通信原理期末复习习题集附完整答案解析Word格式.docx
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通信原理期末复习习题集附完整答案解析Word格式.docx
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(2)易于进行差错控制。
(3)采用中继传输噪声不积累。
(4)易于进行信息加密。
(5)便于与计算机连接。
(6)可实现综合业务。
、模拟调制
1、AM系统在包络检波,且小SNR情况下会出现门限效应。
2、经调制后的信号称为已调信号,它应具有两个基本特性是:
携带原
始信号信息和适合于信道传输。
3、单边带信号的产生方法一般有滤波法和相移法。
4、设调制信号为f(t)20cost20cos3t,载波信号为c(t)cosct,则其对应的上边带信号的表示式为:
10cos(c)tcos(c3)t20costcos(c2)t。
5、调制制度增益是指:
输出信噪比/输入信噪比,其物理意义为:
解调器对噪声的
抑制程度
6、某调频波为s(t)20cos[2108t8cos4000t],试确定已调信号功率为200W,调制指数为8。
7、AM信号解调的门限效应是由包络检波的非线性解调作用所引起的,对AM信号无门限效应的解调方式是相干解调
8、调制信号给定调频信号中心频率为50MHZ,最大频偏为75MHz,则调制信号频率为
3kHz的调制指数为_25000及信号带宽为__150MHz。
_
9、窄带调频时,FM信号的最大瞬时相位偏移应满足的条件是。
tkfm()df6
10、在VSB调制系统中,为了不失真的恢复信号,其边带滤波器的传输函数H(w)应满
足在载频处互补对称。
11、对于各种模拟调制系统,其抗噪声性能优劣排序比较正确的应是:
(C)。
(A)AM>
SSB>
FM(B)AM>
FM>
SSB
(C)FM>
AM(D)SSB>
AM>
FM
12、对于AM调制系统,在大信噪比情况,采用包络检波器解调时的性能比同步检测器时的性能(D)。
(A)高(B)低(C)相等(D)几乎一样
13、已知调制信号为cos103t,则已调信号Smt10cos(106t)8cos103t可能是(C)。
(A)AM信号(B)SSB信号(C)PM信号(D)FM信号
14、下列哪一种信号的传输带宽与AM信号传输带宽相同(B)。
(A)基带信号(B)双边带信号
(C)单边带信号(D)残留边带信号。
15、线形调制系统的调制制度增益(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
16、对于AM调制系统,在大信噪比情况,采用包络检波器解调时的性能比同步检测器时的性能(C)。
(A)高(B)低(C)相等(D)几乎一样
17、(7分)已知线性调制信号表示为(1+0.5sinΩt)coswst,式中ws=6Ω。
试画出它的
波形图和频谱图
解:
18、(5分)说明调制的实质是什么?
线性调制中“线性”的含义是什么?
调制是对基带信号进行加工变换使之适合于信道传输的过程。
所谓线性调制是指:
调制前后,以调信号的频谱和调制信号的频谱之间呈线性搬移关系。
即以调信号与调制信号的频谱之间没有发生结构变化,仅是频率的位置发生了变化。
19、试对AM和DSB可否采用包络检波方式进行解调进行讨论。
答:
AM已调信号波形的包络即为调制信号,采用包络检波的方式获得AM的包络线即恢复出原始信号;
DSB已调信号波形的包络与调制信号的波形不一样,因此采用包络检波的方式所获得的DSB包
络线不是已调信号波形,无法恢复出原始信号。
AM可以使用包络检波,DSB不能使用
20、(6分)请画出间接调频和间接调相的方框图,并进行简要说明。
21、什么是门限效应?
AM信号采用包络检波法解调时为什么会产生门限效应?
所谓门限效应,就是当包络检波器的输入信噪比降低到一个特定的数值后,检波器的输出信噪比出现急剧恶化的一种现象。
开始出现门限效应的输入信噪比称为门限值。
这种门限效应是由包络检波器的非线性解调作用引起的。
在小信噪比情况下,调制信号无法与噪声分开,而且有用信号淹没在噪声之中,此时检波器输出信噪比不是按比例地随着输入信噪比下降,而是急剧恶化,也就是出现了门限效应。
22、(7分)画出相移法产生SSB信号的原理框图,并简要分析其产生原理。
23、DSB调制系统和SSB调制系统的抗噪性能是否相同?
为什么?
相同。
因为单边带信号所需带宽仅仅是双边带的一半。
因而,在噪声功率谱密度相同的情况下,双边带解调器的输入噪声功率是单边带的二倍,从而也使双边带解调器输出噪声功率比单边带的大一倍。
因此,
尽管双边带解调器的制度增益比单边带的大,但它的实际解调性能不会优于单边带的解调性能。
不难
看出,如果解调器的输入噪声功率谱密度相同,输入的信号功率也相同,则双边带和单边带在解调器
输出端的信噪比是相等的。
这就是说,从抗噪声的观点看,单边带的解调性能和双边带是相同的
24、(7分)设基带信号为m(t),载波为cosωct。
(1)(2分)试写出SSB信号的数学表达式;
(2)(5分)试画出SSB信号相干解调的原理框图,以及其中滤波器的传输函数示意图11
sSSB(t)2m(t)cosct2m?
(t)sinct
25、(10分)已知调制信号是8MHz的单音频余弦信号,若要求输出信噪比为40dB,试比较100%的AM系统和调频指数为5的FM系统的带宽和发射功率。
(设信道噪声单边功率谱密度n051015W/Hz,信道功率损耗为50dB)
BFM2(mf1)fm96MHz(3分)
GFM3m2f(mf1)450;
(3分)
So/No104
Ni5*1015*96MHz4.8*107W
Si104/450*4.8*107*1051.067W
BAM2fm2810616MHz(2分)
2
GAM3(2分)
Si/Ni
Ni5*1015*16MHz8*108W
Si104(/2/3)*8*108*105120W
FM的发射功率为1.067W;
AM系统的发射功率为120W。
26、(7分)某单边带调制系统(SSB)的发射功率为20W,基带信号的最高频率为5kHz,从发射机输出端到解调器输入端的功率损耗为70dB,解调器输入端加性高斯白噪声单边功率谱密度为21013W/Hz
(1)(3分)画出SSB相移法产生器原理框图;
(2)(2分)画出SSB接收机的原理框图;
(3)
(2分)试求解调器的输出信噪比。
27、(6分)两个不包含直流分量的模拟基带信号m1(t)、m2(t)被同一射频信号同时发送,发送信号为s(t)=m1(t)coswct+m2(t)sinwct+Kcoswct,其中载频fc=10MHz,K是常数。
已知m1(t)与m2(t)的频谱分别为M1(f)及M2(f),它们的带宽分别为5kHz与10kHz。
1)(2分)计算s(t)的带宽;
2)(2分)写出s(t)的频谱表示式;
3)(2分)画出从s(t)得到m1(t)及m2(t)的解调框图
28、(8分)已知信号m(t)的最高频率fm,若用题图1所示的q(t)对m(t)进行自然抽样,确定已抽样信号及其频谱表示式,并画出其示意图(注:
m(t)的频谱M(w)的形状可自
行假设)。
图1
29、(10分)将一个频率为5KHz的单音信号送至调制器,调制器的载频为1MHz,请计算下列各调制信号传输带宽
(1)(2分)若调制方式是AM;
(2)(2分)若调制方式是FM,频偏为20KHz;
(3)(3分)若对调制信号进行抽样,抽样频率为25KHz,每抽样值量化后(有128个量化电平),再编码为二进制码,然后通过升余弦滤波(滚降因子α0.6),再进行PSK调制;
(4)(3分)若调制信号的频率不变,幅度加倍,请再分别计算
(1)
(2)(3)三种情况下的已调信号带宽。
30、(12分)假设音频信号x(t)经过调制后在高斯通道进行传输,要求接收机输出信噪比S0/N050dB。
已知信道中信号功率损失为50dB,信道噪声为带限高斯白噪声,其双
采用同步解调)
边功率谱密度为1012W/Hz,音频信号x(t)最高频率fx15KHz,求:
1)(4分)DSB调制时,已调信号的传输带宽和平均发送功率
3)(4分)100%AM调制时,已调信号的传输带宽和平均发送功率。
(采用包络解调,且单音调制)
31、(8分)有60路模拟话音信号采用FDM方式传输。
已知每路话音信号频率范围为
0-4KH(Z已含有防护频带),副载波采用SSB调制,主载波采用FM调制,调制指数mf2
1)(4分)试计算副载波调制合成信号带宽;
2)(4分)试求信道传输信号带宽。
32、基带调制信号f(t)的波形和载波c(t)cosct的波形如图所示:
(1)写出AM信号和DSB信号的数学表示式;
(2分)
(2)画出AM和DSB波形草图。
(5分)
(3)若已知f(t)的最高频率为Fm,试分别求AM信号、DSB信号和SSB信号的带宽(3分)
(1)AM信号的数学表示式:
sAM(t)[A0f(t)]cosct
DSB信号数学表示式:
sDSB(t)f(t)cosct
(5分)
(2)画出AM和DSB波形草图。
(3分)(3)若已知f(t)的最高频率为Fm,试分别求AM信号、DSB信号和SSB信号的带宽
AM信号B=2Fm,DSB信号B=2Fm,SSB信号B=Fm.
33、设某信道具有均匀的双边噪声功率谱密度Pnf0.510W/Hz,在该信道中传输抑制载波的双边带信号,并设调制信号mt的频带限制在5kHz,而载波为100kHz,已调信号的功率为10kW。
若接收机的输入信号在加至解调器之前,先经过一理想带通滤波器滤波,试问:
(1)该理想带通滤波器应具有怎样的传输特性H;
(2)解调器输入端的信噪功率比为多少?
(2分)
(3)解调器输出端的信噪功率比为多少?
(4)求出解调器输出端的噪声功率谱密度。
(3分)解:
(1)了保证信号顺利通过和尽可能地滤除噪声,带通滤波器的宽度等于已调信号带宽,即:
B2fm2510kHz
2)已知:
Si10kw
故输出信噪比:
2Si
Ni
2000
4)根据双边带解调器的输出噪声与输入噪声功率关系,有:
No1Ni2.5
4w
34、将一个频率为5KHz的单音基带信号送至调制器,调制器的载频为1MHz,请计算下列各已调信号传输带宽。
(1)若调制方式是AM;
(2)若调制方式是FM,频偏为20KHz;
(3)若对此基带信号进行抽样,抽样频率为25KHz,每抽样值量化后(有128个量化电平),再编码为二进制码,再进行PSK调制;
(6分)
6分)(3)因为每个样值编码位数为
采用2PSK调制,已调信号带宽BPSK2fb2175350KHz
三、模拟信号数字化
1、将模拟信号数字化传输的基本方法有
脉冲编码调制和
增量调制
两
种。
2、采用非均匀量化的主要原因是改善
小信号量化信噪比,
提高
系统平均
量化信噪比。
3.信源编码是为了提高通信的有效性,信道编码是为了提高通信的可靠性。
4、PCM系统中,二进制编码反映抽样值信号的值的大小,ΔM系统中
二进制编码反映抽样值的相对变化。
5、在PCM30/32路基群帧结构中,TS0用来传输帧同步信息,TS16用来信
令信息传输。
6、A律PCM基群帧周期为125us,信息速率为2.048Mbps。
7、PCM系统中的噪声有两类:
量化噪声、加性噪声
8、ΔM系统中的量化噪声有两种形式:
一般量化噪声、过载量化噪声
9、PCM30/32路时分多路系统的基群码元速率为2.048Mbit/s,其中话音路
数为30,二次群的码元速率为8.448Mbit/s,话音路数为120。
10、PCM数字电话系统中,μ律PCM基群信息速率为(B)。
(A)2.048Mbps(B)1.544Mbps
(C)1.920Mbps(D)8.448Mbps
11、均匀量化时,大信号的最大量化误差N1,与小信号的最大量化误差N2比较结果为:
(B)。
(A)N1>
N2(B)N1=N2
(C)N1<
N2(D)无法确定
12、采用非均匀量化可以使得(B)。
(A)小信号量化SNR减小、大信号量化SNR增加;
(B)小信号量化SNR增加、大信号量化SNR减小;
(C)小信号量化SNR减小、大信号量化SNR减小;
(D)小信号量化SNR增加、大信号量化SNR增加。
13、电话采用的A律13折线8位非线性码的性能相当于编线性码位数为(D)。
(A)8位(B)10位(C)11位(D)12位
14、对频率范围在30-300Hz的模拟信号进行线性PCM编码,则最低抽样频率fs为(A)。
15、设模拟信号的频率范围为10kHz-100kHz,实际用于该信号的抽样频率为(D)。
(A)20kHz(B)180kHz(C)200kHz(D)210kHz
16、通过抽样可以使模拟信号实现(C)。
(A)时间和幅值的离散(B)幅值上的离散
(C)时间上的离散(D)频谱上的离散
17、对于1和0等概率出现的二进制码序列的功率谱,以下说法正确的是(C)。
(A)单极性不归零脉冲波形无离散谱,双极性不归零脉冲波形有离散谱
(B)单极性不归零脉冲波形有离散谱,双极性不归零脉冲波形有离散谱
(C)单极性归零脉冲波形有离散谱,双极性归零脉冲波形无离散谱
(D)单极性归零脉冲波形无离散谱,双极性归零脉冲波形有离散谱
18、简述ΔM的基本方法。
对语音信号进行过取样(取样速率远大于奈奎斯特速率,如对语音信号的取速率为
32K次/秒),使相邻两个样点的相关性增强,相邻两个样值的差值减小,然后将此差值量化成两个电平+δ或-δ,+δ用“1表”示,-δ用“0表”示。
19、简述非均匀量化的特点和非均匀量化实现的方法。
非均匀量化的特点是量化间隔随信号抽样值的大小而变化,信号强度小,则量化间隔小,量化噪声也小,其目的是改善小信号时的量化信噪比。
非均匀量化的实现方法:
先将信号抽样值压缩,再进行均匀量化。
20、(10分)已知信号f(t)6.4sin(8000t),按奈奎斯特速率进行抽样后,用64个电平均匀量化编码,采用自然二进制码。
(1)(2分)求量化间隔;
(2)(4分)求码元传输速率;
(3)(4分)若对此二进制信号采用2FSK方式传输,采用非相干方式解调,解调器输
入信噪比为10db,试求传输1小时的错码个数。
(1)v6.42/640.2
(2)奈奎斯特速率fs240008000Hz
64个电平均匀量化编码位数k:
642k,k=6;
码元传输速率=fsk48000b/s
(3)采用2FSK非相干方式解调,误码率pe12er212e53.3710传输1小时的总码数=码元传输速率Χ1小时=48000Χ3600传输1小时的错码个数=误码率Χ传输1小时的总码数=582159
21、简述模拟信号数字化中,均匀量化存在的不足。
在均匀量化中,量化电平是等间隔设置的,所以量化台阶都相同。
而量化噪声功率仅与量化台阶有关,当量化台阶相同时,量化噪声功率也相同。
因此,在均匀量化中存在的不足是:
大信号时,量化信噪比很高,远远高出26dB的通信要求;
而小信号时的量化信噪比却很低,不能满足正常通信的要求。
22、对于电话信号为什么要采用非均匀量化?
非均匀量化各段的改善量分别为多少?
由于电话信号小信号的概率大,采用均匀量化时小信号的量化误差较大(量化信噪比不够)。
各段的改善量分别为:
24dB、24dB、18dB、12dB、6dB、0dB、-6dB、-12dB
23、简述非均匀量化的基本原理。
不等隔地设置量化电平,大信号时用大台阶,小信号时用小台阶。
这样在保持量化电平数不变的情况下,提高了小信号时的量化信噪比,扩大了量化器的动态范围。
当然,由于大信号时采用了较大的台阶,所以使大信号时的量化信噪比有所下降。
24、试画出PCM传输方式的基本组成框图?
简述各部分的作用?
各部分的作用:
抽样将连续的模拟信号进行时间上的离散;
量化将时间离散幅度连续的模拟信号进行幅度取值上的离散;
编码将时间离散和幅度离散的多进制数字信号编成二进制码;
信道用于信号传输媒介和设备;
干扰传输信号的信道和设备所带来的噪声;
译码编码的反变换过程;
低通将译码输出的样值信号平滑还原成原始模拟信号25、(10分)10路PCM信号和2个二进制180KB的数据以时分多路方式复用,复用器输出送至2PSK调制器。
系统框图如图2所示,若信道中心频率为400MHz,允许2PSK信号功率谱主瓣为2MHz,试求PCM系统可能采用的最大量化电平数。
由于信道允许2PSK信号的主瓣为2MHz,因此2PSK调制器输入端的二进制信号码
元速率最大为
Rb221Mbit/s1000Kbit/s
所以10路PCM信号合并在一起后允许的最大速率为
R10PCM10002180640kbit/s
由此可得每路PCM信号的速率最多为
RPCM6401064kbit/s
由RPCMfsk得到kRPCMfs6488,因此PCM系统可能采用的最大最化电平数为
8
Q28256
26、(10分)已知模拟信号抽样值的概率密度如图1所示。
若按四电平进行均匀量化,
试计算量化噪声功率比。
量化间隔v20.5;
量化区间终点依次为-1,-0.5,0,0.5,1;
量化电平值为-0.75,4
-0.25,0.25,0.75;
量化噪声功率为
信号功率为
所以,量化噪声功率比为
27、(10分)采用13折线A律编码,设最少的量化级为1个单位,已知抽样值为-95单位
1)(6分)试求此时编码器输出码组,并计算量化误差(段内码用自然二进码)
2)(4分)写出对应于该7位码(不包括极性码)的均匀量化11位码。
解
(1)极性码c10,又64〈95〈128,所以码组位于第四段,段落码为c2c3c4011,量化间隔为4。
95(647*43)段内码为c5c6c7c80111,所以编码器输出为c1c2c3c4c5c6c7c800110111;
量化误差为3个单位。
(2)对应的均匀量化11位码为c1c2c3c4c5c6c7c8c9c10c1100001011100。
28、(10分)PCM编码信号最高频率4kHZ,传输10路信号,进行32级量化,使用不归零码。
(1)(6分)求每个时隙的宽度和每个码元宽度;
(2)(4分)使用理想低通滤波器,求系统带宽,使用a=0.5的滚降系统,求系统带宽。
抽样频率fs2fm8KHz
时隙宽度为Ti111ms
ifs1080
每个时隙有码元:
Nlog2325,且PCM编码,不归零码,
T1
故码元宽度:
TbTi1ms
5400
理想低通滤波器时,带宽B1400KHz
Tb
使用a=0.5的滚降系统,满足R2,(R为传码率)
B1
RfsnN8KHz105400KB,故B=600KHz
29、(10分)对10路带宽均为300~3400Hz的模拟信号进行PCM时分复用传输。
抽样频率为8000Hz,抽样后进行8级量化,并编为自然二进制码,码元波形是宽度为的
矩形脉冲,且占空比为1。
试求传输此时分复用PCM信号所需的带宽。
由抽样频率fs8kHzT10.125s;
;
可得:
Ts10.125s;
又抽样信号经
f
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