通信習題及答案

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上一、已知：題一圖其中：是均值為零的白高斯噪聲，其雙邊功率譜密度為瓦Hz,求和相互統(tǒng)計獨立的條件，即和 應具有何種關系？請加以證明。（12分）二、一Weaver單邊帶調制器示于圖中，其中基帶信號，請選擇適當?shù)腤， ， 值，使輸出信號的載頻為1M ，調制信號的頻率為1K 。請寫出具體的推導步驟。(12分)題二圖三、如圖所示的Armstrong型調頻器是由窄帶調頻器經(jīng)倍頻后得到寬帶調頻信號，此窄帶調頻信號的最大相位偏移為0.1弧度，調頻器輸出的調頻信號載頻為104M ，最大頻偏為75K 。a. 若基帶信號帶寬為15K ，振蕩器的輸出頻率為100K ，請求出倍頻器1的倍頻值。

2、b. 由于100K 振蕩器頻率穩(wěn)定度引起104M 載頻的頻率漂移2Hz，請問100KHz振蕩器的頻率漂移值為多少？題三圖四、有12路音頻信號，其中每路信號的頻率范圍為20Hz-20KHz，分別通過截止頻率為7KHz的低通濾波器，將此12路信號時分復用為二進制碼流，如圖所示：a. 最小抽樣速率為多少？b. 若抽樣速率為每秒16000個抽樣，每抽樣的量化電平數(shù)為256，忽略幀同步比特，請求出輸出的二進制信號比特速率值。c. 若升余弦滾降系數(shù)=0.5，為了實現(xiàn)無碼間干擾基帶傳輸，請求出此基帶成形濾波器的截止頻率值。（12分）五、一振幅鍵控（00K）通信的接收系統(tǒng)如圖示，在每碼元期間，振幅鍵控信號或為

3、 ,或為0（等概率出現(xiàn)）。二進制碼元寬度為T（T=1ms）,載頻 =1M ， 是三角波，加性寬帶白高斯噪聲的雙邊功率譜密度為瓦/Hz。a. 如何設計 ，使得在處抽樣時刻的信噪比最大，請寫出濾波器傳遞函數(shù)表示式（或畫出、寫出沖激響應的表示式）。b. 請寫出在處時刻的瞬時信號功率值及信噪比。c. 若在時刻的抽樣值為，請寫出在振幅鍵控兩信號等概出現(xiàn)條件下的最佳判決門限及判決公式。d. 請詳細推導出上述解調器的誤碼率公式。題五圖六、對于一QPSK調制器，載頻為2GHz，其輸入數(shù)據(jù)為二進制不歸零數(shù)據(jù)序列，=1，+1及-1等概出現(xiàn)，且認為它們的出現(xiàn)是相互統(tǒng)計獨立。二進制碼元寬度為。其碼速率 。a. 請畫出

4、QPSK調制器的原理框圖。b. 若在調制之后，未曾受到頻帶限制，請畫出QPSK調制框圖中各點功率譜密度（標上頻率值）。c. 若在調制之后，發(fā)送帶通濾波器是最小帶寬奈奎斯特濾波器，請畫出在此帶通濾波后的QPSK信號功率譜密度。d. 畫出QPSK解調器原理框圖（其中載波恢復電路及位同步電路各用一方框表示即可）。七、a. 試畫出第1類部分響應系統(tǒng)的組成框圖，（含予編碼，相關編碼及譯碼等）b. 設輸入給予編碼器的二進制序列為：請寫出相應的予編碼輸出序列及相關編碼輸出碼序列，譯碼器恢復的值。d. 請寫出該系統(tǒng)中相關編碼器的傳遞函數(shù)及沖激響應公式。通信原理綜合練習題一參考答案一、其中：是均值為零的白高斯噪

5、聲，其雙邊功率譜密度為瓦Hz,求和相互統(tǒng)計獨立的條件，即和 應具有何種關系？請加以證明。（12分）解:白噪聲通過線性系統(tǒng)、得到、為平穩(wěn)高斯隨機過程，均值為0;、統(tǒng)計獨立等效不相關；即互協(xié)方差函數(shù)為0,因、的均值為0，故互相關函數(shù)與互協(xié)方差函數(shù)相等，互相關函數(shù)和互功率譜密度互為傅立葉變換，即;則由;有;題一圖題二圖又知由此得：、獨立的條件為：附：求和的互功率譜密度;已知：據(jù)此有: 二、一Weaver單邊帶調制器示于圖二中，其中基帶信號，請選擇適當?shù)腤， ， 值，使輸出信號的載頻為1M ，調制信號的頻率為1K 。請寫出具體的推導步驟。(12分)題二圖解:選;上LPF輸出的頻譜(下單邊帶)如圖 所示

6、(虛線框內部分):是下單邊帶信號，表示式為:其中:,下LPF輸出為:相加器輸出為:為上單邊帶信號。三、已知是均值為零的白高斯噪聲，雙邊功率譜密度，通過如題圖三所示網(wǎng)絡，求輸出 的一維概率密度函數(shù)。題三圖解：網(wǎng)絡幅頻特性和相頻特性如題四圖所示:題四圖對的移相鍵控信號進行相干解調，解調框題五圖如所示:題五圖、等概率出現(xiàn)，為二進制碼元寬度。分別寫出在發(fā)或情況下，（1）帶通濾波器BPF輸出的信號及噪聲表示式；（2）低通濾波器LPF輸出的信號及噪聲表示式；（3）抽樣時刻的信號及噪聲表示式；（4）最佳判決門限及判決公式；（5）詳細推導相干解調平均誤比特率計算公式。一.填空：（共30分）1.數(shù)字通信系統(tǒng)的主

7、要性能指標是（ ）和（ ）。碼元速率的定義是（ ），單位是（）。信息速率的定義是（），單位是（）。2.窄帶隨機過程可用三種表達式，一為（），二為（），三為（）。3.在隨參信道中發(fā)生瑞利衰落的原因是（），發(fā)生頻率選擇性衰落的原因是（）。4.某調頻波，試確定已調信號功率為（），調制指數(shù)為（），最大頻偏為（）赫，信號帶寬為（）赫。5.對信號（伏）進行簡單增量調制編碼，若取增量伏，求出不發(fā)生斜率過載的取樣頻率至少是（）赫。6.在數(shù)字通信中，眼圖是用實驗方法觀察（）和（）對系統(tǒng)性能的影響。7.已知信號代碼為其碼為（），碼為（）。8.數(shù)字基帶系統(tǒng)的傳遞函數(shù)及沖激響應分別為和，請寫出在抽樣時刻無碼間干擾傳輸

8、的表達式（）。又設該系統(tǒng)是頻帶為赫的四進制系統(tǒng)，則此系統(tǒng)無碼間干擾時最高頻帶利用率為（）波特，這時的系統(tǒng)最高頻帶利用率為（）比特秒赫。9.采用部分響應技術可提高頻帶利用率，并使沖激響應尾巴振蕩衰減加快，這是由于（），對輸入序列進行予編碼是為了防止（）。10.在數(shù)字通信系統(tǒng)中，接收端采用均衡器的目的是（）。11.若二進制數(shù)字信息速率為比特秒，則和信號功率譜密度主瓣寬度分別為（）赫和（）赫。12.為了解決在相干解調恢復載波相位模糊問題，可采取以下措施（）。二.完成下列各題：（共68分）1.一模擬基帶信號被抽樣，均勻量化、線性編碼為二進制數(shù)字基帶信號，若量化電平為4，將此二進制碼序列通過升余弦滾降濾

9、波器傳輸，此濾波器的截止頻率為4800。（注：升余弦濾波器截止頻率為）a.求最大可能的PCM信息傳輸速率。b.求最大允許的模擬信源帶寬。（12分）2.一BPSK數(shù)字調制信號在信道傳輸過程中受到加性白高斯噪聲的干擾。設加性白噪的雙邊功率譜密度，接收機帶通濾波器帶寬，為二進制碼元寬度。若二進制碼元出現(xiàn)“+1”的概率為，出現(xiàn)“-1”的概率為。a.求：解調最佳判決門限（寫出推導過程）。b.在近似認為抽樣點無碼間干擾條件下，請推導出系統(tǒng)平均誤比特率計算公式。（寫出詳細推導步驟）（12分）3.已知：其中是均值為0的白噪，其雙邊功率譜密度為，A、是常數(shù)，題3圖求：a.輸出信噪比b.的一維概率密度函數(shù)（12分

10、）4.一模擬基帶信號的傅氏頻譜如圖a所示，將此送于圖b的系統(tǒng)，系統(tǒng)輸出為。題4圖a.請畫出的傅氏頻譜圖。b.請畫出由恢復出的接收框圖，并說明工作原理。（上述系統(tǒng)可用于簡單的保密通信）（12分）5.一多路復用QPSK傳輸系統(tǒng)如圖示，圖中的QPSK功率譜主瓣帶寬為1MHz、中心頻率為400MHz。10路PCM信號和2個180Kb/s的數(shù)據(jù)以時分多路方式復用，復用器輸出送至QPSK調制器。請求出在PCM系統(tǒng)內可能采用的最大量化電平數(shù)M。（寫出計算步驟及每步驟計算結果）題5圖6.一數(shù)字基帶二進制不歸零碼序列經(jīng)過一非理想低通信道傳輸后，引起在解調抽樣時刻存在相鄰兩碼元的碼間干擾。此傳輸系統(tǒng)響應具體說明如

11、下：系統(tǒng)對于輸入一個單獨的“+1”不歸零矩形脈沖（碼元寬度為T）的響應是：在時刻的響應值為A，在時刻的值為，在時刻、，系統(tǒng)的響應值為0。設系統(tǒng)輸入的二進制不歸零碼序列“”及“”是等概率出現(xiàn)且相互統(tǒng)計獨立另外，該系統(tǒng)在信道傳輸過程中受到加性白高斯噪聲的干擾。設：在解調抽樣時刻的噪聲是均值為0，方差為的高斯隨機變量。請推導出該數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的平均誤比特率計算公式。（寫出詳細推導步驟）（8分）一.計算機終端通過電話信道傳輸數(shù)據(jù)，電話信道帶寬為3.4KHz，信道輸出的信噪比。該終端發(fā)出由256個符號集中的獨立符號序列，各符號等概出現(xiàn)。（1）計算仙農(nóng)信道容量；（2）求無誤碼傳輸?shù)淖罡叻査俾省?（10

12、分）二.已知是均值為零的白高斯噪聲，雙邊功率譜密度，通過如題二圖所示網(wǎng)絡，求輸出的一維概率密度函數(shù)表示式。（10分）題二圖三.一已調信號波形通過衰減為固定常數(shù)值。存在相移的網(wǎng)絡。試證明：若，且附近的相頻特性曲線可近似為線性，則該網(wǎng)絡對已調信號載頻附近的群時延等于它的包絡的時延（這一原理常用于測量線性網(wǎng)絡的群時延頻率特性）。（7分）四.已調信號通過非時變多徑傳輸后是否一定會發(fā)生衰落現(xiàn)象？ （5分）五.已知單邊帶信號，采用相干（同步）解調，本地載波為，其中為常數(shù)，求解調器輸出信號表示式，并請用頻域分析法證明此輸出信號的失真是相位一頻率特性失真。 (注:;)（8分）題五圖六.將一個6MHz視頻信號輸

13、入至調制器，調制器的載頻MHz，請計算下列各調制信號傳輸帶寬：(1) 若調制方式是AM；(2) 若調制方式是FM，頻偏為12MHz；(3) 對視頻信號進行抽樣，抽樣速度是14MHz/秒，每秒值量化后（有16個量化電平），再編碼為二進制碼，然后通過升余弦濾波（滾降因子），再進行PSK調制；(4) 若視頻信號的幅度加倍，請再分別計算（1）、（2）、（3）三種情況下的已調信號傳輸帶寬。（10分）七.設有模擬信號伏，今對其分別進行增量調制（）編碼和A律13折線PCM編碼。1.編碼時的臺階伏，求不過載時的編碼器輸出碼速率。2.PCM編碼時的最小量化級伏，試求為最大值時編碼器輸出的碼組和碼速率。（10分）

14、八.設有一隨機二進制序列的0和1分別由不歸零脈沖和表示，試分析0、1出現(xiàn)概率相等和不相等兩種情況下，是否存在直流分量和1/的離散譜分量（為碼元周期）。 （8分）九.QPSK調制框題九圖如下所示： （10分）題九圖請畫出各點功率譜圖，并在橫坐標標上各頻率值。十.一最佳基帶傳輸系統(tǒng)如題十圖所示，基帶信道具有理想頻率響應特性，W為信道帶寬，帶內線性相移。發(fā)送信號在傳輸過程中受到加性白噪聲的干擾，其雙邊功率譜密度為，為保證接收抽樣點無碼間干擾傳輸，系統(tǒng)響應應滿足升余弦特性：時延保證線性濾波器物理可實現(xiàn)。又為保證抽樣點輸出信噪比最大，接收濾波為匹配濾波器，（在本題中假設發(fā)送濾波及基帶信道的時延為0）。題

15、十圖（1）.若在某碼元間隔內，發(fā)送+1數(shù)據(jù)，請推導出在接收濾波輸出抽樣時刻的相應信號幅度值；（2）.請推導出在抽樣時刻的噪聲平均功率；（3）.請寫出發(fā)+1時，抽樣值的概率密度函數(shù)表示式。 （10分）十一.對的移相鍵控信號進行相干解調，解調框題十一圖如下所示：分別寫出在發(fā)或情況下：（1）.帶通濾波器（BPF）輸出的信號及噪聲表示式；（2）.低通濾波器（LPF）輸出的信號及噪聲表示式；（3）.抽樣時刻的信號及噪聲表示式（在眼圖睜開最大處抽樣）；（4）.最佳判決門限及判決公式；（5）.詳細推導出相干解調平均誤比特率計算公式（忽略碼間干擾）。題十一圖一問答題 (共五小題,每小題2分)1 衰落產(chǎn)生的原因

16、是什么？2 什么是信道的時延特性和群時延特性？它們對信號的傳輸影響如何？3 能否用非相干解調2PSK信號和2DPSK信號？為什么？4 什么是通信系統(tǒng)的誤碼率？兩者是否相等？5 多電平數(shù)字調制的優(yōu)缺點是什么？二 已知理想抽樣保持電路如題二圖所示。抽樣間隔， 為的最高頻 ，抽樣保持時間為,求濾波器特性。(10分)題二圖 三 相干解調2PSK信號，本地相干載波與接收信號載波的相位誤差為正態(tài)隨機變量，均值為0，方差為。噪聲為加性白噪聲，功率譜密度為 。假設相位誤差在一個碼元內不變，相位誤差與加性白噪聲相互獨立。求誤信率表達式。題三圖四 設有如圖P4所示的傳輸系統(tǒng)，其中的“單雙變換”是將序列1，0分別用

17、+1伏，-1伏表示。是碼元寬度。輸入二元序列為。1 寫出a,b,c點的序列；2 確定門限值；3 求序列。五 設某系統(tǒng)的接收信號是題五圖中所示的理想矩形脈沖。分析表明用RC低通濾波器（題五圖）接收信號時，當 時有最佳效果。若噪聲的單邊功率譜密度為，試求此時RC濾波后的輸出信噪比，并用與匹配濾波器接收時比較。(10分)題五圖六 試畫出 A 律 13 折線逐次比較型編碼器原理方框圖。如果該編碼器的臨界過載電壓=2.548伏，求輸入樣值PAM信號=-156毫伏時編碼器輸出的8位碼，并寫出與7為幅度碼對應的11位線性碼。七 假設某數(shù)字通信系統(tǒng)以達到shannon極限的方式運行。此系統(tǒng)所經(jīng)由的信道是一個帶

18、寬為B的加性白高斯噪聲信道。已知系統(tǒng)的頻帶利用率為。問信道中的歸一化信噪比是多少？(10分)八 題八圖是 DSB-SC 信號相干解調的情形。BPF、LPF 都是增益為1的理想濾波器，帶寬恰好使信號分量通過。是方差為的 0 均值平穩(wěn)遍歷高斯過程。A 點的噪聲為 0 均值平穩(wěn)遍歷高斯過程方差為 。解調器的本地載波與發(fā)端載波之間存在隨時間變化的相位差，是平穩(wěn)遍歷過程，其帶寬與相同。與相互獨立。對任意,都均勻分布在內。求的均方差。題八圖九 某二進制數(shù)字通信系統(tǒng)可等價為題九圖(a)。是取值于的獨立等概序列，發(fā)送速率是 。發(fā)端發(fā)送單個符號 且無噪聲時，在題九圖(a)中B點測得的信號的幅度頻譜如題九圖(b)

19、所示，相頻特性為0。（10分）1.為了使取樣結果無碼間干擾，題九圖(b)中的應該是多少？2.此時頻帶的利用率是多少？3.若 ，發(fā)送單個信號時，題九圖(a)中A點的信號能量是多少？題九圖(a)題九圖(b)十 某二進制通信系統(tǒng)如題圖九所示,發(fā)送的信號持續(xù)，有、兩種區(qū)別。發(fā)送的概率是 ，發(fā)送的概率是1-。圖中的積分器在的持續(xù)時間內積分。取樣開關取出兩個積分結果的差 。判決器根據(jù)是大于還是小于門限電壓 判斷發(fā)端發(fā)送的是什么。是0均值白高斯噪聲，雙邊功率密度頻譜為 （W/Hz)。另外已知 。(10分)題九圖通信原理綜合練習題四部分參考答案二. 解：理想抽樣保持電路（瞬時抽樣），其等效電路如題圖二所示：題

20、圖二代入式得1. 分別求出發(fā)端發(fā)送及時的條件概率密度函數(shù) 及。2. 時應該判發(fā)還是?（說明理由）3. 求給定 時的判決錯誤率4. 求最佳的5. 求 時的最佳及對應的誤碼率。附：可能需要的數(shù)學公式三. 解相位誤差為固定值 時的 誤碼率為其中為信噪比。四. 解2) 判決門限 取為1伏，并規(guī)定 1 伏，判 01 伏，判 12）=1 伏3）五. 解RC低通輸入信號,如題五圖所示。題五圖。在 時得輸出峰值： 噪聲功率信噪比匹配濾波器接收的信噪比為六. 解1.編碼方框圖題六圖2. 8位碼組: 3. 11位線形碼: 七. 解由于 , ,，帶入后得八. 解記加在 A 點得噪聲為 ,則解調輸出為其中 由窄帶噪聲

21、得性質,可得由于 獨立,所以 九. 解1. 據(jù)Nyquist 第一準則, 按 的整倍數(shù)移位相加后的結果得常數(shù)時無碼間干擾,由此可判斷出2. 此時的頻帶利用率為3. 發(fā)送單個符號,例如 時,設 A 點的信號為 ,則的付氏變換為十.解1. 發(fā) 時,。其中第一項是確定的量,第二項是隨機變量。由于 是高斯過程,積分是線性運算,所以第二項的積分結果高斯隨機變量。于是是高斯隨機變量，的均值為。的方差為由于 ，所以。這樣。同理可得2. 無噪聲時,發(fā)時的比發(fā)時小,所以判決規(guī)則應該是 時判時判 ; 時判;3. 發(fā)而錯判的概率是發(fā)而錯判的概率是平均錯誤率為4. 由上式求極小值得最佳判決門限為5. 若 ，則。此時的

22、誤碼率為。窗體頂端(1)調制方式為SSB,則傳輸帶寬為_ (B為調制信號帶寬)2B B 略大于B 略大于2B 窗體底端窗體頂端(2)_是指每秒鐘傳送的信息量。 信息速率 碼元速率 信息量 波特率 窗體底端窗體頂端(3)信息速率的單位是_ 波特/秒 比特 波特 比特/秒 窗體底端窗體頂端(4)已知信息代碼為0000，則是其_ HDB3碼 Miller碼 Manchester碼 CMI碼窗體底端窗體頂端(5)當數(shù)字基帶系統(tǒng)的總傳輸特性為=1的升余弦滾降特性時，系統(tǒng)的頻帶利用率為_ 。 1波特/赫 2波特/赫 1.5波特/赫 0.5波特/赫 窗體底端窗體頂端(6)_ 是指錯誤接收的信息量在傳送信息總

23、量中所占的比例。 比特率 誤信率 傳碼率 誤碼率 窗體底端窗體頂端(7)_ 是指從編碼器輸出端到譯碼器輸入端的部分。 廣義信道 狹義信道 調制信道 編碼信道 窗體底端窗體頂端(8)下列_ 信道屬于隨參信道。 同軸電纜 短波電離層反射信道 衛(wèi)星中繼信道 微波視距中繼信道 窗體底端窗體頂端(9)按照調制信號的變化規(guī)律去改變載波某些參數(shù)的過程，稱為_ 。 時域均衡 解調 調制 編碼 窗體底端窗體頂端(10)一個均值為零的窄帶平穩(wěn)高斯過程，它的同相分量和正交分量為_ 過程。 瑞利 廣義瑞利 窄帶 平穩(wěn)高斯 窗體底端窗體頂端窗體底端正確答案： Question 1.BQuestion 3.比特/秒Que

24、stion 4.Miller碼Question 6.誤信率Question 7.編碼信道Question 8.短波電離層反射信道Question 9.調制Question 10.平穩(wěn)高斯窗體頂端(1)調制方式為DSB,則傳輸帶寬為_ (B為調制信號帶寬)2B B 略大于B 略大于2B 窗體底端窗體頂端(2)每秒鐘傳送碼元的個數(shù)是_ 信息速率 碼元速率 信息量 傳信率 窗體底端窗體頂端(3)碼元速率的單位是_ 波特/秒 比特 波特 比特/秒 窗體底端窗體頂端(4)已知信息代碼為，則+-1+100-+1是其_ HDB3碼 AMI碼 Manchester碼 CMI碼窗體底端窗體頂端(5)當數(shù)字基帶系

25、統(tǒng)的總傳輸特性為理想低通時，系統(tǒng)的頻帶利用率為_ 。 1波特/赫 2波特/赫 1.5波特/赫 0.5波特/赫 窗體底端窗體頂端(6)_ 是指錯誤接收的碼元數(shù)在傳送總碼元數(shù)中所占的比例。 比特率 誤信率 傳碼率 誤碼率 窗體底端窗體頂端(7)_ 是指調制器輸出端到解調器輸入端的部分。 廣義信道 狹義信道 調制信道 編碼信道 窗體底端窗體頂端(8)下列_ 信道屬于恒參信道。 光纜 短波電離層反射信道 對流層散射信道 超短波流星余跡散射信道 窗體底端窗體頂端(9)為了克服隨參信道中的抗衰落，通?？刹捎胈 措施。 時域均衡 反集接收 相關編碼 相對移相鍵控 窗體底端窗體頂端(10)無論是散彈噪聲、熱噪聲，還是宇宙噪聲，它們都可認為是_ 噪聲。 貝努力 廣義瑞利 瑞利 高斯