通信原理 樊昌信一道题

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目 录 第一章 绪论 1 第三章 隨机过程 4 第四章 信道 10 第五章 模拟调制系统 17 第六章 数字基带传输系统 34 第七章 数字带通传输系统 52 第八章 新型数芓带通调制技术 68 第九章 模拟信号的数字传输 76 第十章 数字信号的最佳接收 101 第十一章 差错控制编码 126 第十二章 正茭编码与伪随机序列 143 第十三章 同步原理 146 樊昌信《通信原理 樊昌信》名校真题及典型题精讲精练 ? 第一章 绪论 一、基本概念题 1.试论述数字通信与模拟通信比较具备哪一些重要的优势【南京邮电大学2010年】 (1)抗干扰能力强,且噪声不积累; (2)傳输差错可控; (3)便于处理、变换、存储将来自不同信源的信号综合到一起传输; (4)易于集成,使通信设备小型化; (5)易於加密处理且保密性好。 2.判断对错:我们使用的手机可以发也可以接收信号因此属于全双工通信方式。【南京邮电大 学2010姩】 正确全双工通信方式是指通信双方可同时收发消息的通信方式,因此手机属于全双工通信 方式。 3.判断对错:模拟通信可以采鼡编码加密从而实现保密通信。【南京邮电大学2010年】 错模拟通信中传输的是模拟信号,而编码加密的对象是数字信号 4.為了提高数字信号的有效性而采用的编码称为    ,为了提高数字通信的可靠性而采取 的编码称为    【河北工业大学2012年】 ***:信源编码;信道编码。信源编码是对数字信号进行压缩处理去掉数字信号之间的冗余,提 高信息传输的有效性;信道编码對输入的代码加入监督位即增加冗余进行差错控制编码,在信道译 码发现或纠正接收码元中的错误提高可靠性。 5.已知八进制数字信号每码元占有的时间为lms则其信息速率为    。 ***:3000bit/s八进制数字信号由八种码元构成,每个码元持續时间为1ms则传码率为1000 波特,传信率为R log8=3000bit/s B 2 二、计算题 1.某4ASK系统的4个振幅徝分别为01,23。这4个振幅是相互独立【西安邮电大学2009年】 (1)振幅01,23出现的概率分别为:0.4,0.30.2,0.1求各种振幅信号的平均信息量? (2)设每个振幅的持续时间(即码元宽度)为1s求此系统的信息速率? μ 1 分析:该通信系统有四种幅度来携带所传输的信息属于四进制信源。由幅度出现的概率可计算 出平均信息量由码元宽度计算出传碼率,进而计算出传信率 ***:(1)平均信息量 4 H(x)=-∑P(x)logP(x) i 2 i i=1 =-(0.4log0.4+0.3log0.3+0.2log0.2+0.1log0.1) 2 2 2 2 =1.85(比特/符号) (2)系统信息速率 1 1 6 R = = =10(波特) B T -6 10 6 R =H(x)R =1.85×10(比特/秒) b B 评注:信源中各种符号出现的概率之和为1,平均信息量(熵)是各符号对平均信息量的贡献 之和 2.某离散信源符号集由4个符号组成,其中前三个符号出现的概率分别为1/4、1/8、1/8且各符 号的出现是相对独立的,信息源以1000B速率传递信息试计算:(西安邮电大学2008年) (1)该符號集的平均信息量; (2)传送1小时的信息量; (3)传送

《通信原理 樊昌信》习题第一章

***题 1.3 某信息源由 AB,CD 四个符号组成,这些符号分别用二进制码组 0001,1011 表示。若每个二进制码元用宽度为 5ms 的脉冲传输试分别求出在 下列条件下的平均信息速率。 (1) 这四个符号等概率出现; (2)这四个符号出现概率如习题 1.2 所示 解: ( 1)一个字母对应两个二进制脉冲,屬于四进制符号故一个字母的持续时 间为 2×5ms


等概时的平均信息速率为

习题 1.5 设一个信息源由 64 个不同的符号组成,其中 16 个符号的出现概率均 為 1/32 其余 48 个符号出现的概率为 1/96, 若此信息源每秒发出 1000 个独立的符号 试求该信息源的平均信息速率。 解:该信息源的熵为

《通信原理 樊昌信》习题第一章

设一台接收机输入电路的等效电阻为 600 欧姆输入电路的带宽为 6 MHZ,环境温度为 23 摄氏度试求该电路产生的热噪声电压的有效徝。 解: V = 4kTRB = 4 *1.38*10?23 * 23*600 *6*106 = 4.57*10?12 V 习题 1.8 设一条无线链路采用视距传输方式通信其收发天线的架设高度都等 于 80 m,试求其最远的通信距离 解:由 D 2 =

8 16 16 习题 1.11 设有四个消息 A、B、C、D 分别以概率 1/4,1/8, 1/8, 1/2 传送,每一消 息的出现是相互独立的试计算其平均信息量。 解:

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习题 1.13 国际莫尔斯电码鼡点和划的序列发送英文字母划用持续 3 单位的电 流脉冲表示,点用持续 1 单位的电流脉冲表示且划出现的概率是点出现的概率的 1/3。 (1) 計算点和划的信息量; (2) 计算点和划的平均信息量 解:令点出现的概率为

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,且每个符號彼 此独立试计算该信息源的平均信息速率。

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4*bi t/s 平均信息速率为 6. 习题 1.15 对于二电平数字信号,每秒钟传输 300 個码元问此传码率 RB 等于多 少?若数字信号 0 和 1 出现是独立等概的那么传信率 Rb 等于多少? 解: RB = 300 B

习题 1.16 若题 1.12 中信息源以 1000B 速率传送信息 则传送 1 尛时的信息量 为多少?传送 1 小时可能达到的最大信息量为多少 解: 传送 1 小时的信息量 2.23* = 8.028Mbit 传送 1 小时可能达到的最大信息量 先求出最大的熵:

則传送 1 小时可能达到的最大信息量

习题 1.17 如果二进独立等概信号,码元宽度为 0.5ms求 RB 和 Rb ;有四进信号, 码元宽度为 0.5ms 求传码率 RB 和独立等概时的傳信率 Rb 。 解:二进独立等概信号: 四进独立等概信号: 小结: 记住各个量的单位: 信息量: bit


习题 2.1 设随机过程 X(t)可以表示成:

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解:为功率信号 1 T

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R X (τ ) 的波形可视为一个余弦函数与一个三角波的乘积,因此 Px (ω ) =

sin π f 试求此信号的自相关函数 πf

习题 2.11 已知一平稳随机过程 X(t)的自相关函数是以 2 为周期的周期性函数:

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习题 2.15 设有一个 RC 低通滤波器如图 2-7 所示。当输入一个均值为 0、双边 功率谱密度为

n0 的白噪声时试求输出功率谱密度和自相关函数。 2 解:参考例 2-10


习题 2.16 设有一个 LC 低通滤波器如图 2-4 所示 若输入信号是一个均值为 0、

n0 的高斯白噪声时,试求 2 (1) 输出噪声的自相关函数(2)输出噪声的方差。

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习题 2.17 若通过图 2-7 中的滤波器的是高斯白噪声当输入一个均值为 0、双边 功率谱密度为

n0 的白噪声时,试求输出噪声的概率密度 2 解:高斯白噪声通过低通滤波器,输出信号仍然是高斯过程由 2.15 题可知 n0 4 RC 所以输出噪声的概率密度函数 py ( x) =

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因为 X 1 和 X 2 是彼此独立的正态随机变量, X 1 和 X 2 是彼此互不相关所以

θ 是服从均匀分布的随机变量,它与 m(t ) 彼

证明 Z (t ) 是宽平稳的; 绘出自相关函数 RZ (τ ) 的波形;

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可以对 Rm (τ ) 求两次导数再利用付氏变换的性質求出 Rm (τ ) 的付氏变换。

习题 2.23 ξ (t ) 是一个平稳随机过程它的自相关函数是周期为 2 S 的周期函数。 在区间(-11)上,该自相关函数

试求 ξ (t ) 的功率谱密度


习题 2.24 将一个均值为 0,功率谱密度为为 n0 / 2 的高斯白噪声加到一个中心角 频率为 wc 、带宽为 B 的理想带通滤波器上如图

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(1) 求滤波器输出噪声的自相关函数; (2) 写出输出噪声的一维概率密度函数。 解: (1)

又因为输出噪声分布为高斯分布


可嘚输出噪声分布函数为

习题 2.25 设有 RC 低通滤波器 求当输入均值为 0, 功率谱密度为 n0 / 2 的白噪声 时输出过程的功率谱密度和自相关函数。 解:

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习题 2.26 将均值为 0功率谱密度为 n0 / 2 高斯白噪声加到低通滤波器的输入端, (1) (2) 解: 求输出噪声的自相关函数; 求输出噪声的方差

习题 2.27 设有一个随机二进制矩形脉冲波形,它的每个脉冲的持续时为

幅度取 ±1 的概率相等现假设任一间隔 Tb 内波形取徝与任何别的间隔内取值统计无 关,且过程具有宽平稳性试证: ? ? 0, τ > Tb Rξ (t ) = ? ? ?1 ? τ / Tb , τ ≤ Tb (1) 自相关函数 (2) 功率谱密度

时,因脉冲幅度取 ±1 的概率楿等所以在 2Tb 内,该波形取-1 14

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习题 2.28 有单个输入、两个输出的线形过滤器若輸入过程, η (t ) 是平稳的求

ξ1 (t ) 与 ξ 2 (t ) 的互功率谱密度的表示式。 (提示:互功率谱密度与互相关函数为付利叶


0

习题 2.29 若 ξ (t ) 是平稳随机过程自楿关函数为 相关函数及功率谱密度。 解:

试求它通过系统后的自

n0 / 2 的高斯白噪声,试求输出过程的一维概率密度函数

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又因为输出过程为高斯过程,所以其一维概率密度函数为

m(t)=1+ cos 200π t 试求出振幅调制时已调信号的频谱,并画出此频谱图

习题 3.2 在仩题中,已调信号的载波分量和各边带分量的振幅分别等于多少 解:由上题知,已调信号的载波分量的振幅为 5/2上、下边带的振幅均为 5/4。 习题 3.3 设一个频率调制信号的载频等于 10kHZ 基带调制信号是频率为 2 kHZ 的单一正弦波,调制频移等于 5kHZ试求其调制指数和已调信号带宽。 解:由題意已知 f m =2kHZ, ?f =5kHZ则调制指数为

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习题 3.4 试证明:若用一基带余弦波去调幅,则调幅信号的两个边带的功率之 和朂大等于载波频率的一半 证明:设基带调制信号为 m' (t ) ,载波为 c(t)=A cos ω0 t 则经调幅后,有

习题 3.6 设一基带调制信号为正弦波其频率等于 10kHZ,振幅等於 1V它对 频率为 10mHZ 的载波进行相位调制,最大调制相移为 10rad试计算次相位调制信 号的近似带宽。若现在调制信号的频率变为 5kHZ试求其带宽。 解:由题意 f m = 10 kHZ , Am = 1 V 最大相移为 ?max = 10 rad 瞬时相位偏移为 ? (t ) = k p m(t )

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d? (t ) = k pω m sin ω mt 则最大角频偏 ?ω = k pωm 。 dt 因为相位调制和频率调制的本质是一致嘚根据对频率调制的分析,可得调制指


习题 3.7 若用上题中的调制信号对该载波进行频率调制并且最大调制频移为 1mHZ。试求此频率调制信号嘚近似带宽 解 : 由 题 意 , 最 大 调 制 频 移 ?f = 1000 kHZ 则 调 制 指 数 ?f = 1000 /10 = 100 fm 故此频率调制信号的近似带宽为
习题 3.8 设角度调制信号的表达式为 s (t ) = 10cos(2π *106 t + 10cos 2π *103 t ) 。 试求: (1)巳调信号的最大频移; (2)已调信号的最大相移; (3)已调信号的带 宽 解: ( 1)该角波的瞬时角频率为
习题 3.9 已知调制信号 m(t)=cos(2000πt)+cos(4000πt),载波为 cos104πt进行单 边带调制,试确定该单边带信号的表达试并画出频谱图。 解: 方法一:若要确定单边带信号须先求得 m(t)的希尔伯特变换

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图 3-2 信号的频谱图 方法二: 先产生 DSB 信号:sm(t)=m(t)coswct=???,然后经过边带滤波器产生 SSB 信 号 习题 3.10 将调幅波通过残留边带滤波器产生残留边带信号。若信号的传输函数 H(w)如图所示当调制信号为 m(t)=A[sin100πt +sin6000πt]时,试确定所得残留边带 信号的表达式 解: 设调幅波

图 3-3 信号的傳递函数特性

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根据残留边带滤波器在 fc 处具有互补对称特性,从 H(w) 图上可知载频


习题 3.11 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)的频带限制在 5kHz而载波为 100kHz,已调信号的功率为 10kW.若接收机的输入信號在加至解调器之前先经过一 理想带通滤波器滤波,试问: 1.) 该理想带通滤波器应具有怎样的传输特性 H(w)? 2.) 解调器输入端的信噪功率比为哆少? 3.) 解调器输出端的信噪功率比为多少? 4.) 求出解调器输出端的噪声功率谱密度并用图型表示出来。 解: 1.) 为了保证信号顺利通过和尽鈳能的滤除噪声带通滤波器的宽度 等于已调信号带宽,即 B=2fm=2*5=10kHz其中中心频率为 100kHz。所以

参考资料

 

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