通信原理試題答案

北京航空航天大學

2011-2012學年第2學期

通信原理期末考試試卷

(2012年6月11日)

班級：;學號：;姓名：;成績：

注意事項：1、答題時間：120分鐘；滿分：100分

一、選擇題(共10分，每題1分)

1.即使在“0”、力”不等概率出現(xiàn)情況下，以下哪種碼仍然不包含直流成分：a

a、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),只要進行相干解調(diào)都需要：a

a、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，調(diào)相波的表示式為：cos{cot+則PM調(diào)制方式的瞬

時相位偏移為：b

..dx(t)

a>cot+kx[.t)b、kA\Z)c^co.+k-----d、k-----

cPPcDndtPndt

4.碼長n=15的漢明碼，監(jiān)督位應(yīng)是：_c

a、2位b、3位c、4位d、5位

5.某2PSK系統(tǒng)發(fā)送信號的幅度A=2V,由于信道中存在高斯白噪聲，接收端采用相干解調(diào),

誤碼率為回，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

碼率因，發(fā)送信號的幅度應(yīng)為：b

a、2Vb、HZlvc、4Vd、Elv

6.ITU規(guī)定，數(shù)字通信中語音信號的抽樣頻率是：a

a、8kHzb、16kHzc、4kHzd、12kHz

7.壓控振蕩器(VCO)在以下哪個系統(tǒng)中可以使用到：a

a、直接調(diào)頻b、間接調(diào)頻c、BPSK調(diào)制d、位同步

8.線性調(diào)制系統(tǒng)的制度增益d0

a、與調(diào)制方式有關(guān)，與解調(diào)方式無關(guān);

b、與調(diào)制方式無關(guān)，與解調(diào)方式有關(guān)；

C、與調(diào)制方式無關(guān)，與解調(diào)方式無關(guān)：

d、與調(diào)制方式有關(guān)，與解調(diào)方式有關(guān)。

9.香農(nóng)信道編碼定理告訴了我們信息速率R,碼長n,與錯誤概率P之間的關(guān)系。下面哪

個說法是正確的c3

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誤概率；

b、在碼長一定的情況下，無論信息發(fā)送速率是多少，增大信道容量一定能降低錯誤概

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，可以降低錯誤概率；

d、在信道容量和碼長一定的條件下，降低信息發(fā)送速率，可以使錯誤概率增大。

10.若信息速率為6Mbit/s,則對應(yīng)QPSK的功率譜主瓣寬度分別為d_Hz.

a、9Mb、12Mc、3Md、6M

二、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，時分藥用—得到了廣泛

應(yīng)用，碼分復(fù)用主要用于擴頻通信系統(tǒng)中。

2.窄帶高斯噪聲的一維隨機包絡(luò)服從瑞利分布。

3.假定載波為EE3,線性調(diào)制信號的一般時域表達式可以寫為

腐)=S/?)COS3J+SQ(1)SE涮其中，匣3和甌］分別稱為同相分量幅度和—

正交分量幅度<,若調(diào)制信號為RU,四為一LSB信號，則匣1和甌］分別為

網(wǎng)和網(wǎng)。

4.若有二進制獨立等概信號，碼元寬度為0.2ms,則信息速率固為5000bit/s；

當該信號采用非歸零碼進行基帶傳輸，，則譜零點帶寬為5000Hz,為了在基帶無

失真的傳輸該信號，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-和一非均勻量化一。在線性PCM中，抽樣

頻率為8kHz,對雙極性信號編碼時編碼器輸出碼元速率為72kHz,則對于滿載的正弦波信

號進行均勻量化的量化信噪比為—55.94dBo

6.碼組(00II01I)的碼重為4,與碼組(0100100)之間的碼距為6,由

這兩個許用碼組構(gòu)成的編碼方式最多可以檢測—5一個錯誤，或糾正_2一個錯誤。

7.在數(shù)字通信中，產(chǎn)生五碼的因素有兩個：一個是由傳輸特性不好引起的碼間干擾

一,二是傳輸中疊加的噪聲。

8.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一使系統(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，的主要特點是：一相位連續(xù)變化，頻率差為

12.碼元傳輸速率為l"s的無碼間串擾的奈奎斯特第一準則可以表示為

（0+肛）=C|a<_。

SS

13.假設(shè)二進制對稱信道的差錯率四=10々則（4,3）偶校驗碼通過此信道傳輸，不可檢

出錯誤的出現(xiàn)概率是5.8807*104o

14.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“串擾”，使得合成波形的震蕩正負相反抵消，改變陡然截止的頻譜特性

15.衡量均衡器均衡效果的兩個準則是—峰值畸變一和一均方畸變.

16.1B1T碼的編碼效率是63.09%—。

二、簡答題（共30分，每題5分）

1.填寫下面數(shù)字通信系統(tǒng)組成模型中所空缺的模塊，并簡要說明數(shù)字通信系統(tǒng)的優(yōu)點。

數(shù)字通信系統(tǒng)的優(yōu)點：

抗干擾能力強，數(shù)字信號可以再生而消除噪聲積累；傳輸差錯可控，能改善傳輸質(zhì)量;

易于使用現(xiàn)代數(shù)字信號處理技術(shù)對數(shù)字信號進行處理；易于加密，可靠性高；易于實現(xiàn)各種

信息的綜合傳輸，等。

2.在強干擾環(huán)境下，某電臺在5分鐘內(nèi)共收到正確信息355MbiI,

<I）假定系統(tǒng)信息速率為1200kbit/s,試問系統(tǒng)誤信率E3是多少？

（2）若假定信號為四進制信號，系統(tǒng)碼元傳輸速率為1200KB,則國是多少?

解：⑴先求所傳送的總的信息量。

/8=1200XIQ3X5X60=360^

所傳送的錯誤的信息量

。60-355=5的

則系統(tǒng)誤信率B=38=5/360=0.01389

（2）由已知條件12000

則3K*Xiog/=2400種

IB=2400X10?X5X60=720期加

2?=720-355=365^

則Pb=218=365/720=0.5069

3.簡述什么是匹配濾波器？它的基本準則是什么？并畫出二進制信號的匹配濾波接收機的

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，以及其等效的基于最大似然準則的最佳接收機的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

匹配濾波器的傳遞函數(shù)與信號頻譜的復(fù)共貌成正比，（或沖擊響應(yīng)鏡像平移）（1分）

準則：在某一特定時刻的輸出信噪比最大（1分）

（2分）

（1分）

4.為什么調(diào)頻系統(tǒng)可進行帶寬與信噪比的互換，而調(diào)幅不能？

FM系統(tǒng)的制度增益GFM=3B,2（3+1）,BFM=2fH（Bf+1）<1分）

增加B，,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，由于信號帶寬是固定的，無法進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)。

5.某調(diào)制系統(tǒng)如下圖所示，為了在輸出端同時分別得到力⑴和f2⑴，試確定接收端的C?)

和C2(t)。

發(fā)送端接收端

答案：

發(fā)送端相加合成以后的發(fā)送信號為/“)=工⑺cos供/+人⑺sin用/。(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例/,則解調(diào)后的輸出為:

工⑺=2/(。cos匈㈠

="⑺cos卯+人(/)sinco^t］x2cosco^\

LPE(2分)

=［工⑺+f\⑺cos2卬+f2⑺sin2卬］\LPF

=Z(0

這時可得到工⑴。

同理，若下支路采用的相干載波為2sin6V，則解調(diào)后的輸出為:

/a)=2/?)siii吼"

=1fl(0cos卬+&(0sin卬］X2sinco()t\IPF(2分)

="(f)sin2卬+力⑺一人⑺cos2外力\LPF

=人。)

這時可得到人⑺。

由此可以確定q(f)=2COSG(J,c2(t)=2sinco()to

3

6.為了傳送碼元速率RB=10Baud的數(shù)字基帶信號，試問系統(tǒng)采用下圖中哪一種傳輸特性

較好？并簡要說明理由。

答案：

5

從三個傳輸函數(shù)都能滿足以RB=10Baud的碼元速率無碼間干擾傳輸。因此需從三個傳輸函

數(shù)在頻帶利用率、單位沖出響應(yīng)收斂速度、實現(xiàn)難易程度等方面的特性，從而選擇最好的

個。（1分）

（a）B=2*103HZ,,T|=0.5B/Hz（1分）

（b）B=l*103Hz,,n=1B/Hz（1分）

（c）B=l*103Hz,,1]=1B/Hz,沖擊響應(yīng)尾部收斂快，傳輸函數(shù)較易實現(xiàn)（1分）

因此（C）最好。（1分）

三、綜合題（共30分）

1.（8分）DSB信號的相干解調(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

n“2的加性高斯白噪聲；m（l）上限頻率為儲，本地恢復(fù)的載波和發(fā)送載波有固定的相位差

BPF帶寬為2f”LPF上限頻率為fH。試求：

（1）該系統(tǒng)的輸出信噪比表達式；

（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：

n^t)=n,(r)cosa)ct-nQ(t)sina)(t(1分)

由于與('),2cos(q1—夕)=m(t)cosa)ct-2cos(coct-0)=m(t)cos0+m(t)cos(2d),r-0)

則LPF輸出的有用信號外(z)=ma)cosg(1分)

其功率So=%2⑺=e(1分)

ntQ)?2COS(Q/-0)=[n,(t)cosa)j-nQ(r)sina)ct]?2cos(@f-0)

而，

=n,(r)[cos0+cos(2<ycr-6)]—ne(r)[sin0+sin(2<ycz-6)]

則LPF輸出的噪聲〃o(f)=〃/?)cose-〃oa)sin。(1分)

由于%(。和均值為零，功率均為2〃%,且在同一時刻不相關(guān)，所以輸出噪聲功率:

22

,=E[n1(r)]=E[(nf(r)cos0)]+E[(nQ(r)sin0)]

(1分)

22222

=￡[(?/(/)]cos^4-E[/?0(r)]sin0=2/?^(cos19+sinG)=2nJfi

所以，輸出信噪比為&=>")8s2(1分)

No2%為

(2)由于￡=等0,而Nj=2%4=%,則2=生以(1分)

2N14%人,

S。/——

系統(tǒng)的制度增益G==嚶)呼=2cos20（1分）

2

S/m(7)/4n0/w

2.（6分）假設(shè)在某2DPSK系統(tǒng)中，載波頻率為2400Hz,碼元速率為1200B,已知相對碼

元序列為110001011；

（1）試畫出2DPSK信號波形（設(shè)參考相位為0）；

（2）若采用差分相干解調(diào)法接收信號時，試畫出解調(diào)系統(tǒng)框圖及各點波形。

答案：

由于載波頻率2400Hz,碼元速率為1200B

相對碼1100010111,當參考相位為0時，

(1)（2分）

(2)

信號二進制信息

DPSK相乘d抽樣

-------------->帶通低通

器判決器

b

延遲

Ts位定時

（2分）

1,1100101?0111111

a

01010'1!01111,1

b

IIIiiiII?

0?0

（共2分）

3.（8分）話音信號m（l）采用13折線A律進行編碼，設(shè)m⑴的頻率范圍為0~4kHz,取值范

圍為?6.4~+6.4V,m（t）的一個抽樣脈沖值為-5.275V

（1）試求此時編碼器輸出的PCM碼組和量化誤差（段內(nèi)碼采用折疊二進碼）；

（2）寫出該碼組對應(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：

204X

（1）-5.275x——A=-1688A（1分）

6.4

因為-1688A<0

所以ml=O（1分）

又因為1024A<1688A<2048A

所以位于第八段，m2m3m4=111。（1分）

第八段量化間隔為64A

（1688—1024）4=1（）所以015m6m7m8=1010

64AJ

編碼器輸出PCM碼組=01111010（1分）

量化誤差為1688△-（1024+640]A=24A（1分）

（2）-1664A,（-1664）10=（011010000000）2

所以，均勻量化12位碼=011010000000（1分）

（3）采用QPSK方式傳輸，77nm=18a〃d/4z,依抽樣定理，系統(tǒng)的碼速率為:

凡=‘竺=32姐叫/

（1分）

噫4

R

Bm.in=32kHz（1分）

4.(8分)已知(7,3)循環(huán)碼的全部碼組由兩個循環(huán)圈所組成：0000000和1110100,試求:

(1)生成多項式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和錯碼位置之間的錯誤圖樣表；

(4)若接收碼組B=1000011,請糾正之。

(1)(7?3)碼中n=7,k=3?r=4,g(x)是4次多項式

由非零循環(huán)圈可得到0011101,即g(x)=x，+x3+x2+l(I分)

D2g(x)

G(x)=Dg(x)(1分)

g(x)

11I0100

G=0111010(1分)

0011101

001110

典型生成矩陣G=0100111(1分)

0011101

r

(2)H=PIr=QIr

1011