數(shù)據(jù)通信習(xí)題

1、? 簡(jiǎn)述消息、信息、信號(hào)、數(shù)據(jù)的區(qū)別與聯(lián)系。? 試比擬異步傳輸與同步傳輸?shù)奶攸c(diǎn)。? 設(shè)在 125ps( 皮秒 10-12 )內(nèi)傳輸 128 個(gè)碼元，? 如果為二進(jìn)制碼元或四進(jìn)制，試分別計(jì)算信息傳輸速率? 假設(shè)該信息在 5s 內(nèi)有 3 個(gè)碼元產(chǎn)生誤碼，試問(wèn)其誤碼率為多少？? 1. 對(duì)于帶寬為 3kHz 的信道 ,設(shè)有 8 種不同的物理狀態(tài)來(lái)表示數(shù)據(jù), 那么按奈奎斯特定理 ,最大限制的數(shù)據(jù)速率是多少? 解：由奈奎斯特定理? C = 2 B log2 M (b/s)=2 x 3000 x Iog28= 18000 (b/s)? 實(shí)際中，信噪比常以分貝 db 為單位計(jì)量， (db)=10*IgS/N

2、。假設(shè)信噪比為 30db, 試問(wèn)： 按香農(nóng)定理 ,最大限制的數(shù)據(jù)速率是多少? 解：? 這里有 10xIgS/N = 30? 得： S/N = 1030/10 = 1000? 由香農(nóng)公式得最大的限制速率為：C = B x Iog2(1+S/N) = B x Iog21001? 1. 簡(jiǎn)述信號(hào)的分類及定義? 解：? 隨機(jī)信號(hào)與確定性信號(hào)? 連續(xù)信號(hào)與離散信號(hào)? 周期信號(hào)與非周期信號(hào)? 2. 簡(jiǎn)述信號(hào)的時(shí)域分析與頻域分析的特點(diǎn)，及二者之間的聯(lián)系? 解：? 表示信號(hào)的時(shí)間函數(shù)， 包含了信號(hào)的全部信息量， 信號(hào)的特性首先表現(xiàn)為它 的時(shí)間特性。 時(shí)間特性 主要指信號(hào)隨時(shí)間變化快慢、幅度變化的特性。? 同一

3、形狀的波形重復(fù)出現(xiàn)的周期長(zhǎng)短? 信號(hào)波形本身變化的速率如脈沖信號(hào)的脈沖持續(xù)時(shí)間及脈沖上升 和下降邊沿陡直的程度? 以時(shí)間函數(shù)描述信號(hào)的圖象稱為 時(shí)域圖 ，在時(shí)域上分析信號(hào)稱為 時(shí)域分析 。? 信號(hào)還具有 頻率特性，可用信號(hào)的 頻譜函數(shù) 來(lái)表示。在頻譜函數(shù)中，也包含 了信號(hào)的全部信息量。 頻譜函數(shù)表征信號(hào)的各頻率成分， 以及各頻率成分的 振幅和相位。? 頻譜：對(duì)于一個(gè)復(fù)雜信號(hào)，可用傅立葉分析將它分解為許多不同頻 率的正弦分量，而每一正弦分量那么以它的振幅和相位來(lái)表征。將各 正弦分量的振幅與相位分別按頻率上下次序排列成頻譜。? 頻帶：復(fù)雜信號(hào)頻譜中各分量的頻率理論上可擴(kuò)展至無(wú)限，但因原始信號(hào)的能量

4、一般集中在頻率較低范圍內(nèi)，在工程應(yīng)用上一般忽略高于某一頻率的分量。頻譜中該有效頻率范圍稱為該信號(hào)的頻帶。? 以頻譜描述信號(hào)的圖象稱為 頻域圖，在頻域上分析信號(hào)稱為 頻域分析 。 信號(hào)的 頻譜函數(shù)和信號(hào)的 時(shí)間函數(shù) 既然都包含了信號(hào)的全部信息量，都能表示出信號(hào)的特 點(diǎn),那么，信號(hào)的時(shí)間特性與頻率特性必然具有密切聯(lián)系。?3.簡(jiǎn)述周期信號(hào)與非周期信號(hào)的頻域分析方法，及二者之間的聯(lián)系? 解：? 根據(jù)傅立葉變換原理，通常任何信號(hào)都可表示成各種頻率成分的正弦波之 和。? 對(duì)于任何一個(gè)周期為 T、且定義在區(qū)間-T/2, T/2內(nèi)的周期信號(hào)f(t)，都 可以用上述區(qū)間內(nèi)的三角傅立葉級(jí)數(shù)表示? 用正交函數(shù)集來(lái)表

5、示周期信號(hào)另一種更常用的方法是傅立葉級(jí)數(shù)的指數(shù)表 示法，稱為指數(shù)傅立葉級(jí)數(shù)。? 當(dāng)n取-a和+ g之間包括0在內(nèi)的所有整數(shù)，那么函數(shù)集ejn w t其中n=0, 1, 2,丨為一完備的正交函數(shù)集。任意周期信號(hào)f(t)可在時(shí)間區(qū)間-T/2,T/2丨內(nèi)用此函數(shù)集表示為。? 如果在表示周期信號(hào) f(t)的傅立葉級(jí)數(shù)中令周期Tfg,那么在整個(gè)時(shí)間內(nèi)表示f(t)的傅立葉級(jí)數(shù)也能在整個(gè)時(shí)間內(nèi)表示非周期信號(hào)。? 當(dāng)T增加時(shí)，基頻w 1變小，頻譜線變密，且各分量的振幅也減小，但頻 譜的形狀不變。在 Tfg的極限情況下，每個(gè)頻率分量的幅度變?yōu)闊o(wú)窮小， 而頻率分量有無(wú)窮多個(gè)，離散頻譜變成了連續(xù)頻譜。這時(shí)，f(t)

6、已不是n w 1的離散函數(shù)，而是w的連續(xù)函數(shù)。? 當(dāng)Ttr 時(shí)，求和變成了取積分，Aw變成 dw , nw 1用w表示。? 1.設(shè)二進(jìn)制符號(hào)序列為 ,試以矩形脈沖為例，分別畫出相應(yīng)的單極性波形、雙極性碼波形、單極性歸零碼波形、雙極性歸零碼波形、二進(jìn)制差分碼波形 及8電平波形。? 解：? 這里注意二進(jìn)制差分碼分為傳號(hào)差分碼和空號(hào)差分碼兩種。? 8電平波形：110010001 110 6 2 1 6，以下圖是單極性 8電平波形HDB3碼編碼規(guī)那么 先把消息代碼變換成 AMI碼，當(dāng)沒(méi)有?4個(gè)連0串時(shí)，結(jié)束編碼； 當(dāng)出現(xiàn)?4個(gè)以上連0串時(shí)，那么將每4個(gè)連0小段的第4個(gè)0變換成與其前一非 0符號(hào)同極性的

7、符號(hào)，稱為破壞符號(hào)V (即+1記為+V , -1記為-V)。 當(dāng)相鄰V符號(hào)之間有奇數(shù)個(gè)非 0符號(hào)時(shí)，結(jié)束編碼；當(dāng)有偶數(shù)個(gè)非 0符號(hào)時(shí)，將該小段的第1個(gè)0變換成+B或-B , B符號(hào)的極性與前一非 0符號(hào)的相反，并讓后面的 非0符號(hào)從V符號(hào)開始再交替變化。例如：代碼：10000 1000 0 1100001 1AMI 碼：-10000 +1 000 0 -1+10000-1+1HDB3 碼：-1000 -V+1 000 +V -1+1-B00-V+1-1?假設(shè)消息代碼序列為,畫出對(duì)應(yīng)的AMI碼和HDB3 碼。? 解：?代碼：11 0 0 0 0 0 00 001 001 1 0?AMI 碼：+1

8、-1 0000 000 00 +10 0-1 +10?HDB3 碼:+1-1 000 -V +B 0 0 +V 0-1 00 +1-1 0?圖略。? 3設(shè)基帶傳輸系統(tǒng)的發(fā)送濾波器、信道及接收濾波器組成總特性為H( 3 )，三角形3 :-400 n , 400，幅值為1，試問(wèn)以何種速率進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，在采樣點(diǎn)上能消除碼間干 擾。? 解：該理想基帶傳輸系統(tǒng)(具有理想低通特性)? n /T=400 n ,所以 T = 1/400 ;所需最小帶寬 B=1/2T=200 ,? 從圖中可以看到，h(t)在t=0時(shí)有最大值2B,而在t=k/2B k為非零整數(shù) 的各瞬間均為零。顯然，只要令T=1/2B=1/f，

9、也就是碼元寬度為1/2B，就H( 3 )造成時(shí)間延遲可以滿足無(wú)碼間串?dāng)_的要求，接收端在k/2B時(shí)刻忽略 的抽樣值中無(wú)串?dāng)_值積累，從而消除碼間串?dāng)_。? 顯然，理想低通傳輸函數(shù)的頻帶利用率為2 Baud/Hz用率，因?yàn)槿绻到y(tǒng)用高于1/T的碼元速率傳送信碼時(shí)，假設(shè)降低傳碼率，即增加碼元寬度 在抽樣點(diǎn)上也不會(huì)出現(xiàn)碼間串?dāng)_。這是最大的頻帶利 將存在碼間串?dāng)_。T，使之為1/2B的整數(shù)倍時(shí)，由圖可知,但是，這時(shí)系統(tǒng)的頻帶利用率將相應(yīng)降低。? 可畫出理想低通系統(tǒng)的傳遞函數(shù)和沖激響應(yīng)曲線。? 理想低通信號(hào)在t= nn (n豐0)時(shí)有周期性零點(diǎn)。? 如果發(fā)送碼元波形的時(shí)間間隔為T,接收端在t=nT時(shí)抽樣，就能到

10、達(dá)無(wú)碼間串?dāng)_。下頁(yè)圖為這種情況下無(wú)碼間串?dāng)_的示意圖。S()S0T/ T 0/ T理想低通系統(tǒng)的傳遞函數(shù)和沖激響應(yīng)曲線：?5.簡(jiǎn)述數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的組成及各局部功能。? 解：略。?6.簡(jiǎn)述數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)的組成及各局部功能。? 解：略。?7二元序列為 101101001，畫出以下情況的 2ASK、2PSK和2DPSK波形：2倍1.5倍2倍，即碼元周期為載波周期的2倍，相應(yīng)的波形?載頻為碼元速率的?載頻為碼元速率的 解：?載頻為碼元速率的 見下頁(yè)圖? 2PSK信號(hào)的相位與信息代碼的關(guān)系是：前后碼元相異時(shí)， 2PSK信號(hào)相位變化180,相同時(shí)2PSK信號(hào)相位不變，可簡(jiǎn)稱為 異變同不變。? 2DPSK

11、信號(hào)的相位與信息代碼的關(guān)系是：碼元為“1時(shí)，2DPSK信號(hào)的相位變化180 。碼元為“ 0時(shí)，2DPSK信號(hào)的相位 不變，可簡(jiǎn)稱為 “1變0不變。?載頻為碼元速率的1.5倍，即碼元周期為載波周期的1.5倍，相應(yīng)的波形見下頁(yè)圖i原始101101001111112ASK 0000i2PSKV V7 VJ V7 Vv/ /V VJ uV JU VJ V! V V2DPSKJ VV VJ VJ VV J! V M7 V載頻為碼元速率的 2倍原始101101001i2ASK00002PSKl 廠VV /VV2DPSKVV VyT7-VV VVVfc-VV V7 VU VV/VV VVV載頻為碼元速率的1

12、.5倍? 信道可用的信號(hào)傳輸頻帶為6003000 Hz,取載頻為1800 Hz,試說(shuō)明：?(1)采用a =1升余弦滾降基帶信號(hào)時(shí)，QPSK調(diào)制可以傳輸2400 bit/s數(shù)據(jù)；?(2)采用a =0.5升余弦滾降基帶信號(hào)時(shí),8PSK調(diào)制可以傳輸4800 bit/s數(shù)據(jù)? 解:信道帶寬為 Bc=(3000-600) Hz=2400 Hz?(1) a =1時(shí)QPSK系統(tǒng)的頻帶利用率n b=(log2M) / (1+ a ) =1 bps/Hz數(shù)據(jù)傳輸速率Rb=Bc? n b=2400 x 1 bit/s=2400 bit/s?(2) a =0.5時(shí)8PSK系統(tǒng)的頻帶利用率n b= =(log2M)

13、/ (1+ a ) =2 bps/Hz數(shù)據(jù)傳輸速率Rb=Bc? n b=2400 x 2 bit/s=4800 bit/s?10.采用8PSK調(diào)制傳輸4800 bit/s數(shù)據(jù)，最小理論帶寬為多少？? 解：8PSK系統(tǒng)的最大頻帶傳輸利用率為? n b=(log2M) / (1+ a ) =3 bps/Hz? 理論最小帶寬為：Bc = Rb / n b=4800 x 3 = 1600 Hz? 4假設(shè)圖7.1所示的插入導(dǎo)頻法的發(fā)送端方框圖中，a2sin 3 ct不經(jīng)90度移相，直接與已調(diào)信號(hào)相加輸出，試證明接收端的解調(diào)輸出中含有直流含量。? 解：在發(fā)送端：在接收端:v(t) u0t Asin ctx(t)Asin ct Asin ct Asin ct12A21 x(t)(1 cos2 ct)1212經(jīng)過(guò)低通濾波器后:-A21 x(t) - A21 x(t)cos2 ctv(t) -A2 -A2x(t)2 2帶通低通濾波器相關(guān)譯碼器/co 泗w移一90柑-4憾波器W2：設(shè)某孵傳輸系統(tǒng)中繃同步采用7也長(zhǎng)的巴克碼(1110010),采用連貫式插入法假設(shè)輸入二進(jìn)制頼為試畫端同步碼朗器輸出波形(刪決門限 為45) 0#?：略(2)01011100111100100? P