通信原理习题答案_西安邮电

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....第一章绪论学习要求：²常用通信术语；²模拟信号与数字信号的定义；²通信系统的组成、分类、和通信方式；²数字通信系统的优缺点；²离散消息的信息量、平均信息量（信源熵）的计算；²衡量模拟通信系统和数字通信系统的性能指标；²传码率、传信率、频带利用率、平均传信率和最大传信率的计算及其关系；²误码率和误信率的定义及计算。一、简答题1．消息、信息、信号，通信的含义是什么？通信系统至少包含哪几部分？2．试画出模拟和数字通信系统的模型图，并指出各组成部分的主要功能，说明数字通信系统有什么特点？3．举例说明单工、半双工及全双工的工作方式及其特点。4．举例说明如何度量信息量。5．通信系统的性能指标是什么？这些性能指标在模拟和数字通信系统中指的是什么？二、综合题1.设有四个符号，其中前三个符号出现的概率分别为1/4，1/8，1/8，且各符号的出现是相对独立的。试计算该符号集的平均信息量。Hx()=1.75bit/符2.一个由字母A、B、C、D组成的字，对于传输的每一个字母用二进制脉冲编码，00代替A、01代替B、10代替C，11代替D，每个二进制脉冲宽度为5ms。（1）不同字母是等可能出现时，试计算传输的平均信息速率；（2）若每个字母出现的可能性分别为1113PA=，PB=，PC=，PD=54410试计算传输的平均信息速率。Rbmax=200bit/sRb=198.5bit/s3.国际莫尔斯电码用“点”和“划”的序列发送英文字母，“划”用持续3单位的电流脉冲整理 ....表示，“点”用持续1单位的电流脉冲表示；且“划”出现的概率是“点”出现概率的1/3。（1）计算“点”和“划”的信息量；（2）计算“点”和“划”的平均信息量。I-=2bitI.=0.415bitHx()=0.81bit/符4.设一信息源的输出由128个不同的符号组成，其中16个出现的概率为1/32，其余112出现的概率为1/224。信息源每秒发出1000个符号，且每个符号彼此独立。试计算该信息源的平均信息速率。Rb=6405bit/s5.已知某四进制数字传输系统的传信率为2400b/s，接收端在0.5小时内共收到126个错误码元，试计算该系统的误码率Pe。Pe=´5.810-56．某4ASK系统的4个振幅值分别为0,1,2,3。这4个振幅是相互独立的；（1）振幅0,1,2,3出现概率分别为：0.4,0.3,0.2,0.1，求各种振幅信号的平均信息量？（2）设每个振幅的持续时间（即码元宽度）为1ms，求此系统的信息速率？Hx()=1.846bit/符Rb=1.84610´6bit/s7．某离散信源符号集由4个符号组成，其中前三个符号出现的概率分别为1/4、1/8、1/8，且各符号的出现是相对独立的，信息源以1000B速率传递信息，试计算：（1）该符号集的平均信息量；（2）传送1小时的信息量；（3）传送1小时可能达到的最大信息量。Hx()=1.75bit/符I=´6.3106bitImax=´7.2106bit8.某通信系统采用脉冲组方式进行信息传送，每个脉冲组包含4个信息脉冲和一个休止脉冲，休止脉冲不传送信息。每个信息脉冲和休止脉冲的宽度为2ms，且四个信息脉冲等概率出现。试计算：（1）码元速率；（2）平均信息速率；（3）传送1小时可能达到的最大信息量。整理 ....RB=500BaudRb=800bit/sImax=2.8810´6bit整理 ....第三章随机过程学习要求：²随机过程的基本概念及其数字特征；²平稳随机过程的定义、各态历经性；²平稳随机过程的自相关函数的性质以及和功率谱密度之间的关系；²高斯随机过程的定义和性质、一维分布特性；²平稳随机过程通过线性系统时输出与输入的关系；²窄带随机过程的数学表达式，其包络、相位、同相分量、正交分量的统计特性；²正弦波加窄带高斯随机过程的统计特性；²白噪声的定义及其功率谱和自相关函数；²高斯白噪声通过理想低通滤波器和理想带通滤波器。一、简答题1．高斯平稳随机过程有哪些性质？其通过线性系统后，输出过程的均值、自相关函数和功率谱密度会发生什么变化？2．什么是窄带随机过程？它的频谱和波形有什么特点？其同相分量和正交分量有什么特点？3．什么是高斯白噪声？其频谱和自相关函数有什么特点？其通过理想低通和理想带通滤波器后功率谱密度、平均功率会发生什么变化？举例说明，并写出自相关函数的表达式、画出波形，指明其物理意义。二、综合题1.设X是a=0，s=1的高斯随机变量，试确定随机变量YcXd=+的概率密度函数fy()，其中c，d均为常数。EY[]=dDY[]=c21é(y-d)2ùfy()=expê-2ú2pcêë2cúû2.设一个随机过程x(t)可以表示成x(t)=2cos(2pqt+)式中，q是一离散随机变量，且P(q==0)12,P(qp=2)=12，试求Ex(1)及Rx(0,1)。整理 ....Ex(1)=1Rx(0,1)=23.设随机过程Yt()=X1cosw0t-X2sinw0t，若X1和X2是彼此独立且均值为0、方差为s2的高斯随机变量，试求：（1）EYtéë()ùû、EYéë2(t)ùû；（2）Yt()的一维概率密度函数fy()；（3）Rtt(12,)和Btt(12,)DYtéë()ùû=0EYéë2(t)ùû=s21éy2ùfy()=expê-2ú2psë2sûRtt(12,)=swt2cos0Btt(12,)=swt2cos04.已知随机过程zt()=mt()cos(wq0t+)，其中，mt()是广义平稳随机过程，且自相关函数Rm(t)为ì1+t,-<<1t0Rm(t)=-ïí1t,0£H，且A()Mw0HwHw-w相乘器相乘器理想低通理想低通相乘器相乘器相加器1costw1sintw2costw2sintw()1st()2ts()st()mt（a）（b）理想低通滤波器的截止频率为w1，试求输出信号st()，并说明st()为何种已调信号。11st()=mt()cos(ww2-1)t-mtˆ()sin(ww2-1)t22st()为载频为ww2-1的上边带信号整理 ....4．设某信道具有均匀的双边功率谱密度Pn(f)=0.510´-3WHz，在该信道中传输抑制载波的双边带信号，并设调制信号带宽限制在5KHz，而载波频率100KHz，已调信号到达接收端时的功率是10KW。若接收机的输入信号在加至解调器之前，先经过一个理想带通滤波器。试问：（1）该理想带通滤波器应具有怎样的传输特性H(w)；（2）解调器输入端的信噪功率比；（3）解调器输出端的信噪功率比；（4）求接收端输出噪声的双边功率谱密度，并用图形表示出来。B=10kHz，中心频率为100kHzSi=1000NiS0=2000N0Pn0(f)=0.2510´-3W/Hz，f£5kHzf()0nPf05-50.2505．音频信号mt()经调制和高频放大后在无线信道上进行传输，要求接收机输出信噪比为40dB。已知：由发射机输出端到解调器输入端之间总的传输功率损耗为60dB，信道中高斯白噪声的双边功率谱密度n210=-12W/Hz。音频信号mt()的最高频率为5kHz，并且有mt()=0，mt2()=12，mt()max=1试求：（1）SSB调制时的发射机输出功率；（接收端用相干解调）（2）100%的AM调制时的发射机输出功率；（非相干解调）ST=102WST=´3102W整理 ....6．某模拟基带信号mt()的傅氏频谱如图a所示，将此信号送入如图b的系统，系统输出为yt()，理想高通的截止频率为fc，理想低通的频率范围为[-WW,]，()fM理想高通理想低通()mt()ytABC-W0WfAcos2pftcAcos2p(fc+Wt)(a)(b)（1）画出yt()的傅氏频谱图；（2）画出由yt()恢复出mt()的接收框图，并说明工作原理。yt()´D理想E´F理想mt()高通低通4cA4cos2p(fc+Wt)cos2pftA整理 ....7．模拟通信系统中，单边带信号通过恒参信道到达接收端的输入信号为sSSB(t)=kmtéê()coswct-mtÙ()sinwctùúëû基带信号的功率谱密度为,0,mffaìíPm(f)=ïf£fmïîf>fm其中，a和fm都是常数，信道加性高斯白噪声的双边功率谱密度为n02。（1）画出相移法调制器的原理框图；（2）试画出对单边带信号进行解调的相干解调原理框图；（3）求相干解调器的输出信噪比。整理 ....()hHw2p-()mt()1ˆ2mt()1ˆsin2cmttw()1cos2cmttwcosctw()SSBstBPFLPF()SSBts()nt()SSBts()intcosctw()0tm()0tn20Ska=N0n08．已知某单频调频波的振幅为10V，瞬时频率为ft()=106+104sin2p´103tHz()（1）此调频波的时域表达式；（2）此调频波的频率偏移、调频指数和频带宽度；（3）若调制信号的频率提高到210´3Hz，则调频波的频偏、调频指数和频带宽度如何变化？sFM(t)=10coséë2p´106t-10cos2p´103tùûVD=f10kHz，mf=10，BFM=22kHzD=f10kHz，mf=5，BFM=24kHz整理 ....整理 ....第六章数字基带传输系统学习要求：²数字基带信号的常见波形及其功率谱密度；²对数字基带系统传输码型的基本要求及其编译码；²码间干扰的概念，无码间干扰的数字基带传输系统设计与奈奎斯特第一准则；²无码间干扰数字基带传输系统的抗噪声性能；²眼图及其性能参数。一、简答题1．为什么要研究数字基带信号的功率谱？占空比与信号第一零点带宽之间有什么关系？2．数字基带信号的线路码型有什么要求？简述AMI和HDB3码的编译码规则和优缺点。3．码间串扰产生的原因是什么？4．为什么基带系统的最大频带利用率是2波特/赫兹？举例说明传码率和奈奎斯特带宽之间的关系。5．眼图位于通信系统的什么位置？为什么要观察眼图？二、综合题1.设二进制符号序列为10010011，试以矩形脉冲为例，分别画出相应的单极性、双极性、单极型归零、双极性归零、二进制差分波形和四电平波形。整理 ....2.设某二进制数字基带信号的基本脉冲为三角形脉冲，如图所示。图中TB为码元间隔，数字信息“0”和“1”分别用gt()的有无表示，且“0”和“1”出现概率相等：()gtA02BT-2BTt（1）求该数字基带信号的功率谱密度，并画出功率谱密度图；（2）能否从该数字基带信号中提取码元同步所需的频率fB=1TB的分量？若能，试计算该分量的功率。整理 ....()()()()22244BBBsBmffPfGmffmfGfd+¥=-¥=+-åf()sPfBf-Bf02Bf3Bf4Bf5Bf-2Bf-3Bf-4Bf-5Bf可以，P=A42p3．对于图中所示的数字基带信号波形，给出以下两种码型对应的信息序列a）双极性归零码（传号取+1，空号取-1）；t0tTb）HDB3码t0T1101110100001100000114．设基带传输系统的发送滤波器、信道及接收滤波器组成总特性为H(w)，若要求以2TB波特的速率进行数据传输，试验证下图所示的各种H(w)能否满足抽样点上无码间串扰的条件？1()Hww0BTpBTp-1()Hww03BTp3BTp-1()Hww04BTp4BTp-1()Hww02BTp2BTp-矩形矩形三角形升余弦（a）（b）（c）（d）整理 ....（a）有码间串扰（b）有码间串扰（c）无码间串扰（d）有码间串扰5．设某数字基带信号的传输特性H(w)如图所示。其中a为某个常数(0££a1)；（1）试检验该系统能否实现无码间串扰的条件？（2）试求该系统的最高码元传输速率为多大？这时的系统频带利用率为多大？1()Hww00w0w-0aw0aw0aw0aw0.5无码间串扰RBmax=w0Baudp2hmax=BHz/1+a6．为了传输码元速率RB=1000Bd的数字基带信号，试问系统采用如图所示的那种传输特性较好？并简要说明理由。整理....1()Hww03210p´3210p-´（b）0.5310p-310p3410p-´3410p´（a）（c）c系统为最佳选择ìæwTö7．已知基带系统的总特性H(w)=ïíTçè1+cos2÷ø,ïî0,整理 ....GT(w)=Gr(w)=H(w)n2pw£T，假设C(w)=1，其它整理 ....（1）若nt()的双边带功率谱密度为0（瓦/赫兹），试确定Gr(w)的输出噪声功率；2（2）若在抽样时刻，接收滤波器的输出信号（不包括噪声）以相同的概率取0，A电平，且输出噪声取值V是服从下述概率密度分布的随机变量1æVöpV()=exp-ç÷2lèløl>0常数，求系统误码率。Nn0=0Pe=12expæçè-2Alö÷ø()Hff11201sT4sT2sT3sT1sT-2sT-3sT-4sT-8．某基带传输系统的传输特性如图所示：（1）要实现无码间干扰传输，则该基带系统的最高码元传输速率、频带利用率、滚降系数各为多少？（2）若分别以1Ts、2Ts、3Ts、4Ts的速率进行信息传输，那些速率能消除码间干扰？整理 ....（1）与理想低通特性比较，由码元定时误差的影响所引起的码间串扰是增加还是减小？为什么？24fN=Hz，RBmax=Baud，hmax=1BHz/，a=1TBTB可用1TB、2TB、4TB的速率进行信息传输减小整理 ....第七章数字频带传输系统学习要求：²二进制数字频带系统的调制解调框图及各点波形。²二进制数字频带信号的功率谱密度和带宽。²二进制数字频带系统的误码率。²二进制数字频带系统的性能比较²多进制调制与二进制调制的区别及QPSKQDPSK调制解调原理一、简答题1．比较数字调制与模拟调制的异同点。2．2FSK信号的功率谱密度有何特点？为什么可以根据功率谱密度选择合适的解调方式？3．什么是绝对调相和相对调相？二者在参考相位的规定上有何区别？举例说明。4．多进制数字调制与二进制数字调制比较，有哪些优缺点？二、综合题1.设发送的二进制信息为0100101，试分别画出OOK、2FSK、2PSK及2DPSK信号的波形示意图，并说明其时间波形上各有什么特点。2.在某2FSK系统中，已知载波频率f0=1800Hz，f1=3000Hz，二进制码元速率为600波特。1、0等概。求：（1）若信息码序列为：0101，试画出2FSK信号波形图（f0和f1代表的信息可自设定）；（2）若采用非相干解调法接收此信号，试画出解调系统的框图及各点的波形草图；（3）此2FSK信号的带宽是多少？并画出2FSK信号的频谱草图；（4）若此2FSK信号在有效带宽为6000Hz的信道上传输，信道输出端的信噪比为5倍，系统误码率是多少？（用指数形式表示）ì1800Hz®"0"整理 ...."1"3000Hz®î1100t2FSKí整理 ....f()Pf18003600…………600-600-1800-3600…………12.5611.863310ePe--=»´23.某系统采用2ASK方式传输数据，已知码元速率为RB，信道特性为恒参信道，加性高斯白噪声的均值为零，噪声单边功率谱密度为n0。接收端采用相干解调方式对该2ASK信号进行解调，并设接收信号振幅为a。（1）试画出2ASK信号相干解调器原理框图；（2）若发送概率P(0)=P(1)，试推导最佳判决门限值b*和系统最小误码率Pe；（3）若发送概率P(0)¹P(1)，试分析最佳判决门限b*的变化和对系统误码率Pe的影响。BPFLPF抽判()t()yt()xt(BxkTe2ASK{an¢})nt()2coswctCPVd*=a2，Pemin=12erfcæçè22asö÷ø*a当P(0)>P(1)时，Vd>2*a整理 ....当P(0)