通信原理題目加答案

1.通信系統(tǒng)的兩個(gè)主要指標(biāo)是有效性、可靠性通信的復(fù)用方式有頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用和碼分復(fù)用。按照傳輸媒質(zhì)的不同，信道可分為有線信道、無(wú)線信道_。無(wú)線信道按照傳播方式區(qū)分，基本上有地波、天波和視線傳播三種。調(diào)制信道對(duì)信號(hào)的干擾分為加性干擾、乘性干擾兩種。單一頻率正弦波信號(hào)經(jīng)隨參信道傳輸后到達(dá)接收端的信號(hào)，其包絡(luò)服從瑞利分布。典型的恒參信道有有線信道、光纖信道、無(wú)線視距中繼及衛(wèi)星中繼信道。典型的隨參信道有短波電離層反射信道、對(duì)流層散射信道。對(duì)于點(diǎn)與點(diǎn)的之間的通信，按消息傳遞的方向與時(shí)間關(guān)系，通信方式可分為單工、半雙工和全雙工通信。按照信道中傳輸?shù)氖悄M信號(hào)還是數(shù)字信號(hào)，可以把通信系統(tǒng)分為模擬通信系統(tǒng)、數(shù)字通信系統(tǒng).同步衛(wèi)星通信是電磁波直線傳播傳播，因此其信道傳播性能穩(wěn)定可靠，傳輸距離遠(yuǎn)，容量大，廣泛應(yīng)用于傳輸多路電話、電報(bào)、圖像數(shù)據(jù)和電視節(jié)目。已知FM波的表達(dá)式5(t)=10cos(2x106兀t+10sin(103兀t))(V)，可求出載波頻率為106Hz，已調(diào)波的卡森帶寬為11kHz為了改善調(diào)頻解調(diào)器的輸出信噪比，在調(diào)頻系統(tǒng)中廣泛采用加重技術(shù)，包括預(yù)加重技術(shù)去加重技術(shù)。產(chǎn)生“門(mén)限效應(yīng)”的主要原因是解調(diào)器的非線性非均勻量化的對(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，R律對(duì)數(shù)壓縮特性采用15折線近似。差分脈沖編碼調(diào)制最簡(jiǎn)單的一個(gè)特例是增量調(diào)制，為防止其出現(xiàn)過(guò)載現(xiàn)象必須滿足不過(guò)載條件為了提高數(shù)字信號(hào)的有效性而采取的編碼稱為信源編碼，為了提高數(shù)字通信的可靠性而采取的編碼稱為信道編碼二進(jìn)制基帶信號(hào)傳輸過(guò)程中，“0”、“1”代碼等概率發(fā)送條件下，雙極性基帶系統(tǒng)的最佳判決門(mén)限電平為0，單極性最佳判決門(mén)限電平為A/2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眼圖為直觀評(píng)價(jià)接收信號(hào)的質(zhì)量提供了一種有效的實(shí)驗(yàn)方法，它可以定性反映碼間串?dāng)_和信道噪聲的影響程度。PSK是用碼元載波的相位來(lái)傳輸信息，DPSK是用前后碼元載波的前后碼元相位差來(lái)傳輸信息，它可克服PSK的相位模糊缺點(diǎn)。在數(shù)字通信系統(tǒng)中的四種同步分別為載波同步、位同步、群同步和網(wǎng)同步。載波同步實(shí)現(xiàn)方法一般可分為插入導(dǎo)頻、自同步已知語(yǔ)音信號(hào)的頻率范圍為30?15000HZ，若以數(shù)字化方式傳輸則取樣頻率至少為(B)B.30KHZA.15KHZB.30KHZC.45KHZ D.無(wú)法確定采用13折線A率對(duì)信號(hào)進(jìn)行非均勻量化編碼，通常編碼輸出是用（C）位二進(jìn)制數(shù)表示。A.6 B.7C.8 D.9PCM均勻量化信噪比隨著（B）增大而增大。A.量化臺(tái)階 B.量化級(jí)數(shù)C.噪聲功率 D.采樣頻率4ASK調(diào)制，其碼字傳輸速率為128k波特，各符號(hào)等概發(fā)送，則其信息比特速率為AA.256kb/s B.512kb/sC.1024kb/s D.2048kb/s二進(jìn)制數(shù)字鍵控信號(hào)中，若考慮對(duì)信道特性變化的敏感性（BA.2ASK最好 B.2FSK最好C.2PSK最好 D.2DPSK最好8PSK調(diào)制，其碼字傳輸速率為128k波特，各符號(hào)等概發(fā)送，則其信息比特速率為（CA.128kb/s B.256kb/sC.384kb/s D.512kb/s信息與消息在概念上是一致的，即信息就是消息，消息就是信息。（X在數(shù)字通信中，若無(wú)信道噪聲，則誤碼率為0。（X碼元傳輸速率與信息傳輸速率在數(shù)值上是相等的。（X對(duì)于受到高斯白噪聲干擾的連續(xù)信道，若n0一°，則信道容量CT8。（/對(duì)于受到高斯白噪聲干擾的連續(xù)信道，若B*，則信道容量CT8。（X幅頻失真對(duì)視頻的影響比較大，相頻失真對(duì)語(yǔ)音的影響比較大。（X在數(shù)字通信系統(tǒng)中，常用傳碼率和傳信率來(lái)衡量系統(tǒng)的有效性。（X41.碼元傳輸速率與信息傳輸速率在數(shù)值上是相等的。（X不管m（t）是什么信號(hào)，在m（t）cos?ct的頻譜中都沒(méi)有離散譜fc。（X）在數(shù)字通信中，若無(wú)碼間串?dāng)_，則誤碼率為0。（X單極性數(shù)字信號(hào)的連0碼時(shí)間越長(zhǎng)，要求位同步器的同步保持時(shí)間也越長(zhǎng)。（/數(shù)字基帶系統(tǒng)的頻帶利用率不可能大于2bit/（s.Hz）。（X幅頻失真和相頻失真屬于線性失真，可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償電路來(lái)消除。（/1、（1）試畫(huà)出數(shù)字通信系統(tǒng)的一般模型；（2）各組成部分的主要功能是什么？（3）與模擬通信相比，數(shù)字通信具有什么特點(diǎn)？解：（1）

數(shù)字通信系統(tǒng)棋呈數(shù)字通信系統(tǒng)棋呈（2） 信源編碼與譯碼目的：提高信息傳輸?shù)挠行裕ㄍㄟ^(guò)數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)）；完成模/數(shù)轉(zhuǎn)換（實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的數(shù)字化傳輸）信道編碼與譯碼目的：增強(qiáng)抗干擾能力；加密與解密目的：保證所傳信息的安全（通過(guò)人為地?cái)_亂傳輸?shù)臄?shù)字序列）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?hào)同步目的：使收發(fā)兩端的信號(hào)在時(shí)間上保持步調(diào)一致（3） 優(yōu)點(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高；體積小，功耗低，易于集成；便于進(jìn)行各種數(shù)字信號(hào)處理；有利于實(shí)現(xiàn)綜合業(yè)務(wù)傳輸；缺點(diǎn)：占用頻帶寬，系統(tǒng)和設(shè)備比較復(fù)雜；2.設(shè)某信息源的輸出由A,B,C,D,E五個(gè)符號(hào)組成，出現(xiàn)的概率分別為1/3,1/4,1/4,1/12,1/12。若信息源每秒發(fā)出1000個(gè)符號(hào)，試求該信息源符號(hào)的平均信息量；該信息源的平均信息速率。((提示：log23=1.5850)直接代入信源熵公式：H=H(A)+H(B)+H(C)+H(D)+H(E)=」log3+Llog4+』log4+Ilog12+Ilog123 2 4 2 4 2 12 2 12 2=2.1258(bit/符號(hào))（2）平均信息速率為:H（2）平均信息速率為:H1ms/脈沖2.1258bit/脈沖1ms/脈沖=2125.8(bit/s)3.黑白電視機(jī)圖像每幅含有3x105個(gè)像素，每個(gè)像素有16個(gè)等概率出現(xiàn)的亮度等級(jí)。要求每秒種傳輸30幀圖像，若信道輸出S./N=30dB，計(jì)算傳輸該黑白電視圖像所要求信道的最小帶寬。解（1） 每個(gè)像元x的平均信息量i=1,2,--,16i16H(x)=—Zp(x>ogP(x)=一無(wú)P(x)logP(x)=log16=4i2i i2i 2i i=1（2） 一幀圖片的平均信息量/圖片=3x105x4=1.2x106bit（3）每秒內(nèi)傳送的信息量每秒有30幀每秒內(nèi)傳送的信息量為：30x1.2x106=3.6x107bit

由上可知：信息速率Rb=3.6x107bps由于信道容量C>Rb，故信道帶寬:R> R> -r-b +njio；3%0)=3-612x106Hz其中：30dB?1000要求信道的最小帶寬為：3.612x106Hz4.設(shè)某信道具有均勻的的雙邊噪聲功率譜密度p(f)=0.5X10-3W/Hz，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5KHZ，而載波為100KHZ，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(guò)一理想帶通濾波器濾波，試求：該理想帶通濾波器中心頻率多大？(5分)解調(diào)器輸入端的信噪功率比為多少？(5分)解調(diào)器輸出端的信噪功率比為多少？(5分)解(1)單邊帶信號(hào)的載頻為100kHz，帶寬B=5kHz,為使信號(hào)順利通過(guò)，理想帶通濾波器的中心頻率為f=100+-x5=102.5(kHz)0 2解調(diào)器輸入端的噪聲與已調(diào)信號(hào)的帶寬相同，N=2xP(f)xB=2x0.5x10-3x5x103=5W已知S-=10kW，所以A=10x103=2000N5S—=2000Ni由于單邊帶調(diào)制系統(tǒng)的制度增益為G=1，S—=2000NiN

05.已知某單頻調(diào)頻波的振幅是10V，瞬時(shí)頻率為f(t)=106兀+104cos2nx103t(Hz)試求此調(diào)頻波的表達(dá)式；(10分)試求此調(diào)頻波的調(diào)頻指數(shù)和頻帶寬度。(10分)解(1)該調(diào)頻波的瞬時(shí)頻率為w(t)=2nf(t)=2nx106+2nx104cos2兀x103t(rad/s)相位0(t)=jt①(t)di=2nx106t+10sin2兀x103t-3因此調(diào)頻波的時(shí)域表達(dá)式SFM=Acos0(t)=10cos(2兀x106t+10sin2nx103t)(V)(2)根據(jù)頻偏的定義Af=|Af(t)| =|104cos2nx103t| =10(kHz)Af104_調(diào)頻指數(shù)m=廠==10ff 103m調(diào)頻波的帶寬B牝2(Af+”=2(10+1)=22(kHz)6、已知調(diào)制信號(hào)是8MhZ的單頻余弦信號(hào)，且設(shè)信道噪聲單邊功率譜密度氣=5x10-15W/Hz,信道功耗a為60dB，對(duì)于調(diào)頻指數(shù)為5的FM系統(tǒng)，若要求輸出信噪比為40dB，試求:FM信號(hào)的帶寬和制度增益；(10分)FM系統(tǒng)的發(fā)射功率。(10分)、解(1)FM系統(tǒng)的帶寬和制度增益分別為B=2(m+1)f=2x(5+1)x8x106=96(MHz)Gfm=3m2(mf+!)=3x25x6=450cS1 2S1 口S=n^xg_xaxN=n^xg_xaxnB(2)FM信號(hào)的發(fā)射功率 OFM OFM=104x—x106x5x10-15x96x106=10.67(W)4507.某調(diào)角波為S(t)=5cos(2nX106t+20sin2nX500t)(V)試問(wèn):該調(diào)角波信號(hào)帶寬為多少赫茲？(10分)最大頻偏為多少？最大相偏？(10分)、解：該調(diào)角波的瞬時(shí)角頻率為ro(t)=2兀x106+20x2兀x500cos2兀x500t(rad/s)最大頻偏為Af=20x2兀x500/2兀=10000Hz=10(kHz)調(diào)頻指數(shù)mf=|￡=檻=20m最大相移AO=20FM波和PM波帶寬形式相同即調(diào)頻波的帶寬B牝2(Af+f)=2(mf+1)f=2(20+1)x500=21(kHz)調(diào)相波的帶寬B=2(AO+1)f=2(20+1)x500=21(kHz)8.在PCM系統(tǒng)中，輸入模擬話音信號(hào)m(t)的帶寬為4000HZ，采用13折線A律編碼。已知編碼器的輸入信號(hào)范圍為±5V，最小量化間隔為1個(gè)單位。已知抽樣脈沖值為+3.984375V時(shí)，(1)試求此時(shí)編碼器輸出碼組和量化誤差；(10分)(2)寫(xiě)出該碼組(不含極性碼)的11位線性碼；(9分)（3）試求譯碼器輸出電平及譯碼器輸出信號(hào)的量化誤差。（10分）解（1）因?yàn)槌闃又禐?.984375V化為量化單位，即Is=3.984375/5*2048=1632，因?yàn)槌闃又禐檎?，C1為1且；位于第8段的序號(hào)為9的量化區(qū)間,Al律PCM碼為11111001，編碼后的量化電平為1024+9*64=1600;編碼器的量化誤差為1632-1600=32個(gè)單位。（2） 對(duì)應(yīng)的11位線性碼為11001000000O（3） 譯碼器輸出電平為1600+64/2=1632,譯碼器輸出誤差信號(hào)為0個(gè)單位；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；（10分）（2） 寫(xiě)出對(duì)應(yīng)于該7位碼的均勻量化11位碼；（9分）（3） 試求譯碼器輸出電平值及其量化誤差。（10分）解（1）已知抽樣脈沖值I0=+95，設(shè)碼組的8位碼分別為C1C2C3C4C.C6C-C80 12345678。因?yàn)?0>0，故C1=1又因?yàn)镮0>64，且I0<128,故位于第4段，段落碼C2C3C4=011第4段內(nèi)的量化間隔為4,由I0=64+7X4+3知，I0位于第4段第7量化級(jí)，C5C6C7C8=0111因此，輸出碼組為CiC^CqCC-CC_C=1011011112345678量化誤差：95-(64+7X4)=3（2）對(duì)應(yīng)于該7位碼的均勻量化11位碼為:CGCCCuCCCCd”=0000101111012345678 91011(3)譯碼輸出(64+7X4+4/2)=94，量化誤差為：95-（94）=1（單位）消息碼1110000011000011AMI碼：+1-1+100000-1+10000-1+1HDB3碼：+1-1+1000+V0-1+1-B00-V+1-1求相應(yīng)的AMI碼、HDB3碼（第一個(gè)非，10.已知信息代碼為1110000011000011零碼編為+1）o并分別畫(huà)出它們的波形圖。信息碼：：AMI碼：；HDB3碼::（0碼參考）11、一系統(tǒng)的基帶傳輸特性如圖1所示，試求；（1）最大無(wú)碼間串?dāng)_傳輸速率RB；（8分）（2）系統(tǒng)的頻帶利用率門(mén)（8分）圖1解：（1）最大無(wú)碼間串?dāng)_傳輸速率Rb=2X1250=2500B（或稱波特）（2）門(mén)=RB/B=2500/1500=5/3=1.6712、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H（w）,若以4/Ts波特的速率傳輸數(shù)據(jù)，分析下圖各種H（w）能否滿足抽樣點(diǎn)上無(wú)碼間串?dāng)_的條件？（24分）。 4解由H（W）求出系統(tǒng)誤碼間串?dāng)_最高傳碼率JR皿疽2f,然后與實(shí)際傳輸速率%=〒進(jìn)行比較，若滿足Rbmax=nRB,n=1、23..則以實(shí)際速率RB進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，滿族抽樣點(diǎn)

上誤碼間串?dāng)_的條件。（1） R=干<R=—，故不能；BmaxTBTc6.4（2） Rbmax=—>Rb=—，不是4/Ts的整數(shù)倍，所以仍然不能消除碼間干擾。TOC\o"1-5"\h\zs sc 4.4（3） Rbma=——Rb——故該H（&）滿足消除抽樣點(diǎn)上無(wú)碼間干擾的條件。s s（4）R=—<R=~，故不能；Bmax—B—13、設(shè)二進(jìn)制信息為0101，采用2ASK系統(tǒng)傳輸。（1）畫(huà)出一種2ASK信號(hào)調(diào)制器原理框圖；（6分）

（2）若采用非相干解調(diào)，試畫(huà)出此解調(diào)器原理框圖；（6分）（3）當(dāng)輸入信噪比比較小時(shí)會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因？（6分）解：(2)輸出信噪比不是按比例地隨著輸入信噪比下降，而是急劇惡化，通常把這種現(xiàn)象稱為（3(2)輸出信噪比不是按比例地隨著輸入信噪比下降，而是急劇惡化，通常把這種現(xiàn)象稱為解調(diào)器的門(mén)限效應(yīng)。開(kāi)始出現(xiàn)門(mén)限效應(yīng)的輸入信噪比稱為門(mén)限值。出現(xiàn)非線性的原因是因?yàn)榻庹{(diào)器的非線性。14.若某2FSK系統(tǒng)的碼元傳輸速率為2X106B，數(shù)字信息為“1”時(shí)的頻率f1為10MHz，數(shù)字信息為“0”時(shí)的頻率f2為10.4MHz。輸入接收端解調(diào)器的信號(hào)峰值振幅a=40uV。信道加性噪聲為高斯白噪聲，且其單邊功率譜密度為n0=6X10-18W/Hz。試求：（1）畫(huà)出2FSK相干解調(diào)系統(tǒng)的原理框圖；）（2）2FSK信