现代通信技术(习题解答).ppt

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2021/9/14《现代通信技术》习题解答四川大学电子信息学院杨万全1第2章习题解答 2021/9/14《现代通信技术》习题解答四川大学电子信息学院杨万全22.4某系统对输入信号x（t）的响应为，求：（1）系统的传输函数H（）；（2）当输入功率密度谱为Px（）时的输出功率密度谱Py（）；（3）若用RC网络来近似实现该系统,试问该系统具有何种电路结构,参数该如何选择?所以（2）（P59式2.5.42）解：（1）因为 2021/9/14《现代通信技术》习题解答四川大学电子信息学院杨万全3（3）x（t）y（t）RCR’ 2.62021/9/14《现代通信技术》习题解答四川大学电子信息学院杨万全4如图，系统由具有相同冲激响应的两级网络级联而成，求系统的冲激响应和传输函数。解：（1）系统的冲激响应：（解法一）0tτh1（t）0tτh2（t）110tτh（t）2ττ 2.62021/9/14《现代通信技术》习题解答四川大学电子信息学院杨万全5系统的冲激响应：（解法二）0tτh1（t）0tτh2（t）110tτh（t）2ττ 2.62021/9/14《现代通信技术》习题解答四川大学电子信息学院杨万全6解：（2）系统的传输函数：（解法一）0tτh（t）2ττ0t-τf（t）ττ所以，系统的传输函数 2.62021/9/14《现代通信技术》习题解答四川大学电子信息学院杨万全7系统的传输函数：（解法二）0tτh1（t）0tτh2（t）110tτ/2h0（t）1-τ/2 2.62021/9/14《现代通信技术》习题解答四川大学电子信息学院杨万全8系统的传输函数：（解法三）0tτh1（t）0tτh2（t）11因为系统的传输函数所以 2.62021/9/14《现代通信技术》习题解答四川大学电子信息学院杨万全9系统的传输函数：（解法四）0tτh1（t）0tτh2（t）11因为所以，系统的传输函数 2021/9/14《现代通信技术》习题解答四川大学电子信息学院杨万全102.7求下图所示系统的频率传输函数，并画出幅度频谱的示意图。解：（解法一）由图可得：它的等效网络的传递函数为 2021/9/14《现代通信技术》习题解答四川大学电子信息学院杨万全112.7（解法二）：它的等效网络的传递函数为 2021/9/14《现代通信技术》习题解答四川大学电子信息学院杨万全12信道的幅频特性|H（ω）|ωτ1+r1-r0π2π3π4π5π 2.272021/9/14《现代通信技术》习题解答四川大学电子信息学院杨万全13某接收机工作频率为2GHz,由两级放大器组成。前置放大器的有效输入噪声温度为124k,功率增益为29dB；后接放大器的噪声指数为12dB，功率增益为80dB，求接收机在室温（290k）环境下的总噪声指数和有效输入噪声温度。解：由Te=（F-1）Ti得：F1=1+Te1/Ti=1+124/290≈1.43由题知10lgF2=12则F2=101.2≈15.85Te2=（F2-1）×290=4306KKp1=29db,则Kp1=102.9≈794.3F=F1+（F2-1）/Kp1=1.43+（15.85-1）/794.3≈1.449Te=Te1+Te2/Kp1=124+4306/794.3≈129.42K 2021/9/14《现代通信技术》第3章习题解答四川大学电子信息学院杨万全14第3章习题解答 2021/9/14《现代通信技术》第3章习题解答四川大学电子信息学院杨万全153.3如果调制信号m(t)=cos(1×103πt)+cos(3×103πt)，它们调制在fc=2MHz的载频上产生双边带（DSB）信号，接收机的参考载频为1.999MHz：（1）画出调制和解调的原理框图；（2）画出已调信号的频谱示意图；（3）假设接收机输出低通滤波器的截止频率为3kHz，试问解调输出哪些频率的信号? 2021/9/14《现代通信技术》第3章习题解答四川大学电子信息学院杨万全16解：（1）调制和解调的原理框图如下（2）已调信号的频谱示意图如下 2021/9/14《现代通信技术》第3章习题解答四川大学电子信息学院杨万全17（3）假设接收机输出低通滤波器的截止频率为3kHz，由频谱搬移示意图可见，解调输出频率为0.5kHz、1.5kHz和2.5kHz的信号。相干解调器的输出为 2021/9/14《现代通信技术》习题解答四川大学电子信息学院杨万全18解析计算相干解调器中乘法器的输出为相干解调器的输出为 2021/9/14《现代通信技术》第3章习题解答四川大学电子信息学院杨万全193.10假设接收机的输出信噪比为20dB,输出噪声功率10-9W，从发射机到接收机输入端的传输衰减为100dB,试求：（1）采用DSB调制时的发射机发射功率；（2）采用SSB调制时的发射机发射功率。BPF解调器发射机m(t) 2021/9/14《现代通信技术》第3章习题解答四川大学电子信息学院杨万全20接收机的输出信噪比为20dB,输出噪声功率10-9W，传输衰减为100dB解：（1）当采用DSB调制时，BPF解调器发射机m(t) 2021/9/14《现代通信技术》第3章习题解答四川大学电子信息学院杨万全21而发射机到接收机的传输衰减为100dB,即： 2021/9/14《现代通信技术》第3章习题解答四川大学电子信息学院杨万全22（2）同理，可以得到当采用SSB调制时的发射机发射功率。 2021/9/14《现代通信技术》第3章习题解答四川大学电子信息学院杨万全23而发射机到接收机的传输衰减为100dB,即： 2021/9/14《现代通信技术》第3章习题解答四川大学电子信息学院杨万全24若基带信号最高频率分量为2.7kHz，先对5.3kHz载频进行DSB调制，再进行频率调制，设调频信号的最大频偏为40kHz，（1）求接收机输入端带通滤波器的带宽；（2）画出调制与解调系统的原理框图。3.12 2021/9/14《现代通信技术》第3章习题解答四川大学电子信息学院杨万全25解：（2）调制与解调系统的原理框图LPFBPF调频解调调频已调信号可表示为 2021/9/14《现代通信技术》第3章习题解答四川大学电子信息学院杨万全26（1）接收机输入端带通滤波器的带宽应与发射机输出调频信号的带宽相同，所以LPFBPF调频解调调频说明：计算调频信号的带宽，关键在于确定调制信号的最高频率fM。 2021/9/14《现代通信技术》第3章习题解答四川大学电子信息学院杨万全27某角调制信号为（1）求该信号的载频、最大频偏、调制指数和带宽；（2）试问：该信号是FM信号还是PM信号？解：（1）该信号的载频：1106Hz最大频偏带宽：（2）试问：该信号是FM信号还是PM信号？3.13调制指数： 2021/9/14《现代通信技术》第3章习题解答四川大学电子信息学院杨万全283.14某角调制信号为（1）求该信号的载频、最大相位偏移和最大频偏；（2）如果它是PM调相信号，并且kPM=2，求调制信号m(t)；（3）如果它是FM调频信号，并且kFM=500π，求调制信号m(t)。 2021/9/14《现代通信技术》第3章习题解答四川大学电子信息学院杨万全29最大频偏：解：（1）对比角调制信号的一般表示式与给定信号的表示式 2021/9/14《现代通信技术》第3章习题解答四川大学电子信息学院杨万全30（2）如果信号是PM调相信号，则 2021/9/14《现代通信技术》第3章习题解答四川大学电子信息学院杨万全31所以，调制信号两边同时求导，可以得到：（3）如果信号是FM调频信号，则 2021/9/14《现代通信技术》第3章习题解答四川大学电子信息学院杨万全323.16幅度为5V，试求（1）FM信号的表示式sFM(t)；（2）最大频偏、调频指数和带宽。已知FM信号的瞬时频率为解：（1）FM信号的表示式sFM(t) 2021/9/14《现代通信技术》第3章习题解答四川大学电子信息学院杨万全33解：（2）最大频偏、调频指数和带宽。 2021/9/14《现代通信技术》第4章习题解答四川大学电子信息学院杨万全34第4章习题解答 2021/9/14《现代通信技术》第4章习题解答四川大学电子信息学院杨万全35均匀量化电平数的计算与编码模拟信号预滤波抽样量化编码数字信号熟练掌握对抽样信号进行均匀量化编码的计算方法。（1）单极性信号的均匀量化编码：量化间隔数的计算①可以采用四舍五入②也可以采用取整的方法。例如：当抽样值为1.16伏，量化间隔Δ为0.1伏时，1.16÷0.1=11.6。若采用四舍五入，则量化间隔数为12，编码为四位自然二进制码得1100；若取整，则量化间隔数为11，编码为四位自然二进制码得1011。两种方法的区别在于计算重建值时，前者的重建值=量化间隔数×量化间隔Δ；后者的重建值=（量化间隔数+1/2）×量化间隔Δ。（2）双极性信号的均匀量化编码：应将码字的首位用作极性码，其余各位用于表示信号绝对值的大小。信号绝对值的量化编码方法同单极性信号的均匀量化编码方法。（3）计算：信源信息传输速率=（比特数/每样值）×抽样速率。 2021/9/14《现代通信技术》第4章习题解答四川大学电子信息学院杨万全364.3一PCM系统采用均匀量化编码，二进制码组的码位数为8，传输速率为64kb/s，求：（1）该系统所能允许的信息信号的最高频率；（2）系统的最小传输带宽。解：（1）该系统所能允许的信息信号的最高频率为（2）系统的最小传输带宽为 2021/9/14《现代通信技术》第4章习题解答四川大学电子信息学院杨万全37假设某单极性信号的最大幅值为12.8V，若对该信号进行均匀量化并编码为8位二进制码，求：（1）量化间隔；（2）信号电平为9.5V时的量化编码码字；（3）码字“01101011”对应的信号电平。解：（1）量化间隔Δ=12.8÷28=0.05V（2）信号电平为9.5V时的量化间隔数为9.5÷0.05=190→190→（10111110）（3）码字“01101011”对应的十进制数为107，所以对应的信号电平为107×0.05=5.35V4.5 4.92021/9/14《现代通信技术》第4章习题解答四川大学电子信息学院杨万全38采用A率13折线非线性量化编码，最小量化间隔为ΔV1。以ΔV1为单位的两个量化抽样值分别为367ΔV1和-891ΔV1。求：（1）这两个量化抽样值各自对应的编码码组和量化误差；（2）接收端译码输出的量化电平值及其相对于发送端的量化抽样值的量化误差。解：（1）对于367ΔV1，假设“1”表示信号极性为正，则极性码位P=1。因为367＞128，X=1；367＜512，Y=0；367＞256，Z=1因为256+128＞367，A=0；256+64<367，B=1；256+64+32<367，C=1；256+64+32+16>367，D=0所以367ΔV1：11010110误差：367ΔV1-352ΔV1=15ΔV1 4.92021/9/14《现代通信技术》第4章习题解答四川大学电子信息学院杨万全39对于-891ΔV1，因为P=0891＞128，X=1；891>512，Y=1；891<1024，Z=0512+256<891，A=1；512+256+128>891，B=0；512+256+64<891，C=1；512+256+64+32<891，D=1所以-891ΔV1：01101011误差：-891ΔV1–(-864ΔV1)=-27ΔV1（2）接收端译码输出(352+8)ΔV1=360ΔV1误差：7ΔV1-(864+16)ΔV1=-880ΔV1误差：-11ΔV1 A(=87.6)律13折线8比特非线性码与13位线性码的变换表2021/9/14《现代通信技术》第4章习题解答四川大学电子信息学院杨万全40段落序号非线性码线性码XYZABCDb101024b9512b8256b7128b664b532b416b38b24b12b01b*01/210008A4B2C1D0000000ABCD1*20018A4B2C1D0000001ABCD1*301016A8B4C2D000001ABCD1*0401132A16B8C4D00001ABCD1*00510064A32B16C8D0001ABCD1*0006101128A64B32C16D001ABCD1*00007110256A128B64C32D01ABCD1*000008111512A256B128C64D1ABCD1*000000 4.172021/9/14《现代通信技术》第4章习题解答四川大学电子信息学院杨万全41一个m序列发生器如图所示，它由四级D触发器构成反馈移位寄存器，当初态a1a2a3a4=0001时，分析在时钟脉冲序列CP的作用下，反馈移位寄存器的状态转移情况，并求输出序列。解：0001100001000010100111000110101101011010110111101111011100110001输出：100010011010111100010011010111………. 2021/9/14《现代通信技术》习题解答四川大学电子信息学院杨万全424.23已知（7，4）码的生成矩阵为（1）求它的全部码字；（2）监督矩阵H；（3）若接收码字为R=（1010110），确定是否有错；若有错，求正确的码字。 2021/9/14《现代通信技术》第4章习题解答四川大学电子信息学院杨万全43解：（1）求它的全部码字：根据C=IG，可以求出当信息码为0000，0001，…，1111时的全部编码输出码字。例如 2021/9/14《现代通信技术》第4章习题解答四川大学电子信息学院杨万全44 2021/9/14《现代通信技术》第4章习题解答四川大学电子信息学院杨万全45（2）监督矩阵H根据监督矩阵H与生成矩阵G之间的关系，由生成矩阵可得监督矩阵H 2021/9/14《现代通信技术》第4章习题解答四川大学电子信息学院杨万全46（3）若接收码字为R=（1010110），则伴随式为伴随式不为零，说明接收码字有错。由于伴随式的值与监督矩阵的第6列对应，所以正确的接收码字应为（1010100）。 2021/9/14《现代通信技术》第4章习题解答四川大学电子信息学院杨万全474.24已知（7，4）循环码的生成多项式为,求：（1）生成矩阵和监督矩阵；（2）若信息码I=（0101），求输出码字C；（3）若接收码字为R=（1010100），确定是否有错；若有错，求正确的码字。 2021/9/14《现代通信技术》第4章习题解答四川大学电子信息学院杨万全48（1）求生成矩阵和监督矩阵。根据（7，4）循环码的生成多项式g(x)=x3+x2+1，可得解： 2021/9/14《现代通信技术》第4章习题解答四川大学电子信息学院杨万全49 2021/9/14《现代通信技术》第4章习题解答四川大学电子信息学院杨万全50（2）当信息码字I=（0101）时的编码输出码字C为： 2021/9/14《现代通信技术》第4章习题解答四川大学电子信息学院杨万全51（3）如果接收的码字是R=（1010100），则伴随式S为：由于伴随式不等于零，所以接收码字有错。且伴随式的结果与监督矩阵的第四列相同，根据最大似然译码法可判断是码字的第二位有错，故正确的码字应该是（1011100）。 2021/9/14《现代通信技术》456习题题解四川大学电子信息学院杨万全525.1若二进制信息码为10110000101，求相应的“1”差分码和“0”差分码，并画出对应的矩形脉冲波形。111110000000*11011111001解：二进制信息码：10110000101“1”差分码：0*110111110011*00100000110“0”差分码：0*011101011001*10001010011 2021/9/14《现代通信技术》456习题题解四川大学电子信息学院杨万全535.4若二进制信息码为1011000010000110000101，求相应的传号交替反转码（AMI）和HDB3码。解：信息码：1011000010000110000101AMI码：+10–1+10000–10000+1–10000+10-1HDB3码：+10–1+1000+V-1000–V+1–1+B00+V–10+1 2021/9/14《现代通信技术》456习题题解四川大学电子信息学院杨万全545.12已知第Ⅰ类部分响应信号中的r0=1，r1=1。假设输入为4进制序列12132100123321101121……（1）求预编码和相关编码规则及其对应的编码序列；（2）试画出该第Ⅰ类部分响应基带传输系统的原理框图。 2021/9/14《现代通信技术》456习题题解四川大学电子信息学院杨万全55解：(1)由r0=1，r1=1，可得an=bn+bn-1mod4预编码规则：bn=an-bn-1mod4相关编码规则：cn=bn+bn-1接收端译码规则：an=cnmod4 2021/9/14《现代通信技术》456习题题解四川大学电子信息学院杨万全56当输入为4进制序列，对应编码序列分别为：an12132100123321101121…bn=an-bn-1mod40*11033222330332310110…cn=bn+bn-112136544563365541121…an=cnmod412132100123321101121…（2）该第Ⅰ类部分响应基带传输系统的原理框图如下： 2021/9/14《现代通信技术》456习题题解四川大学电子信息学院杨万全575.17设图示均衡滤波器输入信号x(t)的取值为x+1=1/2，x0=1，x-1=1/4，其余都为0，要求输出y+1和y-1补偿为零，试求抽头增益值Ci和峰值畸变。解：由得由此方程组可解出抽头增益值峰值畸变 2021/9/14《现代通信技术》456习题题解四川大学电子信息学院杨万全585.21当信道噪声为白噪声，功率密度谱为，输入信号为三角形脉冲求：（1）求匹配滤波器的传输函数；（2）匹配滤波器输出瞬时功率信噪比的最大值；（3）匹配滤波器的冲激响应。 2021/9/14《现代通信技术》456习题题解四川大学电子信息学院杨万全59解：因为所以（1）匹配滤波器的传输函数为（2）匹配滤波器输出瞬时功率信噪比的最大值为（3）匹配滤波器的冲激响应为 2021/9/14《现代通信技术》456习题题解四川大学电子信息学院杨万全606.1若发送数字信息码为1011001，分别画出2ASK、2FSK、2PSK和2DPSK信号的波形示意图。解： 2021/9/14《现代通信技术》456习题题解四川大学电子信息学院杨万全61说明：1.对于PSK，因初相位与传送二进制信码的对应关系可以采用两种不同的定义，所以只要画出两种PSK信号波形示意图之一即为正确。2.对于DPSK，因初始状态和相位差各有两种可能，从而DPSK信号波形有四种可能波形，所以只要画出四种DPSK信号波形示意图之一即为正确。图中只画出了其中一种波形。 2021/9/14《现代通信技术》456习题题解四川大学电子信息学院杨万全626.4若发送的二进制数字序列为1101100101，假定初相试画出载波频率为2400Hz，码元速率为1200波特的2PSK信号波形。解： 2021/9/14《现代通信技术》456习题题解四川大学电子信息学院杨万全636.5在2DPSK系统中，假定相邻码元载波的相位差载波频率为2400Hz，码元速率为1200波特，若二进制数字序列为110101101，试画出（1）2DPSK信号波形；（2）差分相干解调器的各点工作波形。解： 2021/9/14《现代通信技术》456习题题解四川大学电子信息学院杨万全646.6一段二进制绝对移相键控信号如图所示，（1）假定初相，试确定该段信号对应的二进制码。（2）假定初相，试确定该段信号对应的二进制码。解： 2021/9/14《现代通信技术》456习题题解四川大学电子信息学院杨万全656.7一段二进制差分移相键控信号如图所示，（1）若相邻码元载波的相位差，试确定该段信号对应的二进制码。（2）若相邻码元载波的相位差，试确定该段信号对应的二进制码。解： 2021/9/14《现代通信技术》456习题题解四川大学电子信息学院杨万全66综合计算题某系统先对单极性模拟信号的抽样值进行量化间隔△V＝0.1伏的均匀量化并编码为4位自然二进制码，再用监督矩阵为的（7，4）汉明线性分组码对输入信息码字进行纠错编码、奇校验编码以及初始状态为0的“1”差分编码，最后进行2PSK调制，用0相波形传二进制码元1，π相波形传二进制码元0。 2021/9/14《现代通信技术》456习题题解四川大学电子信息学院杨万全67综合计算题当抽样时刻的输入信号电平为1.22伏时，，求：模拟信号数字化的编码输出码字；（7，4）汉明线性分组码的编码输出码字；奇校验编码的输出码字；初始状态为0的“0”差分编码输出码字；画出2PSK调制器的输出波形示意图。（7，4）汉明线性分组码奇校验编码“1”差分编码初始状态为02PSK调制0相传1π相传0模拟信号数字化 2021/9/14《现代通信技术》456习题题解四川大学电子信息学院杨万全68综合计算题当抽样时刻的输入信号电平为1.22伏时，进行量化间隔△V＝0.1伏的均匀量化，量化间隔数为12，将12编码为4位自然二进制码，得1100（7，4）汉明线性分组码奇校验编码“1”差分编码初始状态为02PSK调制0相传1π相传0模拟信号数字化 2021/9/14《现代通信技术》456习题题解四川大学电子信息学院杨万全69综合计算题②由监督矩阵可得生成矩阵（7，4）汉明线性分组码奇校验编码“1”差分编码初始状态为02PSK调制0相传1π相传0模拟信号数字化 2021/9/14《现代通信技术》456习题题解四川大学电子信息学院杨万全70 2021/9/14《现代通信技术》456习题题解四川大学电子信息学院杨万全71综合计算题奇校验编码得：11001011。④初始状态为0的“1”差分编码得：0*10001101。（7，4）汉明线性分组码奇校验编码“1”差分编码初始状态为02PSK调制0相传1π相传0模拟信号数字化 2021/9/14《现代通信技术》456习题题解四川大学电子信息学院杨万全72综合计算题（7，4）汉明线性分组码奇校验编码“1”差分编码初始状态为02PSK调制0相传1π相传0模拟信号数字化⑤对上述差分码进行2PSK调制，用0相波形传二进制码元1，π相波形传二进制码元0，可画出波形示意图如图所示。