山東大學(xué)通信原理試卷及答案

自測題一一、填空題〔每空2分，共計(jì)20分〕1、設(shè)某離散信源有三個(gè)消息符號，它們出現(xiàn)的概率分別為1/4、1/2、1/2，各符號出現(xiàn)是相對獨(dú)立的。假設(shè)信息源以1000B的速率發(fā)送符號，信息傳輸速率為。2、已調(diào)波傳輸帶寬為。3、彩色電視圖像由個(gè)像素組成。設(shè)每個(gè)像素有64種彩色度，每種彩色度有16個(gè)亮度等級。如果所有彩色度和亮度等級的組合時(shí)機(jī)均等，并統(tǒng)計(jì)獨(dú)立，那么每秒傳送100個(gè)圖畫所需的信道容量。4、通信系統(tǒng)的誤碼率為，群同步采用連貫式插入的方法，同步碼組位數(shù)為5，錯(cuò)碼數(shù)為2，那么漏同步概率大小為。5、設(shè)信號，其中。假設(shè)m(t)被均勻量化為60個(gè)電平，那么所需的二進(jìn)制碼組的位數(shù)N為。6、衡量一個(gè)通信系統(tǒng)的有效性和可靠性，模擬和數(shù)字通信系統(tǒng)采用不同的定量指標(biāo)，模擬通信系統(tǒng)通通常采用作為可靠性指標(biāo)。7、編碼信道對信號影響是一種數(shù)字序列的變換，即把一種數(shù)字序列變成另一種，其模型可用來描述，常用于數(shù)字通信中。8、對于如下的碼組：(000000)、(001110)、(010101)、(011011)、(100011)、(101101)、(110110)、(111000)，假設(shè)用于糾錯(cuò)，其糾錯(cuò)能力為。9、隨參信道對傳輸信號的影響包括。10、設(shè)二進(jìn)制碼元速率為，N進(jìn)制碼元速率為，且有〔k為自然數(shù)〕，那么和的關(guān)系為。二、簡答及簡要分析題〔每題6分，共計(jì)30分〕1、二進(jìn)制數(shù)字代碼為，寫出對應(yīng)的HDB3碼2、簡要分析當(dāng)傳碼率為時(shí)，圖示a和b兩系統(tǒng)能否實(shí)現(xiàn)無碼間干擾傳輸。3、什么是復(fù)用技術(shù)？主要類型有哪些？復(fù)用與多址技術(shù)二者有何異同？4、在模擬信號數(shù)字傳輸中，為什么要對模擬信號進(jìn)行抽樣、量化和編碼？5、A律30/32路PCM基群系統(tǒng)基群速率為多少？為什么？三、綜合題〔50分〕16、〔15分〕已調(diào)信號時(shí)域表示如下，其中是調(diào)制信號。(1)如果發(fā)送該信號，計(jì)算的發(fā)送功率、載波功率和邊頻〔邊帶〕功率；(2)設(shè)信道中白噪聲的單邊功率譜密度為，計(jì)算解調(diào)器〔同步解調(diào)〕前后的輸入信噪比和輸出信噪比；(3)當(dāng)時(shí)，為何信號？能否用包絡(luò)檢波法解調(diào)？為什么？17、〔15分〕設(shè)數(shù)據(jù)11011001以100波特的速率進(jìn)入傳輸系統(tǒng)，為了能在帶通信道(2000Hz~2800Hz)中傳輸，請?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)2FSK傳輸系統(tǒng)，要求畫出系統(tǒng)完整的組成框圖及對應(yīng)點(diǎn)的信號波形。18、〔10分〕設(shè)一線性分組碼的生成矩陣為。(1)試求其監(jiān)督矩陣，并寫出信息元與監(jiān)督元的監(jiān)督關(guān)系；(2)假設(shè)接收到的碼組為〔1110101〕，利用校正子進(jìn)行譯碼。19、〔10分〕在PCM系統(tǒng)中，假設(shè)采用13折線A律壓縮，設(shè)最小的量化間隔為1個(gè)單位，抽樣脈沖值為-138單位。(1)求此編碼輸出的PCM碼組和量化誤差〔段內(nèi)碼采用自然二進(jìn)制碼〕；(2)寫出該7位碼〔不包括極性碼〕的均勻量化11位碼。自測題一參考答案及評分標(biāo)準(zhǔn)一、填空題〔每空2分，共計(jì)20分〕1、1500bps2、3、4、5、66、信噪比或均方誤差7、數(shù)字轉(zhuǎn)移序列8、僅能糾1個(gè)錯(cuò)誤9、(1)對信號的衰耗隨時(shí)間變化；(2)傳輸?shù)臅r(shí)延隨時(shí)間變化；(3)存在多徑傳播現(xiàn)象10、二、簡答或簡要分析題〔每題6分，共計(jì)30分〕11、答：編碼結(jié)果為1-110001-100-11001-10112、答：由圖可知，理想低通濾波器的截止頻率為，對應(yīng)的無碼間干擾的傳碼率最高為，所以當(dāng)以給定的傳碼率傳輸時(shí)，a和b兩系統(tǒng)都會存在碼間干擾。13、答：復(fù)用是一種獎(jiǎng)假設(shè)干個(gè)相互獨(dú)立的信號合并為一個(gè)可在同一信道上傳輸?shù)膹?fù)合信號的技術(shù)。常見的信道復(fù)用采用按頻率區(qū)分或按時(shí)間區(qū)分信號。按頻率區(qū)分信號的方法稱為頻分復(fù)用，按時(shí)間區(qū)分信號的方法稱為時(shí)分復(fù)用。二者的共同點(diǎn)是共享通信信道。不同點(diǎn)主要有：(1)多址技術(shù)指通信信道被分布在不同位置上的用戶遠(yuǎn)程共享，而復(fù)用技術(shù)指信道被局部范圍的用戶所共享；(2)在復(fù)用系統(tǒng)中，用戶的要求通常是固定的，在多址系統(tǒng)中，用戶的要求會隨時(shí)間而動態(tài)變化，此時(shí)須提供動態(tài)的信道分配。14、答：模擬信號要通過數(shù)字通信系統(tǒng)，必須將模擬信號轉(zhuǎn)化為能在數(shù)字通信系統(tǒng)中傳輸?shù)男问?，即首先要由模擬信號變?yōu)閿?shù)字信號，即首先進(jìn)行抽樣，是模擬信號在時(shí)間上離散，然后對抽樣值進(jìn)行量化，使其幅值離散化，這樣得到的數(shù)字信號不一定能在數(shù)字通信系統(tǒng)中傳輸，所以需要進(jìn)行編碼，從而得到適合在數(shù)字通信系統(tǒng)中傳輸?shù)臄?shù)字信號。15、答：A律30/32路PCM基群系統(tǒng)基群速率為2.048Mbps。原因是每一路信號進(jìn)行8kHz速率抽樣，每個(gè)抽樣值用8bit進(jìn)行量化編碼，所以一路信號的速率為64kbps，32路復(fù)用，那么此基群系統(tǒng)基群速率為64*32=2.048Mbps。三、綜合題〔50分〕16〔15分〕解：(1)信號的發(fā)送功率為，其中前者為載波功率，后者為邊頻〔邊帶〕功率。……………〔5分〕(2)∵上已求出，又∴……〔3分〕又∵，且，∵……………〔3分〕(3)當(dāng)時(shí)，為DSB信號，不能否用包絡(luò)檢波法解調(diào)，因?yàn)橛惺д??！?分〕17〔15分〕解：∵2FSK的調(diào)制方式有兩種：一般模擬調(diào)制和頻率鍵控法〔開關(guān)電路〕調(diào)制；其解調(diào)方式有5種：包絡(luò)檢波法、相干解調(diào)法、鑒頻法、過零檢測法及差分檢波法。∴此題答案不唯一，一種較好的參考答案〔采用頻率鍵控法調(diào)制和過零檢測法解調(diào)〕如下：由題意可知，信息傳輸速率為100B，傳輸通道帶寬為2800-2000=800Hz，為了滿足要求較好傳輸，即應(yīng)有，可選擇兩個(gè)載頻分別為2100Hz和2700Hz。…〔8分〕各對應(yīng)點(diǎn)的波形如下所示：說明：由上載頻選擇可知，假設(shè)令代表“0”，令代表“1”，那么在相應(yīng)的碼元周期內(nèi)應(yīng)該有21和27個(gè)周期的相應(yīng)載波，為了簡化，在圖中分別用1個(gè)和2個(gè)周期載波來表示?！?分〕18〔10分〕解：(1)由題意知，該生成矩陣不是典型矩陣，將其化為典型生成矩陣為其對應(yīng)的典型監(jiān)督矩陣為，設(shè)該線性分組碼各位為：那么由監(jiān)督矩陣可得，所求信息元與監(jiān)督元的監(jiān)督關(guān)系為：……………〔6分〕(2)當(dāng)收到碼組為〔1110101〕時(shí)，設(shè)其為B，那么可求得其中S為校正子，且S={s3,s2,s1,s0}，由上可看出出現(xiàn)了錯(cuò)誤，且錯(cuò)在位，所以經(jīng)譯碼后的碼組為〔1110100〕。…………〔4分〕19〔10分〕解：(1)假設(shè)設(shè)編出碼組為，那么顯然可得：〔極性為負(fù)〕…………………〔2分〕經(jīng)計(jì)算可知138量化單位位于A律13折線的第5段內(nèi)，∴………………〔2分〕由于要求段內(nèi)采用自然二進(jìn)制編碼，所以第6段內(nèi)共有個(gè)量化單位，這些量化單位要被分成16個(gè)量化間隔，∴每個(gè)量化間隔包含個(gè)量化單位。經(jīng)分析計(jì)算可知，，∴位于1量化間隔中，∴…………………〔2分〕∴編出的碼組為根據(jù)抽樣值量化取中間的原那么，此時(shí)編出的碼組對應(yīng)的量化值為-140量化單位，∴量化誤差為2個(gè)量化單位?！?分〕(2)∵該7位碼〔1000001〕對應(yīng)的數(shù)值為136，∴對應(yīng)的均勻量化11位碼為：〔00010001000〕……………………〔2分〕自測題二一、填空題〔每空2分，共計(jì)20分〕1、衡量一個(gè)通信系統(tǒng)的有效性和可靠性，模擬和數(shù)字通信系統(tǒng)采用不同的定量指標(biāo)，數(shù)字通信系統(tǒng)通常采用作為有效性指標(biāo)。2、設(shè)某離散信源有三個(gè)消息符號，它們出現(xiàn)的概率分別為1/4、1/4、1/2，各符號出現(xiàn)是相對獨(dú)立的，那么該信源的平均信息量為。3、恒參信道對信號傳輸?shù)挠绊懯谴_定的或變化極其緩慢的，其中是指信號中不同頻率分量分別受到信道不同的衰減，對模擬通信影響較大，會導(dǎo)致信號波形畸變，輸出信噪比下降。4、調(diào)制信道模型可用一網(wǎng)絡(luò)來表示，其對信號的影響可分為乘性干擾和加性干擾兩種，通常用于模擬通信中。5、計(jì)算機(jī)終端通過信道傳輸計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)，信道帶寬為3.4kHz，信道的輸出信噪比為20dB，那么信道容量為。6、在模擬調(diào)制系統(tǒng)中進(jìn)行包絡(luò)檢波解調(diào)時(shí)，當(dāng)輸入信噪比小到某值時(shí)，包絡(luò)檢波器會把有用信號擾亂為噪聲，即存在現(xiàn)象。7、在數(shù)字基帶系統(tǒng)中，采用滾降余弦系統(tǒng)的目的是。8、某調(diào)頻波，信號的帶寬為。9、單路話音信號的最高頻率為4kHz，抽樣頻率為8kHz。設(shè)抽樣后按16級均勻量化編碼，再進(jìn)行2DPSK調(diào)制，那么已調(diào)信號的第一零點(diǎn)帶寬為。10、設(shè)輸入抽樣器的信號為門函數(shù)，寬度，假設(shè)忽略其頻譜第8個(gè)零點(diǎn)以外的頻率分量，那么其最小抽樣速率為。二、簡答及簡要分析題〔每題6分，共計(jì)30分〕11、與模擬通信系統(tǒng)相比，數(shù)字通信系統(tǒng)有哪些優(yōu)點(diǎn)？12、什么是調(diào)制？其作用如何？13、設(shè)某序列的HDB3碼為10001-100-101-114、二進(jìn)制數(shù)字系統(tǒng)的碼元發(fā)送周期為，通過下列圖示系統(tǒng)。X、Y、Z值應(yīng)為多大可以實(shí)現(xiàn)無碼間干擾傳輸？此時(shí)系統(tǒng)的頻帶利用率是多少？15、設(shè)有一隨機(jī)二進(jìn)制序列的0和1分別由幅度為A的不歸零矩形脈沖和表示，假設(shè)0，1出現(xiàn)的概率分別為1/4和3/4，那么信號的頻譜中是否包含的離散譜分量？其功率為多少？〔為碼元周期〕。三、綜合題〔50分〕16、〔15分〕設(shè)話音信號為0~4kHz的低通信號，(1)根據(jù)下列圖寫出調(diào)制信號的時(shí)域表達(dá)式，畫出a、b、c三處的頻譜圖，并說明該系統(tǒng)采用何種調(diào)制方式；(2)畫出該調(diào)制方式相干解調(diào)系統(tǒng)的組成框圖，并分析解調(diào)過程。提示：希爾伯特變換為17、〔15分〕設(shè)數(shù)據(jù)11011001以300波特的速率進(jìn)入傳輸系統(tǒng)，為了能在帶通信道(2100Hz~2700Hz)中傳輸，請?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)2DPSK傳輸系統(tǒng)，要求畫出系統(tǒng)完整的組成框圖及對應(yīng)點(diǎn)的信號波形。18、〔10分〕頻率為0-4kHz，幅度峰值為1.0240V的雙極性模擬信號，經(jīng)過放大器〔放大系數(shù)=10〕后，采用13折線A律進(jìn)行模擬信號數(shù)字化，試計(jì)算：(1)采樣值為-4.2000V時(shí)編碼器的輸出碼組〔段內(nèi)采用自然二進(jìn)制碼〕和量化誤差；(2)如果有相同的32路信號進(jìn)行TDM，求復(fù)用系統(tǒng)的輸出速率為多少？19、〔10分〕某〔7，4〕漢明碼是一個(gè)循環(huán)碼，其生成多項(xiàng)式為，試求：(1)寫出〔7，4〕循環(huán)碼的生成矩陣，并在信息位為1010時(shí)，求出編出的碼字；(2)由g(x)畫出此編碼器的編碼電路圖。自測題二參考答案及評分標(biāo)準(zhǔn)一、填空題〔每空2分，共計(jì)20分〕1、傳輸速率或頻帶利用率2、1.5bit/符號3、幅度-頻率畸變4、線性時(shí)變5、22.6bps6、門限效應(yīng)7、便于減小碼間干擾和定時(shí)提取8、3600Hz9、64kHz10、800Hz二、簡答或簡要分析題〔每題6分，共計(jì)30分〕11、答：相對于模擬通信系統(tǒng)，數(shù)字通信系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)主要有：(1)抗干擾能力強(qiáng)，可消除噪聲積累；(2)過失可控制；(3)容易加密，保密性好；(4)容易與現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合。12、答：就其廣泛技術(shù)含義而言，調(diào)制是一待發(fā)送的基帶信號，正比的控制載波的一兩個(gè)參量變化，以到達(dá)不同應(yīng)用目標(biāo)和不同傳輸環(huán)境所要求的信號類型與性能。調(diào)制的基帶信號〔調(diào)制信號〕可分為模擬和數(shù)字兩類，載波可以分為連續(xù)波〔正弦波〕和脈沖序列兩類，所以就有了4種調(diào)制方式。調(diào)制的目的和作用：(1)使發(fā)送信號適配信道特性〔頻點(diǎn)、頻段、信道特性等〕；(2)節(jié)省通信資源，提高信道帶寬利用率；(3)便于復(fù)用和無線信道的使用頻段合理分配；(4)改善抗噪聲性能，提高通信可靠性。13、答：原序列：14、答：由題意可知，傳碼率為，故要實(shí)現(xiàn)無碼間干擾，Y應(yīng)該為，為了能滿足無碼間干擾的條件，此時(shí)還應(yīng)該要求，故得，所以當(dāng)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)無碼間干擾。此時(shí)系統(tǒng)的頻帶利用率為。15、答：(1)對于雙極性信號，隨機(jī)序列的頻率普密度為，其中的頻譜函數(shù)∵，∴∴當(dāng)時(shí)，∴信號的頻譜中不包含的離散譜分量。(2)功率為三、綜合題〔50分〕16〔15分〕解：此題答案不唯一，一種較好的參考答案如下：(1)由圖可知…〔2分〕假設(shè)設(shè)，那么a、b、c三處的頻譜圖如下………〔3分〕有以上可知，該系統(tǒng)采用單邊帶調(diào)制，且是上邊帶調(diào)制?！?分〕(2)該調(diào)制方式相干解調(diào)系統(tǒng)的組成框圖如下：………[載波同步局部2分，其余3分]〔5分〕解調(diào)過程簡要分析：已調(diào)信號〔應(yīng)含導(dǎo)頻信息〕經(jīng)過信道傳輸后，到達(dá)解調(diào)器輸入端，此時(shí)信號為，分兩路，上路用于解調(diào)過程，設(shè)經(jīng)過BPF的信號為，后者綜合考慮了傳輸過程中噪聲的影響，考慮到二者相互獨(dú)立，那么單考慮經(jīng)相乘器后得到，那么此時(shí)上述信號經(jīng)過LPF后，經(jīng)高頻成分濾掉，于是剩下了，進(jìn)而得到原調(diào)制信號?！?分〕由于使用相干解調(diào)，需要一個(gè)本地載波，該載波與發(fā)送端的載波應(yīng)該是同頻同相的，所以需要使用載波同步單元從接收到的信號中提取出同步載波，由于單邊帶調(diào)制信號解調(diào)時(shí)不方便采用平方法提取同步載波，所以應(yīng)該考慮直接法，同時(shí)應(yīng)該要求發(fā)送端發(fā)送時(shí)一并發(fā)送導(dǎo)頻信息。經(jīng)過上述過程客較好地實(shí)現(xiàn)已調(diào)制信號的解調(diào)?！?分〕17〔15分〕解：此題答案不唯一，一種較好的參考答案如下：說明：∵數(shù)據(jù)11011001以300波特的速率進(jìn)入傳輸系統(tǒng)，能在帶通信道(2100Hz~2700Hz)中傳輸，∴載波頻率應(yīng)為2400Hz，即…………〔9分〕對應(yīng)點(diǎn)參考波形如下：說明：由題意可知，一個(gè)碼元周期內(nèi)，應(yīng)該有8個(gè)周期的載波，為了簡化，下列圖中以一個(gè)周期的載波代表?！?分〕18〔10分〕解：由題意知，該雙極性模擬信號放大后幅度峰值為10.24V，由于采用13折線A律進(jìn)行模擬信號數(shù)字化，∴要進(jìn)行2048量化單位量化，∴每個(gè)量化單位對應(yīng)的電壓值為當(dāng)采樣值為-4.2000V時(shí)，對應(yīng)的量化值為-840量化單位，假設(shè)設(shè)編出碼組為，那么顯然可得：〔極性為負(fù)〕…………………〔2分〕經(jīng)計(jì)算可知840量化單位位于A律13折線的第7段內(nèi)，∴………………〔2分〕由于要求段內(nèi)采用自然二進(jìn)制編碼，所以第7段內(nèi)共有個(gè)量化單位，這些量化單位要被分成16個(gè)量化間隔，∴每個(gè)量化間隔包含個(gè)量化單位。經(jīng)分析計(jì)算可知，，∴位于10量化間隔中，∴…………………〔2分〕∴編出的碼組為根據(jù)抽樣值量化取中間的原那么，此時(shí)編出的碼組對應(yīng)的量化值為-848量化單位，∴量化誤差為8個(gè)量化單位，即為?！?分〕(2)根據(jù)題意可知，采用13折線A律進(jìn)行模擬信號數(shù)字化，進(jìn)行8位PCM編碼，所以對應(yīng)的一路信號的傳輸速率為64kbps，當(dāng)有相同的32路信號進(jìn)行TDM時(shí)，復(fù)用系統(tǒng)的輸出速率為……………〔2分〕19〔10分〕解：(1)∵，∴∴………〔3分〕∴編出的碼字…………〔3分〕(2)∵，∴編碼器的編碼電路圖如下：………………〔4分〕自測題三一、填空題〔1-6題每空1分，7-8每空2分，共計(jì)20分〕1、為了衡量通信系統(tǒng)質(zhì)量的優(yōu)劣，需要一些性能指標(biāo)或質(zhì)量指標(biāo)來表征整個(gè)系統(tǒng)，從研究消息的傳輸角度看，主要指標(biāo)包括說明消息傳輸“速度〞的和說明消息傳輸“質(zhì)量〞的，二者相互矛盾，對立統(tǒng)一。數(shù)字通信系統(tǒng)，通常采用作為前者指標(biāo)，常采用作為后者指標(biāo)。2、設(shè)二進(jìn)制碼元速率為，N進(jìn)制碼元速率為，且有〔k為自然數(shù)〕，那么和的關(guān)系為。3、寬平穩(wěn)隨機(jī)過程的特性將不隨時(shí)間的推移而不同，其一維概率分布函數(shù)或概率密度函數(shù)與無關(guān)，而二維分布與有關(guān)。4、調(diào)制信道模型可用一網(wǎng)絡(luò)來表示，其對信號的影響可分為干擾和干擾兩種。5、是指輸出信噪比最大的最正確線性濾波器，其傳輸特性為。6、對AM信號進(jìn)行包絡(luò)檢波解調(diào)時(shí)，在小信噪比情況下，包絡(luò)檢波器會把有用信號擾亂為噪聲，這種現(xiàn)象通常稱為。7、彩色電視圖像由個(gè)像素組成。設(shè)每個(gè)像素有64種彩色度，每種彩色度有16個(gè)亮度等級。如果所有彩色度和亮度等級的組合時(shí)機(jī)均等，并統(tǒng)計(jì)獨(dú)立，那么每秒傳送100個(gè)圖畫所需的信道容量為。8、設(shè)某信源以2000符號/秒的速率發(fā)送消息，信源由A、B和C共3個(gè)信息符號組成，發(fā)送A的概率為，發(fā)送其它符號的概率相同，且設(shè)每一符號出現(xiàn)是相互獨(dú)立的，那么每符號的平均信息量為，信源可能的最大信息速率為。二、簡要解答題〔共計(jì)15分〕9、〔3分〕二進(jìn)制數(shù)字代碼為，寫出對應(yīng)的HDB3碼10、〔9分〕什么是碼間串?dāng)_？寫出消除碼間串?dāng)_的條件。并據(jù)此簡要分析當(dāng)傳碼率為時(shí)，圖示a和b兩系統(tǒng)能否實(shí)現(xiàn)無碼間干擾傳輸。11、〔3分〕某三級線性反應(yīng)移存器的特征多項(xiàng)式為，試簡要說明可以產(chǎn)生m序列。三、綜合設(shè)計(jì)、分析解答題〔共計(jì)65分〕12、請?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)將兩路語音信號進(jìn)行PCM時(shí)分復(fù)用后經(jīng)2DPSK傳輸?shù)耐ㄐ畔到y(tǒng)并使之正常工作?！?〕〔6分〕給出該通信系統(tǒng)較完整的一般原理框圖〔提示：該系統(tǒng)需包含信源編/譯碼、信道編/譯碼、調(diào)制/解調(diào)及同步等局部〕；〔2〕〔5分〕該系統(tǒng)相對于完全的模擬調(diào)制/解調(diào)通信系統(tǒng)有何優(yōu)點(diǎn)？〔3〕〔3分〕該通信系統(tǒng)采用了頻帶傳輸方式，請問調(diào)制的作用有哪些？〔4〕〔6分〕將模擬語音信號進(jìn)行數(shù)字傳輸時(shí)為什么要先依次進(jìn)行抽樣、量化和編碼？〔5〕〔15分〕信源PCM編碼假設(shè)采用13折線A率編碼，設(shè)最小量化間隔為1個(gè)量化單位，某抽樣脈沖值為+636單位，請問：〔a〕該編碼方式是均勻量化編碼還是非均勻量化編碼？有何優(yōu)點(diǎn)？〔b〕該編碼用的碼型是自然二進(jìn)制碼還是折疊二進(jìn)制碼？有何優(yōu)點(diǎn)？〔c〕此時(shí)編碼器輸出碼組是什么？量化誤差為多少？[注：要有必要的分析計(jì)算過程]〔d〕對應(yīng)于該7位碼〔不包括極性碼〕的均勻量化11位碼〔采用自然二進(jìn)制碼〕如何？〔6〕〔6分〕假設(shè)兩路語音信號的最高頻率均為4000Hz，抽樣頻率為8000Hz，以PCM方式傳輸，設(shè)傳輸信號的波形為矩形脈沖，其寬度為τ，且占空比為1，抽樣后信號按128級量化，請計(jì)算PCM二進(jìn)制基帶信號第一零點(diǎn)頻寬為多少？〔7〕〔6分〕在發(fā)送端和接收端都需要位同步和幀同步，二者各有何作用？各如何產(chǎn)生？〔8〕〔7分〕信道編碼時(shí)假設(shè)采用〔7，4〕漢明碼，且線性碼監(jiān)督矩陣為〔a〕求該編碼的典型生成矩陣；〔b〕假設(shè)某信息組為1010，求對應(yīng)的編碼碼組；〔9〕〔4分〕2DPSK的工作原理是怎樣的？與2PSK相比，有何優(yōu)點(diǎn)？〔10〕〔7分〕在該2DPSK調(diào)制/解調(diào)系統(tǒng)中，假設(shè)碼元速率為，接收機(jī)輸入端得高斯白噪聲的單邊功率譜密度，今要求系統(tǒng)的誤碼率不大于，試求：〔a〕接收端帶通濾波器(BPF)輸出的噪聲功率；〔b〕采用極性比擬法解調(diào)時(shí)接收機(jī)輸入端所需的信號功率。自測題三參考答案及評分標(biāo)準(zhǔn)一、填空題〔1-6題每空1分，7-8每空2分，共計(jì)20分〕1、有效性、可靠性、傳輸速率或頻帶利用率、過失率2、〔或〕3、統(tǒng)計(jì)、時(shí)間、時(shí)間間隔4、線性時(shí)變、乘性、加性5、匹配濾波器、6、門限效應(yīng)7、8、1.5比特/符號、[或約3170bps]二、簡要解答題〔共計(jì)15分〕9、〔3分〕對應(yīng)HDB3編碼結(jié)果為+1-1+1000+V-B00-V+B00+V-10+110、〔9分〕答：所謂碼間串?dāng)_是指接收信號中在某個(gè)抽樣時(shí)刻的信號除了該時(shí)刻對應(yīng)的碼元根本波形外還有其他碼元在本時(shí)刻有值存在，這些值的總和〔代數(shù)和〕就稱為碼間串?dāng)_。消除碼間串?dāng)_系統(tǒng)就應(yīng)該滿足奈奎斯特第一準(zhǔn)那么，即：，或由圖可知，a系統(tǒng)理想低通濾波器的截止頻率為，對應(yīng)的無碼間干擾的傳碼率最高為，所以當(dāng)以給定的傳碼率傳輸時(shí)，a和b兩系統(tǒng)都可實(shí)現(xiàn)無碼間干擾傳輸。11、〔3分〕答：由于(a)是既約的，(b)可除盡，(c)除不盡，所以是一個(gè)本原多項(xiàng)式，所以可以產(chǎn)生m序列。三、綜合設(shè)計(jì)、分析解答題〔共計(jì)65分〕〔1〕〔6分〕該通信系統(tǒng)較完整的一般原理框圖如下：〔2〕〔5分〕〔a〕該系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)；〔b〕該系統(tǒng)傳輸過失可控制，可改善傳輸質(zhì)量；〔c〕便于用現(xiàn)代DSP技術(shù)對信息加工和處理；〔d〕便于高保密度的加密處理；〔e〕可綜合傳遞各種信息，能增加通信系統(tǒng)的靈活性和通用性?！?〕〔3分〕〔a〕將基帶信號變換為適合在信道中傳輸?shù)念l帶已調(diào)信號〔即頻譜搬移〕；〔b〕實(shí)現(xiàn)信道的多路復(fù)用〔頻分復(fù)用〕；〔c〕改善系統(tǒng)抗噪聲性能〔抗干擾〕?！?〕〔6分〕語音信號是模擬信號，現(xiàn)在要用數(shù)字通信系統(tǒng)來傳輸，所以首先要把模擬信號變換為數(shù)字信號，第一步要先把語音信號時(shí)間離散化，即進(jìn)行抽樣，抽樣要滿足抽樣定理；第二步再進(jìn)行幅值離散化，即量化。這樣得到的數(shù)字信號不一定適合在數(shù)字系統(tǒng)中傳輸，所以還要進(jìn)行編碼?！?〕〔15分〕[3+3+6+3]〔a〕該編碼是非均勻量化編碼，這種編碼有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：一是可提高〔改善〕小信號的量噪比，適當(dāng)降低大信號的信噪比；二來可提高非均勻分布的概率密度信號的平均量噪比，并使動態(tài)范圍擴(kuò)大。〔b〕PCM編碼采用的是折疊二進(jìn)制碼，這樣有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：一來可以簡化編碼過程；二來有利于減小平均量化噪聲，因?yàn)樵捯粜盘栃》瘸霈F(xiàn)的概率比大幅度的大?！瞔〕此時(shí)編碼器輸出的碼組是：11100011；量化誤差為：12假設(shè)設(shè)編出碼組為，那么顯然可得：〔極性為正〕經(jīng)計(jì)算可知636量化單位位于A律13折線的第7段內(nèi)，∴由于要求段內(nèi)采用自然二進(jìn)制編碼，所以第7段內(nèi)共有個(gè)量化單位，這些量化單位要被分成16個(gè)量化間隔，∴每個(gè)量化間隔包含個(gè)量化單位。經(jīng)分析計(jì)算可知，∴位于3量化間隔中，∴∴編出的碼組為根據(jù)抽樣值量化取中間的原那么，此時(shí)編出的碼組對應(yīng)的量化值為+624量化單位，∴量化誤差為12個(gè)量化單位?！瞕〕∵該7位碼〔11100011〕對應(yīng)的數(shù)值為+624，∴對應(yīng)的均勻量化11位碼為：01001110000?！?〕〔6分〕[4+2]∵由題意可知，抽樣間隔為，∴每路信號每個(gè)抽樣值占用的時(shí)間為又∵抽樣后信號按128級量化，即用7位編碼表示，且傳輸信號的波形為矩形脈沖，其寬度為τ，且占空比為1∴∴∴PCM二進(jìn)制基帶信號第一零點(diǎn)頻寬為112kHz。〔7〕〔6分〕[3+3]發(fā)端的位同步是為了正確的抽樣，而幀同步是為了能正確復(fù)接，兩路信號實(shí)現(xiàn)時(shí)分復(fù)用后傳輸；收端的位同步有多種用途，既可以為幀同步提供輸入，更主要的是保證每個(gè)相關(guān)單元能正常工作，正確確定每一位的開始和結(jié)束，收端幀同步是為了正確分接，把時(shí)分復(fù)用的混合信號正確分成兩路單獨(dú)信號。發(fā)端的同步信號可由發(fā)端時(shí)鐘分頻得到；收端的同步信號要采用適宜的方法從收到的信號中提取?！?〕〔7分〕[4+3]〔a〕∵,∴為典型監(jiān)督矩陣，∴，∴∴典型生成矩陣為〔b〕當(dāng)信息組為1010，對應(yīng)的編碼碼組為：1010010〔9〕〔4分〕[2+2]2DPSK的工作原理是：利用前后〔相鄰〕碼元的相對載波相位值來表示數(shù)字信息，即2DPSK波形前后碼元相對相位差唯一確定信息符號。這樣解調(diào)時(shí)2DPSK信號并不依賴于某一固定的載波相位參考值，只要前后碼元的相對相位關(guān)系不變化，即可依次正確恢復(fù)數(shù)字信息，防止了2PSK的反向工作現(xiàn)象?！?0〕〔7分〕[3+4]〔a〕接收端帶通濾波器(BPF)輸出的噪聲功率：〔b〕∵采用極性比擬法解調(diào)時(shí)有：∴，即∴查補(bǔ)誤差函數(shù)表可得：，即∴現(xiàn)取，那么有：∴采用極性比擬法解調(diào)時(shí)接收機(jī)輸入端所需的信號功率為：自測題四一、簡答題〔每題5分，共計(jì)15分〕1、相對于模擬通信系統(tǒng)，數(shù)字通信有哪些優(yōu)點(diǎn)？2、什么是調(diào)制？作用如何？3、寫出描述連續(xù)信道容量的香農(nóng)公式，并簡要說明信道容量與、、之間的關(guān)系。二、模擬通信系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)、分析解答題〔共計(jì)20分〕4、設(shè)某信道具有均勻的雙邊噪聲功率譜密度，在該信道中傳輸抑制載波的雙邊帶信號〔DSB信號〕，并設(shè)調(diào)制信號的頻帶限制在，而載波為，已調(diào)信號的功率為。假設(shè)接收機(jī)的輸入信號在加至解調(diào)器之前，先經(jīng)過一理想帶通濾波器濾波。請解答以下問題：〔1〕〔5分〕假設(shè)采用相干解調(diào)〔即同步檢測〕，做出此通信系統(tǒng)的原理圖；〔2〕〔4分〕該理想帶通濾波器的中心頻率和通帶寬度為多大？〔3〕〔3分〕解調(diào)器輸入端信噪功率比為多少？〔4〕〔3分〕解調(diào)器輸出端信噪功率比為多少？〔5〕〔5分〕求出解調(diào)器輸出端噪聲功率譜密度，并用圖形表示出來。三、數(shù)字基帶通信系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)、分析解答題〔共計(jì)25分〕5、請?jiān)O(shè)計(jì)一數(shù)字基帶通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)兩路數(shù)字基帶信號時(shí)分復(fù)用傳輸通信，并解答以下問題?！?〕〔5分〕給出該通信系統(tǒng)較完整的一般原理框圖；〔2〕〔5分〕假設(shè)同步復(fù)接后輸出的一信息段為，給出對應(yīng)的編碼結(jié)果并簡要說明該碼的特點(diǎn)；〔3〕〔5分〕設(shè)基帶傳輸系統(tǒng)的發(fā)送濾波器、信道和接收濾波器組成總特性為，假設(shè)要求以波特的速率進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，試驗(yàn)證圖示能否滿足抽樣點(diǎn)上無碼間串?dāng)_的條件[注：要有必要分析過程]；〔4〕〔10分〕為了提高系統(tǒng)的可靠性，可進(jìn)行過失控制編碼，信道編碼時(shí)假設(shè)采用〔7，3〕線性分組碼，且該碼生成矩陣為〔a〕〔3分〕求該編碼的典型監(jiān)督矩陣；〔b〕〔3分〕假設(shè)某信息組為101，求對應(yīng)的編碼碼組；〔c〕〔4分〕該線性分組碼的檢、糾錯(cuò)能力如何？四、數(shù)字頻帶通信系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)、分析解答題〔共計(jì)40分〕6、請?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)將兩路語音信號進(jìn)行時(shí)分復(fù)用后經(jīng)2FSK傳輸?shù)恼９ぷ魍ㄐ畔到y(tǒng)并解答以下問題。〔1〕〔5分〕給出該通信系統(tǒng)較完整的一般原理框圖；〔2〕〔20分〕假設(shè)信源編碼采用13折線A律編碼。編碼器的輸入信號范圍為，假設(shè)某時(shí)刻某輸入抽樣脈沖幅度為，最小量化間隔為1個(gè)量化單位，請問：〔a〕〔3分〕該輸入抽樣值對應(yīng)多少量化單位？〔b〕〔6分〕此時(shí)編碼器輸出碼組是什么？量化誤差為多少？[注：要有必要的分析計(jì)算過程]〔c〕〔3分〕對應(yīng)于該7位碼〔不包括極性碼〕的均勻量化11位碼〔采用自然二進(jìn)制碼〕如何？〔d〕〔4分〕該編碼方式采用的哪種量化編碼？有何優(yōu)點(diǎn)？〔e〕〔4分〕該編碼用的哪種碼型？有何優(yōu)點(diǎn)？〔3〕〔5分〕假設(shè)兩路語音信號的最高頻率均為4000Hz，抽樣頻率為8000Hz，以PCM方式傳輸，設(shè)傳輸信號的波形為矩形脈沖，其寬度為τ，且占空比為1，抽樣后信號按128級量化，請計(jì)算PCM二進(jìn)制基帶信號第一零點(diǎn)頻寬為多少？〔4〕〔4分〕假設(shè)該2FSK傳輸系統(tǒng)接收端采用過零檢測法進(jìn)行解調(diào)，請給出簡要的解調(diào)原理框圖；〔5〕〔6分〕假設(shè)該2FSK通信系統(tǒng)接收端采用包絡(luò)檢波解調(diào)，傳輸信道等效帶寬為，2FSK信號的頻率分別為，，碼元速率，且接收端輸入〔即信道輸出端〕的信噪比為〔即4倍〕。試求：〔a〕2FSK信號的帶寬；〔b〕此時(shí)系統(tǒng)的誤碼率。[提示：]自測題四參考答案及評分標(biāo)準(zhǔn)一、簡答題〔每題5分，共計(jì)15分〕1、答：〔1〕抗干擾能力強(qiáng)，且噪聲不積累；〔2〕傳輸過失可控制；〔3〕便于進(jìn)行信號加工、處理、變換和存儲，從而可將來自不同信源的信號綜合到一起傳輸；〔4〕便于集成，使通信設(shè)備小型化；〔5〕易于加密處理，且保密性好。2、答：調(diào)制就是用調(diào)制信號〔基帶信號〕去控制載波〔或高頻信號〕的參數(shù)的過程，即使制載波〔或高頻信號〕的參數(shù)按照調(diào)制信號的變化而變化。從頻域角度上說，就是把基帶信號的頻譜搬移執(zhí)較高的載頻附近的過程。調(diào)制的功能主要有3個(gè)：〔1〕把基帶信號轉(zhuǎn)換為適合在信道中傳輸?shù)囊颜{(diào)信號〔即實(shí)現(xiàn)有效傳輸、配置信道、減小天線尺寸等〕；〔2〕實(shí)現(xiàn)信道的多路復(fù)用，以提高信道利用率；〔3〕改善系統(tǒng)抗噪聲性能。3、答：香農(nóng)公式：提高信噪比，可增大信道容量；隨著的適當(dāng)增大而增大，但當(dāng)時(shí)，；通過與的互換，可維持一定的。二、模擬通信系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)、分析解答題〔共計(jì)20分〕4、解：〔1〕〔5分〕假設(shè)采用相干解調(diào)〔即同步檢測〕，做出此通信系統(tǒng)的原理圖；〔2〕〔4分〕為了保證信號順利通過和盡可能地濾除噪聲，帶通濾波器的寬度等于已調(diào)信號的帶寬，即，中心頻率為。帶通濾波器的傳輸特性為：〔3〕〔3分〕∵〔〕又∵∴解調(diào)器輸入端信噪功率比〔4〕〔3分〕解調(diào)器輸出端信噪功率比為多少？∵,∴〔5〕〔5分〕∵相干解調(diào)時(shí)有∴解調(diào)器輸出端噪聲功率譜密度功率譜密度如圖：三、數(shù)字基帶通信系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)、分析解答題〔共計(jì)25分〕5、解：〔1〕〔5分〕給出該通信系統(tǒng)較完整的一般原理框圖；〔2〕〔5分〕答：對應(yīng)的編碼結(jié)果：-1000-V+1000+V-1+1-B00-V+B00+V-1+1或相反該碼優(yōu)點(diǎn)：無直流，且高、低頻分量?。挥泻暧^檢錯(cuò)能力；連0個(gè)數(shù)不超過3個(gè)，有利于定時(shí)信息的提取。缺點(diǎn)：編碼過程較復(fù)雜?！?〕〔5分〕答：∵由題意可知，∴根據(jù)奈奎斯特第一準(zhǔn)那么，即：可得，即對應(yīng)時(shí)的結(jié)果如下：∴可知不滿足奈奎斯特第一準(zhǔn)那么，即不能滿足抽樣點(diǎn)上無碼間串?dāng)_的條件?！?〕〔10分〕〔a〕〔3分〕∵生成矩陣為典型生成矩陣，∴易得典型監(jiān)督矩陣為：〔b〕〔3分〕對應(yīng)的編碼碼組為：〔c〕〔4分〕由題可知該編碼組的最小碼距，假設(shè)只用于檢錯(cuò)〔滿足〕可檢1位或2位或3位錯(cuò)；假設(shè)只用于糾錯(cuò)〔滿足〕可糾正1位錯(cuò)；假設(shè)同時(shí)用于檢錯(cuò)和糾錯(cuò)可〔滿足〕糾正1位錯(cuò)且同時(shí)檢出2位錯(cuò)。四、數(shù)字頻帶通信系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)、分析解答題〔共計(jì)40分〕6、解：〔1〕〔5分〕給出該通信系統(tǒng)較完整的一般原理框圖；〔2〕〔20分〕〔a〕〔3分〕該輸入抽樣值對應(yīng)量化單位為：〔b〕〔6分〕假設(shè)設(shè)編出碼組為，那么顯然可得：〔極性為正〕∵,位于A律13折線的第7段內(nèi)，∴∵,∴位于3量化間隔中，∴∴編出的碼組為根據(jù)抽樣值量化取中間的原那么，此時(shí)編出的碼組對應(yīng)的量化值為∴量化誤差為個(gè)量化單位?！瞔〕〔3分〕∵該7位碼〔11100011〕對應(yīng)的數(shù)值為+624，∴對應(yīng)的均勻量化11位碼為：01001110000?！瞕〕〔4分〕該編碼是非均勻量化編碼，這種編碼有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：一是可提高〔改善〕小信號的量噪比，適當(dāng)降低大信號的信噪比；二來可提高非均勻分布的概率密度信號的平均量噪比，并使動態(tài)范圍擴(kuò)大。〔e〕〔4分〕PCM編碼采用的是折疊二進(jìn)制碼，這樣有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：一來可以簡化編碼過程；二來有利于減小平均量化噪聲，因?yàn)樵捯粜盘栃》瘸霈F(xiàn)的概率比大幅度的大?！?〕〔5分〕∵由題意可知，抽樣間隔為，∴每路信號每個(gè)抽樣值占用的時(shí)間為又∵抽樣后信號按128級量化，即用7位編碼表示，且傳輸信號的波形為矩形脈沖，其寬度為τ，且占空比為1∴∴∴PCM二進(jìn)制基帶信號第一零點(diǎn)頻寬為?！?〕〔4分〕采用過零檢測法進(jìn)行解調(diào)的解調(diào)原理框圖如下；〔5〕〔6分〕〔a〕〔2分〕∵，∴該2FSK信號的帶寬為：〔b〕〔4分〕∵2FSK接收系統(tǒng)中上下之路帶通濾波器的帶寬近似為，僅是信道等效帶寬〔2400Hz〕的1/4?！嘣肼暪β室矞p小為1/4，因而帶通濾波器輸出端的信噪比比輸入信噪比提高了4倍。又∵接收機(jī)輸入端信噪比為〔即4倍〕，∴帶通濾波器輸出端的信噪比應(yīng)為∴此時(shí)系統(tǒng)的誤碼率。數(shù)字通信原理試卷九單項(xiàng)選擇題〔2分/題〕1、選用_______傳輸形式，系統(tǒng)的頻帶利用率最高

a、理想低通

b、余弦滾降

c、直線滾將

d、升余弦2、如果一個(gè)線性系統(tǒng)的輸入隨機(jī)過程是高斯的，那么線性系統(tǒng)的輸出服從：

a、均勻分布

b、高斯分布

c、瑞利分布

d、萊斯分布3、設(shè)輸入FM解調(diào)器的噪聲是窄帶高斯白噪聲，那么鑒頻器輸出的噪聲功率譜密度與頻率f的關(guān)系為：

a、無關(guān)，仍為白噪聲

b、正比

c、反比

d、與f2正比4、設(shè)x(t)為調(diào)制信號，調(diào)頻波的表示式為：，那么FM調(diào)制方式的瞬時(shí)角頻率偏移為：

a、

b、

c、

d、5、窄帶噪聲的同相分量nc(t)和正交分量ns(t)它們都具有如下的性質(zhì)：

a、低通

b、帶通

c、帶限

d、高通6、傳輸速率為9600B的數(shù)據(jù)流，所需要的最小傳輸帶寬為：

a、1.6kHz

b、3.2kHz

c、4.8kHz

d、9.6kHz7、設(shè)r為接收機(jī)輸入端信噪比，2DPSK調(diào)制系統(tǒng)差分解調(diào)的誤碼率計(jì)算公式為：

a、

b、

c、

d、8、對于ΔM編碼過程，過載量化噪聲通常發(fā)生在：

a、信號幅值較大時(shí)

b、信號頻率較大時(shí)

c、噪聲較大時(shí)

d、信號斜率較大時(shí)9、利用平方變換法提取載波同步時(shí)，在電路中是由_______部件造成載波同步的“相位模糊〞：

a、帶通濾波器

b、平方率部件

c、窄帶濾波器

d、2分頻器10、位同步脈沖是由控制電路輸出的脈沖經(jīng)過n次分頻得到，而一個(gè)碼元重復(fù)頻率為fb，這時(shí)位同步帶寬為：

a、

b、

c、

d、11、假設(shè)分組碼的最小碼距為8那么它能檢測誤碼的位數(shù)至少為：

a、6

b、7

c、8

d、912、以下哪一個(gè)碼字屬于碼長為5的奇監(jiān)督碼

a、10001

b、10010

c、10011

d、1010013、符號集為A、B、C、D，它們相互獨(dú)立，相應(yīng)概率為、、、，其中包含信息量最小的符號是：

a、A

b、B

c、C

d、D二填空題〔1分/空〕1、在數(shù)字系統(tǒng)中，以減少碼元數(shù)目為目的的編碼被稱為_____