海上通信理论与技术课程试卷.doc

一、 试述现代数字通信系统组成、 特点及发展趋势。
二、 试从香农信息论见解, 解释信息、 信息量、 信道容量含义及其表示方法, 以及信源编码、 信道编码目及其理论基础。
三、 试分析一个采取TDMA通信方法现代海上通信系统及其技术方法, 包含系统组成、 调制方法、 通信协议等。
四、 试从伪码扩频技术理论, 分析GPS具体实现方法。
五、 选定生成式g（x）= x4+x3+x2+1时（7, 3）循环码编码器, 其结构以下图所表示。信息码输入为110。初始四级移位寄存器清零; 三位信息码元输入时, 门1断开, 门2接通。第4-7次移位时, 门2断开, 门1接通。试用下表形式, 分析该编码器编码过程及其最终形成码组。

一、 试述现代数字通信系统组成、 特点及发展趋势。
答:
（一）组成:
现代数字通信系统组成能够分为数字频带传输通信系统、 数字基带传输通信系统和模拟信号数字传输通信系统。
（1）数字频带传输通信系统组成以下:

图1 数字频带传输通信系统组成
（2）数字基带传输通信系统组成以下:

图2 数字基带传输通信系统组成

图3 数字基带传输通信系统组成另一个形式

3）模拟信号数字传输通信系统组成以下:

图4 模拟信号数字传输通信系统组成
（二）特点:
现代数字关键有以下特点:
①传输差错可控; ②可实现保密通信; ③收发双方必需保持同时;
④抗干扰抗噪声性能好; ⑤易于与现代技术相结合;
⑥占用频带较宽; ⑦系统设备复杂。
（三）发展趋势:
现代数字通信终端设备、 数字传输技术方面发展趋势有:
①向着小型化、 智能化方向发展; ②向着高速大容量方向发展;
③向着数字化处理方向发展; ④向着用户数字化和ISDN方向发展;

二、 试从香农信息论见解, 解释信息、 信息量、 信道容量含义及其表示方法, 以及信源编码、 信道编码目及其理论基础。
答: 信息: 从香农信息论见解来看, 信息是在理论领域中常采取较为抽象数学表示层, 该层次代表是消息（或符号）, 即消息内涵是信息, 它将抽象待传送信息从数学实质上加以分类: 一类为离散型, 即数字信源, 用对应变量、 变量序列来描述; 另一类为连续型, 即模拟信源, 能够用对应过程来描述。在这个层次上抽象信息概念能够在数学层次上被描述为序列和过程, 即信息是消息所描述和度量对象。
信息量: 度量信息不确定性, 对单个消息信源来说, 它出现概率越小, 它出现肯定使人越感意外, 则由它所产生信息量越大。设信源发出某消息概率为, 有表示消息提供信息量, 则是数学表示式。
信息容量: 是指信道可能传输最大信息速率。信息容量是互信息量极值, 其表示方法为, C为信息容量, B为信道带宽, S为信号平均功率, N为白噪声平均功率。
信源编码目: 是就是在分析信源统计特征基础上, 设法经过信源压缩编码去掉这些统计多出成份, 以提升通信有效性。这一过程称为数据压缩, 所得信源编码称为压缩编码。
信源编码理论基础: 是实际信源几乎都是有记忆, 即各个消息之间统计关联, 为了定量地描述信源有效性, 定义: , 。信源效率越低, 信源相对冗余度就越大, 就越有必需对信源进行统计信息处理, 采取信源编码和数据压缩也就有必需。
信道编码目: 是提升系统数据传输可靠性, 降低信息传输差错率。
信道编码理论基础: 是有系统有效性来换取可靠性, 即在传输信息码元中附加一定数量冗余码, 冗余码在整个编码中位置及代码选择某一事先确定规则来决定, 接收端接收到这么编码后, 依据已知规则, 对接收信息进行检验, 发觉、 纠正和删除错误。

三、 试分析一个采取TDMA通信方法现代海上通信系统及其技术方法, 包含系统组成、 调制方法、 通信协议等。
答: 采取TDMA通信方法现代海上通信系统是船舶自动识别系统AIS, AIS关键由GPS接收机、 接口电路、 数据处理器、 调制解调器、 VHF通信机、 显示器等组成。
系统组成:

AIS时分多址（TDMA）帧结构和时隙以下:

调制方法: 高斯滤波最小频移键控GMSK, AIS使用不归零反向码, 空中传输速率是9600bit/s。
通信协议: AIS采取通信协议是开放系统互联模型（OSI）第一至第四层, 即物理层、 链路层、 网络层和传输层。
AIS中物理层负责比特流传输、 VHF收发机功率控制、 控制收发机和信道时序等工作。数据链路层关键任务是加强物理层传输原始比特功效, 使之对网络层显现为一条无错线路。网络层作用关键是信道管理, 建立和保持信道发射信息包分配和数据链拥塞处理等。传输层是负责将数据转换成大小正确发射信息包、 数据分组排序和与较高层接口规程。
四、 试从伪码扩频技术理论, 分析GPS具体实现方法。
答:
扩频通信基础特点, 是传输信号所占用频带宽度(W)远大于原始信息本身实际所需最小(有效)带宽(DF), 其比值称为处理增益。
扩频通信使数字信号加密, 使传输信息信号能量分散, 大大提升了系统抗干扰能力, 测距精度高。对任意给定信噪比, 只要增加用于传输信息带宽, 理论上就能够增加在信道中无误差地传输信息率。也就是说, 当输入一定带宽信息时, 输入信噪比与信带宽度W能够交换。这充足说明了用一个带宽为信息带宽几百倍带宽信号来传输信息, 能够大大提升通信系统信噪比, 增强抗干扰能力。
GPS采取伪码扩频技术, 简单地说, 它能够起到不轻易被干扰作用。为了捕捉这个伪码, 都是先把接收机码进行复制, 然后再进行时延比较, 然后用P=CT测量距离。

假如GPS不采取伪码话, 那么这个码结构就会很轻易破译, 受到干扰。
现在, 伪码在扩频通信中应用非常广泛, 这一技术也在卫星导航系统中得到了利用。在GPS中, 导航卫星向用户发送导航定位信号, 就是利用伪码传送导航电文调相信号。
GPS卫星所用CPA码是一个组合码, 是由两个周期和速率相同而码元不一样m序列组合而成。P码也称为正确码, 它是美国军方严格控制使保密军用码,是一个含有2.35E + 14个码元专长序列。P码是由两个子码X1X2组成复合伪噪声码,每一颗GPS卫星采取各自不一样P码,其区分在于第二个子码X3存在一个相位偏差系数, 其值为0～37 (假设了一个不存在零号卫星)。

五、 选定生成式g（x）= x4+x3+x2+1时（7, 3）循环码编码器, 其结构以下图所表示。信息码输入为110。初始四级移位寄存器清零; 三位信息码元输入时, 门1断开, 门2接通。第4-7次移位时, 门2断开, 门1接通。试用下表形式, 分析该编码器编码过程及其最终形成码组。

移位
次序
输
入
门1
状态
门2
状态
移位寄存器状态
输
出
D1
D2
D3
D4
0
0
断开
接通
0
0
0
0
0
1
1
断开
接通
1
0
1
1
1
2
1
断开
接通
0
1
0
1
1
3
0
断开
接通
1
0
0
1
0
4
0
接通
断开
0
1
0
0
1
5
0
接通
断开
0
0
1
0
0
6
0
接通
断开
0
0
0
1
0
7
0
接通
断开
0
0
0
0
1