湖南大学通信原理期末2011A(答案)3

第1页共3页参考答案一、填空题(每空2分，共30分)1.数字通信系统的有效性可用（传输速率、频带利用率）来衡量，数字通信系统的可靠性可用（差错率或误码率）来衡量；模拟通信系统的可靠性可用（接收端解调器输出信噪比）来衡量。2.传输多路信号有三种复用方式，分别是（时分复用）、（频分复用）、码分复用。3.对最高频率为fH的低通模拟信号进行抽样，抽样频率应满足的条件是（大于等于2fH）。4.已知某编码仅有的两个许用码组为0000、1111。若用于检错，最多能检出（3）位错。若用于纠错，最多能纠正（1）位错码。5.基带传输系统中无码间串扰的时域条件是（基带传输系统的冲击响应仅在本码元抽样时刻上有最大值，并在其余码元抽样时刻均为零；或h(kTs)=1，k=0；h(kTs)=0，else）。6.模拟信号数字化过程包括抽样、（量化）、（编码）三个步骤。7.OFDM的中文名称为（正交频分复用）。8.设某基带传输系统的频带宽度为4KHz，若采用理想低通传输，则无码间干扰传输的最大可能符号速率为（8K）波特。若采用滚降因子1的升余弦滚降传输系统，则无码间干扰传输的最大可能符号速率为（4K）波特。若采用第四类部分响应系统传输16进制码元时，其频带利用率为（8）b/s/Hz。二．选择题（4×2=8分）1．在PCM中，对语声信号采用非均匀量化的理由是（b）（a）小信号出现概率小，大信号出现概率大；（b）小信号出现概率大，大信号出现概率小；（c）语声信号均匀分布（d）不会引起频谱重叠2．采用半占空归零波形的AMI码序列的功率谱密度是（c）zHf0bRbRbR2afPzHf0bR2bR4bfPbR4bR2bR2zHf0bR2bR4fPbR4bR2zHf0bRbRbR2fPbR2cd3．某数字调制系统的信号在信道传输中受到均值为零、双边功率谱密度为20N的加性宽带白高斯噪声的干扰。若给定系统的输入信息速率、给定数字调制信号的平均发送功率，请问下列何种数字调制方式能使误比特率最小并且系统的频带利用率最高。（c）（a）OOK（b）相位不连续FSK（c）QPSK（d）2PSK4．设基带传输系统的发送滤波器、信道及接收滤波器组成的总特性为fH，若要求以2400波特的速率进行传输，图中何种fH满足抽样点无码间干扰的条件？（d）abdzHf0fH11800-1800zHf0fH11500-1500zHf0fH11500-15000.5zHf0fH13000-3000(c)升余弦特性5.0第2页共3页三．问答题（5×6=30分）1.简述数字通信系统的优点和评价数字通信系统的主要性能指标。答：优点有（1）抗干扰能力强；（2）差错可控；（3）易加密；（4）易于与现代数字信号处理技术相结合；（5）易于集成，小型化、轻量化。性能评价指标：有效性指标（1）传输速率；（2）频带利用率。可靠性指标：差错率（1）误码率；（2）误信率。2.简述线性调制、非线性调制的概念。PM是否属于线性调制？答：线性调制是指已调信号的频谱完全是调制信号频谱在频域内的简单搬移，且这种搬移是线性的，即搬移前后的频谱形状不变；幅度调制通常又称为线性调制；常见的线性调制方式有AM、DSB_SC、VSB、SSB等。非线性调制指已调信号频谱不是调制信号频谱在频域的线性搬移，而是调制信号频谱在频域上的非线性变换的调制方式；角度调制（FM、PM）是典型的非线性调制。PM不是线性调制，是非线性调制。3.什么是码间串扰？什么是部分响应？答：码间串扰：当前码元a（i）之外的其他码元在当前码元抽样时刻的贡献，对当前码元a（i）的判决所起的干扰作用，称为码间串扰值；码间串扰值会影响判决，从而产生码间串扰。部分响应：为了消除码间串扰，要求把基带传输系统的总特性设计成理想低通特性，或者等效的理想低通特性。然而，对于理想低通特性系统而言，其时域冲激响应为波形。这个时域波形的特点是频谱窄，而且能达到理论上的极限传输速率2Baud/Hz，但其缺点是第一个零点以后的尾巴振荡幅度大、收敛慢，从而对定时要求十分严格。若定时稍有偏差，极易引起严重的码间串扰。当把基带传输系统总特性设计成等效理想低通传输特性，例如采用升余弦频率特性时，其冲击响应的“尾巴”振荡幅度虽然减小了，对定时要求也可放松，但所需要的频带却加宽了，达不到2Baud/Hz的速率（升余弦特性时为1Baud/Hz），即降低了系统的频带利用率。可见，高的频带利用率与波形“尾巴”衰减大、收敛快是相互矛盾的，这不利于高速率的数据传输。事实上，存在一些“尾巴”衰减快、波形收敛迅速的传输波形，其频带利用率可高达2Baud/Hz，与理想低通特性系统等效，通常把这种波形称为部分响应波形；利用这种波形进行数据传输的基带传输系统称为部分响应系统。4.简述MSK信号的特点。答：最小移频键控（MSK）信号的特点：包络恒定、带宽最小、相位连续、严格正交的2FSK信号。带宽最小：最小频率间隔是1/2TS；最大频偏为1/4TS；每个码元周期是1/4载波周期的整数倍；相位连续：前一码元结束时的总相位等于后一码元开始时的总相位；一个码元周期内相位变化±π/2；严格正交：I分量载波为cos(wct)，Q分量载波为sin(wct)；5.已知信息代码是0110000110000110，请求出其AMI码和HDB3码并画出相应波形。答：AMI码为01-100001-100001-10；或0-110000-110000-110；HDB3码为：计算题（32分）1.一个由字母A、B、C、D组成的字，对于传输的每一个字母用二进制脉冲编码，00代替A，01代替B，10代替C，11代替D，每个脉冲宽度为5ms。（6分）（1）不同的字母等概率出现时，试计算传输的平均信息速率；（2）若每个字母出现的概率分别为PA=1/5，PB=1/4，PC=1/4，PD=3/10，试计算传输的平均信息速率。解：Ts=5×10-3；M=4；RB=1/(2×5×10-3)=100Baud；（1）Rb=RB×log2M=100×log24=100×2=200bps；（2）平均信息量H=(log25)/5+(log24)/4+(log24)/4+(log210)/10=1.985bit/symbol第3页共3页平均信息速率Rb=RB×H=100×1.985=198.5bps2.某一待传输的图片约含62.510个像素，为了很好地重现图片，需要将每像素量化为16个亮度电平之一，假若所有这些亮度电平等概率出现且互不相关，并设加性高斯噪声信道中的信噪比为30dB，试计算用3分钟传送一张这样的图片所需的最小信道带宽（假设不压缩编码）。（6分）解：由题可知S/N=30dB=1000；信息量/像素=log2（16）=4bit；信息量/幅图=2.5×106×4=10×106bit=107bit；信息速率=107/（3×60）=106/18=5.56×104Kbps；信道容量C=Blog(1+S/N)必须大于等于信息速率C=B×log2(1+S/N)=B×log2(1+1000)=B×log21001B×log21001≥5.56×104B≥5.56×104/log21001≈5572.3Hz3．若某2FSK系统的码元传输速率为6110B，数字信息为“1”时的频率1f为9.8MHz，数字信息为“0”时的频率2f为10.6MHz，输入接收端解调器的信号振幅为a=20uV。信道加性噪声为高斯白噪声，且其单边功率谱密度180510/nWHz。试求：（10分）（1）2FSK信号的频带宽度；（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。解：由题可知RB=1×106Baud；f1=9.8×106Hz；f2=10.6×106Hz；由a=20uV=20×10-6V=2×10-5V，n0=5×10-18W/Hz可知，r=a/(2n0)=2×10-5/(2×5×10-18)=2×1012（1）B2FSK≈∣f2-f1∣+2fs=∣10.6×106-9.8×106∣+2×1×106=0.8×106+2×106=2.8×106Hz；（2）Pe=(1/2)e-r/2=0.5×e-(2×10^12)/2=0.5×e-10^12=……（3）由于r1，Pe=（1/2）×erfc(sqrt(r/2))≈(1/(sqrt(2×pi×r)))×e-r/24.采用13折线A律编码，设最小的量化级为1个单位，已知抽样脉冲值为﹣630单位，（1）写出此时编码器输出的码字，并计算量化误差；（2）对应于该码字(不包括极性码)的均匀量化的11位码（采用自然二进制码）。（10分）解：由题可知Is=-630；（1）设编出的8位码组用c1c2c3c4c5c6c7c8表示，则：极性码c1：抽样值-630为负极性，c1=0；段落码c2c3c4：630位于第7段，c2c3c4=110；段内码c5c6c7c8：对于第7段落，其量化间隔为：(1024-512)/16=32（量化单位）段内码的计算方法为：（635-512）/32=3…27，c5c6c7c8编为0011输出码字为：01100011，相应的量化电平为：512+3×32=608（量化单位）则量化误差为：630-608=22（量化单位）（2）608的11位均匀量化编码为：608=512+64+32，即29+26+25，即01001100000