北京交通大学2025年轨道交通通信专业考研试题解析及答案

北京交通大学2025年轨道交通通信专业考研试题解析及答案考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分。请将正确选项的字母填在题后的括号内）1.下列关于周期信号和非周期信号的描述，正确的是（）。A.周期信号可以通过傅里叶变换分解为一系列指数分量B.非周期信号的能量集中于单一频率C.周期信号的功率无限大，非周期信号的能量有限D.非周期信号无法进行频谱分析2.已知线性时不变系统的单位冲激响应为h(t)，当输入信号为x(t)时，系统的零状态响应为y(t)。若输入信号变为2x(t-1)，则系统的零状态响应为（）。A.2h(t-1)B.h(t-1)*x(t)C.2*[h(t-1)*x(t)]D.h(2t-1)3.在模拟信号数字化过程中，为了防止失真，抽样频率必须（）信号带宽的两倍。A.大于B.小于C.等于D.无关于4.下列通信系统中，采用码分多址（CDMA）技术的是（）。A.GSMB.TDMAC.FDMAD.WCDMA/4G/5G5.在FIR滤波器设计中，窗函数法的主要缺点是（）。A.通带波动较大B.阻带衰减较小C.可能存在栅栏效应D.计算复杂度高6.下列关于GSM-R列车通信功能（TCN）的描述，错误的是（）。A.TCN包括列车总线（TBS）和无线数据链路（WDL）B.TBS负责列车内部乘客信息系统和车辆控制信号的传输C.WDL提供车地之间的双向通信D.TCN主要基于有线通信技术7.在TCP/IP协议栈中，负责提供端到端可靠数据传输的层是（）。A.应用层B.传输层C.网络层D.数据链路层8.下列关于光纤通信的描述，错误的是（）。A.光纤具有低损耗、高带宽的特点B.光纤通信系统需要使用光放大器来补偿信号衰减C.光纤的色散会导致信号脉冲展宽，限制传输速率D.光纤通信系统中，光接收机的灵敏度越高越好9.轨道交通通信系统对可靠性的要求极高，其主要原因是（）。A.通信量小B.传输距离短C.信号速率低D.列车运行安全依赖于通信的可靠性10.下列关于5G技术在轨道交通中应用前景的描述，不正确的是（）。A.5G的高带宽可以支持高清视频监控B.5G的低时延可以满足列车控制系统需求C.5G的大连接数可以支持大规模传感器部署D.5G技术将完全替代现有的轨道交通通信系统二、填空题（每空2分，共20分。请将答案填在题后的横线上）1.对于一个实数信号x(t)，其傅里叶变换X(jω)为零的频率范围称为其__________。2.在理想低通滤波器中，通带截止频率ωc与阻带截止频率ωs之间的关系为ωc<ωs。3.无线通信系统中，为了克服路径损耗，通常采用__________技术来增强信号强度。4.轨道交通通信信号系统中的漏缆主要用于__________传输。5.根据香农信道编码定理，在有噪声的信道中，信道容量C与信道带宽B和信噪比SNR的关系为C=Blog2(1+SNR)。6.在TCP协议中，__________机制用于控制数据发送速率，防止网络拥塞。7.光纤通信系统中，常用的光传输设备包括光发射机、__________和光接收机。8.轨道交通通信网的拓扑结构通常采用__________或环型结构。9.为了保证数字信号在信道中传输的准确性，需要采用__________技术进行差错控制。10.轨道交通移动通信系统（如GSM-R）采用__________调制方式提高频谱利用率和抗干扰能力。三、简答题（每题5分，共20分）1.简述模拟信号数字化的基本过程。2.简述多路复用技术的分类及其基本原理。3.简述GSM-R系统与GSM系统的主要区别。4.简述影响光纤通信系统传输距离的主要因素。四、计算题（每题10分，共20分）1.已知信号x(t)=cos(2πf0t)+sin(2πf1t)，其中f0=1000Hz，f1=2000Hz。求x(t)的傅里叶变换X(jω)。2.设某通信信道的带宽为B=4kHz，信噪比为SNR=1000。根据香农信道编码定理，求该信道所能达到的最大信息传输速率。五、综合应用题（15分）某轨道交通线路采用GSM-R系统进行列车通信。假设某列车段通信距离为50km，列车运行速度为300km/h。已知GSM-R系统在900MHz频段的路径损耗经验公式为L(dB)=37.55+33.22log10(d)+20log10(f)+4.8log10(v)，其中d为距离（km），f为频率（MHz），v为速度（km/h）。请估算该列车段通信所需的最低发射功率。假设频率f=900MHz，并考虑一定的裕量。试卷答案一、选择题1.A2.A3.A4.D5.C6.D7.B8.D9.D10.D二、填空题1.频谱2.无3.超高功率发射或中继4.车地之间或地下5.信噪比6.拥塞控制7.光中继器8.星型9.差错控制编码10.正交相移键控（QPSK）或相移键控（PSK）三、简答题1.模拟信号数字化的基本过程包括：抽样（将连续时间模拟信号转换为离散时间信号）、量化（将抽样后的样本幅度离散化）、编码（将量化后的样本值用二进制码组表示）。2.多路复用技术分类及其基本原理：*频分多路复用（FDMA）：将传输带宽分割成若干个子频带，每个子频带传输一路信号。原理：利用不同信号占据不同频率范围。*时分多路复用（TDMA）：将传输时间分割成若干个时隙，每个时隙传输一路信号。原理：利用不同信号在不同的时间段占用相同的频率。*波分多路复用（WDM）：将不同波长的光信号在光纤中同时传输。原理：利用不同波长的光信号在光纤中不发生干扰。*码分多路复用（CDMA）：为每个用户分配一个独特的编码序列，所有用户在相同时间、相同频率上传输，通过编码区分用户。原理：利用不同编码序列的相关性进行用户分离。3.GSM-R系统与GSM系统的主要区别：*频率不同：GSM-R使用专门的铁路频段（如876-880MHz和921-925MHz）。*标准不同：GSM-R基于ETSI标准，并增加了铁路特定功能（如列车通信功能TCN）。*通信速率不同：GSM-R支持更高的数据传输速率，满足列车控制和管理需求。*安全性不同：GSM-R提供了更强的安全性和加密机制。4.影响光纤通信系统传输距离的主要因素：*光纤损耗：光纤本身对光信号的衰减，是限制传输距离的主要因素。*色散：光纤材料、结构等因素导致不同波长光信号传播速度不同，引起脉冲展宽，限制传输速率和距离。*噪声：光纤中存在的各种噪声（如热噪声、散射噪声）会叠加在信号上，影响接收机的灵敏度，从而限制传输距离。四、计算题1.解：X(jω)=F{cos(2πf0t)+sin(2πf1t)}=F{cos(2πf0t)}+F{sin(2πf1t)}=π[jω-2πf0]+π[-jω-2πf1]=π[-2jω]-2πj[f0-f1]=-2jπω-2jπ(f0-f1)=-2jπ(ω+f0-f1)或表示为：X(jω)=-2jπ[ω-(f1-f0)]其中，f0=1000Hz，f1=2000Hz。所以，X(jω)=-2jπ[ω-1000]-2jπ[ω+1000]X(jω)=-2jπω+2000π-2jπω-2000πX(jω)=-4jπω（注：此处假设信号带宽在f0和f1之间，且为理想信号，实际中需考虑直流分量和旁瓣等）2.解：根据香农信道编码定理，信道容量C=Blog2(1+SNR)其中，B=4kHz=4000Hz，SNR=1000C=4000log2(1+1000)C=4000log2(1001)C≈4000*9.97C≈39880bps所以，该信道所能达到的最大信息传输速率约为39.88kbps。五、综合应用题解：1.将已知数值代入路径损耗公式：L(dB)=37.55+33.22log10(d)+20log10(f)+4.8log10(v)L(dB)=37.55+33.22log10(50)+20log10(900)+4.8log10(300)L(dB)=37.55+33.22*1.69897+20*2.95424+4.8*2.47712L(dB)=37.55+56.18+59.08+11.88L(dB)≈164.69dB2.估算最低发射功率需要考虑路径损耗、接收机灵敏度、系统裕量等因素。假设接收机灵敏度为Prx=-105dBm（典型值），系统裕量M=10dB（典型值）。3.最小发射功率Pt_min(dBm)=Prx(dBm)+L(dB)+MPt_min(dBm)=-105+164.69+10Pt_min(dBm)=-105+174.6