

（2）分類：調(diào)制信道和編碼信道

（3）特點(diǎn)：

①調(diào)制信道：

②編碼信道：

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6.一個用于發(fā)送二進(jìn)制信號的3kHz信道，其信噪比為30dB，試計算其可以獲得的最大數(shù)據(jù)傳輸率是多少？? P225

①公式：

②計算：

如果是理想無噪聲二進(jìn)制信道：

B=3kHz=3×10^3Hz

C=2×3×10^3log2^2=6kbit/s

對于信噪比為30dB的信道：

(S/N)dB=10log10(S/N)功率

30=10log10(S/N)功率

(S/N)功率=10^3=1000

C=Blog2(1+S/N)

=3×10^3×log2(1+1000)

≈30kbit/s

所以獲得的最大數(shù)據(jù)傳輸率是6kbit/s。

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7.數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)主要有哪些部分組成？各部分的主要功能是什么？ P226

（1）組成：信號形成器、信道、接收濾波器、抽樣判決器、同步提取等部分。

（2）功能：

1.信號形成器：把原始的數(shù)字基帶信號變換為適合信道傳輸特性的數(shù)字基帶信號。

2.信道：實(shí)現(xiàn)從發(fā)送端到接收端的信號傳送。

3.接收濾波器：濾除噪聲，得到有利于抽樣判決的基帶波形。

4.抽樣判決器：基于同步提取從信號中提取的定時脈沖，對接收濾波器輸出的基帶波形進(jìn)行抽樣判決，再生數(shù)字基帶信號。

5.同步提?。菏钩闃优袥Q器從信號中提取定時脈沖。

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8.假設(shè)信息碼為二進(jìn)制符號序列10110010，請分別畫出對應(yīng)的單極非歸零碼（單極不歸零）、雙極歸零碼、差分碼的信號波形。P226

（1）單極非歸零碼：

（2）雙極歸零碼：

（3）差分碼：

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9.假設(shè)信息碼為 100001000011000011，請給出對應(yīng)的AMI碼，并畫出相應(yīng)的信號波形（歸零信號）。P228

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10.設(shè)某2PSK傳輸系統(tǒng)的碼元速率為1200Baud，載波頻率為2400Hz，發(fā)送數(shù)字信息為10011101，試畫出2PSK信號調(diào)制器原理框圖，并畫出2PSK信號的時間波形。 P234

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11.什么是QAM調(diào)制？QAM調(diào)制的主要特點(diǎn)是什么？P237

（1）QAM調(diào)制：正交幅值調(diào)制（QAM）也稱為幅值相位聯(lián)合鍵控（APK），是一種具有高頻帶利用率，且可以自適應(yīng)調(diào)整調(diào)制速率的調(diào)制技術(shù)。

（2）特點(diǎn)：頻帶利用率高、抗噪聲能力強(qiáng)、調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)簡單等。

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12.物理層接口特性有哪些？ P238

（1）機(jī)械特性：也叫物理特性，指明通信實(shí)體間硬件連接接口的機(jī)械特點(diǎn)，如接口所用接線器的形狀和尺寸、引線數(shù)目和排列、固定和鎖定裝置等。

（2）電氣特性：規(guī)定了在物理連接上，導(dǎo)線的電氣連接及有關(guān)電路的特性，一般包括接收器和發(fā)送器電路特性的說明、信號的電平、最大傳輸速率的說明等。

（3）功能特性：指明物理接口各條信號的用途，包括接口信號線功能的規(guī)定方法以及接口信號線的功能分類。

（4）規(guī)程特性：指明利用接口傳輸比特流的全過程，以及各項用于傳輸?shù)氖录l(fā)生的合法順序，包括事件的執(zhí)行順序好數(shù)據(jù)傳輸方式。

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