通信原理课后习题答案.docx

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通信原理课后习题答案

    1-1什么是通信？

常见的通信方式有哪些？

    1-2通信系统是如何分类的？

    1-3何谓数字通信？

数字通信的优缺点是什么？

    1-4试画出模拟通信系统的模型，并简要说明各部分的作用。

    1-5试画出数字通信系统的一般模型，并简要说明各部分的作用。

    1-6衡量通信系统的主要性能指标是什么？

对于数字通信具体用什么来表述？

    1-7何谓码元速率?

何谓信息速率?

它们之间的关系如何?

习  题

   1-1设英文字母E出现的概率=，X出现的概率为＝，试求E和X的信息量各为多少？

   1-2某信源的符号集由A、B、C、D、E、F组成，设每个符号独立出现，其概率分别为1/4、1/4、1/16、1/8、1/16、1/4，试求该信息源输出符号的平均信息量。

    1-3设一数字传输系统传送二进制信号，码元速率RB2=2400B，试求该系统的信息速率Rb2=？

若该系统改为传送16进制信号，码元速率不变，则此时的系统信息速率为多少？

   1-4已知某数字传输系统传送八进制信号，信息速率为3600b/s，试问码元速率应为多少？

   1-5已知二进制信号的传输速率为4800b/s，试问变换成四进制和八进制数字信号时的传输速率各为多少（码元速率不变）？

   1-6已知某系统的码元速率为3600kB，接收端在l小时内共收到1296个错误码元，试求系统的误码率=？

   1-7已知某四进制数字信号传输系统的信息速率为2400b/s，接收端在小时内共收到216个错误码元，试计算该系统=？

    l-8在强干扰环境下，某电台在5分钟内共接收到正确信息量为355Mb，假定系统信息速率为1200kb/s。

    （l）试问系统误信率=？

（2）若具体指出系统所传数字信号为四进制信号，值是否改变？

为什么？

    （3）若假定信号为四进制信号，系统传输速率为1200kB，则＝？

习 题 答 案

第一章习题答案

    1-1 解：

    1-2 解：

    1-3 解：

    1-4 解：

    1-5 解：

    1-6 解：

    1-7 解：

    1-8 解：

思 考 题

    2-1 什么是狭义信道？

什么是广义信道？

（答案）

    2-2在广义信道中，什么是调制信道？

什么是编码信道？

    2-3试画出调制信道模型和二进制无记忆编码信道模型。

    2-4信道无失真传输的条件是什么？

    2-5 恒参信道的主要特性有哪些？

对所传信号有何影响？

如何改善？

    2-6随参信道的主要特性有哪些？

对所传信号有何影响？

如何改善？

    2-7什么是相关带宽？

相关带宽对于随参信道信号传输具有什么意义？

    2-8什么是分集接收？

常见的几种分集方式有哪些？

    2-9根据噪声的性质来分类，噪声可以分为哪几类？

    2-10什么是高斯型白噪声？

它的概率密度函数，功率谱密度函数如何表示？

    2-11什么是窄带高斯噪声？

它在波形上有什么特点？

它的包络和相位各服从什么分布？

    2-12窄带高斯噪声的同相分量和正交分量各具有什么样的统计特性？

    2-13正弦波加窄带高斯噪声的合成波包络服从什么概率分布？

    2-14信道容量是如何定义的？

山农公式有何意义？

习  题

    2-1信号分别通过图P2-1所示的两个电路，试讨论输出信号有没有群迟延畸变？

并画出群迟延特性曲线。

    2-2设某恒参信道的传递函数，和都是常数。

试确定信号通过该信道后的输出信号的时域表达式，并讨论信号有无失真？

    2-3某恒参信道的传输函数为，其中，和为常数，试确定信号通过后的输出信号表示式，并讨论有无失真。

    2-4假设某随参信道的二径时延差τ为1ms，试问在该信道哪些频率上传输衰耗最大？

选用哪些频率传输信号最有利（即增益最大，衰耗最小）？

    2-5已知带限白噪声的功率谱密度如图P2-2所示。

试求其自相关函数？

（提示：

可利用傅里叶变换的常用公式）

    2-6已知高斯信道的带宽为4kHz，信号与噪声的功率比为63，试确定这种理想通信系统的极限传输速率。

    2-7已知有线电话信道的传输带宽为：

（1）试求信道输出信噪比为30dB时的信道容量；

（2）若要求在该信道中传输s的数据，试求接收端要求的最小信噪比为多少？

    2-8具有带宽的某高斯信道，若信道中信号功率与噪声功率谱密度之比为，试求其信道容量。

习 题 答 案

第二章习题答案

    2-1解：

                           群延迟特性曲线略

    2-2 解：

    2-3 解：

    2-4 解：

                 二径传播时选择性衰落特性图略。

    2-5 解：

    2-6 解：

    2-7 解：

    2-8 解：

思 考 题

    3-1什么是线性调制？

常见的线性调制有哪些?

    3-2 SSB信号的产生方法有哪些？

    3-3 VSB滤波器的传输特性应满足什么条件？

    3-4什么叫调制制度增益？

其物理意义是什么？

    3-5 DSB调制系统和SSB调制系统的抗噪性能是否相同？

为什么？

    3-6什么是门限效应？

AM信号采用包络检波法解调时为什么会产生门限效应？

    3-7 什么是频率调制？

什么是相位调制？

两者关系如何？

    3-8 FM系统产生门限效应的主要原因是什么？

    3-9 FM系统调制制度增益和信号带宽的关系如何？

这一关系说明什么？

    3-10什么是频分复用？

频分复用的目的是什么？

习  题

    3-1已知调制信号，载波为，分别写出AM、DSB、SSB（上边带）、SSB（下边带）信号的表示式，并画出频谱图。

    3-2已知线性调制信号表示式为

（1）

（2）

式中，，试分别画出它们的波形图和频谱图。

    3-3根据图P3-1所示的调制信号波形，试画出DSB及AM信号的波形图，并比较它们分别通过包络检波器后的波形差别。

图P3-1

    3-4已知某调幅波的展开式为

试确定：

（1）载波信号表达式；

（2）调制信号表达式。

    3-5设有一调制信号为，载波为，试写出当，载波频率时，相应的SSB信号的表达式，并画出频谱图。

    3-6若对某一信号用DSB进行传输，设加至接收机的调制信号的功率谱密度为

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，设解调器的输出端接有截止频率为的理想带通滤波器，那么，输出信噪功率比是多少？

    3-7设某信道具有均匀的双边噪声功率谱密度/2＝W/Hz，该信道中传输SSB（上边带）信号，并设调制信号的频带限制在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）该理想带通滤波器该具有怎样的传输特性?

（2）解调器输入端的信噪功率比为多少？

    （3）解调器输出端的信噪功率比为多少？

    3-8抑制载波双边带调制和单边带调制中，若基带信号均为3kHz限带低频信号，载频为1MHz，接收信号功率为1mW，加性高斯白噪声双边功率谱密度为μW/Hz。

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。

    3-9某线性调制系统的输出信噪比为20dB，输出噪声功率为W，由发射机输出端到解调器输入端之间总的传输损耗为100dB，试求：

（1）DSB时的发射机输出功率；

（2）SSB时的发射机输出功率。

    3-10已知某调频波的振幅是10V，瞬时频率为

 Hz

试确定：

（1）此调频波的表达式；

（2）此调频波的最大频偏、调频指数和频带宽度；

    （3）若调制信号频率提高到Hz，则调频波的最大频偏、调频指数和频带宽度如何变化？

    3-11 2MHz载波受l0kHz单频正弦调频，峰值频偏为l0kHz，求：

（1）调频信号的带宽；

（2）调频信号幅度加倍时，调频信号的带宽；

    （3）调制信号频率加倍时，调频信号的带宽；

    （4）若峰值频偏减为1kHz，重复计算

（1）、

（2）、（3）。

    3-12已知调制信号是8MHz的单频余弦信号，若要求输出信噪比为40dB，试比较制度增益为2/3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＝W/Hz，信道衰耗为60dB。

习 题 答 案

第三章习题答案

   3-1 解：

略

    3-2解：

略

    3-3 解：

略

    3-4 解：

    3-5 解：

    3-6 解：

    3-7解：

    3-8 解：

    3-9 解：

    3-10 解：

    3-11 解：

    3-12 解：

BAM=2fm=2*8*106=16*106Hz

BFM=2（mf+1）fm=2（5+1）8*106=96*106Hz

=>Si=（S0/No）

Ni/G=（S0/No）

（n0B）/G

S0/No=40dB=>S0/N0=104

信道衰耗

=60dB=106

Si（AM）=104*106*（5*10-15*16*106）/（2/3）=12004W=W

GFM=3mf2（mf+1）=3*52（5+1）=450

SiFM=104*106*（5*10-15*96*106）/（450）==W

略

思 考 题

    4-1什么是数字基带信号？

数字基带信号有哪些常用码型？

它们各有什么特点?

    4-2构成AMI码和HDB3码的规则是什么？

    4-3研究数字基带信号功率谱的目的是什么？

信号带宽怎么确定？

    4-4在=1/2的条件下，判断图4-1的各种码型中，哪几种有离散分量。

    4-5数字基带传输系统的基本结构如何？

    4-6什么叫码间串扰？

它是怎样产生的？

对通信质量有什么影响？

    4-7满足无码间串扰条件的传输特性的冲击响应是怎样的？

为什么说能满足无码间串扰条件的不是唯一的？

    4-8为了消除码间串扰，基带传输系统的传输函数应满足什么条件？

    4-9什么是奈奎斯特间隔和奈奎斯特速率？

    4-10在二进制数字基带传输系统中，有哪两种误码？

它们各在什么情况下发生？

    4-11什么是最佳判决门限电平？

当＝1/2时，传送单极性基带波形和双极性基带波形的最佳判决门限各为多少？

    4-12什么叫眼图？

它有什么用处？

    4-13什么是时域均衡？

横向滤波器为什么能实现时域均衡？

    4-14部分响应技术解决了什么问题？

习  题

    4-1设二进制符号序列为，试以矩形脉冲为例，分别画出相应的单极性NRZ码、双极性NRZ码、单极性RZ码、双极性RZ码、二进制差分码波形。

    4-2己知信息代码为，求相应的AMI码和HDB3码。

    4-3已知HDB3码为0+100-1000-1+1000+1-1＋1-100-1+100-1，试译出原信息代码。

    4-4设某二进制数字基带信号的基本脉冲如图P4-1所示。

图中为码元宽度，数字信息“1”和“0”分别用的有无表示，它们出现的概率分别为及（）：

（1）求该数字信号的功率谱密度，并画图；

（2）该序列是否存在离散分量？

    （3）该数字基带信号的带宽是多少？

图P4-1            图P4-2

    4-5若数字信息“1”和“0”改用和-表示，重做上题。

    4-6设某二进制数字基带信号的基本脉冲为三角形脉冲，如图P4-2所示。

图中为码元宽度，数字信息“1”和“0”分别用的有无表示，且“1”和“0”出现的概率相等：

（1）求该数字信号的功率谱密度，并画图；

（2）能否从该数字基带信号中提取的位定时分量？

若能，试计算该分量的功率。

    （3）该数字基带信号的带宽是多少？

    4-7设基带传输系统的发送滤波器、信道、接收滤波器组成总特性为，若要求以2/波特的速率进行数据传输，试检验图P4-3各种系统是否满足无码间串扰条件。

图P4-3

    4-8己知滤波器的具有如图P4-4所示的特性（码元速率变化时特性不变），当采用以下码元速率时：

    （a）码元速率=500Baud

    （b）码元速率=1000Baud

    （c）码元速率=l500Baud

    （d）码元速率=2000Baud

    问：

（1）哪种码元速率不会产生码间串扰？

（2）如果滤波器的改为图P4-5，重新回答

（1）。

图P4-4            图P4-5

    4-9 设由发送滤波器、信道、接收滤波器组成二进制基带系统的总传输特性为

试确定该系统最高传码率及相应的码元间隔。

    4-10己知基带传输系统的发送滤波器、信道、接收滤波器组成总特性如图P4-6所示的直线滚降特性。

其中为某个常数（）:

（1）检验该系统能否实现无码间串扰传输？

（2）试求该系统的最大码元传输速率为多少？

这时的频带利用率为多大？

图P4-6

    4-11 为了传送码元速率（Baud）的数字基带信号，试问系统采用图P4-7所画的哪一种传输特性较好？

并简要说明其理由。

图P4-7

    4-12 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“1”和“0”的出现概率相等。

（1）若数字信息为“1”时，接收滤波器输出信号在抽样判决时刻的值A＝1（V），且接收滤波器输出噪声是均值为0，均方根值＝（V），试求这时的误码率；

（2）若要求误码率不大于10－5，试确定A至少应该是多少？

    4-13 若将上题中的单极性基带信号改为双极性基带信号，而其它条件不变，重做上题中的各问。

    4-14 一随机二进制序列101100…，符号“1”对应的基带波形为升余弦波形，持续时间为，符号“0”对应的基带波形恰好与“1”相反：

（1）当示波器的扫描周期时，试画出眼图；

（2）当时，试重画眼图。

    4-15 设有一个三抽头的时域均衡器，如图P4-8所示。

输入波形在各抽样点的值依次为＝1/8，＝1/3，＝1，＝1/4，＝1/16（在其它抽样点均为0）。

试求均衡器输出波形在各抽样点的值。

图P4-8                   图P4-9

    4-16设一相关编码系统如图P4-9所示。

图中，理想低通滤波器的截止频率为1/2，通带增益为。

试求该系统的频率特性和单位冲激响应。

    4-17以表4-1中第IV类部分响应系统为例，试画出包括预编码在内的系统组成方框图。

习 题 答 案

第四章习题答案

    4-1 解：

略

    4-2 解：

    4-3 解：

    4-4 解：

    4-5 解：

    4-6 解：

    4-7 解：

    4-8解：

    4-9 解：

    4-10解：

    4-11 解：

    4-12 解：

    4-13解：

    4-14解：

略

    4-15解：

    4-16 解：

    4-17 解：

思 考 题

    5-1数字调制系统与数字基带传输系统有哪些异同点？

    5-2什么是2ASK调制？

2ASK信号调制和解调方式有哪些？

其工作原理如何？

    5-3 2ASK信号的功率谱有什么特点？

    5-4试比较相干检测2ASK系统和包络检测2ASK系统的性能及特点。

    5-5什么是2FSK调制？

2FSK信号调制和解调方式有哪些？

其工作原理如何？

    5-6画出频率键控法产生2FSK信号和包络检测法解调2FSK信号时系统的方框图。

    5-72FSK信号的功率谱有什么特点？

    5-8试比较相干检测2FSK系统和包络检测2FSK系统的性能和特点。

    5-9什么是绝对移相调制？

什么是相对移相调制？

它们之间有什么相同和不同点？

    5-10 2PSK信号、2DPSK信号的调制和解调方式有哪些？

试说明其工作原理。

    5-11画出相位比较法解调2DPSK信号的方框图及波形图。

    5-12 2PSK、2DPSK信号的功率谱有什么特点？

    5-13试比较2PSK、2DPSK系统的性能和特点。

    5-14试比较2ASK信号、2FSK信号、2PSK信号和2DPSK信号的功率谱密度和带宽之间的相同与不同点。

    5-15试比较2ASK信号、2FSK信号、2PSK信号和2DPSK信号的抗噪声性能。

    5-16简述振幅键控、频移键控和相移键控三种调制方式各自的主要优点和缺点。

    5-17简述多进制数字调制的原理，与二进制数字调制比较，多进制数字调制有哪些优点。

习  题

    5-1己知某2ASK系统的码元传输速率为1200Baud，载频为2400Hz，若发送的数字信息序列为0，试画出2ASK信号的波形图并计算其带宽。

    5-2已知2ASK系统的传码率为1000Baud，调制载波为 V。

（1）求该2ASK信号的频带宽度。

（2）若采用相干解调器接收，请画出解调器中的带通滤波器和低通滤波器的传输函数幅频特性示意图。

    5-3 在2ASK系统中，已知码元传输速率=2×波特，信道噪声为加性高斯白噪声，其双边功率谱密度/2=3×W/Hz，接收端解调器输入信号的振幅=40V。

（1）若采用相干解调，试求系统的误码率。

（2）若采用非相干解调，试求系统的误码率。

    5-4 2ASK包络检测接收机输入端的平均信噪功率比为7dB，输入端高斯白噪声的双边功率谱密度为，码元传输速率为50Baud，设“1”、“0”等概率出现。

试计算最佳判决门限及系统的误码率。

    5-5己知某2FSK系统的码元传输速率为1200Baud，发“0”时载频为2400Hz，发“1”时载频为4800Hz，若发送的数字信息序列为0，试画出2FSK信号波形图并计算其带宽。

    5-6试说明：

（1）2FSK信号与2ASK信号的区别与联系。

（2）2FSK解调系统与2ASK解调系统的区别与联系。

    5-7某2FSK系统的传码率为2×Baud，“1”码和“0”码对应的载波频率分别为=l0MHz，=l5MHz。

（1）请问相干解调器中的两个带通滤波器及两个低通滤波器应具有怎样的幅频特性？

画出示意图说明。

（2）试求该2FSK信号占用的频带宽度。

    5-8在2FSK系统中，码元传输速率=，发送“1”符号的频率=，发送“0”符号的频率=，且发送概率相等。

若信道噪声加性高斯白噪声的其双边功率谱密度/2=W/Hz，解调器输入信号振幅=4mV。

（1）试求2FSK信号频带宽度。

（2）若采用相干解调，试求系统的误码率。

    （3）若采用包络检测法解调，试求系统的误码率。

    5-9已知数字信息为1101001，并设码元宽度是载波周期的两倍，试画出绝对码、相对码、2PSK信号、2DPSK信号的波形。

    5-10设某相移键控信号的波形如图P5-1所示，试问：

图P5-1

（1）若此信号是绝对相移信号，它所对应的二进制数字序列是什么？

（2）若此信号是相对相移信号，且已知相邻相位差为0时对应“1”码元，相位差为时对应“0”码元，则它所对应的二进制数字序列又是什么？

    5-11若载频为2400Hz，码元速率为1200Baud，发送的数字信息序列为010110，试画出=270°，代表“0”码，=90°，代表“1”码的2DPSK信号波形（注：

）。

    5-12在二进制数字调制系统中，设解调器输入信噪比=7dB。

试求相干解调2PSK、相干解调-码变换2DPSK和差分相干2DPSK系统的误码率。

    5-13在二进制数字调制系统中，已知码元传输速率=1MB，接收机输入高斯白噪声的双边功率谱密度/2=2×W/Hz。

若要求解调器输出误码率，试求相干解调和非相干解调2ASK、相干解调和非相干解调2FSK、相干解调2PSK系统及相干解调和差分相干解调2DPSK的输入信号功率。

    5-14画出直接调相法产生4PSK（B方式）信号的方框图，并做必要的说明。

    5-15画出差分正交解调4DPSK（B方式）的方框图，并说明判决器的判决准则。

    5-16四相调制系统输入的二进制码元速率为2400Baud，载波频率为2400Hz。

当输入码元序列为0时，试按图5-37所示相位配置矢量图画出4PSK（A方式）信号波形图。

    5-17己知数字基带信号的信息速率为2048kb/s，请问分别采用2PSK方式及4PSK方式传输时所需的信道带宽为多少？

频带利用率为多少？

    5-18当输入数字消息分别为00，01，10，11时，试分析图P5-2所示电路的输出相位。

    注：

①当输入为“01”时，a端输出为“0”，b端输出为“1”。

        ②单/双极性变换电路将输入的“l”、“0”码分别变换为A及-A两种电平。

图P5-2

    5-19设发送的码元序列为++1。

试画出MSK信号的相位路径图。

若码元速率为1000B，载频为3000Hz。

试画出MSK信号波形。

习 题 答 案

第五章习题答案

    5-1 解：

，，，

（1）波形

（2）          

    5-2 解：

，，

               （