现代通信原理试题及答案
2016年11月2日星期三
3
2-1平稳随机过程
(t)的自相关函数为 R ( ) 2e 试求:
⑴(t)的功率谱密度P ( ) ;(2)
(t)的平均功率S 和直流功率S 0 ； ⑶(t)的方差
解：⑴由于 W = 2严 o 耳何而严 O 屛
2x3 _ 12 亦+
型=詔+9
⑵i(r)的平均功率S = R ⑨=2异河 直流功率耳"(哄汕| M =0
(4 ￡ ⑵的方差 - S-5^-2-1- 2
输出为x(t)，若已知h(t)的能量为E h ，求x(t)的功率。
解：设凤。的傅立叶变换为丹(刀，则E 厂「
XW 的功率为I 匸￥円(力『妙二#匸 冈刀|诂二罕
at
2-3设一低通滤波器的冲激响应为
h(t) e (t 0)，在其输入端加上零均值白噪声 X(t)
的自相关函数R X ()()，试求滤波器输出过程 丫(t)的下列参数：
⑴数学期望a Y ；⑵功率谱密度R <()；⑶自相关函数 R Y ():⑷总平均功率 S Y 。
鯉:h(t)=直v (r >0) HO)= -------------
(1 ) dj =0 * iJy = (0) = 0 I (二)盘『(亦=￡(存 ￥ & 9) = 1 f
?(劲=&⑷)円9)「二 ~~T
a + 0
(3)戶H ◎
严,f
禺㈢=
J-严I m + 少 la
⑷务=Jt r (O) =
4- 1某信源集包含1024个符号，各符号等概出现，且相互统计独立。现需经由带宽为 6KHz 的信道传输该信源发送的一系列符号，并要求信道输出端信噪比不小于
30dB 。试求：
2-2已知平稳高斯白噪声的双边功率谱密度为
n
°，经过一个冲激响应为
h(t)的线性系统后
（1 ）信道的容量；
（2 ）无差错传输时的最高码元速率。
（1）信道输岀錨信噪比為-=10? =1000,则
.V
C =月?1吧（1 + 审）=6 H10冬引（1+1000） =59S03 （bit/$）
（2）由于信源集包含1化斗个符号！各符号等槪率出现，且相互间统计独立，SJt 信源的储为窗To幻1024 =10（加和符号）
D 广OA1
无差错传输时的最高码元速率为肌“=春 = ^r =孚岸=5980 CB）
Ji H1U
4-2已知有线电话信道的带宽为 3.4KHz。试求：
（1 ）信道输出信噪比为30dB时的信道容量；
（2 ）若要在该信道中传输33.6bit/s的数据，求接收端要求的最小信噪比。
<1> + ltf ^log；（l + 1000）- 33,888（^7/ s）
⑵若娶在该倍這中传输& -阴侃山心的数据，觀页梗
散接收錦更束的最小信曉比铠从=订—1 = 2立-1=刚
N
4-3已知计算机彩显图像由1024 768个像素组成。设每个像素为16bit位彩色度，每种彩色度有16个亮度等级。如果所有彩色度和亮度等级的组合机会均等并统计独立。
A、试计算每秒传输75个画面所需的信道容量；
B、如果接收机信噪比为30dB，为传送彩色图像所需信道带宽为多少？（注：
log 2 x 3.32lg x）
5-1 已知一调制信号m(t) 5cos(2 10 t)V ,它所产生的调角波具有
S m(t) ACOS[ c t (t)]的形式。试求：
⑴若为FM波，要求调频指数m f 10,最大频偏、带宽B、调频灵敏度K F及FM
波表达式；
⑵若为PM波，要求调相指数m p 10rad，最大频偏max、带宽B、调频灵敏度K P及
PM波表达式；
⑶若把调制信号频率加倍，并保持调制信号振幅和调频(相)灵敏度不变，求此时FM波和PM波的带宽，并讨论之。
解：曲于调制信号wi(r) = Scos{2^?c10J i)F , JW OJ,j ,
Cl)若为FAf海養求溯撒4吟“0时.
At? = 2x IO4(rad \t) S -—!)_/_ 二 2.2 x
■i 应⑺-A cos [鸳十 + ―= A CM[少」+ m f sin(dV^
.4ccs(iy .f * min(丄JT x ID‘0]
若为F"浪?莪申彌歸航訂0尸如口九
a W O) = c?血上+ Af/n(/)] = Acai]c>f f+ 玄严￡ ccs(ci^Z}J
-rr t p J)] - *10COJ(2^Klff'O]
和遐引=s = ?刚Kp = ￥= ￥ w 2(?/),
E =2(曲F-IV；=25( (10 -l)xio3 = 2,2 xio4(/t)
⑴ 对于阳减若把锻制傅铐预車加倍，井保持调和信导拆幌和谓幽灵射厦不
变，则M二石人也不免即/不毎故
毗鼻2(4f +几2"(10* + 2xl(f)=24x 10+(ttr)
对于卩卄跖若迪刪備号坏Ttn信，并保持调制信号拆幅和调厥敏度不变，
则阵=?比也不至而兀= 血.就
5?v= 2(?H Z4-t)y；> 2x 由臥上井怖山对TM液，当调制信号頻率粼时，只宴最克頻懈￥比/；尢得釦耳 諏B基本不剜对于PM為当调制借号频率交优时，鬲R将咸比例 变伽由干靖槪脂号总是貝有一走攔薜范回因此FM比FMfttf. | 5- 2设模拟调制系统信道和接收端模型如下图所示。已知信道噪声n(t)为加性高斯白噪声， 6 单边功率谱密度为n o 10 W/Hz；S m(t)为已调信号，载波频率仁1MHz，对应的调 制信号m(t)的最高频率为和5KHz。带通滤波器为理想，试分别计算DSB( S i 1KW，相干解调)、SSB ( S i 1KW，相干解调)、AM (两边带功率P f1KW，载波功率 P c 4KW，包络检波)三种情况下的下列参数: (1 )带通滤波器的中心频率f°及带宽B; (2 )解调器输入端信噪比S i/N i ； (3)调制制度增益G ； (4)解调器输出端信噪比S。/ N。。 n i t 2M —O H O l ^T J o' 晁 $彳爭朮 “T " 罪d 第；； S E ( 意垃；寸上—时+町?亦〔岂亍 2 *苦二 0; 丫 3 *鼻； >、〈3 蛋3 J o l x :￥2"几 冰(* T Q K Z 陆网 S 4-枚〈巴?A M ”*?;'■-* (JOSK J 2 K T g 聪H 巴E O O ^O O T -J ^+O 卞 ￡ 十 S:H U (二 鱼 e 胡 區血一-刃力拥 水 s s ”拯強闵口扫校 2 ) s ^ ^u-^77;" 汁 G f T 2J 2:T T ? 鼻；才 5 C L X E " (出 N )=H b kch ^ n 6- 1原信码如下表所示，请将下表填写完整。 解法二: 6-2原信码如下表所示，请将下表填写完整。 （为了紧凑，以+,-代替+1, -1 ） 信码 lOlOtOOOO^OllOOOOl 用 Vft-p IOIQVBOQVOOL1BQOT1 ^j]||W 性*】0 0 0 +T B 0 0 -T 0 0 *1 a 0 0 +V -1 HEHJ 码- [) Q + - ^ Q 0 + - 6-3 HDB 3解码举例 实验一单调谐回路谐振放大器的研究 （一）实验目的： 1 ?研究单级和多级单调谐回路放大器的谐振特性； 2?学习小信号谐振放大器的增益、带宽的测试方法。 3?研究小信号谐振放大器的增益、带宽与电路参数的关系。 （二）实验原理概述： 图实2- 1 实验电路如图实2- 1所示。该电路由两级单调谐回路放大器组成。Q1。1、Q102选用3DG6C 或S9018。级间耦合变压器B ioi、B102的初级采用部分接入方式，调节B ioi、B102的磁芯， 可改变相应回路的谐振频率，使两级可工作在同频调谐状态，为扩展频带也可工作在对中心 频率失谐的参差调谐状态。谐振回路分别并接有一个频带扩展电阻（R4104或R110）,可通过SW101、SW102开关选择扩展电阻的接入，改变回路的品质因数Q,从而改变放大器增益及带 宽。 2. 单级交流等效电路及参数 单级谐振回路放大器的等效电路如图实2—2（a）（b）所示。 酣实2-2单奴交流等效电路 图中：L为回路总电感，即B1或B2的初级电感；C为回路外接电容；gz为回路外接电 cb) 导；g为电感线圈损耗电导，其值为g z Q Q0为电感线圈的品质因数； 北京城市学院信息学部考试试卷A 2011-2012学年第一学期期末 课程名称：现代通信原理 使用班级：无线网专 考试时间：150分钟 考试形式：闭卷 共3页，共五道大题 空白答题纸4页 请在答题纸上作答，答在试卷上成绩无效（如果无答题纸，此内容可以删除。但不允许试卷、答题纸都有答题，不便存档。） 一、 填空（每小题2分，共20分） 1. 数字通信系统的有效性具体可用信道的信息传送速率来衡量，传输速率越高，系 统有效性就越好。一般数字通信系统传输速率有三种定义方法即 ____________、___________________和消息传输速率。 2. 数字通信系统的可靠性指标可用差错率来衡量，常用码元差错率又称_________ 和信息差错率又称为_______________来表示。 3. 通信系统没有固定的分类方法，可从不同的角度对其分类，如按传输信号的性质 分为模拟通信系统和数字通信系统；按工作方式不同又可分为___________通 信、半双工通信和_________________通信。 4. 模拟调制是指用来自信源的模拟基带信号去控制高频载波的某个参数，使该基带 信号被“装载”到这个高频载波上。根据载波受控参数的不同，调制可分为 ____________、____________和调相三种。 5. 角度调制是将调制信号附加到载波的相角上。角度调制已调信号的频谱不是调制 信号频谱在频率轴上的线性搬移，而是使调制信号的频谱结构发生根本性的变 化。因此，角度调制也称为非线性调制，主要包括_________和_________ 两种。 6. 一个实际的数字基带传输系统，尽管进行了精心设计，要使其性能完全达到理想 要求也是十分困难的。为了克服码间串扰或减小其影响，可以对基带系统进行 实验测量和调整。用实验法测量基带传输系统常采用的方法是____________ 法，而对系统性能的调整常采用_________________器进行。 7. 数字调制是用载波信号的某些离散状态来表征所传送的数字信息，也称数字调制 10.1 已知码集合中有8个码组为（000000）、（001110）、（010101）、（011011）、（100011）、（101101）、（110110）、（111000），求该码集合的最小码距。 解 因为该码集合中包含全零码组（000000），所以对于线性分组码，最小码距等于除全零码外的码组的最小重量，即3m in =d 。 10.2 上题给出的码集合若用于检错，能检出几位错码？若用于纠错，能纠正几位错码？若同时用于检错与纠错，问纠错、检错的能力如何？ 解 只用于检错时，由条件：最小码距1min +≥e d ，求出2=e ，即能检出2位错码。 只用于纠错时，由12min +≥t d ，可得1=t ，既能纠正1位错码。 同时用于检错与纠错，且3m in =d 时，无法满足下列条件 ???>++≥t e e t d 1m in 故该码不能同时用于检错与纠错。 10.4 已知(7,3)码的生成矩阵为 ???? ??????=001110101001111001110G 列出所有许用码组，并求监督矩阵。 解 分别将信息段（000）、（001）、（010）、（011）、（100）、（101）、（110）和（111）代入式A =m G ，得到许用码组如下 0000000 0011101 0100111 0111010 1001110 1010011 1101001 1110100 生成矩阵G 为典型阵，有 ???? ??????=110101111110Q 所以 ????? ???????==011110111101T Q P 监督矩阵 []????? ???????==0110001110001011101001011000r I P H M 10.5 已知一个(7,4)系统汉明码监督矩阵如下： ???? ??????=110100101110101110100H 试求： (1) 生成矩阵G ； (2) 当输入信息序列()101101011010=m 时，求输出码序列A=？ (3) 若译码器输入()1001001B =,请计算校正子S ，并指出可能的错误图样。 解 (1) ???? ? ???????==011110111101T P Q []????? ???????==0001011001011001001111000101Q I G k M (2) 1010,0110,1101321===m m m []()11010010001011001011001001111000101110111=????? ???????==G m A ()011000122==G m A ()101001133==G m A 现代通信原理课程实验报告单极性和双极性NRZ信噪 现代通信原理课程 设计报告 设计题目：单极性和双极性NRZ信噪 比和误比特率的 关系特性 专业班级：信处 姓名： 指导教师：陈爱萍老师 设计时间：2011.11.28 单极性和双极性NRZ 的信噪比与误比特率关系特性 一、设计任务与要求 利用Matlab 作图比较单极性NRZ 和双极性NRZ 的信噪比与误比特率关系特性，并计算当要求基带传输系统的误码率为10-6时所需要的信噪比。 二、设计任务分析 首先分析下二元码有如下： 单级性非归零码（NRZ （L ））属于非归零码NRZ （Not Return Zero code ）在整个码元期间电平保持不变。在这种编码中用高电平和低电平（通常为零电平）分别表示二进制 信息“1”、“0”。 双极性非归零码也同单级性非归零码相同的是在整个码元期间电平保持不变，但它用正电平，负电平分别表示“1”，“0”. 对于单极性NRZ 码，设对应0和1信息时其幅度分别为0和A ，无码间干 扰时，接收滤波器的输出信号 或 。若接 收判决门限为d ，即若 ，判定信号幅度为A ；若 判定信号幅度为0。 当发送信号为0时，叠加高斯噪声后接收波形幅度的概率密度函数为： 发送信号为1时，叠加高斯噪声后的接收波形幅度的概率密度函数为： 若噪声幅度过大，就会造成接收端的误判，误判概率为 总误判概率为 ，通常 ，采用 作为判决电平是最佳的，此时的误比特率为 ，噪声功率为 ，所以有： ，所以 。 流程图： )2220()2r p r σπσ-=())2221()2r A p r σπσ --=()()22212d r A b p dr σπσ--=?0011b b b p p p p p =+0112p p ==2A 2212x b d p dx Q σσπ+∞-??== ????22 S A =2N σ =2b p Q S N =24S A =b p Q S N =()()r KT A n KT =+()()r KT n KT =r d > r d < 第一章 1.1 以无线广播和电视为例，说明图 1-1 模型中的信息源，受信者及信道包含的具体内容是什么？ 在无线电广播中，信息源包括的具体内容为从声音转换而成的原始电信号，收信者中包括的具体内容就是从复原的原始电信号转换乘的声音；在电视系统中，信息源的具体内容为从影像转换而成的电信号。收信者中包括的具体内容就是从复原的原始电信号转换成的影像；二者信道中包括的具体内容分别是载有声音和影像的无线电波 1.2 何谓数字信号，何谓模拟信号，两者的根本区别是什么？ 数字信号指电信号的参量仅可能取有限个值；模拟信号指电信号的参量可以取连续值。他们的区别在于电信号参量的取值是连续的还是离散可数的。 1.3 何谓数字通信，数字通信有哪些优缺点？ 传输数字信号的通信系统统称为数字通信系统； 优缺点： 1.抗干扰能力强；2.传输差错可以控制；3.便于加密处理，信息传输的安全性和保密性越来越重要，数字通信的加密处理比模拟通信容易的多，以话音信号为例，经过数字变换后的信号可用简单的数字逻辑运算进行加密，解密处理；4.便于存储、处理和交换；数字通信的信号形式和计算机所用的信号一致，都是二进制代码，因此便于与计算机联网，也便于用计算机对数字信号进行存储，处理和交换，可使通信网的管理，维护实现自动化，智能化；5. 设备便于集成化、微机化。数字通信采用时分多路复用，不需要体积较大的滤波器。设备中大部分电路是数字电路，可用大规模和超大规模集成电路实现，因此体积小，功耗低；6. 便于构成综合数字网和综合业务数字网。采用数字传输方式，可以通过程控数字交换设备进行数字交换，以实现传输和交换的综合。另外，电话业务和各种非话务业务都可以实现数字化，构成综合业务数字网；缺点：占用信道频带较宽。一路模拟电话的频带为 4KHZ 带宽，一路数字电话约占64KHZ。 1.4 数字通信系统的一般模型中的各组成部分的主要功能是什么？ 数字通行系统的模型见图1-4 所示。其中信源编码与译码功能是提高信息传输的有效性和进行模数转换；信道编码和译码功能是增强数字信号的抗干扰 一、选择题：（单选或多选，每小题3分，共15分） 1.关于信号接收机的门限效应，下列说法正确的是（）。 A、只要使用包络检波器就存在门限效应； B、所有非相干解调器都存在门限效应； C、所有相干解调器都存在门限效应； D、使用包络检波器不存在门限效应。 2.关于衰落，下述正确的是（）。 A、对多径传播，到达接收点的信号相位和总强度均随机变化； B、对频率不敏感； C、选择性衰落对不同边带的扰动不一样； D、高频时的选择性衰落比低频严重。 3.对于SSB调制技术而言，下述正确的是（）。 A、传输带宽比AM和DSB减少一半； B、信道利用率降低一半； C、同等条件下比AM和DSB更节省功率； D、在军用短波通信中有广泛应用。 4.用单音f(t)=cosωm t对载波C(t)=cosω0t进行调频，若J0（βFM）=0，则其调制效率为（）。 A、0； B、50％； C、100％； D、不确定。 5.对二进制频带传输系统而言，下列说法正确的是（）。 A、FSK、PSK、DPSK的抗衰落性能均优于ASK； B、FSK、PSK、DPSK的最佳判决门限比ASK容易设置； C、接收机的输入信噪比增加，解调的误码率一定下降； D、ASK、PSK、DPSK的频带利用率均高于FSK。 二、填空题（每空2分，共40分） 1.信息传输速率一般分为和，前者的单位是“波特”，后者的单位是“比特/秒”。 2.通信系统的主要性能指标可分为两类，即指标和可靠性指标。 3.将连接和的各种物理媒体称为，将包含信号变换所需的部件和电路的传输 媒介称为，在这种信道中，根据其涵盖的范围不同常可分为和。 4.在实际使用的物理信道中，传输函数如果对信号的影响是固定的，这类信道称为；如 果传输函数随时间随机快变化，则称为。 5.是调频和调相的统称，其特点是直 接调频法的主要优点是在实现线性调频的要求下，可以方便地获得较大的。缺点是。故需要采用来稳定中心频率。 6.PCM通信系统中，接收端重建的信号与发送端原始信号肯定不同，主要原因是存在，PCM 通信系统中采用非均匀量化的目的是使输入信号与量化噪声之比。 7.一相位不连续的二进制FSK信号，发“1”码时的波形为Acos(2000πt+θ1)，发“0”码时的波形为 Acos(8000πt+θ2)，码元速率为400波特，则该FSK信号的最小传输带宽为Hz。 8.将N路频率范围为0.1～4KHz的语音信号用FDM方式进行传输，则采用AM和SSB调制方式 时N路语音信号的最小传输带宽将分别为KHz和KHz。 实验一PCM脉冲编码调制 信息科学与技术学院学院（院、系）网络工程专业132 班现代通信系统课 实验一：利用Matlab绘制带通信号x(t)=2sinc(20t)*cos[2π*100t+sinc(5t)],时间间隔为0.02s。 代码：图像： >> ts=0.02; >> t=[-3:ts:3]; >> x=2*sinc(20*t).*cos(2*pi*100*t+sinc(5*t)); >> plot(t,x) 实验二：利用Matlab对模拟信源s=sint(0 级数n的upcm函数 amax=max(abs(a)); %取变量amax等于序列a的绝对值 a_quan=a/amax; %对输入信号序列归一化，使信号幅度 取值范围为[-1,1] b_quan=a_quan; %令变量b_quan等于变量a_quan d=2/n; %取d=2/n为量化间隔 q=d.*[0:n-1]-(n-1)/2*d; %取q为每个量化区间对应的判决阈值for i=1:n %对归一化后的输入信号序列进行量化index=find((q(i)-d/2<=a_quan)&(a_quan<=q(i)+d/2)); a_quan(index)=q(i)*ones(1,length(index)); b_quan(find(a_quan==q(i)))=(i-1).*ones(1,length(find(a_quan==q(i)))); end a_quan=a_quan*amax; %使量化后的归一化信号各点值变回 原来的值 nu=ceil(log2(n)); %设定给定量化级数所需比特数 code=zeros(length(a),nu); %取零矩阵，使其行数为序列a的长度， 列数为量化所需比特数nu的矩阵 for i=1:length(a) %对输入信号序列量化后进行编码for j=nu:-1:0 if(fix(b_quan(i)/(2^j))==1) code(i,nu-j)=1; b_quan(i)=b_quan(i)-2^j; end end end sqnr=20*log10(norm(a)./norm(a-a_quan)); %使公式计算量化噪声比(SQNR) 实验四：利用上题编制的函数，对正弦信号s=sint(0 （20分）填空 １、数字通信系统的主要优点是__________ 、_____________、________________、________________。 ２、通信系统的主要质量指标通常用_________和________衡量，FSK 系统指标具体用______ _和_ _______衡量，FM/PM系统具体指标用______ 和______ _衡量。 ３、PCM量化可以分为和。在线性PCM中，抽样频率为8 KHZ，对双极性信号编码时编码器输出码元速率为72 KB，则量化信噪比为_______dB。 ４、ΔM信号携带着输入信号的_______信息，Σ—ΔM信号携带着输入信号的_______信息，PCM信号携带着输入信号的_______信息，。 ５、窄带高斯噪声的一维随机包络服从_________ 分布，其概率密度函数p（x）= ；OOK信号加窄带高斯噪声的 一维随机包络服从分布。 ６、在0—-T时刻内高度为A的矩形信号，与之相匹配的滤波器的单位冲激响应h（t）图形为，传递函数H(ω)= ,最大输 出信噪比r 0max = ,最大信噪比出现的时刻t o =。 ７、门限效应是；用示波器观察眼图的方法步骤是（1）， （2）。 ８、二进制代码 1011000000000000101的差分码 是；HDB3码是 +1 。 9、在ΔM系统中，输入信号f(t)=Acosω k t，抽样速率为f s ，量化台阶为δ， 要求系统不出现过载现象，而且能正常编码，输入信号f(t)的幅度范围应 为。 10、信道带宽为6 MHz，信号功率与噪声谱密度之比为6 MHz，则信道最大传输速率为，当信道带宽B趋向无穷大时，则信道最大传输速率为。 二、（15分）已知语音信号的最高频率fm为4kHz,幅度范围为（-5.120V，+5.120V）,采用13折线法对其进行PCM，试回答计算下列问题： 画出频谱、功率谱密度图。 dt=0.001; fmax=1; fc=10; T=5; N=T/dt; t=[0:N-1]*dt; mt=sqrt(2)*cos(2*pi*fmax*t); A=0; s_ssb=real(hilbert(mt).*exp(j*2*pi*fc*t)); [f,Xf]=FFT_SHIFT(t,s_ssb); PSD=(abs(Xf).^2)/T; figure(1) subplot(211); plot(t,s_ssb);hold on ; title('SSB 调制信号'); subplot(212); plot(f,PSD); axis([-2*fc 2*fc 0 1.5*max(PSD)]); title('SSB 信号功率谱'); xlabel('f'); xlabel('f'); 00.20.40.60.81 1.2 1.4 1.6 1.82 -2-1 1 2 SSB 调制信号 -20-15-10-50 51015200 1 2 3 SSB 信号功率谱 f 画出频谱、功率谱密度图。 dt=0.001; %时间采样频谱 fmax=1; %信源最高频谱 fc=10; %载波中心频率 T=5; %信号时长 N=T/dt; t=[0:N-1]*dt; mt=sqrt(2)*cos(2*pi*fmax*t); %信源 A=0; s_dsb=mt.*cos(2*pi*fc*t); [f,Xf]=FFT_SHIFT(t,s_dsb); %调制信号频谱 PSD=(abs(Xf).^2)/T; %调制信号功率谱密度 figure(1) subplot(211); plot(t,s_dsb);hold on; %画出DSB 信号波形 plot(t,A+mt,'r--'); %表示DSB 包络 plot(t,-A-mt,'r--'); title('DSB 调制信号及其包络'); xlabel('t'); subplot(212); %画出功率谱图形 plot(f,PSD); axis([-2*fc 2*fc 0 1.5*max(PSD)]); title('DSB 信号功率谱'); xlabel('f'); xlabel('f'); 00.51 1.52 2.53 3.54 4.55 -2-1 1 2 DSB 调制信号 及其包络 t -20-15-10-50 51015200 0.2 0.4 0.6 0.8 DSB 信号功率谱f 太原理工大学现代科技学院 现代通信原理课程实验报告 专业班级通信17-3 学号 2017101086 姓名丁一帆 指导教师李化 实验名称 2ASK 调制与解调Matlab Simulink 仿真 同组人 专业班级 通信17-3 学号 2017101086 姓名 丁一帆 成绩 一、实验目的 1．掌握 2ASK 的调制原理和 Matlab Simulink 仿真方法 2．掌握 2ASK 的解调原理和 Matlab Simulink 仿真方法 二、实验原理 2ASK 二进制振幅调制就是用二进制数字基带信号控制正弦载波的幅度，使载波振幅随着二进制数字基带信号而变化，而其频率和初始相位保持不变。信息比特是通过载波的幅度来传递的。其信号表达式为：0()()cos c e t S t t ω=?，S(t)为单极性数字基带信号。由于调制信号只有0或1两个电平，相乘的结果相当于将载频或者关断，或者接通，它的实际意义是当调制的数字信号“1”时，传输载波；当调制的数字信号为“0”时，不传输载波。2ASK 信号的时间波形e2ASK(t)随二进制基带信号S(t)通断变化。所以又被称为通断键控信号 三、实验内容、步骤 1 Simulink 模型的建立 通过Simulink 的工作模块建立2ASK 二级调制系统，用频谱分析仪观察调制前后的频谱，用示波器观察调制信号前后的波形 ……………………………………装………………………………………订…………………………………………线……………………………………… 正弦波源，这里使用的是Signal Processing Blockset\DSP Sources\Sine Wave，设定其幅度为2V，频率为2Hz。 基带信号源，使用的是Communications Blockset\Comm Sources\Random Data Sources\Bernoulli Binary Generator，可以产生随机数字波形。设置其 通信原理作业答案 第1题 若对某一信号用DSB 进行传输，设加至接收机的调制信号()m t 之功率谱密度为 2()0m m m m m f n f f f P f f f ?≤? =??>? 试求： （1） 接收机的输入信号功率； （2） 接收机的输出信号功率； （3） 若叠加于DSB 信号的白噪声具有双边功率谱密度为 2 n ，设解调器的输出端接有截止频率为m f 的理想低通滤波器，那么，输出信噪功率比是多少？ 解： （1） 设DSB 已调信号()()cos DSB c s t m t t ω=，则接收机的输入信号功率为 22 2 22111()()cos ()(1cos 2)()()d 2222 m m i DSB c n f S s t m t t m t ct m t Pm f f ωω+∞ -∞===+===? （2） 相干解调，乘以同频同相的载波信号后，信号为 21 ()cos ()cos ()(1cos )2 DSB c c c s t t m t t m t t ωωω== + 经过低通滤波器后，输出为 1 ()()2 o s t m t = 输出功率为 211 ()428 m m o i n f S m t S === （3） 调制信号频谱在[,]m m f f -上有值，其他频率为零，已调信号在[,]c m c m f f f f ±-±+上有值，其他频率为零，所以解调器前端带通滤波器的通带为[,]c m c m f f f f ±-±+输入噪声功率为 02222 i m m n N f n f = = 经过低通滤波器后白噪声为窄代白噪声，可表示为 ()()sin ()cos s c c c n t n t t n t t ωω=+ 其中(),()s c N t N t 为独立同分布随机过程，均值为零，方差为σ。所以 吉大18年9月《现代通信原理》作业考核试题-0001 试卷总分:100 得分:0 一、单选题(共4 道试题,共16 分) 1.某数字信号的码元传输速率为1200波特，当它采用四进制传输时，其信息传输速率为多少()bit/s。 A.4800 B.1200 C.3600 D.2400 正确答案:D 2.关于数字调制描述不准确的是（）？ A.数字调制是用载波信号的某些离散状态来表征传送的信息，在接收端对载波信号的离散调制参量进行检测 B.数字调制也有调幅，调频和调相三种基本形式 C.和模拟调制原理上没有区别 D.和模拟调制原理有根本区别 正确答案:D 3.对于低通模拟信号而言，为了能无失真恢复，理论上对于抽样频率有什么要求（）？ A.采样频率大于等于信号最高频率的两倍 B.采样频率大于等于信号最高频率的一倍 C.采样频率小于信号最高频率的两倍 D.采样频率小于等于信号最高频率的一倍 正确答案:A 4.对于多进制，例如在八进制（M=8=23）中，若码元速率为1200 B，则信息速率为（）。 A.3600 b/s B.800 b/s C.1600 b/s D.6400 b/s 正确答案:A 二、多选题(共4 道试题,共16 分) 1.抽样定理的分类描述正确的有哪些（）。 A.根据信号是低通型的还是带通型的，抽样定理分低通抽样定理和带通抽样定理； B.根据用来抽样的脉冲序列是等间隔的还是非等间隔的，抽样定理分均匀抽样定理和非均匀抽样定理 C.根据抽样的脉冲序列是冲击序列还是非冲击序列，抽样定理分理想抽样定理和实际抽样定理 D.以上都不对 正确答案:ABC 2.下面属于数字通信系统研究的基本问题的是()。 A.A/D,D/A变换 B.数字基带信号的特性 C.数字基带传输原理 D.数字调制与解调原理 正确答案:ABCD 3.调制在通信系统中的作用是（）。 A.把基带信号转换成适合在信道中传输的已调信号 B.实现信道的多路复用，以提高信道利用率 C.改善系统搞噪声性能 D.以上全不对 正确答案:ABC 4.通信的三要素描述包括()。 A.信源 B.信道 C.信宿 D.信息 正确答案:ABC 三、判断题(共17 道试题,共68 分) 1.接收设备:与发送设备的相反,从接收信号中恢复出相应的原始基带信号。 A.错误 B.正确 正确答案:B 2.信号的最佳接收是指在不改变信道和噪声的条件下，如何使正确接收信号的概率最大，使错误接收的概率减到最小。 A.错误 B.正确 正确答案:B 3.由连续谱和离散谱构成是2PSK与2DPSK信号的功率谱密度的一个特点。 A.错误 西南交通大学2010－2011学年第2学期期中考试试卷 课程代码 2100990 课程名称 现代通信原理 考试时间 110分钟 题号 一 二 总成绩 得分 阅卷教师签字： 一、选择题（每题2分，共50分） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 A A D D C D B B B D 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 B A A D A A A C A C 21 22 23 24 25 D B A B C 1、数字通信系统的可靠性指标为( ) A. 误码率 B. 频带利用率 C. 信号带宽 D. 信息速率 2、下列属于码元速率的单位的是( ) A. Baud B. bit/s C.Baud/s D. A 和B 3、信号经过调制后，送到信道中传输的通信方式，称之为 A.数字通信 B.模拟通信 C.基带传输 D.频带传输 4、以下不能无限制地增大连续信道容量的方法是无限制地 A.提高信噪比 B.减小噪声功率 C.提高信号功率 D.增大传输带宽 5、设单音已调制信号的波形如图所示，其中属于SSB 波形是 A ． B ． C ． D ． 班 级 学 号 姓 名 密封装订线 密封装订线 密封装订线 6、设某HDB3码序列为+1-100-1+100+1-1000-1+100-1，在接收端正确恢复出的 数字序列为（）。 A．110011001100011001 Ｂ．100000000011001001 C．110001000100001001 Ｄ．100000000100001001 7、下列关于眼图的说法中不正确的是 A.在眼图中，最佳抽样时刻应选择在“眼睛” 张开的最大处 B.眼图中斜边的斜率越小，对定时误差就越灵敏 C.在抽样时刻，眼图上下两分支的垂直宽度都表示了最大信号畸变 D.眼图直观地表明码间串扰和噪声的影响，能评价一个基带系统的性能好坏 8、下列哪一种信号的传输带宽与AM信号传输带宽相同。 A.基带信号 B. 双边带信号 C.单边带信号 D.残留边带信号。 9、以下关于单极性不归零数字基带信号说法正确的是（）（T是码元间隔） A．在其功率谱1/T频点能提取位同步信号 B．在其功率谱1/T频点不能提取位同步信号 C．在其功率谱2/T频点能提取位同步信号 D．在其功率谱1/2T频点能提取位同步信号 10、下列哪个描述不符合数字通信的特点 A.抗干扰能力强 B.可以时分复用 C. 易加密 D.占用信道带宽窄 11、如果一个线性系统的输入随机过程是高斯的，那么线性系统的输出服从： A.均匀分布 B.高斯分布 C.瑞利分布 D.莱斯分布 12、根据奈奎斯特第一准则，奈奎斯特带宽是（）（T是码元间隔） A. 1/2T B.1/T C. 1/4T D. 1/3T 13、选用（）传输形式，无码间干扰数字基带传输系统的频带利用率最高 A.理想低通 B.余弦滚降 C.直线滚将 D.升余弦 14、设x(t)为调制信号，调频波的表示式为，则FM调制方式 的瞬时角频率偏移为： A. B. C. D. 15、不论是调制系统，接收端只要进行相干解调都需要 A.载波同步 B.网同步 C.位同步 D.群同步 16、窄带噪声的同相分量n c(t)和正交分量n s(t)它们都具有如下的性质： A.低通 B.带通 C.带限 D.高通 17、符号集为a、b、c、d，它们相互独立，相应概率为1/2,1/4,1/8,1/8，其中包 含信息量最小的符号是： A.a B.b C.c D.d 18、设α=1的升余弦滚降无码间干扰基带传输系统的输入是16进制码元，其码 元速率为600Baud，则该系统带宽为 A. 2400Hz B.1200Hz C.600Hz D.300Hz 19、设传输的数据序列为01100100000011000010，线路编码采用HDB3码，V 符号表示破坏符号，B为满足极性交替规律的非零符号，括号中表示前一 2016年11月2日星期三 3 2-1平稳随机过程 (t)的自相关函数为 R ( ) 2e 试求: ⑴(t)的功率谱密度P ( ) ;(2) (t)的平均功率S 和直流功率S 0 ； ⑶(t)的方差 解：⑴由于 W = 2严 o 耳何而严 O 屛 2x3 _ 12 亦+ 型=詔+9 ⑵i(r)的平均功率S = R ⑨=2异河 直流功率耳"(哄汕| M =0 (4 ￡ ⑵的方差 - S-5^-2-1- 2 输出为x(t)，若已知h(t)的能量为E h ，求x(t)的功率。 解：设凤。的傅立叶变换为丹(刀，则E 厂「 XW 的功率为I 匸￥円(力『妙二#匸 冈刀|诂二罕 at 2-3设一低通滤波器的冲激响应为 h(t) e (t 0)，在其输入端加上零均值白噪声 X(t) 的自相关函数R X ()()，试求滤波器输出过程 丫(t)的下列参数： ⑴数学期望a Y ；⑵功率谱密度R <()；⑶自相关函数 R Y ():⑷总平均功率 S Y 。 鯉:h(t)=直v (r >0) HO)= ------------- (1 ) dj =0 * iJy = (0) = 0 I (二)盘『(亦=￡(存 ￥ & 9) = 1 f ?(劲=&⑷)円9)「二 ~~T a + 0 (3)戶H ◎ 严,f 禺㈢= J-严I m + 少 la ⑷务=Jt r (O) = 4- 1某信源集包含1024个符号，各符号等概出现，且相互统计独立。现需经由带宽为 6KHz 的信道传输该信源发送的一系列符号，并要求信道输出端信噪比不小于 30dB 。试求： 2-2已知平稳高斯白噪声的双边功率谱密度为 n °，经过一个冲激响应为 h(t)的线性系统后 通信原理作业参考答案 第三章 模拟线性调制 3.7证明只要适当选择题图3.7中的放大器增益K ，不用滤波器即可实现抑制载波双边带调制。 解： t t Af b aK t A t f b aK t A t f b t A t f aK t A t f b t A t f K a t S c c c c c c DSB ωωωωωωcos )(2)(]cos )()[(]cos )([]cos )([]cos )([)]cos )(([)(222222 222 2?+++-=--+=--+= 令 02 =-b aK ，则a b K /2 = t t bAf t S c D SB ωcos )(4)(= 3.13 用 90相移的两个正交载波可以实现正交复用，即两个载波可分别传输带宽相等的两个独立的基带信号)(1t f 和)(2t f ，而只占用一条信道。试证明无失真恢复基带信号的必要条件是：信道传递函数)(f H 必须满足 W f f f H f f H c c ≤≤-=+0), ()( 证明： )(]sin )([)(]cos )([)(21t h t t f t h t t f t S c c *+*=ωω )]}()([)()(){(2 1 )(2211c c c c F F j F F H S ωωωωωωωωωω--++++-= 以t t C c d ωcos )(=相干解调，输出为 )(*)()(t C t S t S d p = )]}()2([)2()(){(4 1 )]}2()([)()2(){(41 )] ()([21 )(22112211ωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωF F j F F H F F j F F H S S S c c c c c c c c p -++++++--++--=++-= 选择适当滤波器，滤掉上式中c ωω2±项，则 )]()()[(4 )]()()[(41)(21c c c c d H H F j H H F S ωωωωωωωωωωω+--+++-= 要无失真恢复基带信号，必须 ? ? ?=++-+=-常数)()() ()(c c c c H H H H ωωωωωωωω 此时可恢复)(1t f 。 对于)(2t f ，使用t t C c d ωsin )(=相干解调，可以无失真地恢复)(2t f ，用样须满足 )()(c c H H ωωωω+=- 3.29 双边带抑制载波调制和单边带调制中若消息信号均为kHz 3限带低频信号，载频为 MHz 1，接收信号功率为mW 1，加性白色高斯噪声双边功率谱密度为Hz W /103μ-。接收 信号经带通滤波器后，进行相干解调。 (1) 比较解调器输入信噪比； (2) 比较解调器输出信噪比； 解：kHz W 3=， mW S i 1=， Hz W n /102 30 μ-= （1）W B n N D SB D SB i 636301012103210102)(---?=?????== B W mW N S DSB i i d 2.193.83101216即=?=? ??? ??- ()W W n N SSB i 6 3 6 3 010*********---?=????== dB N S SSB i i 2.227.166********即=??=???? ??-- 所以 DSB i i SSB i i N S N S ???? ??>???? ?? 北京航空航天大学 2007～2008 学年第 2 学期 通信原理 期末考试试卷 （ 2008 年 6 月 27 日） 班级： ；学号： ；姓名： ；成绩： 注意事项：1、答题时间：120分钟；满分：100分 一、填空题（共36分，每空1分） 1．根据是否采用调制，可将通信系统分为 传输和 传输。按传输媒介，通信系统可分为 和 两类。 2．八进制数字通信系统的误码率为10-5，信息速率为6 kbit/s ，则码元速率为 ，接收端在 秒时总共约能收到10个错误码元。 3．在VSB 系统中，为了不失真地恢复信号，其传输函数H(ω)应满足 。 4．某调频波8()10cos[21010cos4000]s t t t ππ=?+，则已调信号功率为 ，调制指数为 ，信号带宽为 。 5．采用压扩技术可以 。 6．实际抽样方式一般有 和 。 7．在对数PCM 中，采用非均匀量化的目的是 ，其代价是 。 8．m 序列是由带 的移位寄存器产生的、周期最长的一种序列。若移位寄存器为4级，则其周期为 。 9．评价基带传输系统性能的一种定性而方便的方法是在接收端观察 。 10．在数字通信系统中，接收端采用均衡器的目的是 。衡量均衡器的均衡效果的两个准则是： 准则和 准则。 11．对于频带为B Hz 的四进制数字基带系统，其无码间干扰的最高码元传输速率为 ，最高频带利用率为 。 12．2FSK 信号中，f 1=10 kHz ，f 2=12 kHz ，码元周期为1 ms ，则信号的带宽为 。 13．为了解决BPSK 相干解调中恢复载波时的相位模糊问题，可采取 措施。 14．MSK 的主要特点是：是频差 的2FSK ，包络恒定，在相邻码元交界处 连续变化。若初始相位为0，则1011的MSK 信号的最终相位为 。 15．在2ASK 、2PSK 、16PSK 、64QAM 通信系统中，可靠性最好的是 ，有效性最好的是 。 16．衡量位同步系统的性能指标有 、 以及 。 17．一个码组若要能检测2个错码，同时纠正1个错码，则最小码距应为 。 18．对于（7，4）线性分组码，纠错编码器输入信号的信息速率为28 kbps ，则输出信号的信息速率为 。 19．数字通信系统中，采用差错控制编码的目的是 。 通信原理BPSK仿真实验 一、实验题目 利用仿真软件实现BPSK的调制解调，并仿真分析其在高斯信道下的误码性能。 二、实验原理 调制过程：信号的产生采用键控法。 原理：用二进制单极性脉冲控制开关选择0相位载波和π相位载波的输出。 解调过程：相干解调。 必须采用相干解调的方式，从接收到的已调信号中提取本地载波，与信号相乘后通过低通滤波器，抽样判决后得到基带信号。 三、实验仿真 1、实验系统 2、各模块设置 系统时钟设置：Sample Rate:5000Hz Stop Time=1 {系统中使用的滤波器为巴特沃斯滤波器} （一）以下四个模块为调制过程，产生BPSK信号。 ●模块0：产生频率为50Hz的单极性脉冲，控制开关。 ●模块1:开关由单极性脉冲控制对两种相位的正弦波进行选择。(Gate delay=0 Ctrl thresh=1 ) ●模块2和3：生成正弦波，作为载波。 （二）以下模块主要为从接收到的已调信号中提取本地载波。 ●模块25：高斯白噪声（Mean=0v Std Dev=1v） ●模块30：放大器：增益Gain=-30dB ●模块24：带通滤波器，设置在解调之前。通带为430-570Hz。 ●模块23：幂函数，次数为2，将接收到的以调信号平方。 ●模块11：带通滤波器（998-1002Hz；BP Filter Order=3）为获取1000Hz的正弦波 ●模块10：分频器对输入信号进行2分频，为获取500Hz的正弦波 ●模块15：带通滤波器(490-510Hz；BP Filter Order=3)为获取500Hz的正弦波作为本地载波。 （三）解调过程和抽样判决 ●模块9和17：组成解调器。BPSK信号与本地载波通过乘法器，在经过低通滤波器（60Hz 恢复数字基带信号对应的模拟信号。 现代通信原理课后习题答案 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 第二章 2.40 二进制对称信道中的误比特率P e为0.2，若输入信道的符号速率为2000符号/s，求该信道的信道容量。 解：2000×(1-0.2)=1600 (b/s) 2.41 已知某语音信道带宽为4kHz，若接收端的信噪比S/N =60dB，求信道容量。若要求该信道传输56000b/s的数据，则接收端的信噪比最小应为多少？ 解：dB=10 lgN 60 = 10 lg S/N →S/N = 106 C = wlog2 (1+S/N)=4×103log2(1+106) = 8 × 104 (bps) 5.6 × 104 = 4 × 103log2(1+S/N) log2(1+S/N) = 14 → 1+S/N = 214 →S/N = 214－1 2.42 若黑白电视机的每幅图像含有3×105个像素，每个像素都有16个等概率出现的亮度等级，如果信道的输出信噪比为S/N = 40dB、信道带宽为1.4MHz，则该信道每秒可传送多少幅图像？ 解：每幅图的信息量：3×105×log216 = 1.2×106（b） 40dB = 10log2 S/N →S/N = 104 C = wlog2（1 + S/N）= 1.4×106log2（1+104）≈1.862×107（bps） 1.862×107/1.2×106 = 15.5 (幅/s) 第三章 3.50 用10KHz的单频正弦信号对1MHz的载波进行调制，峰值频偏为2KHz。试求： （1）该调频信号的带宽。 （2）若调制信号的幅度加倍，再求该调频信号的带宽。 解：（1）B FM = 2 × ( 2+10 ) = 24 ( KHz) （2）B FM = 2 ×（2 + 2×10）= 44 （KHz） 3.51 幅度1V的10MHz载波受到幅度1V、频率为100Hz的正弦信号调制，最大频偏为500Hz。问调制信号的幅度和频率各变为2V、1000Hz时，新调频信号的带宽为多少？ 解：B FM = 2 × (500+1000) = 3000 (Hz) 第四章 第一章 绪论 1.1 以无线广播和电视为例，说明图 1-1 模型中的信息源，受信者及信道包含的具体内容是什么在无线电广播中，信息源包括的具体内容为从声音转换而成的原始电信号，收信者中包括的具体内容就是从复原的原始电信号转换乘的声音；在电视系统中，信息源的具体内容为从影像转换而成的电信号。收信者中包括的具体内容就是从复原的原始电信号转换成的影像；二者信道中包括的具体内容分别是载有声音和影像的无线电波 1.2 何谓数字信号，何谓模拟信号，两者的根本区别是什么数字信号指电信号的参量仅可能取有限个值；模拟信号指电信号的参量可以取连续值。他们的区别在于电信号参量的取值是连续的还是离散可数的 1.3 何谓数字通信，数字通信有哪些优缺点传输数字信号的通信系统统称为数字通信系统；优缺点： 1.抗干扰能力强； 2.传输差错可以控制； 3.便于加密处理，信息传输的安全性和保密性越来越重要，数字通信的加密处理比模拟通信容易的多，以话音信号为例，经过数字变换后的信号可用简单的数字逻辑运算进行加密，解密处理； 4.便于存储、处理和交换；数字通信的信号形式和计算机所用的信号一致，都是二进制代码，因此便于与计算机联网，也便于用计算机对数字信号进行存储，处理和交换，可使通信网的管理，维护实现自动化，智能化； 5. 设备便于集成化、微机化。数字通信采用时分多路复用，不需要体积较大的滤波器。设备中大部分电路是数字电路，可用大规模和超大规模集成电路实现，因此体积小，功耗低； 6. 便于构成综合数字网和综合业务数字网。采用数字传输方式，可以通过程控数字交换设备进行数字交换，以实现传输和交换的综合。另外，电话业务和各种非话务业务都可以实现数字化，构成综合业务数字网；缺点：占用信道频带较宽。一路模拟电话的频带为 4KHZ 带宽，一路数字电话约占64KHZ。 1.4 数字通信系统的一般模型中的各组成部分的主要功能是什么数字通行系统的模型见图1-4 所示。其中信源编码与译码功能是提高信息传输的有效性和进行模数转换；信道编码和译码功能是增强数字信号的抗干扰能力；加密与解密的功能是保证传输信息的安全；数字调制和解调功能是把数字基带信号搬移到高频处以便在信道中传输；同步的功能是在首发双方时间上保持一致，保现代通信原理期末考试A卷
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