電子信息工程無線通信原理知識考點梳理與解析

電子信息工程無線通信原理知識考點梳理與解析姓名_________________________地址_______________________________學號______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------線--------------------------1.請首先在試卷的標封處填寫您的姓名，身份證號和地址名稱。2.請仔細閱讀各種題目，在規(guī)定的位置填寫您的答案。一、選擇題1.無線通信的基本工作原理是什么？

A.發(fā)射器發(fā)送電磁波，接收器接收并解析這些電磁波。

B.使用有線連接傳輸信號。

C.僅通過聲波傳播信息。

D.通過量子傳輸實現信息交換。

2.無線通信中，調制和解調的主要作用是什么？

A.提高通信頻率。

B.改變信號的形式以適應無線傳播。

C.增強信號強度。

D.降低信號頻率。

3.載波調制有哪幾種基本類型？

A.調頻和調幅。

B.調相和調頻。

C.調頻、調幅和調相。

D.僅調幅。

4.調頻(FM)和調幅(AM)的區(qū)別是什么？

A.調頻用于傳輸音頻，調幅用于傳輸視頻。

B.調頻調制信號中頻率變化，調幅調制信號中幅度變化。

C.調頻和調幅都用于調制頻率。

D.調頻比調幅抗干擾能力強。

5.調制信號的帶寬與什么因素有關？

A.發(fā)送信號的頻率。

B.載波信號的頻率。

C.發(fā)送信號的最高頻率。

D.調制和解調器的類型。

6.數字調制中，QAM和PSK的區(qū)別是什么？

A.QAM是一種線性調制，PSK是一種非線性調制。

B.QAM調制兩個載波，PSK調制一個載波。

C.QAM用于調制相位，PSK用于調制振幅。

D.QAM的信號傳輸速率比PSK低。

7.無線通信中的多徑效應是什么？

A.由于信號反射導致的信號到達接收器的路徑長度差異。

B.發(fā)射器接收器之間的距離變化。

C.無線信號因干擾而失真。

D.無線信號的傳播速度減慢。

8.無線通信中，什么是信號的多普勒頻移？

A.信號頻率隨傳播介質變化而變化的現象。

B.由于移動發(fā)射器或接收器導致信號頻率變化。

C.無線信號受到環(huán)境溫度變化的影響。

D.無線信號的能量密度增加。

答案及解題思路：

1.答案：A

解題思路：無線通信利用電磁波傳輸信息，發(fā)射器產生電磁波，接收器接收這些波并解析其中的信息。

2.答案：B

解題思路：調制是將基帶信號轉換成適合傳輸的頻帶信號，解調則是相反的過程，用于從接收到的信號中提取原始信息。

3.答案：C

解題思路：載波調制主要包括調頻、調幅和調相，這些都是通過改變載波的某些屬性（頻率、幅度或相位）來傳遞信息。

4.答案：B

解題思路：調頻通過改變載波頻率來調制信號，而調幅通過改變載波幅度來調制信號，兩者的區(qū)別在于頻率和幅度的變化。

5.答案：C

解題思路：調制信號的帶寬通常取決于調制信號的最高頻率分量。

6.答案：B

解題思路：QAM（QuadratureAmplitudeModulation）使用四個狀態(tài)來調制信號，而PSK（PhaseShiftKeying）使用兩個或更多狀態(tài)來調制相位。

7.答案：A

解題思路：多徑效應是由于信號在不同路徑播到達接收器，導致接收到的信號相位和強度不一致。

8.答案：B

解題思路：多普勒頻移是指當發(fā)射器或接收器移動時，接收到的信號頻率會發(fā)生變化。二、填空題1.無線通信系統主要由哪些部分組成？

答案：無線通信系統主要由發(fā)射端、傳輸信道、接收端和信號處理單元組成。

2.調制信號的頻率帶寬與什么因素有關？

答案：調制信號的頻率帶寬與基帶信號的頻率成分、調制方式以及調制指數等因素有關。

3.調制器的作用是將什么信號轉換為什么信號？

答案：調制器的作用是將基帶信號轉換成適合在信道中傳輸的頻帶信號。

4.調制信號的帶寬與什么因素有關？

答案：調制信號的帶寬與載波頻率、調制方式以及調制信號的頻譜特性等因素有關。

5.調制信號的功率與什么因素有關？

答案：調制信號的功率與發(fā)射功率、信號傳輸距離、天線增益以及信道損耗等因素有關。

6.調制信號的相位與什么因素有關？

答案：調制信號的相位與調制信號的頻率、調制方式以及調制信號的初始相位等因素有關。

7.無線通信中的信號衰減主要受什么因素影響？

答案：無線通信中的信號衰減主要受傳播介質、信號頻率、傳輸距離以及環(huán)境因素（如建筑物、地形等）的影響。

8.無線通信中的噪聲主要有哪些類型？

答案：無線通信中的噪聲主要有熱噪聲、干擾噪聲、散粒噪聲以及沖擊噪聲等類型。

答案及解題思路：

1.解題思路：無線通信系統的基本組成需要了解無線通信的基本流程，包括信號的發(fā)射、傳輸和接收。

2.解題思路：調制信號的頻率帶寬與多個因素相關，需要掌握調制理論中的相關知識，如奈奎斯特定理等。

3.解題思路：調制器的作用是信號轉換的基礎，需要理解調制的基本概念。

4.解題思路：調制信號的帶寬涉及信號處理和頻譜分析，需要掌握信號頻譜的相關知識。

5.解題思路：調制信號的功率與多個物理參數相關，需要理解信號傳輸過程中的能量損耗。

6.解題思路：調制信號的相位與調制方式和信號特性相關，需要掌握信號調制和解調的原理。

7.解題思路：信號衰減是無線通信中的一個重要問題，需要了解信號傳播過程中的損耗機制。

8.解題思路：噪聲類型是無線通信中信號質量評估的重要指標，需要掌握不同類型噪聲的特性。三、判斷題1.無線通信中的多徑效應會導致信號的衰落。

答案：正確。

解題思路：多徑效應是指無線信號在傳播過程中，由于遇到多個反射、折射或散射點，導致信號到達接收端時，形成多個路徑。這些路徑的信號相位、幅度和到達時間不同，從而產生干涉效應，導致信號強度的不穩(wěn)定性，即信號的衰落。

2.調制信號的帶寬與調制器的帶寬無關。

答案：錯誤。

解題思路：調制信號的帶寬與調制器的帶寬有關。調制器的作用是將基帶信號轉換為頻帶信號，調制信號的帶寬取決于基帶信號的帶寬和調制方式。若調制器的帶寬小于調制信號的帶寬，則會導致信號失真。

3.調制信號的功率與調制器的功率無關。

答案：錯誤。

解題思路：調制信號的功率與調制器的功率有關。調制器對信號的功率進行放大，以適應無線信道傳輸的需求。若調制器的功率較小，則可能導致信號在傳輸過程中受到衰減，影響通信質量。

4.調制信號的相位與調制器的相位無關。

答案：錯誤。

解題思路：調制信號的相位與調制器的相位有關。調制器對信號的相位進行控制，以實現信號的調制。若調制器的相位發(fā)生變化，則會導致調制信號的相位發(fā)生變化，影響信號的傳輸質量。

5.無線通信中的信號衰減主要受溫度影響。

答案：錯誤。

解題思路：無線通信中的信號衰減主要受信道特性、傳輸距離、信號頻率等因素影響，而溫度影響較小。溫度對無線信道的衰減影響主要體現在對無線信道介質的介電常數產生影響，從而改變信號傳播速度和衰減系數。

6.無線通信中的噪聲主要受電子設備的影響。

答案：正確。

解題思路：無線通信中的噪聲主要來源于電子設備。電子設備在工作過程中，由于電路元件的隨機波動、電源干擾等因素，會產生噪聲，從而影響無線信號的傳輸質量。

7.無線通信中的多普勒頻移與信號的速度無關。

答案：錯誤。

解題思路：無線通信中的多普勒頻移與信號的速度有關。多普勒頻移是由于信號源和接收端之間存在相對運動，導致信號頻率發(fā)生變化。當信號源或接收端的速度增大時，多普勒頻移也隨之增大。

8.無線通信中的信號衰落與信道質量無關。

答案：錯誤。

解題思路：無線通信中的信號衰落與信道質量有關。信道質量包括信道的衰減、多徑效應、干擾等因素。當信道質量較差時，信號衰落現象更為嚴重，從而影響通信質量。四、簡答題1.簡述無線通信系統的工作原理。

答：無線通信系統的工作原理基于電磁波的傳輸。它通過發(fā)射設備將信息信號轉換成電磁波，通過無線電波傳播到接收設備，接收設備再將電磁波轉換成信息信號，實現信息的傳輸。主要過程包括信號的調制、發(fā)射、傳播和接收、解調等環(huán)節(jié)。

2.簡述調制和解調在無線通信中的作用。

答：調制和解調是無線通信中的重要技術。調制是指將信息信號與載波信號相結合的過程，使信息信號能夠在信道輸。解調則是在接收端將已調信號還原為信息信號的過程。調制和解調的作用在于提高信號的抗干擾能力和擴展通信距離。

3.簡述調頻和調幅的區(qū)別。

答：調頻（FM）和調幅（AM）是兩種常見的調制方式。

調頻：頻率調制，即改變載波信號的頻率來攜帶信息。

調幅：幅度調制，即改變載波信號的幅度來攜帶信息。

兩者主要區(qū)別在于：調頻的頻帶利用率高，抗干擾能力強；調幅則占用較寬的頻帶，對噪聲和干擾較敏感。

4.簡述數字調制中QAM和PSK的區(qū)別。

答：QAM和PSK是兩種數字調制方式。

QAM：正交幅度調制，通過改變兩個正交載波的幅度來攜帶信息。

PSK：相位調制，通過改變載波的相位來攜帶信息。

兩者主要區(qū)別在于：QAM可以同時改變幅度和相位，因此傳輸信息效率更高；PSK則只改變相位，傳輸信息效率較低。

5.簡述無線通信中的多徑效應。

答：多徑效應是指在無線通信中，信號在傳播過程中，由于遇到建筑物、山脈等障礙物而形成的多條路徑。這些路徑的反射、折射、散射等現象導致信號傳播時存在時延、幅度變化、相位變化等，從而影響信號的傳輸質量。

6.簡述無線通信中的信號衰減的原因。

答：無線通信中的信號衰減主要由以下原因引起：

自由空間傳播衰減：信號在自由空間傳播時，會逐漸衰減。

物理介質吸收衰減：信號在傳播過程中，會與各種物質發(fā)生相互作用，導致衰減。

多徑效應衰減：多徑效應引起的信號相互干涉，導致信號強度減弱。

7.簡述無線通信中的噪聲類型。

答：無線通信中的噪聲主要包括以下幾種類型：

電磁干擾：由其他設備產生的電磁波干擾。

信道噪聲：由信道本身產生的噪聲，如白噪聲、熱噪聲等。

收發(fā)設備噪聲：由收發(fā)設備本身的噪聲引起的干擾。

8.簡述無線通信中的多普勒頻移的影響。

答：多普勒頻移是指在無線通信中，由于信號傳播過程中，發(fā)射機和接收機之間存在相對運動而引起的頻移現象。多普勒頻移會導致信號頻譜的變化，從而影響通信質量。

答案及解題思路：

1.答案：無線通信系統的工作原理基于電磁波的傳輸，通過信號的調制、發(fā)射、傳播和接收、解調等環(huán)節(jié)實現信息的傳輸。

解題思路：首先介紹無線通信系統的基本概念，然后分別闡述各個環(huán)節(jié)的工作原理。

2.答案：調制和解調是無線通信中的重要技術，分別負責將信息信號轉換成電磁波和將已調信號還原為信息信號，以提高信號的抗干擾能力和擴展通信距離。

解題思路：闡述調制和解調的概念、作用以及其在無線通信中的應用。

3.答案：調頻和調幅是兩種常見的調制方式，調頻通過改變載波信號的頻率來攜帶信息，調幅則通過改變載波信號的幅度來攜帶信息。

解題思路：對比調頻和調幅的概念、原理及特點，分析其區(qū)別。

4.答案：QAM和PSK是兩種數字調制方式，QAM通過改變兩個正交載波的幅度來攜帶信息，PSK則通過改變載波的相位來攜帶信息。

解題思路：對比QAM和PSK的概念、原理及特點，分析其區(qū)別。

5.答案：多徑效應是指在無線通信中，信號在傳播過程中，由于遇到建筑物、山脈等障礙物而形成的多條路徑，導致信號傳播時存在時延、幅度變化、相位變化等。

解題思路：闡述多徑效應的概念、原因及其對通信質量的影響。

6.答案：無線通信中的信號衰減主要由自由空間傳播衰減、物理介質吸收衰減和多徑效應衰減等原因引起。

解題思路：列舉導致信號衰減的主要原因，并簡要分析其原因。

7.答案：無線通信中的噪聲主要包括電磁干擾、信道噪聲和收發(fā)設備噪聲等。

解題思路：列舉無線通信中常見的噪聲類型，并簡要介紹其來源。

8.答案：多普勒頻移是指在無線通信中，由于信號傳播過程中，發(fā)射機和接收機之間存在相對運動而引起的頻移現象，從而影響通信質量。

解題思路：闡述多普勒頻移的概念、原因及其對通信質量的影響。五、論述題1.論述無線通信系統在現代社會的重要性。

無線通信系統在現代社會的重要性體現在以下幾個方面：

提高信息傳遞效率：無線通信系統使得信息可以迅速傳遞，極大地提高了工作效率。

增強溝通便利性：無線通信系統打破了地理和時間的限制，使人們可以隨時隨地溝通。

促進社會經濟發(fā)展：無線通信技術是現代信息技術的重要組成部分，對社會經濟發(fā)展有著重要推動作用。

便利日常生活：無線通信技術廣泛應用于智能家居、移動支付、在線教育等領域，極大地便利了人們的日常生活。

2.論述無線通信技術的發(fā)展趨勢。

無線通信技術的發(fā)展趨勢主要包括：

高速率：未來無線通信將追求更高的數據傳輸速率，以滿足人們對大數據、高清視頻等需求。

低功耗：物聯網的普及，低功耗無線通信技術將成為發(fā)展重點。

智能化：無線通信技術將與人工智能、大數據等相結合，實現智能化的通信體驗。

網絡切片：網絡切片技術可以將無線網絡劃分為多個獨立的虛擬網絡，滿足不同應用場景的需求。

3.論述調制技術在無線通信中的應用。

調制技術在無線通信中的應用包括：

幅度調制：用于傳輸音頻、視頻等信號，提高傳輸效率。

頻率調制：用于無線通信中的數據傳輸，提高抗干擾能力。

相位調制：用于傳輸高速數據，提高傳輸質量。

4.論述解調技術在無線通信中的作用。

解調技術在無線通信中的作用包括：

還原原始信號：將調制后的信號還原為原始信號，以便進行后續(xù)處理。

提高傳輸質量：通過解調技術，可以去除信號中的噪聲，提高傳輸質量。

5.論述無線通信中信道質量對通信質量的影響。

信道質量對通信質量的影響主要體現在以下幾個方面：

信號衰減：信道質量較差會導致信號衰減，降低通信質量。

干擾：信道中的干擾會降低通信質量。

多徑效應：多徑效應會導致信號失真，影響通信質量。

6.論述無線通信中噪聲對通信質量的影響。

噪聲對通信質量的影響主要體現在：

信號失真：噪聲會導致信號失真，降低通信質量。

傳輸速率降低：噪聲會降低傳輸速率，影響通信效率。

7.論述無線通信中多普勒頻移對通信質量的影響。

多普勒頻移對通信質量的影響主要體現在：

信號失真：多普勒頻移會導致信號失真，降低通信質量。

通信距離限制：多普勒頻移會影響通信距離，限制通信范圍。

8.論述無線通信中信號衰落對通信質量的影響。

信號衰落對通信質量的影響主要體現在：

信號失真：信號衰落會導致信號失真，降低通信質量。

通信中斷：在信號衰落嚴重的情況下，可能會導致通信中斷。

答案及解題思路：

1.答案：無線通信系統在現代社會的重要性體現在提高信息傳遞效率、增強溝通便利性、促進社會經濟發(fā)展和便利日常生活等方面。解題思路：分析無線通信系統的應用場景和影響。

2.答案：無線通信技術的發(fā)展趨勢包括高速率、低功耗、智能化和網絡切片等。解題思路：結合最新技術發(fā)展趨勢和實際應用需求。

3.答案：調制技術在無線通信中的應用包括幅度調制、頻率調制和相位調制等。解題思路：了解不同調制技術的原理和特點。

4.答案：解調技術在無線通信中的作用包括還原原始信號和提高傳輸質量。解題思路：分析解調技術的工作原理和作用。

5.答案：信道質量對通信質量的影響主要體現在信號衰減、干擾和多徑效應等方面。解題思路：分析信道質量對信號傳播的影響。

6.答案：噪聲對通信質量的影響主要體現在信號失真和傳輸速率降低等方面。解題思路：分析噪聲對信號傳輸的影響。

7.答案：多普勒頻移對通信質量的影響主要體現在信號失真和通信距離限制等方面。解題思路：了解多普勒頻移的原理和影響。

8.答案：信號衰落對通信質量的影響主要體現在信號失真和通信中斷等方面。解題思路：分析信號衰落對信號傳輸的影響。六、計算題1.計算調制信號的帶寬。

設調制信號為$x(t)=A\cos(2\pif_ct\phi)$，其中$A$為幅度，$f_c$為載波頻率，$\phi$為相位。若該信號的頻譜為$B$Hz，則計算該調制信號的帶寬。

2.計算調制信號的功率。

已知調制信號$x(t)=A\cos(2\pif_ct\phi)$，其中$A$為幅度，$f_c$為載波頻率，$\phi$為相位。計算該信號的功率$P$。

3.計算調制信號的相位。

給定調制信號$x(t)=A\cos(2\pif_ct\phi)$，其中$A$為幅度，$f_c$為載波頻率。若已知信號在一個周期內的相位變化為$\Delta\phi$，則計算該信號的相位$\phi$。

4.計算無線通信中的信號衰減。

在無線通信中，信號經過一段距離$d$后，其衰減量$L$可由公式$L=10\log_{10}(4\pid/10^3)$dB計算。已知距離$d=5$km，計算信號衰減量$L$。

5.計算無線通信中的噪聲功率。

無線通信系統中的噪聲功率$N$可由公式$N=kTB$計算，其中$k$為玻爾茲曼常數，$T$為絕對溫度，$B$為帶寬。已知$k=1.38\times10^{23}$J/K，$T=300$K，$B=10$MHz，計算噪聲功率$N$。

6.計算無線通信中的多普勒頻移。

無線通信中，當發(fā)射源和接收源之間存在相對運動時，會產生多普勒頻移。若發(fā)射源以速度$v$沿著信號傳播方向移動，信號頻率為$f_0$，則多普勒頻移$\Deltaf$可由公式$\Deltaf=\frac{2vf_0}{c}$計算，其中$c$為光速。已知$v=10$m/s，$f_0=1000$MHz，$c=3\times10^8$m/s，計算多普勒頻移$\Deltaf$。

7.計算無線通信中的信號衰落。

在無線通信中，信號衰落可由瑞利衰落模型描述。若信號功率為$P$，衰落系數為$\alpha$，則衰落后的信號功率$P_{衰落}$可由公式$P_{衰落}=\alpha^2P$計算。已知$\alpha=0.5$，$P=1$W，計算衰落后的信號功率$P_{衰落}$。

8.計算無線通信中的信道質量。

信道質量可用信噪比（SNR）來衡量。已知接收到的信號功率為$P_{信號}$，噪聲功率為$P_{噪聲}$，則信噪比$SNR$可由公式$SNR=\frac{P_{信號}}{P_{噪聲}}$計算。已知$P_{信號}=10$mW，$P_{噪聲}=1$$\mu$W，計算信噪比$SNR$。

答案及解題思路：

1.解題思路：帶寬是信號最高頻率與最低頻率之差。答案：$B$Hz。

2.解題思路：功率為信號能量除以時間。答案：$P=\frac{A^2}{2}$W。

3.解題思路：相位是信號的初始相位移。答案：$\phi$。

4.解題思路：根據信號衰減公式計算。答案：$L=10\log_{10}(4\pi\times5\times10^3/10^3)$dB。

5.解題思路：根據噪聲功率公式計算。答案：$N=1.38\times10^{23}\times300\times10^6$W。

6.解題思路：根據多普勒頻移公式計算。答案：$\Deltaf=\frac{2\times10\times10^6\times10^6}{3\times10^8}$Hz。

7.解題思路：根據瑞利衰落模型計算。答案：$P_{衰落}=0.5^2\times1$W。

8.解題思路：根據信噪比公式計算。答案：$SNR=\frac{10\times10^{3}}{1\times10^{6}}$。七、綜合題1.分析無線通信系統中的關鍵技術。

無線通信系統中的關鍵技術包括：

a.多址技術：如FDMA、TDMA、CDMA等，提高了無線信道的利用率。

b.調制技術：如AM、FM、PM、QAM等，實現數字信號的傳輸。

c.編碼技術：如卷積編碼、Turbo編碼等，提高數據的可靠性和抗干擾能力。

d.錯誤校正技術：如漢明碼、CRC碼等，糾正傳輸過程中的錯誤。

e.多徑效應的補償技術：如均衡器、多用戶檢測等，降低多徑效應對通信質量的影響。

2.分析無線通信系統在現代社會中的應用。

無線通信系統在現代社會中的應用廣泛，包括：

a.移動通信：如2G、3G、4G、5G等，實現人們隨時隨地通信的需求。

b.寬帶無線接入：如WiFi、WiMAX等，為用戶提供高速數據傳輸服務。

c.車聯網：實現車輛與車輛、車輛與道路基礎設施之間的信息交互。

d.物聯網：將各種設備連接起來，實現遠程監(jiān)控、數據采集等功能。

3.分析無線通信技術的發(fā)展趨勢及其影響。

無線通信技術的發(fā)展趨勢包括：

a.高速率、低時延的通信：滿足未來人們對數據傳輸速度和實時性的需求。

b.高可靠性、高安全性通信：保障信息傳輸的穩(wěn)定性和數據的安全性。

c.智能化、定制化服務：根據用戶需求提供個性化通信服務。

d.大規(guī)模集成化、小型化技術：降低設備體積，提高便攜性。

4.分析無線通信中的調制和解調技術。

無線通信中的調制技術是將數字信號轉換為模擬信號的過程，解調技術則是將模擬信號還原為數字信號的過程。常見調制方式有：

a.AM（調幅）：調制信號的幅度變化來表示信息。

b.FM（調頻）：調制信號的頻率變化來表示信息。

c.PM（調相）：調制信號的相位變化來表示信息。

d.QAM（正交調幅）：將幅度和相位調制結合，提高頻帶利用率。

5.分析無線通信中的信道質量對通信質量的影響。

信道質量對通信質量的影響主要體現在：

a.噪聲干擾：信道中存在的噪聲會降低信號的強度，影響通信