通信原理期末考試試題及答案及重點(diǎn)

1、通信原理期末考試試題及答案一、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 誤碼率 衡量.2、模擬信號(hào)是指信號(hào)的參量可 連續(xù) 取值的信號(hào),數(shù)字信號(hào)是指信號(hào)的參量可 離散 取值的信號(hào).3、廣義平均隨機(jī)過程的數(shù)學(xué)期望、方差與 時(shí)間 無關(guān),自相關(guān)函數(shù)只與時(shí)間間隔有關(guān).4、一個(gè)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(hào)時(shí)，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(hào)為f(t）載波為，則抑制載波雙邊帶

2、調(diào)幅信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為，頻域表達(dá)式為。8、對(duì)最高頻率為fH的調(diào)制信號(hào)m（t)分別進(jìn)行AM、DSB、SSB調(diào)制,相應(yīng)已調(diào)信號(hào)的帶寬分別為 2fH 、 2fH 、 fH 。9、設(shè)系統(tǒng)帶寬為W,則該系統(tǒng)無碼間干擾時(shí)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，DPSK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(gè)：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(duì)數(shù)壓縮特性采用折線近似時(shí)，A律對(duì)數(shù)壓縮特性采用 13 折線近似,律對(duì)數(shù)壓縮特性采用15 折線近似。二、簡(jiǎn)答題（總分18

3、，共4小題)1、隨參信道傳輸媒質(zhì)的特點(diǎn)？（3分） 答：對(duì)信號(hào)的衰耗隨時(shí)間變化、 傳輸?shù)臅r(shí)延隨時(shí)間變化、 多徑傳播2、簡(jiǎn)述脈沖編碼調(diào)制的主要過程。（6分） 抽樣是把時(shí)間連續(xù)、幅值連續(xù)的信號(hào)變換為時(shí)間離散,幅值連續(xù)的脈沖信號(hào)；量化是把時(shí)間離散、幅值連續(xù)的脈沖信號(hào)變換為幅值離散、時(shí)間離散的多電平脈沖信號(hào)；編碼是把幅值、時(shí)間均離散的多電平脈沖信號(hào)用一組數(shù)字序列表示。3、簡(jiǎn)單敘述眼圖和系統(tǒng)性能之間的關(guān)系？（6分） 最佳抽樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)眼睛張開最大時(shí)刻;對(duì)定時(shí)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(hào)幅度畸變范圍；圖中央橫軸位置對(duì)應(yīng)判決門限電平；抽樣時(shí)刻上，上下陰影區(qū)的間隔距離之半為噪聲

4、容限。4、簡(jiǎn)述低通抽樣定理。(3分）一個(gè)頻帶限制在（0，fH）內(nèi)的時(shí)間連續(xù)信號(hào)m(t），如果以的時(shí)間間隔對(duì)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）1、已知調(diào)制信號(hào)載波為，分別畫出AM、DSB、SSB（下邊帶）信號(hào)的頻譜。(6分）2、設(shè)信息序列為1 0000 0000 0011 0000 1，試編為AMI 碼和HDB3碼（第一個(gè)非零碼編為+1），并畫出相應(yīng)波形.（6分）3、設(shè)發(fā)送數(shù)字信息為110010101100，試分別畫出OOK、2FSK、2PSK及2DPSK信號(hào)的波形示意圖。（對(duì)2FSK信號(hào)，“0”對(duì)應(yīng)Ts=2Tc，“1對(duì)應(yīng)Ts=Tc;其余信號(hào)

5、Ts=Tc，其中Ts為碼元周期，Tc為載波周期；對(duì)2DPSK信號(hào)，代表“0”、代表“1”，參考相位為0；對(duì)2PSK信號(hào)，代表“0”、代表“1”。）（8分）四、(總分12分)現(xiàn)有一個(gè)由8個(gè)等概符號(hào)組成的信源消息符號(hào)集,各符號(hào)間相互獨(dú)立,每個(gè)符號(hào)的寬度為0.1ms。計(jì)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(shí)后所獲得的信息量;（4)若把各符號(hào)編成二進(jìn)制比特后再進(jìn)行傳輸，在工作2小時(shí)后發(fā)現(xiàn)了27個(gè)差錯(cuò)比特(若每符號(hào)至多出錯(cuò)1位)，求傳輸?shù)恼`比特率和誤符號(hào)率。解:解：(1) (分）（2）Ts=0。1ms ，所以（分）(3）（分）（4)誤比特率 （分) 2小時(shí)傳送的碼元數(shù)

6、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(hào)，并設(shè)調(diào)制信號(hào)m(t）的頻帶限制在5K HZ,而載波為100 K HZ,已調(diào)信號(hào)的功率為10KW。若接收機(jī)的輸入信號(hào)在加至解調(diào)器之前,先經(jīng)過一理想帶通濾波器濾波,試問：（1）該理想帶通濾波器中心頻率多大？（2）解調(diào)器輸入端的信噪功率比為多少？(3)解調(diào)器輸出端的信噪功率比為多少？解：（1）單邊帶信號(hào)的載頻為100kHz，帶寬B5kHz,為使信號(hào)順利通過，理想帶通濾波器的中心頻率為-(分） （2)解調(diào)器輸入端的噪聲與已調(diào)信號(hào)信號(hào)的帶寬相同， -（分） 已知Si=10kW,所以

7、-（分）（3)由于單邊帶調(diào)制系統(tǒng)的制度增益為G1，因此解調(diào)器輸出端的信噪比-（分）六、（總分14分)采用13折線A律編碼,最小量化間隔為1個(gè)量化單位，已知抽樣脈沖值為-95量化單位：（1）試求此時(shí)編碼器輸出碼組，并計(jì)算量化誤差；（2)寫出對(duì)應(yīng)于該7位碼的均勻量化11位碼.解:（1）已知抽樣脈沖值I095,設(shè)碼組的8位碼分別為C1C2C3C4C5C6C7C8。因?yàn)镮064,且I0128，故位于第4段,段落碼C2C3C4011-（分) 第4段內(nèi)的量化間隔為4，由I064743知，I0位于第4段第7量化級(jí),C5C6C7C80111（分） 因此,輸出碼組為C1C2C3C4C5C6C7C80011011

8、1(分) 譯碼輸出 (64+7422）94， 量化誤差為:95（94)-1（單位）（分）(2）對(duì)應(yīng)于該7位碼的均勻量化11位碼為：C1C2C3C4C5C6C7C8 C9C10C1100001011110(分) 考點(diǎn) 1分集接收：分散接收，集中處理.在不同位置用多個(gè)接收端接收同一信號(hào)空間分集：多副天線接收同一天線發(fā)送的信息，分集天線數(shù)(分集重?cái)?shù)）越多，性能改善越好。接收天線之間的間距d3。頻率分集：載頻間隔大于相關(guān)帶寬 移動(dòng)通信900 1800。角度分集：天線指向。極化分集：水平垂直相互獨(dú)立與地磁有關(guān)。起伏噪聲：P77是遍布在時(shí)域和頻域內(nèi)的隨機(jī)噪聲，包括熱噪聲、電子管內(nèi)產(chǎn)生的散彈噪聲和宇宙噪聲等

9、都屬于起伏噪聲。各態(tài)歷經(jīng)性：P40隨機(jī)過程中的任意一次實(shí)現(xiàn)都經(jīng)歷了隨機(jī)過程的所有可能狀態(tài).因此，關(guān)于各態(tài)歷經(jīng)性的一個(gè)直接結(jié)論是，在求解各種統(tǒng)計(jì)平均（均值或自相關(guān)函數(shù)等)是，無需做無限多次的考察，只要獲得一次考察，用一次實(shí)現(xiàn)的“時(shí)間平均”值代替過程的“統(tǒng)計(jì)平均”值即可，從而使測(cè)量和計(jì)算的問題大為簡(jiǎn)化。部分相應(yīng)系統(tǒng):人為地、有規(guī)律地在碼元的抽樣時(shí)刻引入碼間串?dāng)_，并在接收端判決前加以消除，從而可以達(dá)到改善頻譜特性，壓縮傳輸頻帶，是頻帶利用率提高到理論上的最大值，并加速傳輸波形尾巴的衰減和降低對(duì)定時(shí)精度要求的目的.通常把這種波形稱為部分相應(yīng)波形。以用部分相應(yīng)波形傳輸?shù)幕鶐到y(tǒng)成為部分相應(yīng)系統(tǒng).多電平調(diào)

10、制、意義：為了提高頻帶利用率，可以采用多電平波形或多值波形。由于多電平波形的一個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)多個(gè)二進(jìn)制碼，在波特率相同（傳輸帶寬相同）的條件下，比特率提高了，因此多電平波形在頻帶受限的高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。MQAM:多進(jìn)制鍵控體制中，相位鍵控的帶寬和功率占用方面都具有優(yōu)勢(shì),即帶寬占用小和比特信噪比要求低。因此MPSK和MDPSK體制為人們所喜用。但是MPSK體制中隨著M的增大，相鄰相位的距離逐漸減小，使噪聲容縣隨之減小，誤碼率難于保證。為了改善在M大時(shí)的噪聲容限，發(fā)展出了QAM體制.在QAM體制中,信號(hào)的振幅和相位作為作為兩個(gè)獨(dú)立的參量同時(shí)受到調(diào)制.這種信號(hào)的一個(gè)碼元可以表示為：,式中

11、：k=整數(shù);分別可以取多個(gè)離散值。（解決MPSK隨著M增加性能急劇下降）相干解調(diào)與非相干解調(diào)：P95相干解調(diào)：也叫同步檢波，解調(diào)與調(diào)制的實(shí)質(zhì)一樣，均是頻譜搬移。調(diào)制是把基帶信號(hào)頻譜搬到了載頻位置，這一過程可以通過一個(gè)乘法器與載波相乘來實(shí)現(xiàn)。解調(diào)則是調(diào)制的反過程,即把載頻位置的已調(diào)信號(hào)的頻譜搬回到原始基帶位置，因此同樣可以用乘法器與載波相乘來實(shí)現(xiàn).相干解調(diào)時(shí)，為了無失真地恢復(fù)原基帶信號(hào)，接收端必須提供一個(gè)與接收的已調(diào)載波嚴(yán)格同步（同頻同相）的本地載波（成為相干載波），他與接收的已調(diào)信號(hào)相乘后,經(jīng)低通濾波器取出低頻分量，即可得到原始的基帶調(diào)制信號(hào)。相干解調(diào)適用于所有現(xiàn)行調(diào)制信號(hào)的解調(diào).相干解調(diào)的關(guān)

12、鍵是接收端要提供一個(gè)與載波信號(hào)嚴(yán)格同步的相干載波.否則，相干借條后將會(huì)使原始基帶信號(hào)減弱，甚至帶來嚴(yán)重失真,這在傳輸數(shù)字信號(hào)時(shí)尤為嚴(yán)重.非相干解調(diào)：包絡(luò)檢波屬于非相干解調(diào)，.絡(luò)檢波器通常由半波或全波整流器和低通濾波器組成.它屬于非相干解調(diào),因此不需要相干載波，一個(gè)二極管峰值包絡(luò)檢波器由二極管VD和RC低通濾波器組成。包絡(luò)檢波器就是直接從已調(diào)波的幅度中提取原調(diào)制信號(hào)。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且解調(diào)輸出時(shí)相干解調(diào)輸出的2倍。 4PSK只能用相干解調(diào)，其他的即可用相干解調(diào)，也可用非相干解調(diào)。電話信號(hào)非均勻量化的原因：P268非均勻量化的實(shí)現(xiàn)方法通常是在進(jìn)行量化之前,先將信號(hào)抽樣值壓縮，再進(jìn)行均勻量化。這里的壓縮

13、是用一個(gè)非線性電路將輸入電壓x變換成輸出電壓y。輸入電壓x越小，量化間隔也就越小。也就是說，小信號(hào)的量化誤差也小，從而使信號(hào)量噪比有可能不致變壞.為了對(duì)不同的信號(hào)強(qiáng)度保持信號(hào)量噪比恒定,當(dāng)輸入電壓x減小時(shí),應(yīng)當(dāng)使量化間隔x按比例地減小，即要求：xx。為了對(duì)不同的信號(hào)強(qiáng)度保持信號(hào)量噪比恒定，在理論上要求壓縮特性具有對(duì)數(shù)特性。(小信號(hào)發(fā)生概率大，均勻量化時(shí)，小信號(hào)信噪比差。)A律13折線：P269ITU國(guó)際電信聯(lián)盟制定了兩種建議：即A壓縮率和壓縮率,以及相應(yīng)的近似算法-13折線法和15折線法.我國(guó)大陸、歐洲各國(guó)以及國(guó)際間互聯(lián)時(shí)采用A壓縮率及相應(yīng)的13折線法，北美、日本和韓國(guó)等少數(shù)國(guó)家和地區(qū)采用壓縮

14、率及15折線法.A壓縮率是指符合下式的對(duì)數(shù)壓縮規(guī)律：式中:x為壓縮器歸一化輸入電壓；y為壓縮器歸一化輸出電壓；A為常數(shù)，它決定壓縮程度.A律表示式是一條連續(xù)的平滑曲線，用電子線路很難準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)在由于數(shù)字電路技術(shù)的發(fā)展，這種特性很容易用數(shù)字電路來近似實(shí)現(xiàn).13折線特性就是近似于A律的特性。因?yàn)樵捯粜盘?hào)為交流信號(hào),及輸入電壓x有正負(fù)極性。這就是說在坐標(biāo)系的第三象限還有對(duì)原點(diǎn)奇對(duì)稱的另一半曲線。第一象限中的第一和第二段折線斜率相同，所以構(gòu)成一條直線。同樣,在第三象限中的第一和第二段折線斜率也相同，并且和第一象限中的斜率相同.所以，這四段折線構(gòu)成了一條直線。一次，在這正負(fù)兩個(gè)象限中的完整壓縮曲線共

15、有13段折線，故稱13折線壓縮特性.增量調(diào)制M過載怎樣用圖標(biāo)表示：譯碼器恢復(fù)的信號(hào)時(shí)階梯型電壓經(jīng)過低通濾波器平滑后的解調(diào)電壓.它與編碼器輸入模擬信號(hào)的波形近似，但是存在失真。將這種失真稱為量化噪聲。這種量化噪聲產(chǎn)生的原因有兩個(gè)。第一個(gè)原因是由于編碼、譯碼是用接替波形去近似表示模擬信號(hào)波形，有階梯波形本身的電壓突跳產(chǎn)生失真。這是增量調(diào)制的基本量化噪聲，又稱一般量化噪聲。它伴隨著信號(hào)永遠(yuǎn)存在，即只要有信號(hào)，就有這種噪聲。第二個(gè)原因是信號(hào)變化過快引起的失真;這種失真成為過載量化噪聲。它發(fā)生在輸入信號(hào)斜率的絕對(duì)值過大時(shí)。由于當(dāng)抽樣頻率和量化臺(tái)階一定時(shí),階梯波的最大可能斜率是一定的。若信號(hào)上升的斜率超過

16、階梯波的最大可能斜率,則階梯波的上升速度趕不上信號(hào)的上升速度，就發(fā)生了過載量化噪聲。分接與復(fù)接：P289復(fù)用的目的是為了擴(kuò)大通信鏈路的容量，在一條鏈路上傳輸多路獨(dú)立的信號(hào),即實(shí)現(xiàn)多路通信。與頻分復(fù)用相比，時(shí)分復(fù)用的主要優(yōu)點(diǎn)是:便于實(shí)現(xiàn)數(shù)字通信、易于制造、適于采用集成電路實(shí)現(xiàn)、成本較低。時(shí)分復(fù)用的基本原理中的機(jī)械旋轉(zhuǎn)開關(guān)，在實(shí)際電路中是用抽樣脈沖取代的.因此，各路抽樣脈沖的頻率必須嚴(yán)格相同,而且相位也需要有確定的關(guān)系，使各路抽樣脈沖保持等間隔的距離。在一個(gè)多路復(fù)用設(shè)備中使各路抽樣脈沖嚴(yán)格保持這種關(guān)系并不難，因?yàn)榭梢杂型粫r(shí)鐘提供各種抽樣脈沖.但是隨著通信網(wǎng)的發(fā)展,時(shí)分復(fù)用的設(shè)備的各路輸入信號(hào)不再只是單路模擬信號(hào)。在通信網(wǎng)同往往有多次復(fù)用，有若干鏈路來的多路時(shí)分復(fù)用信號(hào)，再次復(fù)用，構(gòu)成高次復(fù)用信號(hào).這是對(duì)于高次復(fù)用設(shè)備而言，其各路輸入信號(hào)可能是來自不同地點(diǎn)的多路時(shí)分復(fù)用信號(hào)，并且通常來自各地的輸入信號(hào)的時(shí)鐘(頻率和相位)之間存在誤