西南科技大学通信原理2010、2011、2012试卷及答案 - 图文
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西南科技大学2009—2010学年第2学期 《通信原理》期末考试试卷(A卷)
课程代码: 2 2 3 1 9 4 3 0 0 命题单位: 学院:
班级:
姓名:
信息工程 学院
学号:
通信
教研室
一.填空题(每空1分,共30分)
1、数字通信系统的主要质量指标是__有效性________和____可靠性______。
2、高斯白噪声是指噪声的概率密度服从___高斯_______分布,功率谱密度服从___均匀_______分布。
3、模拟信号经抽样、量化所得到的数字序列称为___数字_____信号,直接传输这种信号称为___基带________。
4、目前最常用的多路复用方法为___频分_____复用和__时分_____复用。
5、模拟信号转变为数字信号需要经过以下三个过程:__抽样_______ 、__量化________ 和 编码__________ 。
6、四元离散信源的四个符号出现的概率分别为1/4、1/2、1/8、1/8,符号出现相对独立,其信源熵为 1.75 。理论上,四元信源的最大熵为 2 。 7、差分脉冲编码是对___输入信号______与___预测信号______的差值进行编码。 8、将数字基带信号直接送到信道传输的方式称为__基带传输__________ 。 9、通常情况下,语音帧的帧周期为__125us________。
10、PDH的含义是_准同步数字系列________,SDH的含义是_____同步数字系列____ 。 11、单频正弦信号频率fm=3KHz,调频指数βFM=5,调频信号的带宽为__30_______。 12、若一低通信号m(t)的频带范围为0-108kHz,则可以无失真恢复信号的最小采样频率为_____216khz____。
13、对于动态范围大的信号,为了改善量化信噪比,通常采用__压扩_______技术。 14、在PCM30/32路基群帧结构中,TS0用来传输____帧同步时隙_____,TS16用来传输___信令时隙__信令信息____。
15、在简单增量调制系统中,当信号实际斜率超过最大跟踪斜率时,将会造成___过载失真______。
16、设计接收机的“最佳”准则基于___最大输入信噪比______和__最小差错概率_______。 17、设加性高斯白噪声的单边功率谱密度为n0,输入信号的能量为E,则匹配滤波器在t =T时刻输出的最大信噪比为___2E/N______。
18、残留边带滤波器的传输特性H(?)应满足_________。
19、2DPSK,2ASK,2PSK和2FSK,采用相干解调时,抗信道加性高斯白噪声性能从好到坏排列顺序_________。
二.选择题(每空2分,共10分)
1.带通型信号的抽样频率若选为fs≥2f h( ) A.会产生重叠噪声 C.实现复杂
B.会产生码间干扰 D.会降低信道的频带利用率
2、根据奈奎斯特第一准则,传输速率为8.448 Mbit/s 的二进制数字信号,在理想情况下要求最小传输信道的带宽为( )
A. 8.448 MHz B. 4.224MHz C. 2.816 MHz D. 16.896MHz 3、由4级移位寄存器产生的m序列,其周期为( ) A.13 B.14 C .15 D.16 4.PCM通信系统中,采用的二进制码组 为 ( ) A.自然二进制码组 C.折叠二进制码组
B.格雷二进制码组 D.要根据应用场合来确定
5.在2ASK、2PSK、2FSK、2DPSK等4个通信系统中,有效性相同的通信系统是 () A.2ASK、2PSK C.2FSK、2PSK
B.2PSK、2DPSK D.2ASK、2PSK和2DPSK
三.简答题:(每题4分,共20分)
1、什么是信噪比增益?信噪比增益高说明什么问题?说明调频系统信噪比增益与调频指数
的关系。
2、简要回答均匀量化与非均匀量化的特点。
3、写出香农公式,并说明信道容量C与B,S,n0之间的关系。
4、与PCM编码相比,ΔM调制的优点是什么?ΔM调制中有哪两种噪声? 5、为什么A律13折线压缩特性一般取A=87.6?
四.综合题(每题8分,共40分)
1. 试用移位寄存器构造一个本原多项式为X+X+1的m序列发生器。假设初始状态为0001,画出m序列发生器方框图,推出它所产生的m序列(写出求解过程)。
2.已经消息信号频带为300至3400HZ,用滤波法实现单边带调制,载频为40MHZ。假设带通滤波器过渡带只能做到中心频率1%,画出单边带调制系统的方框图,并画出各点频谱,
4
标出各点载波频率。
3、已知二进制信息码为 1000100001100000100001试写出其AMI码和HDB3码并画出其波形。 AMI码: HDB3码 :
4、正弦信号线性编码时,如果信号的动态范围为40dB,要求在整个动态范围内信噪比不低于30 dB,最少需要几位编码?
5、对最高频率为6MHz的模拟信号进行线性PCM编码,量化电平数256,编码信号通过α=0.5的升余弦滚降滤波器处理,再进行调制传输,求: (1)二进制基带信号信息速率 (2)采用2PSK调制,信道带宽
(3)量化电平数增加到512,采用QPSK调制时,信道带宽有何变化
*密*
参考答案及评分细则
一.填空题(每空1分,共30分)
1. 有效性 可靠性 2. 高斯 均匀 3. 数字 基带 4. 频分 时分 5. 抽样 量化 编码 6. 1.75 2
7. 输入信号 预测信号 8. 基带传输 9. 125us
10.准同步数字系列 同步数字系列 11. 30 12. 216KHz 13. 压扩
14. 帧同步信息 信令信息 15. 过载失真
16. 最大输出信噪比 最小差错概率 17. 2E/n0
18. H(???c)?H(???c)?常数,???H 19. 2PSK, 2DPSK, 2FSK, 2ASK
二.选择题(每空2分,共10分)
1、D
2、B
3、C
4、C
5、D
三.简答题:(每题4分,共20分)
1.答:接收端输入信噪比与输出信噪比之比,说明了不同调制解调系统的抗噪声能力,信噪比增益高说明系统的抗噪声能力强,调频系统的信噪比增益与调频指数的三次方成正比。 2.答:均匀量化特点,在量化区内,大、小信号的量化间隔相同,最大量化误差均为半个量化级,因而小信号时量化信噪比太小,不能满足要求。
非均匀量化特点:量化级大小随信号大小而变,信号幅度小时量化级小,量化误差也小;信号幅度大时量化级大,量化误差也大,因此增大了小信号的量化信噪比。
3. 香农公式:C?Blog2(1?SS)?Blog2(1?) Nn0B提高信噪比S/N,可增大信道容量C;
C随着B的适当增大而增大,但当B??时,C?1.44通过B与S/N的互换,可以维持一定的C。 4.答:ΔM的主要优越性:
(1) 低比特率时,量化信噪比高于PCM。 (2) 抗误码性能好,能在误码率较高的信道里工作 (3) ΔM的编码、译码比PCM 简单。 颗粒噪声(量化失真) 过载噪声(斜率过载)
S n05.答:因为A律13折线压缩特性1、2段的斜率均为16,正好与A=87.6时的y= 斜率相同,从而使整个13折线与A律压缩特性很接近。
四.综合题(每题8分,共40分)
1.(1)m序列发生器方框图如下:
D1 D2 D3 D4
(2)初始状态:0 0 0 1 状态转移过程:1 0 0 0 末级输出:1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0
1 0 0 1 1
0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 m序列为100011110101100 2.
3.
1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 AMI: HDB3: 4、
2SNR?[S/?E]dB?4.77?20lgD?6.02nA 0 —A 0 —D是信号有效值与最大量化电平的比值。动态范围应考虑信号峰值。 1Am2D??()V2VAA120lgD?20lg(m)?20lg()?20lg(m)?3.01dB??40dB?3.01dBVV2?按此计算有 n>11.3 ?取12位编码
(Am)
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西南科技大学2010—2011学年第2学期 《通信原理》期末考试试卷(A卷)
课程代码: 2 2 3 1 9 4 3 0 0 命题单位: 学院:
班级:
姓名:
信息工程 学院
学号:
通信
教研室
一、填空题(每空1分,共20分)
1.通信系统最主要的质量指标为 和 。
2.四元离散信源的4个消息符号,其出现概率分别是1/4,1/8,1/8,1/2。各消息符号出现是相对独立的,则该符号集的平均信息量为 。理论上,四元信源的最大熵为 。 3.高斯白噪声是指噪声的概率密度服从 分布,功率谱密度服从 分布。 4.若一低通信号m(t)的频带范围为0-108kHz,则可以无失真恢复信号的最小采样频率为_________。
5.模拟信号转变为数字信号需要经过以下三个过程:_________、__________和__________。
6.对于差分脉码调制系统,系统总的量化信噪比等于 与 的乘积。 7.均匀量化中每增加一位编码,量化信噪比提高 dB。 8.PCM基群帧速率是 ,二次群速率是 。
9.双极性非归零码中的双极性是指 ,非归零是指 。
10.2DPSK,2ASK,2PSK和2FSK,采用相干解调时,抗信道加性高斯白噪声性能从好到坏排列顺序 。
11.希尔伯特变换用于宽带调频系统,实质上是一个 网络,对输入信号f(t)中的任意频率分量 。
二、选择题(每题2分,共10分)
1.设基带信号是最高频率为3.4KHz的语音信号,则AM信号带宽为 SSB信号带宽为 。 ( ) A.3.4kHz 1.7kHz B.3.4kHz 6.8kHz C.6.8kHz 3.4kHz D.13.6kHz 6.8kHz 2.带通型信号的抽样频率若选为fs≥2f h,则 。 ( ) A.会产生重叠噪声 B.会产生码间干扰 C.实现复杂 D.会降低信道的频带利用率
3.调频广播能提供高质量的话音和音乐传输,现规定各电台之间的频道间隔为200kHz,最大频偏为75kHz,最高调制频率为15kHz,由卡森公示计算出所需的频带B应为 kHz。 ( )
A.90 B.100 C.150 D.180 4.间接调相的实现方法分两步,先是将调制信号 ,然后对载波 。( ) A.调频 积分 B.采样 调频 C.滤波 积分 D.积分 调频 5.A律13折线通常采用量化级数为 。 ( ) A.256 B.128 C.64 D.512
三、简答题:(每题4分,共20分)
1.什么是信噪比增益?信噪比增益高说明什么问题?说明调频系统信噪比增益与调频指数的关系。
2.宽带调频系统为什么要采用预加重和去加重?
3.简要回答均匀量化与非均匀量化的特点。
4.数字基带信号的功率谱有什么特点?它的带宽主要取决于什么?
5.简述2DPSK消除相位模糊的原理。
四、综合题(共50分)
1.(8分)某一待传输的图片约含2.25×106个像素。为了很好地重现图片需要 16个亮度电平,假如所有这些亮度电平等概率出现,试计算用3min传送一张图片时所需的信道带宽(设信道中信噪功率比为30dB)。 2.(8分)已知消息信号频带为300至3400Hz,用滤波法实现单边带调制,载频为40MHz。假设带通滤波器过渡带只能做到中心频率的1%,画出单边带调制系统的方框图,并画出各点频谱,标出各点载波频率。 3.(10分)试用移位寄存器构造一个本原多项式为X4+X+1的m序列发生器。假设初始状态为0001,求:
(1)画出m序列发生器方框图; (2)推出它所产生的m序列。(写出求解过程)。 4.(12分)一个数字通信系统,采用2DPSK调制,传输8Mbit/s数据。
(1)画出相干解调接收端方框图;
(2)如传输带宽不变,数据速率增加到3倍(24Mbit/s),调制方式应如何改变。
5.(12分)如图(a)所示,已经某信号m(t)的频谱M???为理想矩形,将它通过传
递函数为H1???的滤波器后再进行理想抽样。
(1)抽样速率为多少?
(2)若抽样速率fs?3f1,试画出已抽样信号ms(t)的频谱; (3)接收网络H2???应如何设计,才能由ms?t?不失真地恢复m?t?。
(a)
(b)
*密*
参考答案及评分细则
一、填空题(每空1分,共20分)
1.有效性 可靠性; 2.1.75 bit/符号 2 bit/符号; 3.高斯 均匀; 4.216kHz;
5.抽样 量化 编码; 6.预测增益 差值量化信噪比; 7.6dB;
8.2048Mb/s 8448 Mb/s;
9.“1”“0”分别用正负电平表示 在码元周期时间内不回到“0”电平; 10.2PSK, 2DPSK, 2FSK, 2ASK; 11.宽带相移 相移90°;
二、选择题(每题2分,共10分)
1.C
2.D
3.B
4.D
5.D
三、简答题:(每题4分,共20分)
1.答:接收端输入信噪比与输出信噪比之比叫做信噪比增益;…………(1分)
说明了不同调制解调系统的抗噪声能力,信噪比增益高说明系统的抗噪声能力强;…………………………………………………………………………(1分)
调频系统的信噪比增益与调频指数的三次方成正比。………………(2分)
2.答:语音和图像信号低频段能量大,高频段信号能量明显小;而鉴频器输出噪声的功率谱密度随频率的平方而增加,造成信号的低频信噪比很大,而高频信噪比明显不足,使高频传输困难。故在调频收发技术中,通常采用预加重和去加重技术来解决这一问题。
3.答:均匀量化特点,在量化区内,大、小信号的量化间隔相同,最大量化误差均为半个量化级,因而小信号时量化信噪比太小,不能满足要求。……(2分)
非均匀量化特点:量化级大小随信号大小而变,信号幅度小时量化级小,量化误差也小;信号幅度大时量化级大,量化误差也大,因此增大了小信号的量化信噪比。………………………………………………………………………(2分)
4.答:数字基带信号s(t)的功率谱密度Ps(ω)通常包括两部分:由交变波形成的边续谱Pu(ω)及由稳态波形成的离散谱Pv(ω)。其中连续谱总是存在的,而离散谱在某些特殊情况下不存在或某些离散谱分量不存在;……………………(3分)
数字基带信号的带宽主要取决于连续谱。……………………………(1分)
5.答:由于0、π只是代表前后码变与不变的关系,如相位恢复相差180度,所有的码都要判错,但前后码之间的关系不会错,则从相对码到绝对码的变换不会错。
四、综合题(共50分)
1.解:由于电平亮度有16个,因此每个像素所含的平均信息量为:
H(x)?log216?4(bit/符号)……………………(1分)
该幅图片所含的平均信息量为:
I?2.25?106?4?9.0?106(bit)…………………(2分)
用3min传送一幅图片所需的信息传输速率为:
I9.0?106Rb???5?104(bit/s)………………(2分)
t3?60信道容量必须满足C≥Rb,即:
C?Blog21?S?Rb…………………………(2分)
N因此所需的信道带宽应满足:
Rb5?104B???5.02?103Hz……(1分)
log2?1?1000?log21?SN这说明信道带宽至少应为5.02kHz。
2.解:由于带通滤波器的过渡带只能做到中心频率的1%,可得:
0.3kHz第一级调制器的中心频率最大为:?30kHz;
10.3kHz第二级调制的中心频率最高为:?3030kHz?40MHz;
1030.3kHz第三级调制的中心频率最高为: ?40MHz;……………(1分)
1%所以,需要三级调制才能用滤波法实现载频为40MHz的单边带调制。 对各级载波的要求为:
第一级:6.8kHz 第三级:fc3=40MHz………………………………(2分) 设过渡带可放宽到ηω, 2f2f2?300Hzfc2?c1fc3?c2?40MHz 由:fc1???????????可得:???3300根据以上条件设计调制系统如下: 840?106?0.039fc1?15kHzfc2?750kHz …(3分) 频谱图如下: ……(2分) 3.解:(1)m序列发生器方框图如下: D1 D2 D3 D4 ……(4分) (2)初始状态为:0 0 0 1 状态转移过程 末级输出 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0…………………………………(5分) m序列为100011110101100……………………………………………………(1分) 4.解:(1)相干解调接收端方框图如下图所示: BPF LPF 抽样判决 位同步 载波 恢复 码反 变换 ……(7分) (2)因为二进制系统频带宽利用率为1 B?Rb?8Mbit/s…………………………………………………所以:(2分) 数据速率加倍3倍,频带利用率也增加3倍即: logM=3,因此 M=8,采用8PSK调制方式……………………………(3分) 5.解:(1)滤波器输出信号的频谱M1???为 M1????M???H1??? 其最高频率为f1??1。由抽样定理可知抽样速率应满足fs?2f1……(2分) 2? (2)当抽样速率fs?3f1时,已抽样信号ms?t?的频谱函数为 12?Ms????M1????2?T?n????????n??s??fsms?t?的频谱信号如图所示 n????M???2?nf?1s……(3分) …………(2分) (3)根据信号无失真传输原理,接收网络的传输函数H2???应设计为 ?1 ???1?H2?????H1??? ?0, 其他??此时能有ms?t?不失真地恢复m?t?。…………………………………………(5分) *密* 西南科技大学2010—2011学年第2学期 《通信原理》期末考试试卷(B卷) 课程代码: 2 2 3 1 9 4 3 0 0 命题单位: 学院: 班级: 姓名: 信息工程 学院 学号: 通信 教研室 一、填空题(每空1分,共20分) 1.已知二元离散信源只有“0”、“1”两种符号,若“1”出现概率为1/3,那么出现“0”的信息量为 bit。 2.由N个符号组成的离散信源,在 情况下有最大熵,最大熵是 。 3.间接调相的实现方法分两步,先是将调制信号 ,然后对载波 。 4.单频正弦信号频率fm=3kHz,调频指数βFM=5,调频信号的带宽为_______。 5.模拟信号转变为数字信号需要经过以下三个过程:_________、__________和__________。 6.对于动态范围大的信号,为了改善量化信噪比,通常采用_________技术。 7.简单增量调制ΔM中主要存在 噪声和 噪声,其中 噪声是量阶过大造成的。 8.PCM基群帧速率是 ,二次群速率是 。 9.已知两码组为(00000)、(11111),若用于检错能检出 位错,若用于纠错能纠出 位错。 10.模拟调制系统中,当采用 方式进行解调时存在门限效应。 11.希尔伯特变换用于宽带调频系统,实质上是一个 网络,对输入信号f(t)中的任意频率分量 。 二、选择题(每题2分,共10分) 1.设基带信号是最高频率为3.4kHz的语音信号,则AM信号带宽为 SSB信号带宽为 。 ( ) A.3.4kHz 1.7kHz B.3.4kHz 6.8kHz C.6.8kHz 3.4kHz D.13.6kHz 6.8kHz 2.均匀量化中每增加两位编码,量化信噪比提高 分贝 ( ) A.12 B.9 C.6 D.34 3.通信系统中的高斯白噪声,它的概率密度函数为 分布,功率谱密度为 分布。 ( ) A.高斯 均匀 B.瑞利 均匀 C.瑞利 高斯 D.均匀 高斯 4.在2ASK、2PSK、2FSK、2DPSK等4个通信系统中,有效性相同的通信系统是 ( ) A.2ASK、2PSK B.2PSK、2DPSK C.2FSK、2PSK D.2ASK、2PSK和2DPSK 5.由4级移位寄存器产生的m序列,其周期为 ( ) A.13 B.14 C.15 D.16 三、简答题:(每题4分,共20分) 1.信道容量是如何定义的?连续信道容量和离散信道容量的定义有何区别? 2.什么是线性调制?常见的线性调制有哪些? 3.什么是低通型信号的抽样定理?什么是带通型信号的抽样定理? 4.什么是误码扩散(也称差错传播)?如何解决误码扩散问题? 5.二进制键控调相分为绝对调相(2PSK)和相对调相(2DPSK),为什么要采用相对调相? 四、综合题(共50分) 1.(8分)黑白电视图像每幅含有3×105个像素,每个像素有16个等概出现的亮度等级。设信道中信噪功率比为30dB,试计算用40ms传送一幅该黑白电视图像所需的最小信道带宽。 2.(8分)用90°相移的两个正交载波可以实现正交复用,即两个载波可分别传输带宽相等的两个独立的基带信号f1(t)和f2(t),而只占用一条信道。试证明无失真恢复基带信号的必要条件是:信道传递函数H(f)必须满足: H(fc?f)?H(f?fc),0?f?W。 3.(10分)已知二元信息序列为10110000000110000001,试写出它的AMI码和HDB3码,并画出波形。 4.(12分)采用QPSK调制传输9600bit/s数据,求: (1)画出QPSK调制系统的原理方框图; (2)求最小理论带宽; (3)如传输带宽不变,数据速率加倍,调制方式应如何改变。 5.(12分)如图(a)所示,已经某信号m(t)的频谱M???为理想矩形,将它通过传递函数为H1???的滤波器后再进行理想抽样。 (1)抽样速率为多少? (2)若抽样速率fs?3f1,试画出已抽样信号ms(t)的频谱; (3)接收网络H2???应如何设计,才能由ms?t?不失真地恢复m?t?。 (a) (b) *密* 参考答案及评分细则 西南科技大学2010—2011学年第2学期 《通信原理》期末考试试卷(B卷) 2 2 3 1 9 4 3 0 0 命题单位: 信息工程 学院 通信 教研室 课程代码: 一、填空题(每空1分,共20分) 1.0.585bit (注:I?log22.等概 logN; 3.积分 调频; 4.36kHz; 5.抽样 量化 编码; 6.数字压扩 7.斜率过载 颗粒 颗粒; 8.2048Mb/s 8448 Mb/s; 9.4 2; 10.包络检波(或非相干解调); 11.宽带相移 相移90°; 3?0.585bit); 2二、选择题(每题2分,共10分) 1.C 2.A 3.A 4.D 5.C 三、简答题:(每题4分,共20分) 1.答:信道容量是信道最大可能的传输信息速率;………………………(1分) 对离散信道,其定义为:对于一切可能的信息源概率分布,信道传输信息速率R的最大值称为信道容量,记为C,即: C?Rmax?max[H(X)?H(X|Y)]?r………………(1分) 对连续信道,设信道的带宽为B,输出的信号功率为S,输出加性高斯 S?白噪声功率为N,则该连续信道的信道容量为:C?Blog2?(2分) ?1??(bit/s)。 ?N? 2.答:线性调制是正弦波的幅度随调制信号作线性变化的过程,在频谱上已调 信号的频谱是基带信号频谱的平移或线性变换;……………………………(2分) 常见的线性调制有常规振幅调制(AM)、抑制双边带调制(DSB)、残留边带调制(VSB)和单边带调制(SSB)等。…………………………………(2分) 3.答:低通型信号抽样定理:一个频带限制在(0,fH)内的时间连续信号m(t),如果以TS≤1/2fH的时间间隔对它进行等间隔抽样,则m(t)将被所得到的抽样值完全确定。……………………………………………………………………(2分) 带通型信号抽样定理:对最高频率为fH、最低频率为fL、带宽为B(B=fH-fL)的带通型信号m(t),fH可表示为:fH=nB+kB,0≤k<1,式中n是小于fH/B的最大 ?k?整数。这时,能恢复出带通信号m(t)的最小抽样频率为fS?2B?1??。(2分) ?n? 4.答:在部分响应基带传输系统中,因部分响应信号的当前抽样值与其它信码的串扰值有关,使得在传输过程中当某个抽样值因干扰发生差错时,不但造成接收端当前恢复值错误,而且会影响到以后所有恢复值的错误,此现象称为误码扩散(或差错传播);……………………………………………………………(3分) 在发送端相关编码之前先进行预编码,可解决误码扩散问题。……(1分) 5.答:在采用绝对调相(2PSK)时,由于本地参考载波有0、л模糊度而使得解调得到的数字信号可能极性完全相反,即1和0倒置,对于数字传输来说这是不允许的。为了克服相位模糊度对相干解调的影响,最常用而又有效的办法就是采用相对调相(2DPSK)。 四、综合题(共50分) 1.解:由题可知:每个像素的平均信息量为: H(X)?log216?4(bit/符号)……………………(1分) 每幅图像所含的平均信息量为: I?3?105?4?1.2?106(bit)……………………(2分) 用40ms传送一幅图片像需的信息传输速率为: I1.2?1067Rb???3?10(bit/s)………………(2分) ?3t40?10信道容量必须满足C≥Rb,即: C?Blog21?S?Rb…………………………(2分) N因此所需的信道带宽应满足: Rb3?107B???3.01?106Hz……(1分) log2?1?1000?log21?SN这说明信道带宽至少应为3.01MHz。 2.解:根据题意可得下图: ????Si(t)?f1(t)cos?ct?f2(t)sin?ct 令F1(?)?F[f1(t)]1Si(?)?[F1(???c)?[F1(???c)?jF2(???c)?jF2(???c)] 2So(?)?H(?)Si(?)…(2分) F2(?)?F[f2(t)] …(1分) 1?H(?)[F1(???c)?F1(???c)?jF2(???c)?jF2(???c)]2fo'2(t)?So(t)sin?ct 又∵fo'1(t)?So(t)cos?ct1Fo'1(?)?H(???c)[F1(??2?c)?F1(?)?jF2(??2?c)?jF2(?)]4∴ 1?H(???c)[F1(?)?F1(??2?c)?jF2(?)?jF2(??2?c)]41H(???c)[?jF1(??2?c)?jF1(?)?F2(??2?c)?F2(?)]4…(1分) 1?H(???c)[jF1(?)?jF1(??2?c)?F2(?)?F2(??2?c)]4Fo'1(?)和Fo'2(?)分别经过低通滤波器后得: Fo'2(?)? 11H(???c)[F1(?)?jF2(?)]?H(???c)[F1(?)?jF2(?)]44 1j?F1(?)[H(???c)?H(???c)]?F2(?)[H(???c)?H(???c)]441jFo'2(?)?F2(?)[H(???c)?H(???c)]?F1(?)[H(???c)?H(???c)] 44…………(2分) 要无失真地恢复出Fo'1(?)和Fo'2(?),要求: Fo'1(?)?………………(2分) 即:H(fc?f)?H(f?fc),0?f?W11此时:Fo1(?)?F1(?)H(???c) Fo2(?)?F2(?)H(???c) 22 3.解: H(???c)?H(???c),0???2?W (5分) (5分) 4.解:(1)QPSK调制系统的原理方框图如下图所示: …………(4分) (2)最小理论带宽为: B?R9600??4800Hzlog42……………………(3分) (3)因为:传输带宽不变,数据速率加倍, 所以:频带利用率加倍,logM=4,因此 M=16,………………(2分) 故应采用16PSK调制方式。………………………………………(3分) 5.解:(1)滤波器输出信号的频谱M1???为 M1????M???H1??? 其最高频率为f1??1。由抽样定理可知抽样速率应满足fs?2f1……(2分) 2?(2)当抽样速率fs?3f1时,已抽样信号ms?t?的频谱函数为 12?Ms????M1????2?T?n????????n??s??fsms?t?的频谱信号如图所示 n????M???2?nf?1s……(3分) …………(2分) (3)根据信号无失真传输原理,接收网络的传输函数H2???应设计为 ?1 ???1?H2?????H1??? ?0, 其他??此时能有ms?t?不失真地恢复m?t?。…………………………………………(5分) 西南科技大学2011-2012-2学期 《通信原理》本科期末考试试卷(A卷) 课程代码 2 2 3 9 9 4 7 0 0 命题单位 信息学院:通信教研室 一、填空题(每空1分,共20分) 1、在数字通信系统中,其重要的质量指标“有效性”和“可靠性”分别对应 和 。 2、由N个符号组成的离散信源,当信源符号满足 分布时,熵最大;此时熵为 。 3、AM系统在 情况下会出现门限效应。 4、残留边带滤波器的传输特性H(w)应满足 。 5、差分脉冲编码(DPCM)是对 与 的差值进行编码。 6、简单增量调制中,当信号频率过高,会产生 噪声;当信号变化较缓慢时,会产生 噪声。 7、采用非均匀量化的目的是要使 在一定范围内保持平稳。 8、PCM基群帧速率是 ,二次群速率是 。 9、DPCM编码中的预测增益Gp的定义是 。 10、在数字信号的最佳接收中,常用的“最佳”准则是指 和 。 11、单极性归零码中的单极性是指 ,归零是指 。 12、BPSK为克服相位模糊度对相干解调的影响,常用的方法是对调制器输入的数字基带信号采用 编码。 13、2DPSK,2ASK,2PSK和2FSK,采用相干解调时,抗信道加性高斯白噪声性能从好到坏排列顺序 。 二、单选题(每题2分,共10分) 1、设基带信号是最高频率为6kHz的信号,则DSB信号带宽为 ,SSB信号带宽为 。( ) A.12kHz 12kHz C.12kHz 6kHz B.6kHz 6kHz D.6kHz 12kHz 2、单频正弦信号频率fm=5kHz,调频指数βFM=5,调频信号的带宽为 。( ) A. 5kHz C. 40Hz B. 20kHz D. 60kHz 3、PCM通信中,采用的二进制码组是 。( ) A. 自然二进制码组 C. 格雷二进制码组 B.折叠二进制码组 D.循环二进制码组 4、已知某模拟信号频率范围为(20kHz~22kHz),对其进行数字化,其最小抽样频率为 。( ) A. 2kHz C. 22 kHz B. 4kHz D. 44kHz 5、正交调幅星座图上的点数越多,则频带利用率越 ,抗干扰能力越 。( ) A.低,差 C.高,差 B. 低,强 D. 高,强 三、简答题(每题6分,共30分) 1、简要说明HDB3的编码规则。 2、为什么在模拟通信中很少使用相位调制,而在数字通信中经常使用相移键控? 3、QAM调制的中文含义是什么?比较16PSK与16QAM调制的带宽与抗噪声性能。 4、说明数字基带信号的功率谱包含哪两部分?与单个脉冲波形有什么关系?定时信号由哪部分决定? 5、什么是误码扩散(也称差错传播)?用什么方法可以解决误码扩散问题? 四、综合题(共40分) 1、某一待传输的图片约含4×106个像素。为了很好地重现图片需要16个亮度电平,假如所有这些亮度电平等概率出现,试计算用3分钟传送一张图片时所需的信道带宽(设信道中信噪功率比为30dB)(6分) 2、某调频波为:SFM(t)?10cos(2?10?t?10cos2000?t),KFM=2,试确定: (1)该信号的最大频偏和带宽; (2)调制信号f(t)的形式。(8分) 3、对语音信号采用12位线性编码,如果信号的动态范围为40dB,在整个动态范围内信噪比最低能达到多少?(8分) 4、已知本原多项式八进制数字表示为23,试用移位寄存器构造一m序列发生器。假设初始状态为0001,画出m序列发生器方框图,推出它所产生的m序列(写出求解过程)。(8分) 5、一个2DPSK数字通信系统,信息速率为Rb,输入数据为110100010。 (1)写出相对码(设相对码的第一个比特为1); (2)画出DPSK发送方框图; (3)写出DPSK发送信号的载波相位(假设第一个比特的DPSK信号的载波相位为0相)。(10分) 6 西南科技大学2011-2012-2学期 《通信原理》本科期末考试试卷(A卷) 参考答案及评分细则 课程代码 2 2 3 9 9 4 7 0 0 命题单位 信息学院:通信教研室 一、填空题(每空1分,共20分) 1、传输速率 误码率 2、等概率 logN 3、包络检波且小信噪比时 4、在载频两边具有互补特性 (H(w-wc)+H(w+wc)=常数) 5、输入信号;预测信号 6、过载 颗粒 7、信噪比 8、2048kb/s(或2.048M/S) 8448kb/s(或8.448M/s) 9、输入信号的功率与差值信号功率之比 10、最大输出信噪比 最小差错概率 11、用高电平和零电平表示二进制信息“1”和“0” 发送1时在整个码元期间只持续一段时间,其余时间返回零电平 12、差分 13、2PSK 2DPSK 2FSK 2ASK 二、选择题(每题2分,共10分) 1~5 CBBBC 三、简答题(每题6分,共30分) 1、在HDB3编码中,“1”交替地用+1与-1的半占空归零码,当出现4连0时,用取代节B00V和000V代替,B表示符合极性交替规律的传号,V表示破坏极性交替规律的传号,选取替代节规则是时两个相邻V脉冲之间的B脉冲数目为奇数。 评分标准:1、正确回答出“1”编码的得3分;2、正确回答出取代节得3分。 2、模拟通信中相位调制,当相移常数保持不变时,调相的频带宽度随着频率的增加而比例地增大;这对于充分利用传输信道的频带是不利的;在数字通信中,PSK的误比特率比其它调制方式低。 评分标准:1、正确回答出相位调制特点得3分;2、正确回答出PSK特点得3分; 3、QAM是指正交幅度调制。16QAM的抗噪声性能优于16PSK,两者的带宽均为基带信号带宽的两倍。 评分标准:1、正确回答出QAM定义得2分;2、正确回答出带宽比较的得2分;3、正确回答出抗噪声性能比较的得2分。 4、数字基带信号s(t)的功率谱密度Ps(ω)通常包括两部分:由交变波形成的连续谱Pu(ω)及由稳态波形成的离散谱Pv(ω)。功率谱是单个脉冲波形频谱函数的平方成正比;定时信号由离散线谱决定。 评分标准:1、正确回答出功率谱特点得2分;2、正确回答出与单个脉冲波形关系的得2分;3、正确回答出定时信号决定的得2分。 5、在部分响应基带传输系统中,因部分响应信号的当前抽样值与其它信码的串扰值有关,使得在传输过程中当某个抽样值因干扰发生差错时,不但造成接收端当前恢复值错误,而且会影响到以后所有恢复值的错误,此现象称为误码扩散(或差错传播); 在发送端相关编码之前先进行预编码,可解决误码扩散问题。 评分标准:1、正确回答出误码扩散的得3分;2、正确回答出预编码的得3分。 四、综合题(共40分) 1、(6分)由于电平亮度有16个,因此每个像素所含的平均信息量为: H(x)?log216?4(bit/符号)……………………(1分) 该幅图片所含的平均信息量为: I=4创1064=1.6?107(bit)…………………(1分) 用3min传送一幅图片所需的信息传输速率为: I1.6′107Rb===8.89?104(bit/s)………………(1分) t3′60信道容量必须满足C≥Rb,即: C?Blog21?S因此所需的信道带宽应满足: ?N??R…………………………(2分) bB?log21+S(RbN)8.89′104淮8.92103Hz……(1分) log2(1+1000)这说明信道带宽至少应为8.92kHz。 2、(8分)1)该调频波的瞬时角频率为 w=2磒106-10磒2000sin2000pt 最大频偏 ?fmax?10?2000?/2??10kHz 调频指数?FM?f10?103???10 3f103带宽BFM?2(?FM?1)f?2?(10?1)?10?22kHz 2)相位偏移?(t)?10cos2000?t,根据 d?(t)?KFMf(t)可得: dt2p?104f(t)=-sin2000pt=-p磒104sin2000t KFM评分标准:1、正确回答出最大频偏和带宽各得2分;2、正确回答出f(t)得4分。 23、(8分)因为:SNR?[S/?E]dB?4.77?20lgD?6.02n 其中:D是信号有效值与最大量化电平的比值。 (D?Am2?1(Am), V2V)20lgD?20lg(Am1A)?20lg()?20lg(m)?3.01dB??40dB?3.01dB VV2带入公式可算出SNR等于34dB。 评分标准:1、正确回答出SNR关系式得3分;2、正确回答出D关系式得3分;3、正确计算出SNR得2分。 4、(10分)八进制23对应着二进制为010011,所以本原多项式为X4+X+1。 m序列发生器方框图如下: (2)初始状态:0 0 0 1 状态转移过程:1 0 0 0 末级输出:1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 m序列为100011110101100 D1 D2 D3 D4 评分标准:1、正确写出本原多项式表达式得2分;2、发生器方框图正确得3分;3、求解过程正确得3分;4、m序列正确得2分。 5、(12分)(1)输入数据为1 1 0 1 0 0 0 1 0 相对码: 1 0 0 1 1 1 1 0 0 (2)DPSK 发送方框图 二进制信息 相对码 双极性码 DPSK信号 ————? 差分编码 ———? 极性变换 ————? 相乘器 ————? ↑ 载波发生器 (3)DPSK载波发生的相位:第一个比特的DPSK信号的载波相位为0相 输入数据为 1 1 0 1 0 0 0 1 0 相对码: 1 0 0 1 1 1 1 0 0 载波相位: 0 π π 0 0 0 0 π π 评分标准:1、正确画出相对码得3分;2、正确画出DPSK方框图得3分;(3)、正确画出载波相位得4分。 西南科技大学2011-2012-2学期 《通信原理》本科期末考试试卷(B卷) 课程代码 2 2 3 9 9 4 7 0 0 命题单位 信息学院:通信教研室 一、填空题(每空1分,共20分) 1、输出信噪比是描述模拟通信系统的 指标,常用单位是 。 2、由4个符号所组成的离散信源,当信源符号出现统计独立且概率分布满足 时信源熵最大,此时信息熵为 bit/符号。 3、高斯白噪声是指噪声的概率密度服从 分布,功率谱密度服从 分布。 4、希尔伯特变换用于宽带调频系统,实质上是一个 网络,对输入信号f(t)中的任意频率分量 。 5、为改善调频系统的信噪比,在发送端对输入信号的高频分量的提升称为 ,解调后对高频分量的压低称为 。 6、根据抽样定理,如果要对频带限制在f以下的低通信号进行抽样,则抽样频率fs必须满足 。 7、PCM30/32制式中一复帧包含有 个基群帧,而每一基群帧又包含有 个时隙,每个时隙包含有 比特。 8、简单增量调制的量化信噪比与 的三次方成正比。 9、均匀量化不过载量化噪声与信号的统计特性无关,只和 有关。 10、数字系统中串扰较严重时,我们可以利用 对系统的幅频和相频特性进行补偿。 11、PSK调制相干解调的关键是要产生一个 载波。 12、双极性非归零码中的双极性是指 。 13、根据奈奎斯特第一准则,传输速率为8.448 Mbit/s 的二进制数字信号,在理想情况下要求最小传输信道的带宽为 。 二、单选题(每题2分,共10分) 1、设基带信号是最高频率为3.4KHz的语音信号,则AM信号带宽为 ,SSB信号带宽为 。 ( ) A. 3.4kHz 1.7kHz C. 6.8kHz 3.4kHz 2、单频正弦信号频率fm=2kHz,调频指数βFM=4,调频信号的带宽为 。( ) A. 2kHz C. 4kHz B. 20kHz D. 24kHz B. 3.4kHz 6.8kHz D. 13.6kHz 6.8kHz 3、已知某模拟信号频率范围为(11kHz~15kHz),对其进行数字化,其最小抽样频率为 。( ) A. 4kHz C. 10kHz B. 8kHz D. 30kHz 4.下列基带传输码型中,存在线谱的是 。( ) A. 单极性非归零码 C. AMI码 B.占空比为50%的单极性归零码 D.双极性码非归零码 5. 下列数字调制系统中,传输相同信号占用传输信道最宽的是 。( ) A. 2ASK C. 2FSK B. 2DPSK D. 64QAM 三、简答题(每题6分,共30分) 1、什么是奈奎斯特带宽?说明奈奎斯特第一准则:抽样点无失真传输的充要条件。 2、什么是门限效应?AM信号采用什么解调方法可能会出现门限效应? 3、匹配滤波器的“匹配”二字的含义是什么?简要说明匹配滤波器的主要特征。 4、为什么2PSK调制会产生“相位模糊”?用什么方法来解决“相位模糊”? 5、数字基带信号的功率谱有什么特点?它的带宽主要取决于什么? 四、综合题(共40分) 1、已知电话信道的带宽为3.4kHz,求:1)接收端信噪比S/N=30dB时信道的容量;2)若要求该信道能传输6800b/s的数据,则接收端要求最小信噪比S/N为多少dB?(6分) 2、已经消息信号频带为300至3400HZ,用滤波法实现单边带调制,载频为20MHZ。假设带通滤波器过渡带只能做到中心频率的1%,画出单边带调制系统的方框图,标出各级载波频率。(8分) 3、某二进码序列如下,画出对应传号差分码和HDB3 码波形。(8分) 二进码序列: 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 4、采用QPSK调制传输9600bit/s数据,求: (1)画出QPSK调制系统的原理方框图; (2)求最小理论带宽; (3)如传输带宽不变,数据速率加倍,调制方式应如何改变。(10分) 5、若13折线A律编码器的过载电平V=5V,输入抽样脉冲幅度为 -0.9375V。设最小量化间隔为2个单位,最大量化器的分层电平为4096个单位。求输出编码器的码组,并计算量化误差。 编码表如下。(8分) 西南科技大学2011-2012-2学期 《通信原理》本科期末考试试卷(B卷) 参考答案及评分细则 课程代码 2 2 3 9 9 4 7 0 0 命题单位 信息学院:通信教研室 一、填空题(每空1分,共20分) 1、可靠性 dB 2、均匀分布(1/4 1/4 1/4 1/4) 2bit/符号 3、高斯 均匀 4、宽带相移 90度相移 5、预加重 去加重 6、大于2f 7、16 32 8 8、采样频率 9、量化间隔 10、频域均衡、时域均衡(或均衡) 11、同频同相 12、“1”“0”分别用正负电平表示 13、4.224MHz 二、选择题(每题2分,共10分) 1~5 CBCBC 三、简答题(每题6分,共20分) 1、无失真传输码元周期为T的抽样序列时,所需要的最小传输频带宽度为0-1/2T。1/2T称为奈奎斯特带宽。奈奎斯特第一准则:抽样点无失真传输的充要条件是:在本码元的抽样时刻上有最大值,其他码元的抽样时刻信号值为零,即抽样点上无码间串扰。 评分标准:1、正确回答出奈奎斯特带宽得2分;2、正确回答奈奎斯特第一准则得4分。 2、在小信噪比时,解调器输出信号无法与噪声分开,有用信号“淹没”在噪声中,这时输出信噪比不是按比例地随着输入信噪比下降,而是急剧下降,这种现象叫做门限效应。AM采用包络检波法可能会出现门限效应。 评分标准:1、正确回答出门限效应概念得4分;2、正确回答出包络检波得2分。 3、匹配滤波器的“匹配”是指输出信噪比达到最大;匹配滤波器的主要特征:滤波器的传递函数与信号功率谱的复共轭成正比;输出信号是输入信号自相关函数的K倍;匹配滤波器的冲击响应是输入信号S(t)的镜像平移;输出最大信噪比为的能量。 评分标准:1、正确回答出匹配含义得2分;2、正确回答出匹配滤波器的主要特征得4分。 4、PSK相干解调时恢复出的本地载波可能与所需要的理想本地载波同相,也可能反相,这种相位关系的不确定称为“相位模糊”。在调制器输入前的数字信号采用差分编码的方法解决“相位模糊”。 评分标准:1、正确回答出“相位模糊”原因得4分;2、正确回答出差分编码得2分。 5、数字基带信号s(t)的功率谱密度Ps(ω)通常包括两部分:由交变波形成的边续谱Pu(ω)及由稳态波形成的离散谱Pv(ω)。其中连续谱总是存在的,而离散谱在某些特殊情况下不存在或某些离散谱分量不存在; 数字基带信号的带宽主要取决于连续谱。 评分标准:1、正确回答出功率谱特点得4分;2、正确回答出带宽取决于连续谱的得2分。 2ES。ES为观察间隔内信号no四、综合题(共40分) 1、(6分)根据C=Wlog21+S(N,算出信道容量 )C=3400log2(1+1000)=3.39′104b/s。 S/N=2C/W-1≥2R/W-1 (1) =26800/3400-1=3,所以S/N为10log3=4.77dB 评分标准:1、正确写出C公式得3分;2、正确计算出信道容量C得1分;3、正确写出公式(1)得1分;4、正确计算出S/N得1分。 2、(8分)需要三级调制。 评分标准:1、正确画出三级调制得4分;2、正确回答出载频得4分。 3、(8分)二进码序列: 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 二进码序列: 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1传号差分码: B+0B-B+000V+000B-B+B-00V-00B+HDB3码: 评分标准:1、正确画出传号差分码得3分;2、正确画出HDB3码得5分,(填充节各1分共2分,归零码1分,交替变换2分)。 4、(10分) (2)B=R9600==4800Hz log42(3)数据速率加倍,频带利用率加倍,logM=4,因此 M=16,采用16PSK 评分标准:1、原理框图正确得4分;2、最小理论带宽计算正确得3分;3、16PSK回答正确得3分。 5(8分)、将输入信号转换成量化单位为:因为小于0,故C1=0;-0.9375*4096/5=-768,768大于512,输入信号落入第五段,故C2C3C4=101;(768-512)/32=8,所以段内编码落入第8段,C5C6C7=1000,所以编码后码组为0 111 1000。 编码码组为0 111 1000,输出的量化电平值为-(512+8*32+32/2)=-784,量化误差为-768+784=16。 评分标准:1、编码中C1正确得1分;C2C3C4正确得3分;C5C6C7正确得3分;2、量化误差正确得1分。
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