现代通信原理考题题解-浙江大学

现代通信原理思考题题解201207杭州.浙江大学信电系李式巨1参考样卷1（一）填空题(每空5分)1．根据仙农信道容量公式，信道频带宽度可以和信噪比互换，无限增加信道带宽，能否增大信道容量？否2．目前我国移动通信中有下列三种多址方式，频分多址FDMA，时分多址TDMA，码分多址CDMA。模拟移动通信采用FDMA多址方式，全球通GMS采用TDMA多址方式。3．已知下列两个码组，C1=（10110），C2-（01000）C2码组的重量W（C2）=1，C1，C2两码组之间的距离（码距）为W（C1，C2）=4。4．调频信号鉴频解调器输出噪音功率谱的形状是和频率有抛物线形状关系，改善调频系统信噪比的简单方法是预加重和去加重。5．数字复接中，帧同步码的作用是接收端识别出帧同步码后，即可建立正确的路序。；二次群准同步复接中，塞入码的作用是调整码速。6．在语音信号脉冲编码调制中，采用非均匀量化的目的是降低信息速率，压缩传输频带。（P129）我国的脉冲编码调制系统，采用哪种对数压缩特性？A率对数压缩特性。7，设语音信号的最高频率为3.4khz,则双边带调幅信号带宽为6.8KHz，调频指数为10的调频信号的带宽为KHzfmFM8.74)1(2。8.计算机局域网（以太网）中采用的数字基带信号的码型为曼切斯特码（数字双相码），与AMI码相比，HDB3码的主要优点是便于定时恢复。9．在数字调制性能评价时，常用到Eb/N0，其含义是比特平均能量噪音单边功率密度比，BPSK与QPSK调制在相同Eb/N0时误比特率相同，这是否意味相同信息速率时两者信噪比相同？不同。10．多进制数字调制中，基带信号常采用格雷码，其目的是减少解调误码率，设QPSK信号的0相位对应的格雷码为00，分别给出90，180，270相位对应的格雷码。01，11，10。（二）问答题1．（10分）数据通信开放系统互联模型的七层协议是什么内容？调制解调器属于哪一层？答：数据通信开放系统互联模型的七层协议是物理层，链路层、网络层、运输层——低层会晤层、表示层、应用层——高层,调制解调器属于物理层。2．(10分)m序列发生器特征多项式41xx，设起始状态为全1，该m序列周期是多少？现代通信原理思考题题解201207杭州.浙江大学信电系李式巨2写出该m序列，若用作直接序列扩频，扩频增益是什么？答：该m序列发生器周期42115N，扩频增益10lg1511.76dBm序列为1111010110010003（10分）数字微波通信系统，载频为2G，要求在20Mhz带宽内传送34Mb/s数字信号，若采用升余弦滚降基带信号及四相调制问：1）滚降系数？2）画出调制后信号频谱示意图3）已知误比特率为4010,/bEN为8.4dB，求信噪比。4）为提高误比特率性能，在上述方案中加入（2，1）卷积码，在保持带宽不变的情况下，基带信号设计和调制方式应作如何变动？答：1）2log344,34/,20,120bMMRMbsWMhz，21.70.1761，2）3）00,[][][]8.42.3810.78bbbbdBdBdBERERSSdBNnWNnW4）编码效率1/2cR，码速率为68/bRMbs2log6816,20,120MMWMhz，取16QAM，基带为4电平，滚降系数0.1762G－10MHz2G2G＋10MHzfA现代通信原理思考题题解201207杭州.浙江大学信电系李式巨3一、考试大纲(一)信息论初步离散信源的熵，条件熵，联合熵(共熵)，互信息量连续信源的熵，互信息量有扰信道的信息传输，信道容量香农(Shannon)信道容量公式(二)模拟调制1．模拟线性调制常规双边带调幅(AM)，抑制载波双边带调幅(DSB—SC)单边带调制(SSB)，残留边带调制(VSB)上述各种线性调制的时域和频域表示，调制与解调方法线性调制的一般模型线性调制系统的抗噪声性能2．模拟角调制调频(PM)、调相(PM)基本概念单频调制时宽带调频信号的时域和频域表示，宽带调频信号的频带宽度窄带调频信号的时域和频谱表示调频信号的调制和解调方法频率调制非相干解调和相干解调的抗噪声性能，门限效应改善调频系统信噪比和门限效应的方法(三)语音信号的数字编码1．取样低通取样定理，带通取样定理理想取样，自然取样，平顶取样2．脉冲编码调制(PCM)脉冲编码调制系统构成及原理标量量化，分层电平，量化电平，量化间隔，量化误差最佳量化，均匀量化量化噪声，过载噪声，量化信噪比计算现代通信原理思考题题解201207杭州.浙江大学信电系李式巨4非均匀量化，压缩特性，A律对数压缩特性，u律对数压缩特性对数压缩特性的折线近似PCM编码原理，自然二进制码，折叠二进制码，格雷二进制码，信道误码的影响3．增量调制(ΔM)简单增量调制系统框图及原理本地译码信号，重建信号斜率过载量化信噪比计算数字压扩自适应增量调制，增量总和调制信道误码的影响4．自适应差分脉编码调制(ADPCM)差分脉冲编码调制系统框图及原理差值信号，预测信号，重建信号线性预测，极点预测及零点预测基本概念自适应预测及自适应量化基本概念(四)多路复用频分复用(FDM)，时分复用(TDM)，码分复用(CDM)基本概念频分复用系统及原理时分复用原理，我国常用的时分复用数字复接系列脉冲编码调制基群帧结构帧同步原理正码速调整数字复接原理(五)数字信号基带传输1．基带传输系统的组成数字基带信号的码型设计原则常用二元码：单极性／双极性码，归零／非归零码，数字双相码(Manchester码)，传号反转码(CMI码常用三元码：传号交替反转码(AMI码)，三阶高密度码(HDB3码)2．位同步的意义，位定时恢复原理3．波形传输的无失真条件现代通信原理思考题题解201207杭州.浙江大学信电系李式巨5奈奎斯特第一准则：抽样值无失真奈奎斯特带宽，奈奎斯特间隔，每赫兹频带利用率[(b／s)／Hz]升余弦滚降信号，滚降系数部分响应基带传输系统，第1类部分响应信号，第Ⅳ类部分响应信号，部分响应信号的预编码、相关编码数字传输的误比特率，误符号率4．伪随机序列与扰码和解扰伪随机序列，最长线性反馈移位寄存器序列(m序列)，m序列发生器，m序列特征多项式，本原多项式扰码器和解扰器眼图与传输质量时域均衡原理(六)数字信号载波传输1．二进制数字调制二进制幅度键控(2ASK)，二进制频移键控(2FSK)二进制相移键控(2PSK，BPSK)，二进制差分相位键控(2DPSK)二进制调制的时域和频域表示，调制与解调方法二进制相移键控的载波恢复数字信号的最佳接收，匹配滤波器二进制数字调制的误比特率性能信噪比与Eb/N0间的转换2．多进制数字调制多进制幅度键控(MASK)，多进制相移键控(MPSK)多进制正交幅度调制(MQAM)多进制数字调制信号的矢量图(星座图)表示QPSK信号的调制与解调方法3．恒包络调制偏移四相相移键控(OQPSK)最小频移键控(MSK)4．各种数字调制信号的频带利用率、误比特率现代通信原理思考题题解201207杭州.浙江大学信电系李式巨6(七)差错控制编码1．差错控制编码基本概念差错控制方式检错和纠错的基本原理，码距与检错和纠错能力的关系分组码，卷积码，线性码／非线性码，系统码／非系统码2．线性分组码信息码元，监督码元，误码图样，校正子监督方程，监督矩阵，生成方程，生成矩阵汉明码的构造循环码及其特点，循环码的生成多项式，循环码的编码和译码交织码循环冗余检验码(CRC码)3．卷积码卷积码的产生，约束长度，编码效率卷积码的解析表示式：生成矩阵，生成多项式卷积码的图解表示：树状图、网格图、状态图卷积码的维特比译码原理(八)通信网基本概念通信网的网络结构通信网中的交换通信网的信令和通信协议多址方式因特网及TCP/IP协议现代通信原理思考题题解201207杭州.浙江大学信电系李式巨7二、复习指南(一)信息论初步信源、信道和信宿(收信者)是通信系统不可缺少的三个组成部分。通信的目的是将信源产生的信息传递给信宿。然而，在存在干扰的实际信道中传输时，其最高信息传输率受到限制。香农(shannon)信息论的信道容量公式从理论上阐明了信道容量、信道带宽和信号噪声功率此三者之间的极限关系，这正是通信系统研究和设计者们所追求目标和面临的挑战。为了理解香农信道容量公式，首先必须掌握信息论的一些基本概念和定义：·离散信源和连续信源的统计描述；·离散信源的熵，条件熵，联合熵(共熵)，互信息量的定义和物理意义；·连续信源的熵，互信息量的定义和物理意义；·信息量的单位——比特，比特率与波特率的区别；·有扰信道的信息传输过程；·信道容量的定义，有扰信道的最高信息传输速率；·在上述基本概念基础上，要求熟记香农信道容量公式，理解它的物理意义及其对通信系统研究与发展的指导意义。(二)模拟调制正弦信号有三个参数：幅度、频率和相位。分别用这三个参数的变化来携带信息，便构成幅度调制、频率调制和相位调制。在模拟调制中这三者为模拟量，各种幅度调制为线性调制，而频率调制和相位调制则为非线性调制。线性调制的基本特征是：调制后信号的频谱是基带信号频谱的平移及线性变换，非线性调制则在调制后会产生无限的频谱分量。有效性和可靠性是通信系统最主要的质量指标。模拟通信系统中有效性常用传输频带来度量，不同调制方式需要不同的传输频带宽度；可靠性用接收端解调后的信噪比来度量。各种模拟调制方式正是围绕着传输频带和信噪比这两个主要性能而发展和演变的。在复习时务必牢牢抓住这两条主要线索。1．模拟线性调制常规双边带幅度调制(AM)中，已调正弦信号的幅度与输入信号成正比，不发生过载时，用包络检波即可恢复原始输入信号。已调信号频谱具有载频分量和上下对称的两个边带。为了节省功率，可将载波抑制，即演变为抑制双边带调幅(DSB—SC)。已调信号频谱中虽然载频分量已消失，但仍具有两个边带，简单的包络检波已不能恢复原始信号。现代通信原理思考题题解201207杭州.浙江大学信电系李式巨8单边带调制(SSB)中只传送双边带调幅信号中的一个边带，因而频带利用率提高一倍。必须采用相干解调才能恢复信号。残留边带调制(VSB)从频域上来看是介于DSB—SC与SSB之间的一种调制方式，它保留了一个边带和另一个边带的一部分。要求掌握：·输入为单频信号时，上述调制方式的时域和频域表示式，以及它们的调制方法；·包络检波和相干解调原理；·单边带信号的相移法产生；·残留边带信号滤波法形成及互补特性；·线性调制的调制和解调一般模型；·加性白色高斯噪声(AWGN)信道中，线性调制系统采用相干解调时的抗噪声性能；·定性地了解常规调幅包络检波在低信噪比时出现的门限效应；·模拟线性调制在广播、电视中的应用。2．模拟角调制调频信号理论上具有无限宽的频带，实际应用中通常用卡森公式计算频带。调频信号占有频带宽，但抗噪声性能远优于线性调制，因而得到广泛应用。要求掌握：·单频调制时，宽带调频信号的时域和频域表示；·窄带调频信号的时域和频域表示，它与常规调幅信号的区别；·调频指数及频偏的定义和物理意义；·调频信号频带宽度计算——卡森公式；·调频信号的调制解调与方法；·AWGN信道中调频信号的抗噪声性能，了解信噪比增益的量级；·调频信号非相干解调时门限效应的物理解释；·预加重／去加重改善信噪比的原理；·改善门限效应的方法及基本原理；·调频在广播、电视中的应用实例。(三)语音编码语音信号数字化是数字通信中一个十分重要的组成部分。语音编码必须完成两个量化过程：时间量化和幅度量化。将模拟语音信号变成数字信号的过程，称为语音编码。现代通信原理思考题题解201207杭州.浙江大学信电系李式巨9在数字通信系统中，有效性可用信息传输速率来衡量。对于信源而言，如何用最低的信息率来表示语音，是几十年来不断进展并持之以恒的研究课题。脉冲编码调制(PCM)是最早出现的一种语音编码方法，也是目前应用最为广泛的方法，已成为国际标准。增量调制(ΔM)以其实现简单，抗误码性能好，在某些场合得到应用。自适应差分编码调制(ADPCM)，能在