通信原理单元测试答案
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第一、二、三章 答案
三 综合题
1．（1）试画出数字通信系统的一般模型；（10分）
（2）各组成部分的主要功能是什么？ （10分）
信源编码与译码目的：提高信息传输的有效性（通过数据压缩技术）；完成模/数转换 （实现模拟信号的数字化传输）
信道编码与译码目的：增强抗干扰能力；
加密与解密目的：保证所传信息的安全（通过人为地扰乱传输的数字序列）
数字调制与解调目的：形成适合在信道中传输的带通信号
同步目的：使收发两端的信号在时间上保持步调一致
（3）与模拟通信相比，数字通信具有什么特点？（6分）
优点：抗干扰能力强，且噪声不积累；传输差错可控，便于处理、变换、存储；便于将来自不同信源的信号综合到一起传输；易于集成，使通信设备微型化，重量轻；易于加密处理，且保密性好；
缺点：需要较大的传输带宽；对同步要求高；
2．设某信息源的输出由A,B,C,D,E五个符号组成，出现的概率分别
为1/3, 1/4, 1/4, 1/12, 1/12。若信息源每秒发出1000个符号，试求
（1）该信息源符号的平均信息量；（8分）
直接代入信源熵公式：
（2）该信息源的平均信息速率。（8分）（提示：log23=）
平均信息速率为：)/(8.2125/1/1258.2/1sbitmsbitmsH＝脉冲脉冲脉冲
3．黑白电视机图像每幅含有 个像素，每个像素有16个等概率出现的亮度等级。要求每秒种传输30帧图像，若信道输出 =30dB，计算传输该黑白电视图像所要求信道的最小带宽。（17分
解：（1） 每个像元x的平均信息量
161ixP， 16,,2,1i （2） 一帧图片的平均信息量
65102.14103图片I bit
（3） 每秒内传送的信息量
每秒有30帧
每秒内传送的信息量为：76106.3102.130 bit
由上可知：信息速率7106.3bR bps
（4） 由于信道容量bRC，故信道带宽：
6272210612.310001log106.31log1logNSRNSCBb Hz
其中：1000~30Bd
要求信道的最小带宽为：610612.3 Hz
第五章 答案
二 综合题
1．设某信道具有均匀的的双边噪声功率谱密度30.510/nZPfWH，在该信道中传输抑制载波的单边带（上边带）信号，并设调制信号m（t）的频带限制在5KHZ，而载波为100 KHZ，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，试求：
（1）该理想带通滤波器中心频率多大？（5分）
（1）单边带信号的载频为100kHz，带宽B＝5kHz，为使信号顺利通过，理想带通滤波器的中心频率为(kHz)5.1025211000f
（2）解调器输入端的信噪功率比为多少？（5分）
解调器输入端的噪声与已调信号的带宽相同，
已知Si=10kW，所以 2000510103iiNS
（3）解调器输出端的信噪功率比为多少？（5分）
由于单边带调制系统的制度增益为G＝1，因此解调器输出端的信噪比200000iiNSNS
2．已知某单频调频波的振幅是10V，瞬时频率为643f(t)1010cos210t(Hz)
（1）试求此调频波的表达式；（10分）
解：该调频波的瞬时频率为
因此调频波的时域表达式
（2）试求此调频波的调频指数和频带宽度。（10分）
根据频偏的定义
调频指数 4f3mf10m10f10
调频波的带宽 mB2(ff)2(101)22(kHz)
3、已知调制信号是8MHz的单频余弦信号，且设信道噪声单边功率谱密度150n510W/Hz,信道功耗a为60dB，对于调频指数为5的FM系统，若要求输出信噪比为40dB，试求：
（1）FM信号的带宽和制度增益；（10分）
解：FM系统的带宽和制度增益分别为
（2）FM系统的发射功率。（10分）
FM信号的发射功率OOFMi0FMOFMOFM46156SS11SNnBNGNG11010510961010.67(W)450
4．某调角波为 S(t)=5cos(2π×106t+20sin2π×500t) (V) 试问：
（1）该调角波信号带宽为多少赫兹？（10分）
解：该调角波的瞬时角频率为
最大频偏为
调频指数 4fmf10m20f500
最大相移 20
（2）最大频偏为多少？最大相偏？（10分）
FM波和PM波带宽形式相同即
调频波的带宽 调相波的带宽
第六章 答案
三综合题
1．已知信息代码为 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1，求相应的AMI码、HDB3码（第一个非零码编为+1）。并分别画出它们的波形图。(20分)
消息码 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1
AMI码： +1 -1 +1 0 0 0 0 0 -1 +1 0 0 0 0 -1 +1
HDB3码： +1 -1 +1 0 0 0 +V 0 -1 +1 -B 0 0 -V +1 -1
信息码：
AMI码：
HDB3码：
(0码参考)
2．一系统的基带传输特性如图1所示，试求
（1）最大无码间串扰传输速率RB ；(8分)
最大无码间串扰传输速率RB＝2×1250=2500 B(或称波特)
（2）系统的频带利用率 (8分)
3．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(w)，若以4/Ts波特的速率传输数据，分析下图各种H(w)能否满足抽样点上无码间串扰的条件？ （24分）
由H（w）求出系统误码间串扰最高传码率max2BNRf，然后与实际传输速率4BsRT进行比较，若满足max,123...BBRnRn、、则以实际速率BR进行数据传输时，满族抽样点上误码间串扰的条件。
（1）max24BBssRRTT，故不能； （2）max64BBssRRTT，不是4/Ts的整数倍，所以仍然不能消除码间干扰。
（3）max44BBssRRTT故该H(?)满足消除抽样点上无码间干扰的条件。
（4）max24BBssRRTT，故不能；
第七章 答案
三综合题
1．设二进制信息为0101，采用2ASK系统传输。
（1）画出一种2ASK信号调制器原理框图；（6分）
或
（2）若采用非相干解调，试画出此解调器原理框图；（6分）
非相干解调器
（3）当输入信噪比比较小时会出现什么现象？产生此现象的原因？（6分）
输出信噪比不是按比例地随着输入信噪比下降，而是急剧恶化，通常把这种现象称为解调器的门限效应。开始出现门限效应的输入信噪比称为门限值。 出现非线性的原因是因为解调器的非线性。
2．若某2FSK系统的码元传输速率为2×106B，数字信息为“1”时的频率f1为10MHz，数字信息为“0”时的频率f2为。输入接收端解调器的信号峰值振幅a=40μV。信道加性噪声为高斯白噪声，且其单边功率谱密度为n0=6×10-18W/Hz。试求：
（1）画出2FSK相干解调系统的原理框图；（8分）
（2）2FSK信号的第一零点带宽；（6分）
B=Δf＋2fs＝+2×2＝
（3）非相干接收时，系统的误码率。（6分）
解调器输入端的噪声功率：
Ni＝n0B＝6×10-18××106=×10-11W
∴ 3.331064.22/)1040(1126iiNSr 823.3021089.22121eePre
3．若某2PSK系统的码元传输速率为×106B，载波频率fc为10MHz。输入接收端解调器的信号峰值振幅a=40μV。信道加性噪声为高斯白噪声，且其单边功率谱密度为n0=6×10-18W/Hz。试求： （1）画出2PSK相干解调系统的原理框图；（8分）
相干解调
（2）相干接收时，系统的误码率；（6分）
Ni＝n0B＝6×10-18××106=×10-11W
∴ 6211(4010)/215.154.810iiSrN
（3）2PSK系统为什么会出现“倒”现象？怎样解决？（6分）
由于在2PSK信号的载波恢复过程中存在着的相位模糊，即恢复的本地载波与所需的相干载波可能同相，也可能反相，这种相位关系的不确定性将会造成解调出的数字基带信号与发送的数字基带信号正好相反，即“1”变为“0”，“0”变为“1”，判决器输出数字信号全部出错。这种现象称为2PSK 方式的“倒π”现象或“反相工作”。为了解决上述问题，可以采用差分相移键控（DPSK）体制。
第九章 答案
三综合题
1．在PCM系统中，输入模拟话音信号m(t)的带宽为4000HZ，采用13折线A律编码。已知编码器的输入信号范围为5V ，最小量化间隔为1个单位。已知抽样脉冲值为+时，
（1）试求此时编码器输出码组和量化误差；（10分）
因为抽样值为化为量化单位，即Is=5*2048=1632，因为抽样值为正，C1为1且；
（2）写出该码组（不含极性码）的11位线性码；（9分）
（3）试求译码器输出电平及译码器输出信号的量化误差。（10分）
译码器输出电平为1600+64/2=1632，译码器输出误差信号为0个单位；
2．采用13折线A律编码，最小量化间隔为1个量化单位，已知抽样脉冲值为+95量化单位：
（1）试求此时编码器输出码组，并计算量化误差；（10分）
已知抽样脉冲值I0＝+95，设码组的8位码分别为C1C2C3C4C5C6C7C8。因为I0>0，故C1＝1
又因为I0>64，且I0<128，故位于第4段，段落码C2C3C4＝011
第4段内的量化间隔为4，由I0＝64＋7×4＋3知，I0位于第4段第7量化级，
C5C6C7C8＝0111因此，输出码组为C1C2C3C4C5C6C7C8＝ 量化误差：95-（64+7×4）=3
