西南科技大学通信原理历年期末考试题及参考答案

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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__________和__________。

2、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。 3、模拟信号经抽样、量化所得到的数字序列称为________信号,直接传输这种信号称为___________。

4、目前最常用的多路复用方法为________复用和_______复用。

5、模拟信号转变为数字信号需要经过以下三个过程:_________ 、__________ 和 __________ 。

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 。理论上,四元信源的最大熵为 。 7、差分脉冲编码是对_________与_________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____________ 。 9、通常情况下,语音帧的帧周期为__________。

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_________。

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_________。

13、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。

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______。

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_________。 16、设计接收机的“最佳”准则基于_________和_________。

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

1

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,标出各点载波频率。

4

2

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

3

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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?) Nn0BS n0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

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)

5.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.

5

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。A(m) 2?1(Am)D?V2VAA120lgD?20lg(m)?20lg()?20lg(m)?3.01dB??40dB?3.01dBVV2?按此计算有 n>11.3 ?取12位编码

6

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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

7

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;

8

(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

9

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:

10

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?30kHz; 第一级调制器的中心频率最大为:

10.3kHz?3030kHz?40MHz; 第二级调制的中心频率最高为:

1030.3kHz?40MHz;?????(1分)第三级调制的中心频率最高为:

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?300Hz由:fc1?fc2?c1fc3?c2?40MHz

??????????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:

11

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

所以:(2分) B?Rb?8Mbit/s???????????????????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?12

(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)

13

*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

14

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?。

15

(a)

(b)

16

*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

17

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:

18

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)]2又∵fo'1(t)?So(t)cos?ctfo'2(t)?So(t)sin?ct

1Fo'1(?)?H(???c)[F1(??2?c)?F1(?)?jF2(??2?c)?jF2(?)]4∴

1?H(???c)[F1(?)?F1(??2?c)?jF2(?)?jF2(??2?c)]41Fo'2(?)?H(???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:

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) Fo'1(?)?19

要无失真地恢复出Fo'1(?)和Fo'2(?),要求:

H(???c)?H(???c),0???2?W即:H(fc?f)?H(f?fc),0?f?W11此时:Fo1(?)?F1(?)H(???c)Fo2(?)?F2(?)H(???c)

22 3.解:

??????(2分)

(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?20

(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)

21

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

22

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(1)该信号的最大频偏和带宽; (2)调制信号f(t)的形式。(8分)

23

6?t?10cos2000?t),KFM=2,试确定:

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)

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《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 24

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。

25

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)

b26

B?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),

V2VAm1A)?20lg()?20lg(m)?3.01dB??40dB?3.01dB VV2)20lgD?20lg(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:

D1

D2 D3 D4 27

(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

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。

28

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 29

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。( )

30

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

31

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)

32

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)

33

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)

34

1、(6分)根据C=Wlog21+S(N),算出信道容量C=3400log(1+1000)=

23.39′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)

35

(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:-0.9375*4096/5=-768,因为小于0,故C1=0;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。

36

(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:-0.9375*4096/5=-768,因为小于0,故C1=0;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。

36

本文来源:https://www.bwwdw.com/article/odyg.html

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