通信原理答案.doc

第一章1、数字通信的特点有哪些？答：数字通信具有以下几个主要特点。 （1）抗干扰能力强，无噪声积累（2）便于加密处理 （3）采用时分复用实现多路通信 （4）设备便于集成化、微型化（5）占用信道频带较宽2、消息源以概率发送5种消息符号。若每个消息符号出现是独立的，求每个消息符号的信息量。解：3、设4个消息符号，其出现概率分别为1/4、1/8、1/8、1/2。各消息符号出现是相对独立的。求该符号集的平均信息量。理论上，四元信源的最大熵为多少?(8分)解：4、已知仅存在加性高斯白噪声的信道容量为33.6，其信号噪声功率比为30，求此模拟信道的带宽为多少？ 解： 第二章1、为什么要进行调制？调制的主要功能有哪些？答：采用高频载波调制传输的主要原因有两个：（1）在无线通信中由于要传输的信息基本上都属于低频范围，如果将此低频信号直接发射出去，需要的发射和接收天线尺寸太大，辐射效率太低，不易实现。我们知道，天线如果要想有效辐射，需要天线的尺寸与信号的波长可以比拟。即使天线的尺寸为波长的十分之一，即，对于频率为1kHz的信号，需要的天线长度为30km，这样长的天线几乎是无法实现的。若将信号调制到10MHz的载波频率上，需要的天线长度仅为3m，这样的天线尺寸小，实现起来也比较容易。（2）在有线信道通信中可以实现频分多路复用。主要功能：（1）将消息变换为便于传输的形式（适应信道传输）。（2）提高性能，提高抗干扰性。（3）有效的利用频带（合并多路信号）。（4）容易辐射。（5）调制把基带信号频谱搬移到一定的频带范围以适应信道的要求。2、已调信号S（t）=（1+1.5cosmt）cosct，画出包络检波的输出波形。3、已知某调频波的振幅是10V，瞬时频率为Hz试确定：（1）此调频波的表达式；（2）此调频波的最大频偏、调频指数和频带宽度；（3）若调制信号频率提高到Hz，则调频波的最大频偏、调频指数和频带宽度如何变化？ 4、2MHz载波受l0kHz单频正弦调频，峰值频偏为l0kHz，求：（1）调频信号的带宽；（2）调频信号幅度加倍时，调频信号的带宽；(3）调制信号频率加倍时，调频信号的带宽；（4）若峰值频偏减为1kHz，重复计算（1）、（2）、（3）。 5、已知窄带调相信号为 若用相干载波相乘后再经过一个低通滤波器，问：（）能否实现正确解调？（）最佳解调时应为何值？解 : (1)Sp(t)=1/2cos(2-LPF:1/2cos(2) (cos=0)第3次作业答案1、请回答以下框图是哪种调制方式?解释框图中的名词。干扰抽样量化编码信道译码低通滤波器答：该框图对应的调制方式是脉冲编码调制(PCM)。简称脉码调制。抽样是把连续时间模拟信号转换成离散时间连续幅度的抽样信号；量化是把离散时间连续幅度的抽样信号转换成离散时间离散幅度的数字信号；编码是将量化后的信号编码形成一个二进制码组输出。译码是编码的逆过程，是将二进制码组转换成离散时间离散幅度的信号；低通滤波器是对译码输出的信号进行滤波。2、信号，抽样频率。求：（1） 抽样信号的频谱；（4分）（2） 要求无失真恢复S(t)，试求出对采用的低通滤波器的截止频率。（2分）（3） 无失真恢复S(t)情况下的最低抽样频率（2分）解：（1） 抽样信号的频谱为： S(f)f(Hz)90 110 140 160-160 140 110 -90250 340 360-360 -340 -250（2）截止频率 （3）最低抽样频率3、已知一基带信号，对其进行理想抽样：（1） 为了在接收端能不失真地从已抽样信号中恢复，试问抽样间隔应如何选择？（2） 若抽样间隔取为0.2s，试画出已抽样信号的频谱图。解：（1）基带信号可看成低通信号，其最高频率，所以抽样速率2-9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 f(Hz)（2）抽样间隔取为0.2s，抽样频率就为5Hz，所以有：4、12路载波电话信号占有频率范围为60-108kHz，求出其最低抽样频率并画出理想抽样后的信号频谱。解:f(kHz)-216-168-108-60-4821616810860485、已知窄带调相信号为 若用相干载波相乘后再经过一个低通滤波器，问：（）能否实现正确解调？（）最佳解调时应为何值？解 : (1)Sp(t)=1/2cos(2-LPF:1/2cos(2) (cos=0)第4次作业答案1、采用13折线A律编码，设最少的量化级为1个单位，已知抽样值为-95单位。（1）试求此时编码器输出码组，并计算量化误差（段内码用自然二进码）。（2）写出对应于该7位码（不包括极性码）的均匀量化11位码。解：（1）极性码，又6495128，所以码组位于第四段，段落码为，量化间隔为4。段内码为，所以编码器输出为；量化误差为3个单位。（2）对应的均匀量化11位码为2、M获得应用的原因有哪些？答：（1） 在比特率较低时，M的量化信噪比高于PCM。（2） M抗误码性能好，能工作于误码率为10-210-3的信道。而PCM要求误码率：10-410-6。（3） M编译码器比PCM简单。3、已知输入语音信号中含最高音频分量，幅度为1V。若，则增量调制量化器的量阶解：4、设信号，其中，V。若被均匀量化为41个电平，试确定所需的二进制码组的位数和量化级间隔。解：因为，所以所需二进制码为6位。量化级间隔为：第五次作业答案1、设二进制符号序列为110010001110，试以矩形脉冲为例，分别画出相应的单极性码型，双极性码波形，单极性归零码波形，双极性归零码波形，二进制差分码波形。答：2、已知二元信息序列为10110000001100001，分别画出AMI码、HDB3码的波形。解：AMI码10110000001100001HDB3码3、设某个基带传输的传输特性如下图所示。其中为某个常数（）；1）试检验该系统能否实现无码间干扰传输？2）试求改系统的最大码元传输速率为多少？这时的系统频带利用率为多大？解：1）很明显，该系统的传输特性的图形是对称的。根据奈奎斯特准则，当系统能实现无码间干扰传输时，应满足：容易验证，当时，系统是可以实现无码间干扰传输的。2）系统最大码元传输速率而系统带宽为.W0所以系统的最大频带率 4、从下面的眼图模型可以说明哪些问题？（10分）答：从上眼图说明以下几个问题：（1）最佳抽样时刻应在“眼睛”张开最大的时刻；（2）对定时误差的灵敏度由眼图的斜边之斜率确定，斜率越大，对定时误差越灵敏；（3）阴影区的垂直高度表示信号畸变范围；（4）图中央横轴位置应对应判决门限电平；（5）在抽样时刻上，上下两阴影区的间隔距离之半为噪声容限。第6次作业答案1.设数字信息码流为10110111001，画出以下情况的2ASK、2FSK和2PSK的波形。(码元宽度与载波周期相同)解:t1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 11 0 1 1 0 1 1 1 0 0 11 0 1 1 0 1 1 1 0 0 12ASK2FSK2PSKttt 2. 假设在某2DPSK系统中，载波频率为2400Hz，码元速率为1200baud，已知相对码序列为1100010111。 （1）试画出2DPSK信号波形（注：相位偏移可自行假设）；（4分） （2）画出差分相干解调框图。若采用差分相干解调法接收该信号时，试画出解调系统的各点波形；（8分） 解：（1）设“0”：相位偏移=0 ，“1”：相位偏移=，参考信号相位为0，则2DPSK信号波形如图所示。（2）差分相干解调框图如下，各点波形如图所示。BPF相乘器延时TSLPF抽样判决 3.传码率为200波特的八进制ASK系统的带宽和信息速率。如果采用二进制ASK系统，其带宽和信息速率又为多少？解:(1) N=8时 B=2RB=2200=400HZ RB=Rblog28=2003=600b/S(2) N=2时 B=2RB=400H Rb=RB =200b/S4. 请画出初相位为的16PSK和16QAM的星座图。分别计算星座图上信号点间的最小距离。16PSK和16QAM哪一种调制方法的抗干扰能力更强？（10分）解：（1）16PSK和16QAM的星座图分别为：（每个图2分）（2）信号点最小距离为：（每个距离计算2分）（3）16QAM的抗干扰能力更强（2分）第7次作业答案1、平方环法提取载波中，锁相环起何作用？平方环法提取载波为何比平方变换法提取载波优越？ 答：由于锁相环具有良好的跟踪、窄带滤波和记忆性能，所以平方环法提取载波比平方变换法提取载波更优越。 2、如下图所示的插入导频法发端方框图中，不经相移，直接与已调信号相加输出，试证明接收端的解调输出中还有直流分量。证明：接收端框图如下图所示由发送端框图（不经相移），有在接收端解调后的输出经低通后，滤除高频分量，输出为含有直流分量，证毕。3、若七位巴克码组的前后全为“1”序列加于如下图所示的码元输入端，且各移位级寄存器的初始状态均为零，试画出识别器的输出波形。解：设判决门限为6，加入马克码移位寄存器识别器的码组为1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1识别器输出（判决前）1 0 1 2 1 0 1 1 1 1 3 1 1 7 1 1 1 3 1 1 1识别器输出波形（判决后）如下图所示。4、帧同步采用集中插入一个7位巴克码组的数字传输系统,若传输码速率为1Kb/s，误码率Pe=10-4，试分别计算允许错m=0和m=1位码时的漏同步概率P1和假同步概率P2各为多少?若每帧中的信号位为153，估算帧同步的平均建立时间。解：求漏同步概率P1当m=0时当m=1时求假同步概率P2当m=0时当m=1时求平均建立时间ts N=153+7=160 T=1/f=10-3当m=0时当m=1时第八次1画出数字复接系统方框图并说明各部分的作用。2为什么同步按位复接二次群的数码率不等于42.048Mbit/s。3各种业务信号复用进STM-N帧要经过哪三步？并简述它们的概念。4. 码分多路复用是什么？5. 请写出码长为16的Hadamard矩阵；验证此矩阵的第9行和第13行是正交的。 1答：数字复接系统方框图:数字复接系统由数字复接器和数字分接器组成。数字复接器是把两个或两个以上的支路（低次群）按时分复用方式合并成一个单一的高次群。由定时、码速调整和复接单元等组成。定时单元给设备提供一个统一的基准时钟；码速调整单元是把速率不同的各支路信号调整成与复接设备定时信号完全同步的数字信号，以便由复接单元把各支路信号复接成一个数字流；另外在复接时还需插入帧同步信号，以便接收端正确接收各支路信号，数字分接器的功能是把已合路的高次群数字信号分解成原来的低次群数字信号，它是由同步、定时和码速恢复等单元组成。定时单元是由接收信号中提取时钟的，并分送给各支路进行分接用。2答：虽然同步按位复接二次群被复接各支路信号的时钟频率相等。但并不能保证复接支路的相位保持一致。为了能按要求的时间排列各支路信号，在复接之前要调整各支路信号的相位，另外，为了接收端能正常接收和分接各支路信号，各支路在复接时还应插入一定数量的帧同步码、对端告警码和业务码。这样复接后的数码率就不是原来四个支路合起来的数码率了。3答：各种业务信号复用进STM-N帧的过程都要经过映射、定位、复用三个步骤。映射：使支路信号适配进虚容器的过程。定位：将帧偏移信息收进支路单元或管理单元的过程。复用使多个低阶通道层的信号适配进高阶通道或者把多个高阶通道层信号适配进复用层的过程。4.答：码分多路复用是指在信号传输前进行特殊的编码（地址码），且每一个用户的编码序列是相互正交的，多个用户信号可同时用同一个载波上传输，在接收端进行正交解码恢复信号。5解：第9次作业答案1在表格中填出以下数据块的水平垂直偶校验的结果。1 1 0 0 1 0 1 0 0 00 1 0 0 0 0 1 1 0 10 1 1 1 1 0 0 0 0 11 0 0 1 1 1 0 0 0 01 0 1 0 1 0 1 0 1 0 解：结果如下1 1 0 0 1 0 1 0 0 00 1 0 0 0 0 1 1 0 10 1 1 1 1 0 0 0 0 11 0 0 1 1 1 0 0 0 01 0 1 0 1 0 1 0 1 000101 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 02已知信息码为0101，求所对应的（7，4）汉明码。若接收端收到某（7，4）汉明码为1110011，判断此