2025年大学通信原理期末模拟试卷

2025年大学通信原理期末模拟试卷2025年大学通信原理期末模拟试卷

姓名：______班级：______学号：______得分：______

（考试时间：90分钟，满分：100分）

1.**选择题**（共5题，每题2分，计10分）

1.1模拟信号数字化过程中，采样频率必须满足奈奎斯特准则，以下说法正确的是（）

1.2数字信号传输中，曼彻斯特编码的主要优点是（）

1.3在双工通信系统中，全双工通信的特点是（）

1.4傅里叶变换在通信系统中的作用是（）

1.5调制解调器（Modem）的主要功能是（）

2.**填空题**（共5空，每空1分，计5分）

2.1某信号的最高频率为5kHz，根据奈奎斯特准则，其最小采样频率为______Hz。

2.2在ASK调制中，载波信号的幅度变化反映了基带信号的______。

2.3差分曼彻斯特编码中，比特同步信息的获取依赖于相邻比特的______。

2.4在理想低通滤波器的频率响应中，截止频率处的幅度响应为______。

2.5线性码的纠错能力与其最小汉明距离______有关。

3.**简答题**（共3题，每题5分，计15分）

3.1简述香农信道容量定理及其意义。

3.2比较PSK调制和FSK调制的优缺点。

3.3解释什么是码分多址（CDMA）技术及其应用场景。

4.**计算题**（共3题，每题10分，计30分）

4.1已知某低通信号的最高频率为10kHz，通过一个截止频率为12kHz的理想低通滤波器，求输出信号的功率谱密度表达式。

4.2某系统采用QPSK调制，载波频率为1MHz，基带信号带宽为100kHz，求已调信号的带宽。

4.3一个二进制信号通过AWGN信道传输，信噪比为20dB，求误码率（BER）。

5.**分析题**（共2题，每题10分，计20分）

5.1分析AM调制过程中，调制指数对功率利用率的影响。

5.2解释信道编码的基本原理，并说明如何通过增加冗余提高纠错能力。

6.**综合题**（共1题，计15分）

6.1设计一个简单的数字通信系统，包括调制方式选择、信道模型及抗干扰措施，并说明各部分的作用。

7.**论述题**（共1题，计10分）

7.1论述光纤通信技术的优势及其在现代通信中的应用前景。

---

**题型1：选择题（共5题，每题2分，计10分）**

1.1答案：C（采样频率≥2倍最高频率）

1.2答案：B（自同步，无需外同步）

1.3答案：A（双向同时通信）

1.4答案：D（频谱分析，简化滤波）

1.5答案：E（数字信号与模拟信号转换）

**题型2：填空题（共5空，每空1分，计5分）**

2.110kHz

2.2幅度

2.3翻转电平

2.41

2.5正比

**题型3：简答题（共3题，每题5分，计15分）**

3.1答：香农定理指出在给定信噪比和带宽的信道中，最大可传输速率与信噪比和带宽正相关。意义在于为通信系统设计提供了理论极限。

3.2答：PSK抗干扰能力强，FSK实现简单，但带宽效率较低。

3.3答：CDMA通过扩频技术实现多用户共享信道，应用广泛如3G移动通信。

**题型4：计算题（共3题，每题10分，计30分）**

4.1答：输出信号功率谱密度为S(f)=A²/2δ(f)（f∈[-12kHz,12kHz]）。

4.2答：QPSK带宽为150kHz（100kHz+1MHz/2）。

4.3答：BER=1/(2*10^10)≈5×10⁻¹¹。

**题型5：分析题（共2题，每题10分，计20分）**

5.1答：AM调制指数低时功率利用率高，但动态范围受限。

5.2答：信道编码通过冗余比特检测并纠正错误，如汉明码。

**题型6：综合题（计15分）**

6.1答：调制选择QPSK，信道AWGN，抗干扰措施交织编码，各部分作用：调制实现信号传输，信道模型模拟噪声，抗干扰提高可靠性。

**题型7：论述题（计10分）**

7.1答：光纤通信优势低损耗、大带宽，应用前景：5G基站互联、数据中心传输。

8.**判断题**（共5题，每题1分，计5分）

8.1答案：√（归一化频率域的带宽为1）

8.2答案：×（FSK是频移键控）

8.3答案：√（眼图用于评估系统性能）

8.4答案：×（QAM调制属于非线性调制）

8.5答案：√（多径效应导致码间串扰）

9.**名词解释**（共5题，每题2分，计10分）

9.1调制指数：指调制信号与载波信号幅值之比。

9.2信道容量：指在给定信噪比下，信道允许的最大信息传输速率。

9.3码间串扰：指相邻符号间干扰，影响信号判决。

9.4自同步：指接收端能从已调信号中提取同步信号。

9.5光纤损耗：指光信号在光纤中传输时的能量衰减。

10.**简答题**（共2题，每题6分，计12分）

10.1简述多普勒频移对无线通信的影响。

10.2解释什么是眼图及其观察要点。

11.**计算题**（共2题，每题12分，计24分）

11.1已知某FSK信号，载频分别为f₁=1MHz，f₂=1.1MHz，基带信号速率为1kbps，求已调信号的最小带宽。

11.2一个二进制信号通过瑞利衰落信道，信噪比为15dB，求符号误差概率。

12.**分析题**（共1题，计15分）

12.1分析数字信号与模拟信号传输的主要区别及优缺点。

13.**综合题**（共1题，计10分）

13.1设计一个二进制相移键控（BPSK）通信系统，包括信号波形、调制解调过程及抗干扰措施。

14.**实验题**（共1题，计10分）

14.1在实验室中测试信道脉冲响应，简述测试步骤及数据处理方法。

15.**论述题**（共1题，计8分）

15.1论述自适应滤波器在通信系统中的应用及其优势。

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**题型8：判断题（共5题，每题1分，计5分）**

8.1答案：√（归一化频率域的带宽为1）

8.2答案：×（FSK是频移键控）

8.3答案：√（眼图用于评估系统性能）

8.4答案：×（QAM调制属于非线性调制）

8.5答案：√（多径效应导致码间串扰）

**题型9：名词解释（共5题，每题2分，计10分）**

9.1调制指数：指调制信号与载波信号幅值之比。

9.2信道容量：指在给定信噪比下，信道允许的最大信息传输速率。

9.3码间串扰：指相邻符号间干扰，影响信号判决。

9.4自同步：指接收端能从已调信号中提取同步信号。

9.5光纤损耗：指光信号在光纤中传输时的能量衰减。

**题型10：简答题（共2题，每题6分，计12分）**

10.1答：多普勒频移导致载波频率偏移，影响信号解调，高速移动场景需补偿。

10.2答：眼图是判决时刻的波形叠加图，观察要点包括眼高、眼宽、抖动等。

**题型11：计算题（共2题，每题12分，计24分）**

11.1答：最小带宽B=2(f₂-f₁)+RB=20kHz。

11.2答：符号误差概率P_e=Q(√(2*15dB))≈1.4×10⁻³。

**题型12：分析题（计15分）**

12.1答：模拟信号连续，数字信号离散，传输抗干扰能力强，但需调制解调。

**题型13：综合题（计10分）**

13.1答：BPSK调制解调，波形为cos(2πfct±θ)，抗干扰措施为均衡器。

**题型14：实验题（计10分）**

14.1答：测试步骤包括发送脉冲信号，接收并记录响应，数据处理计算卷积。

**题型15：论述题（计8分）**

15.1答：自适应滤波器动态调整参数抑制噪声，优势是适应时变信道。

**题型答案**

**选择题**

1.1C1.2B1.3A1.4D1.5E

**填空题**

2.110kHz2.2幅度2.3翻转电平2.412.5正比

**判断题**

8.1√8.2×8.3√8.4×8.5√

**名词解释**

9.1调制指数：指调制信号与载波信号幅值之比。

9.2信道容量：指在给定信噪比下，信道允许的最大信息传输速率。

9.3码间串扰：指相邻符号间干扰，影响信号判决。

9.4自同步：指接收端能从已调信号中提取同步信号。

9.5光纤损耗：指光信号在光纤中传输时的能量衰减。

**简答题**

3.1答：香农定理指出在给定信噪比和带宽的信道中，最大可传输速率与信噪比和带宽正相关。意义在于为通信系统设计提供了理论极限。

3.2答：PSK抗干扰能力强，FSK实现简单，但带宽效率较低。

3.3答：CDMA通过扩频技术实现多用户共享信道，应用广泛如3G移动通信。

10.1答：多普勒频移导致载波频率偏移，影响信号解调，高速移动场景需补偿。

10.2答：眼图是判决时刻的波形叠加图，观察要点包括眼高、眼宽、抖动等。

**计算题**

4.1答：输出信号功率谱密度为S(f)=A²/2δ(f)（f∈[-12kHz,12kHz]）。

4.2答：QPSK带宽为150kHz（100kHz+1MHz/2）。

4.3答：BER=1/(2*10^10)≈5×10⁻¹¹。

11.1答：最小带宽B=2(f₂-f₁)+RB=20kHz。

11.2答：符号误差概率P_e=Q(√(2*15dB))≈1.4×10⁻³。

**分析题**

5.1答：AM调制指数低时功率利用率高，但动态范围受限。

5.2答：信道编码通过冗余比特检测并纠正错误，如汉明码。

12.1答：模拟信号连续，数字信号离散，传输抗干扰能力强，但需调制解调。

**综合题**

6.1答：调制选择QPSK，信道AWGN，抗干扰措施交织编码，各部分作用：调制实现信号传输，信道模型模拟噪声，抗干扰提高可靠性。

13.1答：BPSK调制解调，波形为cos(2πfct±θ)，抗干扰措施为均衡器。

**实验题**

14.1答：测试步骤包括发送脉冲信号，接收并记录响应，数据处理计算卷积。

**论述题**

7.1答：光纤通信优势低损耗、大带宽，应用前景：5G基站互联、数据中心传输。自适应滤波器动态调整参数抑制噪声，优势是适应时变信道。

**知识点分类和总结**

**一、信号与系统基础**

1.**傅里叶变换**：用于频谱分析，如信号带宽计算、滤波器设计。

示例：理想低通滤波器频率响应为rect(f/T)，带宽为/T。

2.**采样定理**：奈奎斯特准则，f_s≥2f_max。

示例：5kHz信号最小采样率10kHz。

3.**卷积定理**：时域卷积对应频域乘积，用于脉冲响应分析。

**二、调制与解调**

1.**模拟调制**：AM、FM、PM，调制定义与带宽计算。

示例：AM带宽2f_m+f_c。

2.**数字调制**：ASK、FSK、PSK、QAM，抗干扰与带宽特性。

示例：BPSK带宽2f_c。

**三、信道与噪声**

1.**信道模型**：AWGN、瑞利衰落、多径信道。

示例：AWGN信噪比计算S/N=Ps/Pn。

2.**信道容量**：香农公式C=Blog₂(1+S/N)。

示例：带宽1MHz、信噪比30dB，容量约10Mbps。

**四、同步与抗干扰**

1.**载波同步**：外同步与自同步，锁相环应用。

示例：BPSK自同步通过相干解调实现。

2.**信道均衡**：用于消除码间串扰，如自适应滤波。

**五、信道编码**

1.**纠错码**：汉明码、卷积码，最小汉明距离与纠错能力关系。

示例：距离3可纠1位错。

2.**交织技术**：提高抗突发错误能力。

**六、光纤通信**

1.**损耗特性**：材料、连接损耗，典型值0.2dB/km。

2.**光调制技术**：强度调制、相移调制。

**七、现代通信技术**

1.**CDMA**：扩频技术，多址接入。

2.**5G**：毫米波、MassiveMIMO。

**各题型知识点详解及示例**

**选择题**：考察基本概念理解，如调制类型、信道特性。

示例：PSK与FSK区别（相位vs频率变化）。

**填空题**：要求记忆关键参数，如采样率、眼图特征。

示例：“眼高”反映信噪比。

**判断题**：区分易混淆概念，如归一化带宽与实际带宽。

示例：“归一化频率域带宽为1”正确。

**名词解释