随机信号分析李晓峰答案

习题一

1. （略）

2. 两个二元消息符号X1与X2的取值及概率分别为：

X1 a1 a2 0.3 0.7

X2 a1 a2 a3 a4 0.3 0.2 0.3 0.2 P PM 求它们的熵。

解：利用式H(X)???Pilog2Pii?1易见，

H(X1)??0.3log20.3?0.7log220.7?0.8812(bit)

(bit)

H(X2)??2?0.3log0.3?2?0.2log0.2?1.9713. （略）

4. 假定电话按键由10个数字、“*”与“#”组成，按压每个数字键的概率均为0.099，按

压“*”或“#”的概率各为0.005，拨号速率为2次/s。试求（1）每次按键产生的熵与连续拨号的熵率？（2）如果每次按键采用4位二进制表示，拨号产生的二进制数据率（二元符号率）？ 解：

M（1）利用式H(X)???Pilog2Pii?1，

H??10?0.099log20.099?2?0.005log20.005?3.356连续按键产生的熵率

bits/key

R?HT?3.356bits/key0.5s/key?6.712bits/s

（2）拨号产生的二进制数率,

4bit/key?2key/s?

当李晓峰成为SKY我推荐这本书的理由是：因为这本书 能让我们觉得其实我们每个人都有成 为非凡人的潜质，仅仅看我们够不够 努力、够不够坚持、够不够讲方法而 已。总之是一本很热血、很青春的书， 推荐大家阅读！

作者简介Sky,原名李晓峰，曾代表中国队参加世界 电子竞技大赛，在代表世界电子竞技最高 水平的WCG上取得了令国人瞩目的辉煌成 绩， 让五星红旗飘扬在全球电子竞技的最高峰。 Sky2006年再次获得了WCG 的世界冠军，成为卫冕WCG魔兽争霸项目 的世界第一人，并且进入了WCG 名人堂，与BOXER等电子竞技前辈享受同 等高的荣誉。

内容提要

李晓峰出生在一个小县城里，他的父亲是医生，母亲是下岗工人。随 着李晓峰的姑姑远嫁他乡，爷爷奶奶也需要新的人来照顾，加上家里 三个越来越大的孩子，一家七口的重担就全压在薪水微薄的父亲肩上。 巨大的压力让人到中年的父亲脾气暴躁，而只有十几岁不懂事的李晓 峰就成了经常挨打的对象。 对于李晓峰来说，本应跟同龄的孩子一样，努力学习，立志考一所优 秀的大学，之后找一份稳定的工作，之后娶妻生子终老一生。这也是 他父母为他计划好的人生。 但故事如果是这样的，可能也就没有这本书的存在了。 李晓峰选择了与父母意

第五章1 4 6 8 9 10 11 19 20 21 22

1 已知某2ASK系统的码元速率为1000波特，所用载波信号为

Acos?4??106t?。

（1） （2）

假定比特序列为{0110010}，试画出相应的2ASK信号波形示意图； 求2ASK信号第一零点带宽。

6f?2?10Hz， R?R?1000bps解：由b，csTbfc2?106???2000 TcRb1000（1）一个码元周期内有2000个正弦周期：

?an?s2ASK?t? （2）B00110010

?2Rb?2000Hz

4 某2FSK系统的速率为Rb?1Mbps，两个传输信号频率为f1?10MHz与

f0?12MHz，接收机输入信号的振幅A?40μV，AWGN信道的单边功率谱密度为N0?5?10?18W/Hz，试求传输信号的带宽、工作频带与系统的接收误码率。

（原题有误）

解： 由题，有f1?f0?2MHz与，故Rb?1 Mbps，

B2FSK?2?2?4M（Hz）

工作频带为：9M~13M Hz

EbA2TbA240?10?6由于， ????160，于是， ?186N02N02N0Rb2?5?10?1?10?Eb??（1）相干解调时系统的误码率：Pb?Q??N??Q1

篇一：现代通信原理李晓峰版一到三章部分答案

习题

第一章 2 4 6 10 11；

2 两个二元消息符号X1与X2的取值及概率分别为：

解：利用式H(X)???Pilog2Pi易见，

i?1

M

H(X1)??0.3log20.3?0.7log20.7?0.881

(bit)

H(X2)??2?0.3log20.3?2?0.2log20.2?1.971(bit)

4 假定电话按键由10个数字、“*”与“#”组成，按压每个数字键的概率均为0.099，按压“*”或“#”的概率各为0.005，拨号速率为2次/s。试求（1）每次按键产生的熵与连续拨号的熵率？（2）如果每次按键采用4位二进制表示，拨号产生的二进制数据率（二元符号率）？

解：

（1）利用式H(X)???Pilog2Pi，

i?1M

H??10?0.099log20.099?2?0.005log20.005?3.356bits/key

连续按键产生的熵率（信息速率）

R?

H3.356bits/key??6.712bitsT0.5s/key

/s

（2）拨号产生的二进制速率,

4bit/key?2key/s?8bits/s

6 假定容量为4.7GB的DVD盘可存储133分钟的数字音视频资料，试计算该数字音视频信号的数据率（二元符号

随机信号分析习题一

?1?e?x, x?0 1. 设函数F(x)??，试证明F(x)是某个随机变量?的分布函数。并求下列

, x?0?0 概率：P(??1)，P(1???2)。 2. 设(X,Y)的联合密度函数为

?e?(x?y), x?0, y?0， fXY(x,y)???0 , other求P?0?X?1,0?Y?1?。

3. 设二维随机变量(X,Y)的联合密度函数为 fXY(x,y)??1?exp??(x2?2xy?5y2)? ??2?1求：（1）边沿密度fX(x)，fY(y)

（2）条件概率密度fY|X(y|x)，fX|Y(x|y)

4. 设离散型随机变量X的可能取值为??1,0,1,2?，取每个值的概率都为1/4，又设随机变量Y?g(X)?X?X。 （1）求Y的可能取值

（2）确定Y的分布。 （3）求E[Y]。

5. 设两个离散随机变量X，Y的联合概率密度为：

3111fXY(x,y)??(x?2)?(y?1)??(x?3)?(y?1)??(x?A)?(y?A)

333试求：（1）X与Y不相关时的所有A值。 （2）X与Y统计独立时所有A值

第一章 随机过程基础

本章要点

概率论、随机变量、极限定理等等是随机信号分析与处理应用的理论基础。

本章主要内容：概率,随机变量及其概率分布,随机变量函数的分布，随机变量的数字特征，特征函数等概念。

基本内容

一、概率论 1、古典概型

用A表示所观察的随机现象（事件），在A中含有的样本点（基本事件）数为nA，则定义事件A出现的概率P?A?为 P?A?? 2、几何概型

用A表示所观察的随机现象（事件），它的度量大小为L?A?,则规定事件A出现的概率

nA n （1-1）

P?A?为 P?A?? 3、统计概率

L?A?L?SE?

（1-2）

对n次重复随机试验EC，事件A在这n次试验中出现的次数fn?A?称为频数。用事件A发生的频数fn?A?与试验次数n的比值Fn?A?称为频率

4、概率空间

P?A??Fn?A??fn?A?n

（1-3）

对随机试验E，试验的各种可能结果（称基本事件、样本点）构成样本空间SE（也称基本事件空间），在样本空间中的一个样本点或若干个样本点之适当集合称为事件域A（A中的每

随 机 信 号 分 析 习 题 参 考 答 案

北京工业大学 电控学院

2008.12.9

第 1 页 共 18 页

第一章 随机信号基础

1.2 设连续随机变量X的概率分布函数为： 求： 解：

F(x)?00.5?Asin[1x?0?2(x?1)]0?x?2x?2（1） 系数A （2）X取值在（0.5 ，1）内的概率P(0.5?x?1) （3） 求X的概率密度函数

（1） 因为X为连续随机变量，所以其分布函数处处连续。

即 limF(x)?F(0)

x?0有：lim{0.5?Asin[x?0?2(x?1)]}?0 解得：A?12

（2） 根据分布函数的性质：P(x1?x?x2)?F(x2)?F(x1)

P(0.5?x?1)?F(1)?F(0.5)?0.5?[0.5?0.5*22]?24

（3） 因为fX(x)?dFX(x)dx

当0?x?2时， fX(x)?dFX(x)dx(x?1)dFX(x)dx?12cos?2(x?1)*?2??4cos?2(x?1)

其他 fX(x)??0

?4fX(x)?0cos?20?x?2

else

1.3 试确定下列各式是否为连续随机变量的概率分布函数，如果是概率

窄带随机信号性能分析

一．摘要

窄带信号在通信系统中有着重要的意义，信号处理技术及通信网络系统与计算机分析技术的相互融合，都要求我们对研究分析随机信号经过系统的响应有一个深入的了解。本实验包括四部分：窄带信号及包络和相位检波分析，窄带随机信号的仿真与分析，希尔伯特变换在单边带系统中的应用，随机信号的DSB分析。主要涉及窄带滤波器的设计，高斯窄带信号包络的均值，均方值和方差的测定，相位概率密度函数的测定等。通过实验了解窄带信号在信号处理领域的应用。

复杂的实际通信系统可以通过抽象与仿真来研究它的特性。本实验通过MATLAB中的仿真出理想信号，并对其进行分析与测量。

二．实验特点与原理

1.窄带信号及包络和相位检波分析

一般无线电接收机中，通常都有高频或中频放大器，它们的通频带往往远小于中心频率f0，既有

?f??1 f0这种线性系统通称为窄带线性系统。

在通信、雷达等许多电子系统中，都常常用一个宽带平稳随机过程来激励一个窄带滤波器，这是在滤波器输出端得到的便是一个

窄带随机过程。若用示波器观测此波形，则可看到，它接近一个正弦波，但此正弦波的幅度和相位都在缓慢的随机变化。我们可以证明，任何一个实窄带随机过程X(t)都可以表示为：

第一章 随机过程基础

本章要点

概率论、随机变量、极限定理等等是随机信号分析与处理应用的理论基础。

本章主要内容：概率,随机变量及其概率分布,随机变量函数的分布，随机变量的数字特征，特征函数等概念。

基本内容

一、概率论 1、古典概型

用A表示所观察的随机现象（事件），在A中含有的样本点（基本事件）数为nA，则定义事件A出现的概率P?A?为 P?A?? 2、几何概型

用A表示所观察的随机现象（事件），它的度量大小为L?A?,则规定事件A出现的概率

nA n （1-1）

P?A?为 P?A?? 3、统计概率

L?A?L?SE?

（1-2）

对n次重复随机试验EC，事件A在这n次试验中出现的次数fn?A?称为频数。用事件A发生的频数fn?A?与试验次数n的比值Fn?A?称为频率

4、概率空间

P?A??Fn?A??fn?A?n

（1-3）

对随机试验E，试验的各种可能结果（称基本事件、样本点）构成样本空间SE（也称基本事件空间），在样本空间中的一个样本点或若干个样本点之适当集合称为事件域A（A中的每

习题

第一章 2 4 6 10 11；

2 两个二元消息符号X1与X2的取值及概率分别为：

X1 a1 a2 0.3 0.7

X2 a1 a2 a3 a4 0.3 0.2 0.3 0.2 P 求它们的熵。 P 解：利用式H(X)???Pilog2Pi易见，

i?1MH(X1)??0.3log20.3?0.7log20.7?0.881(bit)

H(X2)??2?0.3log20.3?2?0.2log20.2?1.971(bit)

4 假定电话按键由10个数字、“*”与“#”组成，按压每个数字键的概率均为0.099，按压“*”或“#”的概率各为0.005，拨号速率为2次/s。试求（1）每次按键产生的熵与连续拨号的熵率？（2）如果每次按键采用4位二进制表示，拨号产生的二进制数据率（二元符号率）？

解：

（1）利用式H(X)???Pilog2Pi，

i?1MH??10?0.099log20.099?2?0.005log20.005?3.356bits/key连续按键产生的熵率（信息速率）

R?H3.356bits/key??6.712T0.5s/keybits/s

（2）拨号产生的二进制速率,

4bit/key?2key