通信原理試卷及答案1

選擇填空（每空1分，共18分）從下面所列答案中選擇出最合理的答案，填入后面的答題表中。每個(gè)空格只能選一個(gè)答案，不排除某一個(gè)答案被多次選擇的可能性.第1小題是示例。⑴60）降低￡)8（④匹配濾波（功快（/）噪聲（g）時(shí)域均衡（力）慢(￡)7（/）不變儂）正態(tài)（Z）窄帶（7M）碼間干擾（”）循環(huán)平穩(wěn)（。）提高0)2(g)0⑺9（s）平穩(wěn)")3他)4（V）頻譜成形3)5(x)l3）相干解調(diào)（z）升余弦滾降1.示例：3+2=,2X0=設(shè)到達(dá)接收端的已調(diào)信號(hào)功率和信道噪聲的功率譜密度已經(jīng)給定。降低調(diào)制指數(shù)后，F(xiàn)M解調(diào)器的輸入信噪比③,輸出信噪比一（3:對(duì)于AM,包絡(luò)檢波器輸入的信噪比輸出信噪比⑥若％,沔是兩個(gè)獨(dú)立同分布的零均值高斯噪聲，方差都是1，則MX%的方差是一⑦，%+〃2的方差?o4.某個(gè)線性雙端口網(wǎng)絡(luò)的功率增益是3dB,噪聲系數(shù)是3dB。若其輸入端的噪聲源是常溫電阻，那么它的輸出噪聲功率將是輸入噪聲功率的⑨倍。2PAM的兩個(gè)電庶是±1,4PAM的四個(gè)電壓是±1及±3。假設(shè)各符號(hào)等概出現(xiàn)，那么4PAM的平均發(fā)送功率是2PAM的四倍,4PAM的頻帶利用率是2PAM的?倍。某二進(jìn)制信源中連續(xù)出現(xiàn)的0的個(gè)數(shù)最多是6個(gè)，此信源經(jīng)過(guò)AMI、HDB3、數(shù)字分相碼編碼后,編碼結(jié)果中連續(xù)出現(xiàn)的o的個(gè)數(shù)最多分別是一回、君及回個(gè)。7.二進(jìn)制PAM信號(hào)的眼圖中，居中的水平線?般對(duì)應(yīng)最佳判決門限。如果已知發(fā)送+力的機(jī)會(huì)比發(fā)送-刀的機(jī)會(huì)多，那么最佳判決門限應(yīng)該?°若基帶系統(tǒng)的帶寬是1MHz,則采用8PAM進(jìn)行無(wú)碼間干擾傳輸時(shí)的最高信息速率是皿Mb/s。如果升余弦滾降系統(tǒng)的滾降系數(shù)々越小，則相應(yīng)的系統(tǒng)總的沖激響應(yīng)X”）的拖尾衰減越_^，當(dāng)?=0時(shí)拖尾按Mt的③次方速度衰減。對(duì)于傳輸信道所引入的碼間干擾，一種基本的解決方法是采用楚_在高信噪比下。接收端觀察到的眼圖的閉合程度的大小反映敖的大小。（10分）已知y（，）=X（，）cos（2;r.〃+s）,其中是一個(gè)零均值的平穩(wěn)過(guò)程，仞是與X"）統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的隨機(jī)變量，。均勻分布于,0<^0<^O求W)的數(shù)學(xué)期望珥4)]及自相關(guān)函數(shù)&3)=中(，)叩+珂：代為何值時(shí)y(r)為平穩(wěn)過(guò)程？(10分)功率譜密度為4(/')=總/2,-00</<00的平穩(wěn)白高斯噪聲〃(。通過(guò)個(gè)線性系統(tǒng)成為*(。。己知該線性系統(tǒng)的的沖激響應(yīng)力(f)滿足匚力2?)決=1(能量為1),它的帶寬為B,中心頻率為f0?B。記y(。的復(fù)包絡(luò)為yL(r)=yc(t)+jys(?),即y(t)=Re｛丸(。"眼益｝。兀(')、|光(')|、匕山(，)這3個(gè)量分別服從何種分布？(寫出分布的名稱)*(。、兀(。和\yLG)|這三個(gè)平穩(wěn)過(guò)程的平方的數(shù)學(xué)期望分別是多少？畫出一個(gè)實(shí)現(xiàn)框圖，其輸入是y(。，輸出是兀(‘)。(10分)己知模擬基帶信號(hào)，〃(。的最大幅度為IV,最高頻率分量為IkHzo分別用DSB-SC、SSB及FM這樣三種調(diào)制系統(tǒng)來(lái)傳輸此模擬信號(hào)，其中FM的調(diào)頻靈敏度(頻率偏移常數(shù))為Kf=5kHz/Vo這三個(gè)系統(tǒng)中已調(diào)信號(hào)到達(dá)接收機(jī)的功率都比發(fā)送功率低80dB,加性高斯白噪聲的單邊功率譜密度都是M=3xlO"W/Hz=已知這三個(gè)系統(tǒng)的解調(diào)器輸入端的信噪比都是乃時(shí)，解調(diào)器輸出的信噪比分別是/。網(wǎng)=2"ro,SSB=r,及兀皿=45。兀。這三個(gè)系統(tǒng)各自需要的信道帶寬是多少kHz?若要求三個(gè)系統(tǒng)的解調(diào)輸出信噪比同為30dB,那么它們需要的發(fā)送功率.各為多少W?(10分)將周期為6的確定二進(jìn)制序列11000011000011分別經(jīng)過(guò)AMI碼、HDB3碼和雙相碼編碼，寫出一個(gè)周期的編碼結(jié)果。己知發(fā)送端采用的線路碼型是AMI、HDB3或雙相碼三者中的某一個(gè)，己知編碼結(jié)果是+1-100-1+1000+1-1000-1,問(wèn)它是什么碼型，并寫出編碼輸入的信息序列。(10分)己知5(r)=其中序列｛%｝中的碼元是獨(dú)立同分布的隨機(jī)變量，fl=-00其均值為0,方差為lo求s(f)的自相關(guān)函數(shù)Rs(/,r)=￡[5(z)5(/+r)]:求s")的平均自相關(guān)函數(shù)R(C=Rs(t,r)dt；求s?)的平均功率譜密度Ps(/)-t.(10分)某二元通信系統(tǒng)發(fā)送的符號(hào)d以等概方式取值于±1兩種電壓之一，接收端收到的是y=d+I+n,其中〃是熱噪聲，/是其他干擾。巳知d,I,n這三個(gè)隨機(jī)變量相互獨(dú)立。〃和/都是零均值的高斯隨機(jī)變量，方差分別(7；及O"；。⑴分別求出發(fā)送+1及一1時(shí)的條件概率密度函數(shù)p(y|+l)和根據(jù)⑴的結(jié)果求出能使平均錯(cuò)誤率最小的最佳判決門限；根據(jù)(2)的判決門限求出平均誤碼率《。八.(11分)某二進(jìn)制通信系統(tǒng)以獨(dú)立等概方式發(fā)送歸零脈沖yp或

S2(，)=-S|?)，其中7；是發(fā)送碼元符號(hào)的時(shí)間間隔。發(fā)送的脈沖經(jīng)過(guò)了一個(gè)傳遞函數(shù)為C偵)的信道后，疊加了白高斯噪聲，再通過(guò)一個(gè)匹配濾波器后進(jìn)行取樣判決，如圖a所示。其中〃“)是雙邊功率譜密度為M/2的日高斯噪聲。信道的結(jié)構(gòu)如圖b所示。(1)請(qǐng)畫出發(fā)送5((f)時(shí)信道輸出的脈沖波形gl(f)；(2)請(qǐng)寫出匹配濾波器的沖激響應(yīng)h(t),并畫出圖形：求發(fā)送&(。條件下，匹配濾波器輸出端最佳采樣時(shí)刻的均值、方差及信噪比。九.(11分)某數(shù)字PAM基帶傳輸系統(tǒng)如圖a所示。圖中a“是獨(dú)立等概的M元符號(hào)，7；是符號(hào)間隔，gr(r),g/?(f)分別是發(fā)送濾波器和接收濾波器的沖激響應(yīng)，信道在發(fā)送信號(hào)的頻帶內(nèi)可視為增益為1的理想低通濾波器，〃?)是雙邊功率譜密度為N°/2的加性白高斯噪聲。x(r)是X(f)=Gt(f)C(f)GR(/)的傅氏反變換，己知x(O)=1。/(，)是〃(，)通過(guò)接收濾波器后的輸出。忽略絕對(duì)時(shí)延，假設(shè)圖a中所出現(xiàn)的所有頻域函數(shù)都是實(shí)函數(shù)。CO￡w”)_———"=■?發(fā)送濾波器\GtV)?(0gKO(1)若己知X(J')如圖b所示，那么為了實(shí)現(xiàn)無(wú)碼間干擾傳輸，圖中的尤應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)為多少？此時(shí)系統(tǒng)的頻帶利用率是多少波特/Hz??(0⑵請(qǐng)寫出X(，)的表達(dá)式；請(qǐng)繼而按最佳接收要求設(shè)計(jì)相應(yīng)的發(fā)送及接收濾波器，寫出的.表達(dá)式；在I?.述條件下，求出接收濾波器的等效噪聲帶寬及的功率。參考答案十.選擇填空(每空1分，共18分)空格編號(hào)12345678910答案的字母編號(hào)0bbXPUw空格編號(hào)11121314151617181920答案的字母編號(hào)PatPbahXgm~\?解：珥W)]=E[X(0cos(2"f+o)]=2[X(f)]/[cos(2勿々+啊)]=0Ry(z,t)=E[%(r)cos(2nfct+(3)x(/+r)cos(27rfct+1nfcT+=+E[cos+cos+^-nfcT+(P)\=7?v(r)x—E|^cos2jrfcT+cos+2^fcr+2(z>)^|=：&x(Ccos2勿々+x；)=(r)cos2;rfr+—[sin(4^/^.r+2^/^T+2(p^-s,\n(Ajifct-\-27rfcT-2(p0)^=；&x(r)cos2萬(wàn)兀r+)cos(4勿々+2勿兀r)Sa(2%)當(dāng)Sa(20°)=O時(shí)&(頃)與t無(wú)關(guān),即當(dāng)(pQ=-時(shí)，V(r)是平穩(wěn)過(guò)程。十解：(1漏斯、瑞利、均勻⑵珥尸⑺］是叩)的功率，它等于匚舉卯牌=第了(滬=乎o根據(jù)窄帶過(guò)程的性質(zhì)，兀⑺和貝。的功率相同，故E賓（。］=性。E|?7（OP=￡［】％）+"：（，）］=N°⑶心c>（x）?低通?必《）I2cos2n/o/十三.解：（l）2kHz、1kHz、及2（5+l）x1=12kHz⑵記為為輸出信噪比，則/0=30dB=1000o輸入的信噪比分別是乙=500、/O=1000及芻=學(xué)輸入的噪聲功率分別是2000N。=6xlO"W>1OOO7Vo=3xl0"W及12OOO2Vo=3.6x10-10W輸入的信號(hào)功率分別是5OOx6xlO-n=3xlO-8W、1000x3xl0-11=3xl0-8W及爽乂3.6、史=8乂10-咀發(fā)送功率分別是：3W、3W及0.08W十四.解：（1）（本小題有多解）AMI：+1-10000,HDB3：+1-1000-V,分相碼是101001010101(2)HDB3碼，100001000010000十五.解：(1)R?3)=E[s(f)s(f+r)]=E￡章“-〃])x￡a?認(rèn)t+sniTs)/M=—00=e￡=e￡￡(―〃+z■-嘰)_7J=—CCZM=—CO=ee引叩mem業(yè)+r-嘰)n=—QOm=—qo=￡3（—億）業(yè)+丁-核）=貝?。陣\）目=-0Ort=~CO（2）"）=削7（，，M=3（r）削H；2,￡業(yè)一〃?、莣片十六.解：令z=/+〃，則z是0均值的高斯隨機(jī)變量，方差為/=弓；+藥,p(y\-n=(2)由p(仁|+i)=p(匕J_1)可得：VT=(3)P(e|+1)=P(z<—1)=—erfc平均錯(cuò)誤率為：Pe卜七.解：(1)(2)Ar)=g,(r5-r)4/?(/)(3)最佳取樣時(shí)刻為7；,取樣值為N=Jo‘[&(。+〃(。]人億-M=「[&?)+〃?)]&?)*=fg：[t)dt+J；gi=苧+z其中z是白高斯噪聲通過(guò)匹配濾波器的輸出的采樣，其均值為0,方差為因此發(fā)送，如)條件下，y的均值是色，方差是以也，信噪比是迫。8164N。十八.解：W°=*，I⑵由x（o）=i這個(gè)條件得￡^（/）#=i,圖b中梯形的面積是乂⑴卜+土卜碧因此X（O）=7；,故二M-土X（f）=<2T;-^r~\.f\°牛疝KV\-j⑶烏（”=乃（”=府萬(wàn)=<7'』凄-2|刀^<|/|<^7°牛二（4）接收機(jī)的等效噪聲帶寬是奪，輸出噪聲功率是（，「x」V°x^=*試卷二、選擇題：（單選或多選，每小題3分，共15分）關(guān)于信號(hào)接收機(jī)的門限效應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是（A、B）。A、只要使用包絡(luò)檢波器就存在門限效應(yīng)；B、所有非相干解調(diào)器都存在門限效應(yīng)；C、所有相干解調(diào)器都存在門限效應(yīng)；D、使用包絡(luò)檢波器不存在門限效應(yīng)。關(guān)于衰落，下述正確的是（A、C、D）。A、對(duì)多徑傳播，到達(dá)接收點(diǎn)的信號(hào)相位和總強(qiáng)度均隨機(jī)變化；B、對(duì)頻率不敏感；C、選擇性衰落對(duì)不同邊帶的擾動(dòng)不一樣；D、高頻時(shí)的選擇性衰落比低頻嚴(yán)重。對(duì)于SSB調(diào)制技術(shù)而言，下述正確的是（A、C、D）。A、傳輸帶寬比AM和DSB減少一半；B、信道利用率降低一半;C、同等條件下比AM和DSB更節(jié)省功率；D、在軍用短波通信中有廣泛應(yīng)用。用單音f（t）=C0S3mt對(duì)載波C（t）=cos%t進(jìn)行調(diào)頻，若J0（Dfm）=°，則其調(diào)制效率為（C）。A、0；B、50%；C、100%；D、不確定。對(duì)二進(jìn)制頻帶傳輸系統(tǒng)而言，下列說(shuō)法正確的是（A、B、C、D）。A、FSK、PSK、DPSK的抗衰落性能均優(yōu)于ASK；B、FSK、PSK、DPSK的最佳判決門限比ASK容易設(shè)置；C、接收機(jī)的輸入信噪比增加，解調(diào)的誤碼率一定下降；D、ASK、PSK、DPSK的頻帶利用率均高于FSK。二、填空題（每空2分，共40分）信息傳輸速率一般分為傳碼率和傳信率，前者的單位是“波特”，后者的單位是“比特/秒”。通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)可分為兩類，即有效性指標(biāo)和可靠性指標(biāo)。將連接發(fā)信設(shè)備和收信設(shè)備的各種物理媒體稱為狹義信道，將包含信號(hào)變換所需的部件和電路的傳輸媒介稱為廣義信道，在這種信道中，根據(jù)其涵蓋的范圍不同?？煞譃檎{(diào)制信道和編碼信道在實(shí)際使用的物理信道中，傳輸函數(shù)如果對(duì)信號(hào)的影響是固定的，這類信道稱為恒參信道；如果傳輸函數(shù)隨時(shí)間隨機(jī)快變化，則稱為隨參信道。角度調(diào)制是調(diào)頻和調(diào)相的統(tǒng)稱，其特點(diǎn)是高頻載波的頻率或相位按調(diào)制信號(hào)的規(guī)律變化而振幅保持恒定直接調(diào)頻法的主要優(yōu)點(diǎn)是在實(shí)現(xiàn)線性調(diào)頻的要求下，可以方便地獲得較大的頻偏。缺點(diǎn)是頻率穩(wěn)定度不高。故需要采用自動(dòng)頻率控制系統(tǒng)來(lái)穩(wěn)定中心頻率。PCM通信系統(tǒng)中，接收端重建的信號(hào)與發(fā)送端原始信號(hào)肯定不同，主要原因是存在量化噪聲,PCM通信系統(tǒng)中采用非均勻量化的目的是使輸入信號(hào)與量化噪聲之比在整個(gè)動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)大小趨于一致一相位不連續(xù)的二進(jìn)制FSK信號(hào)，發(fā)“1”碼時(shí)的波形為Acos（2000兀t+。］）,發(fā)“0”碼時(shí)的波形為Acos（8000兀t+%），碼元速率為400波特，則該FSK信號(hào)的最小傳輸帶寬為3800Hz。將N路頻率范圍為0.1?4KHz的語(yǔ)音信號(hào)用FDM方式進(jìn)行傳輸，則采用AM和SSB調(diào)制方式時(shí)N路語(yǔ)音信號(hào)的最小傳輸帶寬將分別為—8N_KHz和WN_KHz0三、作圖題（10分）采用2ASK方式傳輸?shù)亩M(jìn)制信息為101100011,已知碼元傳輸速率為1200B，載波頻率為2400Hz，試構(gòu)成一種2ASK信號(hào)調(diào)制器原理框圖，并畫出2ASK信號(hào)的時(shí)間波形。

答：2ASK信號(hào)是一種數(shù)字振幅調(diào)制，已調(diào)信號(hào)的振幅隨數(shù)字基帶信號(hào)變化。2ASK信號(hào)可以采用模擬相乘的方式產(chǎn)生，其調(diào)制器原理框圖如圖（a）所示，數(shù)字基帶信號(hào)s（t）應(yīng)是單極性不歸零波形。2ASK信號(hào)也可以采用數(shù)字鍵控的方式產(chǎn)生，通過(guò)開關(guān)的接通和接地來(lái)產(chǎn)生2ASK信號(hào)，其調(diào)制器原理框圖如圖（b）所示；根據(jù)題中已知條件，碼元傳輸速率為1200B，載波頻率為2400Hz,因此在2ASK信號(hào)的時(shí)間波形中，每個(gè)碼元時(shí)間內(nèi)共有兩個(gè)周期的載波，數(shù)字基帶信號(hào)s（t）和2ASK信號(hào)的時(shí)間波形如圖（c）所示周期的載波，數(shù)字基帶信號(hào)s（t）和2ASK信號(hào)的時(shí)間波形如圖（c）所示e2ASK（t）二進(jìn)制不歸零信號(hào)乘法器S(t)coswct(a)COSwct開關(guān)電路es(t)2ASK(t)(b)s(t)e(t