《通信原理》期末復(fù)習(xí)試題.doc

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《通信原理》期末復(fù)習(xí)試題<一> 一.填空題：（每個空0.5分，共15分） 1.基帶傳輸系統(tǒng)的總誤碼率依賴于 和 之比。 2.調(diào)制信道對信號的干擾分為 和 兩種。 3.若線形系統(tǒng)的輸入過程是高斯型的，則輸出是 型的。 4.通斷鍵控信號（OOK）的基本的解調(diào)方法有 及 。 5.隨參信道的傳輸媒質(zhì)的三個特點分別為 、 、 。 6.根據(jù)乘性干擾對信道的影響，可把調(diào)制信道分為 和 兩大類。 7.包絡(luò)檢波法的系統(tǒng)誤碼率取決于 和 。 8.起伏噪聲又可分為 、 及 。 9.數(shù)字基帶信號的功率譜密度可能包括兩部分即 和 。 10.二進制振幅鍵控信號的產(chǎn)生方法有兩種，分別為 和 。 11.模擬信號是利用 、 和 來實現(xiàn)其數(shù)字傳輸?shù)摹? 12.模擬信號數(shù)字傳輸系統(tǒng)的主要功能模塊是 、 和 。 13.設(shè)一分組碼（110110）；則它的碼長是 ，碼重是 ，該分組碼與另一分組碼（100011）的碼距是 。 14.在 情況下，消息的平均信息量最大。 15.一個連續(xù)信道的信道容量受 、 、 “三要素”的限制。 16.一個均值為零的平穩(wěn)高斯窄帶隨機過程的包絡(luò)的一維分布是 ，而其相位的一維分布是 。 17.信道傳輸信息的速率與 、 以及 有關(guān)。 18.數(shù)字通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)是 和 。 19.常見的隨機噪聲可分為 、 和 三類。 20.二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)有三種基本信號，分別為 、 和 。 衡量通信系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)主要有 和 ，具體對數(shù)字通信系統(tǒng)而言，前者常用 來衡量，后者常用 來衡量。 21.在數(shù)字通信中，產(chǎn)生誤碼的因素有兩個：一是由傳輸特性不良引起的 ，二是傳輸中疊加的 。 22.根據(jù)香農(nóng)公式，理想解調(diào)器的輸入信噪比和帶寬與輸出信噪比和帶寬之間滿足 。 23.恒參信道的傳輸特性通?？梢杂? 和 來表征。 二.判斷題：（正確劃“√”，錯誤劃“ ”；每題0.5分，共5分） 1.碼元傳輸速率與信息傳輸速率在數(shù)值上是相等的。（ ） 2.一般說來，通過鍵控法得到二進制移頻建控信號（2FSK）的相位（、）與序列無關(guān)。（ ） 3.任何一個采用線性調(diào)制的頻帶傳輸系統(tǒng)，總可以由一個等效的基帶傳輸系統(tǒng)所替代。（ ） 4.白噪聲是根據(jù)其概率密度函數(shù)的特點定義的。（ ） 5.基帶傳輸系統(tǒng)的總誤碼率與判決門限電平有關(guān)。（ ） 6.對于受到高斯白噪聲干擾的連續(xù)信道， B與可以互換。（ ） 7.恒參信道對信號傳輸?shù)挠绊懯亲兓瘶O其緩慢的，因此，可以認(rèn)為它等效于一個時變8.的線性網(wǎng)絡(luò)。（ ） 8.對于受到高斯白噪聲干擾的連續(xù)信道，若增加信道帶寬B，則信道容量C無限制地增加。（ ） 9.小信噪比時，調(diào)頻系統(tǒng)抗噪聲性能將比調(diào)幅系統(tǒng)優(yōu)越，且其優(yōu)越程度將隨傳輸帶寬的增加而增加。（ ） 10.一種編碼的檢錯和糾錯能力與該編碼的最小碼距的大小有直接關(guān)系。（ ） 11.信息與消息在概念上是一致的，即信息就是消息，消息就是信息。（ ） 平穩(wěn)隨機過程的自相關(guān)函數(shù)具有任意的形狀。（ ） 12.對于數(shù)字基帶信號的功率譜密度的連續(xù)譜部分總是存在的，而離散譜可有可無。（ ） 13.在大信噪比情況下，AM信號檢波器的調(diào)制制度增益隨基帶信號的支流分量的減少而減少。（ ） 14.對于受到高斯白噪聲干擾的連續(xù)信道，若，則信道容量。（ ） 15.對于受到高斯白噪聲干擾的連續(xù)信道，若信源的信息速率R小于或等于信道容C，則理論上可實現(xiàn)無誤差傳輸。（ ） 三.選擇題：（每題1分，共10分） 1.一個隨機過程是平穩(wěn)隨機過程的充分必要條件是 。 （A） 隨機過程的數(shù)學(xué)期望與時間無關(guān)，且其相關(guān)函數(shù)與時間間隔無關(guān)； （B） 隨機過程的數(shù)學(xué)期望與時間無關(guān)，且其相關(guān)函數(shù)僅與時間間隔有關(guān)； （C） 隨機過程的數(shù)學(xué)期望與時間有關(guān)，且其相關(guān)函數(shù)與時間間隔無關(guān)； （D） 隨機過程的數(shù)學(xué)期望與時間有關(guān)，且其相關(guān)函數(shù)與時間間隔有關(guān)； 2.下列屬于線性調(diào)制的是 。 相移鍵控； （B）頻移鍵控； （C）振幅鍵控； （D）角度調(diào)制。 3.采用同步解調(diào)殘留邊帶信號時，只要殘留邊帶濾波器的截止特性在載頻處具有 特性，就能夠準(zhǔn)確地恢復(fù)所需的基帶信號。 （A）互補 （B）對稱 （C）互補對稱 （D）沒有特殊要求 4.若，，，則隨機過程與 。 （A） 不相關(guān)；（B）相關(guān)； （C）正交； （D）獨立。 5.對于AM調(diào)制系統(tǒng)，在大信噪比情況，采用包絡(luò)檢波器解調(diào)時的性能比同步檢測器時的性能 。 （A）高 （B）低 （C）相等 （D）幾乎一樣 6.如上圖所示的四條函數(shù)曲線，哪一條不是平穩(wěn)過程的正確的自相關(guān)函數(shù)曲線 。 線形調(diào)制系統(tǒng)的調(diào)制制度增益 。 （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)。 7.通斷鍵控信號（OOK）的帶寬是基帶脈沖波形帶寬的 倍。 （A）1 （B）2 （C）3 （D）2/3 下列哪一種信號的傳輸帶寬與AM信號傳輸帶寬相同 。 基帶信號；（B）雙邊帶信號；（C）單邊帶信號；（D）殘留邊帶信號。 8.采用同步解調(diào)殘留邊帶信號時，只要殘留邊帶濾波器的截止特性在載頻處具有 特性，就能夠準(zhǔn)確地恢復(fù)所需的基帶信號。 （A）互補 （B）對稱 （C）互補對稱 （D）沒有特殊要求 9.下列關(guān)于群延遲畸變與幅度畸變說法正確的是 。 （A） 群延遲畸變是線性畸變，幅度畸變是非線性畸變； （B） 群延遲畸變、幅度畸變都是線性畸變； （C） 群延遲畸變是非線性畸變，幅度畸變是線性畸變； （D） 群延遲畸變、幅度畸變都是非線性畸變。 10.在相同的大信噪比下，通斷鍵控信號（OOK）同步檢測時的誤碼率比包絡(luò)檢波時的誤碼率 。 （A） 低 （B）高 （C）一樣 （D）沒有可比性 11.在抗加性高斯白噪聲性能方面，2ASK、2FSK、2PSK從差到優(yōu)的次序 。 （A） 2FSK、2ASK、2PSK；（C）2ASK、2FSK、2PSK； （B） 2ASK、2PSK、2FSK；（D）2PSK、2FSK、2ASK。 12.窄帶噪聲的同相分量與正交分量具有如下性質(zhì) 。 （A）與都具有帶限性質(zhì)；（B）與都具有帶通性質(zhì)； （C）與都具有高通性質(zhì)；（D）與都具有低通性質(zhì)。 13.在帶寬與信噪比互換關(guān)系上，下列 性能與理想通信系統(tǒng)性能差距最小。 （A）SSB 系統(tǒng)； （B）FM 系統(tǒng)； （C）ΔM 系統(tǒng)； （D）PCM 系統(tǒng) 14.在一個碼組內(nèi)糾正位錯誤，同時檢測個誤碼，要求最小距離應(yīng)為 。 （A） （B） （C） （D） 15.傳輸速率為9600 B的二進制數(shù)碼流，所需的最小傳輸帶寬為 。 （A）3.2 kHz （B）4.8 kHz （C）1.6 kHz （D）9.6 kHz 四.作圖題：（5分） 1．設(shè)發(fā)送數(shù)字信息為1001101，則畫出2ASK、2FSK、2PSK和2DPSK的波形示意圖并求出相應(yīng)的相對碼序列。 2．已知數(shù)字信息，分別以下列兩種情況畫出2PSK，2DPSK的波形以及寫出相對碼。 （1）碼元速率為1200 B，載波頻率為1200 Hz； （2）碼元速率為1200 B，載波頻率為1800 Hz； 五. 簡答題：（每題5分，共30分） 1.數(shù)字通信有哪些主要優(yōu)點？假設(shè)恒參信道的傳輸特性為，相頻特性為，則它的不失真條件是什么？ 什么是群延遲—頻率特性()，其表達式是什么？ 2.為什么雙邊帶解調(diào)器的調(diào)制制度增益是單邊帶的二倍？ 什么是門限效應(yīng)？AM信號采用包絡(luò)檢波法解調(diào)時為什么會產(chǎn)生門限效應(yīng)？ 3.消除碼間干擾的方法有幾種，并說明它們的思想？ 什么是“倒π現(xiàn)象”？為什么二進制移相鍵控信號會出現(xiàn)“倒π現(xiàn)象” 4.為什么DSB信號的解調(diào)器使信噪比改善一倍？ 什么是眼圖？由眼圖模型可以說明基帶傳輸系統(tǒng)的哪些性能？ 5.無碼間干擾時，基帶傳輸系統(tǒng)的誤碼率取決于什么？怎樣才能降低系統(tǒng)的誤碼率？ DSB調(diào)制系統(tǒng)和SSB調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能是否相同？為什么？ 6.窄帶高斯白噪聲中的“窄帶”、“高斯”、“白”的含義各是什么？ 六.計算題：（1、2、3每題10分；4每題5分，共35分） 1.已知二進制數(shù)字信號每個碼元占有的時間為1ms，1、0碼等概率出現(xiàn)，求（1）碼元速率；（2）每秒種的信息量；（3）信息速率。 2.黑白電視機圖像每幅含有個像素，每個像素有16個等概率出現(xiàn)的亮度等級。要求每秒種傳輸30幀圖像。若信道輸出=30dB，計算傳輸該黑白電視圖像所要求的信道的最小帶寬。 3.設(shè)某信道具有均勻的雙邊噪聲功率譜密度W/Hz,在該信道中傳輸抑制載波的雙邊帶信號，并設(shè)調(diào)制信號的頻帶限制在5kHz，而載波為100kHz，已調(diào)信號的功率為10kW。若接收機的輸入信號在加至解調(diào)器之前，先經(jīng)過一理想帶通濾波器濾波，試問： 該理想帶通濾波器應(yīng)具有怎樣的傳輸特性； 解調(diào)器輸入端的信噪功率比為多少？ 解調(diào)器輸出端的信噪功率比為多少？ 求出解調(diào)器輸出端的噪聲功率譜密度，并用圖形表示出來。 4.已知濾波器的具有如下圖所示的特性（碼元速率變化時特性不變），當(dāng)采用以下碼元速率時（假設(shè)碼元經(jīng)過了理想抽樣才加到濾波器）： 碼元速率Baud；(b)碼元速率Baud；(c) 碼元速率Baud；(d) 碼元速率Baud。問： 哪種碼元速率不會產(chǎn)生碼間串?dāng)_？為什么？ 哪種碼元速率根本不能用？為什么？ 哪種碼元速率會產(chǎn)生碼間串?dāng)_，但還可以用？為什么？ 5.一種設(shè)輸入隨機過程（右圖）是平穩(wěn)的，其功率譜密度為，求系統(tǒng)輸出的功率譜密度。 6.設(shè)隨機二進制脈沖序列碼元間隔為，經(jīng)過理想抽樣以后，送到如下圖中的幾種濾波器，指出哪種會引起碼間串?dāng)_，哪種不會引起碼間串?dāng)_，說明理由。 7.若是平穩(wěn)隨機過程，其功率譜密度，將它加于下圖所示系統(tǒng)，試確定該系統(tǒng)輸出隨機過程的功率譜密度和相關(guān)函數(shù)。 8.設(shè)最高頻率為3 kHz的話音信號經(jīng)DSB調(diào)制后，在MHz的高頻信道上傳遞10 km。信道傳輸?shù)墓β仕ズ臑?0 dB/km，信道中存在高斯白噪聲，其雙邊功率譜密度為W/Hz，要求接收輸出信噪比dB。 （1）請畫出解調(diào)方框圖（應(yīng)注明各方框主要參數(shù)）； （2）試確定輸出噪聲功率譜密度； （3）試確定最小平均發(fā)送功率。 9.二進制數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)如左圖所示，設(shè)， ?，F(xiàn)已知 （1）若的雙邊功率譜密度為W/Hz，試確定的輸出噪聲功率； （2）若在抽樣時刻KT（K為任意正整數(shù)）上，接收濾波器的輸出信號以相同概率取0，A電平，而輸出噪聲取值V服從下述概率密度分布的隨機變量，即： ， 試求系統(tǒng)最小誤碼率 Pe 。 《通信原理》期末復(fù)習(xí)試題<一>答案 一 填空題：（每個空0.5分，共15分） 信號峰值、噪聲均方根值。 乘性干擾、加性干擾。 高斯。 非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波法）、相干解調(diào)（同步檢測法）。 對信號的耗衰隨時間而變、傳輸?shù)臅r延隨時間而變、多徑傳播。 恒參信道、隨參信道。 系統(tǒng)輸入信噪比、歸一化門限值。 熱噪聲、散彈噪聲、宇宙噪聲。 連續(xù)譜、離散譜。 模擬幅度調(diào)制法、鍵控法。 抽樣、量化、編碼。 A/D、數(shù)字傳輸系統(tǒng)、D/A。 6、 4、 3。 等概率。 信道的帶寬（B）、信道輸出的信號功率（S）、噪聲單邊功率譜密度（）。 瑞利分布、均勻分布。 單位時間傳送的符號數(shù)目、信息源的概率分布、信道干擾的概率分布。 傳輸速率、差錯率。 單頻噪聲、脈沖噪聲、起伏噪聲。 振幅鍵控（ASK）、移頻鍵控（FSK）、移相鍵控（PSK）。 1. 有效性、可靠性；碼元速率，誤碼率。 2. 碼間串?dāng)_，加性噪聲。 3. 4. 幅度—頻率特性、相位—頻率特性。 二 判斷題：（正確劃“”，錯誤劃“√”；每題0.5分，共5分） √ √ √ √ √ √ √ 三 選擇題：（每題1分，共10分） B C C A C A D B B C B A C D B A B ； 四 論述題：（每題5分，共30分） 答： （1） 數(shù)字傳輸?shù)目垢蓴_能力強，尤其在中繼時，數(shù)字信號可以再生而消除噪聲的積累； （2） 傳輸差錯可以控制，從而改善了傳輸質(zhì)量； （3） 便于使用現(xiàn)代數(shù)字信號處理技術(shù)來對數(shù)字信息進行處理； （4） 數(shù)字信息易于作高保密性的加密處理； （5） 數(shù)字通信可以綜合傳輸各種消息，使通信系統(tǒng)功能增強。 答：不失真條件： 滿足： 為一條水平線； 成線性關(guān)系 群延遲—頻率特性：頻率特性對頻率的導(dǎo)數(shù)。 答：因為是單邊帶信號中的分量被解調(diào)器濾除了，而它在解調(diào)器輸入端確是信號功率的組成部分。 答：門限效應(yīng)： 就是當(dāng)包絡(luò)檢波器的輸入信噪比降低到一個特定的數(shù)值后，檢波器輸出信噪比出現(xiàn)急劇惡化的一種現(xiàn)象。 因為，門限效應(yīng)是由包絡(luò)檢波器的非線性解調(diào)作用所引起的，而AM信號采用了包絡(luò)檢波法，所以會產(chǎn)生門限效應(yīng)。 答：1）奈奎斯特第一準(zhǔn)則： 為了消除碼間干擾，則基帶傳輸特性應(yīng)滿足： 或 2）奈奎斯特第二準(zhǔn)則： 有控制地在某些碼元的抽樣時刻引入碼間干擾，而在其余碼元的抽樣時刻無碼間干擾，那么就能使頻帶利用率提高到理論上的最大值，同時又可以降低對定時精度的要求。 3）頻域均衡 在基帶系統(tǒng)中插入一種可調(diào)（也可不調(diào)）濾波器將能減少碼間干擾的影響。頻域均衡就是利用可調(diào)濾波器的頻率特性去補償基帶系統(tǒng)的頻率特性，使包括可調(diào)濾波器在內(nèi)的基帶系統(tǒng)的總特性滿足實際性能的要求。 答：在數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)中，如果采用絕對移相方式，由于發(fā)送端是以某一個相位作為基準(zhǔn)的，因而在接收端系統(tǒng)中也必須有這樣一個固定基準(zhǔn)相位作參考。如果這個參考相位發(fā)生變化（0相位變相位或相位變0相位），則恢復(fù)的數(shù)字信息就會發(fā)生0變?yōu)?或1變?yōu)?，從而造成錯誤的恢復(fù)。而實際通信時，參考基準(zhǔn)相位的隨機跳變是可能的，而且在通信過程中不易被發(fā)覺，就會在接受端發(fā)生錯誤的恢復(fù)，這種現(xiàn)象就稱為“倒現(xiàn)象”。 因為二進制移相鍵控信號采用是絕對移相方式，所以就可能出現(xiàn)““倒現(xiàn)象”。 答：因為它采用同步解調(diào)，使輸入噪聲中的一個正交分量被消除的緣故。 答：眼圖是指用示波器顯示用實驗手段估計系統(tǒng)性能的圖形，因為在傳輸二進制信號波形時，它很像人的眼睛。 它能說明基帶傳輸系統(tǒng)的性能有： 最佳抽樣時刻應(yīng)是“眼睛”張開最大的時刻； 對定時誤差的靈敏度可由眼圖的斜邊之斜率決定，斜率越陡，對定時誤差就越靈敏； 圖的陰影區(qū)的垂直高度表示信號幅度畸變范圍； 圖中央的橫軸位置應(yīng)對應(yīng)判決門限電平； 在抽樣時刻上，上下兩陰影區(qū)的間隔距離之半為噪聲的容限（或稱噪聲邊際），即若噪聲瞬時值超過這個容限，則就可能發(fā)生錯誤判決。 答：基帶傳輸系統(tǒng)的誤碼率依賴于信號峰值A(chǔ)與噪聲均方根值之比，而與采用什么樣的信號形式無關(guān)，但這里的信號形式必須是能夠消除碼間干擾的。 若比值越大，則誤碼率就越小。 答：相同。 因為單邊帶信號所需帶寬僅僅是雙邊帶的一半。因而，在噪聲功率譜密度相同的情況下，雙邊帶解調(diào)器的輸入噪聲功率是單邊帶的二倍，從而也使雙邊帶解調(diào)器輸出噪聲功率比單邊帶的大一倍。因此，盡管雙邊帶解調(diào)器的制度增益比單邊帶的大，但它的實際解調(diào)性能不會優(yōu)于單邊帶的解調(diào)性能。不難看出，如果解調(diào)器的輸入噪聲功率譜密度相同，輸入的信號功率也相同，則雙邊帶和單邊帶在解調(diào)器輸出端的信噪比是相等的。這就是說，從抗噪聲的觀點看，單邊帶的解調(diào)性能和雙邊帶是相同的。元相對相位的差唯一決定信息符號，這樣避免了絕對移相方式中的“倒現(xiàn)象”。 11. 答：“窄帶”是指系統(tǒng)的頻帶比起中心頻率來小得多的系統(tǒng)； “白”是指噪聲的功率譜密度服從均勻分布； “高斯” 是指噪聲的概率密度函數(shù)服從正態(tài)分布。 五 計算題：（1、2、3每題10分；4每題5分，共35分） 解： （1） B （2） 每秒鐘的信息量即為信息速率： bps （3） bit/s (bps) 解： （1） 每個像元的平均信息量 ， （2） 一幀圖片的平均信息量 bit （3） 每秒內(nèi)傳送的信息量 每秒有30幀 每秒內(nèi)傳送的信息量為： bit （4） 信息速率 由上可知： bps （5） 由于信道容量，故信道帶寬： Hz 其中： 要求信道的最小帶寬為： Hz 解： （1） 了保證信號順利通過和盡可能地濾除噪聲，帶通濾波器的寬度等于已調(diào)信號帶寬，即： kHz 其中心頻率為100 kHz，故有： （2） 已知： kw w 故輸入信噪比： （3） 因有 故輸出信噪比： （4） 根據(jù)雙邊帶解調(diào)器的輸出噪聲與輸入噪聲功率關(guān)系，有： w 故： w/Hz 解： 由圖可知帶寬為1000Hz，奈奎斯特速率為2000 Baud 由此可得： （a） Baud，不會產(chǎn)生碼間串?dāng)_； （b）（d）碼元速率根本不能用； （c） Baud會引起碼間串?dāng)_；但還可以用。 解： 方法一： 由圖可得輸出： 故： 根據(jù)： 方法二： 該系統(tǒng)的單位沖擊響應(yīng) 故其傳遞特性： 因而： 解： 在區(qū)間上，前后碼元的疊加為矩形，所以這種濾波器是無碼間串?dāng)_； 在區(qū)間上，前后碼元的疊加不為矩形，所以這種濾波器是有碼間串?dāng)_； 7. 解： 顯然，所以 輸出功率譜密度為 又因為 所以 8. 解： （1）如下圖所示，其中BPF的傳輸特性為 LTP的傳輸特性為 （2）輸出噪聲功率為 W 所以輸出噪聲功率譜密度為 W/Hz （3）要求dB，即要求，此時接收機輸入功率 ，又由于信道損耗為1010 dB，故最小平均發(fā)送功率為 W BPF LPF DSB 9. 解：（1）由圖知接收濾波器輸入噪聲雙邊功率譜密度為，則接收濾波器輸出噪聲雙邊功率譜密度為 接收濾波器輸出噪聲功率為 （2）系統(tǒng)總的誤碼率為 在單極性波形情況下，和分別為 式中是判決門限，誤碼率 可以通過求偏導(dǎo)數(shù)得到最佳判決門限， 當(dāng)時， 化簡上式可得到最佳判決門限，此時系統(tǒng)誤碼率為 13