五邑大学姜为民2016通信原理题目

1.什么是比特率？什么是波特率？数字通信有什么优缺点?为什么数字通信会
展宽频带，如何解决？
比特率：单位时间内传输的比特（bit）数
波特率：单位时间内传输的码元数目
数字通信的优点：1）抗干扰能力强且噪声不积累。

2) 传输差错可控。

3) 便于用现代数字信号处理技术对数字信息进行处理、
变换、存储。

4）易于集成，使通信设备微型化，重量减轻。

5）易于加密处理，且保密性好。

数字通信的缺点：1）系统设备复杂，成本高
2）占用频带宽
3）通信质量降低
数字通信展宽频带的原因：为了在接收端能不失真地恢复原来的信号，按照奈奎斯特定理，抽样频率必须高于两倍的原始信号最高频率。

解决办法：1）数据压缩 2）使用大容量的传输介质
2.解释下列概念：ASK、FSK、相干接收、随机过程、FDMA、量化、TDMA、
DM
ASK：振幅键控是利用载波的幅度变化来传递数字信息，而其频率和初始相位保持不变。

FSK：频移键控是利用载波的频率变化来传递数字信息，载波的频率随基带信号在f1和f2两个频率点间变化。

相干接收 :接收机的载波相位与发射机的载波相位同步就叫做相干接收。

随机过程：随机过程是一类随时间作不确定变化的过程，它不能用确切的时间函数描述，可看作是时间进程中不同时刻的随机变量的集合，简而言之，
随机过程是所有样本函数的集合。

FDMA:频分多址，即把总带宽分隔成多个正交的频道，每个用户占用一个频道。

TDMA:时分多址，即把时间分割成互不重叠的时段（帧），再将帧分割成与用户具有一一对应关系的互不重叠的信道。

量化：对模拟信号按一定的时间间隔进行抽样，然后再将无限个可能的抽样值根据舍零取整的原则变成有限个可能取值的过程。

DM：增量调制，当DPCM系统中量化器的量化电平数取为2时，此DPCM系统就成为增量调制系统。

3.AM调幅的优缺点是什么？已知有单边带调制系统传送话音，要求传送的是
下边带，经过三次频谱搬移，第一次为50KHz，第二次为15MHz，第三次为50MHz，画出频谱搬移的过程，要求准确标出每次搬移的各个频谱的位置。

1）AM调制的优点是接收设备简单；缺点是功率利用率低，抗干扰能力差。

2）频谱搬移过程：
4.什么是数据通信的倒相？产生的原因是什么？证明差分编码可以抗倒相。

差
分编码有什么缺点？推导差分编码的误码率公式。

将下列信息编HDB3码。

倒相：当恢复的相干载波产生180o倒相时，解调出的数字基带信号将与发送的数字基带信号正好是相反，解调器输出的数字基带信号全部出错。

这种现
象称为“倒π” 现象。

产生的原因：由于2PSK信号的载波恢复过程中存在着180°的相位模糊，即恢复的本地载波与所需的相干载波可能同相，也可能反相。

差分编码抗倒相的原因：因为2DPSK是靠前后两个码元对应的载波的相位对变化来携带信息的，即使接收端载波倒π，但是前后两个码元的载波的相
位对关系没有发生变化。

差分编码的缺点：抗加性白噪声性能比2PSK的要差。

推导差分编码误码率公式：
编HDB3码：1）信息+ -交替，V码+ -交替
2）信息与V码同相，有矛盾补信息
5.叙述维纳-辛钦定理。

设线性系统的网络函数为H(ω)，输入为平稳随机过程，
功率谱为X（ω），推导输出功率谱。

维纳-辛钦定理:平稳过程的功率谱密度是其自相关函数的傅里叶变换。

输出功率谱： 20()*()()()()()P w H w H w X w H w X w =••= 6. 在模拟信号的采样过程中，采样等同于一个什么运算？未被采样的信号部分到哪里去了？根据采样数据能否100%恢复原来信号？试证明在满足采样定理的条件下，用冲击序列采样和用矩形序列采样是一样的。

乘法运算；全部丢弃；理论上可以100%还原原信号，实际上不能，但主区间的频谱是相同的；
证明：
7. 写出汉明码的编码方程及校验矩阵H ，设发送的信息是0110，实际发送的信号是什么？假设发送的第三个比特由0错为1，收到的信号和校验矩阵H 相乘后是多少？
8.解释交织过程。

解决突发的成串的误码，改造信道，将信道中的突发的成串差错变为随机的独立差错。

即将一条消息的比特以非相继的方式发送，使突发差错信道变为离散信道。

交织技术的实现可以通过存储器来完成，在信道的输入端将信息按列写入交织存储器，按行读出；在信道的输入端，按行写入去交织存储器，按列读出。

9.随机过程Z（t）=Xcosωt-Ysinωt，其中X和Y为互相独立的高斯随机变量，
均值为0，方差为σ*σ，求：
（1） Z （t ）的均值和方差；
（2） Z （t ）是否平稳；
（3） Z （t ）的自相关函数和功率谱；
（4） Z （t ）的一维概率密度函数。

（1）由已知条件12[][]0E X E X ==且1x 和2x 彼此相互独立。

所以1212[][][]0E X X E X E X ==
212()()D x D x σ==，而222[][]E x E x σ=-
所以222111[]()[]E x D x E x σ=+=
同理 222[]E x σ=
10200102[()][cos sin ]cos []sin []0E z t E x t x t tE x tE x ωωωω=-=-= 22102022221020120022010200122222
00[()][(cos sin )]
[cos sin 2cos sin ]
cos 2[]sin []2cos sin [](cos sin )E z t E x t x t E x t x t x x t t tE x tE x t tE x x t t ωωωωωωωωωωωωσσ=-=+-=+-=+=
2）是平稳随机过程，因为方差为常数σ2
3）自相关函数：
1,2121012011022022010201022012()[()()]{[cos sin ][cos sin ]}[cos cos sin sin ]
[cos ()]
R t t E z t z t E x t x t x t x t t t t t t t ωωωωσωωωωσω==--=+=- 功率谱：
2z 0000w ()cos cos []w =[]
jw jw P R e d w e d w w w w w P w w w w ττττστττδδσδδ∞
∞---∞-∞
2=⇔(-)+(+)(-)+(+)⎰
⎰（）=因为π所以（）π 4）由于1x 和2x 是彼此独立的正态随机变量且()z t 是
1x 和2x 的线性组合，所以z 也是均值为0，方差为2σ的正态随机变量，其一维概率密度为
2
2
1
()exp()
2
z
f z
σ
=-
10.（1）设计一个4G手机应用系统，公司管理人员可以通过手机查询外接游艇
的具体情况。

（2）设计一套无线激光笔带语音放大，无线芯片使用mf24L01，形似U盘的无线接收装置的主处理器使用stm32，激光笔带飞鼠功能，语音装置形
似蓝牙耳机。

画出原理框图，信号流程及系统的工作过程。