通信原理(第六版)试题

通信原理试卷
一 填空题 1. 接收设备的功能是将和.信号放大,反变换
2. 受信者是传送信息的,其功能与相反.目的地, 信源
3. 基带的含义是指信号的频谱从附近开始,如话音信号的频率X 围为.零频,300Hz-3400Hz
4. 经过调制以后的信号称为已调信号,有两个基本特征：一是；二是.携带有信息, 适应在信道中传输
5. 同步是使两端的信号在上保持步调一致.收发, 时间
6. 在数据通信中,按数据代码排列的方式不同,可分为和.并行传输, 串行传输
7. 通信中的和都可看作随时间变化的随机过程.信号,噪声
8. 随机过程具有和的特点.随机变量,时间函数
9. 一个随机过程的与无关,则称其为严平稳过程.统计特性, 时间起点 10. 若一个过程是严平稳的,则它广义平稳的,反之.必是,不一定成立 11. 若一个过程的等于对应的,则该过程是各态历经的.时间平均,统计平均 12. 若一个过程是各态历经的,则它平稳的,反之.也是,不一定成立 13. 无线信道按传输方式区分基本上有、和视线传播三种.地波, 天波 14. 有线信道分为和两大类.有线电信道, 有线光信道 15. 信道的数学模型分为模型和模型.调制信道,编码信道
16. 由连续信道容量的公式得知：、是容量的决定因素.带宽, 信噪比 17. 调制信道模型用和表示信道对信号传输的影响.加性干扰,乘性干扰 18. 模拟调制分为：和.幅度调制, 角度调制
19. SSB 信号只传输DSB 信号中的一个边带,所以频谱,效率.最窄, 最高 20. VSB 是 与之间的一种折中方式.DSB, SSB 21. 调制方法分为：和.相干解调, 非相干解调 22. FDM 是一种按来划分的复用方式.频率, 信道
23. 的非相干解调和的非相干解调一样,都存在"门限效应〞.FM 信号, AM 信号 24. 多路复用是指在信道中同时传输信号.一条, 多路
25. 基带信号的特征是将其频谱从开始,占据的频带.零频或很低频率, 较宽
26. 对基带信号传输前的处理或变换的目的是使与相匹配.信号的特性,信道的传输特性 27. 数字基带传输系统中,造成误码的两个主要因素是和.码间串扰,信道噪声
28. 等概条件下,单极性基带系统的最佳判决门限电平是 ,双极性基带系统的最佳判决门限电平是 .A/2,0 29. 部分响应技术是的引入的一种技术.有控制, 码间串扰 30.
等概双极性码无,有利于.直流分量,在信道中传输
31. 2ASK 和2PSK 所需带宽是,2FSK 所需带宽是.
B R 2,B R f f 212+-
32. 二进制数字调制系统中在抗加性白噪声方面,性能最好,最差.相干2PSK,2ASK 33.
通常把包括和过程的数字传输系统称作数字带通传输系统.调制, 解调
34.
等概大信噪比时,2ASK 相干解调时,系统误码率,为非相干解调时,误码率为.421r erfc
,r
e 41
21- 35.
等概大信噪比时,2FSK 相干解调时,系统误码率为,非相干解调时,误码率为.221r erfc
,r e 21
2
1- 36. 抽样信号的量化有两种方法：和.均匀量化, 非均匀量化
37. ITU 对 信号制定了具有对数特性的非均匀量化标准建议,即和.A 律,μ律
38. 和的特性近似A 律和
μ律的特性.13折线法, 15折线法
39. 信号最常用的编码是、和
∆M.PCM, DPCM
40.
离散的模拟信号可以变换成不同的模拟脉冲调制信号,包括PAM 、
和.PDM,PPM 二 简答题 1.
按传输信号的复用方式,通信系统如何分类？
答：按信号复用方式分：频分复用：不同信号占据不同的频率X 围；时分复用：不同信号占据不同的时间区间；码分复用. 2.
消息中包含的信息量与哪些因素有关？
答：消息信号传输信息多少用"信息量〞衡量
消息的传递意味着消息的传递,信息可被理解为消息中包含的有意义的内容. 某些消息比另外一些消息传递了更多的信息. 概率论知识：事件出现的可能性愈小,概率愈小 事件出现的可能性愈大,概率愈大 信息量 与消息 出现的概率有关. 3.
何为严平稳,何为广义平稳？
答：严稳随机过程,对任意n 和
τ
,满足〔n 维概率密度函数〕：
广义平稳随机过程的特性：均值和方差为常数；自相关函数只与时间间隔τ
有关.
4.
什么是窄带随机过程？它的表达式是什么？
答：窄带随机过程是指其频带宽度
f
∆远小于中心频率
c f 的随机过程.
窄带过程表达式
上式利用三角函数和角公式,可写成 5.
什么是白噪声,其频谱和自相关函数有什么特点？
答：所谓白噪声是指它的平均功率谱密度函数在整个频率域
()+∞<<∞-ω内是常数,服从均匀分布.其功率谱：
()Hz
w
n P 2
=
ωξ；
自相关函数：
()()τδωπ
ωπτωτωτ2
12122210
00n d e n d e n R j j =
⋅==
⎰
⎰∞
∞
-∞
∞-
6. 无线信道有哪些种？
答：可分为短波广播、短波、微波传输、卫星通信、移动通信. 7.
信道模型有哪几种？
答：调制信道 —— 研究的着眼点只关心调制器输出和解调器的输入
编码信道 —— 研究的着眼点只关心编码和译码〔数字通信系统〕 8.
DSB 和SSB 调制系统的抗噪声性能是否相同？为什么？
答：从表面上看,
2=DSB G ,1=SSB
G ,但不能说双边带系统的抗噪性能优于单边带一倍.实际上,由于双边带系统的带宽
DSB B 是单边的2倍故噪声功率的输入也大于2倍,尽管G 相差2倍,两者抵消.实际上,双边带和单边的抗噪性能是相同的.
9.
什么是频率调制,什么是相位调制？二者关系如何？
答：将PM 、FM 的一般关系归纳总结于表中：
10. 什么是频分复用？
答：一个信道中同时传送一个信号是极端浪费的.将信号进行调制〔即用正弦信号乘此信号〕可使信号频谱搬移,使多路信号互重叠地占据不同的频率X 围. 11.
与单极性波相比,AMI 码有什么优点？
答：AMI 码的优点：〔用于传输〕
① 在"1〞,"0〞不等概率情况下,也无直流成份,并且在零附近频率的低频分量小,因此,对具有变压或其它交流耦合的传输信道来说,不受影响.
② 若码元极性与发端相反,收端也能正确接收. ③ 编译码电路简单. 12.
部分响应技术解决了什么问题？？
答：有控制的在某些码元抽样时刻引入码间干扰,而在其他抽样时刻又无码间干扰,那么能使Hz B /2=η,又能降低对定时程度的
要求. 13.
什么是数字调制？数字调制的基本方式有哪些？
答：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,在收端对载波信号的离散调制参量进行检测. 数字调制信号也称键控信号. 在二进制时,有 ASK ~ 振幅键控
FSK ~ 移频键控 PSK ~ 移相键控 14.
什么是绝对相移？什么是相对相移？
答：2PSK 方式是用二进制数字脉冲序列去控制连续载波的相位.2DPSK 方式是用二进制数字脉冲序列去控制连续载波的相对相位〔本码元相位与前一码元相位之差〕. 15.
什么是奈奎斯特速率和奈奎斯特间隔？
答：一个频带限制在〔0,
H
f 〕HZ 内的时间连续信号m<t>,如果以1/2
H
f 秒的间隔对它进行等间隔抽样,则m<t>将被变得到的抽
样值完全确定.〔指能通过低通滤波器适当地平滑滤波恢复〕.或者说抽样速率≥2H
f 称2
H
f ~ 奈奎斯特速率、1/2
H
f ~奈
奎斯特间隔. 16.
什么是量化,其目的是什么？
答：利用预先规定的有限个电平来表示模拟抽样值的过程称为量化.假如模拟抽样值不经量化传输,当信道中的噪声叠加在模拟抽样值上面以后,接收端不可能精确到判别抽样值的大小,噪声叠加在模拟抽样值上的影响是不能消除的,特别是当信号在整个传输系统中采用多个接力站进行多次接力中继时,噪声是积累的,接力中继越多,噪声越大.如果发送端用有限个电平来表示模拟抽样值,且二个电平间隔的一半比噪声的最大幅度还要大,噪声的影响就可消除,特别是多次中继接力传输时,噪声不会积累. 三 计算
1 一个由字母A,B,C,D 组成的字,对于传输的每一字母用二进制脉冲编码,00代替A,01代替B,10代替C,11代替D,每个脉冲宽度为5ms.不同的字母等可能出现时,试计算传输的平均信息速率.
2在强干扰环境下,某电台在5min 内共收到正确信息量为355Mbit,假定系统信息速率为1200kbit/s.试问系统误信率是多少？ 3已知某四进制数字信号传输系统的信息速率为2400bit/s,接收端共收到216个错误码元,试计算该系统误码率是多少？
4设一数字传输系统传送二进制码元的速率为1200Baud,试求该系统的信息速率；若该系统改为传送16进制信元,码元速率为2400Baud,则这时的信息速率为多少？
5已知线性调制信号表达式为：
cos cos c t t ωΩ；式中,6c ω=Ω.试分别画出波形图和频谱图.
6已知线性调制信号表达式为：
(10.5sin )cos c t t ω+Ω；式中,6c ω=Ω.试分别画出波形图和频谱图.
7某一待传输的图片约含
62.2510⨯个像元,为了很好的重现图片,需要12个亮度电平.假若所有的这些亮度电平等概率出现.试计
算用3min 传送一X 图片时所需的信道带宽？〔设信道中所需信噪功率比为30dB 〕
8黑白电视图像每幅含有
5310⨯个像素,每个像素有
16个等概率出现的亮度等级.要求每秒钟传送30帧图像.若信号输出
/30S N dB =,计算传输该黑白电视图像所要求的信道的最小带宽？
9已知噪声
()n t 的自相关函数()2
a n a R e ττ-=
,a 为常数；
〔1〕求
()n P ω与S ；
〔2〕绘出
()n R τ与()n P ω图形.
10
()t ξ是一个平稳随机过程,它的自相关函数是周期为2s 的周期函数.
在区间〔-1,1〕〔s 〕内,该自相关函数
()1R ττ
=-.试求
()t ξ的功率谱密度()P ξω,并用图形表示.
11将一个均值为零、功率谱密度为
0/2n 的高斯白噪声加到一个中心角频率为C ω、带宽为B 的理想带通滤波器上,如图所示,
〔1〕求滤波器输出噪声的自相关函数； 〔2〕写出输出噪声的一位概率密度函数.
12下图为单个输入,两个输出的线性滤波器,若输入过程
()
t η是平稳的,求
1()t ξ与2()t ξ的互功率谱密度的表示式.
13证明平稳随机过程
()
x t 的自相关函数满足：
(0)|()|x x R R τ≥
14
已知
1()x t 和2()x t 为相互独立的平稳高斯随机过程,1()x t 的数学期望为1a ,方差为21σ,2()x t 的数学期望为2a ,方差
为
22σ,设12()()()x t x t x t =+
（1）
试求随机过程
()x t 的数学期望a 和方差2σ； （2） 试求随机过程
()x t 的一维概率密度函数()f x .
15将均值为零,功率谱密度为
0/2n 的高斯白噪声加到如图所示的低通滤
波器的输入端.试求输出过程的自相关函数和方差. 16
设某信道具有均匀的双边噪声功率谱密度
3()0.510/n P f w Hz -=⨯,在该信道中传输抑制载波的双边带信号,并设调制信号()m t 的频带限制在5kHz,而载波
为100kHz,已调信号的功率为10kW,若接收机的输入信号再加至解调器之前,先经过一理想带通滤波器滤波,试问： 〔1〕该理想带通滤波器应具有怎样的传输特性？ 〔2〕解调器输入端的信噪功率比为多少？ 〔3〕解调器输出端的信噪功率比为多少？
17设某信道具有均匀的双边噪声功率谱密度
3()0.510/n P f w Hz -=⨯,在该信道中传输抑制载波的单双边〔上边带〕
带信号,并设调制信号
()m t 的频带限制在5kHz,而载波为100kHz,已调信号的功率为10kW,若接收机的输入信号再加至解调器之前,
先经过一理想带通滤波器滤波,试问：
〔1〕该理想带通滤波器应具有怎样的传输特性？ 〔2〕解调器输入端的信噪功率比为多少？ 〔3〕解调器输出端的信噪功率比为多少？
18某线性调制系统的输出信噪比为20dB,输出噪声功率为910-W,由发射机输出端到解调器输入端之间的总的传输损耗为100dB,试
求：
〔1〕DSB/SC 时的发射机输出功率. 〔2〕SSB/SC 时的发射机输出功率.
19设被接收的调幅信号为
()[()]cos c s t A m t t
ω=+,采用包络解调,其中
)
(t m 的功率谱密度为：
()⎪⎩
⎪
⎨⎧>≤⋅=m
m m
m m f f f f f f
n f P ,0,2.若一双边功率谱密度为
2/0n 的噪声叠加于已调信号,试求解调器输出的
信噪功率比.
20设调制信号)(t m 的功率谱密度为：()⎪⎩
⎪⎨⎧>≤⋅=m
m m
m m f f f f f f
n f P ,0,2,若用SSB 调制方法进行传输〔忽
略信道的影响〕,试求： 〔1〕接收机的输入信号功率； 〔2〕接收机的输出信号功率；
〔3〕若叠加于SSB 信号的白噪声的双边功率谱密度为
2/0n ,设解调器的输出端接有截止频率为m f 的理想低通滤波器,那么,输
出信噪比为多少？
〔4〕该系统的调制制度增益为多少？
21设有一个频分多路复用系统,副载波用SSB 调制,主载波用FM 调制.如果有60等幅的音频输入通路,每路频带限制在3.3kHz 以下,防护频带为0.7kHz ：
〔1〕如果最大频偏为800kHz,试求传输信号的带宽；
〔2〕试分析与第一路相比时第60路输出信噪比降低的程度〔假定鉴频器输入的噪声是白噪声,且解调器中无去加重电路〕. 22试证明当AM 信号采用同步检测法进行解调时,其制度增益G 与包络检验的结果相同.
23已知某单频调频波的振幅是10V ,瞬时频率为tHz t f 346102cos 1010)(⨯+=π
试求：〔1〕此调频波的表达式；
〔2〕调频波的频率偏移,调频指数和频带宽度.
24采用包络检波的常规调幅系统中,若噪声功率谱密度为
Hz W /1052-⨯,单频正弦波调制时载波功率为100kW,边带功率为
每边带10kW,带通滤波器带宽为4kHz.〔1〕求解调输出信噪比；〔2〕若采用抑制载波双边带系统,其性能优于常规调幅多少分贝？
25 设二进制随机脉冲序列由
)(1t g 与)(2t g 组成,出现)(1t g 的概率为
P ,出现
)(2t g 的概率为
1-P .试证明：如果
10)()
()(11
21<<=-
=
k t k t g t g p ，且无关与,则脉冲序列将无离散谱.
26设某二进制数字基带信号中,数字信息"0〞和"1〞分别由
)(t g 和)(t g -表示,且"0〞和"1〞出现的概率相等,)(t g 的频谱是
升余弦脉冲,即][41]cos[21)(2
2s s
s
T t Sa T t T t t g ππ-⋅=
〔1〕写出该数字基带信号的功率谱密度表达式,并画出功率谱密度图.
〔2〕从该数字基带信号中能否提取频率
s s T f /1=的分量？
〔3〕若码元间隔
s T s 310-=,试求该数字基带信号的传码率与频带宽度.
27设某双极性数字基带信号的基本脉冲波形如图所示,它是一个高度为1,宽度
3/s T =τ的矩形脉冲.且已知数字信息"1〞出现概率为3/4,"0〞出现概率为1/4,
〔1〕写出该双极性信号的功率谱密度的表达式,并画出功率谱密度图；
〔2〕由该双极性信号中能否直接提取频率为
s s T f /1=的分量？若能,试计算该分
量的功率.
28某二进制数字基带系统所传输的是单极性基带信号,且数字"1〞和"0〞出现的概率相等.
〔1〕若数字信息为"1〞时信号在抽样判决时刻的值V A 1=,且接受滤波器输出噪声是均值为0,均方根为0.2V 的高斯噪声,试求这
时的误码率.
〔2〕若要求误码率不大于
510-,试确定A 至少应该是多少？
29若给定低通型信道的带宽为2400Hz,在此信道上进行基带传输,当基带波形形成滤波器特性分别为理想低通、50%余弦滚降、100%余弦滚降时,试问无码间干扰传输的最高码速率与相应的频带利用率各为多少？
30设基带系统的发送滤波器,信道和接受滤波器总传输特性为
)(ωH ,如图所示.s rad /101761⨯=πω,
s rad /105162⨯=πω.
请确定码间干扰为零时的最高码元速率
B R 和频带利用率.
31若采用OOK 方式传输二进制数字信息,已知码元传输速率
B R 8102⨯=,接收端解调器输入信号的振幅
V
a μ40=,信道加性噪声为高斯白噪声,且其单边频率谱密度
Hz W n /106200-⨯=.试求：
〔1〕非相干接收时,系统的误码率； 〔2〕相干接收时,系统的误码率；
32若某2FSK 系统的码元传输数率为
baud 6102⨯,数字信息为"1〞时的频率1f 为10MHz,数字信息为"0〞时的频率0f 为
10.4MHz,输入接收端解调器的信号振幅为
V
a μ40=.信道加性噪声为高斯白噪声,且单边功率谱密度
Hz W n /106180-⨯=.试求：
〔1〕2FSK 信号的频带宽度； 〔2〕非相干接收时,系统的误码率； 〔3〕相干接收时,系统的误码率.
33在二进制移相键控系统中,已知解调器输入端的信噪比dB r 10=,试分别求出相干解调2FSK,相干解调-码变换和差分相干解
调2DPSK 信号时的系统误码率.
34已知数字信息为"1〞时,发送信号的功率为1kW,信道衰减为60dB,接收端解调器的输入噪声功率为410-W,试求非相干2ASK 系统
的误码率与相干2PSK 系统的误码率.
35若2PSK 相干解调时相乘器所需的相干载波与理想载波有相位差
θ,求相位差对系统误码率的影响.
36在2ASK 系统中,已知发送数据"1〞的概率为P<1>,发送"0〞的概率为P<0>,且
)0()1(P P ≠,采用相干检测,并已知发送"1〞
时,输入接收端解调器的信号振幅为a,输入的窄带高斯噪声的方差为
2
n σ.试证明此时的最佳门限为
)
1()0(ln 22
P P a a x n σ+=''
37已知一低通信号m<t>的频谱⎪⎩⎪⎨⎧<-=else Hz f f f M ,
0200||,200
||1)( 〔1〕假设以
Hz f s 300=的速率对m<t>进行理想抽样,试画出已抽样信号)(t m s 的频谱草图；
〔2〕若用
Hz f s 400=的速率抽样,重做上题.
38设信号t A t m ωcos 9)(+=,其中V
A 10≤.若m<t>被均匀量化为41个电平,试确定所需的二进制码组的位数和量
化间隔.
39已知某信号m<t>的频谱)(ωM 如图〔b 〕所示,将它通过传输函数为)(1ωH 的滤波器后,再进行理想抽样.
〔1〕抽样速率应为多少？
〔2〕若设抽样速率
13f f s =,试画出已抽样信号的频谱；
〔3〕接受端的接收网络应具有怎样的传输函数
)(2ωH ,才能由已抽样信号不失真的恢复m<t>.
40设输入抽样器的信号为门函数
)(t G ,宽度ms 20=τ,若忽略其频谱第10个零点以外的频率分量,试求最小抽样频率.。