*密*
西南科技大学2009—2010学年第2学期 《通信原理》期末考试试卷（A卷）
课程代码: 2 2 3 1 9 4 3 0 0 命题单位: 学院:
班级:
姓名:
信息工程 学院
学号:
通信
教研室
一．填空题（每空1分，共30分）
1、数字通信系统的主要质量指标是__有效性________和____可靠性______。
2、高斯白噪声是指噪声的概率密度服从___高斯_______分布，功率谱密度服从___均匀_______分布。
3、模拟信号经抽样、量化所得到的数字序列称为___数字_____信号，直接传输这种信号称为___基带________。
4、目前最常用的多路复用方法为___频分_____复用和__时分_____复用。
5、模拟信号转变为数字信号需要经过以下三个过程：__抽样_______ 、__量化________ 和 编码__________ 。
6、四元离散信源的四个符号出现的概率分别为1／4、1／2、1／8、1／8，符号出现相对独立，其信源熵为 1.75 。理论上，四元信源的最大熵为 2 。 7、差分脉冲编码是对___输入信号______与___预测信号______的差值进行编码。 8、将数字基带信号直接送到信道传输的方式称为__基带传输__________ 。 9、通常情况下，语音帧的帧周期为__125us________。
10、PDH的含义是_准同步数字系列________，SDH的含义是_____同步数字系列____ 。 11、单频正弦信号频率fm=3KHz，调频指数βFM=5,调频信号的带宽为__30_______。 12、若一低通信号m(t)的频带范围为0－108kHz，则可以无失真恢复信号的最小采样频率为_____216khz____。
13、对于动态范围大的信号，为了改善量化信噪比，通常采用__压扩_______技术。 14、在PCM30/32路基群帧结构中，TS0用来传输____帧同步时隙_____，TS16用来传输___信令时隙__信令信息____。
15、在简单增量调制系统中，当信号实际斜率超过最大跟踪斜率时，将会造成___过载失真______。
16、设计接收机的“最佳”准则基于___最大输入信噪比______和__最小差错概率_______。 17、设加性高斯白噪声的单边功率谱密度为n0，输入信号的能量为E，则匹配滤波器在t =T时刻输出的最大信噪比为___2E/N______。
18、残留边带滤波器的传输特性H(?)应满足_________。
19、2DPSK，2ASK，2PSK和2FSK，采用相干解调时，抗信道加性高斯白噪声性能从好到坏排列顺序_________。
二．选择题（每空2分，共10分）
1．带通型信号的抽样频率若选为fs≥2f h（ ） A．会产生重叠噪声 C．实现复杂
B．会产生码间干扰 D．会降低信道的频带利用率
2、根据奈奎斯特第一准则，传输速率为8.448 Mbit/s 的二进制数字信号，在理想情况下要求最小传输信道的带宽为（ ）
A. 8.448 MHz B. 4.224MHz C. 2.816 MHz D. 16.896MHz 3、由4级移位寄存器产生的m序列，其周期为（ ） A．13 B．14 C ．15 D．16 4．PCM通信系统中，采用的二进制码组 为 （ ） A.自然二进制码组 C.折叠二进制码组
B.格雷二进制码组 D.要根据应用场合来确定
5．在2ASK、2PSK、2FSK、2DPSK等4个通信系统中，有效性相同的通信系统是 （） A.2ASK、2PSK C.2FSK、2PSK
B.2PSK、2DPSK D.2ASK、2PSK和2DPSK
三．简答题：（每题4分，共20分）
1、什么是信噪比增益？信噪比增益高说明什么问题？说明调频系统信噪比增益与调频指数
的关系。
2、简要回答均匀量化与非均匀量化的特点。
3、写出香农公式，并说明信道容量C与B，S，n0之间的关系。
4、与PCM编码相比，ΔM调制的优点是什么？ΔM调制中有哪两种噪声？ 5、为什么A律13折线压缩特性一般取A=87.6?
四．综合题（每题8分，共40分）
1. 试用移位寄存器构造一个本原多项式为X+X+1的m序列发生器。假设初始状态为0001，画出m序列发生器方框图，推出它所产生的m序列（写出求解过程）。
2．已经消息信号频带为300至3400HZ，用滤波法实现单边带调制，载频为40MHZ。假设带通滤波器过渡带只能做到中心频率1%，画出单边带调制系统的方框图，并画出各点频谱，
4
标出各点载波频率。
3、已知二进制信息码为 1000100001100000100001试写出其AMI码和HDB3码并画出其波形。 AMI码： HDB3码 ：
4、正弦信号线性编码时，如果信号的动态范围为40dB，要求在整个动态范围内信噪比不低于30 dB，最少需要几位编码？
5、对最高频率为6MHz的模拟信号进行线性PCM编码，量化电平数256，编码信号通过α=0.5的升余弦滚降滤波器处理，再进行调制传输，求： （1）二进制基带信号信息速率 （2）采用2PSK调制，信道带宽
（3）量化电平数增加到512，采用QPSK调制时，信道带宽有何变化
*密*
参考答案及评分细则
一．填空题（每空1分，共30分）
1. 有效性 可靠性 2. 高斯 均匀 3. 数字 基带 4. 频分 时分 5. 抽样 量化 编码 6. 1.75 2
7． 输入信号 预测信号 8． 基带传输 9． 125us
10．准同步数字系列 同步数字系列 11. 30 12. 216KHz 13. 压扩
14. 帧同步信息 信令信息 15. 过载失真
16. 最大输出信噪比 最小差错概率 17. 2E/n0
18. H(???c)?H(???c)?常数，???H 19. 2PSK, 2DPSK, 2FSK, 2ASK
二．选择题（每空2分，共10分）
1、D
2、B
3、C
4、C
5、D
三．简答题：（每题4分，共20分）
1.答：接收端输入信噪比与输出信噪比之比，说明了不同调制解调系统的抗噪声能力，信噪比增益高说明系统的抗噪声能力强，调频系统的信噪比增益与调频指数的三次方成正比。 2.答：均匀量化特点，在量化区内，大、小信号的量化间隔相同，最大量化误差均为半个量化级，因而小信号时量化信噪比太小，不能满足要求。
非均匀量化特点：量化级大小随信号大小而变，信号幅度小时量化级小，量化误差也小；信号幅度大时量化级大，量化误差也大，因此增大了小信号的量化信噪比。
3． 香农公式：C?Blog2(1?SS)?Blog2(1?) Nn0B提高信噪比S/N，可增大信道容量C；
C随着B的适当增大而增大，但当B??时，C?1.44通过B与S/N的互换，可以维持一定的C。 4.答：ΔM的主要优越性:
(1) 低比特率时，量化信噪比高于PCM。 (2) 抗误码性能好,能在误码率较高的信道里工作 (3) ΔM的编码、译码比PCM 简单。 颗粒噪声（量化失真） 过载噪声（斜率过载）
S n05.答：因为A律13折线压缩特性1、2段的斜率均为16，正好与A=87.6时的y= 斜率相同，从而使整个13折线与A律压缩特性很接近。
四．综合题（每题8分，共40分）
1.（1）m序列发生器方框图如下：
D1 D2 D3 D4
（2）初始状态：0 0 0 1 状态转移过程：1 0 0 0 末级输出：1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0
1 0 0 1 1
0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 m序列为100011110101100 2.
3.
1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 AMI: HDB3: 4、
2SNR?[S/?E]dB?4.77?20lgD?6.02nA 0 —A 0 —D是信号有效值与最大量化电平的比值。动态范围应考虑信号峰值。 1Am2D??()V2VAA120lgD?20lg(m)?20lg()?20lg(m)?3.01dB??40dB?3.01dBVV2?按此计算有 n>11.3 ?取12位编码
(Am)
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西南科技大学2010—2011学年第2学期 《通信原理》期末考试试卷（A卷）
课程代码: 2 2 3 1 9 4 3 0 0 命题单位: 学院:
班级:
姓名:
信息工程 学院
学号:
通信
教研室
一、填空题（每空1分，共20分）
1．通信系统最主要的质量指标为 和 。
2．四元离散信源的4个消息符号，其出现概率分别是1/4，1/8，1/8，1/2。各消息符号出现是相对独立的，则该符号集的平均信息量为 。理论上，四元信源的最大熵为 。 3．高斯白噪声是指噪声的概率密度服从 分布，功率谱密度服从 分布。 4．若一低通信号m(t)的频带范围为0－108kHz，则可以无失真恢复信号的最小采样频率为_________。
5．模拟信号转变为数字信号需要经过以下三个过程：_________、__________和__________。
6．对于差分脉码调制系统，系统总的量化信噪比等于 与 的乘积。 7．均匀量化中每增加一位编码，量化信噪比提高 dB。 8．PCM基群帧速率是 ，二次群速率是 。
9．双极性非归零码中的双极性是指 ，非归零是指 。
10．2DPSK，2ASK，2PSK和2FSK，采用相干解调时，抗信道加性高斯白噪声性能从好到坏排列顺序 。
11．希尔伯特变换用于宽带调频系统，实质上是一个 网络，对输入信号f(t)中的任意频率分量 。
二、选择题（每题2分，共10分）
1．设基带信号是最高频率为3.4KHz的语音信号，则AM信号带宽为 SSB信号带宽为 。 （ ） A．3.4kHz 1.7kHz B．3.4kHz 6.8kHz C．6.8kHz 3.4kHz D．13.6kHz 6.8kHz 2．带通型信号的抽样频率若选为fs≥2f h，则 。 （ ） A．会产生重叠噪声 B．会产生码间干扰 C．实现复杂 D．会降低信道的频带利用率
3．调频广播能提供高质量的话音和音乐传输，现规定各电台之间的频道间隔为200kHz,最大频偏为75kHz，最高调制频率为15kHz,由卡森公示计算出所需的频带B应为 kHz。 （ ）
A．90 B．100 C．150 D．180 4．间接调相的实现方法分两步，先是将调制信号 ，然后对载波 。（ ） A．调频 积分 B．采样 调频 C．滤波 积分 D．积分 调频 5．A律13折线通常采用量化级数为 。 （ ） A．256 B．128 C．64 D．512
三、简答题：（每题4分，共20分）
1．什么是信噪比增益？信噪比增益高说明什么问题？说明调频系统信噪比增益与调频指数的关系。
2．宽带调频系统为什么要采用预加重和去加重？
3．简要回答均匀量化与非均匀量化的特点。
4．数字基带信号的功率谱有什么特点？它的带宽主要取决于什么？
5．简述2DPSK消除相位模糊的原理。
四、综合题（共50分）
1．（8分）某一待传输的图片约含2.25×106个像素。为了很好地重现图片需要 16个亮度电平，假如所有这些亮度电平等概率出现，试计算用3min传送一张图片时所需的信道带宽（设信道中信噪功率比为30dB）。 2．（8分）已知消息信号频带为300至3400Hz，用滤波法实现单边带调制，载频为40MHz。假设带通滤波器过渡带只能做到中心频率的1%，画出单边带调制系统的方框图，并画出各点频谱，标出各点载波频率。 3．（10分）试用移位寄存器构造一个本原多项式为X4+X+1的m序列发生器。假设初始状态为0001，求：
（1）画出m序列发生器方框图； （2）推出它所产生的m序列。（写出求解过程）。 4．（12分）一个数字通信系统，采用2DPSK调制，传输8Mbit/s数据。
（1）画出相干解调接收端方框图；
（2）如传输带宽不变，数据速率增加到3倍(24Mbit/s)，调制方式应如何改变。
5．（12分）如图(a)所示，已经某信号m(t)的频谱M???为理想矩形，将它通过传
递函数为H1???的滤波器后再进行理想抽样。
（1）抽样速率为多少？
（2）若抽样速率fs?3f1，试画出已抽样信号ms(t)的频谱； （3）接收网络H2???应如何设计，才能由ms?t?不失真地恢复m?t?。
(a)
(b)
*密*
参考答案及评分细则
一、填空题（每空1分，共20分）
1．有效性 可靠性； 2．1.75 bit/符号 2 bit/符号； 3．高斯 均匀； 4．216kHz；
5．抽样 量化 编码； 6．预测增益 差值量化信噪比； 7．6dB；
8．2048Mb/s 8448 Mb/s；
9．“1”“0”分别用正负电平表示 在码元周期时间内不回到“0”电平； 10．2PSK, 2DPSK, 2FSK, 2ASK； 11．宽带相移 相移90°；
二、选择题（每题2分，共10分）
1.C
2.D
3.B
4.D
5.D
三、简答题：（每题4分，共20分）
1．答：接收端输入信噪比与输出信噪比之比叫做信噪比增益；…………（1分）
说明了不同调制解调系统的抗噪声能力，信噪比增益高说明系统的抗噪声能力强；…………………………………………………………………………（1分）
调频系统的信噪比增益与调频指数的三次方成正比。………………（2分）
2．答：语音和图像信号低频段能量大，高频段信号能量明显小；而鉴频器输出噪声的功率谱密度随频率的平方而增加，造成信号的低频信噪比很大，而高频信噪比明显不足，使高频传输困难。故在调频收发技术中，通常采用预加重和去加重技术来解决这一问题。
3．答：均匀量化特点，在量化区内，大、小信号的量化间隔相同，最大量化误差均为半个量化级，因而小信号时量化信噪比太小，不能满足要求。……（2分）
非均匀量化特点：量化级大小随信号大小而变，信号幅度小时量化级小，量化误差也小；信号幅度大时量化级大，量化误差也大，因此增大了小信号的量化信噪比。………………………………………………………………………（2分）
4．答：数字基带信号s(t)的功率谱密度Ps(ω)通常包括两部分：由交变波形成的边续谱Pu(ω)及由稳态波形成的离散谱Pv(ω)。其中连续谱总是存在的，而离散谱在某些特殊情况下不存在或某些离散谱分量不存在；……………………（3分）
数字基带信号的带宽主要取决于连续谱。……………………………（1分）
5．答：由于0、π只是代表前后码变与不变的关系，如相位恢复相差180度，所有的码都要判错，但前后码之间的关系不会错，则从相对码到绝对码的变换不会错。
四、综合题（共50分）
1．解：由于电平亮度有16个，因此每个像素所含的平均信息量为：
H(x)?log216?4(bit/符号)……………………（1分）
该幅图片所含的平均信息量为：
I?2.25?106?4?9.0?106(bit)…………………（2分）
用3min传送一幅图片所需的信息传输速率为：
I9.0?106Rb???5?104(bit/s)………………（2分）
t3?60信道容量必须满足C≥Rb，即：
C?Blog21?S?Rb…………………………（2分）
N因此所需的信道带宽应满足：
Rb5?104B???5.02?103Hz……（1分）
log2?1?1000?log21?SN这说明信道带宽至少应为5.02kHz。
2．解：由于带通滤波器的过渡带只能做到中心频率的1%，可得：
0.3kHz第一级调制器的中心频率最大为：?30kHz；
10.3kHz第二级调制的中心频率最高为：?3030kHz?40MHz；
1030.3kHz第三级调制的中心频率最高为： ?40MHz；……………（1分）
1%所以，需要三级调制才能用滤波法实现载频为40MHz的单边带调制。 对各级载波的要求为：
第一级：6.8kHz 第三级：fc3=40MHz………………………………（2分） 设过渡带可放宽到ηω， 2f2f2?300Hzfc2?c1fc3?c2?40MHz 由：fc1???????????可得：???3300根据以上条件设计调制系统如下： 840?106?0.039fc1?15kHzfc2?750kHz …（3分） 频谱图如下： ……（2分） 3．解：（1）m序列发生器方框图如下： D1 D2 D3 D4 ……（4分） （2）初始状态为：0 0 0 1 状态转移过程 末级输出 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0…………………………………（5分） m序列为100011110101100……………………………………………………（1分） 4．解：（1）相干解调接收端方框图如下图所示： BPF LPF 抽样判决 位同步 载波 恢复 码反 变换 ……（7分） （2）因为二进制系统频带宽利用率为1 B?Rb?8Mbit/s…………………………………………………所以：（2分） 数据速率加倍3倍，频带利用率也增加3倍即： logM=3，因此 M=8,采用8PSK调制方式……………………………（3分） 5．解：（1）滤波器输出信号的频谱M1???为 M1????M???H1??? 其最高频率为f1??1。由抽样定理可知抽样速率应满足fs?2f1……（2分） 2? （2）当抽样速率fs?3f1时，已抽样信号ms?t?的频谱函数为 12?Ms????M1????2?T?n????????n??s??fsms?t?的频谱信号如图所示 n????M???2?nf?1s……（3分） …………（2分） （3）根据信号无失真传输原理，接收网络的传输函数H2???应设计为 ?1 ???1?H2?????H1??? ?0, 其他??此时能有ms?t?不失真地恢复m?t?。…………………………………………（5分） *密* 西南科技大学2010—2011学年第2学期 《通信原理》期末考试试卷（B卷） 课程代码: 2 2 3 1 9 4 3 0 0 命题单位: 学院: 班级: 姓名: 信息工程 学院 学号: 通信 教研室 一、填空题（每空1分，共20分） 1．已知二元离散信源只有“0”、“1”两种符号，若“1”出现概率为1/3，那么出现“0”的信息量为 bit。 2．由N个符号组成的离散信源，在 情况下有最大熵，最大熵是 。 3．间接调相的实现方法分两步，先是将调制信号 ，然后对载波 。 4．单频正弦信号频率fm=3kHz，调频指数βFM=5，调频信号的带宽为_______。 5．模拟信号转变为数字信号需要经过以下三个过程：_________、__________和__________。 6．对于动态范围大的信号，为了改善量化信噪比，通常采用_________技术。 7．简单增量调制ΔM中主要存在 噪声和 噪声，其中 噪声是量阶过大造成的。 8．PCM基群帧速率是 ，二次群速率是 。 9．已知两码组为（00000）、（11111），若用于检错能检出 位错，若用于纠错能纠出 位错。 10．模拟调制系统中，当采用 方式进行解调时存在门限效应。 11．希尔伯特变换用于宽带调频系统，实质上是一个 网络，对输入信号f(t)中的任意频率分量 。 二、选择题（每题2分，共10分） 1．设基带信号是最高频率为3.4kHz的语音信号，则AM信号带宽为 SSB信号带宽为 。 （ ） A．3.4kHz 1.7kHz B．3.4kHz 6.8kHz C．6.8kHz 3.4kHz D．13.6kHz 6.8kHz 2．均匀量化中每增加两位编码，量化信噪比提高 分贝 （ ） A．12 B．9 C．6 D．34 3．通信系统中的高斯白噪声，它的概率密度函数为 分布，功率谱密度为 分布。 （ ） A．高斯 均匀 B．瑞利 均匀 C．瑞利 高斯 D．均匀 高斯 4．在2ASK、2PSK、2FSK、2DPSK等4个通信系统中，有效性相同的通信系统是 （ ） A．2ASK、2PSK B．2PSK、2DPSK C．2FSK、2PSK D．2ASK、2PSK和2DPSK 5．由4级移位寄存器产生的m序列，其周期为 （ ） A．13 B．14 C．15 D．16 三、简答题：（每题4分，共20分） 1.信道容量是如何定义的？连续信道容量和离散信道容量的定义有何区别？ 2.什么是线性调制？常见的线性调制有哪些？ 3.什么是低通型信号的抽样定理？什么是带通型信号的抽样定理？ 4.什么是误码扩散（也称差错传播）？如何解决误码扩散问题？ 5.二进制键控调相分为绝对调相（2PSK）和相对调相（2DPSK），为什么要采用相对调相？ 四、综合题（共50分） 1.（8分）黑白电视图像每幅含有3×105个像素，每个像素有16个等概出现的亮度等级。设信道中信噪功率比为30dB，试计算用40ms传送一幅该黑白电视图像所需的最小信道带宽。 2.（8分）用90°相移的两个正交载波可以实现正交复用，即两个载波可分别传输带宽相等的两个独立的基带信号f1(t)和f2(t)，而只占用一条信道。试证明无失真恢复基带信号的必要条件是：信道传递函数H(f)必须满足： H(fc?f)?H(f?fc),0?f?W。 3.（10分）已知二元信息序列为10110000000110000001，试写出它的AMI码和HDB3码，并画出波形。 4.（12分）采用QPSK调制传输9600bit/s数据，求： （1）画出QPSK调制系统的原理方框图； （2）求最小理论带宽； （3）如传输带宽不变，数据速率加倍，调制方式应如何改变。 5.（12分）如图(a)所示，已经某信号m(t)的频谱M???为理想矩形，将它通过传递函数为H1???的滤波器后再进行理想抽样。 （1）抽样速率为多少？ （2）若抽样速率fs?3f1，试画出已抽样信号ms(t)的频谱； （3）接收网络H2???应如何设计，才能由ms?t?不失真地恢复m?t?。 (a) (b) *密* 参考答案及评分细则 西南科技大学2010—2011学年第2学期 《通信原理》期末考试试卷（B卷） 2 2 3 1 9 4 3 0 0 命题单位: 信息工程 学院 通信 教研室 课程代码: 一、填空题（每空1分，共20分） 1．0.585bit (注：I?log22．等概 logN； 3．积分 调频； 4．36kHz； 5．抽样 量化 编码； 6．数字压扩 7．斜率过载 颗粒 颗粒； 8．2048Mb/s 8448 Mb/s； 9．4 2； 10．包络检波（或非相干解调）； 11．宽带相移 相移90°； 3?0.585bit)； 2二、选择题（每题2分，共10分） 1.C 2.A 3.A 4.D 5.C 三、简答题：（每题4分，共20分） 1．答：信道容量是信道最大可能的传输信息速率；………………………（1分） 对离散信道，其定义为：对于一切可能的信息源概率分布，信道传输信息速率R的最大值称为信道容量，记为C，即： C?Rmax?max[H(X)?H(X|Y)]?r………………（1分） 对连续信道，设信道的带宽为B，输出的信号功率为S，输出加性高斯 S?白噪声功率为N，则该连续信道的信道容量为：C?Blog2?（2分） ?1??(bit/s)。 ?N? 2．答：线性调制是正弦波的幅度随调制信号作线性变化的过程，在频谱上已调 信号的频谱是基带信号频谱的平移或线性变换；……………………………（2分） 常见的线性调制有常规振幅调制（AM）、抑制双边带调制（DSB）、残留边带调制（VSB）和单边带调制（SSB）等。…………………………………（2分） 3．答：低通型信号抽样定理：一个频带限制在（0,fH）内的时间连续信号m(t)，如果以TS≤1/2fH的时间间隔对它进行等间隔抽样，则m(t)将被所得到的抽样值完全确定。……………………………………………………………………（2分） 带通型信号抽样定理：对最高频率为fH、最低频率为fL、带宽为B（B=fH-fL）的带通型信号m(t)，fH可表示为：fH=nB+kB,0≤k＜1，式中n是小于fH/B的最大 ?k?整数。这时，能恢复出带通信号m(t)的最小抽样频率为fS?2B?1??。（2分） ?n? 4．答：在部分响应基带传输系统中，因部分响应信号的当前抽样值与其它信码的串扰值有关，使得在传输过程中当某个抽样值因干扰发生差错时，不但造成接收端当前恢复值错误，而且会影响到以后所有恢复值的错误，此现象称为误码扩散（或差错传播）；……………………………………………………………（3分） 在发送端相关编码之前先进行预编码，可解决误码扩散问题。……（1分） 5．答：在采用绝对调相（2PSK）时，由于本地参考载波有0、л模糊度而使得解调得到的数字信号可能极性完全相反，即1和0倒置，对于数字传输来说这是不允许的。为了克服相位模糊度对相干解调的影响，最常用而又有效的办法就是采用相对调相（2DPSK）。 四、综合题（共50分） 1.解：由题可知：每个像素的平均信息量为： H(X)?log216?4(bit/符号)……………………（1分） 每幅图像所含的平均信息量为： I?3?105?4?1.2?106(bit)……………………（2分） 用40ms传送一幅图片像需的信息传输速率为： I1.2?1067Rb???3?10(bit/s)………………（2分） ?3t40?10信道容量必须满足C≥Rb，即： C?Blog21?S?Rb…………………………（2分） N因此所需的信道带宽应满足： Rb3?107B???3.01?106Hz……（1分） log2?1?1000?log21?SN这说明信道带宽至少应为3.01MHz。 2.解：根据题意可得下图： ????Si(t)?f1(t)cos?ct?f2(t)sin?ct 令F1(?)?F[f1(t)]1Si(?)?[F1(???c)?[F1(???c)?jF2(???c)?jF2(???c)] 2So(?)?H(?)Si(?)…（2分） F2(?)?F[f2(t)] …（1分） 1?H(?)[F1(???c)?F1(???c)?jF2(???c)?jF2(???c)]2fo'2(t)?So(t)sin?ct 又∵fo'1(t)?So(t)cos?ct1Fo'1(?)?H(???c)[F1(??2?c)?F1(?)?jF2(??2?c)?jF2(?)]4∴ 1?H(???c)[F1(?)?F1(??2?c)?jF2(?)?jF2(??2?c)]41H(???c)[?jF1(??2?c)?jF1(?)?F2(??2?c)?F2(?)]4…（1分） 1?H(???c)[jF1(?)?jF1(??2?c)?F2(?)?F2(??2?c)]4Fo'1(?)和Fo'2(?)分别经过低通滤波器后得： Fo'2(?)? 11H(???c)[F1(?)?jF2(?)]?H(???c)[F1(?)?jF2(?)]44 1j?F1(?)[H(???c)?H(???c)]?F2(?)[H(???c)?H(???c)]441jFo'2(?)?F2(?)[H(???c)?H(???c)]?F1(?)[H(???c)?H(???c)] 44…………（2分） 要无失真地恢复出Fo'1(?)和Fo'2(?)，要求： Fo'1(?)?………………（2分） 即：H(fc?f)?H(f?fc),0?f?W11此时：Fo1(?)?F1(?)H(???c) Fo2(?)?F2(?)H(???c) 22 3.解： H(???c)?H(???c),0???2?W （5分） （5分） 4.解：(1)QPSK调制系统的原理方框图如下图所示： …………（4分） （2）最小理论带宽为： B?R9600??4800Hzlog42……………………（3分） （3）因为：传输带宽不变，数据速率加倍， 所以：频带利用率加倍，logM=4，因此 M=16，………………（2分） 故应采用16PSK调制方式。………………………………………（3分） 5．解：（1）滤波器输出信号的频谱M1???为 M1????M???H1??? 其最高频率为f1??1。由抽样定理可知抽样速率应满足fs?2f1……（2分） 2?（2）当抽样速率fs?3f1时，已抽样信号ms?t?的频谱函数为 12?Ms????M1????2?T?n????????n??s??fsms?t?的频谱信号如图所示 n????M???2?nf?1s……（3分） …………（2分） （3）根据信号无失真传输原理，接收网络的传输函数H2???应设计为 ?1 ???1?H2?????H1??? ?0, 其他??此时能有ms?t?不失真地恢复m?t?。…………………………………………（5分） 西南科技大学2011-2012-2学期 《通信原理》本科期末考试试卷（A卷） 课程代码 2 2 3 9 9 4 7 0 0 命题单位 信息学院：通信教研室 一、填空题（每空1分，共20分） 1、在数字通信系统中，其重要的质量指标“有效性”和“可靠性”分别对应 和 。 2、由N个符号组成的离散信源，当信源符号满足 分布时，熵最大；此时熵为 。 3、AM系统在 情况下会出现门限效应。 4、残留边带滤波器的传输特性H(w)应满足 。 5、差分脉冲编码（DPCM）是对 与 的差值进行编码。 6、简单增量调制中，当信号频率过高，会产生 噪声；当信号变化较缓慢时，会产生 噪声。 7、采用非均匀量化的目的是要使 在一定范围内保持平稳。 8、PCM基群帧速率是 ，二次群速率是 。 9、DPCM编码中的预测增益Gp的定义是 。 10、在数字信号的最佳接收中，常用的“最佳”准则是指 和 。 11、单极性归零码中的单极性是指 ，归零是指 。 12、BPSK为克服相位模糊度对相干解调的影响，常用的方法是对调制器输入的数字基带信号采用 编码。 13、2DPSK，2ASK，2PSK和2FSK，采用相干解调时，抗信道加性高斯白噪声性能从好到坏排列顺序 。 二、单选题（每题2分，共10分） 1、设基带信号是最高频率为6kHz的信号，则DSB信号带宽为 ，SSB信号带宽为 。（ ） A．12kHz 12kHz C．12kHz 6kHz B．6kHz 6kHz D．6kHz 12kHz 2、单频正弦信号频率fm=5kHz，调频指数βFM=5，调频信号的带宽为 。（ ） A. 5kHz C. 40Hz B. 20kHz D. 60kHz 3、PCM通信中，采用的二进制码组是 。（ ） A. 自然二进制码组 C. 格雷二进制码组 B.折叠二进制码组 D.循环二进制码组 4、已知某模拟信号频率范围为（20kHz~22kHz），对其进行数字化，其最小抽样频率为 。（ ） A. 2kHz C. 22 kHz B. 4kHz D. 44kHz 5、正交调幅星座图上的点数越多，则频带利用率越 ,抗干扰能力越 。（ ） A.低，差 C.高，差 B. 低，强 D. 高，强 三、简答题（每题6分，共30分） 1、简要说明HDB3的编码规则。 2、为什么在模拟通信中很少使用相位调制，而在数字通信中经常使用相移键控？ 3、QAM调制的中文含义是什么？比较16PSK与16QAM调制的带宽与抗噪声性能。 4、说明数字基带信号的功率谱包含哪两部分？与单个脉冲波形有什么关系？定时信号由哪部分决定？ 5、什么是误码扩散（也称差错传播）？用什么方法可以解决误码扩散问题？ 四、综合题（共40分） 1、某一待传输的图片约含4×106个像素。为了很好地重现图片需要16个亮度电平，假如所有这些亮度电平等概率出现，试计算用3分钟传送一张图片时所需的信道带宽（设信道中信噪功率比为30dB）（6分） 2、某调频波为：SFM(t)?10cos(2?10?t?10cos2000?t)，KFM=2，试确定： （1）该信号的最大频偏和带宽； （2）调制信号f(t)的形式。（8分） 3、对语音信号采用12位线性编码，如果信号的动态范围为40dB，在整个动态范围内信噪比最低能达到多少？（8分） 4、已知本原多项式八进制数字表示为23，试用移位寄存器构造一m序列发生器。假设初始状态为0001，画出m序列发生器方框图，推出它所产生的m序列（写出求解过程）。（8分） 5、一个2DPSK数字通信系统，信息速率为Rb，输入数据为110100010。 （1）写出相对码（设相对码的第一个比特为1）； （2）画出DPSK发送方框图； （3）写出DPSK发送信号的载波相位（假设第一个比特的DPSK信号的载波相位为0相）。（10分） 6 西南科技大学2011-2012-2学期 《通信原理》本科期末考试试卷（A卷） 参考答案及评分细则 课程代码 2 2 3 9 9 4 7 0 0 命题单位 信息学院：通信教研室 一、填空题（每空1分，共20分） 1、传输速率 误码率 2、等概率 logN 3、包络检波且小信噪比时 4、在载频两边具有互补特性 （H(w-wc)+H(w+wc)=常数） 5、输入信号；预测信号 6、过载 颗粒 7、信噪比 8、2048kb/s(或2.048M/S) 8448kb/s(或8.448M/s) 9、输入信号的功率与差值信号功率之比 10、最大输出信噪比 最小差错概率 11、用高电平和零电平表示二进制信息“1”和“0” 发送1时在整个码元期间只持续一段时间，其余时间返回零电平 12、差分 13、2PSK 2DPSK 2FSK 2ASK 二、选择题（每题2分，共10分） 1~5 CBBBC 三、简答题（每题6分，共30分） 1、在HDB3编码中，“1”交替地用+1与-1的半占空归零码，当出现4连0时，用取代节B00V和000V代替，B表示符合极性交替规律的传号，V表示破坏极性交替规律的传号，选取替代节规则是时两个相邻V脉冲之间的B脉冲数目为奇数。 评分标准：1、正确回答出“1”编码的得3分；2、正确回答出取代节得3分。 2、模拟通信中相位调制，当相移常数保持不变时，调相的频带宽度随着频率的增加而比例地增大；这对于充分利用传输信道的频带是不利的；在数字通信中，PSK的误比特率比其它调制方式低。 评分标准：1、正确回答出相位调制特点得3分；2、正确回答出PSK特点得3分； 3、QAM是指正交幅度调制。16QAM的抗噪声性能优于16PSK，两者的带宽均为基带信号带宽的两倍。 评分标准：1、正确回答出QAM定义得2分；2、正确回答出带宽比较的得2分；3、正确回答出抗噪声性能比较的得2分。 4、数字基带信号s(t)的功率谱密度Ps(ω)通常包括两部分：由交变波形成的连续谱Pu(ω)及由稳态波形成的离散谱Pv(ω)。功率谱是单个脉冲波形频谱函数的平方成正比；定时信号由离散线谱决定。 评分标准：1、正确回答出功率谱特点得2分；2、正确回答出与单个脉冲波形关系的得2分；3、正确回答出定时信号决定的得2分。 5、在部分响应基带传输系统中，因部分响应信号的当前抽样值与其它信码的串扰值有关，使得在传输过程中当某个抽样值因干扰发生差错时，不但造成接收端当前恢复值错误，而且会影响到以后所有恢复值的错误，此现象称为误码扩散（或差错传播）； 在发送端相关编码之前先进行预编码，可解决误码扩散问题。 评分标准：1、正确回答出误码扩散的得3分；2、正确回答出预编码的得3分。 四、综合题（共40分） 1、（6分）由于电平亮度有16个，因此每个像素所含的平均信息量为： H(x)?log216?4(bit/符号)……………………（1分） 该幅图片所含的平均信息量为： I=4创1064=1.6?107(bit)…………………（1分） 用3min传送一幅图片所需的信息传输速率为： I1.6′107Rb===8.89?104(bit/s)………………（1分） t3′60信道容量必须满足C≥Rb，即： C?Blog21?S因此所需的信道带宽应满足： ?N??R…………………………（2分） bB?log21+S(RbN)8.89′104淮8.92103Hz……（1分） log2(1+1000)这说明信道带宽至少应为8.92kHz。 2、（8分）1）该调频波的瞬时角频率为 w=2磒106-10磒2000sin2000pt 最大频偏 ?fmax?10?2000?/2??10kHz 调频指数?FM?f10?103???10 3f103带宽BFM?2(?FM?1)f?2?(10?1)?10?22kHz 2）相位偏移?(t)?10cos2000?t，根据 d?(t)?KFMf(t)可得： dt2p?104f(t)=-sin2000pt=-p磒104sin2000t KFM评分标准：1、正确回答出最大频偏和带宽各得2分；2、正确回答出f(t)得4分。 23、（8分）因为：SNR?[S/?E]dB?4.77?20lgD?6.02n 其中：D是信号有效值与最大量化电平的比值。 (D?Am2?1(Am)， V2V)20lgD?20lg(Am1A)?20lg()?20lg(m)?3.01dB??40dB?3.01dB VV2带入公式可算出SNR等于34dB。 评分标准：1、正确回答出SNR关系式得3分；2、正确回答出D关系式得3分；3、正确计算出SNR得2分。 4、（10分）八进制23对应着二进制为010011，所以本原多项式为X4+X+1。 m序列发生器方框图如下： （2）初始状态：0 0 0 1 状态转移过程：1 0 0 0 末级输出：1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 m序列为100011110101100 D1 D2 D3 D4 评分标准：1、正确写出本原多项式表达式得2分；2、发生器方框图正确得3分；3、求解过程正确得3分；4、m序列正确得2分。 5、（12分）（1）输入数据为1 1 0 1 0 0 0 1 0 相对码： 1 0 0 1 1 1 1 0 0 (2)DPSK 发送方框图 二进制信息 相对码 双极性码 DPSK信号 ————? 差分编码 ———? 极性变换 ————? 相乘器 ————? ↑ 载波发生器 （3）DPSK载波发生的相位：第一个比特的DPSK信号的载波相位为0相 输入数据为 1 1 0 1 0 0 0 1 0 相对码： 1 0 0 1 1 1 1 0 0 载波相位： 0 π π 0 0 0 0 π π 评分标准：1、正确画出相对码得3分；2、正确画出DPSK方框图得3分；（3）、正确画出载波相位得4分。 西南科技大学2011-2012-2学期 《通信原理》本科期末考试试卷（B卷） 课程代码 2 2 3 9 9 4 7 0 0 命题单位 信息学院：通信教研室 一、填空题（每空1分，共20分） 1、输出信噪比是描述模拟通信系统的 指标，常用单位是 。 2、由4个符号所组成的离散信源，当信源符号出现统计独立且概率分布满足 时信源熵最大，此时信息熵为 bit/符号。 3、高斯白噪声是指噪声的概率密度服从 分布，功率谱密度服从 分布。 4、希尔伯特变换用于宽带调频系统，实质上是一个 网络，对输入信号f(t)中的任意频率分量 。 5、为改善调频系统的信噪比，在发送端对输入信号的高频分量的提升称为 ，解调后对高频分量的压低称为 。 6、根据抽样定理，如果要对频带限制在f以下的低通信号进行抽样，则抽样频率fs必须满足 。 7、PCM30/32制式中一复帧包含有 个基群帧，而每一基群帧又包含有 个时隙，每个时隙包含有 比特。 8、简单增量调制的量化信噪比与 的三次方成正比。 9、均匀量化不过载量化噪声与信号的统计特性无关，只和 有关。 10、数字系统中串扰较严重时，我们可以利用 对系统的幅频和相频特性进行补偿。 11、PSK调制相干解调的关键是要产生一个 载波。 12、双极性非归零码中的双极性是指 。 13、根据奈奎斯特第一准则，传输速率为8.448 Mbit/s 的二进制数字信号，在理想情况下要求最小传输信道的带宽为 。 二、单选题（每题2分，共10分） 1、设基带信号是最高频率为3.4KHz的语音信号，则AM信号带宽为 ，SSB信号带宽为 。 （ ） A. 3.4kHz 1.7kHz C. 6.8kHz 3.4kHz 2、单频正弦信号频率fm=2kHz，调频指数βFM=4，调频信号的带宽为 。（ ） A. 2kHz C. 4kHz B. 20kHz D. 24kHz B. 3.4kHz 6.8kHz D. 13.6kHz 6.8kHz 3、已知某模拟信号频率范围为（11kHz~15kHz），对其进行数字化，其最小抽样频率为 。（ ） A. 4kHz C. 10kHz B. 8kHz D. 30kHz 4.下列基带传输码型中，存在线谱的是 。( ) A. 单极性非归零码 C. AMI码 B.占空比为50%的单极性归零码 D.双极性码非归零码 5. 下列数字调制系统中，传输相同信号占用传输信道最宽的是 。（ ） A. 2ASK C. 2FSK B. 2DPSK D. 64QAM 三、简答题（每题6分，共30分） 1、什么是奈奎斯特带宽？说明奈奎斯特第一准则：抽样点无失真传输的充要条件。 2、什么是门限效应？AM信号采用什么解调方法可能会出现门限效应？ 3、匹配滤波器的“匹配”二字的含义是什么？简要说明匹配滤波器的主要特征。 4、为什么2PSK调制会产生“相位模糊”？用什么方法来解决“相位模糊”？ 5、数字基带信号的功率谱有什么特点？它的带宽主要取决于什么？ 四、综合题（共40分） 1、已知电话信道的带宽为3.4kHz，求：1）接收端信噪比S/N=30dB时信道的容量；2）若要求该信道能传输6800b/s的数据，则接收端要求最小信噪比S/N为多少dB？（6分） 2、已经消息信号频带为300至3400HZ，用滤波法实现单边带调制，载频为20MHZ。假设带通滤波器过渡带只能做到中心频率的1%，画出单边带调制系统的方框图，标出各级载波频率。（8分） 3、某二进码序列如下，画出对应传号差分码和HDB3 码波形。（8分） 二进码序列： 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 4、采用QPSK调制传输9600bit/s数据，求： （1）画出QPSK调制系统的原理方框图； （2）求最小理论带宽； （3）如传输带宽不变，数据速率加倍，调制方式应如何改变。（10分） 5、若13折线A律编码器的过载电平V=5V，输入抽样脉冲幅度为 -0.9375V。设最小量化间隔为2个单位，最大量化器的分层电平为4096个单位。求输出编码器的码组，并计算量化误差。 编码表如下。（8分） 西南科技大学2011-2012-2学期 《通信原理》本科期末考试试卷（B卷） 参考答案及评分细则 课程代码 2 2 3 9 9 4 7 0 0 命题单位 信息学院：通信教研室 一、填空题（每空1分，共20分） 1、可靠性 dB 2、均匀分布(1/4 1/4 1/4 1/4) 2bit/符号 3、高斯 均匀 4、宽带相移 90度相移 5、预加重 去加重 6、大于2f 7、16 32 8 8、采样频率 9、量化间隔 10、频域均衡、时域均衡（或均衡） 11、同频同相 12、“1”“0”分别用正负电平表示 13、4.224MHz 二、选择题（每题2分，共10分） 1~5 CBCBC 三、简答题（每题6分，共20分） 1、无失真传输码元周期为T的抽样序列时，所需要的最小传输频带宽度为0-1/2T。1/2T称为奈奎斯特带宽。奈奎斯特第一准则：抽样点无失真传输的充要条件是：在本码元的抽样时刻上有最大值，其他码元的抽样时刻信号值为零，即抽样点上无码间串扰。 评分标准：1、正确回答出奈奎斯特带宽得2分；2、正确回答奈奎斯特第一准则得4分。 2、在小信噪比时，解调器输出信号无法与噪声分开，有用信号“淹没”在噪声中，这时输出信噪比不是按比例地随着输入信噪比下降，而是急剧下降，这种现象叫做门限效应。AM采用包络检波法可能会出现门限效应。 评分标准：1、正确回答出门限效应概念得4分；2、正确回答出包络检波得2分。 3、匹配滤波器的“匹配”是指输出信噪比达到最大；匹配滤波器的主要特征：滤波器的传递函数与信号功率谱的复共轭成正比；输出信号是输入信号自相关函数的K倍；匹配滤波器的冲击响应是输入信号S(t)的镜像平移；输出最大信噪比为的能量。 评分标准：1、正确回答出匹配含义得2分；2、正确回答出匹配滤波器的主要特征得4分。 4、PSK相干解调时恢复出的本地载波可能与所需要的理想本地载波同相，也可能反相，这种相位关系的不确定称为“相位模糊”。在调制器输入前的数字信号采用差分编码的方法解决“相位模糊”。 评分标准：1、正确回答出“相位模糊”原因得4分；2、正确回答出差分编码得2分。 5、数字基带信号s(t)的功率谱密度Ps(ω)通常包括两部分：由交变波形成的边续谱Pu(ω)及由稳态波形成的离散谱Pv(ω)。其中连续谱总是存在的，而离散谱在某些特殊情况下不存在或某些离散谱分量不存在； 数字基带信号的带宽主要取决于连续谱。 评分标准：1、正确回答出功率谱特点得4分；2、正确回答出带宽取决于连续谱的得2分。 2ES。ES为观察间隔内信号no四、综合题（共40分） 1、（6分）根据C=Wlog21+S(N，算出信道容量 )C=3400log2(1+1000)=3.39′104b/s。 S/N=2C/W-1≥2R/W-1 （1） =26800/3400-1=3，所以S/N为10log3=4.77dB 评分标准：1、正确写出C公式得3分；2、正确计算出信道容量C得1分；3、正确写出公式（1）得1分；4、正确计算出S/N得1分。 2、（8分）需要三级调制。 评分标准：1、正确画出三级调制得4分；2、正确回答出载频得4分。 3、（8分）二进码序列： 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 二进码序列： 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1传号差分码： B+0B-B+000V+000B-B+B-00V-00B+HDB3码： 评分标准：1、正确画出传号差分码得3分；2、正确画出HDB3码得5分，（填充节各1分共2分，归零码1分，交替变换2分）。 4、（10分） （2）B=R9600==4800Hz log42（3）数据速率加倍，频带利用率加倍，logM=4,因此 M=16,采用16PSK 评分标准：1、原理框图正确得4分；2、最小理论带宽计算正确得3分；3、16PSK回答正确得3分。 5（8分）、将输入信号转换成量化单位为：因为小于0，故C1=0；-0.9375*4096/5=-768，768大于512，输入信号落入第五段，故C2C3C4=101；(768-512)/32=8，所以段内编码落入第8段，C5C6C7=1000，所以编码后码组为0 111 1000。 编码码组为0 111 1000，输出的量化电平值为-（512+8*32+32/2）=-784，量化误差为-768+784=16。 评分标准：1、编码中C1正确得1分；C2C3C4正确得3分；C5C6C7正确得3分；2、量化误差正确得1分。