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通信原理习题1 绪论一、填空题1为便于对通信系统进行分析，常采用广义信道，对模拟通信从研究（ ）角度出发，定义为（ ）信道；对数字通信，从研究（ ）角度出发，定义为（ ）信道。2在通信传输过程中，基带传输是指（ ），频带传输是指（ ）。3在数字通信系统中，信源编码是为了（ ），信道编码是为了（ ）。4模拟调制系统的抗噪声性能主要用（ ）来衡量，数字调制系统的抗噪声性能主要用（ ）来衡量。5在通信理论中，信息是对（ ）的（ ）特性的一种定理描述；信息采用的最广泛的单位是（ ）。6通信系统的主要性能指标通常用（ ）和（ ）来衡量，FSK系统指标具体用（ ）和（ ）来衡量，而FM系统指标具体用（ ）和（ ）来衡量。7一离散信源输出二进制符号，在（ ）条件下，每个二进制符号携带1比特信息量；在（ ）条件下，每个二进制符号携带的信息量小于1比特。8设每秒传送N个M进制的码元，则信息传输速率为（ ）比特/秒。9在数字通信中，传码率是指（ ）。10在数字通信中，误码率是指（ ）。11数字通信系统的主要性能指标是（ ）和（ ）。码元速率RB的定义是（ ），单位是（ ），信息速率Rb的定义是（ ），单位是（ ）。二、计算填空题1若传输四进制数字序列，每传输一个码元需时间Ti=25010-6s，其传信率为（ ），码元速率为（ ）。2某通信系统采用八进制数字序列传输方式，其码元速率为9600B，其传信率为（ ），若传输5s，检测到48个码元误码，其误码率为（ ）。3若传输一个二进制不归零码序列，每传一个码元，需要时间T=41710-6s，其传输速率为（ ）；若变为八电平传输时，其传输码元速率为（ ）。4八进制数字通信系统的误码率为10-5，系统的传输速率为600b/s，接收端在（ ）小时内能接收到144个错误码元。5已知某四进制数字信号传输系统的信息速率为2400b/s，接收端在半个小时内共接收到216个错误码元，该系统误码率Pe为（ ）。6已知某八进制数字信号传输系统，在5分钟共传送6104个码元，其码元速率为（ ），信息速率为（ ）。7设一离散无记忆信源的输出由四种不同的符号组成，它们的出现概率分别为1/2、1/4、1/8、1/8，则此信源平均每个符号包含的信息熵为（ ）bit/symbol。若信源每毫秒发出一个符号，那么此信源平均每秒输出的信息量为（ ）bps。三、简答题1什么是通信系统的误码率和误信率？两者是否相等？2画出数字通信系统的一般模型并简述其主要优缺点。四、计算题1设一离散无记忆信源的输出由四种不同的符号组成，它们出现的概率分别为1/2、1/4、1/8、1/8。（1）此信源平均每个符号包含的信息熵多大？ （2）若信源每隔10毫秒发出一个符号，那么此信源平均每秒输出的信息量为多少？3随机过程一、填空题1用示波器观察窄带噪声，它是一个（ ）；其时域表达式为（ ）。2广义平稳随机过程的（ ）和（ ）与时间无关，而（ ）只与时间差有关。3信号分析中的维纳欣钦定理是（ ）。4随机过程的含义有两点：（ ）、（ ）。5平稳随机过程的自相关函数仅与（ ）有关，而与（ ）无关。6一般把幅度服从高斯分布，功率谱密度又是均匀分布的噪声称为（ ）。7窄带高斯白噪声的“窄带”、“高斯”、“白”的含义分别是（ ）。二、计算填空题1已知输入白噪声的功率谱密度为n0/2，通过RC低通滤波器，输出的功率谱密度为（ ），输出的自相关函数为（ ）。2有一个功率信号的自相关函数为，则其功率谱密度（ ）。3已知信号为，其功率为（ ）。4已知信号，其频谱（ ）。5有一个功率信号的自相关函数为，则其功率谱密度（ ）。6有一个平稳随机过程，其功率谱密度为，通过一个特性为的网络，该系统输出的功率谱密度为（ ）。三、简答题1什么是广义平稳随机过程？什么是狭义平稳随机过程？它们之间有什么关系？2平稳随机过程的各态历经性的含义是什么？3窄带白噪声的功率与其同相分量的功率及正交分量的功率有何关系？4 信道一、填空题1为便于对通信系统进行分析，常采用广义信道，对模拟通信从研究（ ）角度出发，定义为（ ）信道；对数字通信，从研究（ ）角度出发，定义为（ ）信道。2调制信道可以分为（ ）和（ ）。3编码信道主要讨论信道传输数字信号的（ ）情况，因此编码信道的特性用（ ）来描述。4为了研究信道特性，调制信道模型用（ ）来表示，而编码信道常常用（ ）来描述。5恒参信道的线性畸变包括（ ）和（ ）。6若要使确定信号不失真地通过线性系统，则此系统要满足（ ）条件。7在变参信道中发生慢衰落的原因是（ ），发生频率选择性衰落的原因是（ ）。8变参信道对传输信号的影响可归结为两个因素：（ ）和（ ）的影响。9下列信道中，（ ）是恒参信道，（ ）是变参信道。同轴电缆，移动无线通信，微波中继，中长波，流星余迹散射，双绞线10短波电离层反射信道属于（ ）参信道。11在随参信道中发生瑞利衰落的原因是（ ）。发生频率选择性衰落的原因是（ ）。12加性白色高斯噪声信道的含义是（ ）。13热噪声、散弹噪声和宇宙噪声都属于（ ）噪声。14散弹噪声是由（ ）引起的，热噪声是由（ ）引起的。15根据山农信道容量公式，信道频带宽度可以和（ ）互换，无限增加信道带宽，能否增加信道容量？（ ）。16信道容量是指（ ）。17在高斯信道中，当传输系统的信号噪声功率比下降时，为保持信道容量不变，可以采用（ ）的办法，这是基于（ ）理论得出的。18山农信道容量公式是在（ ）条件下推导得到的。二、计算填空题1某高斯信道的带宽为5kHz，双边噪声功率谱密度n0/2=10-14W/Hz，接收端信号功率不大于0.1mW，其信道容量为（ ）。2设信道带宽为3kHz的高斯噪声信道，要求信道的信噪比为100dB，该信道传输的最大可能信息速率为（ ）。3某个加性白色高斯信道传输带宽为5kHz，信噪比为30dB，该信道的最高信息传输速率为（ ），若信道传输带宽提高到10kHz，而信息速率保持不变，则允许最低信噪比为（ ）dB。4具有6.5MHz带宽的某高斯信道，若信道中信号功率与噪声功率谱密度之比为45.5MHz，该信道的容量为（ ）。三、简答题1什么是恒参信道？什么是变参信道？它们对所传信号各有什么影响？2变参信道传输媒介的特点有哪些？对传输信号将产生什么影响？3衰落产生的原因是什么？4什么是信道的时延特性和群时延特性？他们对信号传输影响如何？5如何由白噪声得到窄带白噪声？6由香农公式可得到哪些重要结论？四、计算题1计算机终端通过电话信道传输数据，电话信道带宽为3.4kHz，信道输出的信噪比S/N=30dB。该终端发出由256个符号集中的独立符号序列，各符号等概出现。 （1）计算香农信道容量（已知：。）； （2）求无误码传输的最高符号速率。五、证明题1证明当信号功率与信道加性噪声的功率谱密度一定时，无限增长信道带宽，信道容量将趋于一定值。5模拟调制系统一、填空题1对于AM系统，无门限效应的解调方法是（ ），在民用中波广播AM接收机中采用的解调器是（ ）。2幅度调制用相干解调，是从（ ）分量中提取有用信息，且解调输出（ ）。若相干载波存在相位误差，则解调输出（ ）。3若解调器输入噪声功率谱密度相同，输入的信号功率也相等，则在双边带信号解调器和单边带信号解调器输出端的信噪比是（ ）。4单边带信号相干解调时，若接收端本地载波与发送端同频不同相，对解调器输出的影响是（ ）。5在解调过程中，（ ）的解调方式会产生门限效应，产生门限效应的原因是（ ）。6在实际的黑白广播电视传送系统中，图像信号的调制采用（ ）调制方式，伴音的调制采用（ ）调制方式。7调频（FM）系统的特点是（ ）。8对于FM系统，若调制信号幅度增大，则频偏（ ），已调波带宽（ ）。9FM波的瞬时频率与调制信号呈（ ）关系；PM波的瞬时频率与调制信号呈（ ）关系。10调频波的解调常用（ ）解调方式，鉴频器最重要的功能是（ ），使所得的解调信号具有（ ）的信息。11调频波的频带宽度主要取决于（ ）的幅度，而调频波的功率取决于（ ）的幅度。12调频系统非相干解调的优点是（ ），但存在着（ ）。13调频信号用鉴频器解调时，输出噪声功率谱密度与频率之间的关系是（ ），采用预加重/去加重技术的目的是（ ）。14在AM、DSB、SSB和FM这4个通信系统中，可靠性最好的是（ ），有效性最好的是（ ），有效性相同的是（ ），可靠性相同的是（ ）。二、计算填空题1音频信号的带宽为15kHz，最大幅度为1V，用于调制100MHz的载波，其=50kHz/V，其调频带宽为（ ）。2已知角调波，其中最大相移=（ ）rad，最大频偏=（ ），总功率=（ ），已调波带宽B=（ ），载波功率=（ ）。3已知某单音调频波的振幅为10V，其瞬时频率为，此调频波的表达式为（ ）。三、简答题1什么是门限效应？哪些模拟调制，在什么情况下会出现门限效应？2试用香农公式说明FM系统的抗噪声能力优于AM系统。四、计算题1两个不包含直流分量的模拟基带信号、被同一射频信号同时调制，发送信号为，其中载频，是常数。已知与的带宽分别为与。接收端的解调器框图如下图所示，窄带滤波器和低通滤波器（LPF1与LPF2）的电压增益都为1。（1）计算的带宽。（2）解调器中的窄带滤波器中心频率是多少？该窄带滤波器起什么作用？ （3）两个低通滤波器的带宽分别是多少？ （4）求解调器的输出或。（求解其中一个即可。）第 三 页2在50的负载电阻上，有一角调制信号，其表示式为（1）求平均功率。 （2）求最大频偏。（3）求传输带宽。 （4）求最大相位偏移。3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在，而载波为，已调信号的功率为。若接收机的输入信号在加至解调器之前，先经过带宽为的一理想带通滤波器。 （1）该理想带通滤波器中心频率为多大？写出其传输函数的频域表达式。（2）解调器输入端的信噪功率比为多少？（3）解调器输出端的信噪功率比为多少？6数字基带传输系统一、填空题1举出两种便于提取同步信号的数字基带信号码型（ ）。2基带传输系统一般由4部分组成，它们是：（ ）、传输信道、接收滤波器和（ ）。3基带传输的接收机的任务是从接收的信号中正确判断（ ）；而与其（ ）无关。因为其是已知的，可以正确地被恢复。4HDB3码名称的含义是（ ），它克服AMI码的（ ）的缺点，使限制的连0个数不多于（ ）个，其中信码用（ ）表示，破坏码用（ ）表示，补信码用（ ）表示。5由AMI码改进为HDB3码后，信息速率是提高了，还是减少了？（ ）6在基带传输系统中，传输码型的统计频谱具有（ ）、（ ）、（ ）等特性。7随机脉冲序列信号的功率谱密度，可能包括（ ）和（ ）两部分。8在基带传输系统中，码间串扰越大，误码率（ ）；信噪比越大，误码率（ ）。9数字信号在传输中产生码间串扰的主要原因是（ ）。10能实现2/Ts传输速率的基带无码间串扰的奈奎斯特带宽是（ ）。11数字基带系统的传递函数及冲击响应分别为和，写出载抽样时刻无码间干扰传输的表达式：（ ）。12设某一脉冲数字序列，通过截止频率为的理想低通滤波器，则其奈奎斯特间隔为（ ），奈奎斯特速率为（ ），奈奎斯特带宽为（ ），此时的频带利用率为（ ）。13在数字通信中，眼图是用实验的方法观察（ ）和（ ）对系统性能的影响。14一个性能良好的二进制基带系统的眼图应该是（ ）的图形。15为了克服码间串扰，在（ ）之前附加一个可调的滤波器；利用（ ）的方法将失真的波形直接加以校正，此滤波器称为时域均衡器。时域均衡器最常用的方法是采用（ ）滤波器。16数字基带传输系统中，采用时域均衡器的目的是（ ），采用部分响应技术的目的是（ ）。二、计算填空题1HDB3码为-1 0 0 -1 +1 0 0 0 +1 -1 +1 -1 0 0 -1 +1，原信息代码为（ ）。2已知HDB3码为-1 0 1 -1 0 0 -1 1 -1 1 0 0 0 1 -1 0 1 -1，与之对应的原单极性二进制码序列为（ ）。3已知信源的信息码ak为11010110，对其进行部分响应编码（设bk-1初始值为0），其预编码bk为（ ），其相关编码为ck（ ）。4已知信息代码为1100101，若基带系统采用第I类部分响应信号传送，当参考码元（bk-1）为1时，其预编码（bk）为（ ），相关编码为（ ）。三、简答题1在HDB3码中，前后的破坏脉冲V码为什么要极性相反？补信码B的作用如何？在什么情况下插入B码？2码间串扰是指什么？若系统总特性为，系统传码率为，则无码间串扰的条件是什么？改善码间串扰的措施有哪些？四、作图题画出二进制序列111001001的眼图。码元速率为，“1”码用 表示，“0”码用表示，示波器的水平扫描周期与信号码元的周期同步。（画观测结果即可。）五、综合题。1下图是实现升余弦滚降频谱成形的方法之一，图中的时延，LPF是截止频率为的理想低通滤波器。（1）试求，画出曲线。（2）若通过此系统的码元速率为时，频带利用率是多少？2已知滤波器的具有下图所示的余弦滚降特性（码元速率变化时特性不变），当采用以下码元速率时（假设码元经过了理想抽样才加到滤波器）：（a）码元速率波特； （b）码元速率波特；（c）码元速率波特； （d）码元速率波特；求：（1）哪种码元速率不会产生码间串扰？为什么？ （2）哪种码元速率根本不能用？为什么？ （3）哪种码元速率会引起码间串扰，但还可以用？为什么？ （4）此滤波器允许的最高码元速率为多少？以最高码元速率传输数据时，频带利用率是多少？7 数字带通传输系统一、填空题1将2ASK、2FSK和2PSK进行比较，其中抗噪声性能最好的为（ ），频道利用率最高的为（ ），抗衰落性能最好的为（ ）。2采用相干解调时，2PSK、2FSK、2ASK和2DPSK的误比特率性能，从好到坏排列如下（ ）。3速率为的PCM脉冲序列，采用ASK系统传输，基带调制信号为（ ）码型，ASK信号相当于线性调制的（ ）信号，其频谱成分包括（ ）和（ ）。4PSK系统的基带信号码型为（ ）码型，波形为（ ）。PSK相当于模拟调制的（ ）调制方式。52FSK的相位不连续是因为（ ）。6在调相系统中通常将信码进行差分编码，其目的是（ ）。7在相同信噪比条件下，若采用下列调制和解调方式时，抗噪声性能的优劣一次为（ ）。相干PSK，相干ASK，相干DPSK，非相干FSK，非相干PSK，非相干ASK8若二进制数字信息速率为bit/s，则BPSK和QPSK信号功率谱密度主瓣宽度分别为（ ）Hz和（ ）Hz。二、计算填空题1设信息速率为106b/s，其已调带宽为：2ASK为（ ）Hz，2DPSK为（ ）Hz。2有一Modem采用2FSK方式传输信息，“1”码用rad/s传送，“0”码用rad/s，码元速率为600B，该系统所占带宽为（ ）Hz。三、简答题1能否用非相干解调2PSK信号和2DPSK信号？为什么？2多电平数字调制的优缺点是什么？四、作图题1已知数字信息=1010011，码元速率为2000波特，载波频率为2000Hz。（1） 画出2PSK、2DPSK以及相对码的波形（设相对码的初始参考电平为低电平）。（2） 在调相系统中通常采用2DPSK而不是2PSK，其目的是什么？2已知数字信息=101100，码元速率为3000波特，载波频率为6000Hz。（1）画出2PSK、2DPSK以及相对码的波形（设相对码的初始参考电平为低电平）。（2）能否用非相干解调方式解调2PSK信号和2DPSK信号？为什么？9 模拟信号的数字传输一、填空题1抽样方式一般有（ ）、（ ）和（ ），它们都属于（ ）调制方式。2已知信号，其抽样频率应为（ ）Hz。3产生已抽样信号频谱混叠的原因是（ ），若要求从已抽样信号中正确恢复模拟基带信号，则其抽样速率应满足（ ）。4量化噪声由于（ ）而产生的，量化噪声与（ ）无关，无法在（ ）中消除。5PCM量化可以分为（ ）和（ ）。6均匀量化器的量化噪声功率与信号大小（ ）关，适用于动态范围（ ）的信号。7均匀量化器的量化信噪比与编码位数k的关系是（ ），非均匀量化器可以提高（ ）信号的量化信噪比。8均匀量化的PCM量化信噪比取决于（ ），当量化级增加1倍，其量化信噪比增加（ ）。9在语音信号脉冲编码调制中，采用非均匀量化的目的是（ ），在我国的脉冲编码调制系统中，采用（ ）的对数压缩特性。10在PCM中，对语音信号采用非均匀量化的理由是（ ）。11某模拟信号的抽样量化值为6，对其进行如下4位二进制编码，其中（ ）为自然二进制码，（ ）为折叠二进制码。 0001， 011012在脉冲编码调制中，与自然二进制码相比，选用折叠二进制码的主要优点是（ ）。13PCM过程包括（ ）、（ ）和（ ）3个步骤。14PCM在（ ）时，不产生过载噪声，M在（ ）时，不产生过载噪声。15PCM的码元传输速率（ ）抽样速率，M的码元传输速率（ ）抽样速率。16M中所产生的两种量化噪声是（ ）和（ ）。17在简单增量调制中，系统的最大跟踪斜率为（ ）。18DPCM和M的主要差异是（ ）。19时分复用的话路数目越多，信息速率（ ）。20PCM30/32路基群的帧宽度为（ ），时隙宽度为（ ），每个码元的持续时间为（ ）。21PCM30/32路基群的帧结构时：帧同步码占用（ ）时序，采用（ ）插入方式，标志码占用（ ）时序，信息码占用（ ）时序，其传码率为（ ）。二、计算填空题1有3路信号进行时分复用，这3路信号的最高频率分别为2kHz、4kHz和8kHz，信号的量化级都是256，在满足抽样定理所规定的抽样速率下，码元传输速率是（ ）。2采用二进制编码的PCM信号，一帧的话路为N，信号最高频率为，量化级为M，二进制编码信号的码元速率为（ ）。3对某模拟信号进行线性PCM编码，设抽样速率为8kHz，编码位数为7，则此PCM信号的信息速率为（ ）。当抽样速率不变时，编码位数由7位增大到12位，量化信噪比提高（ ）dB。4对信号，将其均匀量化为56个电平，采用PCM方式传输，其抽样频率为（ ），传码率为（ ）。5一音乐信号的最高频率分量为20kHz，以奈氏速率取样后进行A律13折线PCM编码，所得比特率为（ ）bps，若以第一类部分响应系统传输此PCM信号，则系统的截止频率为（ ）Hz，系统的频带利用率为（ ）B/Hz。6对信号（V）进行M编码，若取=0.1V，求出不发生斜率过载的抽样频率至少是（ ）。7在M系统中，输入信号，抽样速率为，量化阶为，要求系统不出现过载现象，而且能正常编码，输入信号的幅度范围应为（ ）。8幅度为1V，频率为4kHz的单音信号送入量化层为0.1V的M调制器内，为了防止过载，其抽样速率最小应为（ ）。三、计算题1设简单增量调制系统的量化台阶，抽样频率为32kHz，当输入信号为1kHz的正弦波时，为了保证不过载，同时又不致因信号振幅太小而使增量调制器不能正常编码，试问正弦波的振幅范围多大？2已知某模拟信号是限带的平稳过程，其一维概率密度函数如右下图所示，设计一个四电平的均匀抽样器，试求出： （1）量化间隔，量化区间及量化电平值。 （2）量化器输出信号的平均功率。（3）量化器噪声的平均功率。（4）量化信噪功率比（用dB表示）。3设简单增量调制系统的量化台阶为，抽样频率为，输入信号为。（1）求该M系统的最大跟踪斜率K。（2）为了保证不过载，同时又不致因信号振幅太小而使M系统不能正常编码，试问正弦波的振幅范围多大？（3）若本地译码器采用理想积分器，M系统输出信号为1 1 -1 -1 -1 -1 1 1，试在下图中画出本地译码器输出信号的波形（设初始电平为零，图中每小格横轴宽度为，纵轴高度为）。4设信号，其中。若被均匀量化为100个电平。 已知，。（1）试确定所需的二进制码组的位数N。（2）求量化间隔。（3）为了在接收端不失真地恢复信号，发送端抽样频率最低是多少？第 四 页（4）求的频谱，并作图表示之。第 四 页10 数字信号的最佳接收一、填空题1二进制数字信号最佳接收的似然比准则为（ ）。2对二进制确知信号进行最佳接收时，最佳信号形式是（ ）。二、简答题1什么是最佳基带系统？理想信道下的最佳基带系统应满足哪些条件？11 差错控制编码一、填空题1信源编码是（ ）的编码，以提高通信的（ ）；信道差错控制编码是（ ）的编码，以提高通信的（ ）。2在数字通信系统中，采用差错控制编码的目的是（ ）。3前向纠错方式发送的是（ ），检错重发方式发送的是（ ）。4差错控制采用的4种工作是（ ）、（ ）、（ ）和（ ）。5（n，k）分组码含有（ ）个冗余位，是以牺牲（ ）换取（ ）的编码方式，纠错能力是以（ ）来度量。6（n，k）分组码中，最小汉明距离d0对于差错控制能力的关系是：若欲纠t位错，需满足（ ）；若需检出2位差错，则需满足（ ）；若需检出e位错，而同时纠t位差错，需满足（ ）。7最小码距为dmin=7的线性分组码可以保证纠正（ ）个错，或可保证检测（ ）个错。8已知两码组为0000、1111。若用于检错，能检出（ ）位错；若用于纠错，能纠正（ ）位错。9已知四个码组位110001011、100010111、000101111和001011110，该码的最小码距为（ ），可纠正（ ）位错。10编码效率是（ ）。11汉明码是一种高效率的纠（ ）个错误的线性分组码。其特点是：最小码距dmin为（ ），码长n与监督元个数r码组关系式（ ）。12（7，4）汉明码的一个码组中，信息码元的位数是（ ），监督码元的位数是（ ）。二、计算填空题1我国电传通信中普遍采用五取三的恒比码，此种码可用码组为（ ）个。最小码距为（ ），能检（ ）位错；能纠错吗？答：（ ）。2已知两个码组分别为101101、110011，若用于检错，能检（ ）位错；用于纠错，能纠（ ）位错；同时用于检错和纠错，能检（ ）位错和纠（ ）位错。3一码长的汉明码，监督位数应为（ ），编码效率为（ ）。4某线性分组码的生成矩阵是，该码有（ ）位监督码，编码效率为（ ）。5某编码的全部许用码字集合是C=000，010，101，111，该码是线性码码？答：（ ）；是循环码吗？答：（ ），理由：（ ）。三、计算题1已知（7，3）分组码的监督关系式为（1）该分组码的监督位数r是多少？编码效率R多大？ （2）求其监督矩阵H，并将它典型化为典型监督矩阵。 （3）求生成矩阵G。 （4）求输入信息组时所产生的码字。2已知（7，4）汉明码的监督关系式为（1）该分组码最多能纠正几个错误？其监督位数r是多少？编码效率R多大？（2）求其监督矩阵H。 （3）求生成矩阵G。（4）求输入信息组时所产生的码字。3已知（7，3）分组码的生成矩阵为（1）该分组码的监督位数r为多少？编码效率为多少？（2）该分组码是否为汉明码？为什么？（3）求监督矩阵H。 （