通信原理期末考试复习题-(2)

简答题：1．窄带高斯白噪声中的“窄带”、“高斯”、“白”的含义各是什么？高斯噪声是指噪声的统计特性服从高斯分布；白噪声是指噪声的功率谱密度在系统的带宽内是均匀分布的；当一个高斯白噪声通过一窄带线性系统后，其输出为一窄带随机过程，对于噪声就称为窄带噪声。

2．什么是眼图？为什么眼图能反映基带信号传输质量？将待测的基带信号加到示波器的输入端，同时把位定时信号作为扫描同步信号。

这样，示波器对基带信号的扫描周期严格与码元周期同步，各码元的波形就会重叠起来。

对于二进制数字信号，这个图形与人眼相象，称为“眼图”。

若基带信号有失真，则眼图张开程度变小，而基带波形的失真通常是由噪声和码间串扰造成的，故眼图的形状能定性反映系统的性能。

3．数字基带信号的码型设计需考虑哪些因素？（1）便于从信号中提取位定时信息；（2）对于传输频带低频受限的信道，码型频谱中应不含直流分量；（3）信号的抗噪声能力强；（4）尽量减少基带信号频谱中的高频分量，以节省传输频带；（5）码型结构含有内在的检错能力；（6）码型能同时适应不同统计特性的信息源。

4．什么叫门限效应？哪些模拟调制在什么情况下会出现门限效应？当解调器的输入信噪比下降到某一值时，如果继续下降，解调器的输出信噪比将以较快的速度下降，这种现象称为解调器的门限效应。

常规调幅（AM）在采用包络检波时，调频在采用鉴频器解调时都会出现门限效应。

5．画出数字通信系统的一般模型并简述其主要优缺点。

一般模型（略）优点：抗干扰能力强；便于加密，有利于实现保密通信；易于实现集成化，使通信设备体积小、功耗低；数字信号便于处理、存储交换，便于和计算机连接，也便于用计算机进行管理。

缺点：数字通信比模拟通信占据更宽的频带。

6．什么是多路复用，有几种方式？将若干路独立的信号在同一信道中传送称为多路复用。

由于在同一个信道中传输多路信号而互不干扰，因此可以提高信道的利用率。

按复用方式的不同可分为频分复用和时分复用。

7．什么是码间干扰？它是如何产生的？对通信质量有什么影响？由于实际信道的条件是频带受限，而由频谱分析的基本原理可知，任何信号的频域受限和时域受限不可能同时成立，故信号经频域受限的系统传输后其波形在时域上必定无限延伸。

这样，前面的码元对后面的若干码元都有影响，这种影响称为码间串扰。

它对基带信号的可靠传输产生不利影响。

8．什么是数字信号的最佳接收？由于数字传输系统的传输对象通常是二进制信息，接收设备的作用就是在噪声背景下正确地判断所携带的信息是哪一种。

因此，最有利于作出正确判决的接收一定是最佳的接收。

从最佳接收的意义上来说，数字通信系统的接收设备可视作一个判决装置，它有一个线性滤波器和一个判决电路组成。

线性滤波器对接收信号进行相应的处理，输出某个物理量提供给判决电路。

9．随参信道的特点如何？为什么信号在随参信道中传输时会发生衰落？答：随参信道具有以下三个特点：(1) 对信号的衰耗随时间随机变化；(2) 信号传输的时延随时间随机变化；(3) 多径传播。

信号在随参信道中传输时，因为多径传播和信道的时变特性即信号经多径传播后的接收信号是衰耗和时延都随时间变化的各路径信号的合成，所以产生衰落。

10．什么是恒参信道？理想恒参信道对信号传输会产生哪些影响？答：恒参信道实质上是一个非时变的线性网络，其主要传输特性可用幅频特性和相频特性来描述。

其幅频特性与频率无关，即是一条水平直线，相频特性是一条通过原点的直线。

故信号通过理想恒参信道后，信道的幅度会变化，并产生一定的时延，信号的波形不发生变化。

11．什么是数字调制？有哪几种基本调制方式？它和模拟调制有哪些异同点？数字调制是用数字基带信号对正弦形载波波形的某些参量进行控制，使载波的这些参量随基带信号的变化而变化。

有ASK、PSK、FSK三种基本方式。

相同点：原理基本相同，都是用基带信号对载波信号的某些参量进行控制；频谱结构类似，有线性调制和非线性调制。

不同点：数字调制中的基带信号是数字脉冲序列，模拟调制中的基带信号是连续信号。

12. 一个采用非相干解调方式的数字通信系统是否必须有载波同步和位同步？其同步性能的好坏对通信系统的性能有何影响？采用非相干解调方式的数字通信系统可以不需要载波同步，但必须有位同步。

因为消息是一连串的相继的信号码元的序列，需要知道每个码元的起止时刻。

位同步性能的好坏将直接影响接收端的误码率的大小。

13. 简述调制的目的。

常见的调制方式有哪些？将基带信号转换成适合在信道中传输的已调信号；实现信道多路复用；改善系统抗噪声性能。

调制方式可分为正弦载波调制和脉冲调制。

正弦载波调制又分模拟调制和数字调制；模拟调制是指以模拟信号为调制信号，对连续的正（余）弦载波进行调制，亦即载波的参数随着调制信号的作用而变化。

根据载波参数的不同，分为幅度调制（AM，DSB，SSB，VSB）和角度调制（FM和PM）。

数字调制是用载波信号的某些离散状态来表征所传送的信息，有ASK、FSK、PSK三种基本形式。

14. 什么是DPCM调制?什么是增量调制?脉冲编码调制（DPCM）和增量调制（△M）都是预测编码方式。

是利用样值之间的关联进行高效率波形编码的方法。

即根据信号前一时刻的样值来预测当前时刻的样值。

预测值和实际值之差为差值。

在DPCM中，是对差值信号进行量化、编码；因差值信号的功率比信号本身的功率要小得多，故可减少编码的位数。

在△M中，是对差值信号的符号进行量化、编码，故编码位数只需一位。

但△M的取样频率必须远大于PCM的取样频率。

15. 画出通信系统的一般模型并简述其各部分作用。

信源的作用是将原始消息转换为相应的电信号；发送设备对基带信号进行各种处理和变换，以使它适合于在信道中传输；信道是用于传输信号的媒质；接收设备的功能与发送设备相反，作用是恢复出相应的基带信号。

信宿是将恢复出来的原始电信号转换成相应的消息。

16. 什么是最佳基带传输系统？在理想信道下的最佳基带传输系统的结构具有什么特点？消除码间干扰而抗噪声性能最理想的系统称为最佳基带传输系统。

如图所示，()ωT G 为发送滤波器传递函数，()ωR G 为接收滤波器传递函数，C(ω)表示信道特性，理想信道下，C(ω)=1； 则有：17. 在数字电话通信中，为什么不宜采用均匀量化？计算题： 1． 设某OOK 系统能够的码元传输速率为100B ，载波信号为）：（t A 5104cos ⨯π（1） 每个码元中包含多少个载波周期？（2） 求OOK 信号的第一零点带宽。

设发送的二进制信息为01001101，画出OOK 信号的波形示意图。

解：（1）因为码元周期T S =10-2S ，载波周期为5105.0-⨯=C T s ，则每个码元中包含的载波数为2000。

（2）OOK 信号的第一零点带宽为200Hz 。

（3）2. 对12路带宽均为300～3400Hz 的模拟信号进行PCM 时分复用传输。

抽样频率为8000Hz ，抽样后进行16级量化，并编为自然二进码，码元波形是宽度为τ的矩形脉冲，且占空比为1。

试求传输此时分复用PCM 信号所需的的理论最小基带带宽。

()()()21ωωωH G G R T == 0 1 0 0 1 1 0 1 OOK解：帧周期s s f T1==0.125（s ） ； 每路信号时隙s c f T 121=量化电平数L=16=24 ，即每个样值用4位编码；每比特宽度T b =T C /4=1/48f S ；由占空比为1，得出脉冲宽度为τ=Tb 。

所以系统带宽为B=1/τ=384 KHz3. 设某信道具有均匀的单边噪声功率谱密度0)(n f P n ==0.5×10-3W/Hz ，在该信道中传输抑制载波的双边带（DSB ）信号，并设调制信号f （t ）的频带fm 限制在5kHz ，而载波fc 为100kHz ，已调信号的功率为10KW 。

若接收机的输入信号在加至解调器之前，先经过一个合适的理想带通滤波器滤波，解调器的信噪比增益G DSB =2。

试问：（1） 画出系统相干接收机的框图。

（2） 该理想带通滤波器中心频率为多大？（3） 解调器输入端的信噪功率比为多少？（4） 解调器输出端的信噪功率比为多少？（5） 求出解调器输出端的噪声功率谱密度，并用图形表示出来。

解：（1）()m s t LPF BPF )(t n ()m s t)(t n i )(t n oo ()m tcos c t ω（2）中心频率为100KHz ；（3）B DSB =2fm=10KHz ；解调器输入噪声功率Ni=Pn×B DSB =0.5×10=5W ；解调器输入信噪比Si/Ni =10KW/5W=2000；（4）So/No=G DSB ×Si/Ni=40004.已知调制信号)200cos()(t t f π=，载波为t π410cos ，分别写出AM 信号、DSB 信号、的表示式，并画出频谱图。

解：()t t A t S AM ππ410cos )]200cos([⋅+=, A 为直流信号()t t t S DSB ππ410cos )200cos(⋅=5．已知数字信息1011010}{ n a ，码元速率为600波特，载波频率为600Hz ，请分别画出2ASK 、 2PSK 和2DPSK 的波形示意图。

6. 采用13折线A 律编码电路，设最小量化间隔为1个单位，已知抽样脉冲值为+632单位：（1）试求此时编码器输出码组，并计算量化误差；（2）写出对应于该7位码（不包括极性码）的均匀量化11位码。

（采用自然二进制码。

） 解： （1）因为628> 0，故c1=1； （1分）因512<628<1024，故630处于第7段，段落码：c2c3c4=110， （1分）且第7段的量化间隔为（1024-512）/16=32； （1分）因 512+32*3 < 628< 512+32*4, 故段内码为c5c6c7c8=0011; （1分）编码结果为：11100011量化值为：512+32*3+16=624； （1分）量化误差为628-624=4 （1分）（2）624=270H = 010,0111,0000 ，11位码为010,0111,0000 （2分）。