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一、填空题
1、在模拟通信系统中,有效性与已调信号带宽的定性关系是 ,可靠性与解调器输出信噪比的定性关系是 。
2、在AM、DSB、SSB、FM等4个通信系统中,可靠性最好的是 ,有效性最好的是 ,有效性相同的是 ,可靠性相同的是 。
3、在残留边带调制系统种,为了不失真地恢复信号,其传输函数H(w)应满足 。
4、某调频信号的时域表达式为,此信号的载频是 Hz,最大频偏是 Hz,信号带宽是 Hz,平均功率是 W。当调频灵敏度为时,基带信号的时域表达式为 。
5、在FM广播系统中,规定每个电台的标称带宽为180kHz,调频指数为5,这意味着其音频信号最高频率为 。
6、线性调制系统的已调波功率均决定于 的功率。角度调制的已调波功率则取决于 ,与调制信号功率的关系为 。
7、与PCM相比,DPCM的优点是可以减少 ,其理论基础是利用了模拟抽样信号的 性。
8、简单增量调制中所产生的两种量化噪声是 和 。
9、线性PCM的量化噪声与信号功率大小有关吗? ,它适用于动态范围 的信号。
10、在对数PCM中,量化噪声功率与信号功率的定性关系是 ,适用于动态范围
的信号。
11、工程上常用的两种对数PCM是 和 ,中国使用的是 。
12、在对数PCM中采用折叠二进制码的好处是 ,线性PCM的编码位增加1位,量化信噪比增大 dB。
13、均匀量化器的量化信噪比与编码位数的关系是 ,非均匀量化器可以提高 信号的量化信噪比。
14、线性PCM编码器的抽样信号频率为8kHz,当信息速率由下降到时,量化信噪比增大 dB。
15、对某模拟信号进行线性PCM编码,设抽样频率为8kHz,编码位数为7,则此PCM信号的信息速率为 ;当抽样频率不变而编码位数由7增大到12时,量化信噪比提高 dB。
16、对信号(V)进行增量调制编码,若取量化台阶为D=0.1(V),则不发生斜率过载的取样频率至少是 Hz。
17、采用A律13折线编码,设最小量化间隔为1个量化单位。已知抽样脉冲值为-252个量化单位,那么此时编码器的输出码组是 ,量化误差为 ,对应的12位线性码为 。
18、设二进制信息代码的码速率为1000Baud,则AMI码的码速率为 Baud;HDB3码的码速率为 Baud;数字双相码的码速率为 Baud。
19、设二进制信息代码的码速率为1000 Baud,则HDB3码波形、单极性不归零码波形、占空比为0.4的双极性归零码波形、差分码波形的谱零点带宽依次为 Hz、 Hz、
Hz、 Hz。
20、若四进制基带系统中的四个符号独立等概,信息速率为,则抽样判决器的位定位信号的重复频率为 Hz。
21、设信息速率为,则2ASK、2DPSK、MSK、QPSK以及16QAM信号的谱零点带宽分别为 Hz、 Hz、 Hz、 Hz、 Hz。
22、对2ASK、2FSK、2PSK三个系统的性能指标进行比较,其中有效性最差的是 系统,可靠性最好的是 系统。
23、线性多进制数字调制系统的优点是 ,缺点是 。
24、设16QAM系统与16PSK系统的接收机信噪比相等,这误码率较小的是 ,原因是 。
25、设信息速率为,用2PSK信号传播此信息时所占用的最小信道带宽为 ,用QPSK信号传播此信息时所占用的最小信道带宽为 。
26、在时分复用中有两种复接方式,它们是 和 ,两者的主要区别是 。
27、时分复用的话路数越多,信息速率 。
28、A律PDH二次群的信息速率 于基群信息速率的4倍。
29、STM-4的信息速率 于STM-1的信息速率的4倍。
30、经过随参信道传输,单频正弦信号波形幅度发生 变化,单频正弦信号频谱发生
变化。
31、多进制相位调制信号的优点是 ,多进制频率调制信号的优点是 。
32、若信息速率为,则2PSK、4PSK信号的谱零点带宽分别为 Hz和
Hz。
33、四元信源的四个符号出现的概率分别为,信源熵为 ;理论上,四元信源的最大熵为 。
34、使用香农公式时,要求信号的概率分布为 ,信道噪声为 。
35、当无信号时,加性噪声是否还存在? ,乘性噪声是否还存在? 。
36、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 ,DSB信号带宽为 。
37、广义平稳随机过程的两个特点分别是 和 。
38、设信息速率为,则2DPSK信号带宽为 ,QPSK信号的带宽为
。
39、某个加性白色高斯噪声信道传输带宽为5kHz,信噪比为30dB,该信道的最高理论信息传输速率为 ;若信道传输带宽提高到10kHz,而信道传输速率不变,则允许最低信噪比为 dB。
40、加性高斯白噪声的含义是 , , 。
41、MSK信号相位路径曲线的特点是 , 。
42、某随参信道的最大多径时延差等于,为了避免发生选择性衰落,在该信道上传输的数字信号的码元脉冲宽度应当 于。
43、一音乐信号的最高频率分量为20kHz,以奈氏速率取样后进行A律13折线PCM编码,所得比特率为 bps,若以第一类部分响应系统传输此PCM信号,则系统的截止频率为 Hz,系统的频带利用率为 bps/Hz。
44、一离散信源输出二进制符号,在 条件下,每个二进制符号携带1比特信息量;在 条件下,每个二进制符号携带的信息量小于1比特。
45、若要使确定信号不失真地通过线性系统,则此系统要满足 条件。
46、可用 和 统计特性来描述宽带白噪声。
47、在数字通信系统中,当信道特性不理想时,采用均衡器的目的是 。
48、产生已抽样信号频谱混叠的原因是 ,若要求从已抽样信号中正确恢复模拟基带信号,则其抽样速率应满足 条件。
49、在限带数字通信系统中,系统的传递函数应符合升余弦滤波特性的目的是 。
50、窄带信号通过随参信道多径传播后,其信号包络服从 分布,称之为 型衰落。
51、信号通过随参信道多径传播,当信号带宽超过多径传播的最大时延差引起的相关带宽时,会产生 衰落。
52、在调频系统中,解调输出噪声的功率谱密度的特点是 。
53、平稳随机过程的统计特性不随时间的推移而不同,其一维分布与 无关,二维分布只与 有关。
54、调制信道分为 和 ,短波电离层反射信道属于 信道。
55、设加性高斯白噪声的单边功率谱密度为,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 。
56、横向滤波器的单位冲激响应为 。
57、连续信道的容量可表示为 ,当信道带宽趋于无穷大时,信道容量趋于 。
58、在数字通信系统中,最直观和最合理的最佳接收的准则是 。
59、理想信道下的最佳基带系统,接收滤波器与发送滤波器应满足 。
60、衡量均衡器均衡效果的两个准则是: 准则和 准则。
61、广义信道按照它包含的功能,可以划分为 和 。
62、如果一理想MPSK数字调制传输系统的带宽为10kHz,则该系统无码间串扰最大信息传输速率为 。
63、恒参信道的线性畸变包括 和 。
64、二进制数字信号最佳接收的似然比准则为 。
65、四相调制相干解调系统中发送端通常采用差分编码,其目的是 。与此同时基带信号还采用格雷码(又称反射码),其目的是 。
66、相关接收机的实现机理是在接收端需提供 波形,并与接收的混合波形进行 运算。
67、匹配滤波器就是指 最大的最佳线性滤波器。
68、匹配滤波器是指 与 进行匹配。
69、如果信号的频谱为,则匹配滤波器的传输函数为 ,冲激响应为 。
70、计算相关接收误码率的通式为 。公式中,表示 ,最佳信号设计时,r = 。
71、纯ALOHA系统对分组到达时间间隔的要求为 ,而时隙ALOHA系统对分组到达时间间隔的要求为 ,假定一个分组的传输时间为t。
72、n阶线性反馈移位寄存器可生成长度为 的m序列。
73、m序列是由 产生的,周期 的一种序列。若移存器为5级,则其周期为 。
74、某本原多项式系数的八进制表示为211,则该本原多项式为 ,以它产生的m序列周期为 。
75、n级移存器构成的m序列每个周期中的游程总数有 个,长为k(1£ k £ n-1)的游程个数为 个。
76、E体系的一次群的速率是 ,可同时传输 路数字电话;二次群速率是 ,可同时传输 路数字电话。
77、OFDM中各相邻子载波的频率间隔为 ,频带利用率为 。
78、TCM是将 和 相结合的调制方式。
二、简答题
1、什么是广义平稳随机过程?什么是狭义平稳随机过程?它们之间有什么关系?
2、假设某随参信道的两径时延差,试求该信道在哪些频率上传输衰耗最大?选用哪些频率传输信号最有利?
3、设信号功率、进制数以及信道的噪声功率谱密度不变,当传输信息速率增大时误码率如何变化?为什么?
4、为什么对语音信号进行对数PCM编码而不进行线性PCM编码?
5、在二进制双极性基带传输系统中,若,最佳判决门限应大于0还是小于0?试根据抽样判决器输入信号的概率密度做定性说明。
6、采用部分响应系统传输信息有什么优点?付出了什么代价?
7、在数字通信系统中,接收机带通滤波器带宽能否小于已调信号带宽?为什么?
8、在电话信道中传输数据,当数据速率比较高时,一般采用相位调制而不采用振幅调制或频率调制,为什么?
9、在随参信道中传输信息,若采用2DPSK调制方式,应采用哪一种解调方式?若可以在2DPSK与2FSK两种调制方式中选择一种调制方式,应选哪一种?为什么?
10、综合考虑线性多进制数字调制系统的优缺点,给出它的应用范围。
11、最佳接收机的误码率通常小于实际接收机的误码率,为什么?试加以解释。
12、多路复用的主要目的是什么?
13、简述MSK信号的特点。
14、简述OFDM信号的主要优点。
15、什么是扩展频谱调制?采用它的目的有那些?
16、什么是FHSS通信系统?它又可以分为哪两类?
三、计算题
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。
(1) 各字母是等概出现时,试计算传输的符号速率及平均信息速率;(100B,200bit/s)
(2) 若每个字母出现的可能性分别为
试计算传输的平均信息速率。(198.5bit/s)
思路:本题考点有两个,一是计算符号速率与平均信息速率,两者关系为熵;二是符号宽度与脉冲宽度的含义不同。
2、某信息源的符号集由A,B,C,D和E组成,设每一符号独立出现,其出现概率分别为1/4,1/8,1/8,3/16和5/16;信息源以2000B速率传送信息。
(1)求传送1小时的信息量;(16.056Mbit)
(2)求传送1小时可能达到的最大信息量。(16.776Mbit)
3、某系统采用脉冲组方式传送信息。每个脉冲组包含4个信息脉冲和1个休止脉冲。每个信息脉冲和休止脉冲的宽度均为1ms,且4个信息脉冲等概出现,试求:
(1)码元速率;(1000B)(2)平均信息速率。(1600bit/s)
思路:注意这个“休止脉冲”,它是一个脉冲,但不包含信息,因此在计算信息速率时应把它去掉。
4、已知彩色电视图像由个像素组成。设每个像素有64种彩色度,每种彩色度有16个亮度等级。如果所有彩色度和亮度等级的组合机会均等,并统计独立。①试计算每秒传送100个画面所需要的信道容量;②如果接收信噪比为30dB,为了传送彩色图像所需信道带宽为多少?(5×108bit/s,50MHz)
5、计算机终端通过电话信道传输计算机数据,电话信道带宽为3.4kHz,信道输出的信噪比S/N=20dB。该终端输出128个符号,各符号相互统计独立,等概出现:①计算信道容量;②求无误码传输的最高符号速率。(22.62kbit/s,3.23kB)
6、某信息源包含A、B、C、D四个符号,这四个符号出现的概率相等。传输时编为二进制比特进行,并已知信息传输速率,试求:
(1)码元传输速率;(5×105B)
(2)该信息源工作1小时后发出的信息量;(3.6×109bit)
(3)若在第(2)题收到的信息量比特中,大致均匀地发现了36个差错比特,求误比特率和误码率。(1×10-8,2×10-8)
思路:关键考虑第(3)题。由于每个四进制符号皆编码为1个(两位)二进制比特组,因此在这比特组中,只要一位有错,该比特组就有错,它对应的四进制符号就错了。只要错误比特不相邻,则误码率就是误比特率的2倍。
7、设某信道具有均匀的双边噪声功率谱密度,在该信道中传输抑制载波的单边带(上边带)信号,并设调制信号的频带限制在5kHz,而载频是100kHz,已调信号功率是10kW。若接收机的输入信号在加至解调器前,先经过带宽为5kHz的一理想带通滤波器,试问:①该理想带通滤波器中心频率为多大?②解调器输入端的信噪比为多少?③解调器输出端的信噪比为多少?
8、已知某单频调频波的振幅是10V,瞬时频率为 ,试求:
(1)此调频波的表达式
(2)此调频波的频率偏移,调频指数和频带宽度
(3)调制信号频率提高到2×103Hz,则调频波的频偏、调制指数和频带宽度如何变化?
9、某一载波电话通信系统的频率范围为60~108 kHz,如图(a)所示。
(1)若对它采用低通抽样,求最低抽样频率,并画出抽样信号频谱图;
(2)若对它采用带通抽样,求最低抽样频率,并画出抽样信号频谱图;
对两种抽样方法予以说明。
解:
10、一模拟信号的幅度范围为-10V~+10V,最高频率kHz。现对它采用线性PCM传输,若要求量化误差不超过动态范围的,试求:
(1)最低抽样频率;
(2)每个PCM码字所需的比特数;
(3)该PCM码字所需的最低比特率;
(4)为传输该PCM码字所需的最小理论带宽。
11、采用13折线A律编码电路,设最小量化间隔为1个单位,已知抽样脉冲值为+653单位。
(1)试求此时编码器输出码组,并计算量化误差;
(2)写出对应于该7位码(不包括极性码)的均匀量化11位码。(采用自然二进制码。)
12、采用13折线A律编码电路,设接收端收到的码组为“01010011”、最小量化间隔为1个量化单位,并已知段内码为折叠二进制码:
(1)试问译码器输出为多少量化单位;
(2)写出对应于该7位码(不包括极性码)的均匀量化11位自然二进码。
13、对信号进行简单增量调制,若量化台阶和抽样频率选择得既保证不过载,又保证不致因信号振幅太小而使增量调制器不能正常编码,试证明此时要求。
14、设某二进制数字基带信号的基本脉冲为三角形脉冲,如图所示。图中为码元间隔,数字信息“1”和“0”分别用的有无表示,且“1”和“0”出现的概率相等。
① 求该数字基带信号的功率谱密度;
② 能否用滤波法从该数字基带信号中提取码元同步所需的频率的分量?若能,试计算该分量的功率。
解:①
② 频率离散谱分量的功率谱密度为
该分量的功率为:
15、已知基带传输系统总特性如图1所示的直线滚降特性。其中为某个常数():
(1)求冲激响应;
(2)当传输速率为时,在抽样点有无码间串扰?
(3)该系统的频带利用率为多大?
(4)与带宽为W1的理想低通特性比较,由于码元定时误差所引起的码间串扰是增大还是减小?
解:(1)总特性可看成是图2两个三角形特性之差,即
其中
所以冲激响应
图1
图2
(2)因为该系统可等效成理想低通特性
它所对应的无码间串扰的最高传码率为2W1,所以当传输率为2W1时,在抽样点无码间串扰。
(3)系统实际带宽为,因此频带利用率为
(4)该系统的的尾部衰减较快,与成正比,因此有利于减小由码元定时误差所引起的码间串扰。
16、设基带传输系统的发送滤波器、信道及接收滤波器组成总传输特性为,若要求以2/Ts波特的速率进行数据传输,验证下图所示的各种能否满足抽样点上无码间串扰的条件。
17、为了传送码元速率的数字基带信号,试问系统采用图中所画的传输函数中哪一种传输特性较好?并简要说明其理由。
18、教材P118,5.12
19、设计一个三抽头的迫零均衡器。已知输入信号在各抽样点的值依次为,其余均为零。
(1)求三个抽头的最佳系数;
(2)比较均衡前后的峰值失真。
解:根据式(C),和2N+1=3,可列出矩阵方程
将样值代入,可得方程组
解联立方程可得
然后通过式(A)可算出
输入峰值失真为
输出峰值失真为
均衡后的峰值失真减小为原失真的1/7.5。
20、一计算机产生速率 的单极性不归零码,在单边功率谱密度的噪声信道中传输(无码间串扰):
①当误比特率每秒不大于1bit时,求信号的功率;
②当接收端的信号幅度为5.36mV时,求误码率。
21、已知发送载波幅度A=10V,在4kHz带宽的电话信道中分别利用2ASK、2FSK及2PSK系统进行传输,信道衰减为1dB/km,,若采用相干解调,试求当误码率为10-5时,各种传输方式分别传多少公里?
解:① ASK时:
由
查表得:,∴
∴
∴ASK方式下传送
② FSK时:
由
∴
∴
∴
∴FSK方式下传送:
③ PSK时:
由
∴
∴
∴PSK方式下传送:
22、对最高频率为6MHz的模拟信号进行线性PCM编码,量化电平数为M=8,编码信号先通过的升余弦滚降滤波器处理,再对载波进行调制:
① 采用2PSK调制,求占用信道带宽和频带利用率;
③ 将调制方式改为8PSK,求占用信道带宽和频带利用率。
23、已知二元序列为10010110,采用2DPSK调制:
① 若采用码变换调制方案,设计发端方框图,并画出各点信号波形(设一个码元周期内含有一个周期载波);
② 设计两种解调方案,画出相应的接收端方框图,并说明解调过程及原理。
解:见教材相关内容
解调方案:
一、 利用相干解调,首先解出差分码,再经码型变换器还原为原码;
二、 利用差分相干解调,直接解出原码。
24、设发送的二进制信息为101100011,采用2ASK方式传输。已知码元传输速率为1200B,载波频率为2400HZ。
(1)试构成一种2ASK信号调制器原理框图,并画出2ASK信号的时间波形;
(2)试画出2ASK信号频谱结构示意图,并计算其带宽。
解:(1)2ASK信号调制器原理框图如图所示。图中数字基带信号应是单极性不归零波形。
数字基带信号和2ASK信号的时间波形如图所示。
(2)2ASK信号是一种双边带调制信号,其功率谱结构是将数字基带信号的功率谱线性搬移到载频位置。2ASK信号功率谱密度的数学表示式为:
式中,是二进制基带信号的功率谱密度。由第5章可知,的功率谱密度为:
在发送“0”和“1”符号概率相等时,即时有
将上式代入表示式中可得:
式中,。
2ASK信号功率谱密度结构示意图如下图所示,其由离散谱和连续谱两部分组成。离散谱由载波分量确定,连续谱由基带信号波形确定。由图可以看出,2ASK信号的功率谱分布在整个频谱范围,若以功率谱主瓣宽度计算带宽,则2ASK信号带宽为
Hz
25、设某2FSK调制系统的码元速率为1000Baud,已调信号的载频为1000Hz和2000Hz。
(1)若发送数字信息为011010,试画出相应的2FSK信号波形;
(2)试讨论这时的2FSK信号应选择怎样的调制解调器解调。
解:(1)以载频为1000Hz代表信号为“0”,以载频为2000Hz代表信号为“1”。则信号波形如图所示。
(2)由于,功率谱密度出现单峰,频谱有较大重叠,用包络检测法不合适,上下两支路有较大串扰,使解调性能降低。所以可以采用相干解调或过零检测法解调,也可以使用差分检测法解调,以减小相互串扰。
26、设发送二进制信息为110100111,采用2PSK方式传输。已知码元传输速率为2400B,载波频率为4800Hz。
(1)试构成一种2PSK信号调制器原理框图,并画出2PSK信号的时间波形;
(2)若采用相干解调方式进行解调,试画出各点时间波形。
(3)若发送信息“0”和“1”的概率相等,试画出2PSK信号频谱结构示意图,并计算其带宽。
27、假设在某2DPSK系统中,载波频率为2400Hz,码元速率为1200Baud,已知绝对码序列为1100010111。
(1)试画出2DPSK信号波形(注:相位偏移可自行假设);
(2)若采用差分相干解调法接收该信号时,试画出解调系统的各点波形;
(3)若发送信息符号0和1的概率分别为0.6和0.4,试求2DPSK信号的功率谱密度。
28、对2ASK信号进行相干解调,已知发送“1”符号的概率为P,发送“0”符号的概率为1-P;已知发送信号的振幅为5V,解调器输入端的正态噪声功率为3×10-12W。
(1)若,,求误码率Pe;
(2)若,,则发送信号传输到解调器输入端时共衰减多少分贝?这时的最佳门限为多大?
(3)若,试分析此时的最佳判决门限比是增大还是减小?
29、设有一空间通信系统,码元传输速率为0.5MB,接收机带宽为1MHz。地面接收天线增益为40,空间站天线增益为6dB。路径损耗为,d为距离(km),假设平均发射功率为10W,噪声双边功率谱密度。要求系统误码率,试求下列情况能达到的最大通信距离。
(1)采用2FSK方式传输;
(2)采用2DPSK方式传输;
(3)采用2PSK方式传输。
解:(1)采用2FSK方式传输,进行相干解调,其误码率为
可计算出所需要的信噪比为r=18.3,噪声功率为
接收端信号幅度平方为
传输中信号功率衰减为
根据给定条件,51.35+40+6=60+10lgd,可以算出传输距离为
(2)采用2DPSK方式传输,选择差分相干方式进行解调,其误码率为
可计算出所需要的信噪比为r=10.82,接收端信号幅度平方为
传输中信号功率衰减为
根据给定条件,53.63+40+6=60+10lgd,可以算出传输距离为
(3)采用2PSK方式传输,其误码率为
可计算出所需要的信噪比为r=9.1,接收端信号幅度平方为
传输中信号功率衰减为
根据给定条件,54.83+40+6=60+10lgd,可以算出传输距离为
30、待传送二元数字序列:
①试画出QPSK信号波形。假定,4种双比特码00,10,11,01分别用相位偏移0,π/2,π,3π/2的振荡波形表示;
②给出QPSK信号表达式和调制器原理方框图。
31、采用8PSK调制传输4800bit/s数据:
① 最小理论带宽是多少?
② 若传输带宽不变,而数据率加倍,则调制方式应作何改变?为达到相同误比特率,发送功率应增大还是减小?
解:①8PSK系统的最大频带利用率为:
∴传输4800bit/s数据时最小理论带宽为:
②若传输带宽不变,而数据速率加倍,则系统的频带利用率也应加倍,即
由此得,即应采取64进制的线性调制方式,如64PSK或64QAM。
为达到相同的误比特率,应加大发射功率。
32、已知BPSK 系统的两个信号波形为和,持续时间是,与等概出现。
(1)求平均比特能量及两信号波形的相关系数。
(2)若BPSK信号在信道传输中受到功率谱密度为的加性高斯白噪声的干扰,请画出最佳接收电路框图,并求其误码率。
解:(1)由题意,平均比特能量为:
两信号波形的相关系数为:
(2)白高斯噪声干扰下的最佳接收电路框图如图所示
相乘器
积分器
相乘器
积分器
抽样
抽样
比较判决
输出
系统的误码率为:
33、设2PSK方式的最佳接收机与实际接收机有相同的输入信噪比,如果dB,实际接收机的带通滤波器带宽6/T Hz,T是码元宽度,则两种接收机的误码性能相差多少?
34、在功率谱密度为的高斯白噪声下,设计一个对下图所示的匹配滤波器。
(1) 确定最大输出信噪比的时刻;
(2) 求匹配滤波器的冲激响应和输出波形,并绘出图形;
(3) 求最大输出信噪比的值。
解:(1)根据匹配滤波器的原理,最大输出信噪比出现时刻应在信号结束之后,即:。且一般不希望在码元结束之后很久才抽样,故通常选择在码元末尾抽样,即选。
(2)匹配滤波器的冲激响应为:
,令k=1,
因此,匹配滤波器的输出为:
两者的波形分别如图(a)(b)所示。
(a) (b)
35、设到达接收机输入端的二进制码元的波形如图所示,分别对应“1”、“0”,且等概。
(1) 画出匹配滤波器形式的最佳接收电路结构(抽样时刻定在);
(2) 确定匹配滤波器的冲激响应及可能的输出波形;
(3) 若信道的白噪声单边功率谱密度为,求误码率。
解:(1)匹配滤波器形式的最佳接收电路结构如下图所示
抽样
抽样
比较判决
输出
(2)由于和分别是和的匹配滤波器,所以有:
,,它们的波形分别如下图所示:
匹配滤波器可能输出的波形有四个,分别如下:
波形如下图(a)
波形如下图(b)
波形如下图(c)
波形如下图(d)
(a) (b)
(c) (d)
(3)本题输入二进制等能量信号中双极性基带信号情形,波形相关系数
信号能量:
所以有:
36、设二进制FSK信号为:
式中,,,且发送和概率相等。
(1) 试构成相关器形式的最佳接收机结构;
(2) 试构成匹配滤波器形式的最佳接收机结构;
(3) 若信道加性高斯白噪声双边功率谱密度为,试求系统的误码率。
解:(1)2FSK的相关器形式的最佳接收机结构如图所示。
相乘器
积分器
相乘器
积分器
比较器
输出
(2)2FSK的匹配滤波器形式的最佳接收机结构如图所示
比较器
输出
(3)由题意知信号是等能量的,即
故系统的误码率为
37、6路独立信源的最高频率分别为1 kHz、1 kHz、2 kHz、2 kHz、3 kHz、3 kHz,若采用时分复用方式进行传输,每路信号均采用8位对数PCM编码。
(1)设计该系统的帧结构和总时隙数,求每个时隙占有的时间宽度及码元宽度;
(2)求信道最小传输带宽。
解:方法一:(每路信号占用相同时隙)
(1)6路信号的最高频率为3 kHz,根据抽样定理的要求,可选择抽样频率为6 kHz。不考虑帧同步码和信令,每帧可采用6个时隙,每路信号占用一个时隙,帧结构如下图所示。
TS0
TS1
TS2
TS3
TS4
TS5
每个时隙占有的时间宽度s =27.8 ms
码元宽度为ms
(2)码元速率为:
(kbit/s)
信道最小传输带宽为:
(kHz)
方法二:
根据抽样定理,这6路信号的最低抽样频率可以分别取为2 kHz、2 kHz、4 kHz、4 kHz、6 kHz、6 kHz。并根据每路信号的速率分配不同时隙。这6路信号占有的时隙数分别为1、1、2、2、3、3,此时每帧可采用12时隙来传输这6路信号,帧结构如图9-12所示。
每个时隙占有的时间宽度s =41.7 ms
码元宽度为ms
(2)码元速率为:
(kbit/s)
信道最小传输带宽为:
(kHz)
TS0
TS1
TS2
TS3
TS4
TS5
TS6
TS7
TS8
TS9
TS10
TS11
38、设有3路模拟信号,带宽分别为2 kHz、4 kHz、2 kHz,8路数字信号,数据率都为8 kb/s。当采用TDM方式将它们复用到一条通信链路上,假定复用后数字传输,对模拟信号采用PCM方式,量化级数为16级,则复用线路需要的最小传输带宽为多少?
39、已知特征方程为,
(1)构造这个m序列发生器;
(2)求此m序列发生器产生的m序列;
(3)验证此m序列的正交性。
解:(1)特征方程所对应的m序列发生器如下图所示。
输出
40、已知一个由9级移存器所产生的m序列,写出在每一周期内所有可能的游程长度的个数。
解:该m序列中共有28=256个游程。
根据m序列游程分布的性质,长度为k的游程数目占游程综述的2-k,。而且在长度为k的游程中[其中],连“1”的游程和连“0”的游程各占一半。
所以,长度为1的游程有128个,“1”和“0”各为64个;
长度为2的游程有64个,“11”和“00”各为32个;
长度为3的游程有32个,“111”和“000”各为16个;
长度为4的游程有16个,“1111”和“0000”各为8个;
长度为5的游程有8个,“11111”和“00000”各为4个;
长度为6的游程有4个,“111111”和“000000”各为2个;
长度为7的游程有2个,“1111111”和“0000000”各为1个;
长度为8的游程有1个,即“00000000”;
长度为9的游程有1个,即“111111111”。
41、N个站共享一个56kbps的纯ALOHA信道。每个站平均每100秒输出一个1000位的帧,即使前面的帧还没有被送出,它也这样进行(比如这些站可以将送出的帧缓存起来)。请问N的最大值是多少?
42、对一个无限用户的时隙ALOHA信道的测试表明,10%的时隙是空闲的。试求:
(a)信道的总业务量是多少?
(b)吞吐量是多少?
(c)该信道是载荷不足,还是过载了?
43、考虑在一条1km长的电缆上建立一个1Gbps速率的CSMA/CD网络。信号在电缆中的速度为200 000km/s。请问最小的帧长度为多少?
44、已知发送数据序列为0010110101,采用MSK方式传输,传输速率为32kb/s,载波频率为64。
(1)试求“0”符号和“1”符号对应的频率;
(2)画出MSK信号的时间波形。
解:(1)设“0”对应频率,“1”对应频率,则
(2)由于
,
因此MSK信号时间波形如图所示。
45、已知发送数据序列为1011001011,传输速率为128kb/s,载波频率为256。
(1)试画出MSK信号附加相位路径图;
(2)画出MSK信号的时间波形。
解:(1)MSK信号附加相位函数路径图如图
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