武汉理工大学通信原理期末考试

XX理工大学考试试纸（A卷、闭卷）课程名称通信原理A（2009.12）专业班级题号一二三四五六七八九十总分题分备注:学生不得在试题纸上答题(含填空题、选择题等客观题)一．是非题（正确打√，错误打×，每题2分，共10分）1．出现概率越大的消息，其所含的信息量越大。（）2．随机过程广义平稳则必将严格平稳。（）3．恒参信道的特性是可以通过线性网络来补偿的。（）4．由于DSB信号的调制增益是SSB的一倍，所以抗噪声性能比SSB好一倍。（）5．2PSK存在反相工作现象，而2DPSK不存在，所以2DPSK抗噪声性能优于2PSK。（）二．填空题（每空1分，共10分）1．设每秒传送N个M进制码元，则码元速率为___①___，信息传输速率为②。2.在PCM30/32路基群帧结构中，TS0用来传输_③，TS16用来传输__④。3．设加性高斯噪声的单边功率谱密度为n，输入信号持续时间0~T，能量为E，则匹配滤波器在⑤时0刻输出的最大信噪比为⑥。4．已知信道中仅传输11000000，00111000，00000110三个码组，则其可检测⑦个错码，可纠正⑧个错码。5.载波同步的方法一般可分为⑨和⑩。三．简答题（每小题5分，共20分）1．什么是窄带高斯噪声？它在波形上有什么特点？它的包络和相位各服从什么概率分布？2．每路基带信号带宽均为1MHz，对信号分别进行DSB和SSB调制，若采用FDM进行6路信号复用传输，试问至少需要信道带宽是多少？3．试比较均匀量化与非均匀量化的特性。4．什么是最小码距的概念，其数量大小有什么实际意义和作用？1/17四．已知s(t)(1KcostKcos2t)cost，且。AM001．画出此已调波的频谱示意图。（3分）2．画出包络解调器的原理框图。（3分）3．试求使此AM信号无包络失真的K值。（4分）五．若消息代码序列为0001，1.画出对应的全占空双极性码波形；（2分）2.画出对应的AMI码波形；（4分）3.画出对应的HDB3码波形。（4分）六．图1、图2分别给出两种基带系统传输特性图1图21．试两个基带系统无码间串扰的最高码元速率。（6分）2．设传输信息速率为3Mbps，图1和图2系统能否实现无码间串扰。（4分）七．设某数字调制系统的码元传输速率为1000Bd，载波频率为2000Hz。1．若发送数字信息为111010，试画出2ASK信号波形和它的功率谱密度草图。（5分）2．数字信息不变，试画出2DPSK信号波形和它的功率谱密度草图（设初始相位为0）。（5分）。八．在脉冲编码调制（PCM）系统中，若采用13折线A律编码，设最小量化间隔为1单位，已知抽样脉冲值为-118个单位：试求：1．试求此时编码器输出码组，并计算量化误差；（段内码采用自然二进制码）；（8分）2．写出对应于该7位码（不包括极性码）的均匀量化11位码。（2分）九．某(n,k)线性分组码的生成矩阵为100101G0101100010111.求监督矩阵H，确定n,k。（4分）2.写出监督位的关系式及该(n,k)的所有码字。（6分）2/17XX理工大学教务处试题答案及评分标准用纸课程名称—通信原理A————（A卷、闭卷）一．是非题（正确打√，错误打×，每题2分，共10分）1.×；2．×；3．√；4．×；5．×二．填空题（每空1分，共10分）1.①N②NlogM22．③帧同步信息④信令信息3．⑤t=T⑥2E/n04.⑦3⑧15．⑨插入导频法（外同步法）⑩直接法（自同步法）三．简答题（每小题5分，共20分）1．噪声满足窄带的条件，即其频谱被限制在“载波”或某中心频率附近一个窄的频带上，而这个中心频率又离开零频率相当远。高斯：概率密度函数服从高斯分布。波形特点：包络缓慢变化，频率近似为f。包络服从瑞利分布，相位服从均匀分布。c2．若采用双边带调制，则每路信号带宽为W＝2×1＝2MHz，6路信号复用，至少需要带宽12MHz。若采用单边带调制，则每路信号带宽为W＝1MHz，至少需要带宽6MHz。3．均匀量化：在量化区内，大、小信号的量化间隔相同，因而小信号时量化信噪比太小；非均匀量化：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。4．在线性分组码中，两个码组对应位上的数字不同的位数称为码组的距离；编码中各个码组距离的最小值称为最小码距d，在线性码中，最小码距即是码的最小重量（码组中“1”的数目）（全0码除0外）。d的大小直接关系着编码的检错和纠错能力。0|四.（共10分）1.（3分）2.（3分）3/173.s(t)(1KcostKcos2t)costAM0无包络失真，则1K(costcos2t)0（2分）令f(t)costcos2tf(t)costcos2tcostcos2tsin2tcostcos2t(1cos2t)cost2cos2t1192(cost)2489所以，f(t)的极小值为88则K。（2分）9五．（10分）1.t0（2分）或反相2.t0（4分）或反相3.t0（4分）或反相六．（共10分）1.图1系统，奈氏带宽=2106/2106Hz1MHz无码间串扰最高码元速率f21MHz2MHz（3分）smax图2系统，奈氏带宽=3106/21.5106Hz1.5MHz无码间串扰最高码元速率f21.5MHz3MHz（3分）smax2.图1系统不能实现无码间串扰传输（2分）图2系统能实现无码间串扰传输（2分）七．（共10分）4/171．S(t)2ASKTsTTTTTTsssssst0（2分）（3分）2.S(t2DPSK)TTsst0TTss（2分）或反相（3分）八．（共10分）1.极性码：∵-118<0∴C=0（2分）1段落码：∵64<118<128∴抽样值位于第4段∴CCC=011（2分）234段内码：4（118-64）/4＝13…..2∴CCCC=1101（2分）5678∴PCM码组为00111101量化电平=-1185/17|量化误差|＝|抽样值-量化电平|（64＋134）(64144）|118-|＝0（2分）22.转为11位码为：（2分）九．1．110100H011010（2分）101001n6,k3（2分）aaa2542．aaa（3分）134aaa035（000000，001011，010110，011101，100101，101110，110011，111000）（3分）6/17XX理工大学考试试题纸（B卷、闭卷）课程名称通信原理A（2008.12）专业班级题号一二三四五六七八九十总分题分备注:学生不得在试题纸上答题(含填空题、选择题等客观题一．是非题（正确打√，错误打×，每题2分，共10分）1．随机过程的频谱特性能用它的傅里叶变换表达式来表示。（）2．采用纠错编码技术的目的是提高数字通信系统的可靠性。（）3．在数字通信系统中，位同步器是必不可少的单元。（）4．纠错编码器输出信号的信息速率等于输入信号的信息速率。（）5．在双边带信号中插入强载波，可用包络检波法解调出基带信号。（）二．填空题（每空1分，共10分）1．香农公式表明通信系统的___①___和___②__指标是一对矛盾。2．模拟调制方式分__③和__④两大类，其中⑤调制方式占用的带宽最窄，为⑥。3．在相干解调中，要求s(t)与发送端实现载波同步，解调后的脉冲信号对准最佳取样判决位置的过程叫⑦，把各组数据区别开来则需要⑧。4．线性分组码（n，k），若要求它能纠正3个随机错误，其最小码距为⑨，若要求它能纠正2个随机错误，同时检测3个随机错误，则其最小码距为⑩。三．简答题（每小题4分，共20分）1．什么是窄带高斯噪声？它在波形上有什么特点？它的包络和相位各服从什么概率分布？2．什么叫码间串扰？码间串扰会产生什么影响？系统满足无码间串扰的条件是什么？3．量化的目的是什么？什么是均匀量化？均匀量化有什么缺点？4．DSB和SSB系统的调制制度增益各是多少？两者的抗噪声性能是否相同？为什么？5．简要说明通信系统中同步的作用，常用的通信系统同步技术有哪些？7/17四．二进制等概数字信号在系统中1min传送了18000bit的信息量。1．码元速率是多大？（5分）2．若改用8进制数字信号，1min同样传送18000bit的信息量，其码元速率又是多大？（5分）五．已调信号S(t)=(1+cos10t)cos100t。m1．画出S(t)波形和包络检波后的输出波形；（5分）m2．能否用包络检波法进行解调，说明理由，画出解调器原理框图。（5分）六．二进制绝对码元序列10011101，码元速率为1200Baud，载频f1200Hz，画出该信号2DPSKc已调信号波形，若采用差分相干接收，试画出其原理框图。（10分）七．设基带系统的频率特性如图1所示。（a）（b）1．若以2/TBd速率传输信号，讨论二进制情况下各系统是否可以实现无码间串扰传输。（4分）2.若以8/Tbit/s速率传输信息，讨论多进制情况下各系统是否可以实现无码间串扰传输。（6分）八．在脉冲编码调制（PCM）系统中，若采用13折线A律编码，设最小量化间隔为1单位，已知抽样脉冲值为-138个单位：试求此时编码器输出码组，并计算量化误差（段内码采用自然二进制码）。（10分）九．某(n,k)线性分组码的生成矩阵为100101G0101100010113.求监督矩阵H，确定n,k。（4分）4.写出监督位的关系式及该(n,k)的所有码字。（6分）8/17XX理工大学教务处试题标准答案及评分标准用纸课程名称通信原理A（B卷、闭卷）一．是非题（正确打√，错误打×，每题2分，共10分）1.×；2．√；3．√；4．×；5．√二．填空题（每空1分，共10分）1.①有效性；②可靠性；2.③幅度调制（或线性调制）；④角度调制（或非线性调制）；⑤SSB；⑥基带信号带宽；3.⑦位同步（码元同步）；⑧群同步（帧同步）4.⑨7；⑩6三．简答题（每小题4分，共20分）1.噪声满足窄带的条件，即其频谱被限制在“载波”或某中心频率附近一个窄的频带上，而这个中心频率又离开零频率相当远。高斯：概率密度函数服从高斯分布。波形特点：包络缓慢变化，频率近似为f。c包络服从瑞利分布，相位服从均匀分布。2．码间串扰：其它码元的抽样值在本码元产生干扰输出，从而影响本码元的正确判决的现象。码间串扰的影响：它会影响本抽样时刻抽样判决值，从而增大了基带传输系统的误码率。系统无码间串扰的条件：c(k0)2i时域条件：h(kT)(k为整数)；频域条件：H()T，ssT0(k0)Tsis3．量化的目的是将抽样信号在幅值上进行离散化处理，即将无限个可能的取值变为有限个。均匀量化是量化间隔相等的量化，其主要缺点是无论抽样值大小如何，量化噪声的均方根值（功率）都固定不变，因此当信号较小时，信号的量化信噪比也很小，难以满足通信系统的要求。4.G=2，G=1，从整个系统来说，在相同的发射功率、相同的噪声环境下，两者的抗噪声性能是相同DSBSSB的。虽然两者接收机的制度增益不同，但SSB系统带宽是DSB系统的一半，因而进入接收机的噪声带宽也是DSB系统的一半，因此最终两者的抗噪声性能是相同的。5．同步是通信系统中的一个重要的实际问题，没有同步系统，则通信系统无法正常工作。当采用同步解调时，接收端需要相干载波；接收端还需要与接收码元的重复频率和相位一致的码元同步信号；接收端需要与发送的数字流中“字”和“句”起止时刻相一致的定时脉冲序列，即群同步。常用同步技术：载波同步，位同步，群同步。四．（10分）1．每符号的信息量为log2＝1bit（2分）码元速率＝18000/60＝300baud（3分）2．每符号的信息量为log8＝3bit（2分）9/17码元速率＝18000/（60*3）＝100baud（3分）五．（10分）S(t)|（2分）m（2分）||（2分）可以用包络检波器解调，因为调制信号不小于0，也可以采用相干法解调。（4分）六．（10分）1．相对码为：00010110或11101001（3分）2．2DPSK的信号波形（3分）或（4分）七．（10分）1．图（a）为理想矩形，无码间串扰的最大码元速率为R3/T2/T，但R不是2/T的整数倍，BB故有码间串扰。（2分）图（b）为理想矩形，无码间串扰的最大码元速率为R4/T22/T，故无码间串扰。（2分）B2．图（a）：当传输的信号为256进制时，信元速率为1/T，无码间串扰的最大码元速率为R3/T无B码间串扰。（3分）图（b）：当传输的信号为4进制时，信元速率为4/T，无码间串扰。（3分）八．（10分）10/17极性码：∵-138<0∴C=0（2分）1段落码：∵128<138<256∴抽样值位于第5段∴CCC=100（2分）234段内码：（138-128）/8＝1…..2∴CCCC=0001（2分）5678∴PCM码组为01000001（128＋8）（128＋82）量化电平＝140单位（2分）2量化误差为（128＋）（8128＋82）138-＝2（2分）2九．（10分）1．110100H011010（2分）101001n6,k3（2分）aaa2542．aaa（3分）134aaa035（000000，001011，010110，011101，100101，110011，111000）（3分）11/17XX理工大学考试试题纸（A卷、闭卷）课程名称通信原理A（2008.12）专业班级题号一二三四五六七八九十总分题分备注:学生不得在试题纸上答题(含填空题、选择题等客观题)一．是非题（正确打√，错误打×，每题2分，共10分）1．消息中所含信息量的多少与消息的种类有关。（）2．若随机过程的数学期望与时间无关，方差仅与时间间隔有关，则称为广义平稳随机过程。（）3．恒参信道的特性改善可以采用分集接收的方法。（）4．在数字通信系统的接收机中，应该先提取位同步信号，再提取帧同步信号。（）5．起伏信号是指振幅和相位是随机参数，其余参数确知的信号。（）二．填空题（每空1分，共10分）1．数字通信与模拟通信相比较其最大特点是___①___和___②__。2.设高斯信道的宽带为6kHz，信号与噪声的功率比为63，则利用这种信道的理想通信系统之信道容量和传信率分别为__③和__④。3．调制信号的最高频率为Fh，则常规调幅信号的带宽为⑤，单边带信号的带宽为⑥，双边带信号的带宽为⑦，残留边带信号的带宽为⑧。4．在2ASK、2FSK、2PSK通信系统中，可靠性最好的是⑨，有效性最差的是⑩。三．简答题（每小题4分，共20分）1．简述数字通信系统的基本组成以及各部分功能，画出系统框图。2．设信道带宽为10MHz，信号带宽为1.5MHz。对信号分别进行DSB和SSB调制，若采用FDM进行多路传输，试问该信道分别最多可传输几路信号？3．什么是码间串扰？产生的原因是什么？会产生什么影响？4．试比较均匀量化与非均匀量化的特性。5．什么是最小码距的概念，其数量大小有什么实际意义和作用？12/17四．一个四进制数字通信系统，码速率为1kBd，连续工作1小时后，接收端收到的错码为10个。4．求误码率。（4分）5．四个符号独立等概，且错一个码元时发生1bit信息错误，求误码率。（6分）五．设本地载波与发送载波的频率误差和相位误差分别为和，试分析对DSB信号相干解调结果的影响。（10分）六．某基带系统的频率特性是截止频率为1MHz、幅度为1的理想低通滤波器1．试根据系统无码间串扰的时域条件求此基带系统无码间串扰的码速率。（5分）2．设此系统传输信息速率为3Mbps，能否实现无码间串扰。（5分）七．设某2FSK调制系统的码元传输速率为1000Bd，已调信号的载波为1000Hz或2000Hz。1．若发送数字信息为011010，试画出相应2FSK信号波形。（4分）2．若发送数字信息是等概的，试画出它的功率谱密度草图。（4分）3．试讨论这时的2FSK信号应选择怎样的解调器解调。（2分）八．6路独立信源的最高频率分别为1kHz、1kHz、2kHz、2kHz、3kHz、3kHz，若采用时分复用方式进行传输，每路信号均采用8位对数PCM编码。1．该系统的帧结构和总时隙数，求每个时隙占用的时间宽度及码元宽度。（5分）2．求信道最小传输带宽。（5分）九．已知（7，3）码的生成矩阵为1001110G01001110011101列出所有许用码组，并求监督矩阵。（10分）13/17XX理工大学教务处试题标准答案及评分标准用纸课程名称—通信原理A————（A卷、闭卷）一．是非题（正确打√，错误打×，每题2分，共10分）1.×；2．×；3．×；4．√；5．√二．填空题（每空1分，共10分）1.①占用频带宽②噪声不积累2．③36④363．⑤2f⑥f⑦2f⑧f～2fhhhhh4．⑨2PSK⑩2FSK三．简答题（每小题4分，共20分）1．信息源、加密器、编码器、调制器、信道、解调器、译码器、解密器、信宿、噪声信息源－>加密器－>编码器－>调制器－>信道－>解调器－>译码器－>解密器－>信宿噪声信源与信宿：信息源，可以是模拟，也可以是数字。加密与解密：为了提高所传信息的安全性，按照加密算法，使其变为密文再发送，接收时，利用密钥恢复成原来的信息。编码与译码：信源编码，完成A/D转换，将数字信号进行压缩；信道编码，对传输的码元加入监督码，提高通信系统的可靠性。调制与解调：将数字基带信号的频谱搬移到高频处，以适合在信道中传输，数字解调是数字调制的逆过程。噪声：通信系统的各个环节都有噪声，因为信道内噪声对通信的影响最大，因此集中在信道中表示。2．若采用双边带调制，则每路信号带宽为W＝2×1.5＝3MHz，考虑留出保护带（各路信号频谱之间的空白带），10MHz带宽的信道最多可复用3路信号。若采用单边带调制，则每路信号带宽为W＝1.5MHz，考虑留出一定的保护带，10MHz带宽的信道最多可复用6路信号。3.码间串扰：其它码元的抽样值在本码元产生干扰输出，从而影响本码元的正确判决的现象。码间串扰产生的原因:由于系统传输总特性(包括收、发滤波器和信道的特性)不理想,导致码元的波形畸变、展宽和拖尾。码间串扰的影响：它会影响本抽样时刻抽样判决值，从而增大了基带传输系统的误码率。4．均匀量化：在量化区内，大、小信号的量化间隔相同，因而小信号时量化信噪比太小；非均匀量化：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。5．在线性分组码中，两个码组对应位上的数字不同的位数称为码组的距离；编码中各个码组距离的最小值称为最小码距d，在线性码中，最小码距即是码的最小重量（码组中“1”的数目）（全0码014/17除外）d的大小直接关系着编码的检错和纠错能力。0|四.（10分）1．1小时传输的码元数为1*1000*3600＝36*105（2分）误码率为P10/(36*105)2.8*106（2分）e2．1小时传输的信息量为(36*105*2)bit72*105bit（3分）因错误信息量为10bit，故误信率为P10/(72*105)1.4*106（3分）b五．（10分）本地载波与DSB信号相乘后为s(t)c(t)m(t)costcos(tt)DSBcc11（3分）m(t)cos(t)m(t)cos(2tt)22c1经LPF后得到m(t)m(t)cos(t)（3分）02可见，若0，则解调输出功率下降，即相位误差使解调输出功率下降。0，则解调输出发生失真。（4分）|六．（10分）1．系统传输函数D是一个幅度为1，宽度为4106rad/s的门函数。（5分）00tDh(t)0Sa02106Sa(2106t)0222由图可见，当t0.5ks时（k为整数），无码间串扰，即无码间串扰的码速率为R(MBd)Bk2．设传输独立等概的M进制信号，则（5分）32kRM828n（n＝1，2，….）BlogMk21即当采用8n进制信号时，码速率R(MBd)，可以满足无码间串扰条件。Bn|七．（10分）1.2FSK信号波形（4分）15/172．2FSK信号的功率谱密度草图（4分）6．不能采用非相干解调器解调，因为ff1000Hz，与信息速率相等，两个2ASK信号的频谱重叠。212FSK非相干解调器上、下两个支路的带通滤波器不可能将两个2ASK信号分开（2分）可以用相干解调器解调。上下两个支路中的低通滤波器的带宽可以小于码速率，差频ff可被低通21滤波器滤掉。对抽样判决无影响。也可以采用过零检测法。还可以采用最佳接收机解调此2FSK信号。八．（10分）1．若选择抽样频率为6kHz，则每路信号都符合抽样定理的要求。不考虑帧同步码、信令码，帧结构如图每帧共6个时隙，每个时隙占有的时间宽度为27.8s，码元宽度为3.5s（5分）2．信息速率为R＝（6000帧/秒）*（6时隙/帧）*（8bit/时隙）＝288bit/sB信号最小传输带宽为BR/2144kHz（5分）cb九．（10分）1．1001110G0100111[IQ]k00111011110Q0111（2分）1101许用码组：A[aaa]G65416/171001110[001]0100111[0011101]（5分）0011101同理，所有许用码组为0000000100111000111011010011010011111010010111010111010010110110001111110100令PQT，所以H[PI]（3分）110r1100010011011000117/17