通信原理试题2012-答案
北京航空航天大学
2011~2012 学年第 2 学期
( 2012 年 6 月 11 日)
班级: ;学号: ;姓名: ;成绩:
注意事项:1、答题时间:120分钟;满分:100分
一、选择题(共10分,每题1分)
1. 即使在“0”、“1”不等概率出现情况下,以下哪种码仍然不包含直流成分:_____a______
a、AMI码 b、双极性归零码 c、单极性归零码 d、差分码
2. 不论是数字的还是模拟的通信系统,只要进行相干解调都需要:_____a______ a、载波同步 b、网同步 c、位同步 d、群同步 3. 设x(t)为调制信号,调相波的表示式为:cos(ct
kpx(t)),则PM调制方式的瞬
时相位偏移为:____b_______
a、ctkpx(t) b、kpx(t) c、ckp
4. 码长n=15的汉明码,监督位应是:___c________
a、2位 b、3位 c、4位 d、5位
dx(t)dx(t) d、kp dtdt
5. 某2PSK系统发送信号的幅度A=2V,由于信道中存在高斯白噪声,接收端采用相干解调,误码率为,若采用2FSK系统,且信道噪声不变,接收端采用相干解调并保持相同的误码率,发送信号的幅度应为:______b_____
a、2V b、
V c、4V d、
V
6. ITU规定,数字通信中语音信号的抽样频率是:______a_____
a、8kHz b、16kHz c、4kHz d、12kHz
7. 压控振荡器(VCO)在以下哪个系统中可以使用到:_____a______
a、直接调频 b、间接调频 c、BPSK调制 d、位同步 8. 线性调制系统的制度增益______d_______。
a、与调制方式有关,与解调方式无关;
b、与调制方式无关,与解调方式有关; c、与调制方式无关,与解调方式无关; d、与调制方式有关,与解调方式有关。
9. 香农信道编码定理告诉了我们信息速率R,码长n,与错误概率P 之间的关系。下面哪个说法是正确的_______c_______。
a、在信道容量一定的条件下,只要增大信息发送速率就可以降低错误概率; b、在码长一定的情况下,无论信息发送速率是多少,增大信道容量一定能降低错误概率;
c、在信道容量和信息发送速率一定的条件下,增加码长,可以降低错误概率; d、在信道容量和码长一定的条件下,降低信息发送速率,可以使错误概率增大。 10. 若信息速率为6Mbit/s,则对应QPSK的功率谱主瓣宽度分别为_____d___ Hz 。
a、9M b、12M c、3M d、6M
二、填空题(共30分,每空1分)
1.现在通用的通信系统中,传送多路信号有三种基本的复用方式。其中,传统的模拟通信系统中都采用_____频分复用______,随着数字通信的发展,_____时分复用____得到了广泛应用,_____码分复用_____主要用于扩频通信系统中。 2.窄带高斯噪声的一维随机包络服从______瑞利______分布。 3.假定载波
为
,线性调制信号的一般时域表达式可以写
为,其中,
正交分量幅度_____
。若调制信号为
,
和
分别称为____同相分量幅度____和___为一LSB
信号,则
和
分别为
_____________和_______________。
4.若有二进制独立等概信号,码元宽度为0.2ms,则信息速率为______5000bit/s________;
当该信号采用非归零码进行基带传输,,则谱零点带宽为_____5000_____Hz,为了在基带无失真的传输该信号,至少需要带宽为_____2500_______Hz的理想信道。
5.PCM量化可以分为______均匀量化____和____非均匀量化____。在线性PCM中,抽样频率为8kHz,对双极性信号编码时编码器输出码元速率为72kHz,则对于满载的正弦波信号进行均匀量化的量化信噪比为___55.94______dB。
6.码组(0011011)的码重为___4_____,与码组(0100100)之间的码距为____6____,由这两个许用码组构成的编码方式最多可以检测____5____个错误,或纠正___2____个错误。
7.在数字通信中,产生五码的因素有两个:一个是由传输特性不好引起的______码间干扰___,二是传输中叠加的____噪声______。
8. PCM30/32路TDM系统的基群数据速率为_____2048k______bit/s。 9.最佳判决门限电平是___使系统总误码率最小的判决门限电平_____。
11.MSK是2FSK的一种特殊情况,的主要特点是:____相位______连续变化,频率差为___
11(或)___________。 2Ts2Tb
12.码元传输速率为1/Ts的无码间串扰的奈奎斯特第一准则可以表示为___________
H(+
2i
________。 )C________||
TsTs
13.假设二进制对称信道的差错率=10-2, 则(4,3)偶校验码通过此信道传输,不可检出错误的出现概率是______5.8807*10-4______。
14.采用部分响应技术可提高频带利用率,并使冲击响应尾巴震荡衰减加快,这是由于______有控制地加入“串扰”,使得合成波形的震荡正负相反抵消,改变陡然截止的频谱特性__________。
15. 衡量均衡器均衡效果的两个准则是___峰值畸变____和____均方畸变____。 16. 1B1T码的编码效率是____63.09%___。
二、简答题(共30分,每题5分)
1.填写下面数字通信系统组成模型中所空缺的模块,并简要说明数字通信系统的优点。
数字通信系统的优点:
抗干扰能力强,数字信号可以再生而消除噪声积累;传输差错可控,能改善传输质量;易于使用现代数字信号处理技术对数字信号进行处理;易于加密,可靠性高;易于实现各种信息的综合传输,等。
2.在强干扰环境下,某电台在5分钟内共收到正确信息355Mbit, (1)假定系统信息速率为1200kbit/s,试问系统误信率是多少?
(2)若假定信号为四进制信号,系统码元传输速率为1200KB,则是多少?
3.简述什么是匹配滤波器?它的基本准则是什么?并画出二进制信号的匹配滤波接收机的系统结构图,以及其等效的基于最大似然准则的最佳接收机的系统结构图。 匹配滤波器的传递函数与信号频谱的复共轭成正比,(或冲击响应镜像平移) (1分) 准则:在某一特定时刻的输出信噪比最大 (1分)
最佳接收机的系统结构图:
(2分)
(1分)
4.为什么调频系统可进行带宽与信噪比的互换,而调幅不能?
2
FM系统的制度增益GFM=3βf(βf+1),BFM=2fH(βf+1) (1分)
增加βf,可增加传输带宽,并增加GFM,因此,增加传输带宽可使调频系统的抗噪声能力迅速改善。 (2分)
在调幅系统中,由于信号带宽是固定的, 无法进行带宽与信噪比的互换。 (2分) 因此,在抗噪声性能方面调频系统优于调幅系统。
5.某调制系统如下图所示,为了在输出端同时分别得到f1(t)和f2(t),试确定接收端的c1(t)和c2(t)。
ff发送端
答案:
f1(t)
接收端
f2(t)
发送端相加合成以后的发送信号为f(t)f1(t)cos0tf2(t)sin0t。 (1分) 在接收端采用的是想干解调,若上支路采用的相干载波为2cos0t,则解调后的输出为:
f1(t)2f(t)cos0tLPF
[f1(t)cos0tf2(t)sin0t]2cos0t|LPF[f1(t)f1(t)cos20tf2(t)sin20t]|LPFf1(t)
这时可得到f1(t)。
同理,若下支路采用的相干载波为2sin0t,则解调后的输出为:
(2分)
f2(t)2f(t)sin0tLPF
[f1(t)cos0tf2(t)sin0t]2sin0t|LPF[f1(t)sin20tf2(t)f2(t)cos20t]|LPFf2(t)
这时可得到f2(t)。
由此可以确定c1(t)2cos0t,c2(t)2sin0t。
(2分)
6.为了传送码元速率RB=103Baud的数字基带信号,试问系统采用下图中哪一种传输特性较好?并简要说明理由。
ω
答案:
从三个传输函数都能满足以RB=103Baud的码元速率无码间干扰传输。因此需从三个传输函数在频带利用率、单位冲击响应收敛速度、实现难易程度等方面的特性,从而选择最好的一个。 (1分) (a) B=2*103Hz,,η=0.5B/Hz (1分) (b) B=1*103Hz,,η=1B/Hz (1分) (c) B=1*103Hz,,η=1B/Hz,冲击响应尾部收敛快,传输函数较易实现 (1分) 因此(c)最好。 (1分)
三、综合题(共30分)
1.(8分)DSB 信号的相干解调框图如下图所示。图中n(t)是均值为零、双边功率谱密度为n0/2的加性高斯白噪声;m(t)上限频率为fH,本地恢复的载波和发送载波有固定的相位差;BPF带宽为2fH,LPF上限频率为fH。试求:
(1)该系统的输出信噪比表达式; (2)调制制度增益G
smdc
答案:(1) 根据题意,模型框图中,带通滤波器(BPF)的输出:
sm(t)m(t)cosct
ni(t)nI(t)cosctnQ(t)sinct (1分)
由于sm(t)2cos(ct)m(t)cosct2cos(ct)m(t)cosm(t)cos(2ct) 则LPF输出的有用信号m0(t)m(t)cos (1分) 其功率S0m02(t)m2(t)cos2 (1分) 而,
ni(t)2cos(ct)[nI(t)cosctnQ(t)sinct]2cos(ct)nI(t)[coscos(2ct)]nQ(t)[sinsin(2ct)]
则LPF输出的噪声n0(t)nI(t)cosnQ(t)sin (1分)
由于nI(t)和nQ(t)均值为零,功率均为2n0fH,且在同一时刻不相关,所以输出噪声功率:
2N0E[n0(t)]E[(nI(t)cos)2]E[(nQ(t)sin)2]
E[(nI(t)]cosE[nQ(t)]sin2n0fH(cossin)2n0fH
222222
(1分)
22
Sm(t)cos (1分) 0所以,输出信噪比为N02n0fH
Sim2(t)m2(t)
(2)由于Si,而Ni2n0fHN0,则 (1分) N4nf2i0H
S0
系统的制度增益G
0i
Si
m2(t)cos2/2n0fH
m2(t)/4n0fH
2cos2 (1分)
2.(6分)假设在某2DPSK系统中,载波频率为2400Hz,码元速率为1200B,已知相对码元序列为110001011;
(1)试画出2DPSK信号波形(设参考相位为0);
(2)若采用差分相干解调法接收信号时,试画出解调系统框图及各点波形。 答案:
由于载波频率2400Hz,码元速率为1200B 相对码1100010111,当参考相位为0时,
参(1
)(2)
(2分)
(2分)
a
b
c
d
e
(共2分)
3.(8分)话音信号m(t)采用13折线A律进行编码,设m(t)的频率范围为0~4kHz,取值范围为-6.4~+6.4V,m(t)的一个抽样脉冲值为-5.275V
(1)试求此时编码器输出的PCM码组和量化误差(段内码采用折叠二进码); (2)写出该码组对应的均匀量化12位码;
(3)若编码器输出的PCM码组采用QPSK方式传输,试分析传输系统所需的最小带宽。
答案: (1)5.275
2048
1688 (1分) 6.4
因为 1688
所以 m1=0 (1分) 又因为 102416882048
所以位于第八段,m2m3m4=111。 (1分) 第八段量化间隔为64
(16881024)
10,所以m5m6m7m8=1010 64
编码器输出PCM码组=01111010 (1分) 量化误差为1688(1024640)24 (1分) (2)1664,(1664)10([1**********]0)2
所以,均匀量化12位码=[1**********]0 (1分)
(3)采用QPSK方式传输,max1Baud/Hz,依抽样定理,系统的码速率为:
Rs
24k8
32kBaud (1分)
log24Rs
32kHz (1分)
Bmin
max
4.(8分)已知(7,3)循环码的全部码组由两个循环圈所组成:0000000和1110100,试求:
(1)生成多项式g(x)和典型生成矩阵G; (2)典型监督矩阵H;
(3)列出校正子S和错码位置之间的错误图样表;
(4)若接收码组B=1000011,请纠正之。
(1) (7,3)码中n=7,k=3,r=4,g(x)是4次多项式 由非零循环圈可得到0011101,即g(x)=x4+x3+x2+1 (1分)
D2g(x)
G(x)Dg(x) (1分)
g(x)1 G00
11
111
011
101
001 (1分) 001
1001110
典型生成矩阵G0100111 (1分) 0011101
(2) HPIrQTIr
1
1H
10
01111101
T
[1**********]0
00 (2分) 01
(3)SEH
101
(S1S2S3S4)(e6e5e4e3e2e1e0)1
000
110111101
000
100
010001
110111(4) SEHT
,得(S1S2S3S4)(1000011)1
00100
00得知e4有错,纠正得1010011 (1分)
101101
00
(1101)00
10
01