数据通信习题.docx
《数据通信习题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数据通信习题.docx（8页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
数据通信习题
数据通信习题
v简述消息、信息、信号、数据的区别与联系。
v试比较异步传输与同步传输的特点。
v设在125ps（皮秒10-12）内传输128个码元，
Ø如果为二进制码元或四进制，试分别计算信息传输速率
Ø若该信息在5s内有3个码元产生误码，试问其误码率为多少？
v1.对于带宽为3kHz的信道,设有8种不同的物理状态来表示数据,则按奈奎斯特定理,最大限制的数据速率是多少?
v解：
由奈奎斯特定理
ØC=2Blog2M（b/s）
=2×3000×log28
=18000（b/s）
v实际中，信噪比常以分贝db为单位计量，（db）=10*lgS/N。
若信噪比为30db,试问：
按香农定理,最大限制的数据速率是多少?
v解：
Ø这里有10×lgS/N=30
Ø得：
S/N=1030/10=1000
Ø由香农公式得最大的限制速率为：
C=B×log2（1+S/N）=B×log21001
v1.简述信号的分类及定义
v解：
Ø随机信号与确定性信号
Ø连续信号与离散信号
Ø周期信号与非周期信号
v2.简述信号的时域分析与频域分析的特点，及二者之间的联系
v解：
Ø表示信号的时间函数，包含了信号的全部信息量，信号的特性首先表现为它的时间特性。
时间特性主要指信号随时间变化快慢、幅度变化的特性。
•同一形状的波形重复出现的周期长短
•信号波形本身变化的速率（如脉冲信号的脉冲持续时间及脉冲上升和下降边沿陡直的程度）
Ø以时间函数描述信号的图象称为时域图，在时域上分析信号称为时域分析。
Ø信号还具有频率特性，可用信号的频谱函数来表示。
在频谱函数中，也包含了信号的全部信息量。
频谱函数表征信号的各频率成分，以及各频率成分的振幅和相位。
•频谱：
对于一个复杂信号，可用傅立叶分析将它分解为许多不同频率的正弦分量，而每一正弦分量则以它的振幅和相位来表征。
将各正弦分量的振幅与相位分别按频率高低次序排列成频谱。
•频带：
复杂信号频谱中各分量的频率理论上可扩展至无限，但因原始信号的能量一般集中在频率较低范围内，在工程应用上一般忽略高于某一频率的分量。
频谱中该有效频率范围称为该信号的频带。
Ø以频谱描述信号的图象称为频域图，在频域上分析信号称为频域分析。
信号的频谱函数和信号的时间函数既然都包含了信号的全部信息量，都能表示出信号的特点,那么，信号的时间特性与频率特性必然具有密切联系。
v3.简述周期信号与非周期信号的频域分析方法，及二者之间的联系
v解：
Ø根据傅立叶变换原理，通常任何信号都可表示成各种频率成分的正弦波之和。
Ø对于任何一个周期为T、且定义在区间（-T/2,T/2）内的周期信号f（t），都可以用上述区间内的三角傅立叶级数表示
Ø用正交函数集来表示周期信号另一种更常用的方法是傅立叶级数的指数表示法，称为指数傅立叶级数。
Ø当n取-∞和+∞之间包括0在内的所有整数，则函数集ejnωt（其中n=0,±1,±2,……）为一完备的正交函数集。
任意周期信号f（t）可在时间区间（-T/2,T/2）内用此函数集表示为。
Ø如果在表示周期信号f（t）的傅立叶级数中令周期T→∞，则在整个时间内表示f（t）的傅立叶级数也能在整个时间内表示非周期信号。
Ø当T增加时，基频ω1变小，频谱线变密，且各分量的振幅也减小，但频谱的形状不变。
在T→∞的极限情况下，每个频率分量的幅度变为无穷小，而频率分量有无穷多个，离散频谱变成了连续频谱。
这时，f（t）已不是nω1的离散函数，而是ω的连续函数。
Ø当T→∞时，求和变成了取积分，Δω变成dω，nω1用ω表示。
v1.设二进制符号序列为110010001110，试以矩形脉冲为例，分别画出相应的单极性波形、双极性码波形、单极性归零码波形、双极性归零码波形、二进制差分码波形及8电平波形。
v解：
Ø这里注意二进制差分码分为传号差分码和空号差分码两种。
Ø8电平波形：
110010001110⎝6216，下图是单极性8电平波形
HDB3码编码规则
1先把消息代码变换成AMI码，当没有≥4个连0串时，结束编码；
2当出现≥4个以上连0串时，则将每4个连0小段的第4个0变换成与其前一非0符号同极性的符号，称为破坏符号V（即+1记为+V，-1记为-V）。
3当相邻V符号之间有奇数个非0符号时，结束编码；当有偶数个非0符号时，将该小段的第1个0变换成+B或-B，B符号的极性与前一非0符号的相反，并让后面的非0符号从V符号开始再交替变化。
例如：
代码：
100001000011000011
AMI码：
-10000+l0000-1+10000-1+1
HDB3码：
-1000-V+l000+V-1+1-B00-V+1-1
v.若消息代码序列为11000000000100110，画出对应的AMI码和HDB3码。
v解：
Ø代码：
11000000000100110
ØAMI码:
+1-1000000000+100-1+10
ØHDB3码:
+1-1000-V+B00+V0-100+1-10
Ø图略。
v3.设基带传输系统的发送滤波器、信道及接收滤波器组成总特性为H（ω），三角形ω:
[-400π,400π]，幅值为1，试问以何种速率进行数据传输，在采样点上能消除码间干扰。
v解：
该理想基带传输系统（具有理想低通特性）
Øπ/T=400π，所以T=1/400；所需最小带宽B=1/2T=200，
Ø从图中可以看到，h（t）在t=0时有最大值2B，而在t=k/2B（k为非零整数）的各瞬间均为零。
显然，只要令T=1/2B=1/f，也就是码元宽度为1/2B，就可以满足无码间串扰的要求，接收端在k/2B时刻（忽略H（ω）造成时间延迟）的抽样值中无串扰值积累，从而消除码间串扰。
Ø显然，理想低通传输函数的频带利用率为2Baud/Hz。
这是最大的频带利用率，因为如果系统用高于1/T的码元速率传送信码时，将存在码间串扰。
若降低传码率，即增加码元宽度T，使之为1/2B的整数倍时，由图可知，在抽样点上也不会出现码间串扰。
但是，这时系统的频带利用率将相应降低。
v可画出理想低通系统的传递函数和冲激响应曲线。
v理想低通信号在t=±nπ（n≠0）时有周期性零点。
v
如果发送码元波形的时间间隔为T，接收端在t=nT时抽样，就能达到无码间串扰。
下页图为这种情况下无码间串扰的示意图。
理想低通系统的传递函数和冲激响应曲线：
v5.简述数字基带传输系统的组成及各部分功能。
v解：
略。
v6.简述数字频带传输系统的组成及各部分功能。
v解：
略。
v7.已知二元序列为101101001，画出以下情况的2ASK、2PSK和2DPSK波形：
v载频为码元速率的2倍
v载频为码元速率的1.5倍
v解：
v载频为码元速率的2倍，即码元周期为载波周期的2倍，相应的波形见下页图
v2PSK信号的相位与信息代码的关系是：
前后码元相异时，2PSK信号相位变化180°，相同时2PSK信号相位不变，可简称为“异变同不变”。
v2DPSK信号的相位与信息代码的关系是：
码元为“1”时，2DPSK信号的相位变化180°。
码元为“0”时，2DPSK信号的相位不变，可简称为“1变0不变”。
v载频为码元速率的1.5倍，即码元周期为载波周期的1.5倍，相应的波形见下页图
载频为码元速率的2倍
载频为码元速率的1.5倍
v已知电话信道可用的信号传输频带为600～3000Hz,取载频为1800Hz,试说明:
Ø
（1）采用α=1升余弦滚降基带信号时,QPSK调制可以传输2400bit/s数据;
Ø
（2）采用α=0.5升余弦滚降基带信号时,8PSK调制可以传输4800bit/s数据
v解:
信道带宽为Bc=（3000-600）Hz=2400Hz
Ø
（1）α=1时QPSK系统的频带利用率
ηb=（log2M）/（1+α）=1bps/Hz
数据传输速率
Rb=Bc・ηb=2400×1bit/s=2400bit/s
Ø
（2）α=0.5时8PSK系统的频带利用率
ηb==（log2M）/（1+α）=2bps/Hz
数据传输速率
Rb=Bc・ηb=2400×2bit/s=4800bit/s
v10.采用8PSK调制传输4800bit/s数据，最小理论带宽为多少？
v解：
8PSK系统的最大频带传输利用率为
Øηb=（log2M）/（1+α）=3bps/Hz
Ø理论最小带宽为：
Bc=Rb/ηb=4800×3=1600Hz
v4.若图7.1所示的插入导频法的发送端方框图中，a2sinωct不经90度移相，直接与已调信号相加输出，试证明接收端的解调输出中含有直流含量。
v解：
在发送端：
在接收端：
经过低通滤波器后：
vPage118：
第10题7位巴克码的前后全为0序列，…，画出识别器的输出波形。
v解：
巴克码进入移位寄存器，相加器输出
Ø初始时输出３
Ø进入１位巴克码时输出为３，进入２位时输出４
Ø进入３、４、５、６、７位时输出分别为：
４４３４７
Ø出来１、２、３、４、５、６、７位输出分别为：
３、２、２、２、３、２、３
Ø从而可以画出相应的输出波形图
升级会员 