2026年高校电子信息工程专业通信原理专项训练

2026年高校电子信息工程专业通信原理专项训练考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共20分。下列每小题均有多个选项符合题意，请将符合题意的选项字母填写在括号内。多选、错选、漏选均不得分。）1.下列关于模拟信号和数字信号的描述中，正确的是（）。A.模拟信号在时间上和幅度上都是连续的B.数字信号在时间上和幅度上都是离散的C.模拟信号可以通过抽样转换为数字信号D.数字信号可以通过量化和编码转换为模拟信号E.模拟信号更容易受到噪声干扰2.根据奈奎斯特采样定理，为了无失真地恢复带宽为BHz的连续时间模拟信号，其抽样频率fs必须满足（）。A.fs≥BHzB.fs>2BHzC.fs≤2BHzD.fs≥2(B+ΔB)Hz，其中ΔB为允许的过量带宽3.下列通信方式中，属于基带传输的是（）。A.利用载波频率的不同来传输不同信息B.直接将数字信号叠加在低通信道上传输C.通过调制将信号加载到高频载波上进行传输D.在宽带的信道上同时传输多路信号4.在AM调制中，调制指数mAM的定义是（）。A.载波功率与调制信号功率之比B.调制信号电压峰值与载波电压峰值之比C.调制信号功率与边带功率之比D.调制信号幅度与载波幅度之差5.对于FM调制，当调制指数mf增大时，下列说法正确的是（）。A.音频信号的频率随调制信号线性变化B.信道带宽会减小C.抗噪声性能通常会提高D.调制信号包含的频率范围更广6.在二进制数字信号传输中，如果发送端发送的码序列为10110，采用偶校验码，则发送端需要附加的校验位是（）。A.0B.1C.2D.不能确定7.下列关于信道容量的描述中，正确的是（）。A.信道容量是指信道允许传输的最大信息速率B.信道容量只与信道的带宽有关C.信道容量是在给定信噪比条件下，信道能传输的最大信息速率D.根据香农公式，无噪声信道容量为无穷大8.在理想低通信道中，若信道带宽为BHz，根据香农公式，当信噪比S/N（用功率表示）为1W/Hz时，信道容量C的最大理论值为（）。A.BbpsB.2BbpsC.Blog2(1+S/N)bpsD.2Blog2(1+S/N)bps9.下列关于线性调制方式的描述中，正确的是（）。A.ASK是幅度调制，FSK是频率调制B.相位调制（PSK）属于线性调制C.QAM调制方式可以同时提高带宽效率和功率效率D.所有线性调制方式都具有良好的抗噪声性能10.在数字信号传输系统中，为了提高传输距离或抵抗信道损伤，通常需要对数字信号进行（）。A.调制B.信道编码C.抽样D.量化二、填空题（每空2分，共20分。）1.将连续时间信号转换为离散时间序列的过程称为__________，将连续幅度信号转换为离散幅度值的过程称为__________。2.在理想低通信道中，奈奎斯特第一准则要求信号带宽BHz与符号速率Rs（符号/秒）的关系为__________。3.AM信号的两个边带携带的信息是__________。4.FM信号的最大频偏δf与调制信号频率fm的关系是__________。5.在二进制数字通信系统中，常用的差错控制码有__________和__________。6.根据香农公式，有噪声信道的信道容量C与信道带宽B和信噪比S/N的关系为__________。7.信号在通过信道传输时，其波形会发生变化，主要表现为__________和__________。8.均方误差（MSE）是衡量数字信号量化精度的重要指标，其定义为__________。9.在基带传输系统中，常用的码型有__________、__________和曼彻斯特码。10.信道等效噪声带宽是指______________。三、简答题（每小题5分，共20分。）1.简述模拟信号和数字信号的主要区别及其在通信系统中的优势。2.什么是奈奎斯特准则？它对基带信号传输有何指导意义？3.简述调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM）三种基本模拟调制方式的共同点和主要区别。4.什么是误码率（BER）？影响数字信号传输误码率的主要因素有哪些？四、计算题（每小题10分，共30分。）1.已知某单边带（SSB）调制系统，载波频率fc=100MHz，调制信号频率fm=5kHz。假设调制信号为单频正弦波m(t)=Acos(2πfmt)。请写出下边带（USB）和上边带（LSB）的时域表达式。2.设一模拟信号带宽为4kHz，采用PAM方式传输。若抽样频率fs=8kHz，量化级数为256级，采用二进制码组表示每个量化级。求：(1)该PAM信号的最小符号速率Rs是多少？(2)若信道带宽为10kHz，根据香农公式，在信噪比S/N=30dB的情况下，理论上该信道能传输的最大信息速率C是多少？（假设为高斯白噪声信道）3.已知某FM调制系统，载波频率fc=100MHz，最大频偏δf=75kHz。若调制信号频率fm=1kHz，请计算当调制信号电压为峰值电压Vm时，瞬时频率fi相对于载波频率fc的最大偏离值。五、综合题（15分。）已知一数字通信系统，采用二进制相移键控（BPSK）方式在带宽为BHz的理想低通信道中传输信号。信道噪声为加性高斯白噪声，单边功率谱密度为N0/2W/Hz。设发送信号功率为PsW。(1)写出BPSK信号的一种可能的表达式。(2)推导该BPSK系统的误码率（BER）表达式。(3)若要求误码率BER≤10^-5，在Ps=1W的情况下，为了满足这一要求，信道带宽B至少需要多大？（假设N0/2已知）试卷答案一、选择题1.ABCE2.B3.B4.B5.CD6.A7.AC8.D9.AC10.B二、填空题1.抽样，量化2.Rs=2B3.调制信号的全部信息4.δf=kmf，k为调制灵敏度5.奇偶校验码，海明码6.C=Blog2(1+S/N)7.失真，衰减8.(s(x)-s_r(x))^2的期望值9.非归零码（NRC），归零码（RC）10.使信号功率谱密度与噪声功率谱密度之比达到最大值的那个带宽三、简答题1.解析：模拟信号在时间和幅度上都是连续的，而数字信号在时间上和幅度上都是离散的。数字信号相对于模拟信号的主要优势包括抗干扰能力强、易于存储和传输、便于加密和压缩、易于与计算机处理等。2.解析：奈奎斯特准则（或奈奎斯特第一准则）指出，对于一个带宽为BHz的理想低通信道，为了无失真地传输信号，抽样频率fs必须大于或等于信道带宽的2倍，即fs≥2BHz。其指导意义在于规定了基带信号最高传输速率的理论上限，即Rs=2B符号/秒。3.解析：共同点：都是用载波参数的变化来传递调制信号信息的连续波形调制方式。主要区别：AM调制用载波幅度的变化反映调制信号；FM调制用载波频率的变化反映调制信号；PM调制用载波相位的瞬时值的变化反映调制信号。PM和FM都属于角度调制。4.解析：误码率（BER）是指传输过程中出现的错误比特数占总传输比特数的比例，是衡量数据传输可靠性的重要指标。影响数字信号传输误码率的主要因素包括信道噪声（特别是噪声功率）、信道特性（如衰减、失真）、码间串扰、发送功率、调制方式等。四、计算题1.解析：SSB调制可以通过抑制一个边带或利用相干解调实现。假设采用抑制上边带（USB）的调制方式，调制信号m(t)与载波cos(2πfct)相乘，再通过低通滤波器滤除上边带。则下边带（USB）的时域表达式为：s(t)=(1/2)Am(t)cos(2πfct)-(1/2)Am(t)sin(2πfct)cos(2πfct)=(1/2)Am(t)cos(2πfct)-(1/4)Am(t)[cos(2π(2fc-fm)t)+cos(2πfc*t)]。经过低通滤波器后，得到USB：s(t)=(1/4)Am(t)cos(2π(2fc-fm)t)。上边带（LSB）可以通过调制m(t)的导数m'(t)得到，或通过抑制下边带得到，表达式为s(t)=(1/4)Am'(t)cos(2π(2fc+fm)t)。注意，具体表达式可能因调制实现方式不同而略有差异，此处给出一种常见形式。2.解析：(1)PAM信号的符号速率Rs等于抽样频率fs。根据题意，fs=8kHz。所以Rs=8ksymbols/s。(2)根据香农公式，信道容量C=Blog2(1+S/N)。B=10kHz，S/N=30dB。先将S/N从dB转换为线性值：S/N=10^(30/10)=1000。代入公式：C=10kHz*log2(1+1000)=10kHz*log2(1001)。计算log2(1001)≈log2(10^3)=3+log2(1.001)≈3。所以C≈10kHz*3=30kbps。更精确计算：log2(1001)≈9.97。C≈10kHz*9.97=99.7kbps。通常取整数，C≈100kbps。3.解析：瞬时频率fi=fc+kVm(t)，其中k为调制灵敏度。最大频偏δf是瞬时频率偏离载波频率fc的最大值，即|fi-fc|的最大值。当调制信号Vm(t)达到其峰值Vm时，瞬时频率fi=fc+kVm。最大频偏δf=|fc+kVm-fc|=kVm。根据题意，δf=75kHz，Vm=Vm（峰值电压，题目未给具体值，但计算δf时只需用kVm）。所以kVm=75kHz。瞬时频率fi相对于载波频率fc的最大偏离值是75kHz。五、综合题(1)解析：BPSK信号可以用载波的两种不同相位状态来表示'0'和'1'。一种可能的表达式为：s(t)={Accos(2πfct),ifb_n=0{-Accos(2πfct),ifb_n=1其中，Ac为载波幅度，fc为载波频率，b_n为发送的二元信息序列（0或1）。(2)解析：BPSK系统在理想低通信道（无噪声）下的误码率推导较复杂，通常考虑加性高斯白噪声（AWGN）信道。接收端采用相干解调。接收信号为s_r(t)=s(t)+n(t)。假设发送'0'，s(t)=Accos(2πfct)，接收信号为r(t)=Accos(2πfct)+n(t)。接收机本地载波与发送载波同频同相，乘以cos(2πfct)并低通滤波，输出为(1/2)Ac^2+(1/2)Ac^2cos(4πft)+(1/2)R_n，其中R_n是噪声n(t)的相关值。判决器比较输出电压与零电平。发送'1'时，过程类似。最终误码率表达式为BER=Q(sqrt(2E_b/N0)))，其中E_b是每比特能量，N0是噪声单边功率谱密度。对于BPSK，E_b=Ps/Rs，Rs=1/Ts，Ts是码元周期。代入得BER=Q(sqrt(2PsTs/N0))。题目中给出N0/2，所以N0=2N0/2。BER=Q(sqrt(Ps/(2N0Ts)))。由于Ts=1/Rs，Rs=2/B（理想低通信道），所以BER=Q(sqrt(PsB/(4N0)))。(3)解析：要求BER≤10^-5。根据Q函数的性质，Q(x)≤exp(-x^2/2)。要使BER≤10^-5，需要Q(sqrt(PsB