【文章內(nèi)容簡介】 信道帶寬，也可以提高信道容量，但不能一味增加，存在極限。 對于數(shù)字通信系統(tǒng)中，如已知信道的帶寬 B ，則要實(shí)現(xiàn)無碼間干擾傳輸，則必須滿足BkRB 2? ，其中 Zk? 。此時分析出最大碼元速率為 BRB 21)( max ? ?！驹摬糠謨?nèi)容在第 4章研究，注意區(qū)分模擬通信系統(tǒng)與輸在通信系統(tǒng)的極限傳輸速率在計算上的區(qū)別。】 訓(xùn)練習(xí)題 1． 隨參信道的傳輸特性主要依賴傳輸媒質(zhì)，以電離層反射和 信道為主要代表。 答案：對流層散射 2． 隨參信道的傳輸媒質(zhì)具有三個主要特點(diǎn)： 、 、 。 現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理習(xí)題集及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo) 第 11 頁 共 65 頁 答案：衰耗隨機(jī)性（對信號的衰耗隨時間隨機(jī)變換）、時延隨機(jī)性（信號傳輸?shù)臅r延隨時間隨機(jī)變化）、多徑傳播 3． 短波電離層反射屬于（ ）。 A． 編碼信道、隨參信道 B． 編碼信道、恒參信道 C． 調(diào)制信道、恒參信道 D． 調(diào)制信道、隨參信道 答案： D 4． 理想狀況，信號不失真?zhèn)鬏數(shù)臈l件（ ）。 A． 幅度 —— 頻率特性是一個不隨頻率變化的常數(shù) B． 相位 —— 頻率特性是通過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線 C． 群延遲 — 頻率特性是一條水平直線 D． 以上條件必須同時滿足 E． A 和 B 同時滿足或 A 和 C 同時滿足 答案： E 5． 恒參信道常見的兩種失真分別為： 、 。 通常采用 措施去補(bǔ)償信道的傳輸特性。 答案：幅頻畸變、相頻畸變、均衡 6． 在通信系統(tǒng)中，經(jīng)常碰到的噪聲之一就是白噪聲。所謂白噪聲是指它的功率譜密度函數(shù)在整個頻域內(nèi)是 ，服從 分布，其雙邊帶功率譜密度函數(shù)通常被定義為 。 信號功率譜密度與其 互為 傅里葉變換。 答案：常數(shù)、均勻、 ?????? ?? 2)( 0nPn、自相關(guān)函數(shù) 7． 關(guān)于噪聲的說法不正確的是（ ）。 A． 噪聲均值為零時，噪聲的平均功率等于噪聲的方差 B． 高斯噪聲是一種其概率密度服從均勻分布的噪 聲 C． 高斯白噪聲必須同時滿足正態(tài)分布統(tǒng)計特性和均勻分布特性 D． 窄帶高斯噪聲的特點(diǎn)是其頻譜局限在中心頻率附近 現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理習(xí)題集及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo) 第 12 頁 共 65 頁 答案： B 8． 某一待傳圖片約含 106 個像元。為了很好地重現(xiàn)圖片，需要 12 個亮度電平。假若所有這些亮度電平獨(dú)立等概率出現(xiàn)，試計算用 3min 傳送一張圖片時所需要的信道帶寬（設(shè)信道中信噪比為 30dB）。提示： log212=， log2x=， lg1001≈ 3。 答案：帶寬最小約為 103Hz。 本題考查的知識點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)： （ 1）求出每一像元的平均信息量以及一幅圖片的信息量； （ 2）根據(jù)題意，求出信息傳輸?shù)男畔⑺俾剩? （ 3）根據(jù)香農(nóng)公式，要使信息不失真的傳輸，必須使信道的容量要大于等于信息傳輸?shù)乃俾剩瑥亩_定信道的容量，求出最小信道帶寬； （ 4）注意 有量綱的 信噪比 30dB 應(yīng)轉(zhuǎn)化為 dBNS 30lg10 ? ，進(jìn)而求得 無量綱的信噪比 310?NS 。 9． 已知彩色電視圖像由 5105? 個像素組成。設(shè)每個像素有 64 種彩色度，每種彩色度有16 個亮度等級。如果所有彩色度和亮度等級的組合機(jī)會均等，并統(tǒng)計獨(dú)立，則 （ 1）試計算每秒傳送 100 個畫面所需要的信道容量；（ 2）如果接收機(jī)信噪比為 30dB，為了傳誦彩色圖像，所需信道帶寬至少為多少？（提示： log2x=， lg1001≈ 3） 答案：（ 1）信道容量為 5 108bps。（ 2）帶寬至少為 50MHz。 現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理習(xí)題集及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo) 第 13 頁 共 65 頁 第三章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 本章內(nèi)容概要 本章主要介紹了： （ 1）調(diào)制的目的、定義和分類； （ 2）常規(guī)雙邊帶調(diào)幅 AM、抑制載波雙邊帶調(diào)幅 DSBSC、單邊帶調(diào)制 SSB 以及殘留邊帶調(diào)制 VSB 的調(diào)制過程、解調(diào)過程、抗噪聲性能的比較，要求學(xué)生熟悉掌握這些線性調(diào)制的信 號的產(chǎn)生與恢復(fù)的原理分析，以及在恢復(fù)信號過程中注意門限效應(yīng)的分析。 （ 3）非線性調(diào)制（ FM、 PM）的基本概念、信號的產(chǎn)生與恢復(fù)過程，特別需要學(xué)生掌握單音頻調(diào)制時 WBFM 信號的時域表達(dá)式、頻帶寬度、調(diào)制制度增益的表示與分析； （ 4）掌握 FDM 的原理及應(yīng)用分析。 習(xí)題分析 1． 模擬通信系統(tǒng)中，（ ）全屬于非線性調(diào)制。 A． AM、 NBFM、 PM、 DSB B． DSB、 PM、 SSB、 WBFM C． AM、 DSB、 SSB、 VSB D． FM、 PM、 NBFM、 WBFM 【分析】：模擬通信系統(tǒng)的調(diào)制可以分為線性調(diào)制與非線性調(diào)制（即角度調(diào)制 ）。線性調(diào)制包括 AM、 DSB、 SSB、 VSB 等，其主要特征是已調(diào)信號與基帶信號的頻譜結(jié)構(gòu)一致，只是發(fā)生了頻移及幅度的線性變化，通過幅度的變化來攜帶信息；二非線性變換包括 FM、PM，其中 FM 又分為 NBFM、 WBFM，其主要特征是已調(diào)信號不再保持原來基帶信號的頻譜結(jié)構(gòu)，其頻譜會產(chǎn)生無限的頻譜分量，通過頻率的改變或相位的改變來攜帶信息。故答案為 D。 2． 討論： DSB 調(diào)制制度增益為 2，而 SSB 調(diào)制制度增益為 1，是否說明 DSB 系統(tǒng)的抗噪聲性能優(yōu)于 SSB 系統(tǒng)的抗噪聲性能，請給出回答的詳細(xì)證明。 【證明】：假設(shè) DSB 系統(tǒng)與 SSB 系統(tǒng)存在相同的信號輸入與相同的噪聲干擾，即輸入現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理習(xí)題集及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo) 第 14 頁 共 65 頁 信號具有相同的功率 iS ，加性噪聲具有相同的功率譜密度 0n ，則根據(jù)抗噪聲性能的分析只是針對解調(diào)器端而言的，可以得到解調(diào)器端的輸出信噪比分別為： 對于 DSB 系統(tǒng)，可以得到：HiD S BiD S BiiD S BD S B fn SBn SNSGNS 222)()(0000 ?????? ，其中 Hf 為基帶信號的截止頻率。 對于 SSB 系統(tǒng)，可以得到：HiSS BiSS BiiSS BSS B fn SBn SNSGNS ??????0000 11)()( ； 由以上分析可 以得到，SSBD SB NSNS )()( 0000 ?，說明此時兩系統(tǒng)的抗噪聲性能一致，即證 不能說明 DSB 系統(tǒng)的抗噪聲性能優(yōu)于 SSB 系統(tǒng)的抗噪聲性能 。 3． 某線性調(diào)制系統(tǒng)的輸出信噪比為 20dB，輸出噪聲功率為 109W，由發(fā)射機(jī)輸出端到解調(diào)器輸入端之間總的傳輸損耗為 100dB，則 DSB 系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)輸出功率為（ ）。 A． 1KW B． C． 2KW D． 4KW 【分析】：輸出信噪比為 20dB，則可以得到解調(diào)器輸出端 20)/lg(10 00 ?NS ，所以100/ 00 ?NS ；又 WN 90 10?? ，則 WS 70 10?? 。又由于解調(diào)器輸入端的信號功率為)(21 2 tmSi ? ，解調(diào)后輸出信號的功率為 )(41 20 tmS ? ，則 WSS i 70 1022 ???? 。 根據(jù)從發(fā)射機(jī)發(fā)出到解調(diào)器輸入之間存在的損耗為 100dB，可以假設(shè)發(fā)射機(jī)發(fā)出的功率為 S ，則 100)/lg(10 ?iSS ，故可以求得到發(fā)射機(jī)的發(fā) 射功率為： KWSS i 21010210 10710 ?????? ?。答案： C 【要求學(xué)生對模擬信號調(diào)制前后，信號的時域變化要非常清楚，同時要知道解調(diào)器輸入信號功率是輸出信號功率的 2 倍；解調(diào)器輸入噪聲功率是輸出噪聲功率的 4 倍等結(jié)論的分析計算過程。 】 4． 已知某調(diào)頻波的振幅是 10V，瞬時頻率為 ttf ?2 0 0 0c o s1010)( 46 ?? ，求：（ 1）此調(diào)頻波的表達(dá)式；（ 2）此調(diào)頻波的最大頻偏、調(diào)頻指數(shù)和頻帶寬度；（ 3）若調(diào)制信號頻現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理習(xí)題集及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo) 第 15 頁 共 65 頁 率提高到 Hz3102? ，則調(diào)頻波的最大頻偏、調(diào)頻指數(shù)和頻帶寬度 如何變化？ 【分析】：調(diào)頻波的表達(dá)式為 ])(c o s [)( ??? dmKtAtSFcFM ???，要求解調(diào)頻波的表達(dá)式，則必須要知道振幅、頻率、相位，根據(jù)提意，振幅為 10V，瞬時頻率為ttf ?2 0 0 0c o s1010)( 46 ?? ， 假 定 該 調(diào) 頻 波 的 瞬 時 相 位 為 )(t? ， 可 以 根 據(jù))(2)( tfdttd ?? ? 求出瞬時相位為 ttt ??? 2022s in10102)( 6 ??? ，則： （ 1）調(diào)頻波為 ]2 0 0 0s i n10102c o s [10)( 6 tttS FM ?? ??? 。 （ 2）根據(jù)題意，瞬時頻率偏移為 tf ?2022co s10 4?? ，則最大頻偏 Hzf 4max 10?? ，且調(diào)制信號 （基帶信號） 的頻率 Hzfm 310? ，載波的頻率 Hzfc 610? ；又調(diào)頻指數(shù)1010 0010 4 ???? mf f fm ，帶寬 k H zfmB mf 22)1(2 ??? 。 （ 3）若調(diào)制信號頻率提高到 Hzfm 3102?? ，最大頻偏與調(diào)制信號的頻率無關(guān)，其值仍然為 Hzf 4max 10?? ； 5???mf ffm ， k H zfmB mf 24)1(2 ??? 。可見當(dāng) mff ???時，雖然調(diào)制信號頻率增加了一倍，但是調(diào)頻信號的帶寬變化很小。 訓(xùn)練習(xí)題 1． AM 信號采用包括檢波時，為避免不失真，直流分量 0A 和調(diào)制信號 )(tm 必須滿足（ ）。 A． 0)(0 ?? tmA B． max0 |)(| tmA ? C． max0 |)(| tmA ? D．只要含有直流分量 00?A 就可以 答案： C 2． 常規(guī)雙邊帶調(diào)幅 AM 與 DSB 的區(qū)別，敘述不正確的是（ ）。 A． AM 的已調(diào)信號中含有不攜帶消息的載波分量，而 DSB 的已調(diào)信號中無載波分量 現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理習(xí)題集及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo) 第 16 頁 共 65 頁 B． AM 信號的帶寬等于 DSB 信號的帶寬，且都為基帶信號帶寬的 2 倍 C． AM 信號的解調(diào)手段與 DSB 信號的解調(diào)完全相同 D． AM 的調(diào)制效率比 DSB 低 答案： C 3． 設(shè)基帶信號為 )(tm ，載波頻率為 cf ，則單邊帶下邊帶信號的一般表達(dá)式為（ ）。 A． )2c o s ()](1[)( tftmAtS c??? B． )2s i n ()(?)2c o s ()()( tftmtftmtS cc ?? ?? C． )2c o s ()()( tftAmtS c?? D． )2s i n ()(?)2c o s ()()( tftmtftmtS cc ?? ?? 答案： B 4． 在 VSB調(diào)制系統(tǒng)，為了不失真地恢復(fù)信號，其低通濾波器的傳輸函數(shù) )(?H 應(yīng)滿足（ ）。 A． Hcc CHH ?????? ????? 且，（常數(shù)）)()( B． ccc CHH ?????? ????? 且，（常數(shù)）)()( C． ccc CHH ?????? ????? 且，（常數(shù)）)()( D． Hcc CHH ?????? ????? 且，（常數(shù)）)()( 答案： D 5． 關(guān)于窄帶調(diào)頻 NBFM 的頻譜結(jié)構(gòu)的敘述，說法不正確的是（ ）。 A． NBFM 信號的頻譜結(jié)構(gòu)存在載波分量和邊帶分量，也進(jìn)行了頻譜搬移 B． NBFM 信號的邊帶分量受到c???1 的衰減 C． NBFM 信號與 AM 信號的頻譜結(jié)構(gòu)完全一致，上下邊帶同相 D． NBFM 信號與 AM 信號帶寬相同，均為基帶信號帶寬的 2 倍 答案： C 6． 已知某調(diào)幅波的展開式為 tttS AM )(2c o )(2c o s4)10(2c o 444 ????? ???，則現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理習(xí)題集及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo) 第 17 頁 共 65 頁 載波頻率和調(diào)制信號頻率分別 為（ ）。 A． ? ， 410 B． ? ， 410 C． ? ， 310 D． ? ， 310 答案： D 7． 線性調(diào)制系統(tǒng)的輸出信噪比為 20dB，輸出噪聲功率為 109W，由發(fā)射機(jī)輸出端到解調(diào)器輸入端之間總的傳輸損耗 為 100dB，則 SSB 系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)輸出功率為（ ）。 A． 1KW B． C． 2KW D． 4KW 答案： D 8． 已知調(diào)制信號 )4 0 0 0c o s ()2 0 0 0c o s ()( tttm ?? ?? ，載波為 t?410cos ，進(jìn)行單邊帶調(diào)制，試確定該單邊帶信號的表達(dá)式，并畫出頻譜。 答案：上邊帶信號為： )14000c os (21)12022c os (21)( tttS ?? ??上 下邊帶信號為： )6000c os (21)8000c os (21)( tttS ?? ??下 9． 設(shè)某信道具有均勻的雙邊帶噪聲功率譜密度 HzWfP n /)( 3??? ，在該信 道中傳輸抑制載波的雙邊帶信號 DSB