第二学期《通信原理》期末试卷答案
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通信原理试卷
2002.7
学号:
姓名:
(注意:在答题纸上答题,不必重新抄题,只写题号即可。)
一 填空题:(每个空0.5分,共15分)
1. 若线性系统的输入过程()t i ξ是高斯型的,则输出()t o ξ是 高斯 型的。
2. 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 ()()()ωωωξξi
o
P H P ?=2
。
3. 调制信道对信号的干扰分为 乘性干扰、 和 加性干扰 两种。
4. 根据乘性干扰对信道的影响,可把调制信道分为 恒参信道 和 随参
信道 两大类。
5. 随参信道中的多经传播对信号传输的影响有: 产生瑞利型衰落、引起
频率弥散 、造成频率选择性衰落 。
6. 常见的随机噪声可分为 单频噪声、脉冲噪声 、和起伏噪声 三类。
7. 数字基带信号()t S 的功率谱密度()ωS P 可能包括两部分即 连续谱 和 离散谱。
8. 二进制数字调制系统有三种基本信号,分别为 振幅键控(ASK )、移
频键控(FSK )和移相键控(PSK )。
9. 模拟信号是利用 抽样、量化、和 编码 来实现其数字传输的。
10. 模拟信号数字传输系统的主要功能模块是 A/D 、数字传输系统 和
D/A 。
11. 设一分组码(110110);则它的码长是 6 ,码重是 4 ,该分组码
与另一分组码(100011)的码距是 3 。
12. 在数字通信中,同步分为 载波同步、位同步、群同步 。 二 判断是非题:(正确划“×”,错误划“√”;每题0.5分,共5分)
1. ×;
2. √;
3. √;
4. ×;
5. ×;
6. √;
7. √;
8. ×;
9. √; 10. ×;
1. 信息与消息在概念上是一致的,即信息就是消息,消息就是信息。( )
2. 若()t X 是平稳的,则()1t X 与()C t X +1具有相同的统计特性(C 为常数)
( )
3. 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。( )
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,若00→n ,则信道容量∞→C ( )
7. 对于受到高斯白噪声干扰的连续信道,若信源的信息速率R 小于或等
于信道容量C ,则理论上可实现无误差传输。( )
8. 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。( )
9. 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。
( )
10. 码元传输速率与信息传输速率在数值上是相等的。( ) 三 选择题:(每题1分,共10分)
1. A ;
2. C ;
3.C ;
4.A ;
5. C ;
6.A ;
7.A ;
8.D ;
9.B ; 10.D
1. 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 )。 (A ) 不相关;(B )正交;(C )独立。
2. 平稳随机过程的自相关函数()τx R 是( C )。
(A ) 只为正的偶函数;(B )只为负的奇函数;(C )可正可负的偶函数。
3. 下列属于线性调制的是( C )。 (A )相移键控;(B )频移键控;(C )振幅键控。
4. 平稳随机过程的功率谱密度()ωx S 为( A )。
(A ) 非负的实的偶函数;(B )负的偶函数;(C )可正可负的偶函数。 5. 在数字基带传输系统中,设发送1符号和0符号的概率分别为()1P 和
()0P ,抽样时刻样值分别为A 和0,为了使输出误码率最小,最佳判决
门限应为( C )。
(A )2
A
;
(B )()()10ln
222
P P A A n σ+; (C )()()
10ln 22
P P A A n σ+;
(D )()()
10ln 222
P P A A n σ+。 6. 窄带噪声()t n 的同相分量()t n c 与正交分量()t n s 具有如下性质:( A )。 (A )()t n c 与()t n s 都具有低通性质;(B )()t n c 与()t n s 都具有带通性质; (C )()t n c 与()t n s
7. 函数曲线( A )8. 线性调制系统( D )。
(A ) 关;
(B ) 关; (C ) 关; (D ) 9. (A ) 基带信号;(B )双边带信号;(C )单边带信号;(D )残留边带信号。 10. 在抗加性高斯白噪声性能方面,2ASK 、2FSK 、2PSK 从优到差的次序
为( D )。 (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. 设二进制序列为110010101110,试以矩形脉冲为例,分别画出相应的
单极性码、双极性码、单极性归零码和双极性归零码。
2. 设发送数字信息为1100101,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. 假设恒参信道的传输特性为()ωH ,相频特性为()ω?,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?
答:不失真条件: ()ωH 满足:
()ωω~H 为一条水平线;
()ωω?~ 成线性关系
群延迟—频率特性:频率特性对频率的导数。
()()ω
ω?ωτd d =
2. 随参信道对所传信号有何影响?如何改善? 答:
对信号传输有衰耗,并随时间而变; 传输的时延随时间而变;
产生多径传播,而多径传播对信号传输的影响有:① 产生瑞利型衰落;② 引起频率弥散;③ 造成频率选择性衰落。
改善:对随参信道往往要采用抗快衰落措施。如各种抗衰落的调制解调技术及接收技术等。其中较为有效的一种就是分集接收技术。
3. 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?
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。 4. 5. 6.
7. 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?
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
n
A
σ越大,则误码率就越小。
8. 简述二进制数字调制(2ASK 、2FSK 、2PSK )系统的抗噪声性能? 答: 1)频带宽度或频带利用率方面:2FSK 系统最不可取。 2)抗加性高斯白噪声方面:相干2PSK 性能最好,2FSK 次之,OOK 最差。 3)对信道特性变化的敏感性而言,OOK 最差。
9. 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”?
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。
六计算题:(1
1.一种设输入
谱密度为(ω
x
P
()t Y
2.
3.设某信道具有均匀的双边噪声功率谱密度()3
10
5.0-
?
=
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()ω
H;
(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?
通信原理试卷答案
2002.7
一、填空题:(每空0.5分,共15分)
1. 高斯。
2. ()()()ωωωξξi
o
P H P ?=2
。
3. 乘性干扰、加性干扰。
4. 恒参信道、随参信道。
5. 产生瑞利型衰落、引起频率弥散、造成频率选择性衰落。
6. 单频噪声、脉冲噪声和起伏噪声。
7. 连续谱、离散谱。
8. 振幅键控(ASK )、移频键控(FSK )和移相键控(PSK )。 9. 抽样、量化、编码。 10. A/D 、数字传输系统和D/A 。 11. 6、4、3。
12. 载波同步、位同步、群同步。
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. A ;
2. C ;
3.C ;
4.A ;
5. C ;
6.A ;
7.A ;
8.D ;
9.B ; 10.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:不失真条件: ()ωH 满足:
()ωω~H 为一条水平线;
()ωω?~ 成线性关系
群延迟—频率特性:频率特性对频率的导数。
()()ω
ω?ωτd d =
2. 答:
对信号传输有衰耗,并随时间而变; 传输的时延随时间而变;
产生多径传播,而多径传播对信号传输的影响有:① 产生瑞利型衰落;② 引起频率弥散;③ 造成频率选择性衰落。
改善:对随参信道往往要采用抗快衰落措施。如各种抗衰落的调制解调技
术及接收技术等。其中较为有效的一种就是分集接收技术。 3. 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。
4. 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
n
A
σ越大,则误码率就越小。
5. 答: 1)频带宽度或频带利用率方面:2FSK 系统最不可取。 2)抗加性高斯白噪声方面:相干2PSK 性能最好,2FSK 次之,OOK 最差。 3)对信道特性变化的敏感性而言,OOK 最差。
6. 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。
六、计算题:(1、4每题5分;2、3每题10分,共30分)
1. 解:
显然()jwT e H -+=1ω,所以
()()T H ωωcos 122
+=
输出功率谱密度为
()()()()()T P P H P i i ωωωωωξξξcos 122
0+==
又因为
()()
2
20
0n e e P T j T j ωωξω-++=
所以
()()()()T R T R R R i i i -+++=ττττξξξξ20
()()()[]T T n -+++=
τδτδτδ22
2. 解:
(1) 每个像元x 的平均信息量 ()16
1
=
i x P , 16,,2,1 =i
∴ ()()()()()416
log
log log 22
16
1
2
==-=-
=∑∑=i
i
i i
i
i
x 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
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:
()627
2210612.310001log 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? Hz
3. 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,kHz
f 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=i
i
N S (3) 因有2=DSB G
故输出信噪比:20002=?=i
i
o o N S N 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 2
1
= 图:
4. 解:
(a )在???
???-b b T T ππ,区间上,前后码元的()ωH 叠加为矩形,所以这种滤
波器是无码间串扰;
(b )在???
???-b b T T ππ,区间上,前后码元的()ωH 叠加不为矩形,所以这种
滤波器是有码间串扰;