北京邮电大学2022-2023学年第一学期《通信原理》期末考试试卷（B卷）及详细答案

北京邮电大学2022-2023学年第一学期《通信原理》期末考试试卷（B卷）及详细答案一、试卷说明课程代码：3112100140

考试形式：闭卷

考试时长：120分钟

满分：100分

备注：不允许使用计算器，试卷背面可作为草稿纸二、试题正文（一）单项选择题（每题2分，共20分）1.下列信号中属于基带信号的是（）

A.载波调制后的高频信号B.语音原始电信号C.射频发射信号D.微波传输信号2.模拟通信系统的核心性能指标是（）

A.传输速率B.误码率C.信噪比D.信道容量3.奈奎斯特采样定理中，无失真恢复基带信号的最低采样频率为（）

A.信号最高频率B.信号最高频率2倍C.信号带宽1.5倍D.任意大于基带频率的数值4.下列调制方式中，属于线性调制的是（）

A.FMB.PMC.AMD.FSK5.数字基带传输系统中，消除码间串扰的核心条件是（）

A.信道无噪声B.系统冲激响应满足无失真条件C.传输速率极低D.采用双极性码6.BPSK调制方式的调制阶数为（）

A.2B.4C.8D.167.香农信道容量公式中，决定信道极限传输速率的核心参数是（）

A.信号功率B.信道带宽与信噪比C.噪声功率D.传输码型8.时分复用（TDM）的核心特点是（）

A.频域划分信道B.时域时隙分配独占信道C.码域区分用户D.空间隔离信道9.量化过程会引入的固有失真为（）

A.码间串扰B.量化噪声C.信道噪声D.相位失真10.同步通信系统中，位同步的主要作用是（）

A.保证收发时钟频率一致B.正确识别每个比特起止位置C.区分不同帧数据D.校准载波相位（二）填空题（每空2分，共20分）1.通信系统的三大基本组成部分是________、________和信道。2.信号按时间和幅值特性可分为模拟信号和________。3.线性调制的三种基本方式为调幅、________和________。4.数字通信系统的主要性能指标包括传输速率和________。5.无码间串扰的基带传输系统，最高码元传输速率为________（用基带带宽B表示）。6.信道容量是指信道________的最大信息传输速率。7.模拟信号数字化的三个核心步骤是采样、________和编码。8.频分复用的核心原理是将多路信号调制到不同________上，实现并行传输。（三）简答题（每题6分，共30分）1.简述数字通信相较于模拟通信的主要优缺点。2.简要说明奈奎斯特采样定理的核心内容及工程意义。3.简述码间串扰的产生原因及消除码间串扰的基本思路。4.说明AM、FM两种调制方式的抗噪性能差异及适用场景。5.简述载波同步、位同步、帧同步的各自作用。（四）计算题（每题10分，共30分）1.已知某基带模拟信号最高频率为2kHz，对其进行无失真采样、均匀量化后二进制编码传输。求：（1）最低采样频率；（2）若量化级数为256级，求单路信号的二进制码元速率。2.已知某高斯白噪声信道，带宽B=4kHz，信噪比S/N=63，根据香农公式计算该信道的极限信息传输速率。若实际传输速率为20kb/s，判断该传输速率是否可行。3.某二进制基带传输系统，信道带宽B=3kHz，系统满足无码间串扰条件。求：（1）系统最高码元传输速率；（2）采用双极性不归零码传输时，最高信息传输速率。三、详细参考答案及解析（一）单项选择题答案及解析1.B解析：基带信号是未经载波调制的原始低频信号，语音电信号属于典型基带信号，其余选项均为调制后的高频传输信号。2.C解析：模拟通信系统无误码概念，核心衡量传输质量的指标是输出信噪比，信噪比越高，传输失真越小。3.B解析：奈奎斯特采样定理规定，为无失真还原基带信号，采样频率必须大于等于信号最高频率的2倍。4.C解析：AM（调幅）属于线性调制，输出信号频谱为输入信号频谱的线性搬移；FM、PM、FSK均为非线性调制。5.B解析：码间串扰源于系统传输特性不理想，冲激响应拖尾干扰相邻码元，满足无失真冲激响应条件即可消除码间串扰。6.A解析：BPSK为二进制相移键控，仅有2种相位状态，调制阶数为2。7.B解析：香农公式C=Blog₂(1+S/N)，信道容量由信道带宽和信噪比共同决定。8.B解析：TDM通过划分不同时隙分配给不同用户，同一时刻单用户独占信道，属于时域复用技术。9.B解析：量化是将连续幅值信号离散化的过程，必然产生量化误差，即量化噪声，属于固有失真，无法完全消除。10.B解析：时钟同步保证收发频率、相位一致；位同步的核心作用是精准定位每个比特的起止时刻，保证正确解调采样。（二）填空题答案1.发送端、接收端

2.数字信号

3.调相、单边带调制

4.误码率

5.2B

6.无差错传输

7.量化

8.载波频率（三）简答题详细解析1.数字通信优缺点

优点：（1）抗干扰能力强，无噪声累积，传输质量稳定；（2）便于加密处理，通信安全性高；（3）便于存储、处理和交换，适配数字化设备；（4）可实现多路复用，信道利用率高。

缺点：（1）传输相同信息时，码元速率更高，占用信道带宽更大；（2）需要严格的同步系统，设备结构更复杂。2.奈奎斯特采样定理内容及意义

核心内容：对于最高频率为fₘ的有限带宽模拟信号，若以采样频率fₛ≥2fₘ对其采样，采样后的离散信号可无失真恢复原始模拟信号；若fₛ<2fₘ，会产生频谱混叠失真，无法还原原始信号。

工程意义：为模拟信号数字化的采样环节提供理论依据，确定了无失真采样的最低频率标准，是语音、图像等信号数字化传输的基础理论。3.码间串扰的成因与消除思路

产生原因：基带传输系统的信道特性不理想，导致信号传输时产生时延、畸变，前一个码元的响应拖尾会延伸到后续码元的采样时刻，干扰当前码元的判决，形成码间串扰。

消除思路：通过设计均衡网络，校正信道传输特性，使系统整体冲激响应满足无码间串扰条件，保证各码元在采样时刻无相互干扰。4.AM与FM调制性能对比及场景

性能差异：AM为线性调制，抗干扰能力较弱，噪声对幅度信号影响大；FM为非线性角度调制，信号信息承载在相位/频率上，噪声对信号影响小，抗噪性能远优于AM。

适用场景：AM结构简单、带宽占用小，适用于中短波广播、简易短波通信；FM抗噪性强、音质好，适用于调频广播、超短波移动通信、电视伴音传输。5.三种同步方式的作用

载波同步：接收端恢复与发送端同频同相的载波信号，用于相干解调，是线性调制信号解调的必要条件。

位同步：确定每个二进制比特的采样判决时刻，保证接收端精准识别每一个码元，避免码元判决错误。

帧同步：识别数据帧的起始和结束位置，区分不同数据帧，实现分组数据的正确接收与拆分，保障数据帧传输有序性。（四）计算题详细解析1.解析：

（1）根据奈奎斯特采样定理，最低采样频率fₛ=2fₘ=2×2kHz=4kHz

（2）量化级数M=256，编码位数n=log₂M=log₂256=8bit

码元速率等于采样频率，因此二进制码元速率Rb=fₛ×n=4k×8=32kb/s

答案：（1）4kHz；（2）32kb/s2.解析：

香农信道容量公式：C=Blog₂(1+S/N)

代入数据：B=4kHz，S/N=63

C=4000×log₂(1+63)=4000×6=24kb/s

信道极限传输速率为24kb/s，实际传输速率20kb/s＜24kb/s，因此该传输速率可行。

答案：信道容量24kb/s，传输速率可行3.解析：

（1）无码间串扰基带系统最高码元速率Rs=2B=2×3kHz=6kBaud

（2）二进制码元每个码元携带1bit信息量，双极性不归零码为二进制编码，因此最高信息速率Rb=Rs=6kb/s

答案：（1）6kBaud；（2）6kb/s四、试卷评分标准1.选择