通信原理数字信号处理和模电-专业课面试一Word格式文档下载.doc
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这种门限效应是由包络检波器的非线性解调作用所引起的,在小信噪比情况下,包络检波器会把有用信号扰乱成噪声。
7、平稳随机过程通过线性系统时,输出随机过程和输入随机过程的数学期望及功率谱密度之间有什么关系?
(如果线性系统的输入过程是平稳的那么输出过程也是平稳的。
输出的数学期望等于输入的数学期望乘以线性系统在f=0处的频率响应,即直流增益。
输出过程的功率谱密度是输入过程的功率谱密度乘以系统频率响应模值的平方。
)随机过程通过线性系统的分析,完全是建立在确定信号通过线性系统的分析基础之上的。
是对确定信号分析的推广。
设线性系统的冲激响应为,输入随机过程为,则输出为。
下面分析线性系统当输入是平稳过程时,输出响应的特性?
(1)均值
(2)的功率谱密度
线性系统输出平稳过程的功率谱是输入平稳过程功率谱与传递函数模的乘积平方。
8、画出通信系统模型图,并说明模型中各部分的具体作用。
通信系统可以用模型加以抽象概括。
信息源——把各种可能消息转换成原始电信号。
发送设备——将原始电信号变换成利于在信道传输的信号。
信道——信号传输通道。
接收设备——从接收信号恢复相应的原始信号。
受信者——将原始电信号转换成消息。
噪声源——信道中噪声及分散在通信系统其它各处的噪声集中表示。
9、什么是线性调制?
常见的线性调制有哪些?
所谓线性调制:
波形上,幅度随基带信号呈正比例变化;
频率上,简单搬移。
常见的线性调制有:
普通调幅AM、双边带信号(DSB—SC)、单边带信号(SSB)、残留边带(VSB)。
10、什么是误码率?
什么是误信率?
11、什么是门限效应?
AM信号采用何种方法解调会产生门限效应?
当包络检波器的输入信噪比降低到一个特定值后,输出信噪比不是按比例地随着输入信噪比下降,而是急剧恶化。
这种现象称为门限效应。
开始出现门限效应地输入信噪比称为门限值。
理论分析表明:
包络检波器的门限值为:
,(分贝数:
)
说明:
相干解调器解调AM,不存在门限效应。
原因是信号与噪声可分开解调,解调器输出端总量单独存在有用信号项。
大信噪比(小噪声)时,包络检波器与相干解调器性能类似。
但对于小信噪比(大噪声)情况,包络检波器不如相干解调器,原因是门限效应。
13、什么是随机过程的数学期望和方差?
随机过程的数学期望(均值)
所有样本函数在时刻t的函数值的平均,也称集平均,以区别时间平均的概念。
方差定义:
(偏离均值的程度)
14、数字基带传输的基本结构如何?
不经过Modem过程而直接传输数字基带信号的系统称为数字基带传输系统
图中,信道信号形成器:
产生适合于信道传输的基带信号
(例如形成升余弦、去直流分量)
信道:
(有线)电缆
接收滤波器:
滤噪、波形均衡
抽样判决器:
在噪声背景下,判定基带信号
15、试作出编码信道模型。
编码信道对信号的影响是一种数字序列的变换,即把一种数字序列变成另一种数字序列。
调制信道对信号影响使发生模拟性变化,称模拟信道。
编码信道称数字信道,它将调制信道包含在内。
乘性干扰、加性干扰越严重,输出的数字序列出错概率越大。
编码信道可用信道转移概率(条件概率)来描述。
下图wei二进制无记忆信道模型
编码信道包含调制信道,且特性密切依赖于调制信道。
16、什么是数字调制?
在实际通信中,有不少信道都不能直接传送基带信号,而必须用基带信号对载波波形的某些参量进行控制,使载波的这些参量随基带信号的变化而变化,即所谓调制。
数字调制是用载波信号的某些离散状态来表征所传送的信息,在收端对载波信号的离散调制参量进行检测。
数字调制信号也称键控信号。
在二进制时,有ASK~振幅键控、FSK~移频键控、PSK~移相键控。
17、什么是频分复用?
频分复用是一种按频率来划分信道的复用方式。
在FDM中信道的带宽被分成多个互不重叠的频段(子通道),每路信号占据其中一个子通道,并且各路之间必须留有未被分配的频带(防护频带)进行分割,以防止信号重叠。
在接收端采用适当的带通滤波器将多路信号分开,从而恢复所需要的信号。
18、什么是量化?
为什么要进行量化?
利用预先规定的有限个电平来表示模拟抽样值的过程称为量化。
假如模拟抽样值不经量化传输,当信道中的噪声叠加在模拟抽样值上面以后,接收端不可能精确到判别抽样值的大小,噪声叠加在模拟抽样值上的影响是不能消除的,特别是当信号在整个传输系统中采用多个接力站进行多次接力中继时,噪声是积累的,接力中继越多,噪声越大。
如果发送端用有限个电平来表示模拟抽样值,且二个电平间隔的一半比噪声的最大幅度还要大,噪声的影响就可消除,特别是多次中继接力传输时,噪声不会积累。
抽样是把时间连续的模拟信号变成了时间上离散的模拟信号,量化则进一步把时间上离散但幅度上仍连续的信号变成了时间、幅度上都离散的信号。
19、何谓各态历经性?
量的实际观测和理论分析表明,许多平稳随机过程具有所谓“各态历经性”:
许多平稳过程的数学特征(均值、方差、自相关函数),完全可由过程中的任一实现(任一样本函数)的数学特征来决定。
若一随机过程是各态历经过程,则必满足:
20、什么是均匀量化?
它的主要缺点是什么?
均匀量化的量化间隔是均匀的且每个量化区间的量化电平均取在各个区间的中点。
均匀量化的缺点:
均匀量化时其量化信噪比随信号电平的减少而下降,
因为量化间隔为固定值,量化噪声功率的大小与信号无关,当小信号时,
()明显下降。
对于语音信号来说,小信号的出现概率大于大信号的出现概率,这就使平均信噪比下降。
21、按传输信号的复用方式,通信系统如何分类?
按信号复用方式分:
频分复用:
不同信号占据不同的频率范围;
时分复用:
不同信号占据不同的时间区间;
码分复用。
22、什么是频率调制,什么是相位调制?
二者关系如何?
将PM、FM的一般关系归纳总结于表中:
调制
方式
瞬时相位
瞬时相位偏移
瞬时角频率
瞬时频率偏移
PM
FM
23、消息中包含的信息量与哪些因素有关?
消息信号传输信息多少用“信息量”衡量
消息的传递意味着消息的传递,信息可被理解为消息中包含的有意义的内容。
某些消息比另外一些消息传递了更多的信息。
概率论知识:
事件出现的可能性愈小,概率愈小
事件出现的可能性愈大,概率愈大
信息量与消息出现的概率有关。
25、何为严平稳,何为广义平稳?
严稳随机过程,对任意n和,满足(n维概率密度函数):
广义平稳随机过程的特性:
均值和方差为常数;
自相关函数只与时间间隔有关。
26、与单极性波相比,AMI码有什么优点?
AMI码的优点:
(用于传输)
①在“1”,“0”不等概率情况下,也无直流成份,并且在零附近频率的低频分量小,因此,对具有变压或其它交流耦合的传输信道来说,不受影响。
②若码元极性与发端相反,收端也能正确接收。
③编译码电路简单。
27、什么是窄带随机过程?
它的表达式是什么?
窄带随机过程是指其频带宽度远小于中心频率的随机过程。
窄带过程表达式
上式利用三角函数和角公式,可写成
28、部分响应技术解决了什么问题?
有控制的在某些码元抽样时刻引入码间干扰,而在其他抽样时刻又无码间干扰,那么能使,又能降低对定时程度的要求。
29、什么是白噪声,其频谱和自相关函数有什么特点?
所谓白噪声是指它的平均功率谱密度函数在整个频率域内是常数,服从均匀分布。
其功率谱:
;
自相关函数:
30、什么是数字调制?
数字调制的基本方式有哪些?
在二进制时,有
ASK~振幅键控
FSK~移频键控
PSK~移相键控
31、无线信道有哪些种?
可分为短波广播、短波、微波传输、卫星通信、移动通信。
32、什么是绝对相移?
什么是相对相移?
2PSK方式是用二进制数字脉冲序列去控制连续载波的相位。
2DPSK方式是用二进制数字脉冲序列去控制连续载波的相对相位(本码元相位与前一码元相位之差)。
33、DSB和SSB调制系统的抗噪声性能是否相同?
为什么?
从表面上看,,,但不能说双边带系统的抗噪性能优于单边带一倍。
实际上,由于双边带系统的带宽是单边的2倍故噪声功率的输入也大于2倍,尽管相差2倍,两者抵消。
实际上,双边带和单边的抗噪性能是相同的。
34、什么是量化,其目的是什么?
假如模拟抽样值不经量化传输,当信道中的噪声叠加在模拟抽样值上面以后,接收端不可能精确到判别抽样值的大小,噪声叠加在模拟抽样值上的影响是不能消除的,特别是当信号在整个传输系统中采用多个接力站进行多次接力中继时,噪声是积累的,接力中继越多,噪声越大。
35、.简要叙述数字基带传输系统中对传输码型的选取原则。
数字基带信号是代码的电波形,在实际基带传输系统中,并不是所有代码的电波形都能在信道中传输,对传输用的基带信号的主要要求有传输码型的选择和基带脉冲的选择。
在选择传输码型时,一般应考虑以下原则:
(1)不含直流成分,且低频分量应尽量少,
(2)含有丰富的定时信息,以便从接收码流中提取定时信息,
(3)功率谱主瓣宽度窄,以节省传输频带,
(4)不受信源统计特性的影响,能适应信源的变化,
(5)具有内在的检错能力,码型具有一定规律性,以便进行宏观监测,
(6)编译码简单,以降低通信延时和成本。
36、2PSK信号和2DPSK信号的功率谱及传输带宽有何特点?
他们与2ASK的有何异同?
2ASK信号、2PSK信号和2DPSK信号的功率谱都可以表示为如下
其中为载波频率,是数字基带信号(随机脉冲序列)的功率谱密度,包括连续谱和离散谱两部分。
可见2ASK信号、2PSK信号和2DPSK信号的功率谱由连续谱和离散谱两部分组成,传输带宽都是基带信号带宽的2倍。
区别在于,2PSK中的基带信号是双极性的绝对码随机脉冲序列,2DPSK中的基带信号是双极性的相对码随机脉冲序列,因此2DPSK信号的功率谱与2PSK信号的功率谱完全相同,而2ASK中的基带信号是单极性的随机脉冲序列,所以当P=1/2时,2PSK信号和2DPSK信号的功率谱中无离散谱(载波分量),而2ASK信号的功率谱中一定存在离散谱。
37、什么是白噪声?
它的功率谱密度和自相关函数有什么特点?
如果噪声的功率谱密度在所有频率上均为一常数,则该噪声为白噪声。
它的功率谱密度可表示为,为噪声的双边功率谱密度,自行关函数为,表明白噪声仅在时才相关,而在任意两个时刻的随机变量都是不相关的。
白噪声的平均功率为,所以白噪声是一种理想化的噪声形式,在实际中,只要噪声带宽大于系统带宽,就可把噪声视为白噪声。
38、什么是绝对相移?
它们有何区别?
相移键控利用载波相位的变化来传递数字信息,而振幅和频率保持不变。
绝对相移键控是以未调载波的相位作为参考基准,利用载波相位的绝对变化来传递数字信息,相对相移键控是利用前后相邻码元的载波相对相位变化来传递数字信息。
相对相移信号的相位并不直接代表基带信号,前后码元相对相位的差才唯一决定信息符号,绝对相移在相干解调时存在载波相位模糊度的问题,而相对相移克服了此缺点。
39、信道模型有哪几种?
调制信道——研究的着眼点只关心调制器输出和解调器的输入
编码信道——研究的着眼点只关心编码和译码(数字通信系统)
40、什么是奈奎斯特速率和奈奎斯特间隔?
一个频带限制在(0,)HZ内的时间连续信号m(t),如果以1/2秒的间隔对它进行等间隔抽样,则m(t)将被变得到的抽样值完全确定。
(指能通过低通滤波器适当地平滑滤波恢复)。
或者说抽样速率≥2称2~奈奎斯特速率、1/2~奈奎斯特间隔。
1、部分响应系统的优点是什么呢?
缺点是什么?
(或采用部分响应技术会得到什么好处?
需要付出什么代价?
优点:
频带利用率高,在理论上可达到2Bd/Hz;
时域衰减快,可以放宽对定时信号相位抖动的要求,系统的频率特性不是理想矩形,易于实现
抗噪声能力比非部分响应系统差。
2、什么是2PSK系统的相位模糊现象?
从2PSK信号是提取的载波信号存在两种可能的相位,即0相和π相,解调结果与发端的基带信号同相或反相,这就是2PSK系统的相位模糊现象。
3、在设计数字通信接收机输入端带通滤波器的频率特性时,应考虑哪些因素?
(至少给出两个因素并说明它们与频率特性的关系)
数字通信接收机输入端带通滤波器的带宽应尽量小,以尽可能多地滤除信道噪声,提高带通滤波器输出信噪比,减小误码率;
另外整个通信系统的频率特性应满足无码间串扰的要求,而通信系统的频率特性与接收机输入端带通滤波器的频率特性有关,所以设计此带通滤波器时应满足无码间串扰的条件下,尽量减小滤波器的带宽。
4、如何由白噪声得到窄带白噪声,窄带白噪声的功率与其同相分量的功率及正交分量的功率有何关系:
将白噪声通过窄带带通滤波器,就可以得到窄带白噪声,窄带白噪声的功率与其同相分量的功率以及正交分量的功率是相同的。
5、定性说明误码率与码间串扰、信噪比、位同步信号相位抖动大小及码速率之间的关系。
码间串扰越大,误码率越大;
信噪比越大,误码率越大;
位同步信号相位抖动越大,误码率越大;
码速率越大,误码率越大。
6、最佳接收机的误码率通常小于非最佳接收机的误码率,为什么?
试加以解释。
7、如何评价模拟通信系统和数字通信系统的有效性有可靠性?
模拟通信系统:
已调信号带宽越小,有效性越好;
解调器输出信噪比越高,可靠性越好;
数字通信系统:
频带利用率越高,有效性越好;
误码率越小,可靠性越好。
8、FM通信系统中采用预加重/去加重技术可达到什么目的?
其目的是为了提高解调器的输出信噪比。
因为鉴频器输出噪声功率谱密度与噪声频率平方成正比,对此噪声进行去加重处理可以降低高频噪声,从而减小解调器输出噪声功率。
预加重器用以增强基带信号的高频成分,使去加重器输出基带信号不失真,功率不变。
9、在2FSK通信系统中,若1码和0码对应的信号幅度不相同,当无噪声时,对传输信息有影响吗?
无影响,因为信息是通过两个频率传输的,与信号幅度无关。
10、升余弦滚降信号的时域和频域衰减速度有何特点?
升余弦滚降信号的时域衰减速度快,频域衰减速度慢。
11、时域均衡中横向滤波器的抽头级数与什么因素有关?
抽头级数与输入信号码间串扰个数有关,若有2N个码间串扰值,则抽头级数应该为2N+1。
12、什么是广义平稳?
什么是狭义平稳?
它们之间有什么关系?
广义平稳过程:
均值和方差为常数,自相关函数只与时间间隔有关。
狭义平稳过程:
1到N等于无穷阶概率密度函数均与时间原点无关。
狭义平稳是广义平稳和特例,广义平稳不一定是狭义平稳。
13、数字基带信号码型变换的目的是什么?
常用码型换有哪些?
便于在数字基带信道中传输和接收判决。
HDB3、CMI、AMI等。
14、简要叙述匹配滤波器的原理,若匹配滤波器输入信号频谱为s(f),信号能量为E,高斯噪声的双边功率谱密度为n0/2,试给出匹配滤波器的传输函数H(f)和输出最大信噪比。
对于特定的滤形的输入信号,匹配滤波器能在判决时间t0提供最大的输出信噪比。
H(f)=s*(f)e-j2πft0,r0max=2E/n0。
15、试定性说明相干解调和非相干解调在大信噪比和小信噪比时的抗噪声性能。
对小信噪比相干解调和噪声性能优于非相干解调,对大信噪比两者噪声性能差不多。
非相干解调存在门限效应,而相干解调没有。
16、为什么PCM编码要用对数量化?
A律和u律PCM量化特性为什么要用折线代替对数特性?
对数量化可达到“小信号量阶小,大信号量阶大”的要求,改善小信号时的量化信噪比,扩大对输入信号的允许动态范围。
用折线代替对数特性是为了能用数字电路来实现。
17、试画出2DPSK信号差分解调的原理框图,和相干解调相比其噪声性能哪种方法好,为什么?
相干解调比差分相干解调噪声性能好,因为它的本地载波包含的噪声小,而后者是用前一码元的波形来代替本地载波,包含了信道噪声。
18、QPSK信号是不是恒定包络调制信号?
试定性说明QPSK信号经非线性放大器后,产生信号频谱扩展的原因。
不是恒定包络。
当QPSK信号出现180度相位跳变时,经过发送滤波器后,信号包络会过零,如果此信号再经非线性放大器,原本下降的包络会被提升,即带外高频分量增大,信号频谱扩展。
19、试画出第一类部分响应编码基带传输系统的原理框图,如果发送端的四进制信码为000132103231,试写出预编码器和相关编码器输出的信号序列。
bk=ak-bk-1(modL)
Ck=bk+bk-1(算术加)
接收:
ak=ck(modL),L为进制数
ak:
000132103231
bk:
000120130210
ck:
000132143231
接收ak:
20、设计数字通信接收机输入带通滤波器频率特性时应考虑哪些因素?
BPF的通带应等于信号的有效频率范围,让信号不受影响地通过,而输入噪声功率最小。
21、简要叙述数字基带传输系统中传输码的要求(至少三项)?
22、什么是奈奎斯特速率?
什么是奈奎斯特带宽?
奈奎斯特速率是能消除码间串扰的最大码速率;
又称为等效带宽。
当码速率等于它的两倍时无码间串扰。
23、数字信号的最佳接收准则是什么?
其物理含义是什么?
使接收的误码率最小;
在接收判决时的信噪比最大。
24、通信系统调制器的作用是什么?
何谓线性调制?
何谓非线性调制?
让载波的参数随调制信号的变化而变化;
已调波的频谱是调制信号的频谱经过平移和滤波而得到的;
已调波的频谱与调制信号的频谱没有对应关系。
25、简述眼图如何能反映基带信号的传输质量,写出至少三个衡指标。
P157
26、简述随参信道的特点:
信号传输延时随时间而变;
对信号的衰减随时间而变;
存在多径传输现象。
27、窄带高斯白噪声中的“窄带”、“高斯”、“白”的含义各是什么?
答:
窄带的含义是:
频带宽度B远小于中心频率fc,中心频率fc远离零频;
高斯的含义是噪声的瞬时值服从正态分布;
白的含义是噪声的功率谱密度在通带范围B内是平坦的为一常数。
28、什么是门限效应?
AM包络检波法为什么会产生门限效应?
小信噪比时,解调输出信号无法与噪声分开,有用信号“淹没”在噪声之中,这时候输出信噪比不是按比例地随输入信噪比下降,而是急剧恶化,这种现象称为门限效应。
由于包络检波法的非线性作用,所以AM信号会产生门限效应。
29、已知消息代码为1100000100000000101,编出相应的HDB3码,并简述该码的特点。
+1-1000-10+1000+1-100-1+10-1,特点:
无直流,且高低频分量小,具有宏观检错能力,三电平波形,连“0”数目不超过3个。
30、简要非均匀量化原理,与均匀量化相比较,非均匀量化的主要优点和缺点。
非均匀量化是指量化间隔不相等的量化。
信号小时,量化间隔也小,信号大时,量化间隔也大。
能改善小信号的信噪比,减小编码位数和传输带宽。
实现相对复杂些。
31、试画出逐次比较型编码器的原理框图,并简要说明该编码器的工作原理。
9-19
32、什么是最佳基带系统,理想信道下的最佳基带系统应满足哪些条件?
答:
能消除码间串扰且误码率最小的基带系统称为最佳基带系统。
33、简述数字基带传输系统中,造成误码的主要因素和产生原因。
码间串扰和信道噪声是造成误码的两大因素,码间串扰是由于基带传输总特性不理想造成的;
信道噪声是一种加性随机干扰,来源有很多,主
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