通信原理复习题.pdf

编著：王姝阳 重点突破重点突破独家资料独家资料 1 2015 年第二学期期末考试复习资料年第二学期期末考试复习资料 通通 信信 原原 理理 一、一、 概念题概念题（包含填空题和选择题） 1. 通信的目的是（传递消息中所包含的信息传递消息中所包含的信息） 。 2. 消息可以分成两大类，分别是（连续消息连续消息）和（离散消息离散消息） 。 3. 通常电信号可分为（模拟信号模拟信号）和（数字信号数字信号） 。 4. （1）根据信道中传输的信号是否经过调制，即按调制方式分类，可将通 信系统分为（基带传输系统基带传输系统）和（带通传输系统带通传输系统） ； （2）按信号特征分类，可把通信系统分成（模拟通信系统模拟通信系统）和（数字通数字通 信系统信系统） ； （3）按（传输媒质传输媒质）分类，通信系统可分为无线通信系统和有线通信系 统； （4） 按信号复用方式分类， 传输多路信号有三种复用方式， 分别是频 （分分 复用复用） 、 （时分复用时分复用）和（码分复用码分复用） ； 5. 通信方式是指通信双方之间的工作方式或信号传输方式，请问： （1）上述所指的工作方式是（单工单工） 、 （半双工半双工）和（全双工全双工）通信； （2）传输方式又是（并行传输并行传输）和（串行传输串行传输） 。 6. 眼图的“眼睛”张开越大，且眼图越端正，表示（码间串扰码间串扰）越小，反 之，表示（码间串扰码间串扰）越大。当存在噪声时，眼图的线迹变成了比较模 糊的带状的线，噪声越大，线条越（粗粗） ，越模糊， “眼睛”张开（越小越小） 。 7. 相关编码对应的运算式是（?= ?+ ?） ，相关编码是为了得到预 期的部分响应信号频谱所必须的，但却带来了差错传播问题；传号差分 编码解决了这一问题，请问传号差分编码的规则是（?= ? ?） ， 解决了（相位模糊问题相位模糊问题） 。 8. 设有 8 个码组 000000、 001110、 010101、 011011、 100011、 101101、 110110 和 111000，它们的最小码距为（?= ?） 。 9. 接续第 8 题， 若上述码组用于检错， 试问能检出 （1） 位错码;若用于纠错， 能纠正（2）位错码。若同时用于检错和纠错，又能有多大的检错和纠错 能力（该码组不能同时用于纠错和检错该码组不能同时用于纠错和检错） 。 10. 已知两个码组为“0000”和“1111” ，若用于检错，试问能检出（3）位 错码;若用于纠错，能纠正（1）位错码；若同时用于检错和纠错，又能检 测和纠正几位错码（检检 2 位错码和纠正位错码和纠正 1 位错码位错码） 。 11. 设有一码长 n=15 的汉明码，试问其监督位 r 应该等于（4） ；其码率等于 （? ?） ；试写出其监督码元和信息码元之间的关系 编著：王姝阳 重点突破重点突破独家资料独家资料 2 a?= a? a? a? a? a? a? a? a?= a? a? a? a? a? a? a? a?= a? a? a? a? a? a? a? a?= a? a? a? a? a? a? a? _。 12. 通信中的同步包括（载波同步载波同步） 、 （码元同步码元同步） 、 （网同步网同步）和（群同步群同步） 。 13. 调制信道对信号的干扰分为（加性干扰加性干扰）和（乘性干扰乘性干扰） 。 14. 模拟信号是利用（抽样抽样） 、 （抽样抽样）和（编码编码）来实现数字传输的。 15. 通信系统的主要性能指标有（可靠性可靠性）和（有效性有效性） ；对具体数字通信系 统而言，前者可用（误码率误码率）来衡量，后者可用（码率码率）来衡量；具体 指标是指（传输速率传输速率）和（差错率差错率） ；所谓的有效性又是指（传输一定的传输一定的 信息量时所占用的信息资源信息量时所占用的信息资源） 。 16. 在数字通信中，产生误码的因素有两个，分别是（码间串扰码间串扰）和（加性加性 干扰干扰） 。 17. 模拟调幅中，DSB、SSB、VSB 的已调信号所占用带宽的大小关系是 （DSBVSBSSB） 。 18. 在部分响应系统中，采用预编码和相关编码的目的之一是（避免误码传避免误码传 播现象播现象） 。 19. 典型电话信号的抽样频率是 （8000Hz） ， 故采用这类非均匀量化编码器时， 每 PCM 编码为（8）位，典型的数字电话传输比特率为（64kb/s） ，这个 速率被 ITU 定制的建议所采用。 20. 高斯白噪声是指噪声的概率密度服从（高斯高斯）分布，功率谱密度服从（均均 匀匀）分布。 21. 为使基带脉冲传输获得足够小的误码率，必须最大限度的减少（码间串码间串 扰扰）和（随机噪声干扰随机噪声干扰） 。 二、二、 简答题简答题 1. 请简述数字通信的优点和缺点。 答答： （1）优点：抗干扰能力强，且噪声不积累；）优点：抗干扰能力强，且噪声不积累； 传输差错可控；传输差错可控； 便于现代数字信号处理技术对数字信息进行便于现代数字信号处理技术对数字信息进行 处理、变换、存储；处理、变换、存储； 易于集成，使通信设备微型化、轻量化；易于集成，使通信设备微型化、轻量化； 易于加密处理。易于加密处理。 （2）缺点：一般需要较大的传输带宽；）缺点：一般需要较大的传输带宽； 对同步要求高，因而系统设备复杂。对同步要求高，因而系统设备复杂。 2. 请列例举出典型的恒参信道。 答： （答： （1）有线信道是典型的恒参信道，如光缆、双绞线；）有线信道是典型的恒参信道，如光缆、双绞线； （2）无线信道中的中、长波通信，超短波及微波视距通信等基本也）无线信道中的中、长波通信，超短波及微波视距通信等基本也 属于恒参信道，如地面微波视距传播、卫属于恒参信道，如地面微波视距传播、卫星中继信道等。星中继信道等。 编著：王姝阳 重点突破重点突破独家资料独家资料 3 3. 请分别简述载波同步、码元同步、群同步和网同步的目的并说明载波同 步方法和码元同步方法各有几种？ 答： （答： （1）载波同步的目的是使接收端产生的本地载波和接收信号的载波）载波同步的目的是使接收端产生的本地载波和接收信号的载波 同频同相；载波同步的方法可以分为辅助导频和无辅助导频的载频提取同频同相；载波同步的方法可以分为辅助导频和无辅助导频的载频提取 法两大类；法两大类； （2）码元同步的目的是使每个码元得到最值的解调和判决；码元同）码元同步的目的是使每个码元得到最值的解调和判决；码元同 步可以分为外同步法和自同步法。步可以分为外同步法和自同步法。 （3）群同步的目的是能正确地将接收的码元分组，使接收信息能被）群同步的目的是能正确地将接收的码元分组，使接收信息能被 正确理解；正确理解； （4）网同步的目的是解决通信网的时钟同步问题。）网同步的目的是解决通信网的时钟同步问题。 4. 已知信息代码为 1011000000000101， 试确定相应的 AMI 码以及HDB?码， 并分别画出它们的波形图。 （此题一定要会，考试会出类似题目） 答：源码：答：源码：1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 11 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 AMIAMI：+1 0 +1 0 - -1 +1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 +1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 - -1 0 +11 0 +1 ?：- -1 0 +1 1 0 +1 - -1 +B 0 0 +V 1 +B 0 0 +V B 0 0 B 0 0 V 0 +1 0 V 0 +1 0 - -1 1 5. 请简述 2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK 之间的关系并作对比，写出其频带宽 度。 答答： （： （1）对于同一调制方式来说，采用相干解调方式的误码率低于采用非）对于同一调制方式来说，采用相干解调方式的误码率低于采用非 相干解调方式的误码率；相干解调方式的误码率； （2）采用相同解调方式且采用相干解调，在误码率）采用相同解调方式且采用相干解调，在误码率?相同的情况下相同的情况下， 所需要的信噪比所需要的信噪比 2ASK 比比 2FSK 高高 3dB， 2FSK 比比 2PSK 高高 3dB， 2ASK 比比 2PSK 高高 6dB。反过来，若信噪比。反过来，若信噪比 r 一定，一定，2PSK 系统的误码率系统的误码率 比比 2FSK 小，小，2FSK 系统的误码率比系统的误码率比 2ASK 的小。的小。 由此看来， 在抗加性高斯白噪声方面， 相干由此看来， 在抗加性高斯白噪声方面， 相干 2PSK 性能最好，性能最好， 2FSK 次之，次之， 2ASK 最差。最差。 6. 已知信息码为 1100000110000101 是确定相应的 AMI 码及HDB?码，并画 出波形。 答：答： （波形略）（波形略） 编著：王姝阳 重点突破重点突破独家资料独家资料 4 7. 设发送信号信息是 011011100010，试分别画出 OOK，2FSK，2PSK，2DPSK 波形示意图。 答答： 三、三、 应用题应用题 1. 一个由字母 A、B、C、D 组成的字，对于传输的每一个字母用二进制脉冲 编码， 00 代替 A， 01 代替 B， 10 代替 C， 11 代替 D， 每个脉冲宽度为 5ms。 （1） 不同的字母是等可能出现时，试计算传输的平均信息速率； （2） 若每个字母出现的可能性分别为 P?= ? ?，P? = ? ?，P? = ? ?，P? = ? ? 试计算传输的平均信息速率。 解： （解： （1）题给符号属于四进制符号，一个字母的持续时间为）题给符号属于四进制符号，一个字母的持续时间为 ? ?= ? 所以，传送字母的符号速率所以，传送字母的符号速率 ?= ? ? = ?(?) 在等概率的情况下，平均信息速率在等概率的情况下，平均信息速率 ?= ? ? = ? ? = ?(? ? ) （2）每个符号平均信息量为）每个符号平均信息量为 ? = ? ? ? ? ? 将题中给出的数据带入计算得将题中给出的数据带入计算得? = ?. ? ? ? （? ? /符号符号） 故所求平均信息速率故所求平均信息速率 ?= ? = ? ?. ? ? ? = ? ? . ?(? ? ) 2. 设一数字传输系统传送二进制码元的速率为 2400B，试求该系统的信息 速率；若该系统改为传送 16 进制信号码元，码元速率不变，则这时的 系统信息速率为多少（设各码元独立等概率出现）？ 解：根据题意，传送二进制码元时，信息速率解：根据题意，传送二进制码元时，信息速率 ?= ? ? = ?(? ? ) 传送传送 16 进制信号码元时，信息速率进制信号码元时，信息速率 ?= ? ? = ? ? ? (? ? ) 编著：王姝阳 重点突破重点突破独家资料独家资料 5 3. 如果二进制独立等概率信号的码元宽度为 0.5ms，求R?和R?；若改为 四进制信号，码元宽度不变，求传统码率R?和独立等概时的传信率R?。 解：根据题意，传送二进制信号时解：根据题意，传送二进制信号时 传码率传码率 ?= ? ? = ? ?. ? = ? 传信率传信率 ?= ? ? = ?(? ? ) 传送四进制信号时传送四进制信号时 传码率传码率 ?= ? ? = ? ?. ? = ? 传信率传信率 ?= ? ? = ?(? ? ) 4. 已知调制信号是 8MHz 的单频余弦信号，且设信道噪声单边功率谱密度 n?= 10?W/Hz，信道损耗 为 60dB。若要求输出信噪比为 40dB， 试求： （1）100%调制时 AM 信号的带宽和发射功率； （2）调频指数为 5 时 FM 信号的带宽和发射功率。 解解： （： （1）AM 调制的带宽为调制的带宽为 ?= ?= ? ? = ?（?） 由输出信噪比由输出信噪比4dB和信道损耗和信道损耗60dB得到输入信噪比应为得到输入信噪比应为100dB， 设输入信号为设输入信号为 Si，则，则 ? ? ? ? = ? ?= ? ? ? ? ?= ? ? (?) 100%调制的调制的 AM 信号，发射效率为信号，发射效率为? ?， ，故所求故所求 AM 信号的信号的 发射功率为发射功率为 ?= ? ? ?= ?（?） （2）由）由 WBFM 信号传输带宽信号传输带宽?与与 AM 信号的传输带宽信号的传输带宽?的关系的关系得得 ?= ?(?+ ?)?= (?+ ?)?= ? ? = ? ? (?) 而调频信号解调的制度增益为而调频信号解调的制度增益为 ?= ? ?(?+ ?)= ? 相当于输入信噪比不需要相当于输入信噪比不需要 100dB，仅需，仅需? ? ? ，故故 ?= ? ? ? ? ? ? ?= ?. ? ? (?) 5. 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 H()， 若要求以2/T?波特的速率进行数据传输，试验证图 1 所示的各种 H()能 否满足抽样点上无码间串扰的条件？ 编著：王姝阳 重点突破重点突破独家资料独家资料 6 /T? 0 /T? 3/T? 0 3/T? (a) (b) 4/T? 0 4/T? 2/T? 0 2/T? （c） （d） 图 1 解解：若要满足题述要求，则系统的传输特性应满足：若要满足题述要求，则系统的传输特性应满足 ? ? ? ? + ? ? ? ? = ? |?| ? ?， ， ?(?)= 0 |?| = ? ? 如图解如图解 1 图 （图 （a） ，） ， |?| ? ?， ， ? ? （? + ? ? ） ?； 图 （； 图 （b） ，） ， |?| ? ?， ， ? ? （? + ? ? ） ?； 图 （图 （c） ，） ， |?| ? ?， ， ? ? （? + ? ? ） = ?； 图 （； 图 （d） ，） ， |?| ? ?， ， ? ? （? + ? ? ） ?； 综上，只有当在图（综上，只有当在图（c）情况下才满足无码间串扰条件。）情况下才满足无码间串扰条件。 图解 1 编著：王姝阳 重点突破重点突破独家资料独家资料 7 6. 在 OOK 系统中，已知发送端发送的信号振幅为 5V，接收端带通滤波器输 出噪声功率? ? = 3 10?W，若要求系统误码率P?= 10?。试求： （1） 非相干接收时，从发送端到解调器输入端信号的衰减量。 （2） 相干接收时，从发送端到解调器输出端信号的衰减量。 解： （解： （1）非相干接收时）非相干接收时 ?= ? ? ? ? ? ? = ? ?(?) 发送端振幅发送端振幅 ?= ?(?) 衰减量衰减量 ? = ? ? ? ? = ?. ?(?) （2）相干接收时）相干接收时 ?= ? ? ? ? ? ? = ? ? ? = ?. ? ?(?) ? = ? ? ?= ?； ； ? = ? ? ? ? = ?. ?（?） 7. 在 OOK 系统中，已知发送端发送的信号振幅为 5V，接收端带通滤波器输 出噪声功率? ? = 3 10?W， 若采用2DPSK方式传输二进制信息。 试求： （1） 非相干接收时，从发送端到解调器输入端信号的衰减量。 （2） 相干接收时，从发送端到解调器输出端信号的衰减量。 解解： （： （1）2DPSK 差分相干接收时差分相干接收时的系统误码率为的系统误码率为 ?= ? ? ? ? ?= ? 若要求若要求?= ?，则解调器输入信噪比应满足则解调器输入信噪比应满足 ? = ? ? ?= ?. ? 设解调器输入端信号振幅为设解调器输入端信号振幅为 a，则由，则由? = ? ? ? 可得可得? = ? ? = ? ? ? ?. ? = ?. ? ?(?) 已知发送端发送信号的振幅为已知发送端发送信号的振幅为 5V，因此发送端到解调器输入的信，因此发送端到解调器输入的信 号振幅衰减分贝数为号振幅衰减分贝数为 k ? = ? ? ? ? = ? ? ? ?. ? ? = ?. ?（?） （2）2DPSK 采用相干解调加码反变换的误码率为采用相干解调加码反变换的误码率为 ? ? = ?= ? = ? 查误差函数值表，得查误差函数值表，得 r=7.62 接收端信号幅度为接