第8章习题及答案.docx

8-1数字传输系统和数字无线电系统的区分是什么？分析：此题的主要目的是考查数字基带和数字调制之间的区分。解：数字传输系统：无需模拟载波、在放射和接收之间必需建立物理设施。数字无线电系统：数字脉动需要调制在模拟载波上再进行传播，传播可通过物 理设施也可以由自由空间传播。8-2 FSK系统所需的最小带宽和比特率之间的有何关系？分析：此题的主要目的是考查数字调频中带宽和传信率之间的关系。解：FSK所需的最小带宽和比特率之间的关系B：最小带宽，卜于：峰值频率偏移量，亦：二进制输入比特率8-3什么是M元编码？分析：此题的主要目的是考查多进制编码。解：M元编码：将N位二进制码编为一个符号，每一个符号有M=2N种状态，这 种编码称为M元编码。8-4 QPSK系统中比特率和波特率之间的关系是什么？分析：此题的主要目的是考查传码率和传信率之间的关系，即Alog2M解：QPSK：工=，fa：波特率，无：比特率8-4 QPSK调制器中I和Q信道的意义是什么？分析：此题的主要目的是考查同向信道和正交信道的异同。解：I信道即同信任道：I信道的比特调制一个相位与参考振荡器相同的载波。Q信道即正交信道:Q信道的比特调制一个相位与参考载波相差90。的载波或称 为正交参考载波。8-6 QPSK系统所需要最小带宽和比特率之间有何关系。分析：此题的主要目的是考查数字调相中带宽和传信率之间的关系。解：QPSK： B*B：最小带宽，A：比特率8-7什么是相干解调？分析：此题的主要目的是考查相干解调，也可称为相关解调、同步解调。解：相干解调：己调信号乘上调制载波完全相同的载波，这种载波必需与调制所用 的载波同频同相，这种方式称为相干解调。8-8与传统的QPSK比拟，OQPSK有什么优点？分析：此题的主要目的是考查QPSK和OQPSK的异同。解：与传统的QPSK比拟，OQPSK的优点：由于I信道变化是在Q信道比特的中 点上，或者相反，那么比特组编码中不会有多于1个比特的变化，因此输出相位上不会有 多于1个90。相移，而传统的QPSK会有180。相移。8-9试解释8-PSK系统的比特率和波特之间关系。分析：此题的主要目的是考查多进制数字调相中传信率和传码率之间的关系。解：8-PSK：最小带宽:B = （/； + 4）-（/> -4）= =6 Z? 63波特率等于带宽，所以波特率38-10试解释8-PSK系统所需最小带宽和比特率之间的关系。分析：此题的主要目的是考查数字调相中带宽和传信率之间的关系。解：8-PSK系统：;有I、Q、C三个信道，最高基频6sin(2n/at)sin(27ot) = 1 cos 2it(fo - )t - cos + 九兑最小带宽：B =（工+。）一（£ 一工）=2力=与8-11 什么是QAM?分析：此题的主要目的是考查振幅相位联合调制，QAM是其中一种，也称为正交 幅度调制。解：QAM：振幅相位联合调制，用基带数字信号掌握载波幅度和相位，用载波的 离散幅度和相位值表示相应的数字信息的一种数字调制。8-12试说明16-QAM系统所需最小带宽和比特率之间的关系。分析：此题的主要目的是考查16QAM中带宽和传信率之间的关系。解：在16-QAM中，输入数据被分成了 4个信道，因此每个信道的比特率等于4，任意一个PAM信号的最高基频等于-L fb。8因此,最小带宽 B = （/0+。）-（./；-=7booo 48-13 PSK和QAM有何不同？分析：此题的主要目的是考查PSK和QAM的异同，从星座图中可以很明显的看出 这二者的区分。解：PSK是指相移键控，用基带数字信号掌握载波相位，用载波的离散相位值表示 相应的数字信息，是恒定幅度的角度调制。QAM是指振幅相位联合调制，用基带数字信号掌握载波幅度和相位，用载波的离 散幅度和相位值表示相应的数字信息的一种数字调制，它发送的载波的相位和幅度都是 可变的。8-14带宽效率的含义是什么？分析：此题的主要目的是考查数字通信中重要概念带宽采用率。解：带宽效率是指某调制方案的传输比特率与所需最小带宽的比值，有时称为信息 密度，通常用于不同类型的数字调制技术之间的性能比拟，通常被标准化到1Hz带宽,其数字表示为：带宽效率=其数字表示为：带宽效率=传输率 比特/秒 比特/秒 比特最小带宽赫周/秒 周8-15试列举三种载波恢复的方法，并简要分析之。分析：此题的主要目的是考查载波恢复的方法。解：1.平方环按收到的BPSK波形经滤波后再进行平方，产生载波频率的二次谐波，这个谐波由 PLL相位跟踪，来自PLL的VCO输出频率被2分，用作乘积检波器的相位参考。2 .正交环使用两个并行的跟踪环I和Q同时提取I、Q信号重量，I使用VCOQ使用90。相移 的VCO信号，当VCO频率等于被抑制的载波频率I、Q信号乘积就会产生与任何VCO 的相位差成正比的误差电压，误差电压又掌握相位，从而掌握VCO的频率。3 .再调制产生环路误差电压，与输入信号和VCO信号之间的2倍相位误差成正比。8-16解释肯定PSK和差分PSK之间的不同？分析：此题的主要目的是考查数字调相中肯定PSK和相对PSK的区分。解：肯定PSK的进制输入信息包含在肯定相位中，需要恢复相位相干载波。差分 PSK的二进制输入信息包含在两个连续的信号码元的相位差中，不需要恢复相位相干 载波，而且将接收信号码元延迟1个信号码元时间，并与下一个接收到的信号进行比拟。 8-17时钟恢复电路的目的是什么？什么时候使用？分析：此题的主要目的是考查时钟恢复电路的原理。解：时钟恢复电路的目的是：在接收端重新产生和发送器同步的时钟。任何数字系统都要在发送端和接收端进行精确定时或时钟同步。8-18误码率和误比特率之间的不同是什么？分析：此题的主要目的是考查误信率和误码率之间的异同。解：误码率和误比特率之间的不同：在二进制码中误码率与误比特率相同。8-19试确定传号频率是32kHz、空号频率24kHz,比特率等于4kbit/s的FSK信号的 带宽和波特率。分析：此题的主要目的是考查数字调频中带宽和传信率之间的关系。解：/J49；51=kHz, B = 2(Af + fb) = 2x(lk + 4k) = 10kHz采纳FSK,波特率等于比特率，为4000波特。8-20试确定FSK信号的最大比特率，载波频率是40MHz、空号频率为104kHz,有效 带宽为8kHz.分析：此题的主要目的是考查数字调频中带宽和传信率之间的关系解：V=IZ,-41 = 1102-1041= 2kHzB = 2(V + /b)nA 二 V=§_2 = 2kHz8-21载波频率是40MHz,输入比特率等于500kbit/s,确定BPSK调制器的最小带宽 和波特率，并画出输出频谱。分析：此题的主要目的是考查数字调相中带宽和传信率之间的关系。解：f = A = 250kHz = 0.3MHz,最小下边频为LSF = 40MHz0.25MHz=39.75NHz人 2最大上边频为 OSF = 40 MHz+ 0.25 MHz= 40.25 MHz最小奈奎斯特带宽 /n = 40.25 MHz-39.75MHz= 0.5MHz8-22对于图8-17给出的QPSK调制器，将+90°相位偏移变为一90°,并画出新的星座 图。分析：此题的主要目的是考查数字调相原理及其星座图。解：设输入二进制数据Q=0, 1=0, 2个输入I平衡调制器的信号是一1和sinyot, 2 个输入Q平衡调制器的信号是一1和一cos融t,因此，输出为线性叠加输出为（。= -sin卬+ cos/t = L414sin3t + 135。），其余双比特组码（01, 10, 11）的过程与此类似，其结果如下8-21载波频率是40MHz,输入比特率等于500kbit/s,确定BPSK调制器的最小带宽 和波特率，并画出输出频谱。分析：此题的主要目的是考查数字调相中带宽和传信率之间的关系。解：f = A = 250kHz = 0.3MHz,最小下边频为LSF = 40MHz0.25MHz=39.75NHz人 2最大上边频为 OSF = 40 MHz+ 0.25 MHz= 40.25 MHz最小奈奎斯特带宽 /n = 40.25 MHz-39.75MHz= 0.5MHz8-22对于图8-17给出的QPSK调制器，将+90°相位偏移变为一90°,并画出新的星座 图。分析：此题的主要目的是考查数字调相原理及其星座图。解：设输入二进制数据Q=0, 1=0, 2个输入I平衡调制器的信号是一1和sinyot, 2 个输入Q平衡调制器的信号是一1和一cos融t,因此，输出为线性叠加输出为（。= -sin卬+ cos/t = L414sin3t + 135。），其余双比特组码（01, 10, 11）的过程与此类似，其结果如下 sin 6yotcos 颂 t8-23当输入信号为 sin cootcoscoot00e1011+ sin69otcoscoot时，确定图8-21所拜演用K解调器的I、Q比特。分析：此题的主要目的是考查QPSK原理。解： Ko（。= （singt - cos/t）sin g t一,V （逻辑1）2一（逻辑0）2解调的I、Q信号比特（分别为。和1）8-24 8-PSK调制器的输入数据速率（心）为20 Mbit/s,载波频率等于100 Mbit/s,确 定最小双边带奈奎斯特带宽（心）和波特率，并画出频谱。分析：此题的主要目的是考查数字调相带宽和传信率之间的关系。解：I、Q、C信道的比特率等于工输入比特率，为因此，平衡调制器的是快转变速率和最高基频为平衡调制器的输出波形为因此，最小双边带奈奎斯特带宽波特率等于带宽，即波特率=6.67 Mbit/s输出频谱如下所示：8-25对于图8-23给出的8-PSK调制器，转变参考振荡器为cos颇试画出新的星座 图。分析：此题的主要目的是考查数字调相原理及其星座图。解：当 Q=0, 1=0, C=0 (0, 0, 0)时对于其余的比特组编码(001, 010, 011, 100, 101, 110和111)其过是一样的。二进制输入8-PSF 输QIC出相位000111e Oil-22.5°001-67.5°110 010010+22.5°sindx）tsind9（）t011+67.5。100 000100-157.5°101e001101-112.5°cos颂t110+ 157.5。星座图111+ 112.5°真值表8-26 16-QAM调制器的输入比特率(加)为20 Mbit/s,载波频率等于100 Mbit/s,确 定最小双边带奈奎斯特带宽(力)和波特率，并画出输出频谱。分析：此题的主要目的是考查多进制QAM的带宽和传信率之间的关系。解：I、八Q和Q，信道的比特率等于输入比特率，或4因此，平衡调制器最快变化速率和最高基频为平衡调制器的输出波形为：最小奈奎斯特带宽是：人=(102.5-97.5)MHz= 5MHz,波特率等于带宽为 5 Mbit/s输出频谱：/n=5MHz8-27图8-32的16-QAM调制器，转变参考振荡器为cos®/, I、八Q和Q，输入条件 等于:0000> 1111、1010和0101时，确定输出。分析：此题的主要目的是考查多进制QAM的原理。解：当I、八Q和Q，输入为0000时经线性叠加后输出为：同理可以推出输入为1111时：输入为1010时：输入为0101时：8-28确定下面调制方式的带宽效率。(a) QPSK,心=10 Mbit/s。(b) 8-QSK, 7b =21 Mbit/so(c) 16-QAM, Jb =20 Mbit/s o分析：此题的主要目的是考查数字调制中的带宽采用率。解：(a) QPSK, fb=10Mbit/s最小带宽 B = 4 = 5MHz2带宽频率=10M bit/s = 2比特/周5MHz(b) 8-PSK, fb=21 Mbit/s最小带宽 B = = 7MHz3带宽频率=21Mbit/s = 3比特/周7MHz(c) 16-QAM, fb=20Mbit/s最小带宽 B = = 5MHz4带宽频率=20Mbit/s = 4比特/周5MHz分析：此题的主要目的是考查二进制数字调相中相对码的求法。解：数据输入参与比特用片 片 JIJ 1输出相位序列:0 1110 111001100W, B =60kHz,试 (b) (c) (d) (e)8-30 QPSK 系统的参数为 C=l(pi3w,心=30 kbit/s, /V =0.06xl0-15 确定： 以dBm表示的载波功率。以dBm表示的噪声功率。以dBm表示的噪声功率密度。以dBJ表示的每比特能量。以dB表示的载噪功率比。(f) EM No 比率。分析：此题的主要目的是考查QPSK系统中载噪比和能噪比。解:a)C = 101gb)N = 101gCin 13J = 1 dg= -lOO(dBm)0.0010.001KTB 0.06 X10-15 "cnn=1 dg= -56.2 dBm 0.0010.001c)c)No = N-101gB = N-10 lg60KHz = -56.2 dBm-47.8 = -l 04dBmCd) Eb = 101g- = 10Igcce) = 101g= 101g NNCf) Eb = 101g- = 10Igccg) = 101g= 101g NN10-13=-174.8 dBT30 kbit/sICT"0.06 x IO-15= 32.2dB4 E.I-C八1B八C60KHz_ JT.f) +10lg = 101g +101g = 35.2dBNo N fb N30 kbit/s8-31确定速率为20 Mbit/s,载噪功率比为11 dB的8-PSK系统要获得P(e)=l(p6所需 的最小带宽。分析：此题的主要目的是考查数字调相系统的能噪比和带宽之间的关系。解：由图可以看出p(e) = KP ,最小Eb/N。比是13.6dBB=1.82x20Mbit/s=36.4 MHz8-32确定BPSK调制器的最小带宽和波特率，载波频率是80 MHz,输入比特率心=1 Mbit/so画出输出频谱。分析：此题的主要目的是考查二进制数字调相的带宽和传信率之间的关系。解：Vbpsk(i)= sin(0Qt)sin(0ot)= sin 27i(0.5MHz)tsin 2兀(80MHz)t=-cos 2兀(80M Hz- 0.5M Hz)t- cos 2ti(80M Hz- 0.5M Hz)t 2波特率=1 Mbit/s输出频谱：8-33对于图8-17给出的QPSK调制器，转变参考振荡器为cos曲)3试画出新的星座图。分析：此题的主要目的是考查QPSK的原理及其星座图。解:设 1=0, Q=0那么 K(t) = -cos/t线性叠加输出为同理可得以下真值表。11e 1001*00cosgtsin6X)tsin 疑 t-cos 颂 t8-34当输入信号为-singt +cosgt时，确定图8-21中QP暴缆料周器的I、Q比特。 分析：此题的主要目的是考查四进制数字调相的原理。解: ho(。= ( sin 例)t + cos690t)sin690tf -2V （逻辑0）f gv （逻辑1）解调的I、Q信号比特分别为0和1。8-35 8-PSK调制器的输入数据速率（心）为10 Mbit/s,载波频率力=80 Mbit/s,确定最 小双边带奈奎斯特带宽冰）和波特率，画出输出频谱。分析：此题的主要目的是考查多进制数字调相的带宽和传信率之间的关系。解：I、Q、C信道的比特率等于！输入比特率，为因此，平衡调制器最快变化速率和最高基频为平衡调制器的输出波形为：最小奈奎斯特带宽是：人=（81.667-78.333）MHz= 3.333MHz,波特率等于带宽为 3.333 Mbit/s输出频谱：/n=3.333MHz8-36对于图8-23给出的8-PSK调制器，将+90。相位偏移变为一90。，画出新的星座图。 分析：此题的主要目的是考查多进制数字调相的原理及星座图。解：设输入的三个值1=。、Q=0、C=0 （000）那么匕（t）= 0.541 sin/ t经叠加后输出为：对于其余的3比特组编码（001、010、011、100、101、110、111）,其过程是一样 的。二进制输入8-PSF 输 出相位QIC000112.5°001157.5°01067.5°01122.5°100-112.5°101-157.5°110-67.5°111-22.5°真值表cos000 010001 * onsingtsinq)t101 111100 110COS6J()t星座图8-37 16-QAM调制器的输入数据速率优）为10 Mbit/s,载波频率等于60 Mbit/s,确定 最小双边带奈奎斯特带宽侨）和波特率，并画出输出频谱。分析：此题的主要目的是考查16QAM的带宽和传信率之间的关系。解：I、I Q和Q，信道的比特率等于输入比特率，因此，平衡调制器最快变化速率和最高基频为平衡调制器的输出波形为：最小奈奎斯特带宽是：八=(61.25-58.75)MHz= 2.5MHz,波特率等于带宽为 2.5 Mbit/s输出频谱：/N= 2.5 MHz