現(xiàn)代通信原理曹志剛答案很重要.doc

通信原理作業(yè)參考答案第三章 模擬線性調(diào)制3.7證明只要適當(dāng)選擇題圖3.7中的放大器增益，不用濾波器即可實(shí)現(xiàn)抑制載波雙邊帶調(diào)制。解：令 ，則3.13 用相移的兩個(gè)正交載波可以實(shí)現(xiàn)正交復(fù)用，即兩個(gè)載波可分別傳輸帶寬相等的兩個(gè)獨(dú)立的基帶信號(hào)和，而只占用一條信道。試證明無(wú)失真恢復(fù)基帶信號(hào)的必要條件是：信道傳遞函數(shù)必須滿足 證明：以相干解調(diào)，輸出為 選擇適當(dāng)濾波器，濾掉上式中項(xiàng)，則要無(wú)失真恢復(fù)基帶信號(hào)，必須此時(shí)可恢復(fù)。對(duì)于，使用相干解調(diào)，可以無(wú)失真地恢復(fù)，用樣須滿足3.29 雙邊帶抑制載波調(diào)制和單邊帶調(diào)制中若消息信號(hào)均為限帶低頻信號(hào)，載頻為，接收信號(hào)功率為，加性白色高斯噪聲雙邊功率譜密度為。接收信號(hào)經(jīng)帶通濾波器后，進(jìn)行相干解調(diào)。(1) 比較解調(diào)器輸入信噪比；(2) 比較解調(diào)器輸出信噪比；解：， ，（1） 所以 （2） 所以即在相同輸入信號(hào)功率、相同調(diào)制信號(hào)帶寬下。第四章 模擬角調(diào)制4.8 已知受正弦信號(hào)調(diào)制的角調(diào)制信號(hào)為(1) 若為調(diào)頻波，問(wèn)增加為5倍時(shí)的調(diào)頻指數(shù)及帶寬；(2) 若為調(diào)相波，問(wèn)減小為1/5時(shí)的調(diào)相指數(shù)及帶寬；解：(1) (2) 4.12已知窄帶調(diào)相信號(hào)為若用相干載波相乘后再經(jīng)過(guò)一個(gè)低通濾波器，問(wèn)：(1) 能否實(shí)現(xiàn)正確解調(diào)？(2) 最佳解調(diào)時(shí)應(yīng)為何值？解： (1) 經(jīng)低通濾波器后 能實(shí)現(xiàn)正確解調(diào)。 （2）4.19 題圖4.19表示一種頻率解調(diào)器，輸入調(diào)頻波通過(guò)一個(gè)對(duì)載頻產(chǎn)生相移的延時(shí)線。設(shè)調(diào)頻波為 試分析該解調(diào)器工作原理（當(dāng)調(diào)頻指數(shù)，且延時(shí)線產(chǎn)生的延時(shí)很小時(shí)，有，。 題圖 4.19解：令經(jīng)過(guò)延時(shí)線輸出,很小 ，包絡(luò)檢波，濾去直流分量后 該電路可實(shí)現(xiàn)頻率解調(diào)。4.24設(shè)信道引入的加性白噪聲雙邊功率譜密度為，路徑衰耗為，輸入調(diào)制信號(hào)為單頻正弦。若要求解調(diào)輸出信噪比為，求下列情況發(fā)送端最小載波功率。(1) 常規(guī)調(diào)幅，包絡(luò)檢波，；(2) 調(diào)頻，鑒頻器解調(diào)，最大頻偏； (3) 調(diào)相，最大相偏；(4) 單邊帶調(diào)幅，相干解調(diào)。解（1） ， W（2）窄帶調(diào)頻 W(3) 此題意不明確(4)W第五章 脈沖編碼調(diào)制5.2 已知信號(hào)，抽樣頻率。求(1)抽樣信號(hào)的頻譜；(2)要求無(wú)失真恢復(fù)，試求出對(duì)采用的低通濾波器的截止頻率。(3)無(wú)失真恢復(fù)情況下的最低抽樣頻率解：（1） （2）要求無(wú)失真恢復(fù)，對(duì)采用的低通濾波器的截止頻率為。（3）可視為帶通信號(hào) ，,5.3 12路載波電話信號(hào)占有頻率范圍為，求出其最低抽樣頻率，并畫出理想抽樣后的信號(hào)頻譜。解： ，,5.9 已知模擬信號(hào)抽樣值的概率密度如題圖5.9所示，量化器是四電平的均勻量化器。求輸入信號(hào)與量化噪聲功率比SNR。題圖 5.9解： ， 5.10 正弦信號(hào)線性編碼時(shí)，如果信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍為，要求在整個(gè)動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)信噪比不低于，問(wèn)最少需要幾位編碼。解：滿足一定量化信噪比要求時(shí)輸入信號(hào)的取值范圍定義為動(dòng)態(tài)范圍。對(duì)正弦信號(hào)線性編碼有：滿載時(shí)，由題意得：由上面計(jì)算可知，如果信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍為，并要求在整個(gè)動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)，則正弦線性編碼最少要12位。5.13 正弦信號(hào)輸入時(shí)，若信號(hào)幅度不超過(guò)A律壓縮特性的直線段，求信噪比的表達(dá)式。解： A律壓縮特性由題意可知：假定輸入信號(hào)的概率密度函數(shù)為，量化電平數(shù)為，則量化噪音為：假定正弦信號(hào)的幅度為，則5.14 若13折線A律編碼器的過(guò)載電平V=5V，輸入抽樣脈沖幅度為0.9375V。設(shè)最小量化間隔為2個(gè)單位，最大量化器的分層電平為4096個(gè)單位。（1） 求輸出編碼器的碼組，并計(jì)算量化誤差。（2） 求對(duì)應(yīng)該碼組的線性碼（帶極性的13位碼）解：先將輸入信號(hào)歸一化：, 個(gè)單位 極性碼 段落碼 段內(nèi)碼段序號(hào)12345678段落碼000001010011100101110111段內(nèi)量階段落起始電平0段落長(zhǎng)度 極性碼 (1) 段落碼 （3） 段內(nèi)碼 那么 所以輸出編碼器的碼組為5.17 已知輸入信號(hào)概率密度在范圍內(nèi)是均勻分布的。均勻量化器電平,量化器過(guò)載電平定義為，其中是量化間隔。求證：(1)；(2)若，則；(3)若，則。(4)設(shè)，畫出與的關(guān)系圖。解：輸入信號(hào)的概率密度函數(shù)為 ,量化間隔(1)(2) ,即量化器不會(huì)過(guò)載，于是有(3) 不過(guò)載時(shí)量化噪聲：過(guò)載時(shí)噪聲：總的量化噪聲： (4) 不過(guò)載時(shí)， 成線性關(guān)系。過(guò)載時(shí) 5.18求A率PCM的最大量化間隔與最小量化間隔的比值。解：A率PCM的最大量化間隔與最小量化間隔分別為64和，它們分別位于第8段和第1段（或第2段）。第七章 增量調(diào)制7.3 已知輸入語(yǔ)音信號(hào)中含最高音頻分量，幅度為。若，則增量調(diào)制量化器的量階解：， , 7.4已知調(diào)制系統(tǒng)中低通濾波器的截止頻率為3003400Hz，求在不過(guò)載條件下，該系統(tǒng)的最大輸出信噪比SNR。假定，調(diào)制信號(hào)為1kHz單頻。解：系統(tǒng)的最大輸出信噪比為1016324864（dB）11.117.226.231.535.2第九章 數(shù)字信號(hào)的基帶傳輸9.2 已知二元信息序列為10011000001100000101，畫出它所對(duì)應(yīng)的單極性歸零碼、AMI碼和HDB3碼的波形。9.7 斜切濾波器的頻譜特性如題圖9.7所示，(1) 求該濾波器的沖激響應(yīng)；(2) 若輸入為速率等于的沖激脈沖序列，輸出波形有無(wú)碼間串?dāng)_；(3) 與具有相同帶寬的升余弦滾降頻譜信號(hào)及帶寬為的理想低通濾波器相比，因碼元定時(shí)偏差引起的碼間串?dāng)_是增大還是減??？題圖 9.7解：(1)總特性可看成下圖兩個(gè)三角形特性之差，即 其中： 所以沖激響應(yīng)： (2) 因?yàn)樵撓到y(tǒng)可等效成理想低通特性： 它對(duì)應(yīng)的無(wú)碼間串?dāng)_最高傳碼率為，所以當(dāng)傳輸速率為時(shí)，在抽樣點(diǎn)無(wú)碼間串?dāng)_。(3)該系統(tǒng)的尾部衰減較快，與成反比。所以碼元定時(shí)偏差引起的碼間串?dāng)_比相同帶寬的升余弦滾降頻譜信號(hào)（與成反比）大，比理想的低通濾波器（與成反比）小。9.10 某基帶傳輸系統(tǒng)采用升余弦滾降頻譜信號(hào)，(1) 若采用四進(jìn)制，求單位頻帶信息傳輸速率(b/Hz);(2) 若輸入信號(hào)由沖激脈沖改為寬度為的非歸零矩形脈沖，為保持輸出波形不變，基帶系統(tǒng)的總傳遞函數(shù)應(yīng)如何變化？寫出表達(dá)式。解：(1) 若采用四進(jìn)制，則單位頻帶的信息傳輸速率為：（2）非歸零矩形脈沖的付氏變換為： 非歸零矩形脈沖可以看成是沖激脈沖通過(guò)一個(gè)頻率傳輸函數(shù)為的網(wǎng)絡(luò)后形成的，假定輸入信號(hào)為沖激脈沖時(shí)，基帶傳輸總的傳遞函數(shù)為，現(xiàn)采用非歸零矩形脈沖，為保持輸出波形不變，基帶傳輸系統(tǒng)總的傳遞函數(shù)為，則9.13 一個(gè)理想低通濾波器特性信道的截止頻率為，問(wèn)下列情況下的最高傳輸速率；(1) 采用2電平基帶信號(hào)；(2) 采用8電平基帶信號(hào)；(3) 采用2電平升余弦滾降頻譜信號(hào)；(4) 采用7電平第類部分響應(yīng)信號(hào)。解：（1）采用2電平基帶信號(hào)，最高傳輸速率為(2) 采用8電平基帶信號(hào)，最高傳輸速率為(3) 采用2電平升余弦滾降頻譜信號(hào), 最高傳輸速率為注：2電平信號(hào)，抽樣值傳輸速率為，所需帶寬為，頻帶利用率為(4) ，采用7電平第類部分響應(yīng)信號(hào)，最高傳輸速率為9.17 若要求基帶傳輸系統(tǒng)的誤比特率為，求采用下列基帶信號(hào)時(shí)所需要的信噪比：(1) 單極性NRZ碼；(2) 雙極性NRZ碼；(3) 采用格雷碼的8電平NRZ碼；(4) 7電平部分響應(yīng)信號(hào)。解：(1)接收信號(hào)為單極性NRZ碼的誤比特率為： 當(dāng)為時(shí)， (2)接收信號(hào)為雙極性NRZ碼時(shí)的誤比特率為：當(dāng)為時(shí)， 注（2），應(yīng)用公式1011121313.614數(shù)值1012.5915.85 19.95 22.725.123.163.5483.98 4.674.765.012 (3) 接收信號(hào)為8元碼誤符號(hào)率公式為： 采用格雷碼時(shí)的誤比特率為：，當(dāng)為時(shí), , 即dB9.18 要求基帶傳輸系統(tǒng)的誤比特率為，計(jì)算二元碼、三元碼和四元碼傳輸所需要的信噪比。解：（1）二元碼當(dāng)接收為單極性NRZ碼時(shí)，當(dāng)為時(shí)， 當(dāng)接收為雙極性NRZ碼時(shí)，當(dāng)為時(shí)， （2）當(dāng)接收為三元碼時(shí)，當(dāng)為時(shí)， (3) 當(dāng)接收為四元碼時(shí)，自然碼：當(dāng)為時(shí)， 格雷碼：當(dāng)為時(shí)， 第10章 數(shù)字信號(hào)的載波傳輸10.1 已知二元序列為10110010,畫出以下情況的2ASK、2FSK和2PSK波形：(1) 載頻為碼元速率的2倍；(2) 載頻為碼元速率的1.5倍；解：(1) 因?yàn)檩d頻為碼元速率的2倍，所以碼元寬度是載波周期的2倍。(2) 因?yàn)檩d頻為碼元速率的1.5倍，所以碼元寬度是載波周期的1.5倍。10.5 已知矩形脈沖波形,為階躍函數(shù)，求(1) 匹配濾波器的沖激響應(yīng)；(2) 匹配濾波器的輸出波形；(3) 在什么時(shí)刻和什么條件下輸出可以達(dá)到最大值。解：(1) 匹配濾波器的沖激響應(yīng) (2) 匹配濾波器的輸出波形可由與卷積求得，即有 (3) 當(dāng)時(shí)刻時(shí)輸出可以達(dá)到最大值。 最大輸出信噪比為SNR=2E/n0, E=A2T,n0為單邊噪聲功率譜密度。10.8 2PSK相干解調(diào)中相乘器所需的相干載波若與理想載波有相位差，求相位差對(duì)系統(tǒng)誤比特率的影響。解：設(shè)信道噪聲是均值為零的高斯白噪聲，帶通濾波器輸入混有噪聲信號(hào)其中 式中是載頻，是振幅帶通濾波器輸出為： 與載波相乘，經(jīng)低通濾波器后的一維概率密度函數(shù)呈高斯分布，發(fā)0、1時(shí)均值為、，方差為那么： 時(shí)，判決門限電平為0。系統(tǒng)誤比特率為： 10.18 已知電話信道可用的信號(hào)傳輸頻帶為，取載頻為，試說(shuō)明：(1) 采用升余弦滾降基帶信號(hào)QPSK調(diào)制可以傳輸數(shù)據(jù)；(2) 采用升余弦滾降基帶信號(hào)8PSK調(diào)制可以傳輸數(shù)據(jù)；(3) 上述兩種情況下，帶寬各為多少？解：信號(hào)帶寬為(1) 采用升余弦滾降基帶信號(hào)QPSK調(diào)制時(shí)：(2) 采用升余弦滾降基帶信號(hào)8PSK調(diào)制時(shí)：(3) 兩種情況下，帶寬為。10.19 采用8PSK調(diào)制傳輸數(shù)據(jù)，最小理論帶寬是多少？解：在理想情況下，MPSK的最高頻帶利用率可以達(dá)到 則采用8PSK調(diào)制傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，最小理論帶寬為10.27 若峰值功率相同且誤比特率