現(xiàn)代通信原理-答案

北京航空航天大學(xué)

2022?2022學(xué)年第2學(xué)期

通信原理期末考試試卷

（2022年6月27日）

班級(jí)：;學(xué)號(hào)：；姓名：;成績(jī)：

注意事項(xiàng)：1、答題時(shí)間：120分鐘；滿分：100分

一、填空題（共36分，每空1分）

1.根據(jù)是否采用調(diào)制，可熔通信系統(tǒng)分為基帶傳輸和調(diào)制/載波/頻帶傳輸。

按傳輸媒介，通信系統(tǒng)可分為有線和無線兩類。

2.八進(jìn)制數(shù)字通信系統(tǒng)的誤碼率為10a信息速率為6kbit/S,則碼元諫率為2kBaud,

接收端在500秒時(shí)總共約能收到10個(gè)錯(cuò)誤碼元。

3.在殘留邊帶調(diào)制系統(tǒng)中，為了不失真地恢復(fù)信號(hào)，其傳輸函數(shù)H?）應(yīng)滿足

H（“】+Q））+H向4））=c|（.>|<fil（3..是基帶信號(hào)截止角頻4）。

4.某調(diào)頻波s(t)=10cos[2x10t+10cos4000JIt],則已調(diào)信號(hào)功率為50W

調(diào)制指數(shù)為10,信號(hào)帶寬為44kHz.

5.采用壓擴(kuò)拈術(shù)可以—改善小信號(hào)的輸出信噪比（或者改善門限效應(yīng)）.

6.實(shí)際抽樣方式普通有目然抽樣和平頂抽樣、

7.在對(duì)數(shù)PCM中，采用非均勻量化的目的是增加小信號(hào)時(shí)的量化信噪比，

其代價(jià)是一降低大信號(hào)時(shí)的量化信噪比。

8.m序列是由帶線性反饋的移位寄存器產(chǎn)生的、周期最長(zhǎng)的一種序列。若移位寄

存器為4級(jí)，則其周期為15.

9.評(píng)價(jià)基帶傳輸系統(tǒng)性能的一種定性而方便的方法是在接收端觀察基帶信號(hào)波形

（或擰眼圖）,

10.在數(shù)字通信系統(tǒng)中，接收端采用均衡器的目的是減少或者消除碼間干擾。

衡量均衡器的均衡效果的兩個(gè)準(zhǔn)則是：峰值畸變準(zhǔn)則和均方畸變準(zhǔn)則。

11.對(duì)于頻帶為BHz的四進(jìn)制數(shù)字基帶系統(tǒng)，其無碼間干擾的最高碼元傳輸速率為2B

Baud,最高頻帶利用率為4bii/s/Hz（亙上苫2Baud/Hz）。

12.2FSK信號(hào)中，f=10kHz,f2=12kHz,碼元周期為1ms,則信號(hào)的帶寬為4kHz。

13.為了解決BPSK相干解調(diào)中恢復(fù)載波時(shí)的相位含糊問題，可采取差分編碼措施。

14.MSK的主要特點(diǎn)是：是頻差最?。磆=0.5）的2FSK,包絡(luò)恒定，在相鄰碼

元交壤處相位連續(xù)變化。若初始相位為0,則1011的MSK信號(hào)的最終相位為IT。

15.在2ASK、2PSK、16PSK、64QAM通信系統(tǒng)中，可靠性最好的是2PSK,有

效性最好的是64QAM。

16.衡量位同步系統(tǒng)的性能指標(biāo)有同步建立時(shí)間t,同步保持時(shí)間1_和同步

誤差.

17.一個(gè)碼組若要能檢測(cè)2個(gè)錯(cuò)碼，同時(shí)糾正1個(gè)錯(cuò)碼，則最小碼距應(yīng)為4。

18.對(duì)于（7,4）線性分組碼，糾錯(cuò)編碼器輸入信號(hào)的信息速率為28kbps,則輸出信

1

號(hào)的信息速率為49kbps0

19.在數(shù)字通信系統(tǒng)中，采用差錯(cuò)控制編碼的目的是降低信道傳輸中產(chǎn)生的誤碼

二、簡(jiǎn)答題（共24分，每題4分）

1.簡(jiǎn)述帶通抽樣定理。

解：（1）頻帶限制在（1，%）內(nèi)的連續(xù)信號(hào)x⑴，（。-5分）

（2）如果抽樣頻率28（1+.）共f共2B（1+M）,其中，B=f-f,

NN-1HL

f二NB+MB.O共為不超過一%^的最大正整數(shù)）（3分）

Hf-fB

HL

（3）則可以由抽樣序列｛x（nT）｝無失真地重建恢復(fù)原始信號(hào)x（t）（0.5分）

S

2.集中插入式幀同步識(shí)別器中，若誤碼率為Pe，幀同步碼的位數(shù)為n,允許幀同步碼

錯(cuò)m位，求漏識(shí)別概率匕和假識(shí)別概率P2o判決門限L（=n-m）對(duì)匕和P2有何影響。

解：正確識(shí)別概率為XmCyPy（1-P>-y,故

nee

y=0

P=1-X（nyPy（1-p）（1分）

n位信碼產(chǎn)生一個(gè)假識(shí)別信號(hào)的概率為P=2-nXmCy（1分）

2n

y=0

判決門限L增大，幀同步系統(tǒng)中假同步概率P解少，漏同步概率增大。（判決門限L

減少，幀同步系統(tǒng)中假同步概率P2增大，漏同步概1P咨少。）\2分）

3.簡(jiǎn)述奈奎斯特第一準(zhǔn)則。

解：即第一無失真條件、抽樣值無失真條件。

如果信號(hào)經(jīng)傳輸后整個(gè)波形發(fā)生了變化，但只要其特定點(diǎn)的抽樣值保持不變，那末用再

次抽樣的方法，仍然可以準(zhǔn)確無誤地恢復(fù)原始信碼（因?yàn)樾畔氐讛y帶在抽樣幅度值上）。

4.簡(jiǎn)述HDB3何的編碼規(guī)則。

解：（1）信息碼“1”交替地變換為+1與-1的B碼（1分）

（2）當(dāng)信息中浮現(xiàn)4個(gè)連“0”碼時(shí)就用取代節(jié)000V或者BOOV代替，并保證V與前

面

相鄰的B同號(hào)（2分）

（3）相鄰V碼交替變換為+1與-1（1分）

5.假設(shè)均衡器采用三抽頭橫向?yàn)V波器，抽頭系數(shù)為。彳0.25、C=1sC=0.5o均衡前

的輸入波形的抽樣值為x=0.25x=1.x=-0.5o均衡器輸芯序列是￡少？1

-IU1

2

Y=XC

解:

7)1

（公式2分、結(jié)果2分）

6.畫出2DPSK的相干解調(diào)接收機(jī)原理方框圖和相關(guān)器形式的最佳接收機(jī)原理方框圖。

解：各2分，參考答案如下。

3

相乘器積分器

t=T

x⑴一S⑴

I

s2(t)

(b)P(S)=P(S2)

三、綜合題(共40分)

1.(10分)頻率為0、4kHz、幅度峰值為1.024V的雙極性摹擬信號(hào)，經(jīng)過放大器(放

大系數(shù)=10)后，采用13折線A律PCM進(jìn)行摹擬信號(hào)數(shù)字化，設(shè)段內(nèi)碼為折疊二進(jìn)制碼，

試計(jì)算：

(1)采樣值為-2.100V時(shí)編碼器的輸出碼組和量化誤差5；

(2)當(dāng)編碼器輸出碼組為11100001時(shí)，代表的采樣值為多少伏：

(3)求輸出速率Rb：

(4)用2DPSK系統(tǒng)傳輸此信號(hào)，求最小信道帶寬。

解：⑴動(dòng)態(tài)范圍為GV,+V),其中V=1.024*10=10.24V

因?yàn)椴蓸又禐樨?fù)，故極性碼為0。(1分)

aA/=2.1/10.24=0.205078,查下表知位于第5段，即段落碼為101。(1分)

編碼000001010011100101110111

第i段01234567

起止值01/1281/641/321/161/81/41/21

00.00781250.0156250.031250.06250.1250.250.51

第5段的量化間隔△=(1/4-1/8)716=1/128

5

(a/V-0.125)/A=0.080078125*128=10.25

該抽樣值位于第5段中的均勻量化段數(shù)為第10+1=11段，查FBC表知段內(nèi)碼為1010

16151111

15141110

14131101

13121100

12111011

11101010

1091001

981000

870000

760001

650010

540011

4

430100

320101

210110

100111

故輸出碼組為01011010o(1分)

量化誤差6=(10.25-10)A5*V=0.25/128*10.24=0.02V(1分)

(2)當(dāng)編碼器輸出碼組為11100001時(shí)，極性為正，位于第6段(起始電平值為0.25)

中的第7均勻量化段(2分)

A6=(1/2-1/4)/16=1/64=0.015625

代表的采樣值為+(0.25+62J10.24=+3.52V(1分)

或者(上界為+(0.25+7*AJ10-24=+3.68V

故代表的采樣值介于+3.52到+3.6799V(<+3.68V))

(3)Rb=Nfs=2NfH=2*8*4k=64kbps(1.5分)

⑷對(duì)于數(shù)本調(diào)制傳輸系統(tǒng)來說，fRJBWlog2M=1(對(duì)2DPSK,M=2)

故B>RlogM=64k*1=64kHz(1.5分)

b2

2.(8分)DSB相干解調(diào)器原理方框圖如圖(a)所示，基帶信號(hào)m⑴的頻譜如圖(b)

所示。

⑴設(shè)c(t)=coswt,w=2幾xIOrad/s,試畫出a、b、c三點(diǎn)的頻譜圖；

cc

⑵設(shè)c(t)=cos(wt+<p),n(t)=n(t)coswt-n(t)sinwt,求c點(diǎn)信號(hào)及噪聲

ccc$c

的時(shí)域表達(dá)式和相對(duì)應(yīng)的信噪比。

m(t)coswtt>Q(

n?t)ac

bLPF

c(t)

(a)

(b)

解：(1)在圖(a)中，a、b、c三點(diǎn)信號(hào)的頻譜A(f)、B(f)、C(f)分別如圖(c)、

(d)、(e)所示。(各1.5分)

5

(e)

2.c點(diǎn)信號(hào)m(t)及噪聲n(t)的時(shí)域表達(dá)式分別為(各1分)

00

111

m(t)=—m(t)cos(p,n(t)=—n(t)cos<p+—n(t)sin；

o2o2c28

信號(hào)功率為S=1m2(t)cos2<p(0.5分)

04

噪聲功率為N=—n2(t)

o4c

信噪比為q(1分)

Nn(t)

oc2

3.（6分）下圖所示為某滾降特性。試問:

6

H(f)

(1)當(dāng)傳輸2進(jìn)制信號(hào)，且碼元間隔T。別為下列情況時(shí)，是否會(huì)引起碼問干擾？

(a)T=0.5ms；(b)T=0.75ms：(c)T=1.0ms(需簡(jiǎn)述理由)

(2)對(duì)不產(chǎn)生碼間干擾的情況，計(jì)算頻帶利用率1。

解：(1)因?yàn)閒瓏lkHz,所以按照奈奎斯特第一準(zhǔn)則當(dāng)Ts=L=0.5k(ms)時(shí)無碼間

N

干擾。(1分，以下各1分)

(a)T=0.5ms無碼間干擾：(b)T=0.75ms有碼間干擾；(c)T=1.0ms無碼間干擾

(2)B=1.5kHz,于是

RI1

(a)n=b-===1.33(bit/(sHz))(1分)

bBBT1.5根103根0.5根10。

s

R11

(b)n=b-===0.67(bit/(sHz))(1分)

bBBT1.5根1。3根1根103

$

4.(8分)若二進(jìn)制基帶系統(tǒng)如圖所示，并設(shè)C(o)=1,G(o)=G(o)=JH(o)o

TRV

現(xiàn)已知

(T(1+cosoT),loljt25-

H(o)=1°

|0,其他O

(1)若n(t)的雙邊功率譜密度為!VW/HZ,試確定G(o)的輸出噪聲功率；

2R

(2)若在抽樣時(shí)刻KT(K為任意正整數(shù))上，接收濾波器的實(shí)用輸出信號(hào)以相同概

率取0、A電平，而輸出噪聲取，直V服從下述概率密度分布的隨機(jī)變量

1(|v|)

HV)=一exp|-入＞o(常數(shù))

2入(入)

試求系統(tǒng)最小誤碼率p。

e

發(fā)送濾波器傳輸信道接收濾波器

a

7

解：（1）Gg）的輸出噪聲功率譜密度為

R

P(U))=，|G(?)|2=~o-H(cd)

202(1分)

=noT(1+COS(OT),IcJ^―

2。。1

o

接收濾波器G(OJ)輸出噪聲功率為

R

1f*1「nn

N=Jy,_P(co)dw=Jk(1+cos(oi)dm=o一(1分)

。2n--n2n720°2

%%

(2)設(shè)系統(tǒng)發(fā)送“1”時(shí)，接收濾波器的輸出信號(hào)為A電平，而發(fā)送“0”時(shí)，接收濾波器

輸出信號(hào)為0電平。令判決門限為v,則發(fā)送“1”碼錯(cuò)判為“0”碼的概率為

d

p=卜「expJfv

(0.5分)

氣”2入（XJ

發(fā)送“0”碼錯(cuò)判為“1”碼的概率為

f1（Ivb

p=J*x—expdv(0.5分)

e0右2入l入）

設(shè)發(fā)送力''和"0”的概率分別為p⑴和p（0）,則總的錯(cuò)誤概率為

pe=p(1)p+P(0)p

e6

f1(|v-Ahf1(LI(1分)

=p(1)Jdexp-Idv4p(0)J—exp--dv

?，2入IXJ,2入IX)

令dP—e=0,并考慮p(1)=p(0)=l,可求得最佳門限電平(1分)

dv