現(xiàn)代通信原理-曹志剛-答案(很重要)

...wd......wd......wd...通信原理作業(yè)參考答案模擬線性調(diào)制3.7證明只要適中選擇題圖3.7中的放大器增益，不用濾波器即可實(shí)現(xiàn)抑制載波雙邊帶調(diào)制。解：令，則3.13用相移的兩個正交載波可以實(shí)現(xiàn)正交復(fù)用，即兩個載波可分別傳輸帶寬相等的兩個獨(dú)立的基帶信號和，而只占用一條信道。試證明無失真恢復(fù)基帶信號的必要條件是：信道傳遞函數(shù)必須滿足證明：以相干解調(diào)，輸出為選擇適當(dāng)濾波器，濾掉上式中項，則要無失真恢復(fù)基帶信號，必須此時可恢復(fù)。對于，使用相干解調(diào)，可以無失真地恢復(fù)，用樣須滿足3.29雙邊帶抑制載波調(diào)制和單邊帶調(diào)制中假設(shè)消息信號均為限帶低頻信號，載頻為，接收信號功率為，加性白色高斯噪聲雙邊功率譜密度為。接收信號經(jīng)帶通濾波器后，進(jìn)展相干解調(diào)。比擬解調(diào)器輸入信噪比；比擬解調(diào)器輸出信噪比；解：，，〔1〕所以〔2〕所以即在一樣輸入信號功率、、一樣調(diào)制信號帶寬下。模擬角調(diào)制4.8受正弦信號調(diào)制的角調(diào)制信號為假設(shè)為調(diào)頻波，問增加為5倍時的調(diào)頻指數(shù)及帶寬；假設(shè)為調(diào)相波，問減小為1/5時的調(diào)相指數(shù)及帶寬；解：(1)(2)4.12窄帶調(diào)相信號為假設(shè)用相干載波相乘后再經(jīng)過一個低通濾波器，問：(1)能否實(shí)現(xiàn)正確解調(diào)(2)最正確解調(diào)時應(yīng)為何值解：(1)經(jīng)低通濾波器后能實(shí)現(xiàn)正確解調(diào)?！?〕4.19題圖4.19表示一種頻率解調(diào)器，輸入調(diào)頻波通過一個對載頻產(chǎn)生相移的延時線。設(shè)調(diào)頻波為試分析該解調(diào)器工作原理〔當(dāng)調(diào)頻指數(shù)，且延時線產(chǎn)生的延時很小時，有，。題圖4.19解：令經(jīng)過延時線輸出,很小，包絡(luò)檢波，濾去直流分量后該電路可實(shí)現(xiàn)頻率解調(diào)。4.24設(shè)信道引入的加性白噪聲雙邊功率譜密度為，路徑衰耗為，輸入調(diào)制信號為單頻正弦。假設(shè)要求解調(diào)輸出信噪比為，求以下情況發(fā)送端最小載波功率。常規(guī)調(diào)幅，包絡(luò)檢波，；(2)調(diào)頻，鑒頻器解調(diào)，最大頻偏；調(diào)相，最大相偏；單邊帶調(diào)幅，相干解調(diào)。解〔1〕，W〔2〕窄帶調(diào)頻W(3)此題意不明確W脈沖編碼調(diào)制5.2信號，抽樣頻率。求(1)抽樣信號的頻譜；(2)要求無失真恢復(fù)，試求出對采用的低通濾波器的截止頻率。(3)無失真恢復(fù)情況下的最低抽樣頻率解：〔1〕〔2〕要求無失真恢復(fù)，對采用的低通濾波器的截止頻率為?！?〕可視為帶通信號，，，,5.312路載波信號占有頻率范圍為，求出其最低抽樣頻率，并畫出理想抽樣后的信號頻譜。解：，，，,5.9模擬信號抽樣值的概率密度如題圖5.9所示，量化器是四電平的均勻量化器。求輸入信號與量化噪聲功率比SNR。題圖5.9解：，5.10正弦信號線性編碼時，如果信號動態(tài)范圍為，要求在整個動態(tài)范圍內(nèi)信噪比不低于，問最少需要幾位編碼。解：滿足一定量化信噪比要求時輸入信號的取值范圍定義為動態(tài)范圍。對正弦信號線性編碼有：滿載時，由題意得：由上面計算可知，如果信號動態(tài)范圍為，并要求在整個動態(tài)范圍內(nèi)，則正弦線性編碼最少要12位。5.13正弦信號輸入時，假設(shè)信號幅度不超過A律壓縮特性的直線段，求信噪比的表達(dá)式。解：A律壓縮特性由題意可知：假定輸入信號的概率密度函數(shù)為，量化電平數(shù)為，，則量化噪音為：假定正弦信號的幅度為，則5.14假設(shè)13折線A律編碼器的過載電平V=5V，輸入抽樣脈沖幅度為－0.9375V。設(shè)最小量化間隔為2個單位，最大量化器的分層電平為4096個單位。求輸出編碼器的碼組，并計算量化誤差。求對應(yīng)該碼組的線性碼〔帶極性的13位碼〕解：先將輸入信號歸一化：,個單位極性碼段落碼段內(nèi)碼段序號12345678段落碼000001010011100101110111段內(nèi)量階段落起始電平0段落長度極性碼段落碼段內(nèi)碼那么所以輸出編碼器的碼組為5.17輸入信號概率密度在范圍內(nèi)是均勻分布的。均勻量化器電平,量化器過載電平定義為，其中是量化間隔。求證：(1)；(2)假設(shè)，則；(3)假設(shè)，則。(4)設(shè)，畫出與的關(guān)系圖。解：輸入信號的概率密度函數(shù)為,量化間隔(1)(2),即量化器不會過載，于是有(3)不過載時量化噪聲：過載時噪聲：總的量化噪聲：(4)不過載時，成線性關(guān)系。過載時5.18求A率PCM的最大量化間隔與最小量化間隔的比值。解：A率PCM的最大量化間隔與最小量化間隔分別為64和，它們分別位于第8段和第1段〔或第2段〕。。第七章增量調(diào)制7.3輸入語音信號中含最高音頻分量，幅度為。假設(shè)，則增量調(diào)制量化器的量階解：，,7.4調(diào)制系統(tǒng)中低通濾波器的截止頻率為300—3400Hz，求在不過載條件下，該系統(tǒng)的最大輸出信噪比SNR。假定，調(diào)制信號為1kHz單頻。解：系統(tǒng)的最大輸出信噪比為1016324864〔dB〕11.117.226.231.535.2第九章數(shù)字信號的基帶傳輸9.2二元信息序列為10011000001100000101，畫出它所對應(yīng)的單極性歸零碼、AMI碼和HDB3碼的波形。9.7斜切濾波器的頻譜特性如題圖9.7所示，求該濾波器的沖激響應(yīng)；假設(shè)輸入為速率等于的沖激脈沖序列，輸出波形有無碼間串?dāng)_；與具有一樣帶寬的升余弦滾降頻譜信號及帶寬為的理想低通濾波器相比，因碼元定時偏差引起的碼間串?dāng)_是增大還是減小題圖9.7解：(1)總特性可看成以以下圖兩個三角形特性之差，即其中：所以沖激響應(yīng)：因為該系統(tǒng)可等效成理想低通特性：它對應(yīng)的無碼間串?dāng)_最高傳碼率為，所以當(dāng)傳輸速率為時，在抽樣點(diǎn)無碼間串?dāng)_。(3)該系統(tǒng)的尾部衰減較快，與成反比。所以碼元定時偏差引起的碼間串?dāng)_比一樣帶寬的升余弦滾降頻譜信號〔與成反比〕大，比理想的低通濾波器〔與成反比〕小。9.10某基帶傳輸系統(tǒng)采用升余弦滾降頻譜信號，假設(shè)采用四進(jìn)制，求單位頻帶信息傳輸速率(b/Hz);假設(shè)輸入信號由沖激脈沖改為寬度為的非歸零矩形脈沖，為保持輸出波形不變，基帶系統(tǒng)的總傳遞函數(shù)應(yīng)如何變化寫出表達(dá)式。解：(1)假設(shè)采用四進(jìn)制，則單位頻帶的信息傳輸速率為：〔2〕非歸零矩形脈沖的付氏變換為：非歸零矩形脈沖可以看成是沖激脈沖通過一個頻率傳輸函數(shù)為的網(wǎng)絡(luò)后形成的，假定輸入信號為沖激脈沖時，基帶傳輸總的傳遞函數(shù)為，現(xiàn)采用非歸零矩形脈沖，為保持輸出波形不變，基帶傳輸系統(tǒng)總的傳遞函數(shù)為，則9.13一個理想低通濾波器特性信道的截止頻率為，問以下情況下的最高傳輸速率；(1)采用2電平基帶信號；(2)采用8電平基帶信號；(3)采用2電平升余弦滾降頻譜信號；(4)采用7電平第類局部響應(yīng)信號。解：〔1〕采用2電平基帶信號，最高傳輸速率為(2)采用8電平基帶信號，最高傳輸速率為(3)采用2電平升余弦滾降頻譜信號,最高傳輸速率為注：2電平信號，抽樣值傳輸速率為，所需帶寬為，頻帶利用率為(4)，采用7電平第類局部響應(yīng)信號，最高傳輸速率為9.17假設(shè)要求基帶傳輸系統(tǒng)的誤比特率為，求采用以下基帶信號時所需要的信噪比：單極性NRZ碼；雙極性NRZ碼；采用格雷碼的8電平NRZ碼；7電平局部響應(yīng)信號。解：(1)接收信號為單極性NRZ碼的誤比特率為：當(dāng)為時，(2)接收信號為雙極性NRZ碼時的誤比特率為：當(dāng)為時，注〔2〕，應(yīng)用公式1011121313.614數(shù)值1012.5915.8519.9522.725.123.163.5483.984.674.765.012(3)接收信號為8元碼誤符號率公式為：采用格雷碼時的誤比特率為：，當(dāng)為時,,即dB9.18要求基帶傳輸系統(tǒng)的誤比特率為，計算二元碼、三元碼和四元碼傳輸所需要的信噪比。解：〔1〕二元碼當(dāng)接收為單極性NRZ碼時，當(dāng)為時，當(dāng)接收為雙極性NRZ碼時，當(dāng)為時，〔2〕當(dāng)接收為三元碼時，當(dāng)為時，(3)當(dāng)接收為四元碼時，自然碼：當(dāng)為時，格雷碼：當(dāng)為時，數(shù)字信號的載波傳輸10.1二元序列為10110010,畫出以下情況的2ASK、2FSK和2PSK波形：(1)載頻為碼元速率的2倍；(2)載頻為碼元速率的1.5倍；解：(1)因為載頻為碼元速率的2倍，所以碼元寬度是載波周期的2倍。(2)因為載頻為碼元速率的1.5倍，所以碼元寬度是載波周期的1.5倍。10.5矩形脈沖波形,為階躍函數(shù)，求匹配濾波器的沖激響應(yīng)；匹配濾波器的輸出波形；在什么時刻和什么條件下輸出可以到達(dá)最大值。解：(1)匹配濾波器的沖激響應(yīng)(2)匹配濾波器的輸出波形可由與卷積求得，即有(3)當(dāng)時刻時輸出可以到達(dá)最大值。最大輸出信噪比為SNR=2E/n0,E=A2T,n0為單邊噪聲功率譜密度。10.82PSK相干解調(diào)中相乘器所需的相干載波假設(shè)與理想載波有相位差，求相位差對系統(tǒng)誤比特率的影響。解：設(shè)信道噪聲是均值為零的高斯白噪聲，帶通濾波器輸入混有噪聲信號其中式中是載頻，是振幅帶通濾波器輸出為：與載波相乘，經(jīng)低通濾波器后的一維概率密度函數(shù)呈高斯分布，發(fā)0、1時均值為—、，方差為那么：時，判決門限電平為0。系統(tǒng)誤比特率為：10.18信道可用的信號傳輸頻帶為，取載頻為，試說明：采用升余弦滾降基帶信號QPSK調(diào)制可以傳輸數(shù)據(jù)；采用升余弦滾降基帶信號8PSK調(diào)制可以傳輸數(shù)據(jù)；上述兩種情況下，帶寬各為多少解：信號帶寬為(1)采用升余弦滾降基帶信號QPSK調(diào)制時：(2)采用升余弦滾降基帶信號8PSK調(diào)制時：(3)兩種情況下，帶寬為。10.19采用8PSK調(diào)制傳輸數(shù)據(jù)，最小理論帶寬是多少解：在理想情況下，MPSK的最高頻帶利用率可以到達(dá)則采用8PSK調(diào)制傳輸數(shù)據(jù)時，最小理論帶寬為10.27