通信原理部分答案

1、第一章绪论何谓数字通信，数字通信有哪些优缺点传输数字信号的通信系统统称为数字通信系统；优缺点：1.抗干扰能力强；2.传输差错可以控制；3.便于加密处理，信息传输的安全性和 保密性越来越重要，数字通信的加密处理比模拟通信容易的多，以话音信号为例， 经过数字变换后的信号可用简单的数字逻辑运算进行加密，解密处理；4.便于存储、处理和交换；数字通信的信号形式和计算机所用的信号一致，都是二进制代码，因此便于与计算机联网，也便于用计算机对数字信号进行存储，处理和交换， 可使通信网的管理，维护实现自动化，智能化；5.设备便于集成化、微机化。数 字通信采用时分多路复用，不需要体积较大的滤波器。设备中大部分电路

2、是数字 电路，可用大规模和超大规模集成电路实现，因此体积小，功耗低；6.便于构成综合数字网和综合业务数字网。采用数字传输方式，可以通过程控数字交换设备 进行数字交换，以实现传输和交换的综合。另外，电话业务和各种非话务业务都 可以实现数字化，构成综合业务数字网；缺点：占用信道频带较宽。一路模拟电 话的频带为4KHZ带宽，一路数字电话约占64KHZ 数字通信系统的一般模型中的各组成部分的主要功能是什么数字通行系统的模型见图1-4所示。其中信源编码与译码功能是提高信息传输的 有效性和进行模数转换；信道编码和译码功能是增强数字信号的抗干扰能力；加 密与解密的功能是保证传输信息的安全；数字调制和解调功能

3、是把数字基带信号 搬移到高频处以便在信道中传输；同步的功能是在首发双方时间上保持一致，保 证数字通信系统的有序，准确和可靠的工作。1-10通信系统的主要性能指标是有哪些？通信系统的主要性能指标涉及有效性、可靠性、适应性、经济性、标准性、可维 护性等。其中有效性和可靠性是主要性能指标，在模拟通信系统有效性可用有效 传输频带来度量，同样的消息用不同的调制方式，则需要不同的频带宽度，数字 通信系统的有效性可用传输速率和频带利用率来衡量。具体误差率指标有误码率 Pe、误信率Pbo1-11衡量数字通信系统有效性和可靠性的性能指标有哪些？ 有效性用传输速率和频带利用率来衡量， 可靠性用差错率来衡量，差错率

4、有误码 率，误信率。第二章确知信号2.试分别说明能量信号和功率信号的特性。答：能量信号的其能量为有限的正值， 但其功率等于零；功率信号其能量为无穷 大，其平均功率为有限值。7.自相关函数有哪些性质？答: (1)自相关函数是偶函数。(2) 与信号的能谱密度函数或功率谱密度函数是 傅立叶变换对的关系。3当1=0时,R(0)等于信号的平均功率或信号的能量第三章随机过程3-6 .已知噪声的自相关函数为(1)试求其功率谱密度(氐为常数)E及功率M；(2)试画出农化及Bn(力的图形。IB 对于平穩过程用*有疔：=孔J因此Li 12 左-险 鱼+.卜-r ar3-8. 个中心频率为、带宽为占的理想带通滤波器

5、如图3-4所示。假设输入是 均值为零、功率谱密度为叫Q的高斯白噪声，试求:7(1) 滤波器输出噪声的自相关函数;(2) 滤波器输出噪声的平均功率;(3)输出噪声的一维概率密度函数。C 1 J已知直斯白口噪声的功率谱密度2宀 所以滤波器输出嗓育崔乩的功率谱S度其世根Fb 口工,输出噪声的自扌咲函数左1: = j V/ V 5 = 13与：尹容十/丰占- rt -T -rs； 5; J (-75 7 ;s: 2 7（电f的平均的功暉T：-匸己匚刀反J 3）亘863程iffia缕性磁后的输出为高斯33程且百飢氏:仇L可K 廿HtC: = C7” - 口! 3：茫-A.jk) 导Bjtt输出噪声 哄啲

6、一硼率畫度函数/-?-下=至E tri - r 珂X 17!3-9. 一个RC低通滤波器如图3-5所示，假设输入是均值为零、功率谱密度为叫Q 的高斯白噪声，试求：（1输出噪声的功率谱密度和自相关函数；（2）输出噪声的一维概率密度函数。R .图3-5BC低迺連诚传输函数并a:输出吹芦q :的功晖送刮S5孑艮1丘；O中3井利用可得陀化的S相关函数-二？C 型5宇特征可能变化n第四章信道何为多径效应多径传播对信号的影响称为多径效应试述信道容量的定义信道容量是指信道能够传输的最大平均信息量试写出连续信道容量的表达式由此式看出信道容量的大小决定于哪些参量连续信道的信道容量计算式为Ct=Blog2(1+S

7、/N)(b/s)，可以看出信道容量与信道的带宽B,信号的平均功率S和噪声的平均功率N有关。45某个信息源有A.B.C和D等四个符号纽或没每个符号独立出现-其出现的槪率分别 为1/4, 1/4. 3/16、5/16,经过仕道传输总.每个轩号正场受的帆率为1021/1024,错 为其他苻号的条伴就牟P（兀/匕）均为1/1024.画出此信道的模型，并求出该信道的容呈C:F于多少b/符号.解：此信源的平均信息量（炳）为H（A）= -X P（兀）log,P（x.） = -2xllog 1- log.咅一性 log,E4410161616= 1.977（6 / 符号）P（片兀）= 1021/10240 =

8、 12 3.4）PO;/A；） = 1/1024 （心刀工叽PM)E(4)x(1021/1024)(1/4)x(1021/1024)+(1/4)x(1/1024) + 16) x (1/1024) + (5/16)x(1/10： _ 102LTo24-P(xjs)(3/16)x(1021/1024)P(Xi/ Vi)=2x(1/4x(1/1024)-h(3/16)x(1021/10-)+ (5/16)x(1/1024| 306330 P16)x(1021/1024)p/y /y _* 2x(U4)x(1024)十(3/16)x(1/1024)十 16)x(1021/1024)5105 5116

9、R(x/)三P(丹庇P(E yj)Io2jP(A；/yp 尸IM= y Pg ”)loe,P(X,必)1。创 Pw/乃)345 4-77【戸(斗旳)1呛叫/川)】-;工【PX儿)1。取只丫似)10 ,-110 /-Ir 1,1021.1021 r 1 . I 、3 ,3063,3063,1 , I二X Ilogr3 XloS q11log、r 3 X1O2 4102410241024 *1024 1630630761024 札 1024510 齢 5105 ,1 ,1 ,1024-3xlofi、116 5110 气11610241024=0.034信道容i?为C = l. W ym( Oc -

10、 12000K)+古(曲 + 14000 E 4 6(3 * MOOO tf jF边帶信萼为*u(占)-f) EQ现+ yifa( )ftfnoic sco 38000 tcf * 亍coafiOOO tt：=y5Cw4 8000j1000N(4)ffl干解调时，输出噤声功率炖入號声功率的4,即B此角出噪声功率密发Pjf) .0.25x IO-W/Hx . yP.(/) 1/1 5kHi 其功率谱密度如图530所示。几)(U5-305图5-30 出噪声功率ilSItt 16 4究带颅累统，载ffi撫幅为100V,疑率为ICOMIb.a制俗号矶“)的频带RS在 处Hz,da)=500OV/；=J

11、OOKni/Cfc-V),*大为吋机用,并设信道噪卢功率谓密ffjl 均匀的点靱I谧密度为化(/)(1) 接收机轴入理想帯通謹t波舉的传输特性(4 i(2) fif调找输入集的億瓏功率出，(3) 19调器諭出的値噪功率比； 若m以AM调制方注传输,并以包络枪进行解试比牧在输出信噪比和所需带宽 方0与FM来统有不同。M (1)调频捋&FM信号常 =2(r + I)A60(kH2)为载頻为100MH-所以FMO号的車范ffl为(100 土皆)MH%国此，理测通滤滾器的fK(常数)892血 1/1 ,评注賂是E烬的借.那昭=(叫*1阳址WU 500 =C3与AM S9E4Bitt,FM聚狡的榆出信嗥

12、比的提高是以墉加帝寛为代价的，也就是口市效性换 可 5Stt. - 17巳知某卓频调境的撮幅屋KIV,瞬时坝睾为7() = 1於 *IOem5TrxlOf(H2)此謁腹放的烝丢出(i)此適談S的频率偏移、删桶藪和頫帮宽境,君iffl制倍号频睥扯离到zfiqPHh.则阚航的颓愉少攔摘数和频帶寬度轴阿变化? 解(0该渕频的瞬时介齡率为tu(i) 3 2 7(町 ft 2 TC? 10* 4 2 TT X itf ooKX lOH ratt/s)|*(1)=d/CrJd T I? 3 TTX )0* + IOsitQ TTX ICJBitLffll频at的时JS表迭式SftjCO =4cosflj)

13、=lf)c(A(Z 7fx lOS + 1伽沁 tfx 100 (VJW 根据的定文A/ = 1 i/tO t 昨I 10&血幵 I曲 1 冲=lO(kHt)调頻S的蒂寛if+- 2(lfl 1) M 22(leHT)Q)跚制号率几由皿加握&到2尤111时.因関頻怕号脚频卑饨樓与调信罟頻率无 关，所议这时调频荷号的獗率愉稿偶魅& 而这时的调頻指数变为调烦信号的帯35变为- 2(10 +2) - 24(tH*)第六章数字基带传输系统6、什么是码间干扰？它是如何产生的？对通信质量有什么影响？码间干扰的产生是因为在第 k个抽样时刻理想状态时抽样时刻所得的是仅有第 k个波形在此 时刻被取值，但在实际系

14、统中，会有除了第k个波形以外的波形可能再抽样时刻被取值。 码间干扰会导致判决电路对信号进行误判，使信号失真，产生误码，从而通信质量下降。12、无码间串扰时，基带传输系统的误码率与哪些因素有关？如何降低系统的误码率？无码间干扰时，基带传输系统的误码率与抽样判决时的信噪比有关。要降低系统的误码率需要提高抽样判决时的信噪比，可以降低信道噪声或者提高信号平均功率。6-5设某二进制数字基带信号中，数字信息“ 1”和“0”分别用g (t)和g (t)表 示，且“ T和“0”出现的概率相等，g(t)是升余弦频谱脉冲，即t1cos( Tr)tg(t) ?Sa(T：)1 77(1)写出该数字基带信号的连续谱，并

15、画出示意图；从该数字基带信号中能否直接提取概率fs Ts的位定时分量?(3)若码元间隔Ts 103(s)，试求该数字基带信号的传码率及频带宽度。(1)对双极性波形，gi(t)g2(t) g(t)且出现的概率相等，则此双极性基带信号的连续谱密度为：Ps(f)fsG(f)2。因为g(t)是升余弦频谱脉冲，其表示式为：g(t)2 Sa()，其傅里叶变4tTsTT换形式为:G(f) 丁(10cos fTs)其他f1ts代入可求得功率谱密度为:Ps(f) fsG(f)TS(1 cos16fTs)21Ts其功率谱密度如图6-14所示。s此基带信号的功率谱密度中不存在离散谱,所以不能从中直接提取码元同步所需

16、的频率fs 的分量。Ts3)(3) 该数字基带信号的传码率为:1 1Rb -市 1000倾/S)频带宽度B为：B 103(Hz)6-7已知信息代码为101，试确定相应的【问题解答】1 0 1 1 0 0 0 0 0 0AMI码及HDB码，并分别画出它们的波形图。0 0 0 1 0 1AMI: +1 0 -1 +1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1 0 +1HDB 3:+1 0 -1 +1 0 0 0 +V相应的波形图如图 6-17所示：-B 0 0- V 0 +1 0 -1AMI波形图 +1 0 -1 +1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1 0 +1-B 0 0 -V 0 +1

17、 0 -1+ 1 O -1 +1 o o o +v HDB波形图题6-7解图6-11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2H()，若要求以Ts波特的速率进行数据传输，试验证图6-21所示的各种H()能否满足抽样点上无码间串扰的条件?ft)(d)TsTs2由已知条件可知,2以波特的速率进行数据传输，系统若要实现无码间串扰传输，则系统的Ts传输特性应满足:H()H(如图 6-22(a)(b)(c)(d)所示。对(a)，当时， H(Tsi?i) TsI s其他C,所以不满足无码间串扰传输的条件。TsTsLsTsTs(b)(a)TsTsTsTs(c)TsTsTss(d)对(b)，当

18、时，H(C,所以不满足无码间串扰传输的条件。对(c)，当H(干)C,所以满足无码间串扰传输的条件。对(d)，当H(C,所以不满足无码间串扰传输的条件。6-12设某数字基带系统的传输特性H()如图6-23所示。其中 为某个常数(01)：(1) 试验证该系统能否实现无码间串扰的条件？(2) 试求该系统的最高码元传输速率为多大？这时的系统频带利用率为多大?(1) 根据奈奎斯特第一准则，系统若要实现无码间串扰传输，则系统的传输特性应满足:当传码率RBH( ) i0H(0，如图6-24解时,討Ts其他Ts系统能实现无码间串扰。0该系统的最高码元传输速率为:Rb系统带宽为：B 020(Hz)O 2(1 )

19、 0 126-18某二进制数字基带系统所传送的是单极性基带信号，且数字信息“ 概率相等。系统频带利用率为:Rb1”和“ 0”的出现A 1(V),且接(1) 若数字信息为“ 1 ”时，接收滤波器输出信号在抽样判决时刻的值收滤波器输出噪声是均值为 0、均方根值为(V)的高斯噪声，试求这时的误码率 Pe ；(2) 若要求误码率Pe不大于10 5，试确定A至少应该是多少?【问题解答】(1)对于单极性基带信号，在一个码元的持续时间内，抽样判决器输入端得 到的波形可以表示为：x(t)A nR(t) nR(t)发送“1”发送“ 0”令判决门限为Vd，则发送“ 1”码错判为“0”码的概率为:VdPe1f1(X

20、)dX expn(X A)22 :dx发送“ 0”码错判为“ 1”码的概率为:Vdf2 (x)dxVddx设发送“ 1 ”和“ 0”码的概率分别为P(1)和P(0)，则基带传输系统总的误码率为:PeP(1)Pe1 P(0)Pe2dP令0，即：P (1)exp(VdA)2dVdP(0) expVd22 2可求得最佳判决门限为：Vd*当P(1)P(0)1时，最佳判决门限为:基带传输系统总的误码率为：*Vd0.5VPe6.21 10 3(2)若要求误码率Pe不大于10 5，则Gc十2 2丿2 0.210 5经过查表可得，A8.6 n 8.6 0.21.72V 。6-25设计一个三抽头的迫零均衡器。已

21、知输入信号x(t)在各抽样点的值依次为求三个抽头的最佳系数； 比较均衡前后的峰值失真。0,x 10.2, X01, x 10.3, x 20.1,其余均为零。(1)(2)【问题解答】(1)列出矩阵方程为XoXiXoX2XiXoC 1C0G代入相应数值，可得10.3C0.2C01 C00.2C1解得三个抽头的最佳系数为:0.1C 10.3C 0 G0.1779 C00.8897C10.2847第七章数字带通传输系统即把数字调制看成是二是利用数字信号的这种调制方式通常有幅度键控、频2、数字调制的基本方式有哪些？其时间波形上各有什么特点？ 数字调制技术有两种方法： 一是利用模拟调制方法去实现数字式调

22、制， 模拟调制的一个特例， 把数字基带信号当成模拟信号的特殊情况处理。离散取值的特点通过开关键控载波， 从而实现数字调制， 率键控和相位键控。其时间波形上来说，有可能是不连续的。13、2FSK与 2ASK相比有哪些优势？2FSK需要的信噪比比 2ASK小3dB。在相同的解调方式下，若要得到相同的误码率，14、2PSK与2ASK和 2FSK相比有哪些优势？在相同的误码率情况下，2PSK需要的信噪比比 2ASK小 6dB,比2FSK小 3dB。15、2DPSK与2PSK相比有哪些优势？在相同的信噪比情况下， 采用相干解调方式，2DPSK与2PSK的误码率减少一半， 而且2DPSK 还可以采用非相干

23、解调方式。丁 7 设某OOK系剜码元传轴遽章;1财艮tt俏号为心贾仆xIOW :tn应口 I鶴屮码元中也書多少6诙周期?2)求号的第一辛点带 解门)山關直知% = 1000( H)船每牛元申也含2000C2 O0K倩号的第一峯成需宽为1= = 2此，2000( Jk) 1. 7*11若某2FSK系统的玛元传输速率心“xIOM发送广符号的頻率:A为WMHx,发送 “0”符号的频率人为10.4MH2,且发送概率相爭接收端解调器输入信号的峰值振幅fl =40p.V, 道加性高斯白噪声的单边功率谱密度no=6xIO-W/Hxo试求：(1) 2殆1：信号的第一零点带宽(2) 非相干接收时，系统的谋码率i

24、(3) 相干接收时，系统的溟码率。解(i)2reK信号的第一零点带寛为Birk -/i I + * = 10.4-10+2 x2 = 4.4(MHz)(2)接收机采用上下厲个支路的结构形式，每个支路带通滤波器的带宽毎于2ASK的带寛，即 B 此时按收机输入蠕噪声方差为0： =输入端信嗓比为非相干接收时系统的误码率为5= 2 X 2 X 10 = 4（ MHz）M 6 X W X4 X 10 = Z4 X nr”（w）P扌e“ =扌 3 X 10-(3)相干接牧时的课码率为巴退叫分宀4WS. X = rtrl = 10. 8 M 4 X IO* - 4.32 x(4)由干2PSK系a的俱A*P.

25、 -yflrfcTr X第九章模拟信号的数字传输3、对于低通模拟信号而言，为了能无失真恢复，理论上对于抽样频率有什么要求？理论上为了使抽样频率能恢复到原来的模拟信号，需要采样频率大于等于信号最高频率的两倍7、PCM电话通信常用的抽样标准频率等于多少8000hz10、对电话的非均匀量化有什么优点电话信号主要集中在小幅度区间，故采用非均匀量化能够降低量燥比和传输比特数14我国采用的电话量化标准，是符合13折线律还是15折线律？符合13折线律17在PCM系统中，信号量燥比和信号带宽有什么关系在低通信号的最高频率给定是PCM系统的输出量燥比随系统带宽按指数规律增加9已知_些帯馆号耐=0(x2 m * 2co4 Til, 对其进fii理蛊抽禅，(0为了在收不矢S地从已抽样ffi号傀中1$2|(小试轲抽样间|1应如何遷#?(2) 若抽样间陽耽为0.2.试B岀已袖样信号的频ft (1)已皿()的最高収率几=2Ui #借侑号盟为Mtn 三=w-) + 5(/ + 1) +*5(/