通信原理期末自测题及答案 下载本文

通信原理

五、作图题

1.某调制方框图如图a所示。已知m(t)的频谱如图b,载频?1??H且理想带通滤波器的带宽为B?2?H。

试求:(1)理想带通滤波器的中心频率为多少;

(2)说明s(t)为何种已调制信号; (3)画出s(t)的频谱图。

2.根据如图所示的调制信号波形,试画出DSB及AM波形图,并比较它们分别通过包络检波器后的波形差

别。

3.请画出采用单边带调幅的调制器和解调器的组成框图?若基带信号的频谱如图所示,载波频率为64kHz,

取下边带(滤波为理想),请画出已调信号的频谱?

4.若有5个频谱范围均为60kHz~108kHz的信号(已包括防护频带),现将这5个信号采用频分复用的方

式合成一个频谱为312kHz~552kHz的信号。 试求:(1)对应于这5个信号所用的载波频率分别为多少(取上边带);

(2)画出该频分复用的原理框图; (3)试画出频谱搬移图。

1

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5.设有12路电话信号,每路电话的带宽为4kHz(频谱0kHz~4kHz,已包括防护频带),现将这12路电

话信号采用频分复用的方式合成一个频谱为60Hz~108kHz的信号。 试问:(1)用于12路电话频谱搬移的载波频率分别为多少(取上边带);

(2)画出频分复用的频谱搬移图(4kHz的电话频谱用三角频谱表示)。

6.设通信系统的模型如下图所示,请在图中标出调制信道和编码信道。请画出一对输入和一对输出时的

调制信道数学模型图和二进制编码信道数学模型图。

7.设有三种传输通道分别如图a、图b和图c所示。

试求:(1)画出这三种传输通道的幅频特性示意图;

(2)就失真问题对三种传输通道作简要讨论;

(3)若三种传输通道的输入为一个矩形脉冲,请分别画出相应的输出波形草图。

8.设有一数字序列为1011000101,请画出相应的单极性非归零码(NRZ)、归零码(RZ)、差分码和双极性

归零码的波形。

9.设有一数字序列为1011000101,请画出相应的NRZ码、RZ码、双极性归零码、AMI码和四电平码的波

形。

2

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10.设有一数字码序列为10010000010110000000001,试编为相关码、AMI码和HDB3码?并画分别出编码

后的波形?(第一个非零码编为-1)

11.设部分响应传输系统如图所示,若ak为100110100101。请画出各点的波形。

12.请画出眼图的模型结构图,并解释个部分所代表的含义。

13.设发送数字信息序列为11010011,码元速率为RB?2000B。现采用2FSK进行调制,并设f1?2kHz对

kz应“1”;f2?3H对应“0”;f1、f2的初始相位为0。

0

试求:(1)画出2FSK信号的波形。

(2)计算2FSK信号的带宽和频谱利用率。

14.设发送数字信息序列为11010011,码元速率为RB?2000B。现采用2FSK进行调制,并设f1?2kHz对

kz对应“0”应“1”;f2?3H;f1、f2的初始相位为0。

试求:(1)画出2FSK信号的波形。

(2)计算2FSK信号的带宽和频谱利用率。

15.设二进制FSK信号为

0?t?Ts?s1?t??Asin?1t, ???st?Asin?t,0?t?T2s?24?,?2?2?1,s1?t?和s2?t?等可能出现。 且?1?Ts3

0

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试求:(1)构成相关检测器形式的最佳接收机结构;

(2)画出各点可能的工作波形;

(3)若接收机输入高斯噪声功率谱密度为n02?WHz?,试求系统的误码率。

16.假设有某2DPSK系统,设发送数字信息序列为110100101,码元速率为RB,载波频率为fC?2RB。

试求:(1)试画出2DPSK信号波形;

(2)试画出采用非相干解调法接收的组成框图; (3)根据框图试画出解调系统的各点波形。

17.设数字序列为100101110,波特为1000B,载波频率为2000Hz。

试求:(1)画出相应得2DPSK的波形;

(2)画出2DPSK传输系统的非线性变换+滤波法载波同步的组成框图; (3)画出以上组成框图中各点的波形图。

18.设发送数字信息序列为011010001,码元速率为RB?2000B,载波频率为4kHz。

试求:(1)分别画出2ASK、2PSK、2DPSK信号的波形(2 ASK的规则:“1”有载波、“0”无载波;2PSK

00

的规则:“1”为0、“0”为180;2DPSK的规则:“1”变“0”不变,且设相对码参考码元为“0” )。

(2)计算2ASK、2PSK、2DPSK信号的带宽和频谱利用率。

19.已知一低通信号m?t?的频谱M?f?为

?f?1?f?200Hz M?f???200,?其他?0,试求:(1)假设以fs?300Hz的速率对m?t?进行理想抽样,试画出已抽样信号ms?t?的频谱草图;

(2)若用fs?400Hz的速率抽样,重做上题;

(3)若用fs?500Hz的速率抽样,重做上题; (4)试比较以上结果。

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20.已知 某信号m?t?的频谱M???如图所示b。将它通过传输函数为H1???的滤波器后再进行理想抽样如

图a所示。

试求:(1)此时抽样速率应为多少;

(2)若用fS?3f1的速率抽样,画出已抽样信号mS?t?的频谱;

21.设有一频谱范围为1kHz~6kHz的模拟信号如图所示。

(3)接收端的H2???应具有怎样的传输特性才能不失真地恢复m(t)。

试求:(1)试画出fS?10kHz、fS?12kHz和fS?13kHz进行理想抽样后的频谱图;

(2)试对以上三种抽样结果进行讨论,并指出实际抽样时应取哪个频率。

22.设到达接收机输入端的二进制信号码元s1?t?及s2?t?的波形如图所示,输入高斯噪声功率谱密度为

n02?WHz?:

试求:(1)画出匹配滤波器形式的最佳接收机结构;

(2)确定匹配滤波器的单位冲激响应及可能的输出波形。

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23.设系统某系统如图(a),其输入s?t?及h1?t?、h2?t?分别如图(b)所示。

试求:(1)绘图解出h1?t?的输出波形;

(3)说明h1?t?、h2?t?是否是s?t?的匹配滤波器。

24.设有一数字基带传输系统,传输码采用AMI码。

试问:(1)位同步的实现方法有哪些;

(2)画出非线性变换+滤波法提取位同步信号的组成框图; (3)设数字序列为101100111,根据以上框图画出各点的波形图。

(2)绘图解出h2?t?的输出波形;

六、计算题

1.某信源集包含32个符号,各符号等概出现,且相互统计独立。现将该信源发送的一系列符号通过一带

宽为4kHz的信道进行传输,要求信道的信噪比不小于26dB。 试求:(1)信道容量;

(2)无差错传输时的最高符号速率。

31112.某信息源由A、B、C、D四个符号所组成,各符号出现的概率分别为、、、,且每个符号均以二

161642进制脉冲编码,即:A→00、B→01、C→10、D→11。若已知每个脉冲的宽度为0.5ms。, 试求:(1)信息源符号的平均信息量;

(2)该信源的符号速率和信息速率。

(3)若信息源符号等概率时则信息速率为多少;

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3.设信息源的输出由128个不同的符号组成,其中16个出现的概率为1/32,其余112个出现的概率为

1/224。信息源每秒发出1000个符号,且每个符号彼此独立。计算该信息源的平均信息速率。

4.已知某四进制离散信源(0、1、2、3),其符号出现的概率分别为

度为0.2ms。

试求:(1)该信源的平均信息量;

(2)码元速率RB和信息速率Rb;

(3)该信源可能出现的最大熵及此时的码元速率RB和信息速率Rb。

5.某信息源的符号集由A、B、C、D和E组成,舍每一符号独立出现,其出现概率分别为1/4,1/8,1/8,

3/16,5/16。 试求:(1)该信息源符号的平均信息量;

(2)要想获得最大熵该信源应满足什么条件及最大熵为多少。

6.某四进制离散信源,其符号等概,符号间相互独立,每个符号的宽度为0.1ms。 试计算:(1)码元速率和信息速率;

(2)该信源工作2小时后所获得的信息量;

(3)若将个符号编成二进制码后进行传输,在工作2小时后发现有36个差错比特(差错比

特为均匀分布),求传输的误比特率和误符号(码)率。

7.某一待传输的图片含800?600个像素,各像素间统计独立,每像素灰度等级为8级(等概率出现),

要求用3s传送该图片,且信道输出端的信噪比为30dB,试求传输系统所要求的最小信道带宽。

7

7511、、、,发送符号(码元)宽161688通信原理

8.设视频的图像分辨率为320?240个像素,各像素间统计独立,每像素灰度等级为256级(等概率出现),

每秒传送25幅画面,且信道输出端的信噪比为30dB,试求传输系统所要求的最小信道带宽。

9.某调制方框图如图a所示。已知m(t)的频谱如图b,载频?1??H且理想低通滤波器的截止频率为?1。

试求:(1)并说明sm(t)为何种已调制信号;

?(t)和sm(t)的频谱图。 (2)画出sm

10.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,在该信道中传输抑制载波的双边

带信号,并设调制信号m(t)的频带限制于5kHz,载频是100kHz,已调信号的功率为10kW,载波功率为40kW。若接收机的输入信号先通过一个带宽为10kHz的理想带通滤波器。 试求:(1)该理想带通滤波器的中心频率;

(2)解调器输入端的信噪功率比; (3)解调器输出端的信噪功率比; (4)调制制度增益G。

11.设一宽带频率调制系统,载波振幅为100V,频率为100MHz,调制信号m(t)的频带限制在5kHz,

rad/s?V,最大频偏?f?75kHz,并设信道中噪声功率谱密度是均匀的,m2(t)?5000 V2,kf?500? 其Pn(f)?10?3W/Hz(单边谱)。

试求:(1)接收机输入端理想带通滤波器的传输特性H(?);

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(2)解调器输入端的信噪功率比; (3)解调器输出端的信噪功率比。

12.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???,若要求以2Ts波特的速率进行

数据传输,试检验下图中各种H???满足消除抽样点上码间干扰的条件否?

13.设数字基带传输系统的传输特性H???如图所示,其中α是某个常数(0≤α≤1)。

试求:(1)检验该系统能否实现无码间干扰传输;

(2)该系统的最大码元速率为多少?这时的系统频带利用率是多少。

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14.设模拟信号m?t?的最高频率为4kHz,若采用PCM方式进行传输, 要求采用均匀量化,且最大量化误差为信号峰峰值的0.25%。 试求:(1)PCM信号的最低码元速率;

(2)需要的奈奎斯特基带带宽;

(3)若将其转换成8进制信号进行传输,此时的码元速率和需要的奈奎斯特基带带宽。

15. 设有一码元速率为RB=1000(B)的数字信号,通过以下如图所示的三种不同传输特性的信道进行传输。

试问:(1)简要讨论这三种传输特性是否会引起码间干扰;

(2)简要讨论采用那种传输特性较好?

16.如图为某滚降特性,当传输码元间隔为TS的二进制信号时。

试问:(1)当TS分别为TS?0.5ms、TS?0.75ms和TS?1.0ms时是否会引起码间干扰;

(2)对不产生码间干扰的情况,计算频谱利用率。

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17.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???,若要求以2Ts波特的速率进

行数据传输 试求:(1)下图中各种H???满足消除抽样点上码间干扰的条件否;

(2)无码间干扰传输特性的频谱利用率; (3)简要讨论实际采用哪个合理。

18.若采用OOK方式传送二进制数字信息,已知码元传输速率RB?2?106B,接收端解调器输入信号的振

幅a?40?V,信道加性噪声为高斯白噪声,且其单边功率谱密度n0?6?10?18W/Hz。 试求:(1)非相干接收时,系统的误码率;

(2)相干接收时,系统的误码率; (3)试对以上两种接收方式进行比较。

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19.若某2FSK系统的码元传输速率为RB?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10.4MHz。输入接收端解调器的信号峰值振幅a?40?V。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)2FSK信号的第一零点带宽;

(2)非相干接收时,系统的误码率; (3)相干接收时,系统的误码率。

20.在二进制移相键控系统中,已知码元传输速率RB?2?106B,接收端解调器输入信号的功率

a2?40?10?6W,信道加性噪声为高斯白噪声,且其单边功率谱密度n0?10?12W/Hz。 试求:(1)相干解调2PSK信号时的系统误码率;

(2)极性比较法解调2DPSK信号时的系统误码率; (3)差分相干解调2DPSK信号时的系统误码率。

21.编A律13折线8位码,设最小量化间隔单位为1⊿,已知抽样脉冲值为+321⊿和-2100⊿。

试求:(1)此时编码器输出的码组,并计算量化误差;

(2)写出于此相对应的11位线性码;

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22.在设电话信号的带宽为300-3400Hz,抽样速率为8000Hz。

试求:(1)编A律13折线8位码和线性12位码时的码元速率;

(2)现将10路编8位码的电话信号进行PCM时分复用传输,此时的码元速率为多少; (3)传输此时分复用PCM信号所需要的奈奎斯特基带带宽为多少。

23.设10路(每路带宽为4kHz)电话频分复用后的基群频谱为30kHz~70kHz,现将其采用PCM方式进行

传输。 试求:(1)频分复用后信号的抽样频率;

(2)试画出抽样后的频谱图(用三角频谱表示);

(3)若编8位码,则所需要的奈奎斯特基带带宽为多少。 24.在功率谱密度为n0/2的高斯白噪声下,设计一个对图所示f?t?的匹配滤波器。

试求:(1)如何确定最大输出信噪比的时刻;

(2)求匹配滤波器的冲激响应h?t?和h?t?的波形,并绘出输出图形; (3)求最大输出信噪比的值。

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作图题

1.(1)理想带通滤波器的中心频率为(2)s(t)为DSB方式的已调制信号; (3)s(t)的频谱图为:

2.波形图:

包络检波器输出波形: DSB AM

DSB信号通过包络检波器解调将产生失真,AM信号通过包络检波器解调将正确还原出原信号 3.调制器组成框图为:

解调器的组成框图为:

已调信号的频谱为:

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4.(1)5个信号所用的载波频率分别为: 252kHz、300kHz、348kHz、396kHz、444kHz (2)频分复用的原理框图:

(3)频谱搬移图:

5.(1)用于12路电话频谱搬移的载波频率分别为:60kHz、64kHz、68kHz、72kHz、76kHz、80kHz、84kHz、88kHz、92kHz、96kHz、100kHz、104kHz (2)画出频分复用的频谱搬移图

6///1. 调制信道和编码信道如图:

调制信道数学模型图: 二进制编码信道数学模型图:

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7///2.(1)三种传输通道的幅频特性示意图:

图a 图b 图c

(2)失真讨论:由以上特性对比不失真条件,图a满足不失真条件因此,不会引起传输失真;而图b和图c不满足不失真条件,因此将会引起传输失真。 (3)输入矩形脉冲时的输出波形:

图a 图b 图c 8///1. 相应波形为:

9///2. NRZ码 RZ码 双极性归零码 AMI码 四电平码

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10///3. 已知数字码为 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 AMI码为 -1 0 0 +1 0 0 0 0 0 -1 0 +1 -1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 +1 HDB3码为 -1 0 0 +1 -1 0 0 -1 0 +1 0 -1 +1 0 0 0 +1 -1 0 0 -1 0 +1 AMI码波形

HDB3码波形

11///4. 各点的波形:

12///5. 眼图的模型结构图:

各部分所代表的含义为:

最佳抽样时刻应是眼睛张开最大的时刻;对定时误差的灵敏度可由眼图的斜边之斜率决定,斜率越大,对定时误差就越灵敏;图的阴影区的垂直高度表示信号畸变范围;图中央的横轴位置应对应判决门限电平;在抽样时刻上,上下两阴影区的间隔距离之半为噪声的容限(或称噪声边际),即若噪声瞬时值超过这个容限,则就可能发生错误判决。 Ans:

13///1. (1)2FSK信号的波形:

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(2)2FSK信号的带宽为:

频谱利用率为:

14///2. (1)最佳接收***结构图如图:

(2)各点工作波形:

(3)系统的误码率为:

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根据公式,为的互相关系数,在2FSK情况下,,所以

,将

15///3. (1)2DPSK信号波形:

代入,得

(2)组成框图:

(3)解调系统的各点波形

16///4. (1)2DPSK波形:

(2)非线性变换+滤波法载波同步的组成框图:

(3)组成框图中各点的波形为:

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17///5. (1)波形: 2ASK 2PSK

2DPSK

(2)带宽:

2ASK、2PSK、2DPSK的带宽相同为:频谱利用率

2ASK、2PSK、2DPSK的频谱利用率相同为:18///6. 已知

的频谱为

(1)

时,已抽样信号

的频谱图:

(2)

时,已抽样信号

的频谱图:

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(3)

时,已抽样信号

的频谱图:

(4)和

时不符合抽样定理,因此已抽样信号的频谱产生重叠,因而不能还原原始信号;符合抽样定理,但

时的已抽样信号的频谱前后紧靠在一起,由于理想低通无法实

现,因此实际不采用。

19///1.(1)此时抽样速率应为:

根据抽样定理,抽样速率(2)用

抽样后的频谱为:

(3)接收端的

应具有的传输特性为:

由上图可看出,若选择

20///2. (1)抽样后的频谱图:

可以由不失真地恢复。

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(2)由频谱图可以看出,

频谱产生重叠,因此不可取该抽样频率;

的频谱没有产生重叠因此两抽样频率均可;

考虑到恢复滤波器不可能为理想低通,即必须考虑过渡带,因此实际抽样时应取21///3. (1)匹配滤波器形式的最佳接收***结构图

(2)与

匹配的滤波器冲激响应为:

其输出波形可能为:波形图:

匹配的滤波器冲激响应为:

输出波形可能为:波形图:

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24///1、(1)因为结束时刻为T,所以最大输出信噪比时刻

,所以,

,波形为:

(2)匹配滤波器的冲激响应

输出图形为:(2分)

(3)最大信噪比为:

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24

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7///1. 每个像素的平均信息量为:

一幅图片的平均信息量为:

3s传送一张图片的平均信息速率:

因为信道容量CR 选取C=R,所以信道带宽为:

8///2. 每个像素的平均信息量为:

一幅图片的平均信息量为:

25幅画面的平均信息量为:

每秒传送25幅画面的平均信息速率

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通信原理

因为信道容量CR 选取C=R,所以信道带宽为:

9///1.(1)(2)频谱图

为取下边带的单边带(SSB)已调制信号;)

10///2.(1)该理想带通滤波器的中心频率为:

带通滤波器的频率范围为95kHz~105kHz,因此中心频率为100kHz; (2)解调器输入端的信噪功率比: 输入噪声功率为 输入信号功率为

信噪功率比为

(3)解调器输出端的信噪功率比:

输出噪声功率为

输出信号功率为

信噪功率比为

(4)调制制度增益G为:

11///3.(1)传输特性H(

):

26

宽带频率调制系统的带宽为:

通信原理

因此传输特性为: (2)输入信噪功率比

因为,,

所以输入信噪比,

(3)输出信噪比为:12///1. 当

时无码间干扰的条件应写为

对于图a,当时,,所以不满足抽样点上无码间干扰的条件;

对于图b,当时,,所以不满足抽样点上无码间干扰的条件;

对于图c,当时,,所以满足抽样点上无码间干扰的条件;

对于图d,当时,,所以不满足抽样点上无码间干扰的条件;

13///2. (1)系统无码间干扰传输的条件为:

根据该条件i=0时 i=-1时

可分解如下:

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通信原理

i=1时 i=-1、0、1三图叠加结果

显然叠加结果符合无码间干扰传输的条件,因此当时系统能实现无码间干扰传输。

(2)最大码元速率为:

系统带宽为:Hz

系统频带利用率为:14///3. (1)已知

最高频率为4kHz,因此抽样频率为

;又因最大量化误差为信号峰峰值的

0.25%,设峰值为V,则一个量化级⊿=0.5%×2V,即最小编码位数N=8(于是,

);

,因此量化电平数M=200,

(2)需要的奈奎斯特基带带宽:因为奈奎斯特基带带宽时的利用率为,二进制时。

因此

(3)转换成8进制信号后的码元速率为:

波特

相应的奈奎斯特基带带宽为:

15///4. (1)三种传输特性的讨论: 对于图a有 将

分割图 将i=-1、0、1的分割图叠加图

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通信原理

叠加后的对于图b有 将

分割图 将i=-1、0、1的分割图叠加图 符合无码间干扰的条件;

叠加后的对于图c有 将

分割图 将i=-1、0、1的分割图叠加图 符合无码间干扰的条件;

叠加后的

符合无码间干扰的条件;

(2)以上三种传输特性均能实现无码间干扰传输,但三种特性的频谱利用率分别为:

图a ;图b ;图c

因此从频谱利用率上看,图a和图b较好;由于图a为理想低通特性不易实现,因此采用图b的传输特性较图a和图c更合理。 16///5. (1)

分别为

和为

,即和

分别为

。根据传输特性即无码间干扰条件,时不会产生码间干扰,

29

通信原理

时会产生码间干扰。

(2)

时的频谱利用率为:

时的频谱利用率为:

17///6. (1)已知波特的速率为此时无码间干扰的条件为

,即

根据上述条件图a和图d可以满足消除抽样点上码间干扰的条件,图b、图c不满足。 (2)频谱利用率:

图a的频谱利用率为

图d的频谱利用率为

18///1. (1)由题意知, 2ASK信号带宽B=2RB=4×106Hz 则输入噪声功率:

解调器输入信噪比:

非相干接收时,系统误码率

(2)相干接受时,系统误码率

(3)由以上两种接收方式的系统误码率可以得出,采用相干接受时的抗噪声性能要优于非相干接收。 19///2. (1)由题意可知,

,f1=10MHz,f2=10.4MHz,因此2FSK信号带宽为:

(2)无论时采用非现干还是相干接收,2FSK解调器上、下两个支路的BPF带宽都是2 fs,因此噪声功率为:

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信噪比为:

可得非相干接收时,系统误码率:

(3)根据(2)所得r,可知相干接收时,系统误码率:

20///3. 由题意可知

(1)2PSK信号相干解调时的系统误码率

(2)2DPSK信号相干解调的系统误码率

(3)2DPSK信号差分相干解调时的误码率

21///1. (1)+321⊿编码器输出的码组为11010100;量化误差为7⊿; -2100⊿编码器输出的码组为01111111;量化误差为84⊿; (2)11010100相对应的11位线性码为00101000000; 01111111相对应的11位线性码为11111111111; 22///2. (1)8位码时的码元速率为:

线性12位码时的码元速率为:

(2)10路编8位码的码元速率为:

(3)传输时分复用PCM信号的奈奎斯特基带带宽为:

23///3. (1)频分复用后信号的抽样频率为:

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通信原理

(2)试画出抽样后的频谱图:

(3)所需要的奈奎斯特基带带宽为:

四. 计算题

1. 已知(7,4)线性码的生成矩阵为

1110101,计算校正子。

2. 设(7,4)汉明码的一致监督方程为 :

,写出监督矩阵,若接受码为

求 (1)监督矩阵和生成矩阵。

(2)已知信息码组为1010,写出发送码字。

(3)若接收码字为1100111,试确定是否有错?若有错,请改正。

1. 已知八个码组为000000,001110,010101,011011,100011,101101,110110,111000。 2. 求以上码组的最小距离;

3. 将以上码组用于检错,能检几位错;若用于纠错,能纠正几位错码? 4. 如果将以上码组同时用于检错与纠错,问纠错检错能力如何?

5. 已知两码组为(0000)和(1111)。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,问各能纠、检几位错码?

Ans:

1. H=,S=

2. (1)H=(2)1010010 (3)S=

有错,正确码字为:1000111

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通信原理

1. (1) 两两计算距离,得dmin=3 (2) 能检2位错;能纠1位错码。 (3) 只能纠1位错码。

1. dmin=4;能检3位错码;能纠1位错码;若同时用于检错与纠错,可纠1位错、检2位错。

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