通信原理的期末考試題

1、第一章1、 消息、信息與信號的概念 消息：指通信系統(tǒng)傳輸?shù)膶ο螅切畔⒌妮d體。 信息：是消息中包含的有效內(nèi)容。 信號：是消息的傳輸載體。2、 通信系統(tǒng)一般模型信宿信道接收設(shè)備發(fā)送設(shè)備信源噪聲源（發(fā)送端）（接收端） 通信系統(tǒng)的作用就是將信息從信源發(fā)送到一個或多個目的地。 信息源（簡稱信源）：把各種消息轉(zhuǎn)換成原始電信號。 發(fā)送設(shè)備：產(chǎn)生適合于在信道中傳輸?shù)男盘枴?信道：將來自發(fā)送設(shè)備的信號傳送到接收端的物理媒質(zhì)。分為有線信道和無線信道兩大 類。 噪聲源：集中表示分布于通信系統(tǒng)中各處的噪聲。 接收設(shè)備：將信號放大和反變換，從受到減損的接收信號中正確恢復(fù)出原始電信號。 受信者（信宿）：把原始電信號還

2、原成相應(yīng)的消息。3、 模擬通信系統(tǒng)模型 模擬通信系統(tǒng)是利用模擬信號來傳遞信息的通信系統(tǒng)4、 數(shù)字通信系統(tǒng)模型 數(shù)字通信系統(tǒng)是利用數(shù)字信號來傳遞信息的通信系統(tǒng) 信源編碼與譯碼目的：提高信息傳輸?shù)挠行裕▔嚎s） 完成模/數(shù)轉(zhuǎn)換 信道編碼與譯碼目的：增強(qiáng)抗干擾能力（抗干擾編碼、減糾錯編碼、偽隨機(jī)序列） 加密與解密目的：保證所傳信息的安全 數(shù)字調(diào)制與解調(diào)目的：形成適合在信道中傳輸?shù)膸ㄐ盘?同步目的：使收發(fā)兩端的信號在時間上保持步調(diào)一致 （載波同步、位同步、幀同步、網(wǎng)同步等）5、通信系統(tǒng)的分類（1）按通信業(yè)務(wù)分類：電報通信系統(tǒng)、電話通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、圖像通信系統(tǒng)（2）按調(diào)制方式分類：基帶傳輸系統(tǒng)

3、和帶通（調(diào)制）傳輸系統(tǒng)（3）按信號特征分類：模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)（4）按傳輸媒介分類：有線通信系統(tǒng)和無線通信系統(tǒng)（5）按工作波段分類：長波通信、中波通信、短波通信（6）按信號復(fù)用方式分類：頻分復(fù)用、時分復(fù)用、碼分復(fù)用6、通信方式可分為：單工、半雙工和全雙工通信 單工通信：消息只能單方向傳輸?shù)墓ぷ鞣绞?半雙工通信：通信雙方都能收發(fā)消息，但不能同時收發(fā)的工作方式 全雙工通信：通信雙方可同時進(jìn)行收發(fā)消息的工作方式 7、 并行傳輸：將代表信息的數(shù)字信號碼元序列以成組的方式在兩條或兩條以上的并行信道上同時傳輸。 串行傳輸 ：將數(shù)字信號碼元序列以串行方式一個碼元接一個碼元地在一條信道上傳輸8、 信息

4、量、平均信息量 信息量： P(x)消息發(fā)生的概率， I消息中所含的信息量， 單位bit 等概率平均信息量：非等概率9、通信系統(tǒng)主要性能指標(biāo)有效性和可靠性 有效性：指傳輸一定信息量時所占用的信道資源（頻帶寬度和時間間隔），或者說是傳輸?shù)摹八俣取眴栴}。 可靠性：指接收信息的準(zhǔn)確程度，也就是傳輸?shù)摹百|(zhì)量”問題。10、碼元傳輸速率RB：定義為單位時間（每秒）傳送碼元的數(shù)目，單位為波特（Baud） 信息傳輸速率Rb：定義為單位時間內(nèi)傳遞的平均信息量或比特數(shù)，單位為比特/秒 頻帶利用率： 誤碼率 誤信率誤碼率>=誤信率第三章1、 隨機(jī)過程是一類隨時間作隨機(jī)變化的過程，它不能用確切的時間函數(shù)描述。 隨

5、機(jī)過程是無窮多個樣本函數(shù)的集合隨機(jī)過程是一族隨機(jī)變量的集合。2. 均值、方差、相關(guān)函數(shù)數(shù)學(xué)期望（均值）：方差： 相關(guān)函數(shù)： 協(xié)方差函數(shù)： 3、平穩(wěn)隨機(jī)過程 嚴(yán)平穩(wěn)隨機(jī)過程：若一個隨機(jī)過程的統(tǒng)計特性與時間起點(diǎn)無關(guān)，即時間平移不影響其任何統(tǒng)計特性。（一）數(shù)學(xué)期望 （2） 方差 （三）自相關(guān)函數(shù) 即 寬平穩(wěn)隨機(jī)過程： 以上同時滿足的過程定義為廣義平穩(wěn)隨機(jī)過程。顯然，嚴(yán)平穩(wěn)隨機(jī)過程必定是廣義平穩(wěn)的，反之不一定成立。4、 高斯隨機(jī)過程若隨機(jī)過程(t)的任意n維（n=1, 2, ）分布都是正態(tài)分布，則稱它為高斯隨機(jī)過程或正態(tài)過程。正態(tài)分布的概率密度5、功率譜密度均勻分布在整個頻率范圍內(nèi) 這種噪聲被稱為白噪

6、聲 如果白噪聲又是高斯分布的，我們就稱之為高斯白噪聲。6、 設(shè)窄帶過程(t)是平穩(wěn)高斯窄帶過程，且均值為零，方差為 ?？梢宰C明它的同相分量c(t)和正交分量s(t)也是零均值的平穩(wěn)高斯過程，而且與(t)具有相同的方差。7、 隨機(jī)過程通過以fc為中心頻率的窄帶系統(tǒng)的輸出，即是窄帶隨機(jī)過程。所謂窄帶系統(tǒng)，是指其通帶寬度f<<fc，且fc遠(yuǎn)離零頻率的系統(tǒng)?？杀硎緸椋旱葍r試：同相分量 正交分量8、 正弦載波信號加窄帶高斯噪聲的包絡(luò)一般為萊斯分布，當(dāng)信號幅度大時，趨近于正態(tài)分布，幅度小時，近似為瑞利分布。9、 兩重要結(jié)論：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同樣是平穩(wěn)高斯過

7、程，而且均值為零，方差也相同。此外，在同一時刻上得到的同相分量和正交分量是互不相關(guān)的或統(tǒng)計獨(dú)立的。一個均值為零，方差為的窄帶平穩(wěn)高斯過程，其包絡(luò)的一維分布是瑞利分布，相位的一維分布是均勻分布。第四章1、 信道模型的分類：調(diào)制信道和編碼信道2、制信道分類：隨參信道和恒參信道。(區(qū)別）隨參信道：特性隨機(jī)變化得信道稱為隨機(jī)參量信道，簡稱隨參信道。恒參信道：信道特性基本上不隨時間變化，或變化極慢極小。稱為恒定參量信道，簡稱恒參信道。3、 曲線的最大和最小值位置決定于兩條路徑的相對時延差t。而t 是隨時間變化的，所以對于給定頻率的信號，信號的強(qiáng)度隨時間而變，這種現(xiàn)象稱為衰落現(xiàn)象。由于這種衰落和頻率有關(guān)，

8、故常稱其為頻率選擇性衰落。多徑傳播對信號的影響稱為多徑效應(yīng)多徑效應(yīng)的影響：（簡答：怎樣減小頻率選擇性衰落）多徑效應(yīng)會使數(shù)字信號的碼間串?dāng)_增大。為了減小碼間串?dāng)_的影響，通常要降低碼元傳輸速率。因為，若碼元速率降低，則信號帶寬也將隨之減小，多徑效應(yīng)的影響也隨之減輕。4、 信道容量離散信道容量(比特/符號)連續(xù)信道容量香農(nóng)公式式中 S /N 信噪比；B 帶寬（Hz）設(shè)噪聲單邊功率譜密度為n0，則N = n0B當(dāng)S ® ¥，或n0 ® 0時，Ct ® ¥當(dāng)B ® 時，Ct將趨向何值？10dB=10lg(S/N)第五章1、 抗噪聲性能 FM抗噪

9、聲性能最好，DSB、SSB、VSB抗噪聲性能次之，AM抗噪聲性能最差。2、 頻帶利用率 SSB的帶寬最窄，其頻帶利用率最高；FM占用的帶寬隨調(diào)頻指數(shù)mf的增大而增大，其頻帶利用率最低。3、 設(shè)備復(fù)雜程度4、 什么時候出現(xiàn)門限效應(yīng)？ 當(dāng)(Si /Ni)低于一定數(shù)值時，解調(diào)器的輸出信噪比(So /No)急劇惡化，這種現(xiàn)象稱為調(diào)頻信號解調(diào)的門限效應(yīng)。5、 制度增益定義 第六章1、AMI碼：編碼規(guī)則：將消息碼的“1”(傳號)交替地變換為“+1”和“-1”，而“0”(空號)保持不變。HDB3碼：編碼規(guī)則：（1）檢查消息碼中“0”的個數(shù)。當(dāng)連“0”數(shù)目小于等于3時，HDB3碼與AMI碼一樣，+1與-1交替

10、；（2）連“0”數(shù)目超過3時，將每4個連“0”化作一小節(jié)，定義為B00V，稱為破壞節(jié)，其中V稱為破壞脈沖，而B稱為調(diào)節(jié)脈沖；（3）V與前一個相鄰的非“0”脈沖的極性相同(這破壞了極性交替的規(guī)則，所以V稱為破壞脈沖)，并且要求相鄰的V碼之間極性必須交替。V的取值為+1或-1； （4）B的取值可選0、+1或-1，以使V同時滿足（3）中的兩個要求； （5）V碼后面的傳號碼極性也要交替。 （畫圖）2、碼間串?dāng)_的原因：（1）碼間串?dāng)_ （2）信道加性噪聲3、碼間串?dāng)_和信道噪聲是影響基帶傳輸系統(tǒng)性能的兩個主要因素。4、眼圖：為直觀評價接收信號的質(zhì)量提供了一種有效的試驗方法，它可以定性反映碼間串?dāng)_和噪聲的影響

11、程度，還可以用來指示接收濾波器的調(diào)整，以減小碼間串?dāng)_，改善系統(tǒng)性能。5、數(shù)字基帶信號：未經(jīng)調(diào)制的數(shù)字信號，它所占據(jù)的頻譜是從零頻或很低頻率開始的。6、在某些具有低通特性的有線信道中，特別是在傳輸距離不太遠(yuǎn)的情況下，基帶信號可以不經(jīng)過載波調(diào)制而直接進(jìn)行傳輸。7、碼間串?dāng)_：是指由于系統(tǒng)傳輸總特性不理想，導(dǎo)致前后碼元的波形畸變并使前面波形出現(xiàn)很長的拖尾，從而對當(dāng)前碼元的判決造成的干擾。 8、部分相應(yīng)第七章1、對信道特性變化的敏感性 在2FSK系統(tǒng)中，判決器是根據(jù)上下兩個支路解調(diào)輸出樣值的大小來作出判決，不需要人為地設(shè)置判決門限，因而對信道的變化不敏感。 在2PSK系統(tǒng)中，判決器的最佳判決門限為零，與

12、接收機(jī)輸入信號的幅度無關(guān)。因此，接收機(jī)總能保持工作在最佳判決門限狀態(tài)。 對于2ASK系統(tǒng)，判決器的最佳判決門限與接收機(jī)輸入信號的幅度有關(guān)，對信道特性變化敏感，性能最差。2、 倒現(xiàn)象相位關(guān)系的不確定性將會造成解調(diào)出的數(shù)字基帶信號與發(fā)送的數(shù)字基帶信號正好相反，即“1”變?yōu)椤?”，“0”變?yōu)椤?”，判決器輸出數(shù)字信號全部出錯。這種現(xiàn)象稱為2PSK 方式的“倒”現(xiàn)象或“反相工作”怎樣解決倒現(xiàn)象？用差分相移鍵控（DPSK）解決3、數(shù)字調(diào)制技術(shù)有兩種方法：（1）利用模擬調(diào)制的方法去實(shí)現(xiàn)數(shù)字式調(diào)制；（2）通過開關(guān)鍵控載波，通常稱為鍵控法。4、基本鍵控方式：振幅鍵控、頻移鍵控、相移鍵控。5、2ASK/OOK信

13、號的產(chǎn)生方法通常有兩種：模擬調(diào)制法和鍵控法。6、2FSK信號的產(chǎn)生方法：（1）采用模擬調(diào)頻電路來實(shí)現(xiàn)： （2）采用鍵控法來實(shí)現(xiàn)。7、2FSK信號的解調(diào)方法：非相干解調(diào)和相干解調(diào)。第八章看例題1、正交振幅調(diào)制（QAM）是一種振幅和相位聯(lián)合鍵控。在MPSK體制中，隨著M的增大，相鄰相位的距離逐漸縮小，使噪聲容限隨之減小，誤碼率難以保證 。為了改善在M大時的噪聲容限，發(fā)展出了QAM體制 。2、OFDM信號是一種多頻率的頻分調(diào)制體制。它具有優(yōu)良的抗多徑衰落能力，和對信道變化的自適應(yīng)能力，適用于衰落嚴(yán)重的無線信道中第九章看例題1、周期性脈沖序列有4個參量：脈沖重復(fù)周期、脈沖振幅、脈沖寬度和脈沖相位（位置

14、）2、3種脈沖調(diào)制：（1）脈沖振幅調(diào)制(PAM)（2）脈沖寬度調(diào)制(PDM)（3）脈沖位置調(diào)制(PPM)3、對于給定的信號最大幅度，量化電平數(shù)越多，量化噪聲越小，信號量噪比越高。4、實(shí)際接收機(jī)和最佳接收機(jī)的性能比較P2635、按最大似然準(zhǔn)則、使得接收機(jī)誤碼率最小第十章看例題1、1、數(shù)字化過程包括三個步驟：抽樣、量化和編碼。2、模擬信號抽樣、量化、編碼過程。（1）模擬信號首先被抽樣。（通常抽樣是按照等時間間隔進(jìn)行的，）模擬信號被抽樣后，成為抽樣信號，它在時間上是離散的，但其取值仍然是連續(xù)的，是離散模擬信號。（2）第二步是量化。量化的結(jié)果使抽樣信號變成量化信號，其取值的離散的，所以量化信號是數(shù)字信

15、號。（3）第三步是編碼。最基本和最常用的編碼方法是脈沖編碼調(diào)制（PCM），它將量化后的信號變成二進(jìn)制碼元。3、抽樣定理：設(shè)一個連續(xù)模擬信號m(t)中的最高頻率 < fH，則以間隔時間為T £ 1/2fH的周期性沖激脈沖對它抽樣時，m(t)將被這些抽樣值所完全確定。4、量化分為：（1）均勻量化：抽樣值區(qū)間是等間隔劃分的；（2）非均勻量化：抽樣值區(qū)間是非均勻劃分的。5、PCM系統(tǒng)中的噪聲有兩種：量化噪聲和加性噪聲。課后題一、填空題（總分24，共12小題，每空1分）1、數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性用 傳輸頻帶利用率 衡量，可靠性用 差錯率 衡量。2、模擬信號是指信號的參量可 連續(xù) 取值的信號

16、，數(shù)字信號是指信號的參量可 離散 取值的信號。3、廣義平均隨機(jī)過程的數(shù)學(xué)期望、方差與 時間 無關(guān)，自相關(guān)函數(shù)只與時間間隔有關(guān)。4、一個均值為零方差為的窄帶平穩(wěn)高斯過程，其包絡(luò)的一維分布服從瑞利分布，相位的一維分布服從均勻分布。5、當(dāng)無信號時，加性噪聲是否存在？ 是 乘性噪聲是否存在？ 否 。6、信道容量是指： 信道傳輸信息的速率的最大值 ，香農(nóng)公式可表示為：。7、設(shè)調(diào)制信號為f（t）載波為，則抑制載波雙邊帶調(diào)幅信號的時域表達(dá)式為，頻域表達(dá)式為。8、對最高頻率為fH的調(diào)制信號m（t）分別進(jìn)行AM、DSB、SSB調(diào)制，相應(yīng)已調(diào)信號的帶寬分別為 2fH 、 2fH 、 fH 。9、設(shè)系統(tǒng)帶寬為W，則

17、該系統(tǒng)無碼間干擾時最高傳碼率為 2W 波特。10、PSK是用碼元載波的相位來傳輸信息，DSP是用前后碼元載波的 相位差 來傳輸信息，它可克服PSK的相位模糊缺點(diǎn)。11、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 碼間串?dāng)_，二是傳輸中疊加的 加性噪聲 。12、非均勻量化的對數(shù)壓縮特性采用折線近似時，A律對數(shù)壓縮特性采用 13 折線近似，律對數(shù)壓縮特性采用15 折線近似。二、簡答題（總分18，共4小題）1、隨參信道傳輸媒質(zhì)的特點(diǎn)？（3分） 答：對信號的衰耗隨時間變化、 傳輸?shù)臅r延隨時間變化、 多徑傳播2、簡述脈沖編碼調(diào)制的主要過程。(6分) 抽樣是把時間連續(xù)、幅值連續(xù)的信號變換為

18、時間離散，幅值連續(xù)的脈沖信號；量化是把時間離散、幅值連續(xù)的脈沖信號變換為幅值離散、時間離散的多電平脈沖信號；編碼是把幅值、時間均離散的多電平脈沖信號用一組數(shù)字序列表示。3、簡單敘述眼圖和系統(tǒng)性能之間的關(guān)系？（6分） 最佳抽樣時刻對應(yīng)眼睛張開最大時刻；對定時誤差的靈敏度有眼圖斜邊的斜率決定；圖的陰影區(qū)的垂直高度，表示信號幅度畸變范圍；圖中央橫軸位置對應(yīng)判決門限電平；抽樣時刻上，上下陰影區(qū)的間隔距離之半為噪聲容限。4、簡述低通抽樣定理。（3分）一個頻帶限制在（0，fH）內(nèi)的時間連續(xù)信號m(t)，如果以的時間間隔對它進(jìn)行等間隔抽樣，則m(t)將被所得到的抽樣值完全確定三、畫圖題（總分20分，共3小題

19、）1、已知調(diào)制信號載波為，分別畫出AM、DSB、SSB（下邊帶）信號的頻譜。（6分）2、（6分）3、(對2FSK信號,“0”對應(yīng)Ts=2Tc，“1”對應(yīng)Ts=Tc；其余信號Ts=Tc，其中Ts為碼元周期，Tc為載波周期；對2DPSK信號，代表“0”、代表“1”，參考相位為0；對2PSK信號，代表“0”、代表“1”。)（8分）四、（總分12分）現(xiàn)有一個由8個等概符號組成的信源消息符號集，各符號間相互獨(dú)立，每個符號的寬度為0.1ms。計算：（1）平均信息量；（2）碼元速率和平均信息速率；（3）該信源工作2小時后所獲得的信息量；（4）若把各符號編成二進(jìn)制比特后再進(jìn)行傳輸，在工作2小時后發(fā)現(xiàn)了27個差錯比特（若每符號至多出錯1位），求傳輸?shù)恼`比特率和誤符號率。解：解：（1） （分）（2）Ts=0.1ms ，所以（分）（3）（分）（4）誤比特率 （分） 2小時傳送的碼元數(shù)為誤碼率為：（分）五、（總分12分）設(shè)某信道具有均勻的的雙邊噪聲功率譜密度在該信道中傳輸抑制載波的單邊帶（上邊帶）信號，并設(shè)調(diào)制信號m（t）的頻帶限制在5K HZ，而載波為100