通信原理第六版(樊昌信曹丽娜著)国防工业出版社_k.pdf
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2、/4,1/8,1/8,3/16 和 5/16。试求该信息源符号的平均信息量。解:52222211111113355()()log()(logloglogloglog)44888816161616iiiH xp xp x 2 符号 2.23/b 1-3 设有 4 个符号,其中有 3 个符号出现的概率分别是 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。解:第 4 个符号出现的概率为 3411111()1()14882iip xp x 52222111111111()()log()(loglogloglog)22448888iiiH xp xp x 2 符号 1.
3、75/b 1-4 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,每个脉冲宽度为 5ms。(1)不同的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 PA=1/5,PB=1/4,PC=1/4,PD=3/10 试计算传输的平均信息速率。2221(1)logloglog 42(/)()IMbP x解:符号it 32 5/10/2200(/)10 10btmsmsIRbit st 传输每个符号占用的时间为:(符号)(符号)则:课后答案网 若侵犯 了您的版 权利益,敬请来信通知
4、我们!课后答案网21222232()()log()11111133loglogloglog1.985(/)55444410101.985198.5(/)10 10niiibH xP xP xbitIRbit st ()符号则:1-5 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。符号)(故。划出现的概率为,所以点出现的概率为出现概率的因为划出现的概率是点解:/(81.0241415.0432)(241loglog)(415.043logl
5、og4/14/33/1)1(22112222212121bitIPIPHbitPIbitPIPP 1-6 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 个出现的概率为 1/224,信息源每秒发出 1000 个符号,且每个符号彼此独立。试求该信息源的平均信息速率。解:12822211611121()()log()(loglog)6.404/3232224224iiiH xp xp xb 符号 31000 6.046.04 10/bRb s 1-7 对于二电平数字信号,每秒钟传输 300 个码元,问此传码率RB等于多少?若该数字信号 0 和 1 出
6、现是独立等概的,那么传信率Rb等于多少?)/(3002log2)(300112sbitRRBTTnRBbbB)()解:(1-8 若题 1-2 中信息源以 100B 速率传送信息。(1)计算传送 1h 的信息量;(2)试计算传送 1h 可能达到的最大信息量。解:(1)10002.23/IBbM符号 3600s=8.028b (2)当每个符号等概率独立出现时,达到最大信息量 课后答案网 若侵犯 了您的版 权利益,敬请来信通知我们!课后答案网 max210003600log 58.359IBsMb 1-9 如果二进独立等概信号,码元宽度为 0.5ms,求RB和Rb;有四进制信号,码元宽度为 0.5m
7、s,求传码率RB和独立等概时的传信率Rb。)/(40004log)(2000105.0112)/(20002log)(2000105.01112443422232sbitRRBTRsbitRRBTRBbbBBbbB)()解:(1-10 已知某四进制数字传输系统的传信率为 2400b/s,接受端在半小时内功收到 216 个错误码元,试计算该系统的误码率Pe。解:224001200log 42bBRRB 42161 1012001800ePBs 课后答案网 若侵犯 了您的版 权利益,敬请来信通知我们!课后答案网第二章第二章 2-1 试证明图 P2-1 中周期性信号可以展开为(图略)04(1)()c
8、os(21)21nns tntn 证明:因为 ()()sts t所以 000022()coscoscos2kkkkkkktkts tcccTkt 101()00s t dtc1111221111224()cos()coscossin2kkcs tk tdtk tdtk tdtk 0,24(1)21(21)nknknn 所以 04(1)()cos(21)21nns tntn 2-2 设一个信号可以表示成()s t ()2cos(2)s ttt 试问它是功率信号还是能量信号,并求出其功率谱密度或能量谱密度。解:功率信号。222()cos(2)sin(1)sin(1)2(1)(1)jftjjsfte
9、dtffeeff 21()limP fs 2222222222sin(1)sin(1)sin(1)sin(1)lim2cos24(1)(1)(1)(1)ffffffff 由公式 课后答案网 若侵犯 了您的版 权利益,敬请来信通知我们!课后答案网22sinlim()txtxtx 和 sinlim()txtxx 有()(1)(1)441(1)(1)4P fffff 或者 001()()()4P fffff 2-3 设有一信号如下:2exp()0()00ttx tt试问它是功率信号还是能量信号,并求出其功率谱密度或能量谱密度。解:220()42tx t dxedt是能量信号。2(12)0()()22
10、12jftjf tS fx t edtedjft 22224()1214G fjff 2-4 试问下列函数中哪一些满足功率谱密度的性质:(1)2()cos 2ff(2)()afa(3)exp()af解:功率谱密度满足条件:为有限值()P f()P f df(3)满足功率谱密度条件,(1)和(2)不满足。课后答案网 若侵犯 了您的版 权利益,敬请来信通知我们!课后答案网2-5 试求出()coss tAt的自相关函数,并从其自相关函数求出其功率。解:该信号是功率信号,自相关函数为 22221()limcoscos()cos2TTTRAtTAt 21(0)2PRA 2-6 设信号的傅里叶变换为()s
11、 t()sinS fff,试求此信号的自相关函数()sR。解:22222()()sin1,11jfsjfRP f edffedf f 2-7 已知一信号的自相关函数为()s t()2kskRe,k为常数(1)试求其功率谱密度和功率;()sP fP(2)试画出()sR和的曲线。()sP f解:(1)20(2)(2)02222()()224jfsskjfkjfP fRedkkedekkf d 222242kPdkfkf(2)略 课后答案网 若侵犯 了您的版 权利益,敬请来信通知我们!课后答案网 2-8 已知一信号的自相关函数是以 2 为周期的周期函数:()s t ()1R,11 试求功率谱密度,并
12、画出其曲线。()sP f解:()R的傅立叶变换为,(画图略)22221222121()1s(1)2sinTjfTjfRedTinfedfcf 2022()sin()sin()sin()2P fcffnfncffTncff 2-9 已知一信号的双边功率谱密度为()s t4210,1010()0fkHzfkHzP f其他 试求其平均功率。解:441042108()102103PP f dff df 课后答案网 若侵犯 了您的版 权利益,敬请来信通知我们!课后答案网第三章第三章 3-1 设X是0a,1的高斯随机变量,试确定随机变量YcXd的概率密度函数()f y,其中均为常数。,c d解:,E yc
13、E xdd2222 2E yEyc E XcdE Xc2 2221()exp22)ydf ycc 3-2 设一个随机过程()t可以表示成 ()2cos(2)tt 式中,是一个随机变量,且(0)1P2,(2)1P2,试求及。(1)E(0,1)R解:由(0)(2)PP1 得到随机变量的概率密度分布函数为 11()()()22f2 ,11 2cos(2)()()222cos(2)cos(2)2E ttdtt 11E 11(0,1)4cos()cos(2)()()2222Rd 0 3-3 设102()cossincosY tXtXt是一随机过程,若X1和X2是彼此独立且具有均值为 0、方差为2的正态随
14、机变量,试求:(1)、;()E Y t2()E Yt(2)的一维分布密度函数()Y t()f y;(3)12(,)R t t和12(,)B t t。课后答案网 若侵犯 了您的版 权利益,敬请来信通知我们!课后答案网1020102010202210202222101200222220011()cossincossincossin0()(cossin)cos2 cossinsin(cossin)02E Y tE XtXtE XtE XtE XtE XtE YtE XtXtE XtE X E XttE XtttX0解:()()因为、222222121210 120 110 220 22210 10
15、220 10 21()()0()()()1()exp()223(,)()()(cossin)(cossin)coscossinsinXY tE Y tD Y tE YtE Y tyf yR t tE Y t Y tE XtXtXtXtE XttE XttE X为正态分布,所以也为正态分布,又,所以()20 10 2210 10 22202102121212120 cossin sincoscos()cos(,)(,)()()(,)cosE XttE XE XttttB t tR t tE Y tE Y tR t t 3-4 已知()X t和是统计独立的平稳随机过程,且它们的均值分别为()Y t
16、xa和,自相关函数分别为ya()xR、()yR。(1)试求乘积()()()Z tX t Y t的自相关函数;(2)试求和()()()Z tX tY t的自相关函数。121211221212(,)()()()()()()()()()()()()XYR t tE z t z tE X t Y t X t Y tE X t X tE Y t Y tRR解:(1)12121122(2)(,)()()()()()()R t tE Z t Z tE X tY tX tY t121221122112()()()()()()()()()()()()()()()2()xyxxyyE X t X tE X t Y
17、 tE X t Y tE Y t Y tRE X tE Y tE X tE Y tRRa aR 3-5 已知随机过程()()cos()cz tm tt11()100m,其中,是广义平稳过程,且其自相关函数为 ()m t0R 其他 课后答案网 若侵犯 了您的版 权利益,敬请来信通知我们!课后答案网随机变量在(0,2)上服从均匀分布,它与彼此统计独立。()m t(1)证明()z t是广义平稳的;(2)试画出自相关函数()zR的波形;(3)试求出功率谱密度()zP f及功率S。解:()()cos()()cos()ccE z tE m ttE m tEt 因为 201cos()cos()02ccEtt
18、d,得到 ()0E z t 2020(,)()()1()cos()cos()21()coscos(22)41()cos2zmccmccmcR t tE z t z tcRttRtRd 所以,(1)是广义平稳的;()z t(2)略(3)2()()jfzzP fRed 01221011(1)cos(1)cos22jfjfcceded 2222sin()2sin()21144()2()2cccc 其中,2f。1(0)2zSR,或者,课后答案网 若侵犯 了您的版 权利益,敬请来信通知我们!课后答案网 22222222()sin()2sin()214()2()2sin()2sin()2142()22()
19、21()()412ccccccccccSP f dfdfdd 3-6 已知噪声的自相关函数为()n t()2nkRe(1)求出其功率谱密度及功率;()nP fN(2)试画出()nR及的图形。()nP f解:(1)2022022002222()222224kjfkjfkjfkjfkjfkP fedkkededkkedekkf d(0)2nkNR(2)略。3-7 一个均值为,自相关函数为a()XR的平稳随机过程()X t通过一个线性系统后的输出过程为 ,为延时时间()()()Y tX tX tTT(1)画出该系统的框图;(2)试求的自相关函数和功率谱密度。()Y t解:(1)略(2)课后答案网 若
20、侵犯 了您的版 权利益,敬请来信通知我们!课后答案网 (,)()()()()()()()()()()2()()()yXXXR t tE Y t Y tE X t X tE X t X tTE X tT X tE X tT X tTRRTRT22()2()22()2()()()2()()()2()2cos2()2()2()cos24()cosjfYXXXjfTjfTXXXjfXXXXXPfPfRTRT edPfReRedPffTRedPfPffTPffT 3-8 一个中心频率为cf、带宽为B的理想带通滤波器如图P3-1 所示。假设输入是均值为0、功率谱密度为n0/2 的高斯白噪声,试求:(1)滤
21、波器输出噪声的自相关函数;(2)滤波器输出噪声的平均功率;(3)输出噪声的一维概率密度函数。图 P3-10)(HcB2B2c 010002001/2()0()()2()cos2()cos(2)(0)(3)()()0,(0)()0cnononoccnononoonononBPnRFPBSaBn BSaBNRn BRE n tRRn Bn BD 解:()经过滤波器后,输出噪声的功率谱密度为:其余故因为输入是高斯噪声,所以输出仍为高斯噪声。又,所以,0200()1()exp()22on tn Bxf xn Bn B故输出噪声的一维概率密度为:3-9 一个RC低通滤波器如图P3-2 所示,假设输入是均
22、值为 0、功率谱密度为n0/2 的白噪声时,试求:(1)输出噪声的功率谱密度和自相关函数。课后答案网 若侵犯 了您的版 权利益,敬请来信通知我们!课后答案网(2)输出噪声的一维概率密度函数。图 P2-2RC 202101()11()()()2 1()()()exp()4noninonoHj RCnPPHRCnRFPRCRC解:(1)低通滤波器的传输函数为经过滤波器后,输出噪声的功率谱密度为:故 (2)20(0)4nononNRRC,由题 3-8,输出噪声的一维概率密度函数为:20022()exp()RCRCf xnnx 3-10 一个LR低通滤波器如图P3-3 所示,假设输入是均值为 0、功率
23、谱密度为n0/2 的白噪声时,试求:(1)输出噪声的自相关函数。(2)输出噪声的方差。图 P3-3 LR 解:(1)LR 低通滤波器的传输函数为 1()1HLjR 输出噪声的功率谱密度为 220022()()22()nonnRPHRL 10()()4RLnonon RRFPfeL 课后答案网 若侵犯 了您的版 权利益,敬请来信通知我们!课后答案网 (2)0(0)4nonon RNRL 20(0)()(0)04nononon RRRRL 3-11 设有一个随机二进制矩形脉冲波形,它的每个脉冲的持续时间为,脉冲幅度取的概率相等。现假设任一间隔内波形取值与任何别的间隔内取值统计无关,且具有宽平稳性,
24、试证:bT1bT(1)自相关函数 1/()0bbTTRT (2)功率谱密度 2()()bbPT SafT证明:这是一个等概率发送的双极性矩形脉冲序列,可以证明(见第 6 章 138 页式(6.1-26)和 140 页例题 6-2)2()bbPT SafT因为()()PR,Sa函数门函数,两个函数的乘积Sa两个门函数的卷积,可以证明自相关函数为一三角波。即 1/()0bbTTRT 3-12 图P3-4为单个输入,两个输出的线性过滤器,若输入过程()t是平稳的,试求1()t和2()t的互功率谱密度的表达式。1()h t2()t 1()t 2()h t()t 图 P3-4 解:111222()()*
25、()()()()()*()()()tth tthdtth tthd 课后答案网 若侵犯 了您的版 权利益,敬请来信通知我们!课后答案网121221221222()12()()()()()()()()()()()()()()jfjfjfjfPfF Red Ethdthdhhd dEttedhhd dEtteed 2()212()()()()jfjfehhd dEtte d 2()2122212*12()()()()()()()()()jfjfjfjfjfehhd dRedehdehdRedHf Hf Pf 2 3-13 设平稳过程()X t的功率谱密度为P()X,起自相关函数为()XR。试求功率
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