2013级数字通信期末试卷

2013级数字通信期末试题

1.列举几种通信信道的数学模型。

答：加性噪声信道：信号输入是s(t)，输出r(t)=a s(t)+n(t)，a为衰减因子；

线性滤波器信道: 信号输入是s(t)，输出r(t)= s(t)*c(t)+ n(t)，c(t)是信道的冲击响应；

线性时变滤波器信道：信号输入是s(t)，输出r(t)= s(t)*c(?;t)+ n(t)，c(?;t)是时变信道的冲击响应。

2. 相对于单个载波的情况，简述什么是QAM调制方式？写出MA TLAB下QAM 调制的代码。

答：1> 相对于在单载波的情况下输入M进制比特流的情况，考虑有两个载波分量的情况下的输入M进制比特流的调制，称为QAM调制方式。

2>代码：

%Duration

t = 0 : 1/1e3 : 0.999;

%Source

a = randint(1, 20, 2);

%Serial to Parallel

Ai = 2*a(1:2:20) - 1;

Aq = 2*a(2:2:20) - 1;

%QAM Modulation

g = ones(1, 100);

g = [g, g, g, g, g, g, g, g, g, g];

s = Ai(ceil(10*t+0.01)).*g.*cos(2*pi*100*t) ... + Aq(ceil(10*t+0.01)).*g.*sin(2*pi*100*t);

%Drawing

plot(t, s);

scatterplot(Ai+j*Aq);

3.假设码元持续时间为1秒中，简化输入噪声，要求编写代码求相关解调器与匹配滤波器的输出。

答：

%Duration

t = 0:0.001:1;

%Sent Signal

s = cos(2*10*pi*t);

%Received Signal

r = s;

%Match filter

h = fliplr(s);

%Correlator Output

z(1) = 0;

for i = 2:1001

z(i) = trapz(t(1:i), r(1:i).*s(1:i));

end

%Match fileter Output

m(1) = 0;

for i = 2:1001

m(i) = trapz(t(1:i), r(1:i).*h(i:-1:1));

end

%Drawing

subplot(2, 1, 1);

plot(t, z);

grid

subplot(2, 1, 2);

plot(t, m);

grid

相关解调器与匹配滤波器的输出波形：

4. 某图像信号每帧有30万个像素，每个像素有8个亮度电平，各个电平独立地以等概率出现，图像每秒发送30帧，若要求接收图像信噪比达到511dB,那么每个像素的信息量是( )b/pix,传输速率是（）b/s，所需带宽是（）MHz。

答案：3, 2700万， 3

5.卷积码与分组码的根本区别

答案：卷积码和分组码的根本区别在于，它不是把信息序列分组后再进行单独编码，而是由连续输入的信息序列得到连续输出的已编码序列。即进行分组编码时，其本组中的n-k个校验元仅与本组的k个信息元有关，而与其它各组信息无关；但在卷积码中，其编码器将k个信息码元编为n个码元时，这n个码元不仅与当前段的k个信息有关，而且与前面的（m－1）段信息有关（m为编码的约束长度）。

6. 现假设有FIR滤波器y[n]=x[n]+x[n-1], IIR滤波器y[n]-y[n-1]=x[n]+x[n-1] 利用z变换在MATLAB中进行仿真后得到它们的z平面图以及冲激响应输出序列如下：

试通过对这两组图的分析来判断FIR滤波器和IIR滤波器的稳定性。

答案：零极点图中的圆圈代表零点所在位置，叉子代表极点所在位置。可以看到，FIR滤波器的零点在单位圆上，极点在原点，也就是单位园内，所以该FIR滤波器是稳定的。而IIR滤波器的零点、极点都在单位圆上，而且没有重合，所以该IIR滤波器是不稳定的。从FIR滤波器、IIR滤波器的输出序列可以看到，冲击信号作用于FIR滤波器后，FIR滤波器输出的冲激响应序列最终归于零，所以该FIR滤波器是稳定的。而冲激信号作用于IIR滤波器后，IIR滤波器输出的冲激响应序列却没有最终归于零，而是一直持续下去，所以该IIR滤波器是不稳定的。

7. 信道环境通常可以分为三类，分别是AWGN信道、带限信道、衰落信道。

8.交织器的作用是什么？交织器可以分为几大类，每类各有什么不同？

答：交织器的作用就是让原先相关联的比特流变成无关联的比特流，从而达到时间分集的效果。所以交织器要让原先有关联的比特流转变成尽量毫无关联的比特流，而且交织输出的比特流越长就越能有效抵抗干扰。

交织器可以分为分组交织器、卷积交织器两大类。分组交织器是输入比特流，经过交织后再输出。分组交织器的输入的比特流是定长的，如果小于定长，一般可以补零来达到定长。而卷积交织器是在输入比特流的同时，交织、输出比特流，输入的比特流可以不是定长的。

9. 画出扩频数字通信系统模型。

10.为接收机提供携带相同信息的信号的L个独立衰落的复制品的

方法有两种，请写出。

11. 简述多址接入的方法（简单解释每种方法）和每种接入下各用户的容量公式。答：多址接入方法有：

（1）时分（TMDA）：沿时间轴分割信号维，分配给用户的信道是互不重叠并周

期重复时隙。

每个用户的容量公式：

（2）频分（FDMA）：沿频率轴将信号维划分为不重叠的信道，每个用户分配一个不同的频率信道。

每个用户的容量公式：

（3）码分（CDMA）：用正交或者非正交的扩展码来调制信息信号，不同用户的扩展码信号占用相同时间的频带。

每个用户的容量公式：

12. 简述再生中继器及其优点。

每一个再生中继器的前端由解调器/检测器组成，解调并检测由前一个中继器发送的数字信息序列。一旦序列被检测出来，就送至中继器的发送机侧，发送机将序列映射成信号波形，再发送到下一个中继器。这种类型的中继器称做再生中继器。

由于每一个中继器再生了无噪声信号，所以加性噪声不会累积。

对于同样的错误概率性能，再生中继器比模拟中继器大大节省了发送机的功率。

13.在接收机中，两种基本的处理载波同步的方法是什么？请简述。

一种是复用法，通常在频域采用一个称为导频的特殊信号，这种方法使接收机提取导频，并使本地振荡器与接收信号的载波频率和相位同步。当未调载波分量伴随着携带信息的信号发送时，接收机使用一个锁相环（PLL）获取并跟踪这个载波分量。将PLL设计成具有窄带宽，因此它不会受到携带信息信号的频率成分明显的影响。

第二种方法是从已调信号直接导出载波相位的估计值，在实践中这种方法更为普通。该方法有一个明显的有点，即全部发送功率分配给携带信息的信号传输。

14. 对于接收机，如何在数据传输模式中使均衡器自适应？

答：一种是使均衡器在其输出端单独做出判决，用来生成一个误差信号以调整抽头系数，采用这种方法得到的判决一般是不可靠的，因为译码前的编码符号SNR 比较低。高的差错率会严重损害均衡器的操作，最终影响译码器输出端判决的可靠性。比较好的方法是采用更可靠的维特比译码器译码后判决来连续地是均衡器

自适应，在维特比译码器之前使用一个线性均衡器，这种方法比较好且是可行的。在维特比译码器中的固有延时可以通过在均衡器的抽头权值调整中引入一个相同的延时来克服。

15. 模拟信源编码可划分为哪几类？并简述各类的特点。

答：1、时间波形编码：即信源编码器设计成用数字表示信源波形的时域特性。

2、频谱波形编码：将信号波形分解成不同频谱的子带，在各子带内或对时间波形或对频率特征编码后再传输。

3、模型基编码：即基于信源数学模型的编码。

16.当数字序列｛an｝到波形｛Sm（t）｝的映射受到约束时，即在任意时间间隔发送的波形决定于一个或多个先前发送的波形，则这种调制器称为____________的。没有受到先前发送波形的约束时，这种调制器称为____________的。而依据在调制中是否适用叠加原理，调制器还可以划分为____________的和____________的。

答：有记忆无记忆线性非线性