2026年通信原理习题库+参考答案

2026年通信原理习题库+参考答案一、填空题（共20题，每题1分，共20分）1.某离散无记忆信源包含4个符号，出现概率分别为1/2、1/4、1/8、1/8，该信源的信息熵为____bit/符号。2.已知AWGN信道带宽为3kHz，信噪比为30dB，根据香农公式，该信道的极限传输速率约为____kbps。3.数字基带传输系统中，无码间串扰的奈奎斯特第一准则表明，当符号速率为fs时，所需的最小传输带宽为____Hz。4.2PSK调制相干解调时存在的固有缺陷是____，通常采用2DPSK调制解决该问题。5.信源编码的核心目标是____，信道编码的核心目标是____。6.线性分组码（7,4）的汉明距离最小值为3，该编码最多可以纠正____位随机错误，检测____位随机错误。7.某数字通信系统的符号传输速率为2Msym/s，采用64QAM调制时，比特传输速率为____Mbps。8.OFDM系统中插入循环前缀（CP）的核心作用是____，同时抑制____干扰。9.同步技术按照功能可分为载波同步、位同步、____和____四类。10.多径传播会导致信号产生____衰落，多普勒扩展会导致信号产生____衰落。11.极化码的核心原理是利用____效应，将信道分化为无噪信道和全噪信道，仅在无噪信道传输信息比特。12.智能超表面（RIS）辅助通信的核心特性是可主动调控反射信号的____、____和极化参数，实现无线信道的定制化重构。13.6G空天地一体化通信场景中，大尺度衰落主要包括路径损耗和____，小尺度衰落主要包括多径衰落和多普勒扩展。14.某扩频通信系统的扩频增益为20dB，该系统的处理增益表明其可抵抗最大____dB的窄带干扰。15.LDPC码属于____类信道编码，其核心优势是译码复杂度低、性能接近香农极限，已纳入5G/6G通信标准。16.模拟信号数字化的三个核心步骤是____、____和编码。17.若A律13折线PCM编码的最小量化间隔为Δ，编码位数为8位，其最大量化误差为____Δ。18.2FSK调制的相干解调与非相干解调相比，____解调的抗噪声性能更优，但需要额外的载波同步模块。19.通信系统的可靠性指标通常用____衡量，有效性指标通常用____衡量。20.6G超可靠低时延（URLLC）场景中，要求端到端时延不高于____ms，误块率不高于1e-6。填空题参考答案1.1.752.303.fs/24.相位模糊5.压缩冗余提升传输效率、增加冗余提升传输可靠性6.1、27.128.对抗多径时延扩展、符号间干扰（ISI）和子载波间干扰（ICI）9.帧同步、网同步10.频率选择性、时间选择性11.信道极化12.幅度、相位13.阴影衰落14.2015.线性分组码16.采样、量化17.118.相干19.误码率（误块率）、频谱效率（传输速率）20.1二、单项选择题（共15题，每题2分，共30分）1.下列调制方式中，相干解调时抗噪声性能最优的是（）A.2ASKB.2FSKC.2PSKD.2DPSK2.下列信道编码中，性能最接近香农极限的是（）A.汉明码B.卷积码C.LDPC码D.循环冗余校验码（CRC）3.奈奎斯特第一准则表明，当传输带宽为B时，基带传输系统无码间串扰的最高符号速率为（）A.B/2BaudB.BBaudC.2BBaudD.4BBaud4.下列调制方式中，频谱效率最高的是（）A.QPSKB.16QAMC.64QAMD.256QAM5.OFDM系统的峰值平均功率比（PAPR）较高，下列技术中不能降低PAPR的是（）A.限幅滤波B.选择性映射C.部分传输序列D.插入循环前缀6.智能超表面（RIS）相比于传统amplify-and-forward（AF）中继的核心优势不包括（）A.无自干扰问题B.功耗成本更低C.部署更灵活D.可主动放大信号功率7.下列关于香农信道容量公式的描述错误的是（）A.信道容量随带宽增大单调递增，无上限B.信道容量随信噪比增大单调递增C.当信噪比极低时，信道容量近似与带宽无关D.信道容量是信道无差错传输的极限速率8.6G空天地一体化通信场景中，低轨卫星通信的主要多普勒效应来源是（）A.终端移动B.卫星高速运动C.大气流动D.电离层闪烁9.某线性分组码的码长为15，信息位长度为11，该编码的编码效率为（）A.11/15B.4/15C.15/11D.15/410.下列关于极化码的描述错误的是（）A.是第一种理论上可证明达到香农极限的信道编码B.已被采纳为5GeMBB场景控制信道的编码方案C.译码复杂度高于LDPC码D.可灵活适配不同码率和码长需求11.模拟调制方式中，调幅（AM）的调制效率最高为（）A.1/2B.1/3C.2/3D.112.下列多址接入技术中，属于5G/6G免授权多址技术的是（）A.TDMAB.OFDMAC.SCMAD.CDMA13.数字基带传输系统中，升余弦滤波器的滚降系数α越大，其（）A.带宽越小，时域拖尾衰减越快B.带宽越大，时域拖尾衰减越快C.带宽越小，时域拖尾衰减越慢D.带宽越大，时域拖尾衰减越慢14.某通信系统的信噪比为20dB，其线性比值为（）A.10B.20C.100D.100015.下列技术中，不能提升URLLC场景传输可靠性的是（）A.采用高增益信道编码B.采用重传机制C.提高调制阶数D.采用分集接收技术单项选择题参考答案1.C2.C3.C4.D5.D6.D7.A8.B9.A10.C11.B12.C13.B14.C15.C三、判断题（共10题，每题1分，共10分）1.香农信道容量定理表明，只要信息传输速率低于信道容量，就一定存在可以实现无差错传输的信道编码方案。（）2.MQAM调制的阶数越高，相同信噪比下的误码率越低，频谱效率越高。（）3.2DPSK调制可以解决2PSK的相位模糊问题，且相干解调下的抗噪声性能优于2PSK。（）4.RIS单元数量越多，阵列增益越高，因此实际部署时应尽可能增加RIS单元数量降低系统成本。（）5.哈夫曼编码是一种无损信源编码，平均码长最短，可达到信源的熵极限。（）6.OFDM系统的子载波间隔越小，频谱效率越高，抗多普勒频移能力越强。（）7.线性分组码的最小汉明距离越大，其纠错和检错能力越强。（）8.帧同步的作用是确定每个符号的起始时刻，位同步的作用是确定每个数据帧的起始时刻。（）9.扩频通信系统的扩频增益越高，抗干扰能力越强，频谱效率越高。（）10.6G太赫兹通信的主要瓶颈是大气衰减严重，传输距离短，适合短距离高速传输场景。（）判断题参考答案1.√2.×3.×4.×5.×（哈夫曼编码是变长编码中平均码长最短的，并非能直接达到熵极限，需结合分组编码等技术）6.×7.√8.×（两者作用相反）9.×（扩频增益越高频谱效率越低）10.√四、简答题（共5题，每题6分，共30分）1.简述相干解调和非相干解调的核心差异及各自适用的通信场景。2.简述极化码的核心原理及在5G/6G中的典型应用场景。3.对比OFDM和FBMC两种多载波调制技术的优劣，说明FBMC在6G中的主要应用方向。4.什么是多普勒扩展？其对通信系统的主要影响是什么？5.简述智能超表面（RIS）辅助通信系统的基本架构及相比于传统中继的核心优势。简答题参考答案1.核心差异：相干解调需要在接收端恢复与发送端同频同相的载波信号，非相干解调无需恢复载波，仅利用信号的幅度、频率等特征解调。（2分）适用场景：相干解调性能优异但复杂度高，适合高信噪比、高速率、对传输性能要求高的场景，如5GeMBB数据传输、光纤通信等；（2分）非相干解调复杂度低、鲁棒性强，适合低信噪比、低速率、低成本的场景，如物联网RFID、蓝牙低功耗传输、深空通信等。（2分）2.核心原理：极化码基于信道极化效应，通过对多个独立二进制输入信道进行合并和拆分，将其分化为两类极端信道：一类是容量接近1的无噪信道，另一类是容量接近0的全噪信道；仅在无噪信道传输信息比特，全噪信道传输收发双方预先约定的冻结比特，即可实现无差错传输。（3分）应用场景：5G中已被采纳为增强移动宽带（eMBB）场景控制信道的编码方案；6G中可拓展应用于超可靠低时延（URLLC）、空天地一体化通信、工业互联网等对可靠性和时延要求极高的场景。（3分）3.优劣对比：OFDM优势为实现复杂度低、同步技术成熟、兼容性好；劣势为带外辐射高、需插入循环前缀（CP）牺牲频谱效率、对多普勒频移敏感。（2分）FBMC优势为带外辐射极低、无需插入CP、频谱效率高、抗多普勒频移能力强；劣势为实现复杂度高、存在符号间干扰、同步要求更高。（2分）6G应用方向：空天地一体化高动态通信、认知无线电、车联网、大规模物联网等对频谱效率和抗干扰能力要求高的场景。（2分）4.多普勒扩展定义：由于发送端和接收端的相对运动，不同传播路径的信号会产生不同的多普勒频移，多个频移的分布范围即为多普勒扩展，其倒数为信道的相干时间。（2分）主要影响：多普勒扩展会导致信道产生时间选择性衰落，即信道特性随时间快速变化；当符号周期大于信道相干时间时，会产生严重的符号间干扰，限制系统的最高传输速率，增加同步和均衡的难度。（4分）5.基本架构：RIS辅助通信系统通常由基站（或接入点）、RIS、用户终端三部分组成；RIS由大量低成本的被动反射单元构成，通过独立控制器调控每个单元的反射幅度、相位参数，实现反射信号的定向波束成型。（2分）核心优势：①无自干扰问题，无需传统中继的自干扰消除模块；②功耗极低，仅需极少量电量供控制器运行，部署成本仅为传统中继的1/10~1/5；③部署灵活，可附着在建筑物外墙、路灯、广告牌等设施表面，实现盲区覆盖、性能增强；④传输时延极低，信号经过RIS仅产生纳秒级的反射时延，远低于传统中继的处理时延。（4分，答出3点即可得满分）五、计算题（共3题，每题15分，共45分）1.某离散无记忆信源包含5个符号，出现概率分别为0.4、0.2、0.2、0.1、0.1，完成以下计算：（1）求该信源的信息熵；（2）对该信源进行哈夫曼编码，计算平均码长及编码效率；（3）若该信源以1000符号/秒的速率发送，经过带宽为2kHz、信噪比为20dB的AWGN信道传输，判断是否可以实现无差错传输。2.某数字通信系统采用QPSK调制，符号传输速率为1Msym/s，信道为AWGN信道，信噪比为10dB，完成以下计算：（1）求系统的比特传输速率和频谱效率（假设调制带宽等于符号速率）；（2）计算相干解调下的系统误比特率（已知erfc(√5)≈2.4×10^-3）；（3）若将调制方式更换为16QAM，保持比特传输速率不变，计算新的符号速率和频谱效率，对比两种调制方式的优劣。3.某6GURLLC物联网通信系统采用码率为1/2的LDPC编码，编码增益为5dB，要求端到端误块率不高于1e-6，解调所需的最低信噪比为12dB。已知低功耗终端发射功率为10dBm，发射天线增益为0dBi，基站接收天线增益为15dBi，载波频率为3.5GHz，通信距离为50km，自由空间路径损耗公式为PL=32.4+20lgf(GHz)+20lgd(km)，馈线损耗为3dB，穿透损耗为20dB，阴影衰落余量为10dB，干扰余量为2dB，系统带宽为10MHz，噪声系数为3dB，室温下噪声功率谱密度为-174dBm/Hz。完成以下计算：（1）计算该场景下的自由空间路径损耗；（2）计算基站接收端的接收功率和接收信噪比；（3）结合编码增益判断该链路是否满足通信要求，若不满足给出至少3种优化措施。计算题参考答案1.（1）信息熵计算：H(X)=-Σp(xi)log2p(xi)=-0.4log20.4-0.2log20.2×2-0.1log20.1×2≈0.528+0.928+0.664≈2.12bit/符号（3分）（2）哈夫曼编码过程：将概率从小到大排序为0.1、0.1、0.2、0.2、0.4，依次合并两个最小概率节点，最终得到各符号的码长分别为1、2、3、3、3，平均码长L=0.4×1+0.2×2+0.2×3+0.1×3+0.1×3=2.2bit/符号（4分）编码效率η=H(X)/L≈2.12/2.2≈96.4%（3分）（3）信道容量计算：信噪比20dB对应线性值100，C=Blog2(1+SNR)=2k×log2(101)≈2k×6.66≈13.32kbps。信源输出速率Rb=1000符号/s×2.12bit/符号≈2.12kbps<13.32kbps，因此可以实现无差错传输。（5分）2.（1）QPSK每个符号携带2bit，比特传输速率Rb=1Msym/s×2=2Mbps；频谱效率η=Rb/B=2Mbps/1MHz=2bit/s/Hz。（4分）（2）Eb/N0=SNR/η=10/2=5，QPSK相干解调误比特率Pb=0.5×erfc(√(Eb/N0))=0.5×2.4×10^-3=1.2×10^-3。（5分）（3）16QAM每个符号携带4bit，保持比特速率2Mbps不变，符号速率Rs=2Mbps/4=500ksym/s，频谱效率η=2Mbps/500kHz=4bit/s/Hz。（3分）优劣对比：16QAM频谱效率更高，占用带宽更小，适合频谱资源紧张的密集城区场景；但相同信噪比下误码率高于QPSK，对信道损伤和噪声更敏感，适合高信噪比场景。（3分）3.（1）自由空间路径损耗PL=32.4+20lg3.5+20lg50≈32.4+10.9+34≈77.3dB。（3分）（2）接收功率Pr=Pt+Gt+Gr-PL-馈线损耗-穿透损耗-阴影衰落余量-干扰余量=10+0+15-77.3-3-20-10-2=-87.3dBm。（4分）噪声功率Pn=-174+10lg(10e6)+3=-174+70+3=-101dBm。接收信噪比SNR=Pr-Pn=-87.3-(-101)=13.7dB。（4分）（3）等效信噪比=SNR+编码增益=13.7+5=18.7dB>12dB，因此该链路满足通信要求。若链路不满