2020年《通信原理》试卷及答案

通信原理试卷一 填空题：（每个空0.5分，共15分）1. 通信系统按调制方式可分 和 ；按信号特征可分为 和 。

2. 若线形系统的输入过程()t i ξ是高斯型的，则输出()t o ξ是 型的。

3. 若系统功率传输函数为()ωH ，则系统输出功率谱密度()()ωξO P 与输入功率谱密度()()ωξI P 关系为 4. 随参信道的传输媒质的三个特点分别为 、 、 。

5. 根据乘性干扰对信道的影响，可把调制信道分为 和 两大类。

6. 随参信道中的多经传播对信号传输的影响有： 、 、 。

7.常见的随机噪声可分为 、 和 三类。

8. 数字基带信号()t S 的功率谱密度()ωS P 可能包括两部分即 和 。

9. 二进制振幅键控信号的产生方法有两种，分别为 和 。

10. 模拟信号是利用 、 和 来实现其数字传输的。

11. 模拟信号数字传输系统的主要功能模块是 、 和 。

12. 设一分组码（110110）；则它的码长是 ，码重是 ，该分组码与另一分组码（100011）的码距是 。

二 判断题：（正确划“×”，错误划“√”；每题0.5分，共5分） 1. 码元传输速率与信息传输速率在数值上是相等的。

（ ）2. 设随机过程()t X 与()t Y 独立，则()()()t Y t X t Z =的一维概率密度()()()t y f t x f t z f y x z ;;;=。

（ ）3. 平稳随机过程的自相关函数具有任意的形状。

（ ）4. 白噪声是根据其概率密度函数的特点定义的。

（ ）5. 窄带高斯随机过程的包络和相位过程是两个相互独立的随机过程。

（ ）6. 对于受到高斯白噪声干扰的连续信道， B 与N S 可以互换。

（ ）7. 对于数字基带信号()t S 的功率谱密度的连续谱部分总是存在的，而离散谱可有可无。

（ ）8. 对于受到高斯白噪声干扰的连续信道，若增加信道带宽B ，则信道容量C 无限制地增加。

（ ）9. 小信噪比时，调频系统抗噪声性能将比调幅系统优越，且其优越程度将随传输带宽的增加而增加。

（ ）10. 一种编码的检错和纠错能力与该编码的最小码距的大小有直接关系。

（ ）三 选择题：（每题1分，共10分）1. 已知平稳随机过程()t X 服从高斯分布，它的一维概率密度、自相关函数和功率谱密度分别为()x f x 、()τx R 和()ωx S ，试问()x f x 、()τx R 和()ωx S 是否： (1)必须是偶函数；(2)必须非负；(3) 能够确定()t X 的均值；(4)能够确定()t X 的方差； (5) 能够确定()t X 的概率密度函数；(6) 能够确定()t X 的自相关函数；(7)能够确定()t X 的功率谱密度。

上述对()x f x 成立的有 ；()τx R 成立的有 ；()ωx S 成立的有 ； 2. 下列属于线性调制的是（ ） （A ） 相移键控；（B ）频移键控；（C ）振幅键控。

3. 随机过程的样本函数是（ ） （A ） 确定的时间函数；（B ）随机函数；（C ）随机变量的函数。

4. 若[])()(11t m t X E X =，[])()(22t m t Y E Y =，()()[]()()2121t m t m t Y t X E Y X =，则随机过程()t X 与()t Y （ ）（A ） 不相关；（B ）正交；（C ）独立。

5. 如下图所示的四条函数曲线，哪一条不是平稳过程的正确的自相关函数曲线（6. （A ） （B ） 与调制方式无关，与解调方式有关； （C ） 与调制方式无关，与解调方式无关； （D ） 与调制方式有关，与解调方式有关。

7. 下列哪一种信号的传输带宽与AM 信号传输带宽相同（ ） （A ） 基带信号；（B ）双边带信号；（C ）单边带信号；（D ）残留边带信号。

8. 在抗加性高斯白噪声性能方面，2ASK 、2FSK 、2PSK 从优到差的次序为（ ） （A ） 2FSK 、2ASK 、2PSK ；（C ）2ASK 、2FSK 、2PSK ； （B ） 2ASK 、2PSK 、2FSK ；（D ）2PSK 、2FSK 、2ASK 。

四 作图题：（每题5分，共10分）1. 分别画出模拟、数字和模拟信号数字传输系统的模型。

2. 设发送数字信息为1100110，则画出2ASK 、2FSK 、2PSK 和2DPSK 的波形示意图并求出相应的相对码序列。

五 论述题：（每题5分，共30分）1. 衡量数据通信系统的主要性能指标是什么？具体用什么来表述？2. 假设恒参信道的传输特性为()ωH ，相频特性()ωϕ为，则它的不失真条件是什么？什么是群延迟—频率特性(()ωτ)，其表达式是什么？3. 什么是频率选择性衰落？二经传播时，哪些频率点衰落最大？4. 什么是门限效应？AM 信号采用包络检波法解调时为什么会产生门限效应？5. 无码间干扰时，基带传输系统的误码率取决于什么？怎样才能降低系统的误码率？6. 什么是“倒π现象”？为什么二进制移相键控信号会出现“倒π现象” 六 计算题：（1、4每题5分；2、3每题10分，共30分） 1. 已知二进制数字信号每个码元占有的时间为1ms ，1、0码等概率出现，求（1）码元速率；（2）每秒种的信息量；（3）信息速率。

2. 黑白电视机图像每幅含有5103⨯个像素，每个像素有16个等概率出现的亮度等级。

要求每秒种传输30帧图像。

若信道输出N S =30dB ，计算传输该黑白电视图像所要求的信道的最小带宽。

3. 设某信道具有均匀的双边噪声功率谱密度()2105.0-⨯=f P n W/Hz,在该信道中传输抑制载波的双边带信号，并设调制信号()t m 的频带限制在5kHz ，而载波为100kHz ，已调信号的功率为10kW 。

若接收机的输入信号在加至解调器之前，先经过一理想带通滤波器滤波，试问： （1） 该理想带通滤波器应具有怎样的传输特性()ωH ；（2） 解调器输入端的信噪功率比为多少？ （3） 解调器输出端的信噪功率比为多少？（4） 求出解调器输出端的噪声功率谱密度，并用图形表示出来。

4. 已知滤波器的()ωH 具有如下图所示的特性（码元速率变化时特性不变），当采用以下码元速率时（假设码元经过了理想抽样才加到滤波器）： (a)码元速率1000=b f Baud ；(b)码元速率4000=b f Baud ；(c) 码元速率1500=b f Baud ；(d) 码元速率3000=b f Baud 。

问：（1） 哪种码元速率不会产生码间串扰？为什么？（2） 哪种码元速率根本不能用？为什么？通信原理试卷 答案一、填空题：（每空0.5分，共15分）1. 基带传输（系统）和频带（调制）传输（系统）。

2. 高斯型的。

3. ()()()ωωωξξioP H P ⋅=2。

4. 对信号的耗衰随时间而变、传输的时延随时间而变、多径传播。

5. 恒参信道、随参信道。

6. 产生瑞利型衰落、引起频率弥散、造成频率选择性衰落。

7. 单频噪声、脉冲噪声和起伏噪声。

8. 连续谱、离散谱。

9. 模拟幅度调制和键控方法。

10. 抽样、量化、编码。

11. A/D 、数字传输系统和D/A 。

12. 6、4、3。

二、判断题：（正确画“√”，错误画“×”；每题0.5分，共5分）1. ×；2. ×；3. ×；4. ×；5. ×；6. ×；7. √；8. ×；9. ×；10. √；三、单项选择题：（每题1分，共10分）1. ()x f x 成立的有 ①②③④⑤；()τx R 成立的有 ③④⑤⑥⑦；()ωx S 成立的有①②③④⑥⑦⑤；2. C； 3.A ； 4.A ； 5. A ； 6.D ； 7.B ； 8.D四、作图题：（每题5分，共10分）五、论述题：（每题5分，共30分）1. 答： 主要性能指标有：有效性、可靠性、适应性、标准性、经济性及维护使用等。

有效性：传输速率、频带利用率。

可靠性：差错率（误码率及误信率）2. 答：不失真条件： ()ωH 满足：()ωω~H 为一条水平线；()ωωϕ~ 成线性关系群延迟—频率特性：频率特性对频率的导数。

()()ωωϕωτd d =3. 答：频率选择性衰落：信号频谱中某些分量的一种衰落现象。

当()τπω12+=n （n 为整数），即⎪⎭⎫ ⎝⎛+=21n fKHz 时，传输零点，传输损耗最大。

4. 答：门限效应： 就是当包络检波器的输入信噪比降低到一个特定的数值后，检波器输出信噪比出现急剧恶化的一种现象。

因为，门限效应是由包络检波器的非线性解调作用所引起的，而AM 信号采用了包络检波法，所以会产生门限效应。

5. 答：基带传输系统的误码率依赖于信号峰值A 与噪声均方根值n σ之比，而与采用什么样的信号形式无关，但这里的信号形式必须是能够消除码间干扰的。

若比值nAσ越大，则误码率就越小。

6. 答：在数字调制系统中，如果采用绝对移相方式，由于发送端是以某一个相位作为基准的，因而在接收端系统中也必须有这样一个固定基准相位作参考。

如果这个参考相位发生变化（0相位变π相位或π相位变0相位），则恢复的数字信息就会发生0变为1或1变为0，从而造成错误的恢复。

而实际通信时，参考基准相位的随机跳变是可能的，而且在通信过程中不易被发觉，就会在接受端发生错误的恢复，这种现象就称为“倒π现象”。

因为二进制移相键控信号采用是绝对移相方式，所以就可能出现“倒π现象”。

六、计算题：（1、4每题5分；2、3每题10分，共30分）1. 解： （1） 331011011⨯=⨯=-B R B（2） ()()2101==P P每秒钟的信息量即为信息速率：3101⨯ bps（3） Θ ()()()i ii x P x P x H 2log ∑-= ∴ ()()()121log 2121log 210log )0(1log 12222=--=--=P P P P H331011011⨯=⨯⋅=⋅=B b R H Rbit/s (bps)2. 解：（1） 每个像元x 的平均信息量 Θ ()161=i x P ， 16,,2,1Λ=i∴ ()()()()()416loglog log 221612==-=-=∑∑=iii iiix P x P x P x P x H（2） 一帧图片的平均信息量65102.14103⨯=⨯⨯=图片I bit（3） 每秒内传送的信息量Θ 每秒有30帧∴ 每秒内传送的信息量为：76106.3102.130⨯=⨯⨯ bit（4） 信息速率由上可知：7106.3⨯=b R bps（5） 由于信道容量b R C ≥，故信道带宽：()6272210612.310001log 106.31log 1log ⨯=+⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛+≥⎪⎭⎫ ⎝⎛+=N S R N S C B b Hz 其中：1000~30B d∴ 要求信道的最小带宽为：610612.3⨯ Hz3. 解：（1） 了保证信号顺利通过和尽可能地滤除噪声，带通滤波器的宽度等于已调信号带宽，即：10522=⨯==m f B kHz其中心频率为100 kHz ，故有：()⎪⎩⎪⎨⎧≤≤=其它,010595,kHzf kHz K H ω（2） 已知：10=i S kw()10105.010102233=⨯⨯⨯⨯=⋅=-f P B N n i w故输入信噪比：1000=iiN S （3） 因有2=DSB G故输出信噪比：20002=⋅=ii o o N SN S （4） 根据双边带解调器的输出噪声与输入噪声功率关系，有： 5.241==i o N N w故：()31025.02-⨯==m o n f N f P o w/Hz ()f P n 21= 图：4. 解：由图可知带宽为1000 Hz ，奈氏斯特速率为 2000 Baud由此可得：（1）（a ）1000=b f Baud ，不会产生码间串扰； （2）（b ），（d ）码元速率根本不能用；（3）（c ）1500=b f Baud ，会引起码间串扰，但还可以用。