通信原理练习题专科.doc

第一章 绪论一、填空题1、数字通信系统的主要性能指标是 传输速率 和差错率。码元速率RB定义是每秒传送码元的数目，单位Baud。信息速率定义是每秒钟传送的信息量，单位bit/s。2、数字通信系统的有效性用 传输速率 衡量，可靠性用 差错率 衡量。3、模拟通信系统的有效性用 传输带宽 衡量，可靠性用 信噪比 衡量。4、在等概条件下，八元离散信源能达到最大熵是3bit/符号，若该信源每秒钟发送2000个符号，则该系统的信息速率为6k bit/s。5、通信系统的有效性衡量指标对于模拟通信系统为 传输带宽 ，对于数字通信系统为 传输速率 。6、衡量通信系统可靠性的指标对于模拟通信系统为 信噪比 对于数字通信系统为差错率 。7、一个M进制基带信号，码元周期为TS秒，则传码率为 1/TS 波特 ，若码元等概出现，一个码元所含信息量为 log2M (bit) 。8、通信系统模型中有两个变换，它们分别是 非电量与电量之间的变换和 基带信号与频带信号之间的变换 。9、模拟信号是指信号的参量可 连 续 取值的信号，数字信号是指信号的参量可 离散 取值的信号。10根据信道中所传输信号特征的不同，通信系统可分为 模拟 通信系统和 数字 通信系统。二、画图1、画出模拟通信系统的一般模型。模拟信息源调制器噪声信道解调器受信者2、画出通信系统的简化模型。信息源发送设备噪声信道接收设备受信者三、计算题1、现有一个由8个等概符号组成的信源消息符号集，各符号间相互独立，每个符号的宽度为0.1ms。计算：（1）平均信息量；（2）码元速率和平均信息速率；（3）该信源工作2小时后所获得的信息量；（4）若把各符号编成二进制比特后再进行传输，在工作2小时后发现了27个差错比特（若每符号至多出错1位），求传输的误比特率和误符号率。解：（1）（2）Ts=0.1ms ，所以（3）（4）误比特率 2小时传送的码元数为误码率为：2、某消息源的符号集由32个等概的符号组成，每符号宽度为2ms，编为5位。设该消息源以编组方式发送消息，每组30个符号，再间歇15ms，然后再发送下一组，试：（1）、求信息传输速率；（2）、若传输1小时后发现有72个符号出错。若每符号至多出错1位，且间歇期无差错，求误信率和误码率。解：（1）由于32个符号等概，因而每一个符号的信息量每组信息量，每组占用时间 （2）1小时传送的信息量为误信率 码元速率为 误码率为 3、已知四进制离散等概信源（0，1，2，3），求发送每一符号时所传送的信息量？若每一个符号的宽度为1ms，求相应的码元速率RB。信息速率Rb。解：每一符号出现的概率为：，每一符号所含的信息量为T1ms，所以码元速率为：信息速率为：4、某信息源由64个不同的符号所组成，各个符号间相互独立，其中32个符号的出现概率均为1/128，16个符号的出现概率均为1/64，其余16个符号的出现概率均为1/32。现在该信息源以每秒2000个符号的速率发送信息，试求：（1）、每个符号的平均信息量和信息源发出的平均信息速率；（2）、当各符号出现概率满足什么条件时，信息源发出的平均信息速率最高？最高信息速率是多少？解：（1）每个符号的平均信息量为： 平均信息速率为：（2）当个符号等概出现时，信息源发出的平均信息速率最高。 5、一个由字母A、B、C、D组成的字。对于传输的每一个子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）不同字母是等概出现的，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：14、18、18、12，计算传输的平均信息速率。解：每个符号所含信息量为所以码元速率为：（2）6、如果二进制等概信号,码元宽度为0.5ms，求RB和Rb；有四进制信号，码元宽度为0.5ms，求传码率RB和独立等概时的传信率Rb解：二进制码元速率为信息速率为四进制码元速率为信息速率为第三章 随机信号分析一、填空题1、窄带随机过程可表示为和。2、广义平均随机过程的数学期望、方差与时间无关，自相关函数只与时间间隔有关。3、随机过程的基本特征是：它是 时间 的函数 ，但是在 某一时刻 上的值却是不确定的，是一个随机变量。4、随机过程的统计特征可通过它的分布特征或数字特征来描述。5、一个均值为零方差为的窄带平稳高斯过程，它的同相分量和正交分量均是平稳高斯过程。而且均值为0，方差为6、一个均值为零方差为的窄带平稳高斯过程，其包络的一维分布服从瑞利分布，相位的一维分布服从均匀分布。7、平稳随机过程的各态历经性可以把统计平均简化为时间平均，从而大大简化了运算。 二简答题通信系统中的信道噪声常简化为平稳的加性高斯白噪声，试解释平稳、加性、高斯、白这四个术语的含义。答案：平稳：统计特性与时间起点无关； 加性：以叠加到信号上去的形式出现； 高斯：噪声的概率密度函数为高斯分布； 白：噪声的功率谱密度为均匀（常数）第四章 信道一填空题1、在随参信道中，发生瑞利衰落的原因是 多径传播，发生频率选择性衰落的原因是 多径传播。2、当无信号时，加性噪声是否存在？ 是 乘性噪声是否存在？ 否 3、香农公式应用的条件是：信号的概率密度函数为高斯或正态分布，信道噪声为加性高斯白噪声。4、随参信道的传输媒质具有三个特点是对信号的衰耗随时间变化、 传输的时延随时间变化、 多径传播 。5、狭义信道是指 传输媒质。6、广义信道按照它包含的功能可分为：调制信道 和 编码信道。调制信道是指从 调制器输出 到 解调器输入 的部分。7、根据乘性干扰的特性，调制信道可分为 恒参信道 和 随参 信道，其中，光纤信道（无线电视距中继、卫星中继信道）是一种恒参信道，短波电离层反射信道（对流层散射信道）是一种 随参信道。8、信道容量是指：信道传输信息的速率的最大值 ，香农公式给出了在一定条件下，理论上信道单位时间内可能传输的信息量的极限值。9、香农公式给出了在高斯白噪声背景条件下，当B、S/N、给定时，无码间干扰传输时，信息速率的理论极限值表示为：10、加性高斯白噪声的加是指与信号相加的形式出现，“高斯”是指概率密度分布为正态分布，“白”是指功率谱均匀。12、简答：随参信道传输媒质的特点？ 答：对信号的衰耗随时间变化、 传输的时延随时间变化、 多径传播13、随参信道对所传信号有何影响？答：对信号传输有衰耗，并随时间而变；传输的时延随时间而变；产生多径传播，而多径传播对信号传输的影响有： 产生瑞利型衰落； 引起频率弥散； 造成频率选择性衰落。14、写出连续信道容量的表示式，由此看出信道容量的大小决定于哪些些因素？答：连续信道容量的表示式为：，信道容量的大小决定于信道的带宽（B）、信道输出的信号功率（S）、噪声单边功率谱密度（n0）。15、何谓恒参信道？何谓随参信道？答：最基本的调制信道有一对输入端和一对输出端，输入信号电压和输出信号电压之间的关系可表示为：，与信道特性有关，可看作是对信号的一种干扰。如果基本不随时间变化或变化极慢极小，这种信道称为恒参信道。如果随时间作随机变化，称这种信道为随参信道。第五章 模拟调制系统一填空题1、在AM、DSB、SSB、FM中， SSB 的有效性最好， FM 的可靠性最好， AM 与DSB的有效性相同， SSB 与DSB的可靠性相同。2、包络检波器因解调的 非线性，而存在 门限 效应，为克服之，要求在检波器输入端满足大信噪比条件。3、解调系统的门限效应是指：当包络检波器的输入信噪比降低到一个特定值以下时，检波器的 输出信噪比 出现急剧下降的现象。4、设调制信号为载波经调制信号调制后的表达式为：其中为载波角频率，为载波初相位。若为常数，随成比例变化，则称为 幅度 调制；若为常数， 随成比例变化，则称为 相位 调制；若为常数，的导数随成比例变化，则称为 频率 调制。5、对最高频率为fH的调制信号m（t）分别进行AM、DSB、SSB和FM调制，相应已调信号的带宽分别为 2fH 、 2fH 、 fH 和 2(1+ma )fH 。 二简答题 ：1简述常规幅度调制（AM）、抑制载波双边带调制（DSB）和单边带调制（SSB）的优点与缺点。AM 优点：利用包络检波法解调时，设备较简单；缺点：调制效率低，频带利用率低DSB 优点： 调制效率高 缺点： 频带利用率低，相干解调设备复杂。SSB 优点：频带利用率高； 缺点： 利用滤波法产生调制信号时，对滤波器要求较高，甚至难以实现，解调设备复杂。2什么是调制？调制在通信系统中的作用是什么？答：所谓调制，是指按调制信号的变化规律去控制高频载波的某个参数的过程。调制在通信系统中的主要作用是：将基带信号（调制信号）变换成适合在信道中传输的已调信号；实现信道的多路复用；改善系统抗噪声性能；3什么是线性调制？ 常见的线性调制方式有哪些？答：幅度调制是指高频载波的幅度按照基带信号振幅瞬时值的变化规律而变化的调制方式，这种调制中，已调信号的频谱仅是基带信号频谱的平移，又称线性调制。常见的线性调制方式有调幅(AM)、双边带调制(DSB)、单边带调制(SSB)和残留边带调制(VSB)。4什么是频率调制？什么是相位调制？写出频率调制和相位调制已调信号的一般表示式。答：频率调制是指已调信号的瞬时频率偏移与基带信号成比例。相位调制是指已调信号的瞬时相位偏移与已调信号成比例。第六章 数字基带传输一、填空题1、在数字通信系统中，眼图是用实验方法观察 码间干扰 和 噪声 对系统性能的影响。2、已知信息代码为10000 0000 011001000001，其AMI码为 +100000000 0-1+100-100000+1 ，HDB3码为+1000+V-B00-V0+1-100+1000+V0-1。3、在数字通信系统中，接收端采用均衡器的目的是 减少或消除码间干扰 。4、设系统带宽为W，则该系统无码间干扰时最高传码率为 2W 波特。二、简答题1、画出数字基带传输系统的基本结构框图并说明各部分的功能。l 信道信号形成器（发送滤波器）：压缩输入信号频带，把传输码变换成适宜于信道传输的基带信号波形。l 信道：数字基带信号传输的通道。信道的传输特性一般不满足无失真传输条件，因此会引起传输波形的失真。另外信道还会引入噪声n(t)，并假设它是均值为零的高斯白噪声。l 接收滤波器： 它用来接收信号，滤除信道噪声和其他干扰，对信道特性进行均衡，使输出的基带波形有利于抽样判决。l 抽样判决器：对接收滤波器的输出波形进行抽样判决，以恢复或再生基带信号。l 同步提取：用同步提取电路从接收信号中提取定时脉冲 2、什么是眼图？简单叙述眼图和系统性能之间的关系？ 眼图：是指利用实验的方法估计和改善传输系统性能时，在示波器上观察到的像人的眼睛一样的图形。最佳抽样时刻对应眼睛张开最大时刻；对定时误差的灵敏度有眼图斜边的斜率决定；图的阴影区的垂直高度，表示信号幅度畸变范围；图中央横轴位置对应判决门限电平；抽样时刻上，上下阴影区的间隔距离之半为噪声容限。3、码间干扰是如何产生的？如何消除码间干扰？（5分）（1）前一个码元的波形进入到后续码元的时间区域，对后续码元的抽样判决产生干扰，称为码间干扰。（2）要消除码间干扰：选用合适的传输系统，使其总的传输特性满足消除码间干扰可采取：选用合适的基带传输系统，使其总的传输特性满足奈奎斯特第一准则，即 。 三、画图1、设二进制符号序列为110010001110，试以矩形脉冲为例，分别画出相应的单极性码波形，双极性码波形，单极性归零码波形，双极性归零码波形。2、设信息序列为1000011000010000110000，试编为HDB3码（第一个非零码编为-1），并画出波形。第七章 数字调制传输简答：什么是数字调制？它和模拟调制有哪些异同点？数字调制：以数字信号为基带信号改变载波某些参量的调制。 相同点：调制目的相同，都是进行频谱搬移，以适合信道传输；调制种类相同，都是通过改变载波的幅度、相位或频率达到调制的目的； 不同点：模拟调制是以模拟信号对载波参量作连续调制；数字调制是以数字信号对载波参量作离散调制。第九章 模拟信号的数字化传输一、填空题1、抽样是把时间连续 、幅值 连续 的信号变换为时间离散 ，幅值 连续 的信号，量化是把幅值 连续 的信号变换为幅值 离散 的信号。2、非均匀量化的目的是提高小信号的量化信噪比，其代价是减少了大信号的量化信噪比。3、简单增量调制中所发生的两种量化噪声是 一般量化噪声 和 过载量化噪声 。4、若量化电平数为64需要的编码位数是 5 ，若量化电平数为128，需要的编码位数为 6 。5、非均匀量化的对数压缩特性采用折线近似时，A律对数压缩特性采用 13 折线近似，律对数压缩特性采用15 折线近似。6、常见信道的复用方式有时分 复用和频分 复用和码分复用。二简答题1、 什么是低通抽样定理？什么是带通型信号的抽样定理？低通抽样定理：一个频带限制在（0，fH）内的时间连续信号m(t)，如果以的时间间隔对它进行等间隔抽样，则m(t)将被所得到的抽样值完全确定。带通抽样定理：一个频带限制在（fL，fH）内的时间连续信号m(t)，如果抽样频率满足，其中n是不大于fH/B的最大正整数，0k1，则m(t)将被所得到的抽样值完全确