题一一、填空题（1-6题每空1分，7-8每空2分，共计20分）1、为了衡量通信系统质量的优劣，需要一些性能指标或质量指标来表征整个系统，从研究消息的传输角度看，主要指标包括表明消息传输“速度”的 和表明消息传输“质量”的 ，二者相互矛盾，对立统一。
数字通信系统，通常采用 作为前者指标，常采用 作为后者指标。
2、设二进制码元速率为2B R ，N 进制码元速率为BN R ，且有k2N =（k 为自然数），则2B R 和BN R 的关系为 。
3、宽平稳随机过程的 特性将不随时间的推移而不同，其一维概率分布函数或概率密度函数与 无关，而二维分布与 有关。
4、调制信道模型可用一 网络来表示，其对信号的影响可分为 干扰和干扰两种。
5、 是指输出信噪比最大的最佳线性滤波器，其传输特性为 。
6、对AM 信号进行包络检波解调时，在小信噪比情况下，包络检波器会把有用信号扰乱为噪声，这种现象通常称为 。
7、已知彩色电视图像由5105⨯个像素组成。
设每个像素有64种彩色度，每种彩色度有16个亮度等级。
如果所有彩色度和亮度等级的组合机会均等，并统计独立，则每秒传送100个图画所需的信道容量为 。
8、设某信源以2000符号/秒的速率发送消息，信源由A 、B 和C 共3个信息符号组成，发送A的概率为21，发送其它符号的概率相同，且设每一符号出现是相互独立的，则每符号的平均信息量为 ，信源可能的最大信息速率为 。
二、简要解答题（共计15分）9、（3分）二进制数字代码为111000000000000101，写出对应的HDB 3码。
10、（9分）什么是码间串扰？写出消除码间串扰的条件。
并据此简要分析当传码率为B 1023⨯时，图示a 和b 两系统能否实现无码间干扰传输。
11、（3分）已知某三级线性反馈移存器的特征多项式为1x x )x (f 3++=，试简要说明可以产生m 序列。
三、综合设计、分析解答题（共计65分）12、请设计一个将两路语音信号进行PCM 时分复用后经2DPSK传输的通信系统并使之正常工作。
（1）（6分）给出该通信系统较完整的一般原理框图（提示：该系统需包含信源编/译码、信道编/译码、调制/解调及同步等部分）；（2）（5分）该系统相对于完全的模拟调制/解调通信系统有何优点？ （3）（3分）该通信系统采用了频带传输方式，请问调制的作用有哪些？ （4）（6分）将模拟语音信号进行数字传输时为什么要先依次进行抽样、量化和编码？ （5）（15分）信源PCM 编码若采用13折线A 率编码，设最小量化间隔为1个量化单位，已知某抽样脉冲值为+636单位，请问：（a ）该编码方式是均匀量化编码还是非均匀量化编码？有何优点？ （b ）该编码用的码型是自然二进制码还是折叠二进制码？有何优点？（c ）此时编码器输出码组是什么？量化误差为多少？[注：要有必要的分析计算过程] （d ）对应于该7位码（不包括极性码）的均匀量化11位码（采用自然二进制码）如何？ （6）（6分）若两路语音信号的最高频率均为4000Hz ，抽样频率为8000Hz ，以PCM 方式传输，设传输信号的波形为矩形脉冲，其宽度为τ，且占空比为1，抽样后信号按128级量化，请计算PCM 二进制基带信号第一零点频宽为多少？（7）（6分）在发送端和接收端都需要位同步和帧同步，二者各有何作用？各如何产生？ （8）（7分）信道编码时若采用（7，4）汉明码，且已知线性码监督矩阵为⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=100110101010110010111H（a ）求该编码的典型生成矩阵；（b ）若某信息组为1010，求对应的编码码组； （9）（4分）2DPSK 的工作原理是怎样的？与2PSK 相比，有何优点？（10）（7分）在该2DPSK 调制/解调系统中，若已知码元速率为B R B 610=，接收机输入端得高斯白噪声的单边功率谱密度Hz W n /10210-⨯=，今要求系统的误码率不大于510-，试求：（a ）接收端带通滤波器(BPF)输出的噪声功率；（b ）采用极性比较法解调时接收机输入端所需的信号功率。
自测题三参考答案及评分标准一、填空题（1-6题每空1分，7-8每空2分，共计20分）1、有效性、可靠性、传输速率或频带利用率、差错率2、N log R R 2BN 2B =（或BN B kR R =2）3、统计、时间t 、时间间隔τ4、线性时变、乘性、加性5、匹配滤波器、0)()(t j e j KS j H ωωω-*=6、门限效应7、bps 8105⨯ 8、1.5比特/符号、bps 3log 20002[或约3170bps]二、简要解答题（共计15分）9、（3分）对应HDB 3编码结果为 +1-1+1000+V-B00-V+B00+V-10+1 10、（9分）答：所谓码间串扰是指接收信号中在某个抽样时刻的信号除了该时刻对应的码元基本波形外还有其他码元在本时刻有值存在，这些值的总和（代数和）就称为码间串扰。
消除码间串扰系统就应该满足奈奎斯特第一准则，即：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧>≤=+=∑ssis s eq T T T T i H H πωπωπωω0)2()(，或⎪⎩⎪⎨⎧>≤=+=∑B B iB eq R R Ci R H H πωπωπωω0)2()(由图可知，a 系统理想低通滤波器的截止频率为Hz 1000f s =，对应的无码间干扰的传码率最高为B 1023⨯，所以当以给定的传码率传输时，a 和b 两系统都可实现无码间干扰传输。
11、（3分）答：由于(a))(x f 是既约的，(b) )(x f 可除尽17+x ，(c) )(x f 除不尽)7(,1<+q x q ，所以)(x f 是一个本原多项式，所以可以产生m 序列。
三、综合设计、分析解答题（共计65分）（1）（6分）该通信系统较完整的一般原理框图如下：（a ）该系统抗干扰能力强；（b ）该系统传输差错可控制，可改善传输质量；（c ）便于用现代DSP 技术对信息加工和处理；（d ）便于高保密度的加密处理；（e ）可综合传递各种信息，能增加通信系统的灵活性和通用性。
（3）（3分）（a ）将基带信号变换为适合在信道中传输的频带已调信号（即频谱搬移）；（b ）实现信道的多路复用（频分复用）；（c ）改善系统抗噪声性能（抗干扰）。
（4）（6分）语音信号是模拟信号，现在要用数字通信系统来传输，所以首先要把模拟信号变换为数字信号，第一步要先把语音信号时间离散化，即进行抽样，抽样要满足抽样定理；第二步再进行幅值离散化，即量化。
这样得到的数字信号不一定适合在数字系统中传输，所以还要进行编码。
（5）（15分）[3+3+6+3]（a ）该编码是非均匀量化编码，这种编码有两个优点：一是可提高（改善）小信号的量噪比，适当降低大信号的信噪比；二来可提高非均匀分布的概率密度信号的平均量噪比，并使动态范围扩大。
（b ）PCM 编码采用的是折叠二进制码，这样有两个优点：一来可以简化编码过程；二来有利于减小平均量化噪声，因为话音信号小幅度出现的概率比大幅度的大。
（c ）此时编码器输出的码组是：11100011；量化误差为：12若设编出码组为87654321c c c c c c c c ，则 显然可得：11=c （极性为正）经计算可知636量化单位位于A 律13折线的第7段内， ∴110432=c c c由于要求段内采用自然二进制编码，所以第7段内共有5125121024=-个量化单位，这些量化单位要被分成16个量化间隔， ∴每个量化间隔包含3216/512=个量化单位。
经分析计算可知，432512636332512⨯+<<⨯+ ∴位于3量化间隔中， ∴00118765=c c c c∴ 编出的码组为1110001187654321=c c c c c c c c根据抽样值量化取中间的原则，此时编出的码组对应的量化值为+624量化单位， ∴ 量化误差为12个量化单位。
（d ） ∵该7位码（11100011）对应的数值为+624，∴对应的均匀量化11位码为：010********。
（6）（6分）[4+2]∵由题意可知，抽样间隔为s 80001，∴每路信号每个抽样值占用的时间为s 280001÷又∵抽样后信号按128级量化，即用7位编码表示，且传输信号的波形为矩形脉冲，其宽度为τ，且占空比为1∴s 72800017)280001(⨯⨯=÷÷=τ ∴ kHzkHz B f 1127281=⨯⨯==τ∴ PCM 二进制基带信号第一零点频宽为112kHz 。
（7）（6分）[3+3]发端的位同步是为了正确的抽样，而帧同步是为了能正确复接，两路信号实现时分复用后传输；收端的位同步有多种用途，既可以为帧同步提供输入，更主要的是保证每个相关单元能正常工作，正确确定每一位的开始和结束，收端帧同步是为了正确分接，把时分复用的混合信号正确分成两路单独信号。
发端的同步信号可由发端时钟分频得到；收端的同步信号要采用合适的方法从收到的信号中提取。
（8）（7分）[4+3]（a ）∵⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=100110101010110010111H , ∴ 为典型监督矩阵，∴⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=110110110111P ，∴⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡=11101011111TP ∴ 典型生成矩阵为[]⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡==1101000101010001100101110001TkP I G（b ）当信息组为1010，对应的编码码组为：1010 010 （9）（4分）[2+2]2DPSK 的工作原理是：利用前后（相邻）码元的相对载波相位值来表示数字信息，即2DPSK 波形前后码元相对相位差唯一确定信息符号。
这样解调时2DPSK 信号并不依赖于某一固定的载波相位参考值，只要前后码元的相对相位关系不变化，即可依次正确恢复数字信息，避免了2PSK 的反向工作现象。
（10）（7分）[3+4]（a ）接收端带通滤波器(BPF)输出的噪声功率：W R n B n B n 46100021041010222--⨯=⨯⨯⨯===σ（b ）∵ 采用极性比较法解调时有：r erf P P e e -=≈'12∴ 5101-≤-r erf ，即 510-≤r erfc∴ 查补误差函数表可得：13.3≥r ，即8.9≥r∴ 现取8.9=r ，则有：8.9222==na r σ∴ 采用极性比较法解调时接收机输入端所需的信号功率为：Wa P n s 34221092.31048.98.92--⨯=⨯⨯=⨯==σ自测题四一、简答题（每题5分，共计15分）1、相对于模拟通信系统，数字通信有哪些优点？2、什么是调制？作用如何？3、写出描述连续信道容量的香农公式，并简要说明信道容量C 与B 、S 、0n 之间的关系。