通信原理A复习习题.pptx

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1、会计学1通信原理通信原理A复习习题复习习题2通信原理课程概貌通信原理课程概貌通信原理课程概貌通信原理课程概貌4.信道 1.绪论 2.确知信号3.随机过程基础基础6.数字基带传输系统7.数字带通传输系统8.新型数字带通调制技术新型数字带通调制技术9.模拟信号的数字传输模拟信号的数字传输信号传输信号传输5.模拟调制系统模拟通信原理模拟通信原理10.数字信号的最佳接收数字信号的最佳接收最佳接收最佳接收11.差错控制编码差错控制编码12.同步原理同步原理编码与同步编码与同步其它习题课后习题设计预告第1页/共28页3课内实验通知课内实验通知时间：时间：1 1班：班：1212月月2424日（周五）日（周五

2、）第第1 1、2 2节；节；2 2班：班：1212月月2222日（周三）日（周三）第第6 6、7 7节。节。地点：地点：1010522522题目：时分复用通话与抽样定理（详细情况参见实验指导书）题目：时分复用通话与抽样定理（详细情况参见实验指导书）联系人：汪泓。联系人：汪泓。第2页/共28页4课程设计预告课程设计预告课程设计预告课程设计预告 时间：初步定在第时间：初步定在第1919周周20102010年年1 1月月1010日日1 1月月1414日的下午；日的下午；主要设计任务：运用主要设计任务：运用MatlabMatlab编程验证或设计通信原理课程编程验证或设计通信原理课程中的某些理论和方法；

3、目的是加深对所学知识的理解，中的某些理论和方法；目的是加深对所学知识的理解，提高实践动手能力。提高实践动手能力。时间紧，因此，课程设计指导书、讲解时间紧，因此，课程设计指导书、讲解pptppt等提前等提前5 5天发天发到班级邮箱，希望大家提早准备。到班级邮箱，希望大家提早准备。上课形式：讲解与上机相结合，以上机设计为主。上课形式：讲解与上机相结合，以上机设计为主。考核：重点考核设计任务的完成情况。考核：重点考核设计任务的完成情况。任务第3页/共28页5习题习题n n1 1、设、设RCRC低通滤波器如下图所示，求当输入均值为低通滤波器如下图所示，求当输入均值为0 0、功率谱密度、功率谱密度为为n

4、 n0/20/2的白噪声时，输出过程的功率谱密度和自相关函数。的白噪声时，输出过程的功率谱密度和自相关函数。第4页/共28页62、设某恒参信道可用下图1所示的线性二端口网络来等效。试求它的传输函数H()，并说明信号通过该信道时会产生哪些失真。第5页/共28页3、具有6.5MHz的某高斯信道，若信道中的信号功率与噪声功率谱密度之比为45.5MHz，试求其信道容量。第6页/共28页8 4、设 某 信 道 具 有 均 匀 的 双 边 噪 声 功 率 谱 密 度Pn(f)=0.5*10-3W/Hz，在该信道中传输振幅调制信号信号，并设调制信号m(t)的频带限制在5kHz，而载波为100kHz，边带功率

5、为10kW，载波功率为40kW。若接收机的输入信号先经过一个合适的理想带通滤波器，然后加至包络检波器进行解调。试求：（1）解调器输入端的信噪功率比；（2）解调器输出端的信噪功率比；（3）调制度增益G。第7页/共28页9注意是单边功率谱密度还是双边功率谱密度；第8页/共28页n n5 5、某二进制数字基带系统所传送的是单极性基带信号，且数字信息、某二进制数字基带系统所传送的是单极性基带信号，且数字信息“0”0”和和“1”1”的出现概率相等。的出现概率相等。(1)(1)若数字信息为若数字信息为“1”1”时，接收滤波器输出信号在抽样判决时刻的值为时，接收滤波器输出信号在抽样判决时刻的值为A=1(V)

6、A=1(V)，且接收滤波器输出噪声是均值为，且接收滤波器输出噪声是均值为0 0、均方根值为、均方根值为0.2(V)0.2(V)的高斯噪声，试求的高斯噪声，试求这时的误码率这时的误码率P Pe e；(2)(2)若要求误码率若要求误码率PePe不大于不大于1010-5-5，试确定，试确定A A至少应该是多少？至少应该是多少？解：(1)在均值为0高斯白噪声、单极性基带信号条件下：现已知：根据Q函数与误差函数之间的关系：可得：即：(2)若要求即 查表可得：即第9页/共28页11如果给出概率密度函数，求最小误码率，则要推导过程（不能套用误码率公式，因为误码率公式如果给出概率密度函数，求最小误码率，则要推

7、导过程（不能套用误码率公式，因为误码率公式如果给出概率密度函数，求最小误码率，则要推导过程（不能套用误码率公式，因为误码率公式如果给出概率密度函数，求最小误码率，则要推导过程（不能套用误码率公式，因为误码率公式是有条件下的结果：即满足高斯分布）是有条件下的结果：即满足高斯分布）是有条件下的结果：即满足高斯分布）是有条件下的结果：即满足高斯分布）假设单极性并给出条件：则最佳判决电平所以：其中为发送0误判为1的误码概率：为发送1误判为0 的误码概率：所以：第10页/共28页n n6 6、假设在某、假设在某2DPSK2DPSK系统中，载波频率为系统中，载波频率为2400Hz2400Hz，码元速率为，

8、码元速率为1200B1200B，已知相对码序列为，已知相对码序列为11000101111100010111：（1 1）试画出）试画出2DPSK2DPSK信号波形（注：初始状态和相位对应关系可自行假信号波形（注：初始状态和相位对应关系可自行假设）；设）；（2 2）若采用差分相干解调法接收该信号时，试画出解调系统的各点波）若采用差分相干解调法接收该信号时，试画出解调系统的各点波形；形；2DPSK1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 解：（1）载波频率为码元速率的2倍。图形如上所述（2）相干解调系统的原理框图参见书上第173页。注意相对码和绝对码的转换关系。注意码元速率和载波频率的关系。注意码相位

9、与码元的对应关系。第11页/共28页n n7 7、已知数字信息，码元速率为、已知数字信息，码元速率为600600波特，载波频率为波特，载波频率为600Hz600Hz，请分别，请分别画出画出2ASK2ASK、2PSK2PSK和和2DPSK2DPSK的波形。的波形。3、解第12页/共28页5、无码间串扰的基带系统传输单极性信号时，误码率与信噪功率比的关系为：（d）2 2、设设r r为输入信噪比，为输入信噪比，2DPSK2DPSK调制系统差分解调的误码率计算公式为：调制系统差分解调的误码率计算公式为：（c c）n n a a、b b、c c、d d、1、以下哪一个码字属于码长为5的奇监督码（c）a、

10、10001b、10010c、10011d、101003、传输速率为9600B的数据流，所需要的最小传输带宽为：（c）a、1.6kHzb、3.2kHzc、4.8kHzd、9.6kHz4、载波同步中:同步建立时间ts和同步保持时间tc，通常我们希望：（c）a、ts大，tc大b、ts大，tc小c、ts小，tc大d、ts小，tc小b、c、d、6、八进制数字信号信息传输速率为600b/s，其码元速率为_，若传送1小时后，接收到10个错误码元，其误码率为_。a、第13页/共28页159.10在下表中列出了4种(3,2)码,这4个码组是线性码吗?是循环码吗?请分别说明理由。信息组C1C2C3C4000000

11、00001011010110110101101011011110000111101100000111解：C1是线性码，因为它满足加法自封闭性；它也是循环码，因为它的码字任意移位后仍是可用码字。C2是线性码，因为它满足加法自封闭性；但它不是循环码，因为它的码字任意移位后不是可用码字。C3不是线性码，因为它不满足加法自封闭性；它的码字任意移位后仍是可用码字，所以它是非线性的循环码，它不是通常意义下的循环码。C4不是线性码，因为它不满足加法自封闭性；它也不具备循环封闭性：它的码字任意移位后不是可用码字。第14页/共28页16课后习题（选做）课后习题（选做）n n1 1、汉明码的监督矩阵为、汉明码的监

12、督矩阵为求求：（1 1）码长和信息位；码长和信息位；（2 2）编码效率）编码效率R R；（3 3）生成矩阵；）生成矩阵；（4 4）若信息位为全）若信息位为全“1”1”，求监督位码元；，求监督位码元；（5 5）根据伴随式检验根据伴随式检验01001100100110和和00000110000011是否为编码？若有错请纠正。是否为编码？若有错请纠正。n n2 2、采用、采用1313折线折线A A律编码器电路，设接收端收到的码组为律编码器电路，设接收端收到的码组为“01010011”01010011”，最小量化单位为，最小量化单位为1 1个单位，并且已知段内码为折个单位，并且已知段内码为折叠二进制码

13、。叠二进制码。求：求：（1 1）本地译码器输出多少个单位。）本地译码器输出多少个单位。（2 2）将不包括极性的）将不包括极性的“1010011”1010011”转变为均匀量化转变为均匀量化1111位码，然后写出其位码，然后写出其HDB3HDB3码及差分码。码及差分码。（3 3）计算）计算1313折线折线A A律单路信号的传码率，若采用律单路信号的传码率，若采用3232路时分复用，计算此路时分复用，计算此时传信率。时传信率。第15页/共28页17课后习题（选做）课后习题（选做）n n3.3.已知调制信号最高频率已知调制信号最高频率fm=25kHzfm=25kHz，最大频偏，最大频偏f=5kHzf

14、=5kHz，则调频信号带宽为，则调频信号带宽为 （25kHz25kHz、30kHz30kHz、50kHz50kHz、60kHz60kHz、10kHz10kHz）。）。n n4.4.二进制数字频率调制中，设两个频率分别为二进制数字频率调制中，设两个频率分别为1000Hz1000Hz和和4000Hz4000Hz，fB=600BfB=600B，信道双边功率谱密，信道双边功率谱密度为，在计算误码率公式中度为，在计算误码率公式中r=r=，其中，其中=（20002000、80008000、60006000、42004200、12001200）。若采用）。若采用2DPSK2DPSK方式传输二进制数字基带信号

15、，误码率公式中方式传输二进制数字基带信号，误码率公式中=（20002000、16001600、80008000、42004200、12001200）。）。n n5.5.数字相移键控中经常采用差分移相键控的原因是差分移相（电路简单；便于提取同步载波；数字相移键控中经常采用差分移相键控的原因是差分移相（电路简单；便于提取同步载波；能抗相位模糊；提取相干载波不存在相位模糊问题）。模拟信号解调方式中非相干解调输入能抗相位模糊；提取相干载波不存在相位模糊问题）。模拟信号解调方式中非相干解调输入信噪比下降到门限电平以下时会产生信噪比下降到门限电平以下时会产生 （相位模糊现象、过载现象、输出信噪比急剧恶相位

16、模糊现象、过载现象、输出信噪比急剧恶化）。化）。n n6.6.写出下列通信系统中常用英语缩写词的汉语全称：写出下列通信系统中常用英语缩写词的汉语全称：FDM ;PCM ;FDM ;PCM ;DSB DSB ；MSK .MSK .7.7.若二院数字信号分别用若二院数字信号分别用S1(t)S1(t)和和S2(t)S2(t)表示，持续时间均为表示，持续时间均为TBTB则匹配滤波器形式最佳接受机中与则匹配滤波器形式最佳接受机中与S1(t)S1(t)和和S2(t)S2(t)匹配的滤波器分别为匹配的滤波器分别为 和和 ，最大信噪比时刻应选在，最大信噪比时刻应选在 第16页/共28页18课后习题（选做）课后

17、习题（选做）n n8 8某调频波某调频波s s（t t）=20,=20,则调频波信号功率为则调频波信号功率为 w w，调制指数为，调制指数为 ，最大频偏为，最大频偏为 KHZ.KHZ.信信号带宽为号带宽为 HZ.HZ.n n9 9、AMAM、DSBDSB、VSBVSB、SSBSSB带宽顺序为带宽顺序为 。n n10.10.双变功率普密度为的高斯白噪声，通过中心频率为带宽为双变功率普密度为的高斯白噪声，通过中心频率为带宽为B B的理想带通滤波器，则带通的理想带通滤波器，则带通滤波器的输出包络是滤波器的输出包络是 分布，相位是分布，相位是 分布分布 第17页/共28页19课后习题（选做）课后习题（

18、选做）n n1111、（、（1515分）已知数字信息，分别以下面两种情况画出分）已知数字信息，分别以下面两种情况画出2PSK2PSK、2DPSK2DPSK及相对码及相对码 的波形。的波形。(1)(1)、码元速率为、码元速率为12001200波特，载波频率为波特，载波频率为1200Hz1200Hz；(2)(2)、码元速率为、码元速率为12001200波特，载波频率为波特，载波频率为1800Hz1800Hz；12.12.什么是模拟通信？什么是数字通信？数字通信有哪些主要优点？什么是模拟通信？什么是数字通信？数字通信有哪些主要优点？13.13.消息序列是由消息序列是由4 4种符号种符号0 0、1 1

19、、2 2、3 3组成的，四种符号出现的概率分别为组成的，四种符号出现的概率分别为3/83/8、1/41/4、1/41/4、1/81/8，而，而且每个符号出现都是相互独立的，求下列长度为且每个符号出现都是相互独立的，求下列长度为5858个符号组成的消息序列个符号组成的消息序列“2 0 1 0 2 0 1 3 0 3 2 0 1 0 2 0 1 3 0 3 2 1 3 0 0 1 2 0 3 2 1 0 1 0 0 3 2 1 0 1 0 0 2 3 1 0 2 0 0 2 0 1 0 3 1 2 0 3 2 1 0 0 1 2 0 2 1 0”2 1 3 0 0 1 2 0 3 2 1 0 1

20、0 0 3 2 1 0 1 0 0 2 3 1 0 2 0 0 2 0 1 0 3 1 2 0 3 2 1 0 0 1 2 0 2 1 0”的信息量和的信息量和每个符号的平均信息量。每个符号的平均信息量。n n14.14.一个平均功率受限制的理想信道，带宽为一个平均功率受限制的理想信道，带宽为1MHz1MHz，受高斯白噪声干扰，信噪比为（倍），受高斯白噪声干扰，信噪比为（倍），试求：试求：（1 1）信道容量为多少？）信道容量为多少？（2 2）若信噪比降为）若信噪比降为5 5，在信道容量相同时，带宽应等于多少？，在信道容量相同时，带宽应等于多少？（3 3）若带宽降到若带宽降到0.5 MHz0.5

21、 MHz，保持同样信道容量时，信噪比应为多少？，保持同样信道容量时，信噪比应为多少？第18页/共28页20课后习题（选做）课后习题（选做）n n15 15 请说明随机信道、突发信道、混合信道各自的特点。请说明随机信道、突发信道、混合信道各自的特点。答：随机信道的特点是错码的出现是随机的。且错码之间是统计独立的。答：随机信道的特点是错码的出现是随机的。且错码之间是统计独立的。突发信道的特点是错码集中成串出现。突发信道的特点是错码集中成串出现。混合信道的特点是既存在随机错码又存在突发错码。混合信道的特点是既存在随机错码又存在突发错码。n n16 16 请说明差错控制方式的目的是什么？常用的差错控制

22、方式有哪些？请说明差错控制方式的目的是什么？常用的差错控制方式有哪些？答：差错控制方式的目的是在数字通信过程中发现（检测）错误，并采取措施纠正，把差错限制在所允许答：差错控制方式的目的是在数字通信过程中发现（检测）错误，并采取措施纠正，把差错限制在所允许的尽可能小的范围内。的尽可能小的范围内。常用的差错控制方式包括：检错重发、反馈校验、前向纠错（常用的差错控制方式包括：检错重发、反馈校验、前向纠错（FECFEC）、检错删除。）、检错删除。n n17 17 什么叫码间串扰？试说明其产生的原因及消除码间串扰的方法。什么叫码间串扰？试说明其产生的原因及消除码间串扰的方法。解：解：数字基带信号波形在信

23、道中传输时，由于信道特性的不理想，使接收端的信号波形展宽。数字基带信号波形在信道中传输时，由于信道特性的不理想，使接收端的信号波形展宽。从而在判决时刻，前后几个码元波形展宽的拖尾对当前码元判决产生干扰。从而在判决时刻，前后几个码元波形展宽的拖尾对当前码元判决产生干扰。可以合理设计信道总的传输函数可以合理设计信道总的传输函数H(),H(),使得前一码元拖尾在当前码元判决时刻为过零点，则无干使得前一码元拖尾在当前码元判决时刻为过零点，则无干扰。扰。第19页/共28页21n n19.19.设二进制随机序列中设二进制随机序列中0 0和和1 1分别用和表示，它们出现的概率分别为分别用和表示，它们出现的概

24、率分别为P P和和(1-P)(1-P)。试写出随机序列功率谱中连续谱部分和离散谱部分的表达式；。试写出随机序列功率谱中连续谱部分和离散谱部分的表达式；18 已知线性分组码的八个码字为：000000，001110，010101，011011，100011，101101，110110，111000，求该码组的最小码距。解：线性分组码的最小码距等于码的最小码重，故上面给出的码组若用于检错，能检出几位错码？若用于纠错，能纠几位错？若同时用于纠错，检错如何？答：，故可检出2个错。，故可纠正1个错。故纠检结合时可检1个错同时纠正1个错。第20页/共28页22课后习题（选做）课后习题（选做）n n20.20

25、.设某一无码间串扰的传输系统具有设某一无码间串扰的传输系统具有=1=1的升余弦传输特性。的升余弦传输特性。试求该系统的最高无码间串扰的码元传输速率及单位频带的码元传输速率；试求该系统的最高无码间串扰的码元传输速率及单位频带的码元传输速率；若输入信号由单位冲激函数改为宽度为若输入信号由单位冲激函数改为宽度为T T的不归零脉冲，若要保持输出波形不变，试求这的不归零脉冲，若要保持输出波形不变，试求这时的系统传输特性。时的系统传输特性。当升余弦谱传输特性的当升余弦谱传输特性的=0.25=0.25及及=0.5=0.5时，若要传输时，若要传输PCM30/32PCM30/32路的数字电话（数码率为路的数字电

26、话（数码率为2048kb/s2048kb/s），试求系统所需要的最小带宽。），试求系统所需要的最小带宽。21.21.试比较试比较2ASK2ASK、2FSK2FSK、2PSK2PSK的信号带宽及频带利用率。的信号带宽及频带利用率。习题习题5-75-7、5-95-9习题习题5-13 5-13 第21页/共28页23课程设计（预定）任务课程设计（预定）任务n n共有四个任务，分为两组，可选任一组完成课程设计：共有四个任务，分为两组，可选任一组完成课程设计：（1 1）任务一、任务二和任务三为一组；）任务一、任务二和任务三为一组；（2 2）任务四为一组。）任务四为一组。具体设计任务以开始课程设计后的通知

27、为准。具体设计任务以开始课程设计后的通知为准。第22页/共28页24试用Matlab编程实现：1.画出第一组任务：第一组任务：任务一任务一 信号定义为：其中A的取值为2.0。的取值为0.3（s）。该信号以AM、DSB方式调制，载波其中取值为320（Hz），所得已调信号为2.若将一个高斯噪声加到已调信号上，所得的SNR是10dB，求噪声功率。分别画出该高斯噪声和高斯噪声加已调信号的时域波形。的的时域波形第23页/共28页25第一组任务：第一组任务：任务二任务二 n n试用试用Matlab/SimulinkMatlab/Simulink中的通信工具箱实现：中的通信工具箱实现：1 1、2FSK2FS

28、K、2PSK2PSK在多径瑞利衰落信道的仿真模型；在多径瑞利衰落信道的仿真模型；2 2、2FSK2FSK、2PSK2PSK在高斯白噪声信道的仿真模型；在高斯白噪声信道的仿真模型；3 3、编写程序比较两种信道下、编写程序比较两种信道下2FSK2FSK、2PSK2PSK的误码率性能。的误码率性能。第24页/共28页26第一组任务：任务三第一组任务：任务三 n n设输入信号为设输入信号为 ，对信号，对信号 进行抽样、量化和进行抽样、量化和1313折线折线PCMPCM编码，编码，经过传输后，接收端进行经过传输后，接收端进行PCMPCM译码。试用译码。试用MatlabMatlab编程实现：编程实现：1

29、1、画出、画出AA1 1时未编码的波形与时未编码的波形与PCMPCM译码后的波形。译码后的波形。2 2、设信道没有发生误码，画出不同幅度下（、设信道没有发生误码，画出不同幅度下（AA取值为取值为1 1，2 2，1010）PCMPCM译码后译码后的量化信噪比曲线。的量化信噪比曲线。第25页/共28页27第二组任务：任务四第二组任务：任务四 n n试用试用Matlab/SimulinkMatlab/Simulink中的通信工具箱实现：中的通信工具箱实现：组成一个包括数字基带传输系统（组成一个包括数字基带传输系统（1 1种码型即可），种码型即可），ASKASK系统，系统，FSKFSK系统，系统，PS

30、KPSK系统和系统和DPSKDPSK系统的数字通信综合实验系统。要求画出整个实验系统框图、各点波形，并说明工作系统的数字通信综合实验系统。要求画出整个实验系统框图、各点波形，并说明工作原理。注意：作为实验测试系统，结构尽可能简化。原理。注意：作为实验测试系统，结构尽可能简化。1 1、设计出规定的数字通信系统的结构，包括信源，调制，发送滤波器模块，信道（任选一种类、设计出规定的数字通信系统的结构，包括信源，调制，发送滤波器模块，信道（任选一种类型），接受滤波器模块以及信宿；型），接受滤波器模块以及信宿；2 2、根据通信原理，设计出各个模块的参数（例如码速率，滤波器的截止频率等）；、根据通信原理，设计出各个模块的参数（例如码速率，滤波器的截止频率等）；3 3、能观察各分系统的各级波形（利用示波器），在图中表示出各点波形。能观察各分系统的各级波形（利用示波器），在图中表示出各点波形。4 4、能测试其各分系统的频谱特性能测试其各分系统的频谱特性第26页/共28页28课程设计的考核方式课程设计的考核方式n n最后一天中午前完成并提交设计报告，提交源程序并通过演示和非抄袭确认（提问形式）后所取得的成绩为有效成绩。第27页/共28页