北邮通原考研2003年801真题及答案

北京邮电大学 2003 年硕士研究生入学考试试题 一、 填空（每空 1 分，共 10 分） 1．窄带信号通过随参信道多径传播后，其信号包络服从 分布，称之为 型衰落。 2．信号通过随参信道多径传播，当信号带宽超过多径传播的最大时延差引起的相关带宽时， 会产生 衰落。 3．在民用中波广播 AM 接收机中采用的解调器是 。 4．在调频系统中，解调输出噪声的功率谱密度的特点是 。 5．设某基带传输系统的频带宽度为 4kHz，若采用理想低通传输，则无码间干扰传输的最大 可能符号速率为 波特。若采用滚降因子 1=α 的升余弦滚降传输系统，则无码间干 扰传输的最大可能符号速率为 波特。若采用第四类部分响应系统传输 16 进制码元 时，其频带利用率为 b/s/Hz。 6．已知两码组为 、( )0000 ( )1111 。若用于检错，能检出 位错。若用于纠错，能纠正 位 错码。 二、选择题（每空 2 分，共 10 分） 1．宽带白噪声的表示式是（ ） (a) ( ) ( ) ( ) ttnttntn cscc ωω sincos −= (b) ( ) ( ) ( )( )tttatn c ϕω += cos (c) ( ) ( )[ ]tj cetatn ω~Re= (d)其它 2．在 PCM 中，对语声信号采用非均匀量化的理由是（ ） (a)小信号出现概率小，大信号出现概率大； (b)小信号出现概率大，大信号出现概率小； (c)语声信号均匀分布 (d)不会引起频谱重叠 3．采用半占空归零波形的 AMI 码序列的功率谱密度是（ ） http://www.bytxyl.cn欢迎访问北邮通信原理学习与考研网 下载更多北邮通信原理复习资料 4．某数字调制系统的信号在信道传输中受到双边功率谱密度为 20N 的加性白高斯噪声的 干扰。若给定系统的输入信息速率、给定数字调制信号的平均发送功率，请问下列何种 数字调制方式能使误比特率最小并且系统的频带利用率最高。（ ） (a)OOK (b)相位不连续 FSK (c)QPSK (d)2PSK 5．设基带传输系统的发送滤波器、信道及接收滤波器组成的总特性为 ( )fH ，若要求以 2400 波特的速率进行传输，图中何种 ( )fH 满足抽样点无码间干扰的条件？（ ） http://www.bytxyl.cn欢迎访问北邮通信原理学习与考研网 下载更多北邮通信原理复习资料 三、（12 分）某二元信源包含 0、1 两个符号，其中“0”出现的概率为p，且信源输出序列 中的各符号之间是统计独立的。现在按照下表所列的规则对此二进制信源进行编码得到 一个 进制的新信源 。表中的1+n nS 1,21 ,,, +nn ssss Λ 是新信源 的符号。 nS 二元序列 1 01 001 … } 100 01个−n Λ } 0 00 个n Λ 新信源 的符号nS 1s 2s 3s … ns 1+ns (a)求新信源的符号 各自的出现概率； 1,21 ,,, +nn ssss Λ (b)求编码后的信源 每符号平均所携带的信息量。 nS 四、（14 分）双边功率谱密度为 20N 的白高斯噪声通过带宽为B的理想带通滤波器，并经 相干解调器的相乘、低通后，得到输出为 ( )ty 。 (a)请写出图中A点噪声 的数学表示式，并画出( )tn ( )tn 的双边功率谱密度 图； ( )fPn (b)请写出图中 ( )ty 的表示式，并画出 ( )ty 的双边功率谱密度图； (c) 对 进 行 周 期 性 采 样 ， 为 得 到 互 相 统 计 独 立 的 取 样 值 序 列( )ty ( ) ( ) ( ) ΛΛΛ ,,,,, 21 ntytyty ，最大可能的抽样速率 sf 是多少？给出此时 ( ) ( ) ( )ntytyty ,,, 21 Λ 的联合概率密度函数。 五、（12 分）已知某调频信号中，模拟基带信号 ( ) tfatm mπ2cos= ， 1kHzmf = ，载波信号 是 ( ) tftc cπ2cos8= ， 。 MHz10=cf (a)若调频器的频率偏移常数 10 kHz VfK = ，调制信号 ( )tm 的幅度 ，请 求出该调频信号的调制指数 V5.0=a β ，写出表达式 ( )tsFM ，并求出其带宽 。 cB (b)若其它条件同(a)，但 的幅度变成( )tm V1=a ，请重复题(a) 六、（12 分）设某个数字通信系统的符号同步提取电路的输入波形为双极性半占空归零矩形 脉冲序列（ 等概出现，各符号之间统计独立），请画出符号同步提取电路的原理框 图，并作简单说明。 1,1 −+ 七、（14 分）在下图中，二进制确定信号 ( ) , 1,is t i = 2在信道传输中受到双边功率谱密度为 20N 的加性白高斯噪声 的干扰。今用冲激响应为( )tn ( )th 的匹配滤波器进行最佳解调。 设 与 等概出现， 为平均每个比特的信号能量，y表示在最佳抽样时刻对( )ts1 ( )ts2 bE ( )ty 进行采样得到的抽样值 ( )bTy (a)证明y中信号分量的瞬时功率是 ； 2 bE (b)证明y中噪声分量的平均功率是 0 2 bN E ； (c)若发送 ( )ts2 ，请写出y的条件概率密度函数 ( )2| syp 表达式。 八、（16 分）数字基带二进制双极性序列{ }na 经过一个如图示的非理想基带传输系统传输， 抽样时刻存在码间干扰。已知 以独立等概的方式取值于na ( )1,1 −+ ，抽样时刻的噪声是 均值为零、方差为 的高斯随机变量。 2σ (a)写出抽样时刻产生的码间干扰 的各种可能取值，以及它们的出现概率。 ISIy (b)若发送“+1”，写出抽样值 y的表示式。 (c)写出该系统的最佳判决门限 值； thV (d)写出该系统的平均误比特率计算式。 九、（14 分）下图是 2FSK信号的非相干解调框图。假设 2FSK发送的两个信号 、 出 现概率相同，载频之差为 ，并且 ( )ts1 ( )ts2 fff ∆=− 212 bRf >>∆ （ 为二进制比特率）使得bR ( )ts1 和 ( )ts2 的频谱不重叠。图中的两个带通滤波器的传递函数在频率域上也不重叠。判决规 则是：若 21 yy ≥ 则判发 ( )ts1 ，否则判发 ( )ts2 。 (a)在图中A点及B点的带通噪声 ( )tnA 和 ( )tnB 是否统计独立，为什么？ (b)若发送 ，请问图中C点的抽样值 的条件概率密度函数( )ts1 1y ( )11 | syp 与D点的抽样 值 的条件概率密度函数2y ( )12 | syp 是什么分布？ (c)若发端发送 ，请写出收端误判为( )ts1 ( )ts2 的概率 ( )1| seP 的计算公式。 十、（12 分）若电话信道的频带宽度限定为 600～3000Hz，信号在传输过程中受到双边功率 谱密度为 20N 的加性白高斯噪声的干扰。若要利用此电话信道传输 2400b/s的二进制数 据序列，需接入调制解调器（MODEM）进行无码间串扰的频带传输。请设计并画出最佳 发送及接收系统的原理框图。 十一、（12 分）在下图中，五路电话信号分别进行A律 13 折线PCM编码，然后时分复用成 为一个双极性不归零矩形脉冲序列，再转换为M进制脉冲幅度调制（M电平PAM），再通 过频谱成形滤波器使输出脉冲具有 1=α 的根号升余弦滚降付氏频谱，然后将此数字基带 信号送至基带信道中传输。 (a)请分别写出 A 点及 B 点的二进制码元速率； (b)若基带信道要求限带于 64kHz，请求出满足要求的最小 M值，并写出 C 点的 M进 制符号速率； (c)画出 C 点和 D 点的双边功率谱密度图。 十二、（12 分）已知某(7,4)循环码的生成多项式为 ，输入信息码元为 1001，求编 码后的系统码组。 13 ++ xx 2003 年参考答案 二、 填空（每空 1 分，共 10 分） 1．窄带信号通过随参信道多径传播后，其信号包络服从 瑞利 分布，称之为 瑞利 型衰落。 2．信号通过随参信道多径传播，当信号带宽超过多径传播的最大时延差引起的相关带宽时， 会产生 频率选择性 衰落。 3．在民用中波广播AM接收机中采用的解调器是 包络检波器 。 4．在调频系统中，解调输出噪声的功率谱密度的特点是 与频率的平方成反比 。 5．设某基带传输系统的频带宽度为 4kHz，若采用理想低通传输，则无码间干扰传输的最大 可能符号速率为 8k 波特。若采用滚降因子 1=α 的升余弦滚降传输系统，则无码间干 扰传输的最大可能符号速率为 4k 波特。若采用第四类部分响应系统传输 16 进制码元 时，其频带利用率为 32 b/s/Hz。 6．已知两码组为(0000)、(1111)。若用于检错，能检出 3 位错。若用于纠错，能纠正 1 位错。 二．选择题答案 1d；2b；3a； 4c；5d； 三. 解 (a) 的各个符号的出现概率为 nS ( )1 1P s p= − ( ) ( )2 1P s p p= − ( ) ( )23 1P s p p= − … ( ) ( )1 1iiP s p p−= − … ( ) ( )1 1nnP s p p−= − ( )1 nnP s p+ = (2) 每符号平均所携带的信息量为 nS ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 log 1 log 1 log 1 log 1 1 log 1 log 1 1 1 log 1 log log 1 1 1 log 1 log 1 n n i i i n i i n n i n n i i i i n n n n n H S P s P S p p p p p p np p p p p i p np p p np p p p p p p p p p p p p + = − − = − − = = = − ⎡ ⎤= − − − −⎣ ⎦ = − − − − − − − − − −= − − − − −− −= − − +⎡ ⎤⎣ ⎦− ∑ ∑ ∑ ∑ np p c 四．答案： (a)A 点噪声是窄带高斯噪声，可以表示为 ( ) ( ) cos 2 ( )sin 2c c sn t n t f t n t f tπ π= − 其功率谱密度图为 (b) 与( )n t 2cos 2 cf tπ 相乘后的结果是 ( ) ( ) ( ) ( )( ) ( ) 2cos 2 cos 2 sin 2 2cos 2 1 cos 4 sin 4 c c c s c c c s c n t f t n t f t n t f t f t n t f t n t f t cπ π π π π × = − ×⎡ ⎤⎣ ⎦ = + − π 经 LPF 后 ( ) ( )cy t n t= 其功率谱密度图为 (c)对 做傅氏反变换可得( )yP f ( )y t 的自相关函数为 ( ) ( )0 sincyR N B Bτ τ= 当抽样率为 sf 时，两个抽样值 0k s ky y t f ⎛ ⎞= +⎜ ⎟⎝ ⎠和 0k s ky y t f′ ⎛ ⎞′= +⎜ ⎟⎝ ⎠（ k k′≠ ）之间的互相 关为 ( ), 0 sinck k y s s k k BR R N B k k f f′ ⎛ ⎞ ⎛′− ⎞′= =⎜ ⎟ ⎜⎝ ⎠ ⎝ − ⎟⎠ ，由sinc函数的特性可知，当抽样率为 sf B= 时，对任意 有k k′≠ , 0k kR ′ = ，再根据高斯分布的特性知此时取样值序列是统计独 立的。当 sf 大于B时，不可能对任意 k k′≠ 都有 , 0k kR ′ = ，故所求的最大可能抽样速率为 sf B= 。此时每个样值的均值为 0，方差为N0B， ( ) ( ) ( )ntytyty ,,, 21 Λ 的联合概率密度函数 为 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 22 2 1 2 2 22 2 1 2 2 2 2 2 12 0 0 1 1 1, , , 2 2 2 2 exp 2 ny ty t y t n n in i f y t y t y t e e e y t N B N B σ σ πσ πσ πσ π − − − = = × × ×⎡ ⎤⎣ ⎦ ⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟= −⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠ ∑ L L 22σ − 五．解： (a)最大频偏为 5kHzff aK∆ = = 调制指数为 5 m f f β ∆= = 调频信号的表达式为 ( ) ( )FM 8cos 2 5sin 2c ms t f t f tπ π= + 带宽为 ( )2 1 12kHzc f mB fβ≈ + = (b) a增加到 1V时，最大频偏增加到 10kHz，调制指数成为 10 ，调频信号的表达式变成 ，带宽变成( ) ( )FM 8cos 2 10sin 2cs t f t f tπ π= + m ( )2 1 10 1 22kHzcB ≈ + × = 。 六．解： 从双极性 RZ 码的波形特点可以知道，经过全波整流后的结果正好就是时钟信号。 七．解： (a)匹配滤波器的冲激响应为 ( )1( ) bh t s T t= − 抽样值为 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 0 10 10 0 ( ) 1 2 b b b b T b i b T i T T i b b b y y T s n t h T d s n t s d s s d n t h T d E Z i E Z i τ τ τ τ τ τ τ τ τ τ τ = = + −⎡ ⎤⎣ ⎦ = +⎡ ⎤⎣ ⎦ = + + =⎧= ⎨− + =⎩ ∫ ∫ ∫ ∫ − 其中 ( ) ( )10 b T Z n s dτ τ τ= ∫ 是抽样值中的噪声分量。因此无论发送的是 还是 ，y 中信号分量的瞬时功率都是 。 ( )1s t ( )2s t 2 bE (b) ( )y t 中噪声 ( )Z t 是白高斯噪声通过线性系统的输出，它是一个 0 均值的平稳高斯过程。 设 的傅氏变换是 ，则( )h t ( )H f ( )Z t 的功率谱密度为 ( ) ( ) 20 2Z NP f H f= ，因此Z 的平 均功率是： ( ) ( ) ( ) 22 0 20 0 2 2 2 z Z b NP f df H f df N N Eh t dt σ ∞ ∞−∞ −∞ ∞ −∞ = = = = ∫ ∫ ∫ ( )2s t by E Z= − + bE−(c)给定发送 这个条件时， ，其均值是 ，方差是 0 b N E 2 ，因此y的概率 密度函数为 ( ) ( )2 0 2 0 1| b b y E N E b p y s e N Eπ +−= 八．解： (a)由卷积关系可得第 k个抽样值是 1 1 0 1 1 1 1 ISI 4 k k k n k n k k k k k k n a ay a h z a h a h a h z a z+ −− + − − += + = + + + = +∑ 1 44 2 4 43 k+ 其中 是第k个抽样值中包含噪声分量，ISI分量是kz 1 1 4 k ka a− ++ ，ISI的可能取值和对应的出现 概率见下表： ( 1 1,k ka a− + ) 对应的 ISI 数值 出现概率 ( )1, 1− − -0.5 1/4 ( )1, 1+ + +0.5 1/4 ( )1, 1+ − ( )1, 1− + 0 1/2 (b)发送 时，抽样值为1ka = + 1 11 k ka a 4k k y z− ++= + + (c)由对称性可知最佳判决门限是 0thV = (d)发送 而错的概率是 1ka = + ( ) ( ) ( ) ( ) ( ( ) ( ) ( ) ) ( ) ( ) 2 2 2 0 | 1 0 | 1, 0.5 0.5 0 | 1, 0.5 0.5 0 | 1, 0 0 1.5 0.5 1 4 4 2 1 1.5 1 0.5 1 1erfc erfc erfc 8 8 42 2 1 9 1 1erfc erfc 8 8 8 8 k k k k k k k k k k k P y a P y a ISI P ISI P y a ISI P ISI P y a ISI P ISI P z P z P z 22σ σ σ σ < = + = < = = = + < = = − = + < = = = < − < − < −= + + ⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞= + +⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎛ ⎞= +⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠ 2 2 1 1erfc 4 2σ σ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞+⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎝ ⎠⎝ ⎠ 同理可得 ，从而 ( ) ( )| 1 | 1k kP e a P e a= − = = + ( ) ( ) ( ) ( ) 2 2 2 | 1 1 | 1 1 9 1 1 1 1erfc erfc erfc 8 8 8 8 4 2 e k k k kP P e a P a P e a P a σ σ σ = = + = + + = − = − ⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞= + +⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠⎝ ⎠ ⎝ ⎠ 1 九．解： (a)A、B两点处的噪声成分 与( )An t ( )Bn t 是白高斯噪声通过线性系统的输出，所以它们都 是 0 均值的高斯平稳随机过程。因为BPF1 和BPF2 频域不重叠，所以 ( )An t 与 的互功 率谱密度为 0，所以 与 的互相关函数为 0，即 ( )Bn t ( )An t ( )Bn t ( )An t 与 ( )Bn t 统计不相关，因此 二者统计独立。 (b)发送 时，A点的输出是正弦波加窄带噪声，故C点输出呈现为莱斯分布；B点输出是 窄带噪声，故D点的输出呈现为瑞利分布 ( )ts1 ( )ts1 ( )ts2(c)发送 而误判为 的概率为 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2 1 1 1 2 1 1 1 1 2 2 1 2 1 1 2 1 2 10 | | | | | ( | ) y y y P e s P y y s p y s p y s dy dy p y s p y s dy dy > ∞ ∞ = > = ⎡ ⎤= ⎢ ⎥⎣ ⎦ ∫∫ ∫ ∫ 十．解： 可用频率范围是 600~3000，设计载波频率为频带的中心，即 1800Hzcf = 。信道带宽为 3000−600=2400Hz，等效的基带带宽是 1200Hz，等效基带的频带率用率是 2400 2bps/Hz 1200 = ， 二进制基带传输的最高频带利用率是 2bps/Hz，考虑到可实现因素，设计为 4 进制，选用QPSK 调制，此时符号速率为 1200symbol/s。为满足限带要求，需采用滚降频谱成形技术，设滚降 系数为α ，则 ( ) 1200 1 1200 2 α+ = ， 1α = 。具体选用升余弦滚降。再考虑到收发匹配问题， 发送端用根号升余弦滚降。系统框图如下： 十一. 解： (a)每路信号按 Nyquist 速率采样，每秒钟有 8000 个样值。每个样值经过 A 律十三折线编码 后是 8 比特，因此 A 点的数据速率是 64kb/s。B 点是 5 路 64kbps 的时分复用，故 B 点速率 是 320kb/s。 (b)基带信道的带宽是 64kHz，因此D点的符号速率最高是 128000symbol/s。若按最高符号速 率，则每符号携带的数据比特数是 320000 2.5 128000 = ，这个数值只能是整数，取 3 则符号速率 是 320000 106667 3 = 符号/s，这就是C点和D点的符号速率。同时得当最小的M为 。 32 = 8 (c)C 点功率谱图如下 由 ( )1 2 sR Bα+ = 得滚降系数为 2 1 0.2 s B R α = − = 。由此可画出D点功率谱如下 十二. 解： 输入信息码元的多项式表达为 ( ) 3 1m x x= + ，用 ( )g x 去除 ( )3x m x ， ( ) ( ) ( ) 3 33 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 2 3 3 1( ) ( ) 1 1 1 1 1 1 1 1 x xx m x g x x x x x x x x x x xx x x x x x x x x x x xx x x x += + + + + += + + = + + + + + + += + + + += + + + + g 余式为 2x x+ ，因此编码后的系统码的对应多项式为： 6 3 2x x x x+ + + ，对应的二进制码 字是 1 0 0 1 1 1 0。