通信原理試題2012-答案

1、北京航空航天大學(xué)20112012學(xué)年第2學(xué)期通信原理期末考試試卷（2012 年 6 月 11 日）班級(jí)：；學(xué)號(hào)：；姓名：；成績(jī)：注意事項(xiàng)：1答題時(shí)間：120分鐘；滿分：100分 一、選擇題(共10分，每題1分)1. 即使在“ 0” “1不等概率出現(xiàn)情況下，以下哪種碼仍然不包含直流成分：aa、AMI碼b、雙極性歸零碼 c、單極性歸零碼 d、差分碼2. 不論是數(shù)字的還是模擬的通信系統(tǒng)，只要進(jìn)行相干解調(diào)都需要：aa、載波同步b、網(wǎng)同步c、位同步 d、群同步3. 設(shè)x(t)為調(diào)制信號(hào)，調(diào)相波的表示式為：COS(ct - kpX(t)，則PM調(diào)制方式的瞬時(shí)相位偏移為：b丄 ,丄 ,“,dx(t ), d

2、x(t)a、味kpX(t)b、kpX(t) c、匕kpd、kpd4. 碼長(zhǎng)n=15的漢明碼，監(jiān)督位應(yīng)是： ca、2位 b、3位c、4位d、5位5. 某2PSK系統(tǒng)發(fā)送信號(hào)的幅度 A=2V，由于信道中存在高斯白噪聲，接收端采用相干解調(diào)，誤碼率為:，若采用2FSK系統(tǒng)，且信道噪聲不變，接收端采用相干解調(diào)并保持相同的誤碼率人，發(fā)送信號(hào)的幅度應(yīng)為： ba、2Vb、Vc、4Vd、謔 V6. ITU規(guī)定，數(shù)字通信中語(yǔ)音信號(hào)的抽樣頻率是： aa、8kHzb、16kHzc、4kHz d、12kHz7. 壓控振蕩器(VCO)在以下哪個(gè)系統(tǒng)中可以使用到： aa、直接調(diào)頻b、間接調(diào)頻c、BPSK調(diào)制 d、位同步8.

3、 線性調(diào)制系統(tǒng)的制度增益 d。a、與調(diào)制方式有關(guān)，與解調(diào)方式無(wú)關(guān);b、與調(diào)制方式無(wú)關(guān)，與解調(diào)方式有關(guān)；c、與調(diào)制方式無(wú)關(guān)，與解調(diào)方式無(wú)關(guān)；d、與調(diào)制方式有關(guān)，與解調(diào)方式有關(guān)。面哪9. 香農(nóng)信道編碼定理告訴了我們信息速率R,碼長(zhǎng)n,與錯(cuò)誤概率P之間的關(guān)系。個(gè)說(shuō)法是正確的 c 。a在信道容量一定的條件下，只要增大信息發(fā)送速率就可以降低錯(cuò)誤概率；b、在碼長(zhǎng)一定的情況下，無(wú)論信息發(fā)送速率是多少，增大信道容量一定能降低錯(cuò)誤概 率；c、在信道容量和信息發(fā)送速率一定的條件下，增加碼長(zhǎng)，可以降低錯(cuò)誤概率；d、在信道容量和碼長(zhǎng)一定的條件下，降低信息發(fā)送速率，可以使錯(cuò)誤概率增大。10. 若信息速率為 6Mbit/

4、s ，則對(duì)應(yīng) QPSK 的功率譜主瓣寬度分別為 d_ Hza、 9Mb、 12M c、 3Md、 6M、填空題（共30分，每空1 分）1 現(xiàn)在通用的通信系統(tǒng)中，傳送多路信號(hào)有三種基本的復(fù)用方式。其中，傳統(tǒng)的模擬通信系統(tǒng)中都采用 頻分復(fù)用 ，隨著數(shù)字通信的發(fā)展， 時(shí)分復(fù)用 得到了廣泛應(yīng)用，碼分復(fù)用 主要用于擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中。2 窄帶高斯噪聲的一維隨機(jī)包絡(luò)服從 瑞利分布。3 假定載波為比二遼丈，線性調(diào)制信號(hào)的一般時(shí)域表達(dá)式可以寫(xiě)為S（t） = Sj（t）costDct+ S?（t）sintDct,其中，關(guān)t）和SJt）分別稱為同相分量幅度 和正交分量幅度 。若調(diào)制信號(hào)為譏， 為一 LSB信號(hào)，則 鴻

5、緞和覘分別為和一一。a-ii4若有二進(jìn)制獨(dú)立等概信號(hào)，碼元寬度為0.2ms,則信息速率入為5000bit/s;當(dāng)該信號(hào)采用非歸零碼進(jìn)行基帶傳輸， ，則譜零點(diǎn)帶寬為 5000Hz,為了在基帶無(wú)失真的傳輸該信號(hào)，至少需要帶寬為 2500Hz的理想信道。5. PCM量化可以分為 均勻量化和非均勻量化 。在線性PCM中，抽樣頻率為8kHz，對(duì)雙極性信號(hào)編碼時(shí)編碼器輸出碼元速率為72kHz，則對(duì)于滿載的正弦波信號(hào)進(jìn)行均勻量化的量化信噪比為55.94dB。6. 碼組（0011011 ）的碼重為_(kāi)4，與碼組（0100100）之間的碼距為 6，由這兩個(gè)許用碼組構(gòu)成的編碼方式最多可以檢測(cè)5個(gè)錯(cuò)誤，或糾正2個(gè)錯(cuò)誤

6、。7在數(shù)字通信中，產(chǎn)生五碼的因素有兩個(gè)：一個(gè)是由傳輸特性不好引起的碼間干擾，二是傳輸中疊加的 噪聲。&PCM30/32路TDM系統(tǒng)的基群數(shù)據(jù)速率為2048kbit/s。9 最佳判決門限電平是 使系統(tǒng)總誤碼率最小的判決門限電平 。11. MSK是2FSK的一種特殊情況，的主要特點(diǎn)是：相位連續(xù)變化，頻率差為1 亠1（或）。2T；2Tb12 .碼元傳輸速率為1/Ts的無(wú)碼間串?dāng)_的奈奎斯特第一準(zhǔn)則可以表示為2 iZ H （ + ） = C < 。TST；13假設(shè)二進(jìn)制對(duì)稱信道的差錯(cuò)率一 =10-2,則（4,3）偶校驗(yàn)碼通過(guò)此信道傳輸，不可檢出錯(cuò)誤的出現(xiàn)概率是 5.8807*10-4。14

7、采用部分響應(yīng)技術(shù)可提高頻帶利用率，并使沖擊響應(yīng)尾巴震蕩衰減加快，這是由于 有控制地加入“串?dāng)_”，使得合成波形的震蕩正負(fù)相反抵消，改變陡然截止的頻譜特性15. 衡量均衡器均衡效果的兩個(gè)準(zhǔn)則是峰值畸變和均方畸變16. 1B1T碼的編碼效率是 63.09%_。二、簡(jiǎn)答題（共30分，每題5分）1填寫(xiě)下面數(shù)字通信系統(tǒng)組成模型中所空缺的模塊，并簡(jiǎn)要說(shuō)明數(shù)字通信系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。噪 聲數(shù)字通信系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng)，數(shù)字信號(hào)可以再生而消除噪聲積累；傳輸差錯(cuò)可控，能改善傳輸質(zhì)量；易于使用現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理；易于加密，可靠性高；易于實(shí)現(xiàn)各種信息的綜合傳輸，等。(1) 假定系統(tǒng)信息速率為 1200

8、kbit/s，試問(wèn)系統(tǒng)誤信率.是多少？(2) 若假定信號(hào)為四進(jìn)制信號(hào)，系統(tǒng)碼元傳輸速率為1200KB，則.是多少?解先求所傳送的總的信息量，/a=1200X60=360:/所傳送的錯(cuò)誤的信息量則系統(tǒng)誤信率 >=Ztt/Za=5/36O=Ci 01389由己知條件12000 貝U Aw= 2 * lo幻2400觀島 *2400 X 10JX5X6O=72(W2>iiJ»=720-35365M>iZ則 Pp Z *=36520=0.50693簡(jiǎn)述什么是匹配濾波器？它的基本準(zhǔn)則是什么？并畫(huà)出二進(jìn)制信號(hào)的匹配濾波接收機(jī)的 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，以及其等效的基于最大似然準(zhǔn)則的最佳接收機(jī)

9、的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。匹配濾波器的傳遞函數(shù)與信號(hào)頻譜的復(fù)共軛成正比，（或沖擊響應(yīng)鏡像平移）（1分）準(zhǔn)則：在某一特定時(shí)刻的輸出信噪比最大（1分）最佳接收機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖:（2 分）創(chuàng)（1 分）4為什么調(diào)頻系統(tǒng)可進(jìn)行帶寬與信噪比的互換，而調(diào)幅不能？2FM 系統(tǒng)的制度增益 Gfm=3 3 f（ 3 f + 1）, BFM=2fH（ 3 f + 1）（1 分）增加3 f，可增加傳輸帶寬，并增加Gfm，因此，增加傳輸帶寬可使調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲能力迅速改善。（ 2 分）在調(diào)幅系統(tǒng)中，由于信號(hào)帶寬是固定的， 無(wú)法進(jìn)行帶寬與信噪比的互換。 （2分） 因此，在抗噪聲性能方面調(diào)頻系統(tǒng)優(yōu)于調(diào)幅系統(tǒng)。fl (t)和f2(t)，試

10、確定接收端的C1 (t)5某調(diào)制系統(tǒng)如下圖所示，為了在輸出端同時(shí)分別得到 和 C2(t)。fl(t)f2(t)發(fā)送端接收端答案:發(fā)送端相加合成以后的發(fā)送信號(hào)為f (t) = f1(t)cos 0t f2(t)sin '0t。( 1 分)在接收端采用的是想干解調(diào)，若上支路采用的相干載波為2cos 0t，則解調(diào)后的輸出為:fi(t) =2 f (t)COS ot lpf(2 分)=£ (t)cos pt f2(t)sin - 0t 2cos 0t |LPF =fi(t) fi(t)cos2，ot f2(t)sin 2，ot| lpf 二 fi (t)這時(shí)可得到f1 (t)。同理，

11、若下支路采用的相干載波為2sin0t，則解調(diào)后的輸出為：f2(t) = 2f (t)sin co°t lpf=fi(t)cos stf2(t)sin - ot 2sin yt 缶厘、=fi(t)sin 2 ytf2(t) - f2(t)cos 2，°t| lpf二 f2(t)這時(shí)可得到f2(t)。由此可以確定 G(t) =2cos0t， c2(t) =2sin0t。6為了傳送碼元速率RB=103Baud的數(shù)字基帶信號(hào)，試問(wèn)系統(tǒng)采用下圖中哪一種傳輸特性較好？并簡(jiǎn)要說(shuō)明理由。3答案：從三個(gè)傳輸函數(shù)都能滿足以RB=103Baud的碼元速率無(wú)碼間干擾傳輸。因此需從三個(gè)傳輸函數(shù)在頻帶

12、利用率、單位沖擊響應(yīng)收斂速度、實(shí)現(xiàn)難易程度等方面的特性，從而選擇最好的一個(gè)。（1分）(a)B=2*103Hz, , n =0.5B/Hz（1分）(b)B=1*103Hz, , n =1B/Hz（1分）（c）B=1*103Hz, , n =1B/Hz,沖擊響應(yīng)尾部收斂快，傳輸函數(shù)較易實(shí)現(xiàn)(1 分)因此（c）最好。（1分）三、綜合題（共30分）1. （ 8分）DSB信號(hào)的相干解調(diào)框圖如下圖所示。圖中n（t）是均值為零、雙邊功率譜密度為no/2的加性高斯白噪聲；m（t）上限頻率為fH,本地恢復(fù)的載波和發(fā)送載波有固定的相位差二BPF帶寬為2fH，LPF上限頻率為fH。試求：（1）該系統(tǒng)的輸出信噪比表達(dá)

13、式；（2）調(diào)制制度增益G答案：（1）根據(jù)題意，模型框圖中，帶通濾波器（BPF ）的輸出:Sm(t)二 m(t)COS ，ctn/t) = nI (t)cos ct nQ(t)sinct(1 分)由于 (t) 2cos( ct - * =m(t)cos ct 2cos( ct - " =m(t)cos v m(t)cos(2 ct -"則LPF輸出的有用信號(hào)m°（t） = m（t）cos二(1 分)其功率 S)=m)2(t) =m2(t)cos2 二(1 分)n (t) 2cos©ct 日)=n| (t)cos(oct nQ(t)sin ct 2cos&#

14、174; ct 日) 而，口(t)cos： cos(2 祖-J nQ(t)sin) sin(2 詛-對(duì)則 LPF 輸出的噪聲 n0(t) = nI (t)cos v - nQ(t)sin =(1 分)由于m （t）和nQ（t）均值為零，功率均為 2n°fH，且在同一時(shí)刻不相關(guān)，所以輸出噪聲功率:N。=En：(t)二 E(nI(t)cos»E(nQ(t)sin 可2二 E(ni2(t)cos2 亠 EnQ2(t)sin 2- 2n°fH (cos2 sin2 巧=2n。fh(1 分)所以，輸出信噪比為 =m（t）c°sJNo2Hq fH(1 分)由于呼1，

15、而ZE譏，則斜鷲(1 分)2 2系統(tǒng)的制度增益 g 二 N。：m (t)cos 切2nofH 二 2cos2(1 分)m2(t)/4no fHNi2. （ 6分）假設(shè)在某2DPSK系統(tǒng)中，載波頻率為 2400Hz，碼元速率為1200B，已知相對(duì)碼 元序列為110001011；（1）試畫(huà)出2DPSK信號(hào)波形（設(shè)參考相位為0）;（2）若采用差分相干解調(diào)法接收信號(hào)時(shí)，試畫(huà)出解調(diào)系統(tǒng)框圖及各點(diǎn)波形。答案：由于載波頻率2400Hz，碼元速率為1200B相對(duì)碼1100010111，當(dāng)參考相位為 0時(shí)，參考 110001丨011 |1（2 分）（2 分）I I InI I 1 I I I i LI Il 1

16、i i i i > i i > i0 1 0!0 1丨1丨1 0丨0'（共 2 分）3. （ 8分）話音信號(hào) m（t）采用13折線A律進(jìn)行編碼，設(shè) m（t）的頻率范圍為04kHz，取值范 圍為-6.4+6.4V，m（t）的一個(gè)抽樣脈沖值為 -5.275V（1） 試求此時(shí)編碼器輸出的PCM碼組和量化誤差（段內(nèi)碼采用折疊二進(jìn)碼） ；（2） 寫(xiě)出該碼組對(duì)應(yīng)的均勻量化12位碼；（3） 若編碼器輸出的PCM碼組采用QPSK方式傳輸，試分析傳輸系統(tǒng)所需的最小帶 寬。答案：2048（1）-5.2751688厶（1 分）6.4因?yàn)?1688：0（1 分）（1 分）所以 m仁0又因?yàn)?024

17、 1688 ： ： 2048. ：所以位于第八段，m2m3m4=111。第八段量化間隔為 64.： =10，所以 m5m6m7m8=1010-64 A 一編碼器輸出PCM碼組=01111010（ 1分）量化誤差為 1688 一（1024 640），二 24 厶 （1 分）（2）-1664 ：，（-1664）10所以，均勻量化 12位碼（ 1分）（3）采用QPSK方式傳輸， max =1Baud/ Hz，依抽樣定理，系統(tǒng)的碼速率為:2漢4k漢8八R32kBaud（ 1 分）log 2 4Bmin二空 /HZ（1 分）4. ( 8分)已知(7,3)循環(huán)碼的全部碼組由兩個(gè)循環(huán)圈所組成:0000000 和 1110100,試求:(1) 生成多項(xiàng)式g(x)和典型生成矩陣G；(2) 典型監(jiān)督矩陣H;(3)列出校正子S和錯(cuò)碼位置之間的錯(cuò)誤圖樣表;(4)若接收碼組 B=1000011，請(qǐng)糾正之。(1)( 7，3)碼中 n=7，k=3，r=4，g(x)是 4 次多項(xiàng)式由非零循環(huán)圈可得到 0011101，即g(x)=x4+x3+x2+1 (1分)D2g(x)1G(x) = | Dg (x)-g(x)一(1 分)1110 10 0G = 01110100 0 11101(1 分)典型生成矩陣G100 1110=010011