通信原理期中考試題目與答案

1、1.若線性系統(tǒng)的輸入過程it是高斯型的，則輸出ot是型的。2.若系統(tǒng)功率傳輸函數(shù)為H，則系統(tǒng)輸出功率譜密度PO與輸入功率譜密度PI關(guān)系為。3、調(diào)制信道對信號的干擾分為和兩種。4、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。5、隨參信道中的多經(jīng)傳播對信號傳輸?shù)挠绊懹校?、?、常見的隨機(jī)噪聲可分為、和三類。7、通信系統(tǒng)按調(diào)制方式可分和；按信號特征可分為和。高斯。2.Po2HPi。乘性干擾、加性干擾。恒參信道、隨參信道。產(chǎn)生瑞利型衰落、引起頻率彌散、造成頻率選擇性衰落。單頻噪聲、脈沖噪聲和起伏噪聲?；鶐ㄐ畔到y(tǒng)；帶通數(shù)字通信有哪些主要優(yōu)點(diǎn)？2.假設(shè)恒參信道的傳輸特性為H，相頻特性為，則它的不

2、失真條件是什么？什么是群延遲頻率特性()，其表達(dá)式是什么？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)。dd隨參信道對所傳信號有何影響？如何改善？答：對信號傳輸有衰耗，并隨時間而變；傳輸?shù)臅r延隨時間而變；產(chǎn)生多徑傳播，而多徑傳播對信號傳輸?shù)挠绊懹校寒a(chǎn)生瑞利型衰落；引起頻率彌散；造成頻率選擇性衰落。改善：對隨參信道往往要采用抗快衰落措施。如各種抗衰落的調(diào)制解調(diào)技術(shù)及接收技術(shù)等。其中較為有效的一種就是分集接收技術(shù)。何謂調(diào)制，并簡述調(diào)制的目的？調(diào)制把信號轉(zhuǎn)換成適合在信道中傳輸?shù)男问降囊环N過程。調(diào)制的目的提高無線通信時的天線輻射效率。把多個基帶信號分別搬移到不同的

3、載頻處，以實(shí)現(xiàn)信道的多路復(fù)用，提高信道利用率。擴(kuò)展信號帶寬，提高系統(tǒng)抗干擾、抗衰落能力，還可實(shí)現(xiàn)傳輸帶寬與信噪比之間的互換(擴(kuò)頻通信)。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)？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。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)。FM與PM之間的相互關(guān)系如何？答“由于頻率和相位之間存在微分與積分的關(guān)系，所以FM與PM之間是可以相互轉(zhuǎn)換的。如果將調(diào)制信號m(t)先微分，而后進(jìn)行調(diào)頻，則得到的是調(diào)相波，這種方式叫間接調(diào)相(形式

4、上為FM，實(shí)際上為PM)；同樣，如果將調(diào)制信號先積分，而后進(jìn)行調(diào)相，則得到的是調(diào)頻波，這種方式叫間接調(diào)頻。如何計算FM調(diào)頻系統(tǒng)的帶寬？FM抗噪聲性能如何？理論上調(diào)頻信號的頻帶寬度為無限寬。實(shí)際上,邊頻幅度隨著n的增大而逐漸減小，因此調(diào)頻信號可近似認(rèn)為具有有限頻譜。通常采用的原則是，信號的頻帶寬度應(yīng)包括幅度大于未調(diào)載波的10%以上的邊頻分量。當(dāng)mf1以后，取邊頻數(shù)n=mf+1即可。因為nmf+1以上的邊頻幅度均小于0.1。被保留的上、下邊頻數(shù)共有2n=2(mf+1)個，相鄰邊頻之間的頻率間隔為fm，所以調(diào)頻波的有效帶寬BFM為理論上調(diào)頻信號的頻帶寬度為無限寬。實(shí)際上,邊頻幅度隨著n的增大而逐漸減

5、小，因此調(diào)頻信號可近似認(rèn)為具有有限頻譜。通常采用的原則是，信號的頻帶寬度應(yīng)包括幅度大于未調(diào)載波的10%以上的邊頻分量。當(dāng)mf1以后，取邊頻數(shù)n=mf+1即可。因為nmf+1以上的邊頻幅度均小于0.1。被保留的上、下邊頻數(shù)共有2n=2(mf+1)個，相鄰邊頻之間的頻率間隔為fm，所以調(diào)頻波的有效帶寬BFM為BFM2(mf1)fm2(ffm)它稱為卡森（Carson）公式。當(dāng)mf1時，上式可以近似為BFM2fm這就是寬帶調(diào)頻的帶寬。當(dāng)任意限帶信號調(diào)制時，上式中fm是調(diào)制信號m(t)的最高頻率，mf是最大頻偏f與fm之比(調(diào)頻指數(shù))。結(jié)論：在大信噪比情況下，調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能比比調(diào)幅系統(tǒng)優(yōu)越，且其

6、優(yōu)越程度將隨傳輸帶寬的增加而提高。但是，F(xiàn)M系統(tǒng)以帶寬換取輸出信噪比改善并不是無止境的。隨著傳輸帶寬的增加，輸入噪聲功率增大，在輸入信號功率不變的條件下，輸入信噪比下降，當(dāng)輸入信噪比降到一定程度時就會出現(xiàn)門限效應(yīng)，輸出信噪比將急劇惡化。三、計算題已知黑白電視圖像信號每幀有30萬個像素；每個像素有8個亮度電平；各電平獨(dú)立地以等概率出現(xiàn)；圖像每秒致25幀。若要求接收圖像信噪比達(dá)到30dB，試求所需傳輸帶寬。【解】因為每個像素獨(dú)立地以等概率取8個亮度電平，故每個像素的信息量為Ip=-log2(1/8)=3(b/pix)并且每幀圖像的信息量為IF=300,0003=900,000(b/F)因為每秒傳輸

7、25幀圖像，所以要求傳輸速率為Rb=900,00025=22,500,000=22.5106(b/s)信道的容量Ct必須不小于此Rb值。將上述數(shù)值代入式：CtBlog21S/N得到22.5106=Blog2(1+1000)9.97B最后得出所需帶寬B=(22.5106)/9.972.26(MHz)2.已知某八進(jìn)制數(shù)字通信系統(tǒng)的信息速率為3000bit/s，在收端10分鐘內(nèi)共測得出現(xiàn)18個錯誤碼元，試求該系統(tǒng)的誤碼率。解：依題意3000/Rbbits則RB8Rb/log281000Baud系統(tǒng)的誤碼率Pe18310510001060說明：通過本例題，掌握誤碼率。通過例3、例4掌握通信系統(tǒng)的性能指

8、標(biāo)。某一待傳輸?shù)膱D片約含2.25106個像元。為了很好地重現(xiàn)圖片，需要12個亮度電平。假若所有這些亮度電平等概出現(xiàn)，試計算用3分鐘傳送一X圖片時所需的信道帶寬（設(shè)信道XX噪功率比為30dB）。解：因為每一像元需要12個亮度電平，所以每個像元所含的平均信息量為H(x)lo2g123.b5i符t8號/每幅圖片的平均信息量為I2.251063.588.07106bit用3min傳送一X圖片所需的傳信率為I8.076104Rb3604.4810bits/T由信道容量CRb，得到CBlog2(1S)RbN所以Rb4.484B10493S4.10Hzlog)log2(11000)(12N即信道帶寬至少應(yīng)為

9、4.49kHz。說明：通過本例題，掌握信道容量及其計算。設(shè)m(t)為正弦信號，進(jìn)行100%的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅，求此時的調(diào)制效率。解：依題意可設(shè)m(t)Amcosmt，而100%調(diào)制就是AM1，即A0Am因此2(t)Am2A02m22AMm2(t)12233.3%(t)3A0m可見：正弦波做100%調(diào)制時，調(diào)制效率僅為33.3%。所以，調(diào)制效率低是AM調(diào)制的一個最大缺點(diǎn)。如果抑制載波分量的傳送，則可演變出另一種調(diào)制方式，即抑制載波雙邊帶調(diào)制。5.已知調(diào)制信號m(t)cos(2000t)cos(4000t)，載波為cos104t，進(jìn)行單邊帶調(diào)制，請寫出上邊帶信號的表達(dá)式。解：根據(jù)單邊帶信號的時域表達(dá)式，可

10、確定上邊帶信號S(t)1m(t)cosct1m(t)sinctUSB221cos(2000t)cos(4000t)cos104t1sin(2000t)sin(4000t)sin104t221cos12000t12cos14000t2說明：通過本例題，讓學(xué)生掌握希氏變換和單邊帶信號的概念。f0(t)f(t)sin0t|LPFf1(t)cos0tf2(t)sin0tsin0t|LPF1f2(t)1f1(t)sin20t1f2(t)cos20t|LPF2221f2(t)2綜上所述，可以確定c1(t)cos0t，c2(t)sin0t。說明：通過本例題，讓學(xué)生理解相干解調(diào)的含義以及如何分析模擬調(diào)制系統(tǒng)的

11、思路與方法。9某線性調(diào)制系統(tǒng)的輸出信噪比為20dB，輸出噪聲功率為10W，由發(fā)射機(jī)輸出端到解調(diào)器輸入之間總的傳輸損耗為100dB，試求：（1）DSB/SC時的發(fā)射機(jī)輸出功率；（2）SSB/SC時的發(fā)射機(jī)輸出功率。解：（1）在DSB/SC方式中，信噪比增益G2，則調(diào)制器輸入信噪比為Si1So120101050Ni2No2同時，在相干解調(diào)時，Ni4No4910W因此解調(diào)器輸入端的信號功率Si50Ni2710W考慮發(fā)射機(jī)輸出端到解調(diào)器輸入端之間的100dB傳輸損耗，可得發(fā)射機(jī)輸出功率1002103WS發(fā)1010Si（2）在SSB/SC方式中，信噪比增益G1，則調(diào)制器輸入信噪比為SiSo100NiNo

12、Ni4No4910W因此，解調(diào)器輸入端的信號功率Si100Ni4107W發(fā)射機(jī)輸出功率S發(fā)1010Si4103W說明：通過本例題，讓學(xué)生掌握模擬調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能的分析計算方法。理解信道傳輸損耗以及dB的物理含義。幅度為3V的1MHz載波受幅度為1V頻率為500Hz的正弦信號調(diào)制，最大頻偏為1kHz，當(dāng)調(diào)制信號幅度增加為5V且頻率增至2kHz時，寫出新調(diào)頻波的表達(dá)式。解：KfAm2110321031新調(diào)頻波的調(diào)頻指數(shù)為mfKfAm210352.5223m10所以，新調(diào)頻波為S(t)AcosctmfsintFMm3cos2106t2.5sin(4103t)說明：通過本例題，讓學(xué)生掌握調(diào)頻的基本概念。設(shè)調(diào)頻與調(diào)幅信號均為單音調(diào)制，調(diào)制信號頻率為fm，調(diào)幅信號為100%調(diào)制。設(shè)兩者的接收功率Si和信道噪聲功率譜密度n0均相同時，試比較調(diào)頻系統(tǒng)（FM）與幅度調(diào)制系統(tǒng)（AM）的抗噪聲性能。解：由幅度調(diào)制系統(tǒng)和調(diào)頻系統(tǒng)性能分析可知(S0)AMGAM(Si)AMGAMSiN0Nin0BAM(S0)FMGFM(Si)FMGFMSiN0Nin0BFM兩者輸出信噪比的比值為(S0/N0)FMGFMBAM（1）(S0/N0)AMGAMBFM根據(jù)本題假設(shè)條件，有GAM2,GFM3m2f(mf1)3BAM2fm,BFM2(mf1)fm2(ffm)將這些關(guān)系代入式（