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1、简述消息、信息、信号、数据的区别与联系。简述消息、信息、信号、数据的区别与联系。试比较异步传输与同步传输的特点。试比较异步传输与同步传输的特点。设在设在 125ps(125ps(皮秒皮秒 10-12)10-12)内传输内传输 128128 个码元，个码元，如果为二进制码元或四进制，试分别计算信息传输速率假设该信息在 5s 内有 3 个码元产生误码，试问其误码率为多少？1.1.对于带宽为对于带宽为 3kHz3kHz 的信道的信道,设有设有 8 8 种不同的物理状态来表示数据种不同的物理状态来表示数据,则按奈奎斯特定则按奈奎斯特定理理,最大限制的数据速率是多少最大限制的数据速率是多少?解：由奈奎斯
2、特定理解：由奈奎斯特定理C=2 B log2 M(b/s)=2 3000 log28=18000(b/s)实际中，实际中，信噪比常以分贝信噪比常以分贝 dbdb 为单位计量，为单位计量，(db)=10*lgS/N(db)=10*lgS/N。假设信噪比为假设信噪比为 30db,30db,试问：试问：按香农定理按香农定理,最大限制的数据速率是多少最大限制的数据速率是多少?解：解：这里有 10lgS/N=30得：S/N=1030/10=1000由香农公式得最大的限制速率为：C=B log2(1+S/N)=B log210011.1.简述信号的分类及定义简述信号的分类及定义解：解：随机信号与确定性信号
3、连续信号与离散信号周期信号与非周期信号2.2.简述信号的时域分析与频域分析的特点，及二者之间的联系简述信号的时域分析与频域分析的特点，及二者之间的联系解：解：表示信号的时间函数，包含了信号的全部信息量，信号的特性首先表现为它的时间特性。时间特性主要指信号随时间变化快慢、幅度变化的特性。同一形状的波形重复出现的周期长短信号波形本身变化的速率如脉冲信号的脉冲持续时间及脉冲上升和下降边沿陡直的程度以时间函数描述信号的图象称为时域图，在时域上分析信号称为时域分析。信号还具有频率特性，可用信号的频谱函数来表示。在频谱函数中，也包含了信号的全部信息量。频谱函数表征信号的各频率成分，以及各频率成分的振幅和相
4、位。频谱：对于一个复杂信号，可用傅立叶分析将它分解为许多不同频率的正弦分量，而每一正弦分量则以它的振幅和相位来表征。将各正弦分量的振幅与相位分别按频率高低次序排列成频谱。频带：复杂信号频谱中各分量的频率理论上可扩展至无限，但因原始信号的能量一般集中在频率较低范围内，在工程应用上一般忽略高于某一频率的分量。频谱中该有效频率范围称为该信号的频带。以频谱描述信号的图象称为频域图，在频域上分析信号称为频域分析。信号的信号的频谱函数频谱函数和信号的和信号的时间函数时间函数既然都包含了信号的全部信息量，都能表示出信号的特既然都包含了信号的全部信息量，都能表示出信号的特点点,那么，信号的时间特性与频率特性必
5、然具有密切联系。那么，信号的时间特性与频率特性必然具有密切联系。3.3.简述周期信号与非周期信号的频域分析方法，及二者之间的联系简述周期信号与非周期信号的频域分析方法，及二者之间的联系解：解：根据傅立叶变换原理，通常任何信号都可表示成各种频率成分的正弦波之和。对于任何一个周期为 T、且定义在区间-T/2,T/2内的周期信号f(t)，都可以用上述区间内的三角傅立叶级数表示用正交函数集来表示周期信号另一种更常用的方法是傅立叶级数的指数表示法，称为指数傅立叶级数。当 n 取-和+之间包括 0 在内的所有整数，则函数集ejnejnt t其中 n=0,1,2,为一完备的正交函数集。任意周期信号f(t)可
6、在时间区间-T/2,T/2内用此函数集表示为。如果在表示周期信号 f(t)的傅立叶级数中令周期T，则在整个时间内表示 f(t)的傅立叶级数也能在整个时间内表示非周期信号。当 T 增加时，基频1 变小，频谱线变密，且各分量的振幅也减小，但频谱的形状不变。在 T的极限情况下，每个频率分量的幅度变为无穷小，而频率分量有无穷多个，离散频谱变成了连续频谱。这时，f(t)已不是 n1的离散函数，而是的连续函数。当 T 时，求和变成了取积分，变成d，n1 用表示。1.1.设二进制符号序列为设二进制符号序列为 110010001110110010001110，试以矩形脉冲为例，试以矩形脉冲为例，分别画出相应的
7、单极性分别画出相应的单极性波形、双极性码波形、单极性归零码波形、双极性归零码波形、二进制差分码波形波形、双极性码波形、单极性归零码波形、双极性归零码波形、二进制差分码波形及及 8 8 电平波形。电平波形。解：解：这里注意二进制差分码分为传号差分码和空号差分码两种。8 电平波形：110010001110 62 1 6，下列图是单极性 8 电平波形+8U+7U+6U+5U+4U+3U+2U+1U6 66 62 21 1HDB3HDB3码编码规则码编码规则 先把消息代码变换成 AMI 码，当没有4 个连 0 串时，结束编码；当出现4 个以上连 0 串时，则将每 4 个连 0 小段的第 4 个 0 变
8、换成与其前一非 0符号同极性的符号，称为破坏符号V(即+1 记为+V，-1 记为-V)。当相邻 V 符号之间有奇数个非 0 符号时，结束编码；当有偶数个非0 符号时，将该小段的第 1 个 0 变换成+B 或-B，B 符号的极性与前一非 0 符号的相反，并让后面的非 0 符号从 V 符号开始再交替变化。例如：代码：代码：100010000 0100010000 01 11 10000000 01 11 1AMIAMI 码：码：-1000-10000 0+l 000+l 0000 0-1-1+1+10000000 0-1-1+1+1HDB3HDB3 码：码：-1000-V-1000-V+l 000
9、+l 000+V+V-1-1+1+1-B00-B00-V-V+1+1-1-1.假设消息代码序列为假设消息代码序列为 1100000000010011011000000000100110，画出对应的，画出对应的 AMIAMI 码和码和 HDB3HDB3 码。码。解：解：代码：11000000000100110AMI 码:+1-1 000000000+1 00-1+1 0HDB3 码:+1-1 000-V+B 0 0+V 0-1 00+1-1 0图略。3.3.设基带传输系统的发送滤波器、设基带传输系统的发送滤波器、信道及接收滤波器组成总特性为信道及接收滤波器组成总特性为 H(H()，三角形三角形:
10、-400,400400,400，幅值为，幅值为1 1，试问以何种速率进行数据传输，在采样点上能消除码间干，试问以何种速率进行数据传输，在采样点上能消除码间干扰。扰。解：该理想基带传输系统解：该理想基带传输系统(具有理想低通特性具有理想低通特性)/T=400/T=400，所以 T=1/400T=1/400；所需最小带宽 B=1/2T=200B=1/2T=200，从图中可以看到，h(t)h(t)在 t t=0 时有最大值 2B2B，而在 t=k/2Bt=k/2Bk k 为非零整数的各瞬间均为零。显然，只要令 T=1/2B=1/fT=1/2B=1/f，也就是码元宽度为 1/2B1/2B，就可以满足无
11、码间串扰的要求，接收端在 k/2Bk/2B 时刻 忽略 H(H()造成时间延迟的抽样值中无串扰值积累，从而消除码间串扰。显然，理想低通传输函数的频带利用率为 2 Baud/Hz。这是最大的频带利用率，因为如果系统用高于1/T1/T 的码元速率传送信码时，将存在码间串扰。假设降低传码率，即增加码元宽度T T，使之为使之为 1/2B1/2B 的整数倍时的整数倍时，由图可知，在抽样点上也不会出现码间串扰。但是，这时系统的频带利用率将相应降低。可画出理想低通系统的传递函数和冲激响应曲线。可画出理想低通系统的传递函数和冲激响应曲线。理想低通信号在理想低通信号在 t t=n n(n n0)0)时有周期性零
12、点。时有周期性零点。如果发送码元波形的时间间隔为如果发送码元波形的时间间隔为 T T，接收端在，接收端在 t t=nTnT 时抽样，就能到达无码间串扰。时抽样，就能到达无码间串扰。下页图为这种情况下无码间串扰的示意图。下页图为这种情况下无码间串扰的示意图。S()S0T理想低通系统的传递函数和冲激响应曲线：/T/T0(a)传输函数s(t)S03 T2 T T0T2T3Tt(b)冲激相应波形：波形：5.5.简述数字基带传输系统的组成及各部分功能。简述数字基带传输系统的组成及各部分功能。解：略。解：略。6.6.简述数字频带传输系统的组成及各部分功能。简述数字频带传输系统的组成及各部分功能。解：略。解
13、：略。7.7.已知二元序列为已知二元序列为 101101001101101001，画出以下情况的，画出以下情况的 2ASK2ASK、2PSK2PSK 和和 2DPSK2DPSK 载频为码元速率的 2 倍 载频为码元速率的 1.5 倍解：解：载频为码元速率的 2 倍，即码元周期为载波周期的2 倍，相应的波形见下页图2PSK 信号的相位与信息代码的关系是：前后码元相异时，2PSK 信号相位变化 180，相同时 2PSK 信号相位不变，可简称为“异变同不变”。2DPSK 信号的相位与信息代码的关系是：码元为“1”时，2DPSK 信号的相位变化 180。码元为“0”时，2DPSK 信号的相位不变，可简
14、称为“1 变 0 不变”。载频为码元速率的 1.5 倍，即码元周期为载波周期的1.5 倍，相应的波形见下页图原始2ASK2PSK2DPSK 1 0 1 1 0 1 0 0 1101101001载频为码元速率的载频为码元速率的 2 2 倍倍原始2ASK2PSK2DPSK 1 0 1 1 0 1 0 0 1101101001载频为码元速率的载频为码元速率的 1.51.5 倍倍已知已知信道可用的信号传输频带为信道可用的信号传输频带为 6006003000 Hz,3000 Hz,取载频为取载频为 1800 Hz,1800 Hz,试说明试说明:(1)采用=1 升余弦滚降基带信号时,QPSK 调制可以传输
15、 2400 bit/s 数据;(2)采用=0.5 升余弦滚降基带信号时,8PSK 调制可以传输 4800 bit/s 数据解解:信道带宽为信道带宽为 Bc=(3000-600)Hz=2400 HzBc=(3000-600)Hz=2400 Hz(1)=1 时 QPSK 系统的频带利用率b=(log2M)/(1+)=1 bps/Hz数据传输速率Rb=Bcb=24001 bit/s=2400 bit/s(2)=0.5 时 8PSK 系统的频带利用率b=(log2M)/(1+)=2 bps/Hz数据传输速率Rb=Bcb=24002 bit/s=4800 bit/s10.10.采用采用 8PSK8PSK
16、 调制传输调制传输 4800 bit/s4800 bit/s 数据，最小理论带宽为多少？数据，最小理论带宽为多少？解：解：8PSK8PSK 系统的最大频带传输利用率为系统的最大频带传输利用率为b=(log2M)/(1+)=3 bps/Hz理论最小带宽为：Bc=Rb/b=48003=1600 Hz4.4.假设图假设图 7.17.1 所示的插入导频法的发送端方框图中，所示的插入导频法的发送端方框图中，a2sina2sin ct ct 不经不经 9090 度移相，度移相，直直接与已调信号相加输出，试证明接收端的解调输出中含有直流含量。接与已调信号相加输出，试证明接收端的解调输出中含有直流含量。解：在
17、发送端：解：在发送端：在接收端：在接收端：经过低通滤波器后：经过低通滤波器后：v(t)u0t Asinctx(t)Asinct Asinct Asinct12A 1 x(t)(1cos2ct)211A21 x(t)A21 x(t)cos2ct22v(t)1212A A x(t)22Page118Page118：第：第 1010 题题 7 7 位巴克码的前后全为位巴克码的前后全为 0 0 序列，序列，画出识别器的输出波形。，画出识别器的输出波形。解：巴克码进入移位寄存器，相加器输出解：巴克码进入移位寄存器，相加器输出初始时输出进入位巴克码时输出为，进入位时输出进入、位时输出分别为：出来、位输出分别为：、从而可以画出相应的输出波形图从而可以画出相应的输出波形图1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0