通信原理習題答案-西安郵電

1、第一章 緒論 學習要求： ² 常用通信術(shù)語； ² 模擬信號與數(shù)字信號的定義； ² 通信系統(tǒng)的組成、分類、和通信方式； ² 數(shù)字通信系統(tǒng)的優(yōu)缺點； ² 離散消息的信息量、平均信息量（信源熵）的計算； ² 衡量模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)的性能指標； ² 傳碼率、傳信率、頻帶利用率、平均傳信率和最大傳信率的計算及其關(guān)系； ² 誤碼率和誤信率的定義及計算。 一、簡答題 1消息、信息、信號，通信的含義是什么？通信系統(tǒng)至少包含哪幾部分？ 2試畫出模擬和數(shù)字通信系統(tǒng)的模型圖，并指出各組成部分的主要功能，說明數(shù)字通信系統(tǒng)有什么特點

2、？ 3舉例說明單工、半雙工及全雙工的工作方式及其特點。 4舉例說明如何度量信息量。 5通信系統(tǒng)的性能指標是什么？這些性能指標在模擬和數(shù)字通信系統(tǒng)中指的是什么？二、綜合題 1.設(shè)有四個符號，其中前三個符號出現(xiàn)的概率分別為1/4，1/8，1/8，且各符號的出現(xiàn)是相對獨立的。試計算該符號集的平均信息量。 H x( )=1.75 bit/符 2.一個由字母A、B、C、D組成的字，對于傳輸?shù)拿恳粋€字母用二進制脈沖編碼，00代替A、01代替B、10代替C，11代替D，每個二進制脈沖寬度為5ms。 （1） 不同字母是等可能出現(xiàn)時，試計算傳輸?shù)钠骄畔⑺俾剩?（2） 若每個字母出現(xiàn)的可能性分別為 1113PA

3、 = ，PB = ，PC = ，PD = 54410 試計算傳輸?shù)钠骄畔⑺俾省?Rbmax = 200 bit/s Rb =198.5 bit/s 3.國際莫爾斯電碼用“點”和“劃”的序列發(fā)送英文字母，“劃”用持續(xù)3單位的電流脈沖表示，“點”用持續(xù)1單位的電流脈沖表示；且“劃”出現(xiàn)的概率是“點”出現(xiàn)概率的1/3。 （1） 計算“點”和“劃”的信息量； （2） 計算“點”和“劃”的平均信息量。 I- = 2 bit I. = 0.415 bit H x( )= 0.81 bit/符 4.設(shè)一信息源的輸出由128個不同的符號組成，其中16個出現(xiàn)的概率為1/32，其余112出現(xiàn)的概率為 1/224

4、。信息源每秒發(fā)出 1000個符號，且每個符號彼此獨立。試計算該信息源的平均信息速率。 Rb = 6405 bit/s 5.已知某四進制數(shù)字傳輸系統(tǒng)的傳信率為2400b/s，接收端在0.5小時內(nèi)共收到126個錯誤碼元，試計算該系統(tǒng)的誤碼率Pe 。 Pe = ´5.8 10-5 6某4ASK系統(tǒng)的4個振幅值分別為0,1,2,3。這4個振幅是相互獨立的； （1） 振幅0,1,2,3出現(xiàn)概率分別為：0.4,0.3,0.2,0.1，求各種振幅信號的平均信息量？ （2） 設(shè)每個振幅的持續(xù)時間（即碼元寬度）為1ms，求此系統(tǒng)的信息速率？ H x( )=1.846 bit/符 Rb =1.846 1

5、0´ 6 bit/s 7某離散信源符號集由4個符號組成，其中前三個符號出現(xiàn)的概率分別為1/4、1/8、1/8，且各符號的出現(xiàn)是相對獨立的，信息源以1000B速率傳遞信息，試計算： （1） 該符號集的平均信息量； （2） 傳送1小時的信息量； （3） 傳送1小時可能達到的最大信息量。 H x( )=1.75 bit/符 I = ´6.3 106 bit Imax = ´7.2 106 bit 8.某通信系統(tǒng)采用脈沖組方式進行信息傳送，每個脈沖組包含 4 個信息脈沖和一個休止脈沖，休止脈沖不傳送信息。每個信息脈沖和休止脈沖的寬度為2ms，且四個信息脈沖等概率出現(xiàn)。試計

6、算： （1） 碼元速率； （2） 平均信息速率； （3） 傳送1小時可能達到的最大信息量。 RB =500 Baud Rb =800 bit/s Imax = 2.88 10´ 6 bit 第三章 隨機過程 學習要求： ² 隨機過程的基本概念及其數(shù)字特征； ² 平穩(wěn)隨機過程的定義、各態(tài)歷經(jīng)性； ² 平穩(wěn)隨機過程的自相關(guān)函數(shù)的性質(zhì)以及和功率譜密度之間的關(guān)系； ² 高斯隨機過程的定義和性質(zhì)、一維分布特性； ² 平穩(wěn)隨機過程通過線性系統(tǒng)時輸出與輸入的關(guān)系； ² 窄帶隨機過程的數(shù)學表達式，其包絡(luò)、相位、同相分量、正交分量的統(tǒng)計特性；

7、 ² 正弦波加窄帶高斯隨機過程的統(tǒng)計特性； ² 白噪聲的定義及其功率譜和自相關(guān)函數(shù)； ² 高斯白噪聲通過理想低通濾波器和理想帶通濾波器。 一、簡答題 1高斯平穩(wěn)隨機過程有哪些性質(zhì)？其通過線性系統(tǒng)后，輸出過程的均值、自相關(guān)函數(shù)和功率譜密度會發(fā)生什么變化？ 2什么是窄帶隨機過程？它的頻譜和波形有什么特點？其同相分量和正交分量有什么特點？ 3什么是高斯白噪聲？其頻譜和自相關(guān)函數(shù)有什么特點？其通過理想低通和理想帶通濾波器后功率譜密度、平均功率會發(fā)生什么變化？舉例說明，并寫出自相關(guān)函數(shù)的表達式、畫出波形，指明其物理意義。 二、綜合題 1.設(shè)X是a =0，s=1的高斯隨機變量

8、，試確定隨機變量Y cX d= + 的概率密度函數(shù) f y( ) ，其中c，d均為常數(shù)。 E Y = d D Y =c2 1 é (y-d)2 ù f y( )= expê- 2 ú 2pcêë2cúû2.設(shè)一個隨機過程x(t)可以表示成 x(t)= 2cos(2p qt + ) 式中，q是一離散隨機變量，且 P(q= =0)1 2 , P(q p= 2)=1 2，試求 Ex(1)及 Rx(0,1)。 Ex(1)=1 Rx(0,1)= 2 3.設(shè)隨機過程Y t( )= X1 cosw0t - X2 sinw0t ，

9、若 X1和 X2 是彼此獨立且均值為 0、方差為s2 的高斯隨機變量，試求： （1） E Y téë ( )ùû、 E Yéë 2 (t)ùû； （2）Y t( )的一維概率密度函數(shù) f y( ) ； （3） R t t( 1 2, )和 B t t( 1 2, ) E Y téë ( )ùû=0 E Yéë 2(t)ùû=s2 1éy2 ùf y( )=expê-2 ú 2ps ë 2

10、s ûR t t( 1 2, )=s wt2 cos 0 B t t( 1 2, )=s wt2 cos 0 4.已知隨機過程 z t( )= m t( )cos(w q0t+ )，其中， m t( )是廣義平穩(wěn)隨機過程，且自相關(guān)函數(shù)Rm (t)為 ì1+t, - < <1 t 0Rm(t) = -ïí1 t,0 £ <t 1 ïî 0, 其它t隨機變量q在(0, 2p)上服從均勻分布，它與m t( )彼此統(tǒng)計獨立。 （1） 證明 z t( )是廣義平穩(wěn)的； （2） 繪出自相關(guān)函數(shù) Rz (t) 的波形；（

11、3）求功率譜密度 Pz ( f ) 及功率S 。 t()ZRt11-12 14é 2æww+ 0 öø Sa2æçww-2 0 ö÷øùúû S = 12 PZ (w)= êSa ç 2 ÷+ è ëè5.一個中心頻率為 fc ，帶寬為B的理想帶通濾波器如圖所示。假設(shè)輸入是均值為0，雙邊功率譜密度為n02的高斯白噪聲，試求： ()Hffcfcf-B1 （1） 求濾波器輸出噪聲的自相關(guān)函數(shù)； （2） 濾波器的輸出噪聲的

12、平均功率； （3） 求輸出噪聲的一維概率密度函數(shù)。 1RY (t p)= 2n BSa0(pt wtB )cosc 2N = n B0 1éy2 ù f y( )=expêë- 2n B0 úû 2pn B06.低通濾波器分別如圖所示，假設(shè)輸入是均值為零，功率譜密度為n02的高斯白噪聲，試求各圖的： RC （1） 輸出噪聲的功率譜密度和自相關(guān)函數(shù)； （2） 輸出噪聲的一維概率密度函數(shù)。 P0(w)= n2 10 2 RCR C2 2´1 2+wRC2 R0(t)= 4nRC0 e-RC1 t RCf x( )= 2RC ex

13、pçæ- 2x2 ö÷ pn0èn0ø7廣義平穩(wěn)的隨機過程 X t( )通過下圖所示線性時不變系統(tǒng)，已知 X t( )的自相關(guān)函數(shù)為()XRt，功率譜密度為()XfP，()Hf是幅度為1，帶寬為12sT的理想低通濾波器。試求： 相減2sT()Hf()Xt()Yt （1）寫出系統(tǒng)的總體傳遞函數(shù)； （2）Y t( )的功率譜密度； （3）畫出Y t( )的功率譜（假設(shè)輸入噪聲為高斯白噪聲，單邊功率譜密度為n0）。 ìï1-e- jw2Ts w£ Tps H (w)=íïî0PY

14、(w)= 2PX (w)(1-cosw w2T) £p Tsw02n()YPw2sTpsTp-0sTp 第四章 信道 學習要求： ² 信道的定義和分類； ² 調(diào)制信道和編碼信道的模型； ² 恒參信道的傳輸特性及其對所傳信號的影響； ² 隨參信道的特點，多徑傳播對所傳信號的影響； ² 信道容量的概念及香農(nóng)公式； ² 信道噪聲的分類及性質(zhì)。 一、簡答題 1恒參信道無失真?zhèn)鬏數(shù)臈l件是什么？ 2隨參信道有什么特點？對所傳輸?shù)男盘栍惺裁从绊懀?3分析兩徑信道的幅頻特性，說明產(chǎn)生頻率選擇性衰落的原因？如何克服？ 4什么是信道容量？寫出連

15、續(xù)信道容量的定義并討論。 二、綜合題 1.設(shè)一條無線鏈路采用視距傳播的方式通信，其收發(fā)天線架設(shè)的高度都等于 40m 若不考慮大氣折射率的影響，試求其最遠通信距離。 D » 44.7km 2.設(shè)一條天波無線電信道，用高度等于 400Km 的電離層反射電磁波，地球的等效半徑等于(6370 43´)Km，收發(fā)天線均架設(shè)在地平面，試計算其通信距離大約可以達到多少千米？ D =5274km 3設(shè)某恒參信道的幅頻特性和相頻特性分別為 ìï H (w) = K0í ïîjw w( ) =- td其中，K0 和td 都是常數(shù)，試確定信號s

16、t( )通過該信道后輸出信號的時域表示式，并討論之。 s t0( )= K s t0 ( -td ) 4已知某標準音頻電話線路帶寬為3.4KHz。 （1） 若信道的信噪比S N =30dB，試求這時的信道容量Ct ； （2） 在實際應(yīng)用中，這種線路上最大信息傳輸速率為 4800bit/s，試求以此速率傳輸信息時在理論上所需的最小信噪比。 C=3.39 10´ 4 bit/s S=1.66 N5什么是頻率選擇型衰落？若某隨參信道的二徑時延差t=1ms，試從下列幾個頻率中選擇合適的載波頻率傳輸信號。（要求有推導(dǎo)分析過程） 1.5khz，2khz，2.5khz 2KHz 6.一幅黑白圖像含

17、有8 10´ 5個像素，每個像素有16個亮度等級。 （1） 試求每幅黑白圖像的最大平均信息量； （2） 若每秒傳輸20幅黑白圖像，其信息速率為多少？ （3） 在（2）的條件下，且輸入信道的信噪比為40dB，試計算傳輸黑白圖像所需要的信道最小帶寬。 I幅= ´3.2 106bit Rb = ´6.4 107 bit/s B= ´4.8 106 Hz 7.某高斯白噪聲信道，已知噪聲雙邊功率譜密度為5 10´ -11W/Hz，信道帶寬為 1MHz，信道傳輸衰減為 40dB。 （1） 信道輸入端信號功率為 1023W，試求該信道允許的最高信息速率。 （

18、2） 在（1）的條件下，若要傳輸 30 幅圖片，每幅圖片有 30 萬個像素，每個像素有獨立等概出現(xiàn)的像素 64 種亮度電平，試求最小傳輸時間。 Rb =107 bit/s t =5.4 s 第五章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 學習要求： ² 調(diào)制的定義、目的和分類； ² 線性調(diào)制（AM、DSB、SSB、VSB）的調(diào)制和解調(diào)原理； ² 線性調(diào)制信號的表達式、頻譜、帶寬以及解調(diào)時帶通濾波器的特性； ² 線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能及門限效應(yīng)； ² 調(diào)頻（FM）、調(diào)相（PM）的基本概念； ² 窄帶調(diào)頻和寬帶調(diào)頻的概念，調(diào)頻信號帶寬的計算； ² 模擬

19、調(diào)制系統(tǒng)的性能比較； ² 頻分復(fù)用的概念。 一、簡答題 1什么是載波調(diào)制？調(diào)制有什么目的？ 2線性調(diào)制和非線性調(diào)制有什么區(qū)別？舉例說明。 3推導(dǎo)殘留邊帶濾波器傳輸特性應(yīng)滿足的條件。 4什么是門限效應(yīng)？AM信號采用包絡(luò)檢波時為什么會產(chǎn)生門限效應(yīng)？相干解調(diào)存不存在門限效應(yīng)，為什么？二、綜合題 1.根據(jù)下圖所示的調(diào)制信號波形，試畫出DSB和AM信號的波形圖，并比較他們分別通過包絡(luò)檢波器后的波形區(qū)別。 ()mt0t ()DSBts0t()AMts0t()mt¢0t()mtA+0t 2.將DSB-SC信號通過殘留邊帶濾波器產(chǎn)生殘留邊帶信號。若此濾波器的傳輸函數(shù)H f( )如圖所 1(

20、)HffKHz149.51010.5-9.5-10.5-1400.5 示（斜線段為直線）。當調(diào)制信號m t( )= Asin100pt +sin6000pt時，試確定所得殘留邊帶信號的表達式。 1 AsVSB (t)= m0 cos20000pt + 0.55sin20100pt -0.45sin19900pt +sin26000pt 2 23.某調(diào)制方框圖如圖（a）所示。已知m t( )的頻譜如圖（b）所示，載頻w w12，w w1 > H，且 A()Mw0HwHw-w相乘器相乘器理想低通理想低通相乘器相乘器相加器1costw1sintw2costw2sintw()1st()2ts()

21、st()mt（a）（b） 理想低通濾波器的截止頻率為w1，試求輸出信號s t( )，并說明s t( )為何種已調(diào)信號。 11s t( )= m t( )cos(w w2 - 1)t - m t ( )sin(w w2 - 1)t 22s t( )為載頻為w w2 - 1的上邊帶信號 4設(shè)某信道具有均勻的雙邊功率譜密度 Pn( f ) = 0.5 10´ -3W Hz，在該信道中傳輸抑制載波的雙邊帶信號，并設(shè)調(diào)制信號帶寬限制在5KHz，而載波頻率100KHz，已調(diào)信號到達接收端時的功率是 10KW。若接收機的輸入信號在加至解調(diào)器之前，先經(jīng)過一個理想帶通濾波器。試問： （1） 該理想帶通

22、濾波器應(yīng)具有怎樣的傳輸特性 H (w) ； （2） 解調(diào)器輸入端的信噪功率比；（3）解調(diào)器輸出端的信噪功率比； （4）求接收端輸出噪聲的雙邊功率譜密度，并用圖形表示出來。 B =10 kHz，中心頻率為100kHz Si =1000 NiS0 = 2000 N0Pn0 ( f )= 0.25 10´ -3 W/Hz，f£ 5 kHz f()0nPf05-50.25 05音頻信號 m t( )經(jīng)調(diào)制和高頻放大后在無線信道上進行傳輸，要求接收機輸出信噪比為 40dB。已知：由發(fā)射機輸出端到解調(diào)器輸入端之間總的傳輸功率損耗為 60dB，信道中高斯白噪聲的雙邊功率譜密度n2 10=

23、 -12W/Hz。音頻信號m t( )的最高頻率為5kHz，并且有 m t( )=0 ， m t2( ) =1 2 ， m t( ) max =1 試求： （1） SSB調(diào)制時的發(fā)射機輸出功率；（接收端用相干解調(diào)） （2） 100%的AM調(diào)制時的發(fā)射機輸出功率；（非相干解調(diào)） ST =102 W ST = ´3 102 W 6某模擬基帶信號m t( )的傅氏頻譜如圖a所示，將此信號送入如圖b的系統(tǒng)，系統(tǒng)輸出為y t( )，理想高通的截止頻率為 fc ，理想低通的頻率范圍為-W W,， ()fM理想高通理想低通()mt()ytABC-W0W fAcos2pf tcAcos2p( fc

24、+W t)(a)(b) （1） 畫出 y t( )的傅氏頻譜圖； （2） 畫出由 y t( ) 恢復(fù)出m t( )的接收框圖，并說明工作原理。 y t( ) ´ D 理想 E ´ F 理想 m t( ) 高通低通4 c A4 cos2p( fc +W t) cos2pf tA7模擬通信系統(tǒng)中，單邊帶信號通過恒參信道到達接收端的輸入信號為 sSSB (t)= k m téê ( )coswct -m tÙ( )sinwctùú ëû 基帶信號的功率譜密度為 ,0,mffaìíPm( f

25、) =ïf £ fm ïîf > fm其中，a和 fm 都是常數(shù)，信道加性高斯白噪聲的雙邊功率譜密度為n02。 （1） 畫出相移法調(diào)制器的原理框圖； （2） 試畫出對單邊帶信號進行解調(diào)的相干解調(diào)原理框圖； （3） 求相干解調(diào)器的輸出信噪比。 ()hHw2p-()mt()12mt()1sin2cmttw()1cos2cmttwcosctw()SSBst BPFLPF()SSBts()nt()SSBts()intcosctw()0tm()0tn20Ska =N0n08已知某單頻調(diào)頻波的振幅為 10V，瞬時頻率為 f t( )=106 +104 sin2

26、p´103t Hz() （1） 此調(diào)頻波的時域表達式； （2） 此調(diào)頻波的頻率偏移、調(diào)頻指數(shù)和頻帶寬度； （3） 若調(diào)制信號的頻率提高到 2 10´ 3 Hz，則調(diào)頻波的頻偏、調(diào)頻指數(shù)和頻帶寬度如何變化？ sFM (t)=10coséë2p´106t -10cos2p´103tùû V D =f 10 kHz ，mf =10，BFM = 22 kHz D =f10 kHz ，mf =5，BFM = 24 kHz 第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng) 學習要求： ² 數(shù)字基帶信號的常見波形及其功率譜密度； ²

27、 對數(shù)字基帶系統(tǒng)傳輸碼型的基本要求及其編譯碼； ² 碼間干擾的概念，無碼間干擾的數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)設(shè)計與奈奎斯特第一準則； ² 無碼間干擾數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的抗噪聲性能； ² 眼圖及其性能參數(shù)。 一、簡答題 1為什么要研究數(shù)字基帶信號的功率譜？占空比與信號第一零點帶寬之間有什么關(guān)系？ 2數(shù)字基帶信號的線路碼型有什么要求？簡述 AMI 和 HDB3碼的編譯碼規(guī)則和優(yōu)缺點。 3碼間串擾產(chǎn)生的原因是什么？ 4為什么基帶系統(tǒng)的最大頻帶利用率是 2 波特/赫茲？舉例說明傳碼率和奈奎斯特帶寬之間的關(guān)系。 5眼圖位于通信系統(tǒng)的什么位置？為什么要觀察眼圖？ 二、綜合題 1.設(shè)二進制符

28、號序列為10010011，試以矩形脈沖為例，分別畫出相應(yīng)的單極性、雙極性、單極型歸零、雙極性歸零、二進制差分波形和四電平波形。 2.設(shè)某二進制數(shù)字基帶信號的基本脈沖為三角形脈沖，如圖所示。圖中TB為碼元間隔，數(shù)字信息 “0”和“1”分別用 g t( )的有無表示，且“0”和“1”出現(xiàn)概率相等： ()gtA02BT-2BTt （1） 求該數(shù)字基帶信號的功率譜密度，并畫出功率譜密度圖； （2） 能否從該數(shù)字基帶信號中提取碼元同步所需的頻率 fB =1TB 的分量？若能，試計算該分量的功率。 ()()()()22244BBBsBmffPfGmffmfGfd+¥=-¥=+-

29、9; f()sPfBf-Bf02Bf3Bf4Bf5Bf-2Bf-3Bf-4Bf-5Bf可以，P = A42 p3對于圖中所示的數(shù)字基帶信號波形，給出以下兩種碼型對應(yīng)的信息序列 a）雙極性歸零碼（傳號取+1，空號取-1）； t0tT b）HDB3碼 t0T 1 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 4設(shè)基帶傳輸系統(tǒng)的發(fā)送濾波器、信道及接收濾波器組成總特性為 H (w) ，若要求以2TB 波特的速率進行數(shù)據(jù)傳輸，試驗證下圖所示的各種 H (w) 能否滿足抽樣點上無碼間串擾的條件？ 1()Hww0BTpBTp-1()Hww03BTp3BTp-1()Hww04

30、BTp4BTp-1()Hww02BTp2BTp-矩形矩形三角形升余弦（a）（b）（c）（d） （a） 有碼間串擾 （b） 有碼間串擾 （c） 無碼間串擾 （d）有碼間串擾 5設(shè)某數(shù)字基帶信號的傳輸特性 H (w)如圖所示。其中a為某個常數(shù)(0£ £a 1)； （1） 試檢驗該系統(tǒng)能否實現(xiàn)無碼間串擾的條件？ （2） 試求該系統(tǒng)的最高碼元傳輸速率為多大？這時的系統(tǒng)頻帶利用率為多大？ 1()Hww00w0w-0aw0aw0aw0aw0.5 無碼間串擾 RBmax =w0 Baud p2hmax = B Hz/ 1+a6為了傳輸碼元速率 RB =1000Bd 的數(shù)字基帶信號，試問系

31、統(tǒng)采用如圖所示的那種傳輸特性較好？并簡要說明理由。 1()Hww03210p´3210p-´（b）0.5310p-310p3410p-´3410p´（a）（c） c 系統(tǒng)為最佳選擇 ì æwT ö7 已 知基 帶 系統(tǒng)的 總 特 性 H(w) =ïíTçè1+cos 2 ÷ø,ïî0,GT (w) = Gr (w) =H (w) n2pw£T ， 假 設(shè) C(w)=1 ，其它（1） 若n t( )的雙邊帶功率譜密度為 0 （瓦/赫茲），

32、試確定Gr (w)的輸出噪聲功率； 2（2） 若在抽樣時刻，接收濾波器的輸出信號（不包括噪聲）以相同的概率取 0，A 電平，且輸出噪聲取值V 是服從下述概率密度分布的隨機變量 1æ V öp V( )=exp -ç÷ 2l è l øl>0常數(shù)，求系統(tǒng)誤碼率。 N n0 = 0 Pe = 12expæçè- 2Alö÷ø ()Hff11201sT4sT2sT3sT1sT-2sT-3sT-4sT-8某基帶傳輸系統(tǒng)的傳輸特性如圖所示： （1） 要實現(xiàn)無碼間干擾傳輸，則該基帶

33、系統(tǒng)的最高碼元傳輸速率、頻帶利用率、滾降系數(shù)各為多少？ （2） 若分別以1 Ts 、2 Ts 、3 Ts 、4 Ts 的速率進行信息傳輸，那些速率能消除碼間干擾？ （3） 與理想低通特性比較，由碼元定時誤差的影響所引起的碼間串擾是增加還是減??？為什么？ 24fN = Hz ，RBmax = Baud，hmax =1B Hz/，a=1 TBTB可用1TB 、2TB 、4TB 的速率進行信息傳輸減小 第七章 數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng) 學習要求： ² 二進制數(shù)字頻帶系統(tǒng)的調(diào)制解調(diào)框圖及各點波形。 ² 二進制數(shù)字頻帶信號的功率譜密度和帶寬。 ² 二進制數(shù)字頻帶系統(tǒng)的誤碼率。 &#

34、178; 二進制數(shù)字頻帶系統(tǒng)的性能比較 ² 多進制調(diào)制與二進制調(diào)制的區(qū)別及 QPSKQDPSK 調(diào)制解調(diào)原理一、簡答題 1比較數(shù)字調(diào)制與模擬調(diào)制的異同點。 22FSK 信號的功率譜密度有何特點？為什么可以根據(jù)功率譜密度選擇合適的解調(diào)方式？ 3什么是絕對調(diào)相和相對調(diào)相？二者在參考相位的規(guī)定上有何區(qū)別？舉例說明。 4多進制數(shù)字調(diào)制與二進制數(shù)字調(diào)制比較，有哪些優(yōu)缺點？二、綜合題 1.設(shè)發(fā)送的二進制信息為0100101，試分別畫出OOK、2FSK、2PSK及2DPSK信號的波形示意圖，并說明其時間波形上各有什么特點。 2.在某2FSK系統(tǒng)中，已知載波頻率 f0 =1800Hz，f1 =300

35、0Hz，二進制碼元速率為600波特。1、0等概。求： （1） 若信息碼序列為：0101，試畫出2FSK信號波形圖（ f0和 f1代表的信息可自設(shè)定）； （2） 若采用非相干解調(diào)法接收此信號，試畫出解調(diào)系統(tǒng)的框圖及各點的波形草圖； （3） 此 2FSK 信號的帶寬是多少？并畫出 2FSK 信號的頻譜草圖； （4） 若此 2FSK 信號在有效帶寬為 6000Hz 的信道上傳輸，信道輸出端的信噪比為 5倍，系統(tǒng)誤碼率是多少？（用指數(shù)形式表示） ì1800Hz ®"0""1"3000Hz®î1100t2FSKí

36、f()P600-1800-360012.5611.863310ePe-=»´ 23.某系統(tǒng)采用 2ASK 方式傳輸數(shù)據(jù)，已知碼元速率為 RB ，信道特性為恒參信道，加性高斯白噪聲的均值為零，噪聲單邊功率譜密度為n0 。接收端采用相干解調(diào)方式對該 2ASK 信號進行解調(diào)，并設(shè)接收信號振幅為a。 （1） 試畫出 2ASK 信號相干解調(diào)器原理框圖； （2） 若發(fā)送概率 P(0) = P(1)，試推導(dǎo)最佳判決門限值b*和系統(tǒng)最小誤碼率 Pe ； （3） 若發(fā)送概率 P(0) ¹ P(1)，試分析最佳判決門限b*的變化和對系統(tǒng)誤碼率 Pe 的影響。

37、 BPFLPF抽判()t()yt()xt(BxkTe2ASKan¢) n t( )2coswctCPVd* = a2，Pemin = 12erfcæçè 2 2asö÷ø *a當P(0)>P(1)時，Vd > 2*a當P(0)<P(1)時，Vd < 24.設(shè)2PSK系統(tǒng)傳輸?shù)拇a元速率為1200B，載波頻率為2400Hz。發(fā)送數(shù)字信息為0100110： （1） 畫出一種2PSK信號調(diào)制器原理框圖，并畫出2PSK信號的時間波形； （2） 若采用相干解調(diào)方式進行解調(diào)，試畫出各點時間波形； （3） 若采用2D

38、PSK系統(tǒng)傳輸，試構(gòu)成一種2DPSK信號調(diào)制器原理框圖； （4） 若采用相干解調(diào)碼反變換器方式進行解調(diào)，試畫出各點時間波形。 cosctwp相移()st()2PSKte開關(guān)電路0p 參考00110t2PSK10 5設(shè)某二進制已調(diào)信號的碼元速率 rs =2400波特，采用同步檢測法進行接收，已知發(fā)射機發(fā)送信號的幅度為a=100V，傳輸過程中功率衰減為 100dB。信道中加性高斯白噪聲的雙邊功率譜密度n02 10= -12W/Hz，試求， （1)接收信號幅度； （2)若該已調(diào)信號為 OOK 信號時系統(tǒng)的誤碼率； （3)若該已調(diào)信號為 2PSK 信號時系統(tǒng)的誤碼率； （4)若該已調(diào)信號為 2FSK

39、信號時系統(tǒng)的誤碼率。 A=10-3V 1() 1 é1-erf ( 13)ù PeOOK = 2erfc 13 = 2 ëû1() 1 é1-erf ( 52)ù Pe PSK2=erfc 52 =ëû221() 1 é1-erf ( 26)ù Pe PSK2= 2erfc 26 = 2 ëû6某空間通信系統(tǒng)，碼元傳輸速率為 0.5MB，接收機帶寬為 1MHz，地面接收天線增益為 40dB，空間站天線增益為 6dB。路徑損耗為(60 10+ lgd) dB，d為距離（Km）。

40、若平均發(fā)射功率為 10dB，噪聲雙邊功率譜密度為2 10´-12 W/Hz，采用 2PSK 方式傳輸，信噪比為 9.1，求傳輸距離d。 d =1.09 10´ 4Km 7已知二進制數(shù)字序列為1100101，采用2DPSK調(diào)制，調(diào)制解調(diào)模型分別如題圖a、b所示。設(shè)載波頻率 fc =2Rb，其中 Rb為比特傳輸速率。 差分編碼數(shù)字信息cosctw（a）abc帶通濾波器相乘器低通濾波器抽樣判決器延遲TS定時脈沖輸出()2DPSKetdefgh（b） （1） 設(shè)基帶波形為不歸零的方波，試畫出圖（a）中a、b、c三點信號波形示意圖； （2） 圖（b）中帶通濾波器的中心頻率和帶寬分別為

41、多少（考慮過零點帶寬）？ （3） 在不考慮信道噪聲和限帶的情況下，畫出dh各點信號波形示意圖； （4） 圖（b）所示解調(diào)器是相干解調(diào)器還是非相干解調(diào)器？為什么？ tatttbc1100110參考1000110 02bfR=，22DPSKbBR= 非相干解調(diào) 第九章 數(shù)字信號的最佳接收 學習要求： ² 接收信號的統(tǒng)計特性和最佳接收準則； ² 二進制確知信號的最佳接收原理、抗噪聲性能和最佳信號； ² 實際接收機與最佳接收機的性能比較； ² 匹配濾波器的傳輸函數(shù)、單位沖激響應(yīng)和輸出信號； ² 最佳抽樣判決時刻和最大輸出信噪比； ² 匹配濾波

42、器和最佳相關(guān)接收機的等效關(guān)系。 一、簡答題 1數(shù)字信號的最佳接收以什么指標作為準則？以二進制最佳接收為例解釋似然比準則的含義。 2分析數(shù)字信號傳輸系統(tǒng)誤碼率和信號波形的關(guān)系，并寫出二進制確知信號的最佳形式。 3簡述匹配濾波器的物理可實現(xiàn)性條件，并指出該條件與抽樣判決時刻的關(guān)系。 4相關(guān)接收和匹配濾波有什么異同點。二者在什么條件下有相同的輸出信噪比。 二、計算題 1.設(shè)一個2PSK接收信號的輸入信噪比E nb0 =10dB，碼元持續(xù)時間為TB ，試比較最佳接收機和普通接收機的誤碼率相差多少，并設(shè)后者的帶通濾波器帶寬為6TB （Hz）。 兩種接收機的誤碼率之比為Pe2 = 3.4 10´

43、 -2 =8500 Pe14.0 10´ 62.設(shè)一個二進制雙極性信號最佳基帶傳輸系統(tǒng)中信號“0”和“1”是等概率發(fā)送的。信號碼元的持續(xù)時間為TB ，波形為幅度等于 1 的矩形脈沖。系統(tǒng)中加性高斯白噪聲的雙邊帶功率譜密度等于10-4W/Hz。試問為使誤碼率不大于10-5，最高傳輸速率可以達到多高？ RB = 5.56 10´ 2 Baud 3設(shè)二進制 FSK 信號為： íìs1(t) = Asinw1t ，0£ t £ T îs2(t) = Asinw2t0£ t £ T3p且w1 =，w2 = 2w1，

44、s1(t)和s2(t)等概出現(xiàn)。 T（1） 畫出采用相關(guān)器形式的最佳接收機結(jié)構(gòu)；若輸入二進制碼為 10110，試畫出各點工作波形（至少 6 處波形）； （2） 若最佳接收機輸入高斯白噪聲的雙邊功率譜密度為n02 W/Hz，求系統(tǒng)誤碼率。 1A T2Pe = erfc 24n0 4.某匹配濾波器的沖激響應(yīng)如圖所示，設(shè)噪聲是雙邊功率譜密度為n02的白噪聲。求： t()ht01()34TT （1） 給出與h t( )匹配的信號波形 s t( )； （2） 最佳取樣時刻t0；（3）最大輸出信噪比。 10tT()34T()ht10tT-()14T-()st-10t()stT()14T t0 ³

45、T 2T r0max = 3n05某二進制數(shù)字信號最佳接收機的組成如下圖所示： 發(fā)送的二進制信號波形分別為 s t1( )和 s2 (t)，設(shè)信道加性高斯白噪聲的雙邊功率譜密度為n02，發(fā)送信號s t1( )的波形如下： ()1st2TTtA-A （1） 若要使輸出誤碼率最小，試確定最佳信號s2 (t)； （2） 畫出h t1( )的可能輸出波形； （3） 在（1）條件下，發(fā)送s t1( )和 s2 (t)等概率時，試求最佳接收機輸出的最大信噪比 r0max 和最小誤碼率 Pe 。 t()2stAA-T2T t()1yt2ATT2T2Tt()2yt2AT-T2T2T 2012ATerfcPn&

46、#230;ö=÷çç÷øè 20max02ATrn= e第十章 模擬信號的數(shù)字化傳輸 學習要求： ² 抽樣的作用以及低通型抽樣定理； ² 理想抽樣、自然抽樣和平頂抽樣各自的特點； ² 量化的作用，均勻量化和非均勻量化的區(qū)別與聯(lián)系； ² 熟練掌握 A 律 13 折線 8 比特 PCM 編譯碼原理； ² 時分復(fù)用的基本概念及合路信號傳碼率的計算； ² 30/32 路 PCM 數(shù)字電話系統(tǒng)的基群幀結(jié)構(gòu)。 一、簡答題 1說明什么是奈奎斯特采樣速率和奈奎斯特間隔，并解釋抽樣時

47、產(chǎn)生頻譜混疊的原因。 2低通采樣定理解決了什么問題？比較三種采樣的采樣恢復(fù)流程。 3在 A 律特性中，壓縮率變化對壓縮效果有什么影響？ 4在 PCM 電話信號中，為什么常采用折疊碼進行編碼？ 5什么是信號量噪比？其與編碼位數(shù)與系統(tǒng)帶寬之間有什么關(guān)系？ 6比較時分復(fù)用和頻分復(fù)用的優(yōu)缺點。 二、綜合題 1.已知一低通信號m t( )的頻譜M ( f )為 ìfM ( f )=ïí1-200 f £200Hz ïî0其它（1） 假設(shè)以 fs =300Hz的速率對m t( )進行理想抽樣，試畫出已抽樣信號ms (t)的頻譜草圖； （2） 若用

48、 fs =400Hz 的速率對m t( )進行理想抽樣，試畫出已抽樣信號ms (t)的頻譜草圖。 2.已知某信號m t( )的頻譜M (w)如圖所示。將它通過傳輸函數(shù)為 H1(w)的濾波器后再進行理想抽樣。 1w-1w01()Mww12w-12w01()1Hww()1Hw()mt()'mt()smt()Ttd()2Hw()mt()stm(a)發(fā)送端(b)接收端 （1） 抽樣速率應(yīng)為多少？ （2） 若抽樣速率 fs =3f1，試畫出已抽樣信號ms (t)的頻譜； （3） 接收端的接收網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有怎樣的傳輸函數(shù) H2(w) ，才能由 ms (t)不失真地恢復(fù) m t( )？ 1sfwp

49、79;Hz ()()1121,0, HHwwwwì£ï=íïî其它 3.采用13折線A律編碼電路，設(shè)接收端收到的碼組為“01010011”、最小量化間隔為一個量化單位，并已知段內(nèi)碼采用折疊二進制碼： （1） 譯碼器輸出為多少量化單位？ （2） 對應(yīng)于該7位碼（不包括極性碼）的均勻量化11位碼。 312D 00100110000 4.對25路帶寬為4kHz的模擬基帶信號數(shù)字化，然后進行時分復(fù)用傳輸。采用256級均勻量化編碼，碼元波形采用占空比為1的矩形脈沖。 （1） 求信號的傳碼率； （2） 求碼元波形的第一零點帶寬； （3） 求奈奎斯

50、特帶寬； （4） 求出量化信噪比。 Rb = ´1.6 106bit /s B= ´1.6 106Hz fN = ´8 105Hz 2S = =161.06 10´ 5 Nq5.采用A律13折線8比特編碼器，設(shè)最小量化間隔為1個量化單位，已知抽樣的樣值為852 量化單位： （1） 試求編碼器輸出碼組； （2） 計算譯碼器的量化誤差； （3） 試求編碼器中本地譯碼器中的7位非線性碼對應(yīng)的11位線性碼； （4） 試求接收端譯碼器中的7位非線性碼對應(yīng)的12位線性碼。 11010100 852 848D- D= D4 01101000000 0110101000

51、00 6.對10 路話音信號進行時分復(fù)用，已知抽樣速率為8000Hz，采用A律13折線編碼，設(shè)最小量化間隔為1個單位，已知某一樣抽脈沖值為0.985伏，最小量化單位為0.001伏： （1） 試求此時編碼器輸出碼組，并計算譯碼器輸出量化誤差； （2） 寫出對應(yīng)于7位幅度碼的均勻量化11位碼； （3） 該10路信號時分復(fù)用后的傳碼率為多少？所需基帶系統(tǒng)的奈奎斯特帶寬為多少？ 11011100 985 976D- D= D9 01111000000 RB = 640kBaud fN =320kHz 第十一章 差錯控制編碼 學習要求： ² 差錯控制方式； ² 最小碼距與糾檢錯能力；

52、 ² 一維和二維奇偶校驗碼； ² 線性分組碼的校正子編碼表、監(jiān)督關(guān)系、生成矩陣與監(jiān)督矩陣、錯誤圖樣和譯碼； ² 循環(huán)碼的生成多項式、監(jiān)督關(guān)系、生成矩陣與監(jiān)督矩陣、錯誤圖樣和譯碼。 一、簡答題 1在通信系統(tǒng)中采用差錯控制的目的是什么？ 2簡述常用差錯控制方法，比較其優(yōu)缺點。 3簡述并解釋某種編碼中最小碼距與其糾檢錯能力之間的關(guān)系。 4一維奇偶校驗碼和二維奇偶檢驗碼是如何構(gòu)造的？其糾檢錯能力如何？ 5線性分組碼有哪些重要的性質(zhì)？監(jiān)督矩陣與監(jiān)督關(guān)系式之間是什么關(guān)系？ 6、如何確定循環(huán)碼生成多項式？二、綜合題 1畫出數(shù)字通信系統(tǒng)的原理框圖，并回答下列問題： （1） 在圖中標明狹義信道，調(diào)制信道和編碼信道； （2） 用3位2進制碼表示一個抽樣值，抽樣速率為1800赫茲，試確定變換成PCM信號后的信息速率；哪個框圖承擔此項變換？若改用四進制傳輸（信息速率不變），求碼元速率； （3） 每個抽樣值加監(jiān)督碼元后組成線性分組碼，若每個碼組要求糾正一位錯碼，至少要加幾位監(jiān)督碼元？為什么？哪個方框圖承擔此項變換？ 信源信源編碼加密信道編碼數(shù)字調(diào)制信道數(shù)字解調(diào)信道譯碼解密信源譯碼信宿噪聲源狹義信道調(diào)制信道編碼信道