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通信原理期末考试试题及答案


通信原理期末考试试题及答案 一、填空题(总分 24,共 12 小题,每空 1 分) 1、数字通信系统的有效性用 传输频带利用率 衡量,可靠性用 差错率 衡量。

2、模拟信号是指信号的参量可 连续 取值的信号,数字信号是指信号的参量可 离 散 取值的信号。 3、广义平均随机过程的数学期望、方差与 时间 无关,自相关函数只与时间间隔 时间间隔有 时间间隔 关。
2 4、一个均值为零方差为 σ n 的窄带平稳高斯过程,其包络的一维分布服从瑞利 瑞利分布, 瑞利

相位的一维分布服从均匀 均匀分布。 均匀 5、当无信号时,加性噪声是否存在? 是 乘性噪声是否存在? 否 。

6、信道容量是指: 信道传输信息的速率的最大值
C = B log 2 (1 + S )。 N

,香农公式可表示为:

7、设调制信号为 f(t)载波为 cos ω c t ,则抑制载波双边带调幅信号的时域表达式为 1 f (t ) cos ω c t ,频域表达式为 [ F (ω + ω c ) + F (ω ? ω c )] 。 2 8、对最高频率为 fH 的调制信号 m(t)分别进行 AM、DSB、SSB 调制,相应已调信

号的带宽分别为

2fH 、 2fH



fH



9、设系统带宽为 W,则该系统无码间干扰时最高传码率为 2W 波特。 10、PSK 是用码元载波的相位 相位来传输信息,DSP 是用前后码元载波的 相位差 来传 相位

输信息,它可克服 PSK 的相位模糊缺点。
11、在数字通信中,产生误码的因素有两个:一是由传输特性不良引起的

码间串

扰,二是传输中叠加的

加性噪声 。

12、非均匀量化的对数压缩特性采用折线近似时,A 律对数压缩特性采用 13 折线

近似, ? 律对数压缩特性采用 15

折线近似。

二、简答题(总分 18,共 4 小题) 1、随参信道传输媒质的特点?(3 分) 答:对信号的衰耗随时间变化、 传输的时延随时间变化、 多径传播 2、简述脉冲编码调制的主要过程。(6 分) 抽样是把时间连续、幅值连续的信号变换为时间离散,幅值连续的脉冲信号;量化 是把时间离散、幅值连续的脉冲信号变换为幅值离散、时间离散的多电平脉冲信号; 编码是把幅值、时间均离散的多电平脉冲信号用一组数字序列表示。 3、简单叙述眼图和系统性能之间的关系?(6 分) 最佳抽样时刻对应眼睛张开最大时刻;对定时误差的灵敏度有眼图斜边的斜率决 定;图的阴影区的垂直高度,表示信号幅度畸变范围;图中央横轴位置对应判决门 限电平;抽样时刻上,上下阴影区的间隔距离之半为噪声容限。 4、简述低通抽样定理。 分) (3 一个频带限制在(0,fH)内的时间连续信号 m(t),如果以 T ≤ 间隔对它进行等间隔抽样,则 m(t)将被所得到的抽样值完全确定
1 2 H

f 的时间

2、设信息序列为 100000000001100001,试编为 AMI 码和 HDB3 码(第一个非零码编 为+1) ,并画出相应波形。 分) (6

1、 已知调制信号 m(t ) = cos(2000πt ) 载波为 2 cos 10 4 πt , 分别画出 AM、 DSB、 (下 SSB 边带)信号的频谱。 6 分) (

3、设发送数字信息为 110010101100,试分别画出 OOK、2FSK、2PSK 及 2DPSK 信

号的波形示意图。 对 2FSK 信号, 0” ( “ 对应 Ts=2Tc, 1” “ 对应 Ts=Tc; 其余信号 Ts=Tc, 其中 Ts 为码元周期,Tc 为载波周期;对 2DPSK 信号, ?? = 0 代表“0” ?? = 180 0 、 代表“1” ,参考相位为 0;对 2PSK 信号, ? = 0 代表“0” ? = 180 0 代表“1” )(8 、 。 分)

四、 (总分 12 分)现有一个由 8 个等概符号组成的信源消息符号集,各符号间相 互独立,每个符号的宽度为 0.1ms。计算: (1)平均信息量; (2)码元速率和平均信息速率; (3)该信源工作 2 小时后所 获得的信息量; (4)若把各符号编成二进制比特后再进行传输,在工作 2 小时后发 ,求传输的误比特率和误符号率。 现了 27 个差错比特(若每符号至多出错 1 位) 解:解: (1) H = log 2 M = log 2 8 = 3(bit / 符号) (2)Ts=0.1ms ,所以 R B =
1 Ts

——(2分)

= 10000Baud
——(2分) ——(3分)

R b = R B ? H = 10000 × 3 = 30kbit/s (3) I = Rb ? t = 30 × 10 3 × 2 × 3600 = 216Mbit/s (4)误比特率 Pb =
27 = 1.25 × 10 ? 7 6 216 × 10

——(2分)

2 小时传送的码元数为 N = R B t = 10000 × 2 × 3600 = 7.2 × 10 7

误码率为: Pe =

27 = 3.75 × 10 ? 7 6 72 × 10

——(3分)

五、 (总分 12 分) 设某信道具有均匀的的双边噪声功率谱密度 Pn ( f ) = 0.5 × 10 ?3 W / H Z 在该信道中传输抑制载波的单边带(上边带)信号,并设调制信号 m(t)的频带限 制在 5K HZ,而载波为 100 K HZ,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,先经过一理想带通滤波器滤波,试问: (1 ) 该理想带通滤波器中心频率多大? 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? ( 解: 1)单边带信号的载频为 100kHz,带宽 B=5kHz,为使信号顺利通过,理想带通滤 波器的中心频率为 f 0 = 100 +
1 × 5 = 102.5(kHz) 2

——(3分)

(2)解调器输入端的噪声与已调信号信号的带宽相同, N i = 2 × Pn ( f ) × B = 2 × 0.5 × 10 ?3 × 5 × 10 3 = 5W
3 已知 Si=10kW,所以 S i = 10 × 10 = 2000

——(3分) ——(3分)

Ni

5

(3)由于单边带调制系统的制度增益为 G=1,因此解调器输出端的信噪比
S0 S = i = 2000 N0 Ni

——(3分)

三、简答题(每题 2 分,共计 20 分) 简答题( FSK: 1. FSK:调制信号控制不同频率载波传输的调制方法。 全双工通信: 2. 全双工通信:通信双方可以同时进行发送和接收信息的工作方式。 白噪声: 3. 白噪声:噪声的功率谱密度在所有频率上均为一常数 平稳随机过程: 4. 平稳随机过程:随机过程在任意有限维分布函数与时间起点无关 恒参信道: 5. 恒参信道:恒参信道是指其乘性干扰可看成不随时间变化或基本不随时

间变化的信道。
线性调制: 6. 线性调制:时域里幅度随基带信号变化,频率内频谱是基带信号频谱的

线性搬移的调制方法。

数字信号最佳接收: 数字信号最佳接收是以错误概率最小作为最佳的准则。 7. 数字信号最佳接收: 差分脉冲编码调制: 8. 差分脉冲编码调制:差错控制编码就是在信息码元序列中加入监督码元。 眼图: . 眼图:通过示波器观察接收端的基带信号的波形,从而估计和调整系统

性能
10、差错控制编码: 10、差错控制编码:答:差错控制编码就是在信息码元序列中加入监督码元。

一、填空题(每空 1 分,共计 20 分) 填空题( 1200B/s,码元等概率出现, 1、已知某数字传输系统传送二进制码元的速率为 1200B/s,码元等概率出现,该系统的信息速 若该系统改成传送 16 进制信号码元, 进制信号码元, 码元等概率出现, 2400B/s, 率为 1200bit/s ; 码元等概率出现, 码元速率为 2400B/s, 则这时的系统信息速率为 9600bit/s。 9600bit/s。 2、已调波 s (t ) = 5 cos ωmt ? cos ω0t ± 5sin ωmt ? sin ω0t 是 为 SSB 调幅方式。 调幅方式。其调制信号 f(t)

5cos wmt ,载波 C(t)= cos w0t 。解调时,相干载波为 cos w0t 时,可解调恢复原信号。 解调时, 可解调恢复原信号。
3、同步技术包括 载波同步 、 吗元同步 、 群同步 、 网同步 。

4、4 个独立信源的最高频率分别为 1 kHz、1 kHz、2 kHz、2 kHz,采用时分复用方式进行传输, 、 kHz、 kHz、 kHz、 kHz,采用时分复用方式进行传输, 编码。 每路信号均采用 8 位二进制数 PCM 编码。该系统中满足抽样定理的最小抽样频率为 4KHz ,一帧 中包含 路抽样信号集, 4 路抽样信号集,每个时隙占有的时间宽度为 秒 ,码元传输速率为 128Kb/s 。 码型,波形为 方波 ,PSK 信号相当于 码型, 2Rb 。 62.5 微秒 ,每个码元宽度为 7.8125 微

5、PSK 系统的基带调制信号码型为 双极性非归零 模拟调制的 DSB 或 相位

调制方式, 调制方式,传输带宽为

1010000011000011,试确定相应的数字双相码、 2、已知信息代码为 1010000011000011,试确定相应的数字双相码、AMI 码以及 HDB3 码。(6 分)

解:
信息代码: 信息代码:1 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1

数字双相码:10 01 10 01 01 01 01 01 10 10 01 01 01 01 10 10(2 分) 数字双相码:10 01 AMI 码: +1 0 -1 0 0 0 0 0 +1 -1 0 0 0 0 +1 -1(2 分)

HDB3 码:+1 0 -1 0 0 0 -V 0 +1 -1 +B 0 0 +V -1 +1(2 分)

六、 (总分 14 分)采用 13 折线 A 律编码,最小量化间隔为 1 个量化单位,已知抽样 脉冲值为-95 量化单位: (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 位码的均匀量化 11 位码。 解: (1)已知抽样脉冲值 I0=-95,设码组的 8 位码分别为 C1C2C3C4C5C6C7C8。 因为 I0<0,故 C1=0 ——(2分) ——(3分)

又因为 I0>64,且 I0<128,故位于第 4 段,段落码 C2C3C4=011

第 4 段内的量化间隔为 4,由 I0=64+7×4+3 知,I0 位于第 4 段第 7 量化级, C5C6C7C8=0111 ——(3分) ——(1分)

因此,输出码组为 C1C2C3C4C5C6C7C8=00110111 译码输出 -(64+7×4+2/2)=-94, 量化误差为:-95-(-94)=-1(单位)

——(2分)

(2)对应于该 7 位码的均匀量化 11 位码为: C1C2C3C4C5C6C7C8 C9C10C11=00001011110 ——(3分)

低通滤波器如图所示,假设输入是均值为零、 的高斯白噪声, 1、一个 LR 低通滤波器如图所示,假设输入是均值为零、功率谱密度为 n0 /2 的高斯白噪声,试 求: (6 (1)输出噪声的自相关函数; 6 分) 输出噪声的自相关函数; ( (2)输出噪声的方差。 2 分) 输出噪声的方差。 (2 ( 的方差

图1

解: (1) H ( w) =
R (2 分) R + jwL n nR R 1 2 P0 ( w) = pi H ( w) = 0 ? R0 (τ ) = 0 exp(? τ ) (4 分) 2 1 + ( L w)2 4L L R nR 2 (2) σ = R (0) ? R (∞) = 0 (2 分) 4L

2 )=1 )=1 2 )=1 5、已知某(3,1,3)卷积码生成多项式为:g1(x)=1,g2(x)=1+x ,g3(x)=1+x+x 。 已知某( 卷积码生成多项式为:

2

2

(2 画出状态图; (3 (1)画出该编码器电路图; 2)画出状态图; 3)由状态图求输入序列为 11010101 的(3,1, 画出该编码器电路图; ( ( 3)卷积码输出序列。(12 分) 卷积码输出序列。

(1) 编码器电路图 (略) 分) (2)状态图(略) (3) (3, 3) 1, 卷积码输出序列为: 111110010100001110001100

(2

(6 分)

(4

律编码, 个单位, 单位。 3、采用 13 折线 A 律编码,设最小的量化级为 1 个单位,已知抽样脉冲值为 -570 单位。 位码(段内码用自然二进制码)(10 (1)试求逐次比较型编码器输出的 8 位码(段内码用自然二进制码)(10 分) ; 位码(不包括极性码) 位码。 (2 (2)写出对应于该 7 位码(不包括极性码)的均匀量化 11 位码。 2 分) (

解: (1)设码组为 c1c 2 c3 c 4 c5 c6 c 7 c8 极性码:因为抽样脉冲值为-570<0,所以极性码 C1 = 0 。 段落码: I s = 570 > 128 ,故 c2 = 1 (位于后 4 段)
I s = 570 > 512 ,故 c3 = 1 (位于第 7、8 段) I s = 570 < 1024 ,故 c4 = 0 (位于第 7 段)

(1 分) (1 分) (1 分) (1 分)

由这三次比较结果,知道该抽样值处于第 7 段。 段内码:第 7 段起始电平为 512,长度为 1024—512=512 个量化单位,再进 行 16 级均匀量化,量化间隔为 512/16=32 个量化单位。
I ω = 512 + 32 × 8 = 768, 所以I s < I ω , 故c5 = 0; I ω = 512 + 32 × 4 = 640, 所以I s < I ω , 故c6 = 0;

(1 分) (1 分) (1 分) (1 分) (1 分)

编码器输出组为 01100001。 (2)11 位码为:01000110000

(1 分)

采用图 2 中所画的系统传送码元速率 RB = 1000 Baud 的数字基带信号, 的数字基带信号, 4、 试问能否满足无码间串扰的条 件?哪一种传输特性较好?并简要说明其理由。 12 分) 哪一种传输特性较好?并简要说明其理由。 (12 (



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