通信工程原理与实务试题及答案

综合试卷第=PAGE1*2-11页（共=NUMPAGES1*22页） 综合试卷第=PAGE1*22页（共=NUMPAGES1*22页）PAGE①姓名所在地区姓名所在地区身份证号密封线1.请首先在试卷的标封处填写您的姓名，身份证号和所在地区名称。2.请仔细阅读各种题目的回答要求，在规定的位置填写您的答案。3.不要在试卷上乱涂乱画，不要在标封区内填写无关内容。一、选择题1.通信系统中的基本功能模块包括哪些？

A.信号源

B.信号传输

C.信号处理

D.信号接收

E.控制单元

答案：ABCDE

解题思路：通信系统通常包含信号源、信号传输、信号处理、信号接收和控制单元等基本功能模块，这些模块共同构成了一个完整的通信过程。

2.信号的分类有哪些？

A.模拟信号

B.数字信号

C.脉冲信号

D.调制信号

E.带宽信号

答案：ABCD

解题思路：信号可以根据其性质和表示方式分为模拟信号、数字信号、脉冲信号和调制信号等。带宽信号通常指的是信号的频率范围。

3.通信系统的传输介质有哪些？

A.双绞线

B.同轴电缆

C.光纤

D.无线

E.波导

答案：ABCD

解题思路：通信系统的传输介质包括双绞线、同轴电缆、光纤和无线等，这些介质决定了信号的传输方式和距离。

4.调制和解调的基本原理是什么？

A.调制：将信息信号转换为适合传输的信号

B.解调：将传输的信号还原为原始信息信号

C.调制原理：利用载波频率、幅度或相位的变化来携带信息

D.解调原理：从已调信号中恢复出原始信息

答案：ABCD

解题思路：调制是指将信息信号加载到载波上，解调则是从已调信号中提取出原始信息。调制和解调的原理涉及频率、幅度和相位的改变。

5.数字信号传输中的差错控制方法有哪些？

A.奇偶校验

B.循环冗余校验

C.自动请求重发

D.前向纠错

E.纠错码

答案：ABCDE

解题思路：数字信号传输中的差错控制方法包括奇偶校验、循环冗余校验、自动请求重发、前向纠错和纠错码等，这些方法用于检测和纠正传输过程中的错误。

6.通信信道的分类有哪些？

A.有线信道

B.无线信道

C.宽带信道

D.带宽受限信道

E.短距离信道

答案：ABCD

解题思路：通信信道可以根据传输方式、带宽特性、距离等因素进行分类，包括有线信道、无线信道、宽带信道和带宽受限信道等。

7.通信系统的功能指标有哪些？

A.信道容量

B.误码率

C.传输速率

D.延迟

E.吞吐量

答案：ABCDE

解题思路：通信系统的功能指标包括信道容量、误码率、传输速率、延迟和吞吐量等，这些指标反映了系统的功能和效率。

8.通信系统的干扰类型有哪些？

A.频率干扰

B.随机干扰

C.串扰

D.天线干扰

E.地面干扰

答案：ABCDE

解题思路：通信系统可能受到多种干扰，包括频率干扰、随机干扰、串扰、天线干扰和地面干扰等，这些干扰会影响信号的质量和传输效果。二、填空题1.通信系统由______发送设备______传输介质______接收设备______和______交换中心四个基本部分组成。

2.信号的带宽是指______信号的频率范围。

3.调制是将______信息______信号转换为______信号的过程。

4.数字信号传输中的差错控制方法主要有______前向纠错______、______自动重发请求______和______循环冗余检验______。

5.通信信道的分类包括______模拟信道______、______数字信道______和______混合信道______。

6.通信系统的功能指标主要包括______有效性______、______可靠性______和______可维护性______。

7.通信系统的干扰类型包括______自然干扰______、______人为干扰______和______系统内部干扰______。

答案及解题思路：

1.答案：发送设备、传输介质、接收设备、交换中心

解题思路：通信系统是由这些基本部分共同构成，它们分别负责信号的、传输、接收和交换。

2.答案：信号的频率范围

解题思路：信号的带宽定义为信号能够占用的频率范围，这是衡量信号频率成分多少的重要指标。

3.答案：信息、模拟、数字

解题思路：调制是将信息（通常是模拟信号）转换为便于传输的信号（如数字信号）的过程。

4.答案：前向纠错、自动重发请求、循环冗余检验

解题思路：这些方法都是数字信号传输中常用的差错控制技术，用以检测和纠正传输过程中的错误。

5.答案：模拟信道、数字信道、混合信道

解题思路：根据信道传输的信号类型和方式，可以将通信信道分为这三种类型。

6.答案：有效性、可靠性、可维护性

解题思路：通信系统的功能指标通常包括系统完成通信任务的能力（有效性）、在规定条件下的稳定运行能力（可靠性）和系统维护的难易程度（可维护性）。

7.答案：自然干扰、人为干扰、系统内部干扰

解题思路：干扰可以分为自然产生的（如雷电、宇宙噪声等）、人为产生的（如无线电发射、工业噪声等）以及系统内部产生的（如电子元件噪声等）。三、判断题1.通信系统中的调制和解调是相互独立的。

2.信号的带宽与信号的频率成正比。

3.数字信号传输中的差错控制方法可以提高通信系统的可靠性。

4.通信信道的分类是根据信号的传输方式来划分的。

5.通信系统的功能指标主要包括信号的传输速率、信噪比和误码率。

答案及解题思路：

1.【答案】×

【解题思路】调制（Modulation）是指将信息信号（通常为低频信号）转换成适宜在信道中传输的信号形式的过程，而解调（Demodulation）则是将调制后的信号恢复成原始信息信号的过程。因此，调制和解调是相互依存的，调制过程决定了信号在信道中的传输形式，而解调则是信号接收的关键步骤。

2.【答案】×

【解题思路】信号的带宽是指信号的最高频率与最低频率之差。虽然带宽和频率有一定的关联，但它们并不成正比关系。信号的带宽不仅取决于信号的频率，还受到信号形状和传输特性等因素的影响。

3.【答案】√

【解题思路】在数字信号传输过程中，差错控制方法如前向纠错（FEC）和自动重传请求（ARQ）等，可以通过在发送端或接收端进行数据校验和纠正错误，从而提高通信系统的可靠性。

4.【答案】×

【解题思路】通信信道的分类并不是仅仅根据信号的传输方式来划分的。通常，通信信道可以按照传输媒介、传输距离、信号传输方式等多方面因素进行分类。

5.【答案】√

【解题思路】通信系统的功能指标主要包括信号的传输速率、信噪比和误码率等。传输速率表示信号在单位时间内传输的信息量；信噪比是信号强度与噪声强度的比值；误码率是指接收端收到的错误比特数与传输的比特数之比。这些指标直接反映了通信系统的功能优劣。四、简答题1.简述通信系统的基本功能模块及其作用。

发送端模块：负责信号的、编码和调制。

传输信道：负责信号的传输。

接收端模块：负责信号的解调、解码和放大。

控制单元：负责整个通信系统的管理和协调。

终端设备：用于发送和接收信息的设备。

作用：

发送端模块：保证信息能够被正确编码和调制以便有效传输。

传输信道：保证信号无损失或最小化损失地传输。

接收端模块：恢复原始信号，保证信息准确无误。

控制单元：维护通信系统的正常运行和效率。

终端设备：提供用户界面，实现信息交互。

2.举例说明信号的分类及其特点。

模拟信号：随时间连续变化的信号，如声音和电视信号。

特点：连续性、周期性、可微分性。

数字信号：离散的信号，用一组特定的二进制数表示，如计算机数据。

特点：离散性、抗干扰性强、易于处理和存储。

3.简述调制和解调的基本原理。

调制：将信息信号转换成适合传输的信号形式。

原理：利用载波（高频信号）与信息信号相互作用，将信息信号嵌入到载波上。

解调：从调制信号中恢复原始信息信号。

原理：从载波中提取出嵌入的信息信号。

4.举例说明数字信号传输中的差错控制方法。

奇偶校验：在数据位中添加一个校验位，用于检测奇数或偶数个错误。

循环冗余校验（CRC）：通过校验码，用于检测数据在传输过程中的错误。

自动重发请求（ARQ）：接收端检测到错误后，请求发送端重新发送数据。

5.简述通信信道的分类及其特点。

有线信道：如同轴电缆、双绞线。

特点：抗干扰能力强，信号质量高。

无线信道：如微波、无线电波。

特点：灵活性高，不受地理限制，但易受干扰。

答案及解题思路：

答案：

1.简述通信系统的基本功能模块及其作用。（答案同上）

2.举例说明信号的分类及其特点。（答案同上）

3.简述调制和解调的基本原理。（答案同上）

4.举例说明数字信号传输中的差错控制方法。（答案同上）

5.简述通信信道的分类及其特点。（答案同上）

解题思路：

1.根据通信系统的基本功能模块，解释每个模块的作用。

2.分别列出模拟信号和数字信号的特点，进行对比。

3.简述调制和解调的过程，包括载波与信息信号的作用。

4.列举几种数字信号传输中的差错控制方法，并简要说明其原理。

5.对比有线信道和无线信道的不同特点，分析其适用场景。五、计算题1.已知信号带宽为10MHz，求该信号的频率范围。

解答：

信号带宽定义为信号最高频率与最低频率之差。

若信号为基带信号，其频率范围从0Hz到10MHz。

若信号为频带信号，通常情况下，带宽指的是有效信号带宽，即从中心频率向两侧延伸的频率范围。但题目未给出中心频率，因此默认为基带信号。

频率范围：0Hz10MHz。

2.某调制信号的最高频率为10kHz，求该信号的带宽。

解答：

调制信号的带宽通常等于其最高频率的两倍，因为调制信号在频谱上占据的频率范围是从最低频率到最高频率。

带宽=2×最高频率=2×10kHz=20kHz。

3.某通信系统传输速率为1000bps，求该系统的误码率。

解答：

误码率（BER）是指传输错误的数据位与传输的总数据位之比。

题目未给出传输错误的数据位数，因此无法直接计算误码率。

误码率=传输错误的数据位数/传输的总数据位数。

由于信息不足，无法计算具体的误码率。

4.某通信信道的信噪比为30dB，求该信道可传输的最大数据速率。

解答：

信噪比（SNR）是信号功率与噪声功率的比值，以分贝（dB）表示。

最大数据速率（C）可以通过香农公式计算：C=Blog2(1SNR)，其中B是信道的带宽。

将信噪比从dB转换为线性比：SNR(线性)=10^(SNR(dB)/10)=10^(30/10)=1000。

假设信道带宽B为1MHz（常见值），则最大数据速率：C=1MHzlog2(11000)≈1MHzlog2(1001)≈6.65Mbps。

5.某数字信号传输系统采用奇偶校验，求该系统的误码率。

解答：

奇偶校验是一种简单的错误检测方法，它通过在数据位后添加一个校验位来保证传输的数据中1的个数为奇数或偶数。

奇偶校验不能纠正错误，只能检测出错误。

如果假设数据位和校验位都独立错误，那么误码率是数据位误码率的平方，因为每个数据位都需要单独考虑。

假设数据位误码率为p，则系统的误码率为p^2。

由于题目未给出具体的数据位误码率，无法计算具体的误码率。

答案及解题思路：

1.频率范围：0Hz10MHz。

解题思路：根据带宽定义，计算信号频率范围。

2.带宽：20kHz。

解题思路：根据调制信号带宽计算公式，计算带宽。

3.无法计算。

解题思路：缺少计算误码率所需的具体数据。

4.最大数据速率：约6.65Mbps。

解题思路：使用香农公式计算信道可传输的最大数据速率。

5.无法计算。

解题思路：缺少计算误码率所需的具体数据。六、论述题1.论述通信系统中的调制和解调技术。

（1）调制技术

调制是将信息信号转换成适合在信道中传输的信号的过程。其主要目的是提高信道的利用率，防止信号相互干扰，并且便于信号的传输和处理。调制方法包括模拟调制和数字调制两种。

（2）解调技术

解调是从接收到的已调信号中恢复出原始信息信号的过程。解调技术分为模拟解调和解数字解调。解调过程通常需要与调制过程相反，以恢复出原始信号。

2.论述数字信号传输中的差错控制方法及其优缺点。

（1）差错控制方法

数字信号传输中的差错控制方法主要有以下几种：

前向纠错（FEC）：在发送端加入冗余信息，使得接收端可以纠正一定程度的传输错误。

自动请求重发（ARQ）：在接收端发觉错误时，请求发送端重新发送数据。

卷积编码：利用卷积编码方法，将数据转换成卷积码，提高数据的纠错能力。

（2）优缺点

前向纠错（FEC）的优点是无需重新发送数据，节省传输时间，但纠错能力有限。

自动请求重发（ARQ）的优点是传输可靠，但需要多次发送数据，影响传输效率。

卷积编码的优点是纠错能力强，但复杂度较高。

3.论述通信信道的分类及其特点。

（1）按传输介质分类

有线信道：传输介质为物理线路，如双绞线、同轴电缆等。

无线信道：传输介质为无线电波，如卫星通信、无线局域网等。

（2）按传输方式分类

全双工：两个方向同时传输。

半双工：一个方向传输时，另一个方向不能传输。

单工：只能在一个方向传输。

（3）特点

有线信道具有较低的误码率，但传输距离有限。

无线信道传输距离远，但误码率较高。

全双工信道传输速率高，但设备成本较高。

半双工信道传输速率较低，但设备成本较低。

单工信道传输速率最低，但设备成本最低。

4.论述通信系统的功能指标及其作用。

（1）功能指标

传输速率：单位时间内传输的数据量。

误码率：传输过程中出现错误的数据比例。

延迟：信号从发送端到接收端所需的时间。

传输可靠性：传输过程中数据丢失的概率。

（2）作用

传输速率：影响通信系统的传输效率。

误码率：影响通信系统的可靠性。

延迟：影响通信系统的实时性。

传输可靠性：保证通信系统的稳定运行。

答案及解题思路：

1.答案：

（1）调制技术是将信息信号转换成适合在信道中传输的信号的过程，主要目的是提高信道的利用率，防止信号相互干扰，并且便于信号的传输和处理。解调技术是从接收到的已调信号中恢复出原始信息信号的过程。

解题思路：理解调制和解调的基本概念，分析其在通信系统中的作用。

2.答案：

（1）数字信号传输中的差错控制方法有前向纠错（FEC）、自动请求重发（ARQ）和卷积编码。

（2）FEC的优点是无需重新发送数据，节省传输时间，但纠错能力有限；ARQ的优点是传输可靠，但需要多次发送数据，影响传输效率；卷积编码的优点是纠错能力强，但复杂度较高。

解题思路：了解差错控制方法的原理和优缺点，分析其在通信系统中的应用。

3.答案：

（1）通信信道按传输介质分为有线信道和无线信道；按传输方式分为全双工、半双工和单工。

（2）有线信道具有较低的误码率，但传输距离有限；无线信道传输距离远，但误码率较高；全双工信道传输速率高，但设备成本较高；半双工信道传输速率较低，但设备成本较低；单工信道传输速率最低，但设备成本最低。

解题思路：熟悉通信信道的分类和特点，分析其在通信系统中的应用。

4.答案：

（1）通信系统的功能指标包括传输速率、误码率、延迟和传输可靠性。

（2）传输速率影响通信系统的传输效率；误码率影响通信系统的可靠性；延迟影响通信系统的实时性；传输可靠性保证通信系统的稳定运行。

解题思路：理解通信系统功能指标的概念和作用，分析其在通信系统中的应用。七、应用题1.设计一个简单的通信系统，包括调制、传输和接收三个部分。

题目内容：

设计一个简单的通信系统，该系统应能够实现模拟信号的调制、通过无线信道传输，以及模拟信号的解调。请详细描述以下部分的设计：

调制器设计：说明采用的调制方式（如AM、FM或PM），并解释选择该调制方式的原因。

传输信道：描述传输信道的类型（如无线电波、光纤等），并分析其特性。

解调器设计：说明采用的解调方式，并解释其与调制器设计的匹配性。

2.分析某通信信道的特性，并给出相应的通信系统设计方案。

题目内容：

假设你被要求分析一个特定的通信信道，该信道具有以下特性：

带宽为3MHz

噪声功率谱密度为$10^{13}$W/Hz

信号传输距离为100km

通信系统类型（如点对点、广播等）

信号调制方式

传输介质选择及原因

信道编码方案

信号功率计算及传输效率评估

3.根据实际需求，设计一个数字信号传输系统，包括调制、传输和接收三个部分。

题目内容：

假设你需要设计一个数字信号传输系统，用于在两个远程地点之间传输视频数据。以下为实际需求：

视频数据传输速率：2Mbps

传输距离：50km

传输介质：光纤

请设计以下部分：

调制器设计：选择合适的数字调制方式，并解释原因。

传输介质：详细描述光纤传输系统的设计，包括光纤类型、连接方式等。

解调器设计：描述解调器的设计，保证能够正确恢复原始视频信号。

4.分析某通信系统的功能指标，并提出改进措施。

题目内容：

分析以下通信系统的功能指标，并提出改进措施：

系统类型：卫星通信系统

传输速率：100Mbps

误码率：$10^{4}$

请分析以下功能指标：

信号衰减

噪声干扰

误码率

提出至少两项改进措施来提高系统的功能。

5.设计一个通信系统，实现远程数据传输功能。

题目内容：

设计一个通信系统