通信原理-期末复习-.ppt

各章各章习题详习题详解解电电气学院气学院 电电子工程系子工程系林林 霏霏1考考试试介介绍绍n考考试试方式：方式：闭闭卷卷n成成绩绩评评定定：70%考考试试成成绩绩+10%实实验验成成绩绩+20%平平时时成成绩绩n题题目目类类型型n填空填空题题n选择题选择题n简简答答题题n综综合合计计算算题题2第一章第一章 复复习习通信系通信系统组统组成：三个模型成：三个模型信息量：信息量：主要主要性能指性能指标标模模拟拟系系统统数字系数字系统统有效有效传输带宽传输带宽BSO/NO有效性有效性传输传输速率：速率：RB,Rb，定定义义频带频带利用率利用率：B,b，定定义义可靠性可靠性:Pe ,Pb3典型例典型例题题1n信息量及平均信息量的考察信息量及平均信息量的考察n某信源符号集由某信源符号集由A、B、C、D、E，F组组成，成，设设每个符号独立出每个符号独立出现现，其出，其出现现概率分概率分别为别为1/2，1/4,1/8，1/16，1/32，1/32。试试求求n（1）每个符号的信息量分）每个符号的信息量分别为别为多少？多少？n（2）该该信息源符号的平均信息量。信息源符号的平均信息量。n（3）该该信源的最大可能平均信息量，条件是什么信源的最大可能平均信息量，条件是什么？n课课后后题题16.4典型例典型例题题2n码码元速率和信息速率的定元速率和信息速率的定义义及关系及关系n四四进进制系制系统统中每秒中每秒传输传输1000个四个四进进制符制符号，求此系号，求此系统统的的码码元速率和各符号独立元速率和各符号独立等概等概时时的信息速率。的信息速率。n课课后后题题19.5典型例典型例题题3n误码误码率与率与误误信率概念的考察信率概念的考察n课课后后题题1106第第3章章 随机随机过过程程n随机随机过过程概念程概念n随机随机过过程的数字特征程的数字特征n期望；期望；n方差；方差；n自相关函数自相关函数n宽宽（广（广义义）平）平稳稳随机随机过过程的条件程的条件n功率功率谱谱密度与自相关函数的关系密度与自相关函数的关系7n平平稳过稳过程的平均功率程的平均功率n时时域；域；n频频域域n输输出随机出随机过过程的功率程的功率谱谱密度密度8n窄窄带带随机随机过过程程n两种表达式两种表达式n同相与正交分量的同相与正交分量的统计统计特征；特征；n包包络络与相位的与相位的统计统计特征。特征。n正弦波加窄正弦波加窄带带随机随机过过程程n两种表达式；两种表达式；n包包络络的的统计统计特征。特征。9n白噪声白噪声n功率功率谱谱密度；密度；n自相关函数自相关函数n带带通白噪声（窄通白噪声（窄带带高斯白噪声）高斯白噪声）n功率功率谱谱密度；密度；n自相关函数；自相关函数；n平均功率。平均功率。10典型例典型例题题n一个随机一个随机过过程程满满足足宽宽平平稳稳的条件是什么？的条件是什么？n已知噪声已知噪声n(t)的自相关函数的自相关函数为为 ，则则该该信号的平均功率信号的平均功率为为S=_。n窄窄带带高斯噪声有哪两种表示方法？它高斯噪声有哪两种表示方法？它们们各各具有什么具有什么样样的的统计统计特性？特性？11第第4章章 信道信道n信道的分信道的分类类n信道模型信道模型n调调制信道模型：制信道模型：线线性网性网络络n乘性干乘性干扰扰，加性干，加性干扰扰n恒参信道，随参信道恒参信道，随参信道n编码编码信道模型信道模型n转转移概率、二移概率、二进进制制编码编码信道模型信道模型误码误码率公式率公式12第第4章章 信道信道n信道特性信道特性对对信号信号传输传输的影响的影响n随参信道：多径随参信道：多径传传播（概念）播（概念）n信道容量信道容量n信道容量公式及其意信道容量公式及其意义义nAWGN信道中最大信息速率信道中最大信息速率n带带宽宽、信信号号功功率率与与噪噪声声功功率率谱谱密密度度三三种种参参数数的的变变化化对对信信道道容容量量的影响。的影响。13典型例典型例题题1n1.彩色彩色电视图电视图像有像有5 105个像素个像素组组成，成，每个像素有每个像素有64种彩色度，每种色度有种彩色度，每种色度有16个亮度等个亮度等级级。如果所有才色度与亮度相。如果所有才色度与亮度相互独立，且出互独立，且出现现机会均等；机会均等；n计计算算1秒秒传传送送100个画面所需要的信道容量；个画面所需要的信道容量；n若若S/N=30dB，传传送所需要的送所需要的带宽带宽是多少是多少？14典型例典型例题题2n一幅一幅图图像在像在电话线电话线上上实现传实现传真真传输传输，大，大约约2.25 105个像素，每个像素有个像素，每个像素有12个亮度个亮度等等级级，亮度等概率，亮度等概率，电话电电话电路具有路具有3kHz的的带宽带宽和和30dB的信噪比，的信噪比，试试求在求在该电话线该电话线上上传输传输一一张传张传真真图图片需要的最小片需要的最小时间时间。n分析：分析：n一幅一幅传传真真图图的信息量是多少？的信息量是多少？I=?n信息速率是多少？（不超信息速率是多少？（不超过过信道容量信道容量,C=?）n所需所需时间时间等于多少？等于多少？t=I/Rb15第第5章章 模模拟调拟调制系制系统统n幅度幅度调调制原理制原理n幅度幅度调调制抗噪声性能分析制抗噪声性能分析n角角调调制原理制原理n调频调频系系统统抗噪声性能分析抗噪声性能分析16AM信号的信号的产产生与解生与解调调 相干解相干解调调 包包络检络检波波包包络检络检波器波器sAM(t)mo(t)17AM信号信号时时域与域与频频域波形域波形图图18双双边带调边带调制制解解调调DSB信号的信号的产产生与解生与解调调19载载波、基波、基带带信号、信号、DSB信号及它信号及它们们的的频谱频谱 20滤滤波法波法产产生生SSB信号及相干解信号及相干解调调21SSB-SC的的频谱频谱 边带滤边带滤波器波器 22幅度幅度调调制信号的表示制信号的表示调制方式时域表示频域表示AMDSBSSBVSB23角角调调制制nPM波：波：KP，由由调调制制电电路路结结构确定的每构确定的每输输入入单单位幅度信号所引位幅度信号所引起的已起的已调调波相位偏移量，波相位偏移量，单单位位为为 rad/VnFM波：波：Kf，由由调调制制电电路路结结构确定的每构确定的每输输入入单单位幅度信号所引位幅度信号所引起的已起的已调调波波频频率偏移量，率偏移量，单单位位为为 rad/(s.V)或或Hz/V24FM频谱频谱、带宽带宽nNBFM带宽带宽：n近似近似为为2fmnWBFM带宽带宽：n卡森公式卡森公式25有效性与可靠性有效性与可靠性调制系统带宽G输出信噪比门限效应应用DSB相干解调2fH2无SSB相干解调fH1无AM包络检波2fH有AM相干无FM单频基带信号2(mf+1)fH3mf2(mf+1)有26典型例典型例题题（简简答）答）n什么是什么是门门限效限效应应？门门限效限效应应的有无取决于什么的有无取决于什么？n若已知若已知调调制信号制信号频频率率为为fm，调调幅信号幅信号AM为为100%调调制。在接收功率制。在接收功率Si相等，相等，信道噪声功信道噪声功率率谱谱密度密度n0相同相同时时，试试比比较较AM与与DSB系系统统的的有效性与可靠性的高低。（可靠性能的比有效性与可靠性的高低。（可靠性能的比较给较给出数学推出数学推导导）nDSB与与SSB系系统统的抗噪声性能是否一致，的抗噪声性能是否一致，请给请给出理由。出理由。nDSB或或SSB信号能否采用包信号能否采用包络检络检波器解波器解调调？为为什么？什么？27典型例典型例题题（计计算）算）n课课后后题题51；n课课后后题题59.28第第6章章 数字基数字基带传输带传输系系统统n基本的数字基基本的数字基带带信号波形的信号波形的绘绘制制n二二进进制数字基制数字基带带信号的功率信号的功率谱谱密度密度连续谱连续谱离散离散谱谱29基基带传输带传输的常用的常用传输码传输码型型nAMI码码的的编译码编译码nHDB3码码的的编译码编译码30数字基数字基带传输带传输系系统统模型模型d(t)n(t)GT()C()GR()抽抽样样判决器判决器 GR()s(t)nR(t)r(t)设输设输入基入基带带信号：信号：系系统总统总特性：特性：r(t)在第在第K个个码码元抽元抽样时样时刻的取刻的取值值:ISI31抽抽样时样时刻无刻无ISIISI条件：奈奎斯特第一准条件：奈奎斯特第一准则则n频频域条件：奈奎斯特第一准域条件：奈奎斯特第一准则则n时时域条件域条件32无无码间码间串串扰扰的的传输传输特性的特性的设计设计n理想低通特性理想低通特性n奈奎斯特奈奎斯特带宽带宽；n奈奎斯特速率；奈奎斯特速率；n最高最高频带频带利用率。利用率。n余弦余弦滚滚降系降系统统n最高最高频带频带利用率利用率33n如何衡量基如何衡量基带传输带传输系系统统以某速率以某速率传输时传输时的性能？的性能？n有无有无ISIn频带频带利用率利用率 n拖尾拖尾长长短或短或时时域波形衰减快慢域波形衰减快慢h(t)tn物理物理实现实现的的难难易程度易程度346.5 无无ISI基基带带系系统统的的误码误码率分析率分析 抗噪声性能分析模型抗噪声性能分析模型n(t):AWGNnR(t)是什么随机是什么随机过过程？瞬程？瞬时值时值的一的一维维概率密度函数概率密度函数抽抽样时样时刻刻x(t)的的值值x(kTs)如何表示？分如何表示？分发发送送“0”，发发送送“1”两种情况两种情况350抽抽样值样值的概率密度曲的概率密度曲线线)(0 xf)(1xfdV)1/0(P)0/1(PxAA-采用双极性采用双极性传输时传输时抽抽样时样时刻接受信号的刻接受信号的值值：36基基带传输带传输系系统总统总的的误码误码率可表示率可表示为为：最佳判决最佳判决门门限及限及0 0、1 1等概等概时时的系的系统误码统误码率率376.7 部分响部分响应应系系统统n第第I类类部分响部分响应应系系统统n手段与目的；手段与目的；n波形波形图图；n预编码预编码相关相关编码编码模模2判决判决38典型例典型例题题（简简答）答）n课课后后题题61；n课课后后题题67；nHDB3码码的波形如下的波形如下图图所示，所示，还还原出其原出其对应对应的消息的消息代代码码序列序列HDB3码码：0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 消息消息码码：0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 039典型例典型例题题n试试分析双（分析双（单单）极性数字基）极性数字基带传输带传输系系统统的抗噪声性能；的抗噪声性能；n课课后后题题611；n课课后后题题612；n课课后后题题613。40第第7章章 数字数字带带通通传输传输系系统统n二二进进制数字制数字调调制的原理制的原理n基本概念基本概念n时时域表示（表达式及波形）域表示（表达式及波形）nPSD及及带宽带宽n调调制与解制与解调调（原理框（原理框图图及波形）及波形）n误码误码率（抗率（抗AWGN噪声性能）噪声性能）n分析模型、噪声模型及表示分析模型、噪声模型及表示n分析方法、步分析方法、步骤骤nP(1/0),P(0/1);f0(x),f1(x);n利用第三章利用第三章结论结论及概率及概率论论知知识识n分析分析结结果：果：误码误码率公式率公式41典型例典型例题题n若采用若采用OOK方式方式传传送二送二进进制数字信息，制数字信息，已知已知码码元速率元速率RB=4106 B，接收端解，接收端解调调器器输输入信号振幅入信号振幅a=100 V，信道噪，信道噪声声为为加性高斯白噪声，其加性高斯白噪声，其单边单边功率功率谱谱密密度度n02.510-17W/Hz.求：求：n（1）非相干接收）非相干接收时时，系，系统统的的误码误码率；率；n（2）相干接收）相干接收时时，系，系统统的的误码误码率。率。42典型例典型例题题nP205，例，例题题72；n在在电话电话信道信道传输传输数字信号数字信号时时，采用，采用2FSK调调制方式。已制方式。已知知码码元元传输传输速率速率为为1200 B，载频载频分分别为别为1200 Hz（对对应应“1”码码）和）和2400 Hz（对应对应“0”码码）。）。发发送的二送的二进进制制信息符号信息符号为为101110。n（1）试试画出画出2FSK调调制器原理框制器原理框图图和和发发送信号送信号时间时间波形；波形；n（2）若接收端采用相干解）若接收端采用相干解调调，画出解，画出解调调器原理框器原理框图图和和各点波形。（至少包括各点波形。（至少包括5个波形）；个波形）；n（3）当解）当解调调器器输输入信噪比入信噪比为为10dB时时，试计试计算解算解调调器器输输出的出的误码误码率。率。43典型例典型例题题n设发设发送的送的绝对码绝对码序列序列为为 011010，采用，采用2DPSK系系统传输统传输。已知。已知载载波波频频率率为为2400Hz，码码元速率元速率为为1200 Baud。n（1）将）将绝对码转绝对码转化成相化成相对码对码，并画出，并画出2DPSK已已调调信号波形；信号波形；n（2）画出功率）画出功率谱谱密度示意密度示意图图；n（3）接收端采用差分相干解）接收端采用差分相干解调调，画出解，画出解调调系系统统原原理理图图；n（4）画出解）画出解调调系系统统的各点波形的各点波形.44典型例典型例题题n设发设发送的送的绝对码绝对码序列序列为为10110，采用，采用2DPSK方式方式传输传输。已知。已知码码元速率元速率为为3600B，载载波波频频率率为为3600Hz。n（1）画出一种）画出一种调调制原理框制原理框图图；并画出已；并画出已调调波波形。（形。（=，表示，表示“1”）n（2）若采用相干解）若采用相干解调调-码码反反变换变换方式方式进进行解行解调调，画出解画出解调调原理框原理框图图。n（3）若接收端信号功率）若接收端信号功率为为1mW，信道噪声，信道噪声单单边边功率功率谱谱密度密度为为10-8W/Hz,计计算系算系统误码统误码率。率。45典型例典型例题题n已知数字信息已知数字信息1011010，码码元速率元速率为为1200波波特，特，载载波波频频率率为为1200Hz，解，解调调器器输输入端信噪入端信噪比比r=10dBn（1）请请分分别别画出画出 2PSK、2DPSK的波形；的波形；n（2）采用）采用2PSK传输时传输时的系的系统误码统误码率；率；n（3）采用）采用2DPSK传输传输，差分相干解，差分相干解调时调时的系的系统误统误码码率。率。46典型例典型例题题n二二进进制数字制数字调调制系制系统统性能的比性能的比较较n可靠性（可靠性（误码误码率）；率）；n有效性（有效性（带宽带宽）；）；n对对信道特性信道特性变变化的敏感性。化的敏感性。47第第9章章 模模拟拟信号的数字信号的数字传输传输n理想抽理想抽样样n内容；内容；n抽抽样样信号信号时时域、域、频频域波形特点；域波形特点；n恢复。恢复。n实际实际抽抽样样（PAM）n曲曲顶顶抽抽样样；n平平顶顶抽抽样样。48量化量化间间隔隔为为：量化区量化区间终间终点：点：量化量化电电平取量化区平取量化区间间中点：中点：均匀量化均匀量化均匀量化的缺点均匀量化的缺点49脉冲脉冲编码调编码调制制n系系统组统组成成n码码型型选择选择、位数、位数选择选择、码码位安排位安排n编码编码、译码译码n抗噪声性能抗噪声性能50典型例典型例题题（简简答）答）n给给出出A律律13折折线线中中x轴轴、y轴轴各段的各段的长长度度与斜率，并与斜率，并说说明明13折折线线名称的由来；名称的由来；n简简述理想抽述理想抽样样与与实际实际抽抽样样（PAM）的）的联联系与区系与区别别。n载载波；波；n带宽带宽；n信号的恢复。信号的恢复。51典型例典型例题题n已知抽已知抽样值样值取取值值范范围为围为-5,5V,某某时时刻刻抽抽样值为样值为+1.2V，对该对该抽抽样值进样值进行行A律律PCM编码编码，试试求：求：n（1）编码输编码输出出码组码组；n（2）量化）量化误误差；差；n（3）7位幅度位幅度码对应码对应的的11位位线线性性码码。52典型例典型例题题n一模一模拟拟信号被抽信号被抽样样,量化量化编码为编码为PCM信号信号,量化量化电电平平级级数数为为128,且另加且另加1bit作作为码为码字的同步字的同步码码。该该PCM信号在信号在滚滚降系数降系数=1,带宽带宽B=24KHz的信道中的信道中传输传输.试试求求:n（1）通）通过过信道信道码码元元传输传输速率速率.n（2）模）模拟拟信号的最高信号的最高频频率是多少率是多少?53典型例典型例题题n课课后后题题910；n课课后后题题913。54第第10章章 数字信号的最佳接收数字信号的最佳接收n数字信号的最佳接收数字信号的最佳接收n最小最小错误错误概率概率n似然比准似然比准则则（最大似然比准（最大似然比准则则）n相关接收机相关接收机n最大信噪比最大信噪比n匹配匹配滤滤波器波器n冲激响冲激响应应n最大最大输输出信噪比出信噪比n匹配匹配滤滤波器接收机波器接收机n理想信道最佳理想信道最佳传输传输系系统统55典型例典型例题题n某二某二进进制数字制数字传输传输系系统统采用匹配采用匹配滤滤波器构成最波器构成最佳接收机。接收机两个佳接收机。接收机两个输输入信号入信号 和和 波形波形如如图图所示。所示。n（1 1）试试画出匹配画出匹配滤滤波器形式的最佳接收机原理波器形式的最佳接收机原理图图，并确定接收机两个匹配并确定接收机两个匹配滤滤波器的波器的单单位冲激响位冲激响应应的的时时间间波形；波形；56