通信原理复习题及答案1Word下载.docx
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14.设发送数字信息序列为11010011,码元速率为。
15.设二进制FSK信号为
且等可能出现。
(1)构成相关检测器形式的最佳接收机结构;
(2)画出各点可能的工作波形;
(3)若接收机输入高斯噪声功率谱密度为,试求系统的误码率。
16.假设有某2DPSK系统,设发送数字信息序列为110100101,码元速率为,载波频率为。
(1)试画出2DPSK信号波形;
(2)试画出采用非相干解调法接收的组成框图;
(3)根据框图试画出解调系统的各点波形。
17.设数字序列为100101110,波特为1000B,载波频率为2000Hz。
(1)画出相应得2DPSK的波形;
(2)画出2DPSK传输系统的非线性变换+滤波法载波同步的组成框图;
(3)画出以上组成框图中各点的波形图。
18.设发送数字信息序列为011010001,码元速率为,载波频率为4kHz。
(1)分别画出2ASK、2PSK、2DPSK信号的波形(2ASK的规则:
“1”有载波、“0”无载波;
2PSK的规则:
“1”为00、“0”为1800;
2DPSK的规则:
“1”变“0”不变,且设相对码参考码元为“0”)。
(2)计算2ASK、2PSK、2DPSK信号的带宽和频谱利用率。
19.已知一低通信号的频谱为
(1)假设以的速率对进行理想抽样,试画出已抽样信号的频谱草图;
(2)若用的速率抽样,重做上题;
(3)若用的速率抽样,重做上题;
(4)试比较以上结果。
20.已知某信号的频谱如图所示b。
将它通过传输函数为的滤波器后再进行理想抽样如图a所示。
(1)此时抽样速率应为多少;
(2)若用的速率抽样,画出已抽样信号的频谱;
(3)接收端的应具有怎样的传输特性才能不失真地恢复。
21.设有一频谱围为1kHz~6kHz的模拟信号如图所示。
(1)试画出、和进行理想抽样后的频谱图;
(2)试对以上三种抽样结果进行讨论,并指出实际抽样时应取哪个频率。
22.设到达接收机输入端的二进制信元的波形如图所示,输入高斯噪声功率谱密度为:
(1)画出匹配滤波器形式的最佳接收机结构;
(2)确定匹配滤波器的单位冲激响应及可能的输出波形。
23.设系统某系统如图(a),其输入分别如图(b)所示。
(1)绘图解出的输出波形;
(2)绘图解出的输出波形;
(3)说明、是否是的匹配滤波器。
24.设有一数字基带传输系统,传输码采用AMI码。
(1)位同步的实现方法有哪些;
(2)画出非线性变换+滤波法提取位同步信号的组成框图;
(3)设数字序列为101100111,根据以上框图画出各点的波形图。
六、计算题
1.某信源集包含32个符号,各符号等概出现,且相互统计独立。
现将该信源发送的一系列符号通过一带宽为4kHz的信道进行传输,要求信道的信噪比不小于26dB。
(1)信道容量;
(2)无差错传输时的最高符号速率。
2.某信息源由A、B、C、D四个符号所组成,各符号出现的概率分别为,且每个符号均以二进制脉冲编码,即:
A→00、B→01、C→10、D→11。
若已知每个脉冲的宽度为0.5ms。
,
(1)信息源符号的平均信息量;
(2)该信源的符号速率和信息速率。
(3)若信息源符号等概率时则信息速率为多少;
3.设信息源的输出由128个不同的符号组成,其中16个出现的概率为1/32,其余112个出现的概率为1/224。
信息源每秒发出1000个符号,且每个符号彼此独立。
计算该信息源的平均信息速率。
4.已知某四进制离散信源(0、1、2、3),其符号出现的概率分别为,发送符号(码元)宽度为0.2ms。
(1)该信源的平均信息量;
(2)码元速率和信息速率;
(3)该信源可能出现的最大熵及此时的码元速率和信息速率。
5.某信息源的符号集由A、B、C、D和E组成,舍每一符号独立出现,其出现概率分别为1/4,1/8,1/8,3/16,5/16。
(1)该信息源符号的平均信息量;
(2)要想获得最大熵该信源应满足什么条件及最大熵为多少。
6.某四进制离散信源,其符号等概,符号间相互独立,每个符号的宽度为0.1ms。
试计算:
(1)码元速率和信息速率;
(2)该信源工作2小时后所获得的信息量;
(3)若将个符号编成二进制码后进行传输,在工作2小时后发现有36个差错比特(差错比特为均匀分布),求传输的误比特率和误符号(码)率。
7.某一待传输的图片含个像素,各像素间统计独立,每像素灰度等级为8级(等概率出现),要求用3s传送该图片,且信道输出端的信噪比为30dB,试求传输系统所要求的最小信道带宽。
8.设视频的图像分辨率为个像素,各像素间统计独立,每像素灰度等级为256级(等概率出现),每秒传送25幅画面,且信道输出端的信噪比为30dB,试求传输系统所要求的最小信道带宽。
9.某调制方框图如图a所示。
已知的频谱如图b,载频且理想低通滤波器的截止频率为。
(1)并说明为何种已调制信号;
(2)画出和的频谱图。
10.设某信道具有均匀的双边噪声功率谱密度,在该信道中传输抑制载波的双边带信号,并设调制信号的频带限制于5kHz,载频是100kHz,已调信号的功率为10kW,载波功率为40kW。
若接收机的输入信号先通过一个带宽为10kHz的理想带通滤波器。
(1)该理想带通滤波器的中心频率;
(2)解调器输入端的信噪功率比;
(3)解调器输出端的信噪功率比;
(4)调制制度增益G。
11.设一宽带频率调制系统,载波振幅为100V,频率为100MHz,调制信号m(t)的频带限制在5kHz,,,最大频偏,并设信道中噪声功率谱密度是均匀的,其(单边谱)。
(1)接收机输入端理想带通滤波器的传输特性H();
(3)解调器输出端的信噪功率比。
12.设基带传输系统的发送滤波器、信道及接收滤波器组成总特性为,若要求以波特的速率进行数据传输,试检验下图中各种满足消除抽样点上码间干扰的条件否?
13.设数字基带传输系统的传输特性如图所示,其中α是某个常数(0≤α≤1)。
(1)检验该系统能否实现无码间干扰传输;
(2)该系统的最大码元速率为多少?
这时的系统频带利用率是多少。
14.设模拟信号的最高频率为4kHz,若采用PCM方式进行传输,要求采用均匀量化,且最大量化误差为信号峰峰值的0.25%。
(1)PCM信号的最低码元速率;
(2)需要的奈奎斯特基带带宽;
(3)若将其转换成8进制信号进行传输,此时的码元速率和需要的奈奎斯特基带带宽。
15.设有一码元速率为RB=1000(B)的数字信号,通过以下如图所示的三种不同传输特性的信道进行传输。
(1)简要讨论这三种传输特性是否会引起码间干扰;
(2)简要讨论采用那种传输特性较好?
16.如图为某滚降特性,当传输码元间隔为的二进制信号时。
(1)当分别为、和时是否会引起码间干扰;
(2)对不产生码间干扰的情况,计算频谱利用率。
17.设基带传输系统的发送滤波器、信道及接收滤波器组成总特性为,若要求以波特的速率进行数据传输
(1)下图中各种满足消除抽样点上码间干扰的条件否;
(2)无码间干扰传输特性的频谱利用率;
(3)简要讨论实际采用哪个合理。
18.若采用OOK方式传送二进制数字信息,已知码元传输速率,接收端解调器输入信号的振幅,信道加性噪声为高斯白噪声,且其单边功率谱密度。
(1)非相干接收时,系统的误码率;
(2)相干接收时,系统的误码率;
(3)试对以上两种接收方式进行比较。
19.若某2FSK系统的码元传输速率为,数字信息为“1”时的频率为10MHz,数字信息为“0”时的频率为10.4MHz。
输入接收端解调器的信号峰值振幅。
信道加性噪声为高斯白噪声,且其单边功率谱密度为。
(1)2FSK信号的第一零点带宽;
(2)非相干接收时,系统的误码率;
(3)相干接收时,系统的误码率。
20.在二进制移相键控系统中,已知码元传输速率,接收端解调器输入信号的功率,信道加性噪声为高斯白噪声,且其单边功率谱密度。
(1)相干解调2PSK信号时的系统误码率;
(2)极性比较法解调2DPSK信号时的系统误码率;
(3)差分相干解调2DPSK信号时的系统误码率。
21.编A律13折线8位码,设最小量化间隔单位为1⊿,已知抽样脉冲值为+321⊿和-2100⊿。
(1)此时编码器输出的码组,并计算量化误差;
(2)写出于此相对应的11位线性码;
22.在设信号的带宽为300-3400Hz,抽样速率为8000Hz。
(1)编A律13折线8位码和线性12位码时的码元速率;
(2)现将10路编8位码的信号进行PCM时分复用传输,此时的码元速率为多少;
(3)传输此时分复用PCM信号所需要的奈奎斯特基带带宽为多少。
23.设10路(每路带宽为4kHz)频分复用后的基群频谱为30kHz~70kHz,现将其采用PCM方式进行传输。
(1)频分复用后信号的抽样频率;
(2)试画出抽样后的频谱图(用三角频谱表示);
(3)若编8位码,则所需要的奈奎斯特基带带宽为多少。
24.在功率谱密度为的高斯白噪声下,设计一个对图所示的匹配滤波器。
(1)如何确定最大输出信噪比的时刻;
(2)求匹配滤波器的冲激响应和的波形,并绘出输出图形;
(3)求最大输出信噪比的值。
题目答案
1、
(1)理想带通滤波器的中心频率为;
(2)s(t)为DSB方式的已调制信号;
(3)s(t)的频谱图为:
2、波形图:
包络检波器输出波形:
DSBAM
DSB信号通过包络检波器解调将产生失真,AM信号通过包络检波器解调将正确还原出原信号
3、调制器组成框图为:
解调器的组成框图为:
已调信号的频谱为:
4、
(1)5个信号所用的载波频率分别为:
252kHz、300kHz、348kHz、396kHz、444kHz
(2)频分复用的原理框图:
(3)频谱搬移图:
5、
(1)用于12路频谱搬移的载波频率分别为:
60kHz、64kHz、68kHz、72kHz、76kHz、80kHz、84kHz、88kHz、92kHz、96kHz、100kHz、104kHz
(2)画出频分复用的频谱搬移图
6、调制信道和编码信道如图:
调制信道数学模型图:
二进制编码信道数学模型图:
7、
(1)三种传输通道的幅频特性示意图:
图a图b图c
(2)失真讨论:
由以上特性对比不失真条件,图a满足不失真条件因此,不会引起传输失真;
而图b和图c不满足不失真条件,因此将会引起传输失真。
(3)输入矩形脉冲时的输出波形:
8、相应波形为:
9、NRZ码
RZ码
双极性归零码
AMI码
四电平码
10、已知数字码为10010000010110000000001
AMI码为-100+100000-10+1-1000000000+1
HDB3码为-100+1-100-10+10-1+1000+1-100-10+1
AMI码波形
HDB3码波形
或
11、各点的波形:
12、眼图的模型结构图:
个部分所代表的含义为:
最佳抽样时刻应是眼睛开最大的时刻;
对定时误差的灵敏度可由眼图的斜边之斜率决定,斜率越大,对定时误差就越灵敏;
图的阴影区的垂直高度表示信号畸变围;
图中央的横轴位置应对应判决门限电平;
在抽样时刻上,上下两阴影区的间隔距离之半为噪声的容限(或称噪声边际),即若噪声瞬时值超过这个容限,则就可能发生错误判决。
13、
(1)2FSK信号的波形:
(2)2FSK信号的带宽为:
频谱利用率为:
14、
(1)最佳接收机结构图如图:
(2)各点工作波形:
设
(3)系统的误码率为:
根据公式,为的互相关系数,在2FSK情况下,,所以,将代入,得
15、
(1)2DPSK信号波形:
(2)组成框图:
(3)解调系统的各点波形
16、
(1)2DPSK波形:
(2)非线性变换+滤波法载波同步的组成框图:
(3)组成框图中各点的波形为:
17、
(1)波形:
2ASK2PSK
2DPSK
(2)带宽:
2ASK、2PSK、2DPSK的带宽相同为:
频谱利用率
2ASK、2PSK、2DPSK的频谱利用率相同为:
18、已知的频谱为
(1)时,已抽样信号的频谱图:
(2)时,已抽样信号的频谱图:
(3)时,已抽样信号的频谱图:
(4)时不符合抽样定理,因此已抽样信号的频谱产生重叠,因而不能还原原始信号;
和符合抽样定理,但时的已抽样信号的频谱前后紧靠在一起,由于理想低通无法实现,因此实际不采用。
19、
(1)此时抽样速率应为:
根据抽样定理,抽样速率;
(2)用抽样后的频谱为:
(3)接收端的应具有的传输特性为:
由上图可看出,若选择可以由不失真地恢复。
20、
(1)抽样后的频谱图:
(2)由频谱图可以看出,频谱产生重叠,因此不可取该抽样频率;
和的频谱没有产生重叠因此两抽样频率均可;
考虑到恢复滤波器不可能为理想低通,即必须考虑过渡带,因此实际抽样时应取。
21、
(1)匹配滤波器形式的最佳接收机结构图
(2)与匹配的滤波器冲激响应为:
其输出波形可能为:
波形图:
与匹配的滤波器冲激响应为:
输出波形可能为:
22、
(1)的输出波形
(2)的输出波形
(3)因为,而结束时刻是T,所以都是的匹配滤波器。
23、
(1)位同步的实现方法有:
插入导频法,直接法;
(2)非线性变换+滤波法提取位同步的组成框图;
(3)设数字序列为101100111,以上框图各点的波形图。
1、
(1)∵,即
∴(kbit/s)
(2)∵M=32
∴(bit/符号)
(波特)
2、
(1)平均信息量:
(2)符号速率为:
每个符号用两个脉冲表示,即符号宽度为1ms,因此,
信息速率:
(3)等概率时平均信息量为:
等概率时信息速率:
3、每个符号的平均信息量为:
该信息源的平均信息速率为:
4、
(1)平均信息量:
(2)码元速率和信息速率:
(3)最大熵及此时的码元速率和信息速率为:
5、
(1)平均信息量:
(2)获得最大熵条件为各符号独立等概;
此时最大熵为:
6、
(1)码元速率和信息速率为:
(2)工作2小时后所获得的信息量为:
(3)传输的误比特率为:
误符号(码)率为:
2小时后的码元数为
7、每个像素的平均信息量为:
一幅图片的平均信息量为:
3s传送一图片的平均信息速率:
因为信道容量CR选取C=R,所以信道带宽为:
8、每个像素的平均信息量为:
25幅画面的平均信息量为:
每秒传送25幅画面的平均信息速率
9、
(1)为取下边带的单边带(SSB)已调制信号;
)
(2)频谱图
10、
(1)该理想带通滤波器的中心频率为:
带通滤波器的频率围为95kHz~105kHz,因此中心频率为100kHz;
(2)解调器输入端的信噪功率比:
输入噪声功率为
输入信号功率为
信噪功率比为
(3)解调器输出端的信噪功率比:
输出噪声功率为
输出信号功率为
(4)调制制度增益G为:
11、
(1)传输特性H():
宽带频率调制系统的带宽为:
因此传输特性为:
(2)输入信噪功率比
因为,,
所以输入信噪比,
(3)输出信噪比为:
12、当时无码间干扰的条件应写为
对于图a,当时,,所以不满足抽样点上无码间干扰的条件;
对于图b,当时,,所以不满足抽样点上无码间干扰的条件;
对于图c,当时,,所以满足抽样点上无码间干扰的条件;
对于图d,当时,,所以不满足抽样点上无码间干扰的条件;
13、
(1)系统无码间干扰传输的条件为:
根据该条件可分解如下:
i=0时i=-1时
i=1时i=-1、0、1三图叠加结果
显然叠加结果符合无码间干扰传输的条件,因此当时系统能实现无码间干扰传输。
(2)最大码元速率为:
系统带宽为:
Hz
系统频带利用率为:
14、
(1)已知最高频率为4kHz,因此抽样频率为;
又因最大量化误差为信号峰峰值的0.25%,设峰值为V,则一个量化级⊿=0.5%×
2V,即,因此量化电平数M=200,最小编码位数N=8();
于是,
(2)需要的奈奎斯特基带带宽:
因为奈奎斯特基带带宽时的利用率为,二进制时。
因此
(3)转换成8进制信号后的码元速率为:
波特
相应的奈奎斯特基带带宽为:
15、
(1)三种传输特性的讨论:
对于图a有
将按分割图将i=-1、0、1的分割图叠加图
叠加后的符合无码间干扰的条件;
对于图b有
对于图c有
(2)以上三种传输特性均能实现无码间干扰传输,但三种特性的频谱利用率分别为:
图a;
图b;
图c
因此从频谱利用率上看,图a和图b较好;
由于图a为理想低通特性不易实现,因此采用图b的传输特性较图a和图c更合理。
16、
(1)分别为、和,即分别为、和。
根据传输特性即无码间干扰条件,为和时不会产生码间干扰,时会产生码间干扰。
(2)时的频谱利用率为:
时的频谱利用率为:
17、
(1)已知波特的速率为,即;
此时无码间干扰的条件为
根据上述条件图a和图d可以满足消除抽样点上码间干扰的条件,图b、图c不满足。
(2)频谱利用率:
图a的频谱利用率为
图d的频谱利用率为
18、
(1)由题意知,2ASK信号带宽B=2RB=4×
106Hz
则输入噪声功率:
解调器输入信噪比:
非相干接收时,系统误码率
(2)相干接受时,系统误码率
(3)由以上两种接收方式的系统误码率可以得出,采用相干接受时的抗噪声性能要优于非相干接收。
19、
(1)由题意可知,,f1=10MHz,f2=10.4MHz,因此2FSK信号带宽为:
(2)无论时采用非现干还是相干接收,2FSK解调器上、下两个支路的BPF带宽都是2fs,因此噪声功率为:
信噪比为:
可得非相干接收时,系统误码率:
(3)根据
(2)所得r,可知相干接收时,系统误码率:
20、由题意可知,,
(1)2PSK信号相干解调时的系统误码率
(2)2DPSK信号相干解调的系统误码率
(3)2DPSK信号差分相干解调时的误码率
21、
(1)+321⊿编码器输出的码组为11010100;
量化误差为7⊿;
-2100⊿编码器输出的码组为01111111;
量化误差为84⊿;
(2)11010100相对应的11位线性码为;
01111111相对应的11位线性码为;
22、
(1)8位码时的码元速率为:
线性12位码时的码元速率为:
(2)10路编8位码的码元速率为:
(3)传输时分复用PCM信号的奈奎斯特基带带宽为:
23、
(1)频分复用后信号的抽样频率为:
(2)试画出抽样后的频谱图:
(3)所需要的奈奎斯特基带带宽为:
24、
(1)因为结束时刻为T,所以最大输出信噪比时刻;
(2)匹配滤波器的冲激响应取,所以,,波形为:
输出图形为:
(2分)
(3)最大信噪比为:
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