通信原理第五章习题解答

1习题5-1设待发送的数字序列为10110010，试分别画出2ASK、2FSK、2PSK和2DPSK的信号波形。已知在2ASK、2PSK和2DPSK中载频为码元速率的2倍；在2FSK中，0码元的载频为码元速率的2倍，1码元的载频为码元速率的3倍。解：波形略5-2已知某2ASK系统的码元传输速率为1200B，采用的载波信号为Acos(48102t)，所传送的数字信号序列为101100011：（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5.2.1-2，2ASK信号的时间波形略。（2）2ASK信号频谱结构示意图如图5.2.1-5，则其带宽为B2ASK=2fs＝2400Hz。5-3若对题5-2中的2ASK信号采用包络检波方式进行解调，试构成解调器原理图，并画出各点时间波形。解：2ASK信号采用包络检波的解调器原理图：乘法器s(t)coscte2ASK(t)(a)图5.2.1-22ASK信号调制原理框图cosct(b)s(t)e2ASK(t)开关电路图5.2.1-52ASK信号的功率谱G(f)Tsfff000fsPs(f)Ts/41/4fsPe(f)fcfc2fs1/16Ts/16带通滤波器全波整流器低通滤波器抽样判决器e2ASK(t)定时脉冲abcd输出2各点时间波形：（下图对应各点要换成101100011）5-4设待发送的二进制信息为1100100010，采用2FSK方式传输。发1码时的波形为Acos(2000t+1)，发0码时的波形为Acos(8000t+0)，码元速率为1000B：（1）试构成一种2FSK信号调制器原理框图，并画出2FSK信号的时间波形；（2）试画出2FSK信号频谱结构示意图，并计算其带宽。解：（1）2FSK信号调制器原理框图如下图，时间波形略。（2）2FSK信号频谱结构示意图如下图，其带宽221240001000210005000FSKsBfffHz。载波~f1~f2载波开关s(t)Se02FSK(t)3相位不连续2FSK信号的功率谱（单边谱）5-5已知数字序列{an}=1011010，分别以下列两种情况画出二相PSK、DPSK及相对码{bn}的波形（假定起始参考码元为1）：（1）码元速率为1200B，载波频率为1200Hz；（2）码元速率为1200B，载波频率为1800Hz。5-6在相对移相键控中，假设传输的相对码序列为{bn}=01111001000110101011，且规定相对码的第一位为0，试求出下列两种情况下的原数字信号序列{an}：（1）规定遇到数字信号1时，相对码保持前一码元信号电平不变，否则改变前一码元信号电平；（2）规定遇到数字信号0时，相对码保持前一码元信号电平不变，否则改变前一码元信号电平。5-7设发送的二进制信息为110100111，采用2PSK方式传送。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）若采用相干方式进行解调，试画出接收端框图，并画出各点波形；（3）若发送0和1的概率相等，试画出2PSK信号频谱结构图，并计算其带宽。5-8设发送的二进制绝对码序列为{an}=1010110110，采用2DPSK信号方式传输。已知码元传输速率为1200B，载波频率为1800HZ：（1）试构成一种2DPSK信号调制器原理框图，并画出2DPSK信号的时间波形；（2）若采用相干解调加码反变换器方式进行解调，试画出接收端框图，并画出各点波形。解：（1）2DPSK信号调制器原理框图如下：时间波形略（2）采用相干解调加码反变换器方式进行解调，接收端框图如下图，各点波形略e2DPSK(t)~s(t)移相载波s0码变换开关45-9某2ASK系统传送等概率的二进制数字信号序列。已知码元宽度Ts=0.5s，接收端解调器输入信号的振幅a=40V，信道加性高斯白噪声的单边功率谱密度n0=61018W/Hz，试求：（1）非相干解调时，系统的误码率；（2）相干解调时，系统的误码率。5-10某系统采用2ASK方式传送信号。已知相干解调接收机输入端发0和发1的平均信噪功率比为9dB，试求相干接收时的系统误码率。欲保持相同的误码率，包络检波接收机输入端发0和发1的平均信噪比应为多大？5-11已知某2FSK系统的码元传输速率为300B，且规定f1=980Hz代表数字信息“1”，f2=2180Hz代表数字信息“0”。信道有效带宽为3000Hz，信道输出端的信噪比为6dB。试求：（1）2FSK信号带宽；（2）相干解调时系统的误码率；（3）非相干解调时的误码率，并与（2）的结果比较。5-12在二进制相位调制系统中，已知解调器输入信噪比r=10dB。试分别求出相干解调2PSK、相干解调加码反变换2DPSK和差分相干解调2DPSK系统的误码率。解：已知解调器输入信噪比r=10dB，即10lgr=10dB，所以可得r=10（1）相干解调2PSK误码率为：1()2ePerfcr，在大信噪比条件下，上式近似为106114102210rePeer（2）相干解调加码反变换2DPSK误码率为：'2(1)eeePPP，其中eP为相干解调2PSK误码率。由于1eP，所以上式近似为6'2810eePP（3）差分相干解调2DPSK系统的误码率为：105112.271022rePee5-13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，n0=108W/Hz，若采用相干解调，试求解以下问题：（1）误码率都保持在105时，各种传输方式分别传送多少公里？（2）若2ASK所用载波幅度AASK=20V，并分别是2FSK的1.4倍和2PSK的2倍，重做（1）。解：（1）2ASK系统：接收机噪声功率为8502104000410ASKNnBWW，误码率都保持在105时，即相干解调51(/2)102ePerfcr，查表求得r=36.13，信号功率为：5536.13410144.510SWW，信号幅度为：5222144.5105.3810aSVV，由10V衰减到5.38×10-2V，衰减的分贝（dB）数为[20lg（10/（5.38×10-2））]dB=45.4dB，故2ASK带通滤波器本地载波相乘器低通滤波器抽样判决器数据输出2DPSK信号抽样判决器码（反）变换器5信号传输距离为45.4km。2FSK系统：接收机上、下支路带通滤波器的带宽为2kHz。接收机噪声功率为850102000210NnBWW带通，误码率都保持在105时，即相干解调51()1022erPerfc，查表求得r=18.07，信号功率为：5518.0721036.1410SWW，信号幅度为：522236.14102.6910aSVV，由10V衰减到2.69×10-2V，衰减的分贝（dB）数为[20lg（10/（2.69×10-2））]dB=51.4dB，故2FSK信号传输距离为51.4km。2PSK系统：接收机噪声功率为8502104000410PSKNnBWW，误码率都保持在105时，即相干解调51()102ePerfcr，查表求得r=9，信号功率为：559.03541036.1410SWW，可见2PSK信号传输距离与2FSK的相同，为51.4km。（2）略5-14设发送数字信号序列为{an}=0101100011010，试按图5.5.3-2（b）、（e）所示的相位配置矢量图，分别画出相应的4PSK和4DPSK信号的所有可能波形。5-15基带数字信号s(t)如题5-15图所示，已知载波频率为码元速率的2倍。（1）试画出MASK的时域波形；（2）若以s(t)作为调制信号进行DSB模拟调幅，试画出已调波时域波形。与（1）的结果比较有何不同？5-16设待发送的数字信号序列为1001110，已知码元速率为400B，载频为300Hz，试画出MSK信号的相位路径k(t)图和波形图。实践项目1.请用FPGA实现4PSK调制解调系统。2.请用MATLAB画出相干解调的2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK的Pe-r曲线，以及非相干解调的2ASK、2FSK、差分相干解调的2DPSK的Pe-r曲线。并对这些曲线作一比较。AAA/3A/3ots(t)题5-15图