通信原理第四章 习题
北邮版通信原理课后习题的答案第四章-精品
4.1将模拟信号〃?(，)=sin 24fmt 载波c(r)=Acsin 271fd 相乘得到双边带抑制载波调幅(DSBSC)信号，设：(1)请画出DSB-SC 的信号波形图；(2)请写出DSB-SC 信号的傅式频谱式，并画出它的振幅频谱图； (3)画出解调框图，并加以简单说明。
解：⑴(2) s(t)= =sin(2^ Ac sin(27rfct)Ac=——[cos2](%-fm)t-COS 2兀5+ffn)t] A = »]+3[f-(fc-»]} 4A ，’ 2.1 "+(先+加)]+例/—(九+加)]} 4y(0l/2fc1/fc 3/2fc 2/fc 5/2fc 3/fc 7/2fc 4/fc 9/2fc 5/fct(s)S ⑴八3Ac/4- Ac/2.Ac/4(3)相干解调Cos(Wct)与发端相干偏调相干解调：将接收信号与载波信号sin(2乙加)相乘，得至U A cr(t)sin(2^fct)=Acm(t)sin(2^fct)sin(2^fit)=--cos(44fct)]通过低通滤波器抑制载频的二倍频分量，得到解调信号为刈⑺=与机⑺ 2.2 已知某调幅波的展开式为：s(t)=cos(2/rxl()4r)+4COS (2TT xl.lxl040+cos(2万xl.2xl04r) (1)求调幅系数和调制信号频率；(2)写出该信号的傅式频谱式，画出它的振幅频谱图； (3)画出该信号的解调框图。
解：⑴sQ)=cos(24xl04r)+4cos(2乃xl.lxl04r)+cos(2万xl.2xl04r)=4cos(2%xl.lxl04r)[l+0.5cos(2万x0.1xl04r)] 调制系数是a=0.5;信号频率是f=1000Hz(2)S(/)=；U(/+104)+演f —i04)]+2[Mf+l.lxl()4)+5(/—1.1X104)]+-W+1.2X 104)+^(/-1.2X 104)]-fm-fc ・fc -fc+fm。
通信原理（陈启兴版）第4章课后习题答案
通信原理（陈启兴版）第4章课后习题答案第四章模拟调制4.1 学习指导 4.1.1 要点模拟调制的要点主要包括幅度调制、频率调制和相位调制的⼯作原理。
1. 幅度调制幅度调制是⽤调制信号去控制载波信号的幅度，使之随调制信号作线性变化的过程。
在时域上，已调信号的振幅随基带信号的规律成正⽐变化；在频谱结构上，它的频谱是基带信号频谱在频域内的简单平移。
由于这种平移是线性的，因此，振幅调制通常⼜被称为线性调制。
但是，这⾥的“线性”并不是已调信号与调制信号之间符合线性变换关系。
事实上，任何调制过程都是⼀种⾮线性的变换过程。
幅度调制包括标准调幅（简称调幅）、双边带调幅、单边带调幅和残留边带调幅。
如果调制信号m (t )的直流分量为0，则将其与⼀个直流量A 0相叠加后，再与载波信号相乘，就得到了调幅信号，其时域表达式为[]()()()AM 0c 0c c ()()cos cos ()cos (4 - 1)s t A m t t A t m t t ωωω=+=+如果调制信号m (t )的频谱为M (ω)，则调幅信号的频谱为[][]AM 0c c c c 1()π()()()() (4 - 2)2S A M M ωδωωδωωωωωω=++-+++- 调幅信号的频谱包括载波份量和上下两个边带。
上边带的频谱结构与原调制信号的频谱结构相同，下边带是上边带的镜像。
由波形可以看出，当满⾜条件|m (t )| ≤ A 0 (4-3)时，其包络与调制信号波形相同，因此可以⽤包络检波法很容易恢复出原始调制信号。
否则，出现“过调幅”现象。
这时⽤包络检波将发⽣失真，可以采⽤其他的解调⽅法，如同步检波。
调幅信号的⼀个重要参数是调幅度m ，其定义为[][][][]00max min00max min()() (4 - 4)()()A m t A m t m A m t A m t +-+=+++AM 信号带宽B AM 是基带信号最⾼频率分量f H 的两倍。
通信原理ch04习题答案
第四章 模拟角调制4.1 设一宽频率调制系统，载波振幅为100，频率为，调制信号的频率限制于5kHz ，V 100MHz ()m t 22()5000V m t =，500Hz/V f k π＝，最大偏频75kHz f Δ=，并设信道中噪声功率谱密度是均匀的，为（单边带），试求：3()10W/Hz n P f −=（1）接收机输入端理想带通滤波器的传输特性()H ω； （2）解调器输入端的信噪功率比； （3）解调器输出端的信噪功率比；（4）若以振幅调制方法传输，并以包络检波器检波，试比较在输出信噪比和所需带宽方面与频率调制系统有何不同？ ()m t 解：（1）根据题意可知系统的调制指数为max max75155FM f D f Δ=== 由卡森公式得调制信号的带宽为max 2(1)2(151)15160kHz FM FM B D f =+=×+×=载波为100，所以信号所处的频率范围为MHz 0.16100MHz MHz 2±。
由此可得接收机的输入端理想带通滤波器的传输特性应为,99.92MHz 100.08MHz()0,K f H ω⎧<<=⎨⎩其他 其中为常数。
K （注意：在调频系统中，最大频率偏移和带宽是两个不同的概念）（2）设解调器输入端的信号为f()cos[()d ]FM c s t A t k m ωττ+∞−∞=+∫则该点的信号功率和噪声功率分别为：22100500022i A S ===33()1016010160i n FM N P f B −==××=故500031.25160i i S N ==（3）根据调频信号解调器输出信噪比公式（教科书87页公式4－109，4－110）得：22222f 2323330max 3()3100(500)5000375008810(510)o o S A k m t N n f πππ−×××===×× （注意：有同学利用公式4－11423(1FM FM FM G ββ)=+计算输出信噪比，该公式成立的条件是调制信号为单频，不适用于本题）（4）采用振幅调制方式传输时，则所需带宽为 ()m tmax 210kHz 160kHz AM FM B f B ==<=采用包络检波器输出信噪比为2330()500050037500101010o o o AM o AM FMS S m t N n B N −⎛⎞⎛⎞===<=⎜⎟⎜⎟××⎝⎠⎝⎠ 因此，调频系统信噪比的增加是以增加带宽为代价的，反之，调幅系统带宽的减少是牺牲信噪比的结果。
现代通信原理答案WORD版( 罗新民) 指导书 第四章 信号设计导论 习题详解
4-10设有一个 的线性移位寄存器反馈系统，当 、 及 时，分别画出其状态转换图及写出相应的输出序列的一个周期。指出以上哪种 的组合能产生m序列？
解： 时，可得到三个周期均为5的周期序列，其状态（依次）分别为：
1111，0111，1011，1101，1110（输出序列的一个周期为11110）；
不可能出现8个连“1”。
分析：见教材图4.17。设当连续9个连“1”码出现在系统的9个移位寄存器处时，除去 ，在 中若有奇数个1，则下一个码 ，与最多9个连“1”矛盾，故 中一定有偶数个1。
那么，当连续8个“1”码出现在系统的 8个移位寄存器处时， 一个为“1”，一个为“0”。其余 全为1。这时下一个码元 ，不可能为0。因此，不可能出现8个 “1”的连码。
①求此 序列的周期；
② 序列中连续出现“1”的最多个数为多少？是否有8个“1”的连码？为什么？
③该序列中出现最长连“0”的游程长度是多少？
④该序列中游程的总个数是多少？
解：①此 序列的周期为
②该 序列中连续出现“1”的最多个数为 。
分析：如果出现连续10个1，即 ，由于 ，说明序列前9个1决定了第10个元素仍为1，这样依次递推下去就有 ，则系统一直保持全1状态，系统静止。
举例：矩形信号通过匹配滤波器后输出为一三角形脉冲（其自相关函数）。
4-2设高斯脉冲信号为
试计算对该信号匹配的滤波器的传输函数和输出最大信噪比（设滤波器输入端的白噪声功率谱密度为 ）。
解：由习题2-15的结论可以得到，
故匹配滤波器的传输函数为
由于信号能量为
，
所以输出最大信噪比为
4-3已知信号 和 如图E 4.1所示。试分别画出对信号 和 匹配的滤波器的冲激响应及输出响应波形，并且标出关键点的值（峰值及波形宽度等）。
通信原理第四、第六章习题
第六章 数字调制系统1． 已知电话信道可用的信号传输频带为600-3000Hz ，取载频为1800Hz ，试说明：(1) 采用α=1余弦滚降基带信号时，QPSK 调制可以传输2400b/s 数据；(2) 采用α=0.5余弦滚降基带信号时，8PSK 调制可以传输4800b/s 数据；解：(1) R b =2400b/s , R B =1200(B) , 基带奈氏带宽W 1= R B / 2 = 600Hz ,信道带宽为 B = 3000 – 600 = 2400Hz = (1+α) 2W 1 = (1+α) R B α=1时，QPSK 系统的频带利用率为数据传输速率为（2）α=0.5时，8PSK 系统的频带利用率为数据传输速率为2．设有一个2PSK 信号，其码元传输速率为1000B ，载波波形 为A cos ( 4 π ⨯ 10 6 t )。
(1) 试问每个码元中包含多少个载波周期？(2) 若发送“0”和“1”的概率分别是0.6和0.4，试求此信号的功率谱密度的表达式。
解：(1)由载波波形可知已调信号载频为2⨯106 Hz ，因此每个码元中包含2⨯106 / 1000 = 2000个载波周期。
222log log log 4 1 //(1)(1)11b B b B R R M M b s Hz B R ηαα=====+++240012400 /b b R B b sη==⨯=22log log 8 2 //(1)10.5b M b s Hz ηα===++240024800 /b b R B b sη==⨯=(2) 2PSK 功率谱密度为因为P s （f ）为基带信号双极性矩形脉冲的功率谱密度，因此有：注：因为先验不等概，所以P s ( f )的离散谱中只有m = 0一项不为零， 故P 2PSK ( f )存在离散载波f c 分量。
3．设有一个2DPSK 传输系统对信号采用A 方式编码，其码元速率为1200B ，载波频率为2400Hz ，已知输入码元序列为011010， 试画出此2DPSK 信号序列的波形图。
通信原理(陈启兴版) 第4章作业和思考题参考答案
|SLSB( f )|
|SUSB( f )|
-9.8 -9.7
0
9.7 9.8
f / KHz 图 答4-3
-1.03-1.02
0 1.02 1.03
f / KHz
4-4 试画出如图题 4-4 所示的频谱搬移过程图，标明关键频率。已知 fc1 = 60 KHz, fc2 = 4 MHz, fc3 = 100 MHz, 调制信号为频谱在 300 ~ 3000 Hz 的话音信号。
H
(
f
)
K
0
f [100 kHz, 105 kHz] Others
其中心频率为 102.5 kHz，通带宽度为 5 KHz。 (2) 解调器输入端的噪声功率为：
Ni Pn ( f ) fH 103 5103 5 (W) 。
输入信噪比为为
Si 10103 2000
要调幅度不超过１，理论上，其包络检波器的输出信号能无失真地恢复出原调制信号。 4-3 如果调制信号 m(t) = 2cos(400πt) + 4sin(600πt)，载波信号 c(t) = cos(20000πt)，采用单边带调
制。试分别下边带和上边带信号的时域表达式，画出它们的频谱示意图。 解 m(t)的 Hilbert 变换为
^
m(t
)
2
cos
400πt
π 2
4
sin
600πt
π 2
2
sin
400πt
4
cos
通信原理(陈启兴版)第4章课后习题答案
第四章模拟调制4.1学习指导4.1.1要点模拟调制的要点主要包括幅度调制、频率调制和相位调制的工作原理。
1.幅度调制幅度调制是用调制信号去控制载波信号的幅度，使之随调制信号作线性变化的过程。
在时域上，已调信号的振幅随基带信号的规律成正比变化；在频谱结构上，它的频谱是基带信号频谱在频域内的简单平移。
由于这种平移是线性的，因此，振幅调制通常又被称为线性调制。
但是，这里的“线性”并不是已调信号与调制信号之间符合线性变换关系。
事实上，任何调制过程都是一种非线性的变换过程。
幅度调制包括标准调幅（简称调幅）、双边带调幅、单边带调幅和残留边带调幅。
如果调制信号m(t)的直流分量为0，则将其与一个直流量A0相叠加后，再与载波信号相乘，就得到了调幅信号，其时域表达式为stAmttAtmttAM()0()cosc0cosc()cosc(4-1)如果调制信号m(t)的频谱为M(ω)，则调幅信号的频谱为1S()πA()()M()M()(4-2)AM0cccc2调幅信号的频谱包括载波份量和上下两个边带。
上边带的频谱结构与原调制信号的频谱结构相同，下边带是上边带的镜像。
由波形可以看出，当满足条件|m(t)|A0(4-3)时，其包络与调制信号波形相同，因此可以用包络检波法很容易恢复出原始调制信号。
否则，出现“过调幅”现象。
这时用包络检波将发生失真，可以采用其他的解调方法，如同步检波。
调幅信号的一个重要参数是调幅度m，其定义为m A m(t)Am(t)0max0minAm(t)Am(t)0max0min(4-4)AM信号带宽B AM是基带信号最高频率分量f H的两倍。
AM信号可以采用相干解调方法实现解调。
当调幅度不大于1时，也可以采用非相干解调方法，即包络检波，实现解调。
双边带信号的时域表达式为stmttDSB()()cosc(4-5)其中，调制信号m(t)中没有直流分量。
如果调制信号m(t)的频谱为M(ω)，双边带信号的频谱为1S()M()M()(4-6)DSBcc2与AM信号相比，双边带信号中不含载波分量，全部功率都用于传输用用信号，调制效率达到100%。
通信原理第四章 习题
• 例9 已知一角调信号为 (t ) a cos[ t 100 t ] S 0 m • （1）如果它是调相波，并且，kPM=2试求调制 信号f(t)。 • （2）如果它是调频波，并且，KFM=2试求调制 信号f(t)。 • （3）它们的最大频偏是多少？
• 例10 已知 • 求：已调波信号功率、最大频偏、调频指数和已 调信号带宽
，
Am A0 f (t ) 2 2
2
AM
f (t )
A02 f 2 (t )
1 33 .3% 3
• 可见：正弦波做100%调制时，调制效率仅为
33.3%。所以，调制效率低是AM调制的一个最大 缺点。如果抑制载波分量的传送，则可演变出另 一种调制方式，即抑制载波双边带调制。
例5 已知调制信号，载波为
例1 设调频与常规调幅信号均为单频调制，调频指数 为 FM ，调幅指数 AM 1 ，调制信号频率为 f m。当信道 条件相同、接收信号功率相同时比较它们的抗噪声性能。
解：调频波的输出信噪比
S o FM S i FM GFM N o FM N i FM
常规调幅波的输出信噪比
S o AM Si AM GAM N o AM N i AM
（1）DSB/SC时的发射机输出功率； （2）SSB/SC时的发射机输出功率。
• 解：（1）在DSB/SC方式中，信噪比增益G=2 ， 20 则调制器输入信噪比为 Si 1 So 1 10
Ni 10 2 No 2 50
• •
同时，在相干解调时，
Ni 4 N o 4 109W
• So / N o =f2 (t)/ n 2( t)=5000 /( 2×10 −3 5 × 10 3 ) =500
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第四章 习题
一、填空题
1．狭义信道是指 传输媒质 。
2．广义信道按照它包含的功能可分为： 调制信道 和 编码信道 。
3. 根据乘性干扰的特性，调制信道可分为 恒参 信道和 随参 信道；其中，光纤信道、无线电视距中继、卫星中继信道属于 恒参 信道，散射信道、短波电离层反射信道属于 随参 信道。
4. 当无信号时，加性噪声是否存在？ 是 乘性噪声是否存在？ 否
5. 信号通过线性系统的不失真条件是|H （ω）|= 常数，)(ωψ= 通过原点的直线 。
6. 信号在随参信道中传输时，产生频率弥散的主要原因是 多径效应 。
7. 宽频带信号在短波电离层反射信道中传输时，可能遇到的主要衰落类型是 频率选择性衰落 。
8. 信道容量的含义是 单位时间内信道传输的最大的信息量 。
9．根据Shannon 公式，理想通信系统是指 传信率趋于信道容量和差错率趋于0的通信系统 的通信系统。
10．在高斯信道中，当传输系统的信号噪声功率比下降时，为保持信道容量不变，可以采用 增大信道带宽 办法。
二、简答题
1. 什么是调制信道？什么是编码信道？说明调制信道和编码信道的关系。
2. 随参信道传输媒质的特点？
3. 什么是相关带宽？ 如果传输信号的带宽宽于相关带宽，对信号有什么影响？
4. 试根据随参信道的传输特性，定性解释快衰落和频率选择性衰落现象。
答：随参信道的传输特点是，多径传播和每条路径的时延和衰耗都是时变的。
当接收到的信号互相加强时，合成信号幅度大；当接收到的信号互相削弱时，合成信号幅度小。
这样就形成了快衰落现象。
当发射的信号有许多频率成分时，每个频率的信号都是经过多条路径传输后到达接收端的，一些频率成分的多径信号互相削弱，别一些频率成分的多径信号互相加强，这样就使接收到的不同频率的信号幅度不同，形成频率选择性衰落现象。
2-8试定性说明采用频率分集技术可以改善随参信道传输特性的原理。
5. 信道中常见的起伏噪声有哪些？它们的主要特点是什么？
答：信道中常见的起伏噪声有：（1）热噪声：电阻类导体中，自由电子的布朗运动引起的噪声；（2）散弹噪声：真空管、半导体等器件内部，由于载流子发射、分配的不均匀所引起的噪声；（3）宇宙噪声：由于天体辐射引起的噪声。
它们的主要特点是均为高斯白噪声：即概率密度函数为高斯型，功率谱密度为均匀谱。
三、计算题
1. 设某恒参信道的传输特性为d t j e T H ωωω-+=]cos 1[)(0，其中，d t 为常数。
试确定信号)(t s 通过该信道后的输出信号表达式，并讨论其失真情况。
解：
d d d t j T j T j t j t j T H ϖϖϖϖϖϖϖ----++=+=
e )e e (2
1e e ]cos 1[)(000 )(2
1)(21)()(00T t t T t t t t t h d d d --++-+-=δδδ 输出信号
)(2
1)(21)()(*)()(00T t t s T t t s t t s t h t s t y d d d --++-+-== 讨论：该信道的幅频特性为0cos 1|)(|T H ϖϖ+=，因此幅度随ϖ发生变化，必然产生幅频失真；而信道的相频特性是ϖ的线性函数，而不会发生相频失真。
2. 设某随参信道的最大多径时延差等于3ms, 为了避免发生选择性衰落，试估算在该信道上传输的数字信号的码元脉冲宽度。
解：信道相关带宽
根据工程经验，信号带宽
故码元宽度 3. 二进制无记忆编码信道模型如下图所示，如果信息传输速率是每秒1000符号，且2/1)()(21==x P x P ，试求： （1） 信息源熵及损失熵；
（2） 信道传输信息的速率。
4. 已知彩色电视图像由5105⨯个像素组成。
设每个像素有64种彩色度，每种彩
色度有16个亮度等级。
如果所有彩色度和亮度等级的组合机会均等，并统计独立。
（1） 试计算每秒传送100个画面所需要的信道容量；
1
x 2x 1
y 2y 6/14/16/54/3)kHz (3
11=∆=m C B τC B B )31~51(=ms)
)(15~9()5~3(=∆=m s T τ)/bit (70)930.01(1000)]/()([)2
()/bit (930.0)41log 4161log 61()/()/bit (1)21log 2121log 21()()1(2222符号符号符号=-⨯=-==+-==+-=Y X H X H R R Y X H X H B b
每个像素的信息量为：)bit (10)1664(log 2=⨯
每幅画面的信息量为：)bit (1051051065⨯=⨯⨯
信息速率为：)bit/s (10510510086⨯=⨯⨯=Rb
需要的信道容量为：)bit/s (1058⨯=≥b R C
（2） 如果接收信噪比为30dB ，为了传送彩色图像所需信道带宽为多少？
所需信道带宽
1000
10/1030==N S MHz)(501001lg 32.3105)1(log 82≈⨯⨯=+≥N S C B。