通信原理課后答案鮑衛(wèi)兵

1、第一章習(xí)題解答：1. 解：由信息量計(jì)算公式：得到字母E和X的信息量分別為2. 解：由平均信息量的計(jì)算公式：得平均信息量為3. 解：4. 解：八進(jìn)制：5. 解：6. 解：7. 解：，8. 答：“小靈通”的主要功能有：接撥電話、重?fù)?、存?chǔ)電話號(hào)碼、振鈴音量及類型的調(diào)節(jié)、錄音、留言等功能。小靈通和移動(dòng)電話是兩種不同的通信系統(tǒng)，其使用的手機(jī)也完全不同?！靶§`通”利用原有有線市話的網(wǎng)絡(luò)資源，它通過(guò)無(wú)線接入的方式，使得傳統(tǒng)意義上的有線電話可以在市區(qū)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)隨身攜帶使用，所以小靈通無(wú)線電話是固定電話的延伸，占用市內(nèi)電話號(hào)碼，計(jì)費(fèi)方式和固定電話相同，而是蜂窩式移動(dòng)電話，建有單獨(dú)的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，不僅在國(guó)內(nèi)而

2、且可在世界很多國(guó)家漫游，發(fā)射功率大，仍以雙向收費(fèi)為主，費(fèi)用較高。所以移動(dòng)電話手機(jī)不能入小靈通電話網(wǎng)，小靈通手機(jī)也不能入移動(dòng)電話網(wǎng)。“小靈通”信號(hào)頻段為1.901.92GHZ，發(fā)射功率很小，僅有10毫瓦，大約只有GSM手機(jī)發(fā)射功率的 1% ，也比家用無(wú)繩電話小得多。長(zhǎng)時(shí)間使用，不會(huì)對(duì)人體造成輻射傷害，所以又叫“綠色手機(jī)”。習(xí)題解答2-1、什么是調(diào)制信道？什么是編碼信道？說(shuō)明調(diào)制信道和編碼信道的關(guān)系。答：所謂調(diào)制信道是指從調(diào)制器輸出端到解調(diào)器輸入端的部分。從調(diào)制和解調(diào)的角度來(lái)看，調(diào)制器輸出端到解調(diào)器輸入端的所有變換裝置及傳輸媒質(zhì)，不論其過(guò)程如何，只不過(guò)是對(duì)已調(diào)制信號(hào)進(jìn)行某種變換。所謂編碼信道是指編

3、碼器輸出端到譯碼器輸入端的部分。從編譯碼的角度看來(lái)，編碼器的輸出是某一數(shù)字序列，而譯碼器的輸入同樣也是某一數(shù)字序列，它們可能是不同的數(shù)字序列。因此，從編碼器輸出端到譯碼器輸入端，可以用一個(gè)對(duì)數(shù)字序列進(jìn)行變換的方框來(lái)概括。根據(jù)調(diào)制信道和編碼信道的定義可知，編碼信道包含調(diào)制信道，因而編碼信道的特性也依賴調(diào)制信道的特性。2-2、什么是恒參信道？什么是隨參信道？目前常見(jiàn)的信道中，哪些屬于恒參信道？哪些屬于隨參信道？答：信道參數(shù)隨時(shí)間緩慢變化或不變化的信道叫恒參信道。通常將架空明線、電纜、光纖、超短波及微波視距傳輸、衛(wèi)星中繼等視為恒參信道。信道參數(shù)隨時(shí)間隨機(jī)變化的信道叫隨參信道。短波電離層反射信道、各種

4、散射信道、超短波移動(dòng)通信信道等為隨參信道。2-3、設(shè)一恒參信道的幅頻特性和相頻特性分別為：其中，和都是常數(shù)。試確定信號(hào)通過(guò)該信道后的輸出信號(hào)的時(shí)域表示式，并討論之。解：傳輸函數(shù)沖激響應(yīng)輸出信號(hào)結(jié)論：該恒參信道滿足無(wú)失真條件，故信號(hào)在傳輸過(guò)程中無(wú)失真。2-4、設(shè)某恒參信道的傳輸特性為，其中，為常數(shù)。試確定信號(hào)通過(guò)該信道后的輸出信號(hào)表達(dá)式，并討論之。解：輸出信號(hào)為：討論：此信道的幅頻特性為，相頻特性為，相頻特性與成正比，無(wú)想頻失真；，有幅頻失真，所以輸出信號(hào)的失真是由信道的幅頻失真引起的，或者說(shuō)信號(hào)通過(guò)此信道只產(chǎn)生幅頻失真。2-5、今有兩個(gè)恒參信道，其等效模型分別如圖2-5（a）（b）所示。試求這

5、兩個(gè)信道的群時(shí)延特性并畫(huà)出它們的群遲延曲線，并說(shuō)明信號(hào)通過(guò)它們時(shí)有無(wú)群時(shí)延失真？圖2-5解: (a)所以(a)網(wǎng)絡(luò)無(wú)群時(shí)延失真。(b) 所以(b)網(wǎng)絡(luò)的和是非線性關(guān)系，即群時(shí)延特性不為常數(shù)，因此有群時(shí)延失真2-6、什么是相關(guān)帶寬？ 如果傳輸信號(hào)的帶寬寬于相關(guān)帶寬，對(duì)信號(hào)有什么影響？答：相關(guān)帶寬就是隨參信道各路徑之間最大時(shí)延差的倒數(shù)。當(dāng)信號(hào)帶寬大于相關(guān)帶寬時(shí)，將產(chǎn)生明顯的頻率選擇性衰落。2-7、試根據(jù)隨參信道的傳輸特性，定性解釋快衰落和頻率選擇性衰落現(xiàn)象。答：隨參信道的傳輸特點(diǎn)是，多徑傳播和每條路徑的時(shí)延和衰耗都是時(shí)變的。當(dāng)接收到的信號(hào)互相加強(qiáng)時(shí)，合成信號(hào)幅度大；當(dāng)接收到的信號(hào)互相削弱時(shí)，合成信

6、號(hào)幅度小。這樣就形成了快衰落現(xiàn)象。當(dāng)發(fā)射的信號(hào)有許多頻率成分時(shí)，每個(gè)頻率的信號(hào)都是經(jīng)過(guò)多條路徑傳輸后到達(dá)接收端的，一些頻率成分的多徑信號(hào)互相削弱，別一些頻率成分的多徑信號(hào)互相加強(qiáng)，這樣就使接收到的不同頻率的信號(hào)幅度不同，形成頻率選擇性衰落現(xiàn)象。2-8、試定性說(shuō)明采用頻率分集技術(shù)可以改善隨參信道傳輸特性的原理。答：用若干載頻信號(hào)同時(shí)傳輸同一個(gè)信息，信道同時(shí)將這些信號(hào)衰落掉的概率很小，在收端將收到的各個(gè)載頻信號(hào)按一定方式集中在一起就可以保證可靠地傳信息。 這就是頻率分集技術(shù)可以改善隨參信道傳輸特性的基本原理。2-9、某隨參信道的兩徑時(shí)延差為0.5ms，試問(wèn)該信道在哪些頻率上傳輸損耗最小？哪些頻率上

7、傳輸損耗最大？解：傳輸衰耗最大的頻率為：傳輸信號(hào)最有利的頻率為：式中，為正整數(shù)。2-10、設(shè)某隨參信道的最大多徑時(shí)延差等于3ms, 為了避免發(fā)生選擇性衰落，試估算在該信道上傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)的碼元脈沖寬度。解：信道相關(guān)帶寬根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，信號(hào)帶寬故碼元寬度2-11、信道中常見(jiàn)的起伏噪聲有哪些？它們的主要特點(diǎn)是什么？答：信道中常見(jiàn)的起伏噪聲有：（1）熱噪聲：電阻類導(dǎo)體中，自由電子的布朗運(yùn)動(dòng)引起的噪聲；（2）散彈噪聲：真空管、半導(dǎo)體等器件內(nèi)部，由于載流子發(fā)射、分配的不均勻所引起的噪聲；（3）宇宙噪聲：由于天體輻射引起的噪聲。它們的主要特點(diǎn)是均為高斯白噪聲：即概率密度函數(shù)為高斯型，功率譜密度為均勻譜。2-

8、12、二進(jìn)制無(wú)記憶編碼信道模型如圖2-11所示，如果信息傳輸速率是每秒1000符號(hào)，且，試求：（1） 信息源熵及損失熵；圖2-12（2） 信道傳輸信息的速率。解：2-13、設(shè)高斯信道的帶寬為4kHz，信號(hào)與噪聲的功率比為63，試確定利用這種信道的理想通信系統(tǒng)之傳信率和差錯(cuò)率。解：此系統(tǒng)的信道容量為：理想信道的傳信率為：差錯(cuò)率為：2-14、具有6.5MHz的帶寬的某高斯信道，若信道中信號(hào)功率與噪聲功率譜密度之比為45.5MHz，試求其信道容量。解： 根據(jù)香農(nóng)公式2-15、已知電話信道的帶寬為3.4kHz，試求：(1) 接收信噪比時(shí)的信道容量；(2) 若要求該信道能傳輸4800bit/s的數(shù)據(jù)，則

9、要求接收端最小信噪比為多少dB?解： 2-16、已知彩色電視圖像由個(gè)像素組成。設(shè)第個(gè)像素有64種彩色度，每種彩色度有16個(gè)亮度等級(jí)。如果所有彩色度和亮度等級(jí)的組合機(jī)會(huì)均等，并統(tǒng)計(jì)獨(dú)立。（1） 試計(jì)算每秒傳送100個(gè)畫(huà)面所需要的信道容量；（2） 如果接收信噪比為30dB，為了傳送彩色圖像所需信道帶寬為多少？解：（1）每個(gè)像素的信息量為：每幅畫(huà)面的信息量為：信息速率為：需要的信道容量為：（2）所需信道帶寬習(xí)題解答2-1、什么是調(diào)制信道？什么是編碼信道？說(shuō)明調(diào)制信道和編碼信道的關(guān)系。答：所謂調(diào)制信道是指從調(diào)制器輸出端到解調(diào)器輸入端的部分。從調(diào)制和解調(diào)的角度來(lái)看，調(diào)制器輸出端到解調(diào)器輸入端的所有變換裝

10、置及傳輸媒質(zhì)，不論其過(guò)程如何，只不過(guò)是對(duì)已調(diào)制信號(hào)進(jìn)行某種變換。所謂編碼信道是指編碼器輸出端到譯碼器輸入端的部分。從編譯碼的角度看來(lái)，編碼器的輸出是某一數(shù)字序列，而譯碼器的輸入同樣也是某一數(shù)字序列，它們可能是不同的數(shù)字序列。因此，從編碼器輸出端到譯碼器輸入端，可以用一個(gè)對(duì)數(shù)字序列進(jìn)行變換的方框來(lái)概括。根據(jù)調(diào)制信道和編碼信道的定義可知，編碼信道包含調(diào)制信道，因而編碼信道的特性也依賴調(diào)制信道的特性。2-2、什么是恒參信道？什么是隨參信道？目前常見(jiàn)的信道中，哪些屬于恒參信道？哪些屬于隨參信道？答：信道參數(shù)隨時(shí)間緩慢變化或不變化的信道叫恒參信道。通常將架空明線、電纜、光纖、超短波及微波視距傳輸、衛(wèi)星中

11、繼等視為恒參信道。信道參數(shù)隨時(shí)間隨機(jī)變化的信道叫隨參信道。短波電離層反射信道、各種散射信道、超短波移動(dòng)通信信道等為隨參信道。2-3、設(shè)一恒參信道的幅頻特性和相頻特性分別為：其中，和都是常數(shù)。試確定信號(hào)通過(guò)該信道后的輸出信號(hào)的時(shí)域表示式，并討論之。解：傳輸函數(shù)沖激響應(yīng)輸出信號(hào)結(jié)論：該恒參信道滿足無(wú)失真條件，故信號(hào)在傳輸過(guò)程中無(wú)失真。2-4、設(shè)某恒參信道的傳輸特性為，其中，為常數(shù)。試確定信號(hào)通過(guò)該信道后的輸出信號(hào)表達(dá)式，并討論之。解：輸出信號(hào)為：討論：此信道的幅頻特性為，相頻特性為，相頻特性與成正比，無(wú)想頻失真；，有幅頻失真，所以輸出信號(hào)的失真是由信道的幅頻失真引起的，或者說(shuō)信號(hào)通過(guò)此信道只產(chǎn)生幅

12、頻失真。2-5、今有兩個(gè)恒參信道，其等效模型分別如圖2-5（a）（b）所示。試求這兩個(gè)信道的群時(shí)延特性并畫(huà)出它們的群遲延曲線，并說(shuō)明信號(hào)通過(guò)它們時(shí)有無(wú)群時(shí)延失真？圖2-5解: (a)所以(a)網(wǎng)絡(luò)無(wú)群時(shí)延失真。(b) 所以(b)網(wǎng)絡(luò)的和是非線性關(guān)系，即群時(shí)延特性不為常數(shù)，因此有群時(shí)延失真2-6、什么是相關(guān)帶寬？ 如果傳輸信號(hào)的帶寬寬于相關(guān)帶寬，對(duì)信號(hào)有什么影響？答：相關(guān)帶寬就是隨參信道各路徑之間最大時(shí)延差的倒數(shù)。當(dāng)信號(hào)帶寬大于相關(guān)帶寬時(shí)，將產(chǎn)生明顯的頻率選擇性衰落。2-7、試根據(jù)隨參信道的傳輸特性，定性解釋快衰落和頻率選擇性衰落現(xiàn)象。答：隨參信道的傳輸特點(diǎn)是，多徑傳播和每條路徑的時(shí)延和衰耗都是

13、時(shí)變的。當(dāng)接收到的信號(hào)互相加強(qiáng)時(shí)，合成信號(hào)幅度大；當(dāng)接收到的信號(hào)互相削弱時(shí)，合成信號(hào)幅度小。這樣就形成了快衰落現(xiàn)象。當(dāng)發(fā)射的信號(hào)有許多頻率成分時(shí)，每個(gè)頻率的信號(hào)都是經(jīng)過(guò)多條路徑傳輸后到達(dá)接收端的，一些頻率成分的多徑信號(hào)互相削弱，別一些頻率成分的多徑信號(hào)互相加強(qiáng)，這樣就使接收到的不同頻率的信號(hào)幅度不同，形成頻率選擇性衰落現(xiàn)象。2-8、試定性說(shuō)明采用頻率分集技術(shù)可以改善隨參信道傳輸特性的原理。答：用若干載頻信號(hào)同時(shí)傳輸同一個(gè)信息，信道同時(shí)將這些信號(hào)衰落掉的概率很小，在收端將收到的各個(gè)載頻信號(hào)按一定方式集中在一起就可以保證可靠地傳信息。 這就是頻率分集技術(shù)可以改善隨參信道傳輸特性的基本原理。2-9、

14、某隨參信道的兩徑時(shí)延差為0.5ms，試問(wèn)該信道在哪些頻率上傳輸損耗最??？哪些頻率上傳輸損耗最大？解：傳輸衰耗最大的頻率為：傳輸信號(hào)最有利的頻率為：式中，為正整數(shù)。2-10、設(shè)某隨參信道的最大多徑時(shí)延差等于3ms, 為了避免發(fā)生選擇性衰落，試估算在該信道上傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)的碼元脈沖寬度。解：信道相關(guān)帶寬根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，信號(hào)帶寬故碼元寬度2-11、信道中常見(jiàn)的起伏噪聲有哪些？它們的主要特點(diǎn)是什么？答：信道中常見(jiàn)的起伏噪聲有：（1）熱噪聲：電阻類導(dǎo)體中，自由電子的布朗運(yùn)動(dòng)引起的噪聲；（2）散彈噪聲：真空管、半導(dǎo)體等器件內(nèi)部，由于載流子發(fā)射、分配的不均勻所引起的噪聲；（3）宇宙噪聲：由于天體輻射引起的噪聲

15、。它們的主要特點(diǎn)是均為高斯白噪聲：即概率密度函數(shù)為高斯型，功率譜密度為均勻譜。2-12、二進(jìn)制無(wú)記憶編碼信道模型如圖2-11所示，如果信息傳輸速率是每秒1000符號(hào)，且，試求：（3） 信息源熵及損失熵；圖2-12（4） 信道傳輸信息的速率。解：2-13、設(shè)高斯信道的帶寬為4kHz，信號(hào)與噪聲的功率比為63，試確定利用這種信道的理想通信系統(tǒng)之傳信率和差錯(cuò)率。解：此系統(tǒng)的信道容量為：理想信道的傳信率為：差錯(cuò)率為：2-14、具有6.5MHz的帶寬的某高斯信道，若信道中信號(hào)功率與噪聲功率譜密度之比為45.5MHz，試求其信道容量。解： 根據(jù)香農(nóng)公式2-15、已知電話信道的帶寬為3.4kHz，試求：(3

16、) 接收信噪比時(shí)的信道容量；(4) 若要求該信道能傳輸4800bit/s的數(shù)據(jù)，則要求接收端最小信噪比為多少dB?解： 2-16、已知彩色電視圖像由個(gè)像素組成。設(shè)第個(gè)像素有64種彩色度，每種彩色度有16個(gè)亮度等級(jí)。如果所有彩色度和亮度等級(jí)的組合機(jī)會(huì)均等，并統(tǒng)計(jì)獨(dú)立。（3） 試計(jì)算每秒傳送100個(gè)畫(huà)面所需要的信道容量；（4） 如果接收信噪比為30dB，為了傳送彩色圖像所需信道帶寬為多少？解：（1）每個(gè)像素的信息量為：每幅畫(huà)面的信息量為：信息速率為：需要的信道容量為：（2）所需信道帶寬4-1、設(shè)二進(jìn)制符號(hào)序列為，試以矩形脈沖為例，分別畫(huà)出相應(yīng)的單極性碼波形、雙極性碼波形、單極性歸零碼波形、雙極性歸

17、零碼波形、二進(jìn)制差分碼波形及八電平碼波形。解：略4-2、設(shè)隨機(jī)二進(jìn)制序列中的0和1分別由和組成，它們的出現(xiàn)概率分別為及：（1）求其功率譜密度及功率；（2）若為如題4-2圖所示波形，為碼元寬度，問(wèn)該序列是否存在離散分量？（3）若改為題4-2圖，回答題（2）所問(wèn)。題4-2圖解：（1）隨機(jī)二進(jìn)制序列的功率譜密度為：由題意知，因此雙極性波形序列的功率譜密度為式中，；等式右端第一項(xiàng)是連續(xù)譜成分，第二項(xiàng)是離散譜成分。功率（2）若基帶脈沖波形為則的傅立葉變換為因?yàn)樗杂深}（1）的結(jié)果可知，該二進(jìn)制序列不存在離散分量（3）若基帶脈沖波形為則的傅立葉變換為因?yàn)樗杂深}（1）的結(jié)果可知，該二進(jìn)制序列存在離散分量4

18、-6、已知信息代碼為，求相應(yīng)的AMI碼、HDB3碼及雙相碼。解：AMI碼 100000000011HDB3碼 1000VB00V011雙相碼4-7、已知信息代碼為，試確定相應(yīng)的AMI碼及HDB3碼，并分別畫(huà)出它們的波形圖。解：AMI碼 1010000011000011 HDB3碼 101000V 011+B00V11波形圖略4-10、設(shè)基帶傳輸系統(tǒng)的發(fā)送濾波器、信道及接收濾波器組成總特性為，若要求以波特的速率進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，試檢驗(yàn)題4-10圖中各種滿足消除抽樣點(diǎn)上碼間干擾的條件否？題4-10圖解：方法1：根據(jù)奈奎斯特第一準(zhǔn)則，當(dāng)最高傳碼率時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)碼間干擾傳輸?shù)幕鶐到y(tǒng)的總特性應(yīng)滿足因此，當(dāng)

19、時(shí)，基帶系統(tǒng)的總特性應(yīng)滿足容易驗(yàn)證：除（c）滿足無(wú)碼間干擾外，其余（a）(b)和(d)均不滿足無(wú)碼間干擾傳輸?shù)臈l件。方法2：由求出系統(tǒng)無(wú)碼間干擾的最高傳碼率，然后與實(shí)際傳輸速率進(jìn)行比較。若滿足則以實(shí)際速率進(jìn)行傳輸時(shí)，滿足抽樣點(diǎn)上無(wú)碼間干擾的條件進(jìn)行判斷：（a），不為整數(shù)，故不能；（b），但非整數(shù)倍關(guān)系，故不能；（c），為整數(shù)，故該滿足無(wú)碼間干擾傳輸?shù)臈l件；（d），不為整數(shù)，故不能。4-12、為了傳送碼元速率（B）的數(shù)字基帶信號(hào)，試問(wèn)系統(tǒng)采用題4-12圖中所畫(huà)的哪一種傳輸特性較好？并簡(jiǎn)要說(shuō)明其理由。題4-12圖解：比較基帶傳輸特性時(shí)，應(yīng)從四個(gè)方面進(jìn)行比較：是否滿足無(wú)碼間干擾條件、頻帶利用率、單位

20、沖激響應(yīng)尾部的收斂速率及物理實(shí)現(xiàn)的難易程度。（1）驗(yàn)證是否滿足無(wú)碼間干擾條件：根據(jù)奈奎斯特第一準(zhǔn)則進(jìn)行分析，可知（a） (b) （c），因此（a）(b) （c）均滿足無(wú)碼間干擾。（2）頻帶利用率：（a）系統(tǒng)的帶寬為頻帶利用率為（b）系統(tǒng)的帶寬為頻帶利用率為（c）系統(tǒng)的帶寬為頻帶利用率為(3) 沖激響應(yīng)尾部的收斂程度：傳輸函數(shù)（b）是理想低通特性，其沖激響應(yīng)為型，與時(shí)間t成反比，尾部收斂慢；傳輸函數(shù)（a）和（c）是三角形特性，其沖激響應(yīng)為型，與時(shí)間t2成反比，尾部收斂快。（4）物理實(shí)現(xiàn)的難易程度：傳輸函數(shù)（b）是理想低通特性，難以實(shí)現(xiàn)；傳輸函數(shù)（a）和（c）是三角形特性，較易實(shí)現(xiàn)。因此傳輸函數(shù)（

21、c）滿足無(wú)碼間干擾條件，其三角形濾波特性較易實(shí)現(xiàn)，相應(yīng)單位沖激響應(yīng)尾部的收斂快，且其頻帶利用率比（a）高，綜合比較傳輸函數(shù)（c）較好。4-24、設(shè)有一個(gè)三抽頭的時(shí)域均衡器，如題4-24圖所示。在各抽樣點(diǎn)的值依次為，（在其他抽樣點(diǎn)均為零）。試求輸入波形峰值的畸變值及時(shí)域均衡器輸出波形峰值的畸變值。題4-24圖解：輸入波形的峰值畸變?yōu)?，由公式，可得其余值均?。所以輸出波形的峰值畸變?yōu)椤Ａ?xí)題5-1 設(shè)待發(fā)送的數(shù)字序列為10110010，試分別畫(huà)出2ASK、2FSK、2PSK和2DPSK的信號(hào)波形。已知在2ASK、2PSK和2DPSK中載頻為碼元速率的2倍；在2FSK中，0碼元的載頻為碼元速率的2倍

22、，1碼元的載頻為碼元速率的3倍。解：波形略5-2 已知某2ASK系統(tǒng)的碼元傳輸速率為1200B，采用的載波信號(hào)為Acos(48p´102t)，所傳送的數(shù)字信號(hào)序列為101100011：乘法器s(t)coswcte2ASK(t)(a)圖5.2.1-2 2ASK信號(hào)調(diào)制原理框圖coswct(b)s(t)e2ASK(t)開(kāi)關(guān)電路（1）試構(gòu)成一種2ASK信號(hào)調(diào)制器原理框圖，并畫(huà)出2ASK信號(hào)的時(shí)間波形；（2）試畫(huà)出2ASK信號(hào)頻譜結(jié)構(gòu)示意圖，并計(jì)算其帶寬。圖5.2.1-5 2ASK信號(hào)的功率譜G(f)Tsfff000fsPs(f)Ts/41/4fsPe(f)-fcfc2fs1/16Ts/16

23、解：（1）2ASK信號(hào)調(diào)制器原理框圖如圖，2ASK信號(hào)的時(shí)間波形略。（2）2ASK信號(hào)頻譜結(jié)構(gòu)示意圖如圖，則其帶寬為B2ASK=2fs2400Hz。5-3 若對(duì)題5-2中的2ASK信號(hào)采用包絡(luò)檢波方式進(jìn)行解調(diào)，試構(gòu)成解調(diào)器原理圖，并畫(huà)出各點(diǎn)時(shí)間波形。帶通濾波器全波整流器低通濾波器抽樣判決器e2ASK(t)定時(shí)脈沖abcd輸出解：2ASK信號(hào)采用包絡(luò)檢波的解調(diào)器原理圖：各點(diǎn)時(shí)間波形：（下圖對(duì)應(yīng)各點(diǎn)要換成101100011）5-4 設(shè)待發(fā)送的二進(jìn)制信息為1100100010，采用2FSK方式傳輸。發(fā)1碼時(shí)的波形為Acos(2000p t+q1)，發(fā)0碼時(shí)的波形為Acos(8000p t+q0)，碼

24、元速率為1000B：（1）試構(gòu)成一種2FSK信號(hào)調(diào)制器原理框圖，并畫(huà)出2FSK信號(hào)的時(shí)間波形；（2）試畫(huà)出2FSK信號(hào)頻譜結(jié)構(gòu)示意圖，并計(jì)算其帶寬。解：（1）2FSK信號(hào)調(diào)制器原理框圖如下圖，時(shí)間波形略。載波 f1 f2載波開(kāi)關(guān)s(t)Se02FSK(t)（2）2FSK信號(hào)頻譜結(jié)構(gòu)示意圖如下圖，其帶寬。相位不連續(xù)2FSK信號(hào)的功率譜（單邊譜）5-5 已知數(shù)字序列an=1011010，分別以下列兩種情況畫(huà)出二相PSK、DPSK及相對(duì)碼bn的波形（假定起始參考碼元為1）：（1）碼元速率為1200B，載波頻率為1200Hz；（2）碼元速率為1200B，載波頻率為1800Hz。5-6 在相對(duì)移相鍵控中

25、，假設(shè)傳輸?shù)南鄬?duì)碼序列為bn，且規(guī)定相對(duì)碼的第一位為0，試求出下列兩種情況下的原數(shù)字信號(hào)序列an：（1）規(guī)定遇到數(shù)字信號(hào)1時(shí)，相對(duì)碼保持前一碼元信號(hào)電平不變，否則改變前一碼元信號(hào)電平；（2）規(guī)定遇到數(shù)字信號(hào)0時(shí)，相對(duì)碼保持前一碼元信號(hào)電平不變，否則改變前一碼元信號(hào)電平。5-7 設(shè)發(fā)送的二進(jìn)制信息為110100111，采用2PSK方式傳送。已知碼元傳輸速率為2400B，載波頻率為4800Hz：（1）試構(gòu)成一種2PSK信號(hào)調(diào)制器原理框圖，并畫(huà)出2PSK信號(hào)的時(shí)間波形；（2）若采用相干方式進(jìn)行解調(diào)，試畫(huà)出接收端框圖，并畫(huà)出各點(diǎn)波形；（3）若發(fā)送0和1的概率相等，試畫(huà)出2PSK信號(hào)頻譜結(jié)構(gòu)圖，并計(jì)算其

26、帶寬。5-8 設(shè)發(fā)送的二進(jìn)制絕對(duì)碼序列為an=1010110110，采用2DPSK信號(hào)方式傳輸。已知碼元傳輸速率為1200B，載波頻率為1800HZ：（1）試構(gòu)成一種2DPSK信號(hào)調(diào)制器原理框圖，并畫(huà)出2DPSK信號(hào)的時(shí)間波形；（2）若采用相干解調(diào)加碼反變換器方式進(jìn)行解調(diào)，試畫(huà)出接收端框圖，并畫(huà)出各點(diǎn)波形。解：（1）2DPSK信號(hào)調(diào)制器原理框圖如下：時(shí)間波形略e2DPSK(t) fs(t)移相載波s0p碼變換開(kāi)關(guān)（2）采用相干解調(diào)加碼反變換器方式進(jìn)行解調(diào)，接收端框圖如下圖，各點(diǎn)波形略帶通濾波器本地載波相乘器低通濾波器抽樣判決器數(shù)據(jù)輸出2DPSK信號(hào)抽樣判決器碼（反）變換器5-9 某2ASK系統(tǒng)

27、傳送等概率的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)序列。已知碼元寬度Ts=0.5ms，接收端解調(diào)器輸入信號(hào)的振幅a=40mV，信道加性高斯白噪聲的單邊功率譜密度n0=6´10-18W/Hz，試求：（1）非相干解調(diào)時(shí)，系統(tǒng)的誤碼率；（2）相干解調(diào)時(shí)，系統(tǒng)的誤碼率。5-10 某系統(tǒng)采用2ASK方式傳送信號(hào)。已知相干解調(diào)接收機(jī)輸入端發(fā)0和發(fā)1的平均信噪功率比為9dB，試求相干接收時(shí)的系統(tǒng)誤碼率。欲保持相同的誤碼率，包絡(luò)檢波接收機(jī)輸入端發(fā)0和發(fā)1的平均信噪比應(yīng)為多大？5-11 已知某2FSK系統(tǒng)的碼元傳輸速率為300B，且規(guī)定f1=980Hz代表數(shù)字信息“1”，f2=2180Hz代表數(shù)字信息“0”。信道有效帶寬為3

28、000Hz，信道輸出端的信噪比為6dB。試求：（1）2FSK信號(hào)帶寬；（2）相干解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的誤碼率；（3）非相干解調(diào)時(shí)的誤碼率，并與（2）的結(jié)果比較。5-12 在二進(jìn)制相位調(diào)制系統(tǒng)中，已知解調(diào)器輸入信噪比r=10dB。試分別求出相干解調(diào)2PSK、相干解調(diào)加碼反變換2DPSK和差分相干解調(diào)2DPSK系統(tǒng)的誤碼率。1解：已知解調(diào)器輸入信噪比r=10dB，即10lgr=10dB，所以可得r=10（1） 相干解調(diào)2PSK誤碼率為：，在大信噪比條件下，上式近似為（2） 相干解調(diào)加碼反變換2DPSK誤碼率為：，其中為相干解調(diào)2PSK誤碼率。由于，所以上式近似為（3） 差分相干解調(diào)2DPSK系統(tǒng)的誤碼率為：

29、5-13 已知發(fā)送載波幅度A=10V，在4kHz帶寬的電話信道中分別利用2ASK、2FSK及2PSK系統(tǒng)進(jìn)行傳輸，信道衰減為1dB/km，n0=10-8W/Hz，若采用相干解調(diào)，試求解以下問(wèn)題：（1）誤碼率都保持在10-5時(shí)，各種傳輸方式分別傳送多少公里？（2）若2ASK所用載波幅度AASK=20V，并分別是2FSK的1.4倍和2PSK的2倍，重做（1）。解：（1）2ASK系統(tǒng)：接收機(jī)噪聲功率為，誤碼率都保持在10-5時(shí)，即相干解調(diào)，查表求得r=36.13，信號(hào)功率為：，信號(hào)幅度為：，由10V衰減到5.38×10-2V，衰減的分貝（dB）數(shù)為20lg（10/（5.38×10

30、-2） dB =45.4dB，故2ASK信號(hào)傳輸距離為45.4km。2FSK系統(tǒng)：接收機(jī)上、下支路帶通濾波器的帶寬為2kHz。接收機(jī)噪聲功率為，誤碼率都保持在10-5時(shí)，即相干解調(diào)，查表求得r=18.07，信號(hào)功率為：，信號(hào)幅度為：，由10V衰減到2.69×10-2V，衰減的分貝（dB）數(shù)為20lg（10/（2.69×10-2） dB =51.4dB，故2FSK信號(hào)傳輸距離為51.4km。2PSK系統(tǒng)：接收機(jī)噪聲功率為，誤碼率都保持在10-5時(shí)，即相干解調(diào)，查表求得r=9，信號(hào)功率為：，可見(jiàn)2PSK信號(hào)傳輸距離與2FSK的相同，為51.4km。（2）略A-AA/3-A/3o

31、ts(t)題5-15圖5-14 設(shè)發(fā)送數(shù)字信號(hào)序列為an，試按圖（b）、（e）所示的相位配置矢量圖，分別畫(huà)出相應(yīng)的4PSK和4DPSK信號(hào)的所有可能波形。5-15 基帶數(shù)字信號(hào)s(t)如題5-15圖所示，已知載波頻率為碼元速率的2倍。（1）試畫(huà)出MASK的時(shí)域波形；（2）若以s(t)作為調(diào)制信號(hào)進(jìn)行DSB模擬調(diào)幅，試畫(huà)出已調(diào)波時(shí)域波形。與（1）的結(jié)果比較有何不同？5-16 設(shè)待發(fā)送的數(shù)字信號(hào)序列為1001110，已知碼元速率為400B，載頻為300Hz，試畫(huà)出MSK信號(hào)的相位路徑qk(t)圖和波形圖。Pe-r曲線，以及非相干解調(diào)的Pe-r曲線。并對(duì)這些曲線作一比較。習(xí)題6-1、 已知一低通信號(hào)

32、的頻譜為 （1） 假設(shè)以的速率對(duì)進(jìn)行理想抽樣，試畫(huà)出已抽樣信號(hào)的頻譜草圖；（2） 若用的速率抽樣，重做上題。解：（1）由題意知，已抽樣信號(hào)為，其頻譜函數(shù)為，當(dāng)抽樣速率為時(shí)，其頻譜圖略。 （2）當(dāng)抽樣速率為時(shí)，其頻譜圖略。6-2、 已知某信號(hào)的頻譜如題6.2圖所示。將它通過(guò)傳輸函數(shù)為的濾波器后再進(jìn)行理想抽樣。（1） 抽樣速率應(yīng)為多少？（2） 若設(shè)抽樣速率，試畫(huà)出已抽樣信號(hào)的頻譜草圖；（3） 接收端的接收網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有怎樣的傳輸函數(shù)，才能由不失真地恢復(fù)。 題6.2圖解：（1）通過(guò)后的最高頻率仍為，故抽樣速率 （2）略 （3）根據(jù)信號(hào)無(wú)失真?zhèn)鬏斣?，接收網(wǎng)絡(luò)的傳輸函數(shù)應(yīng)設(shè)計(jì)為 此時(shí)能由不失真地恢復(fù)。6-

33、3、 設(shè)信號(hào)，其中。若被均勻量化為40個(gè)電平，試確定所需的二進(jìn)制碼組的位數(shù)和量化間隔。解：因?yàn)?，所以所需的二進(jìn)制碼組的位數(shù)位。量化間隔6-4、 采用13折線A律編碼，設(shè)最小量化間隔為1個(gè)單位，已知抽樣脈沖值為+635個(gè)單位：（1）試求此時(shí)編碼器輸出碼組，并計(jì)算量化誤差；（2） 對(duì)應(yīng)于該7位碼（不包括極性碼）的均勻量化11位碼。（采用自然二進(jìn)制碼）解：（1）已知抽樣脈沖值為，它位于第7段序號(hào)為3的量化級(jí)，因此編碼輸出碼組為C1C2C3C4C5C6C7C8=11100011，量化電平為，所以量化誤差為11個(gè)量化單位。 （2）對(duì)應(yīng)的11位均勻量化碼為 010011100006-5、 采用13折線A律

34、編碼電路，設(shè)接收端收到的碼組為“01010011”、最小量化間隔為1個(gè)單位，并已知段內(nèi)碼采用折疊二進(jìn)碼：（1） 試問(wèn)譯碼器輸出為多少個(gè)量化單位？（2） 寫(xiě)出對(duì)應(yīng)于該7位碼（不包括極性碼）的均勻量化11位碼。解：（1）接收端收到的碼組為C1C2C3C4C5C6C7C8=01010011，由C1=0知，信號(hào)為負(fù)值；由段落碼C2C3C4=101知，信號(hào)樣值位于第6段，起始電平為256，量化間隔為16；由段內(nèi)碼C5C6C7C8=0011（采用折疊二進(jìn)碼）知，信號(hào)樣值位于第6段的第5級(jí)（序號(hào)為4），故譯碼器輸出個(gè)量化單位（若采用自然二進(jìn)碼，譯碼器輸出個(gè)量化單位）（2）對(duì)應(yīng)的均勻量化11位碼為（若采用自然

35、二進(jìn)碼，）6-6、 對(duì)10路帶寬均為3003400的模擬信號(hào)進(jìn)行PCM時(shí)分復(fù)用傳輸。抽樣速率為8000，抽樣后進(jìn)行8級(jí)量化，并編為自然二進(jìn)制碼，碼元波形是寬度為的矩形脈沖，且占空比為1。試求傳輸該時(shí)分復(fù)用PCM信號(hào)所需的理論最小基帶帶寬。解：由抽樣速率為fs=8000，可知抽樣間隔，對(duì)10路信號(hào)進(jìn)行時(shí)分復(fù)用，每路占用時(shí)間為，由對(duì)抽樣信號(hào)8級(jí)量化，故需要3位二進(jìn)制編碼，每位占用時(shí)間為，因?yàn)檎伎毡葹?，所以每位碼元的矩形脈沖寬度，故傳輸此時(shí)分復(fù)用PCM信號(hào)所需的最小基帶帶寬為。6-7、 單路話音信號(hào)的最高頻率為，抽樣速率為，以PCM方式傳輸。設(shè)傳輸信號(hào)的波形為矩形脈沖，其寬度為，且占空比為1；（1

36、） 抽樣后信號(hào)按8級(jí)量化，求PCM基帶信號(hào)第一零點(diǎn)頻寬；（2） 若抽樣后信號(hào)按128級(jí)量化，PCM基帶信號(hào)第一零點(diǎn)頻寬又為多少？解：（1）24（2）56。6-8、 若12路話音信號(hào)（每路信號(hào)的最高頻率均為）進(jìn)行抽樣和時(shí)分復(fù)用，將所得的脈沖用PCM系統(tǒng)傳輸，重做上題。解：（1）288（2）672。6-9、 已知話音信號(hào)的最高頻率，現(xiàn)用PCM系統(tǒng)傳輸，要求信號(hào)量化噪聲比不低于30。試求此PCM系統(tǒng)所需的理論最小基帶頻帶。解：因?yàn)榱炕旁氡?，所以編碼位數(shù)，模擬信號(hào)的最高頻率，則最小抽樣頻率為6800Hz。當(dāng)時(shí)，對(duì)應(yīng)的碼元速率為，根據(jù)奈奎斯特第一準(zhǔn)則可知，所以傳輸該P(yáng)CM信號(hào)所需的理論最小基帶頻帶為。

37、實(shí)踐項(xiàng)目1、 用MATLAB仿真模擬信號(hào)的低通抽樣和帶通抽樣。（1） 低通抽樣。有一信號(hào)如下：分別采用兩種抽樣頻率對(duì)其采樣，。畫(huà)出抽樣后的時(shí)域波形和頻譜。（2） 帶通抽樣。有一信號(hào)如下：分別采用兩種抽樣頻率對(duì)其采樣，。畫(huà)出抽樣后的時(shí)域波形和頻譜。提示：畫(huà)時(shí)域波形時(shí)，注意時(shí)，MATLAB會(huì)得出此時(shí)的函數(shù)值為0，要加以修正；求頻譜時(shí)，應(yīng)用MATLAB中的函數(shù)。2、用MATLAB對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行13折線A律PCM編碼。假設(shè)在一個(gè)周期內(nèi)抽樣10個(gè)點(diǎn)。 提示：首先將抽樣后的信號(hào)作歸一化，然后對(duì)歸一化后的信號(hào)序列作非均勻量化（13折線）變換成序列，然后將序列線性擴(kuò)展到0與128之間，再將該十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換7位二

38、進(jìn)制數(shù)，最后加上符號(hào)位。解：圖7-2-9 導(dǎo)頻插入和提取方框圖經(jīng)低通濾波器后輸出 ，故解調(diào)器輸出中含有直流分量?？梢?jiàn)，由于載波相位誤差的影響，在接收端會(huì)引起兩信號(hào)的相互串?dāng)_，使信號(hào)畸變。圖7.5設(shè)加入巴克碼移位寄存器識(shí)別器的碼為巴克碼識(shí)別器中，當(dāng)輸入數(shù)據(jù)的“1”存入移位寄存器時(shí)，“1”端的輸出電平為1，“0”端的輸出電平為1；反之，當(dāng)輸入數(shù)據(jù)的“0”存入移位寄存器時(shí)，“1”端的輸出電平為1，“0”端的輸出電平為1。各移位寄存器輸出端的接法和巴克碼識(shí)別器的規(guī)律一致。識(shí)別器的相加輸出波形及判決器輸出波形如圖7.6所示。表7.6題7.6設(shè)加入巴克碼移位寄存器識(shí)別器的碼為巴克碼識(shí)別器中，當(dāng)輸入數(shù)據(jù)的“

39、1”存入移位寄存器時(shí)，“1”端的輸出電平為1，“0”端的輸出電平為1；反之，當(dāng)輸入數(shù)據(jù)的“0”存入移位寄存器時(shí)，“1”端的輸出電平為1，“0”端的輸出電平為1。各移位寄存器輸出端的接法和巴克碼識(shí)別器的規(guī)律一致。識(shí)別器的相加輸出波形及判決器輸出波形如圖7.7所示。表7.7(1)圖7.7解：DSB插入導(dǎo)頻及提取載波和信號(hào)解調(diào)的方框圖如圖7.8、所示；VSB插入導(dǎo)頻的頻譜特性；VSB插入導(dǎo)頻及提取載波和信號(hào)解調(diào)的方框圖如圖7.8、所示。DSB插入導(dǎo)頻DSB載波提取和解調(diào)在VSB信號(hào)中插入導(dǎo)頻不能位于處，因?yàn)樗鼘⑹艿教幮盘?hào)的干擾，只能在傳輸特性的兩側(cè)分別插入兩個(gè)和，按下述方法選擇、。殘留邊帶頻譜VSB

40、載波提取和解調(diào)圖7.8習(xí)題8-1若二維奇偶校驗(yàn)碼中的碼元錯(cuò)誤位置發(fā)生情況如圖題1所示，請(qǐng)問(wèn)能否將這些錯(cuò)誤檢測(cè)出來(lái)？解：不能檢測(cè)出這些錯(cuò)誤。因?yàn)樵诙S奇偶校驗(yàn)碼中，只有當(dāng)每行或每列中有奇數(shù)個(gè)錯(cuò)誤時(shí)，才能檢測(cè)出來(lái)。而圖中所示的行和列恰好都有偶數(shù)個(gè)錯(cuò)誤，故檢測(cè)不出來(lái)。8-2在題表8-2中給出了字母D、E、F的7比特ASCII碼表示，假定分別用偶校驗(yàn)、水平偶校驗(yàn)、二維偶校驗(yàn)，假定從低位開(kāi)始發(fā)送請(qǐng)分別求出傳輸DEF時(shí)的發(fā)送序列。表8-2 D、E、F的ASCII碼表示b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0D 1 0 0 0 1 0 0E 1 0 0 0 1 0 1F 1 0 0 0 1 1 0解：水平偶

41、校驗(yàn)：傳輸DEF時(shí)的發(fā)送序列為00100010 10100011 01100011；二維偶校驗(yàn)：傳輸DEF時(shí)的發(fā)送序列為00100010 10100011 01100011 11100010。8-3已知碼集合中有4個(gè)碼字分別為（11100），（01001），（10010），（00111）。 （1） 計(jì)算此碼的最小碼距dmin。（2） 若碼字是等概率分布，計(jì)算此碼的編碼效率。（3） 若根據(jù)最大似然準(zhǔn)則譯碼，請(qǐng)問(wèn)接收碼序列（10000），（01100）和（00100）應(yīng)譯成什么碼字？（4） 此碼能糾正幾位碼元的錯(cuò)誤？解：（1）分別對(duì)（11100），（01001），（10010）和（00111）兩兩

42、求碼距，可以得到碼距只有3和4，因此最小碼距dmin=3；（2）此碼的編碼效率2/50.4（3）根據(jù)碼距與糾錯(cuò)能力的關(guān)系可知，可以糾正一位錯(cuò)，因此根據(jù)最大似然準(zhǔn)則譯碼，（10000），（01100）和（00101）可分別譯成（10010），（11100）和（00111）（5） 根據(jù)碼距與糾錯(cuò)能力的關(guān)系可知，能糾1位錯(cuò)。8-4假定漢明碼的碼長(zhǎng)n為15，請(qǐng)問(wèn)其監(jiān)督位r應(yīng)為多少？編碼效率為多少？并寫(xiě)出監(jiān)督碼元與信息碼元之間的關(guān)系。解：碼長(zhǎng)n和監(jiān)督碼元個(gè)數(shù)r之間的關(guān)系式為，因此；編碼效率因?yàn)楸O(jiān)督位，所以有4個(gè)監(jiān)督關(guān)系式?，F(xiàn)用表示4個(gè)監(jiān)督關(guān)系式中的校正子，則可假設(shè)校正子的值與錯(cuò)碼位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：S1 S2 S3 S