《通信原理》课堂练习题.docx

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《通信原理》课堂练习题

河南工业大学信息科学与工程学院《通信原理》习题一

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一、信号的分类

1、确知信号：

随机信号：

2、能量信号：

功率信号：

3、什么是数字信号？

什么是模拟信号？

两者的根本区别是什么？

二、常用信号的时域表达式（时间函数）、波形图；频域表达式（傅里叶变换）、频谱图。

注：

所有脉冲的宽度均为τ，高度为1。

1、矩形脉冲（单位门函数）

2、升余弦脉冲

3、三角脉冲

4、冲激函数δ（t）

5、余弦信号cos（ω0t）

三、傅里叶变换的基本性质

1、写出欧拉公式

2、如何理解傅里叶变换的叠加性、尺度变换特性、频移特性？

四、写出理想低通滤波器的频域特性和冲激响应，并画出相应图形。

五、什么是同步解调（乘积解调）？

试证明同步解调原理。

六、什么是“内插”？

从抽样信号恢复连续时间信号的方法有哪些？

在数字通信系统中广泛采用什么方法？

七、相关、能量谱、功率谱

1、什么是相关系数，什么是自相关函数？

其物理意义如何？

2、（考研同学必做）求周期余弦信号cos（ω0t）的自相关函数、功率。

3、你如何理解信号的频谱、能量谱及功率谱？

分别写出其表达式及物理意义。

如果一功率有限信号通过线性系统，其响应的功率谱如何变化？

4、写出维纳—欣钦关系的具体内容。

其有何实用价值？

河南工业大学信息科学与工程学院《通信原理》习题二

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第1-5章

1、一个多进制数字通信系统每隔0.8ms向信道发送16种可能取值的电平值中的一个。

则每个电平值所对应的比特数是；符号率（波特）为；比特率为。

2、一离散无记忆信源（A、B、C、D），各符号发送概率分别为1/2、1/4、1/8、1/8。

则此信源每个符号包含的信息熵为；若信源每毫秒发出一个符号，则此信源每秒输出的信息量为。

3、若离散信源输出16进制独立等概随机序列，则此信源输出的每个符号所包含的信息量为；若16进制符号不是等概出现，则此信源输出的每个符号所包含的平均信息量为。

4、由电缆、光纤、卫星中继等传输媒质构成的信道是信道；由电离层反射、对流层散射等传输媒质构成的信道是信道。

5、窄带信号通过随参信道多径传播后，其信号包络服从分布，称为型衰落。

当信号带宽超过多径传播的最大时延差引起的相关带宽时，会产生衰落。

6、信源编码是的编码，以提高通信的；

信道编码是的编码，以提高通信的。

7、香农信道容量公式是在条件下推导得到的。

8、在模拟通信系统中，已调信号带宽越，有效性越好；解调器输出信噪比越，可靠性越好。

9、说明调频系统的特点：

10、在民用中波广播AM接收机中采用的解调器是；该解调方式的缺点是。

在调频系统中，解调输出噪声的功率谱密度的特点是。

在调频系统中采用预加重和去加重技术的目的是。

11、在VSB系统中，无失真传输信息的两个条件是、。

12、已知收音机中的中波波段为535KHZ-1605KHZ，若各台间设0.5KHZ的防护频带，则此波段收音机最多能接收多少台节目？

13、信道带宽3KHZ，信号在信道中受到单边功率谱密度为10-6W/HZ的加性高斯白噪声的干扰，信号平均功率为9W。

求

（1）信道容量

（2）若信道加宽到原来的10倍，并保持信道容量不变，那么信号平均功率要改变多少dB？

（log23001≈11.55，30010.1≈2.23）

14、某数码摄像机每30ms产生一幅40万像素的彩色图像，每个像素由RGB三种颜色构成，各有32个灰度等级。

假设摄像机的输出不经过任何压缩而直接传输，传输信道是一个限带限功率的AWGN信道，信道中的信噪比为30.1dB。

求：

（1）摄像机直接输出的速率。

（2）传输此输出速率，理论上最小需要的信道带宽。

（3）设X表示灰度级，如果统计发现H∞（X）/H0（X）=0.25，则针对这一点进行图像压缩后再传输时，理论上需要的最少带宽。

15、已知某单音调频波的振幅为10V，其瞬时频率为f（t）=106+104cos2π×103t，求此调频波的表达式。

16、某调频信号的时域表达式为10cos（2π×106t+5sin103πt），则此信号的载频是HZ，最大频偏是HZ，信号带宽是HZ；当调频灵敏度为5kHZ/V时，基带信号的时域表达式为。

17、在FM系统中，若信道噪声为加性高斯白噪声，当接收信号的幅度增加1倍时，鉴频器输出信号功率增大dB，鉴频器输出噪声功率增大dB，鉴频器输出信噪比增大dB。

（1→0dB、2→3dB、3→4.8dB、4→6dB、5→7dB、6→7.8dB、7→8.5dB、8→9dB、9→9.5dB、10→10dB）

18、有60路模拟话音信号采用FDM方式传输，已知每路话音信号频率范围为0-4KHZ（已含防护频带），副载波采用SSB调制，主载波采用FM调制，调制指数mf=2。

试计算副载波调制合成信号带宽和信道传输信号带宽。

19、用相干解调器接收双边带信号

，已知单音调制信号最高频率为2KHZ，单边噪声功率谱密度为10-8W/HZ，要求输出信噪比为20dB，求Am值应为多大？

20、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，并设调制信号m（t）的频带限制于5kHz，载频是100kHz，边带功率为10kW，载波功率为40kW。

若接收机的输入信号先经过一个合理的理想带通滤波器，然后再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）制度增益G。

河南工业大学信息科学与工程学院《通信原理》习题三

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第6章数字基带传输系统

1、数字基带传输系统由、、和组成。

2、信息码所对应的CMI码为，相对码（差分码）为。

对应的HDB3码为。

3、PCM30/32四次群线路接口采用码、一、二、三次群采用码；北美时分复用系统T1系统采用码、三次群采用码；以5类双绞线连接的10M以太网的线路接口码型为；用于磁记录媒介的线路接口码型为。

4、在数字通信中，眼图是用实验的方法观察和对系统性能的影响。

一个性能良好的二进制基带系统的眼图应该是。

5、为了克服码间串扰，可在前附加一个可调的滤波器，利用的方法将失真的波形直接加以校正，此滤波器即称为时域均衡器，常用的方法是采用。

衡量均衡器均衡效果的两个准则是和；时域均衡器的目的是，部分响应技术的目的是。

6、设Rb=4Mbps，四进制数字基带系统接收机抽样判决器的定时信号（即位同步信号）的重复频率为，该系统理论最小带宽为。

7、已知一理想低通信道，其最大无串扰的信息传输速率为Rb（b/s），信道中加入高斯白噪声，其双边功率谱密度为n0/2（W/HZ），求此时系统中信号的平均功率。

8、已知一E1基群信号，通过α=0.5的实际信道传输，求该信号所占的实际信道带宽。

9、有一24路PCM系统，码元间隔Ts=0.625us，采用二进制数据传输，

求：

（1）采用理想低通信道传输时，其需信道带宽。

（2）采用α=1的实际信道传输时，其需信道带宽。

（3）接收机以什么速率进行判决，可以消除码间串扰？

10、一个理想低通特性信道的截止频率为1MHZ，

求：

（1）采用2电平基带信号时的最高传输速率。

（2）采用8电平基带信号时的最高传输速率。

（3）采用2电平、截止频率仍为1MHZ，α=0.5的升余弦滚降频谱信号时的最高传输速率。

11、某数字基带传输系统的码元传输速率为4800Baud，码型为2B1Q码，

求：

（1）系统的信息速率。

（2）各码元出现概率相等，码元电平差为2V，求信号的平均功率。

（3）若系统的传输特性为无码间串扰的余弦滚降特性，α=0.5，此基带传输系统的带宽应是多少？

12、一个无码干基带二进制系统，二进制码元序列中“1”码判决时刻的信号值为1V，“0”码判决时刻的信号值为0，已知噪声均值为0，方差σ2为90mW，求误码率Pe。

13、已知基带特性为如图余弦滚降特性，求该系统无ISI的最高传输速率和频带利用率。

并判断分别以2/3T、1/2T、1/T、3/T的速率传输数据时，哪些速率可以消除ISI？

河南工业大学信息科学与工程学院《通信原理》习题四

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第7章数字带通传输系统

1、设发送的数字序列为10110，码元速率为1200Baud。

（1）当载波速率为2400HZ时，画出2ASK、2PSK及2DPSK的信号波形。

（2）2FSK的两个载波为1200HZ、2400HZ时，画出波形。

（3）计算2ASK、2FSK、2PSK和2DPSK信号带宽及频带利用率。

2、2ASK、2PSK、2DPSK和2FSK信号采用相干解调时，抗信道加性高斯白噪声性能从好到差排列顺序为。

3、BPSK信号在接收端因为载波同步系统中的分频，可能产生载波相位状态转移，发生对信号的错误解调，这种现象称为。

4、“单个码元呈矩形包络”的1200Baud的2ASK信号，其频带宽度（以频谱的第一零点计算）为。

5、在2DPSK通信系统中，接收机采用极性比较-码反变换方法解调，已知码变换器输入信号误码率为Pe，则码反变换器输出误码率为。

6、先验等概的2PSK信号解调，若抽样判决器输入端信号的峰峰值为12V，那么该判决器的最佳判决门限为。

7、ASK系统的基本调制信号为码型，ASK信号相当于模拟调制的信号，其频谱成分包括、；PSK系统的基本调制信号为码型，PSK信号相当于模拟调制的调制方式。

8、在调相系统中通常将信码进行差分编码，其目的是。

同时基带信号还采用格雷码，其目的是。

10、线性多进制数字调制系统的优点是；缺点是。

11、若某2FSK系统的码元传输速率为2MBaud，发送“1”的频率为10MHZ，发“0”的频率为10.4MHZ，且发送概率相等。

接收端解调器输入信号的峰值振幅为40uV，信道加性高斯白噪声的双边功率谱密度为3×10-18W/HZ，

试求：

（1）2FSK信号的第一零点带宽。

（2）非相干接收时，系统的误码率。

（3）为什么2FSK系统对信道变化不敏感？

河南工业大学信息科学与工程学院《通信原理》习题五

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第9章模拟信号的数字传输

1、PAM信号是；PCM信号是。

（数字信号、模拟信号）

2、语音信号频率范围为，其可以无失真恢复信号的最小采样频率为。

3、在PCM30/32系统中，其信息传输速率为。

4、可以通过技术来改善弱信号的量化信噪比。

5、增量调制系统中的过载现象，是指。

6、对10路带宽均为0～4000Hz的模拟信号进行PCM时分复用传输，抽样速率为8000Hz，抽样后进行16级量化，并编为自然二进制码。

试求传输此时分复用信号所需带宽。

7、设有23路模拟信号，每路均带限于3.4kHz，以8kHz的抽样频率对其进行抽样，并与1路同步信号（8kHz）一起复用为TDMPAM信号。

（1）画出系统的方框图，并指出复接器的工作频率fs以及TDMPAM信号总的脉冲速率；

（2）计算信道所需的零点带宽。

8、设13折线A律编码器的过载电平为5V，输入抽样脉冲的幅度为-0.9385V。

（1）试求此时编码器输出码组，并计算量化误差；

（2）写出对应于该码组（不含极性码）的均匀量化编码。

9、设有6路独立的模拟信源，其最高频率分别为1KHZ、1KHZ、2KHZ、2KHZ、3KHZ3KHZ，要求用TDM传输。

（1）设计该系统的帧结构（包括帧长、时隙数、时隙宽度）；

（2）若每样本PCM编码为4bit，求二进制码元宽度和系统的总码率。

10、4路模拟信号分别为：

m1（t）=2cos（2π×104t）V、m2（t）=cos（4π×104t）V、m3（t）=cos（2π×104t）V、m4（t）=0.5cos（8π×104t）V，对绝对值进行64级均匀量化编码、TDM传输，若规定对每路信号需加上一位同步码，一位极性码。

（1）设计该系统帧结构（帧长、时隙数、时隙宽度）；

（2）求码元宽度、系统总码率，并画出该系统示意图；

（3）计算系统最大量化误差。

11、设计一个传4路话音的A律PCM-TDM-16QAM系统，每帧集中插入8bit同步码。

（1）画出该系统发送端框图；

（2）画出PCM帧结构、求帧长和系统速率；（3）求理论上的最小信道带宽。