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通信原理习题课(2)


解: AMI码:+1 0 -1 +1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1 0 +1 AMI码如图6-18所示。 HDB3码 :+1 0 -1 +1 0 0 0 +V –B 0 0 –V 0 +1 0 -1 HDB 3 码如图6-19所示
+E
0
-E 图6-18
+E
0
-E 图6-19
6-8 已知信息代码为101100101,试确定相应的双相码和 CIM码,并分别画出它们的波形图。
fsP(1 P)
G1( f
)G2(
2 f)
m
fs PG1(mfs)(1P)G2(mfs)
2 (f
mfs)
计算整理得:
Ps ()
fs
G( f
)2
1T6s 1 cos
fTs 2
0
f 1 Ts
其他
功率谱密度如下图所示。
Ps(ω)
Ts/4
Ts/16
-1/Ts
-1/2Ts
0 1/2Ts
ω 1/Ts
(2)不可以直接提取频率 fs 1/ Ts的位定时分量。
k(与t无关) 且
0 k 1 ,则脉冲序列将无
g2 (t)
离散谱。
解答:基带信号的功率谱分为稳态波功率谱和交变波功率谱 两部分。其中只有稳态波功率谱有离散谱分量。由稳态波功 率谱密度公式:
P ()
v
m
fs PG1(mfs)(1P)G2(mfs) 2g ( f
mf ) s
其中:
G1(mf s )
g(t)
A
t
-Ts/2
0
Ts/2
图P6-3
解答:(1)由图P6-1可以得到:
g
(t
)
A(1
2 Ts
t)
0
t Ts 2
其他
G( f )
ATs 2
Sa2
(
2
fTs )
又 P(0) P(1) P 1 ,而且 g1(t) g(t), g2 (t) 0
2
G1( f ) G( f ),G2 ( f ) 0
g(t)
Ts /2 /2 0 / 2 Ts /2
t
解:
(1)双极性信号的功率谱密度为
Ps f 4f sP(1 p) | G(
f) |2
f
(2
s
1
2P )2
| G(
mf

sHale Waihona Puke |2δ(f
mf s )
设g(t) G( f ),则有
G( f ) Ts Sa(Ts f )
3
3
将P 1/ 4, Ts / 3及G( f )代入Ps ( f )表达式中,可得
解: 双相码: 10 01 10 10 01 01 10 01 10 双相码波形图如图6-20所示。 CIM码: 11 01 00 11 01 01 00 01 11 CIM码波形图如图6-21所示。
A -A
图6-20
A
t -A
t
图6-21
6-9 某基带传输系统接收滤波器输出信号的基本脉冲为如 图P6-4所示的三角形脉冲。 (1)求该基带传输系统的传输函数 H(w); (2)假设信道的传输函数 C(w)=1,发送滤波器和接受滤 波器具有相同的传输函数,即GR (w) GT (w)
ftdt
同理:G1(mfs) G2(mfs)
G2(
f
)
g(t)e
j2
ftdt
g(t)e
j2
ftdt
G1( f )
得到双极性波形序列功率谱密度:
2
Ps ()
4
fs P(1
P)
G1(
f
)
2
f
2 s
(1
2P)2
G1(mfs ) ( f mfs )
m
功率为:
S Ps(f )
2
4 fsP(1 P)
Pv ()
A2 16
Sa4
(
2
)
(
f
fs)
A2 16
Sa4
(
2
)
(
f
fs)
可见,该二进制基带信号中存在 fs 1/ Ts 离散分量,故可以提 取码元同步所需的频率 fs 1/ Ts 的分量。
该频率分量的功率为:
Pv ()
A2 16
Sa4
(
2
)
A2 16
Sa4
(
2
)
A2
4
A2
4
2 A2
4
6.5 设某二进制数字基带信号中,数字信息“1”和“0”
(3)若码元间隔 Ts 103(s),试求该数字基带信号的传码率 及频带宽度。
解答:(1)由g(t)得到G(f ):
G(
f
)
Ts 4
(1
cos
fTs )
0
f 1 Ts
其他
将等概条件 P(0) P(1) P 1,及上式代入二进制基带信号
功率谱密度公式:
2
Ps () Pu () Pv()
Ts
Sa 2(wTs )e-
j wTs 2
2
4
(2)基带系统的传输函数H (w)由发送滤波器GT (w)、信道C (w)
和接收滤波器GR (w)组成,即
H (w) = GT (w)C (w)GR (w)
因为C (w) = 1,GT (w) = GR (w),所以
H (w)
=
GT
(w)GR (w)
=
) )
g1 (t )G2 g 1(t)
(
mfs
)
2
g
(
f
mfs )
因为
g1(t ) P1 G1(mfs ) P1 g2 (t ) P G2 (mfs ) P
代入上式
得Pv ( )0
所以脉冲序列没有离散谱分量。
6.3 设随机二进制序列中0和1分别由 g(t) 和 g(t) 组成,
它们的出现概率分别为P 及 (1-P ) :
/ 2) 2
0

因此该序列存在离散分量 fs 1/ Ts 。
6.4 设某二进制数字基带信号的基本脉冲为三角形脉冲,如图 P6-2所示。图中Ts为码元间隔,数字信息“1”和“0”分别用 g(t)的有无表示,且“1”和“0”出现的概率相等:
(1)求该数字基带信号的功率谱密度;
(2)能否从该数字基带信号中提取码元同步所需的频率 fs 1/ Ts 的分量? 若能,试计算该分量的功率。
其中α为某个常数
0 #:a 1
(1)试检验该系统能否实现无码间串扰的条件?
(2)试求该系统的最高码元传输速率为多大?这时的系统 频带利用率为多大?
图P 6 - 7
解:(1)很明显,该系统的传输特性的图形是对称的。根据
奈奎斯特准则,当系统能实现无码间干扰传输时,H (w)应满足
å H (w) = eq
试求这时GR (w)和G(T w)的表达式
h(t)
t
0
TS /2 TS
图P6-4
解:(1)根据图中所给的传输函数的波形,写出系统传输函数 的时域表示式
h(t ) =
ìïïïïíïïïïî
10,
2 Ts
t-
Ts 2
, 0 #t 其他
Ts
对h(t )作傅里叶变换,可得基带传输系统的传输函数H (w)
H (w) =
ìïïïïïíïïïïïî
i
0,
H (w + 2p i) = C , T
GT2 (w)
=
G
2 R
(w
)
得到
GT (w) = GR (w) =
H (w) =
Ts
S a( wT s
-
)e
j wTs 4
24
6-10 某基带传输系统具有如图P6-5所示的三角形传输函数。
(1)求系统接收滤波器输出的冲激响应h(t);
(2)当数字信号的传码率为
时,用奈奎斯特准
则验证该系统能否实现无码间干RB 扰= 传w0 输/ p?
+E 双极性归零码波形 0
-E
二进制差分码波形 八电平码波形
+E 0 +7E +5E +3E +E -E -3E -5E -7E
110010001110
6.2 设二进制随机脉冲序列由 g1(t)和 g2 (t)组成,出现 g1(t)
的概率为P,出现 g2 (t)的概率为(1-P)。试证明:
如果
P 1 1 g1(t)
(1)求其功率谱密度及功率;
(2)若 g(t) 为如图P6-1(a)所示波形,Ts 为码元宽度,
问该序列是否存在离散分量 fs 1 / Ts ?
(3)若 g(t) 改为图P6-1(b),回答题(2)所问。
g(t)
g(t)
1
1
-Ts/2 0 Ts/2
图P6-1(a)
t
t
-Ts/2 -Ts/4 0 Ts/4 Ts/2
解:(1)由已知条件可得
H (w)
=
ìïïïïíïïïïî
10,
1 w
0
w
,
w£w 0
其他w
利用对偶的性质,求出其时域表达式
h(t ) = w0 Sa2(wt ) 2p 2
(2)若满足奈奎斯特准则实现无码间干扰传输的传输函数
H (w)要满足
å H eq(w)
=
ìïïïïïíïïïïïî
i
0,
H (w + 2p i) = C , T
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