北京交通大學(xué)2025年軌道交通通信專業(yè)考研試題解析及答案考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項的字母填在題后的括號內(nèi)）1.下列關(guān)于周期信號和非周期信號的描述，正確的是（）。A.周期信號可以通過傅里葉變換分解為一系列指數(shù)分量B.非周期信號的能量集中于單一頻率C.周期信號的功率無限大，非周期信號的能量有限D(zhuǎn).非周期信號無法進行頻譜分析2.已知線性時不變系統(tǒng)的單位沖激響應(yīng)為h(t)，當(dāng)輸入信號為x(t)時，系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)為y(t)。若輸入信號變?yōu)?x(t-1)，則系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)為（）。A.2h(t-1)B.h(t-1)*x(t)C.2*[h(t-1)*x(t)]D.h(2t-1)3.在模擬信號數(shù)字化過程中，為了防止失真，抽樣頻率必須（）信號帶寬的兩倍。A.大于B.小于C.等于D.無關(guān)于4.下列通信系統(tǒng)中，采用碼分多址（CDMA）技術(shù)的是（）。A.GSMB.TDMAC.FDMAD.WCDMA/4G/5G5.在FIR濾波器設(shè)計中，窗函數(shù)法的主要缺點是（）。A.通帶波動較大B.阻帶衰減較小C.可能存在柵欄效應(yīng)D.計算復(fù)雜度高6.下列關(guān)于GSM-R列車通信功能（TCN）的描述，錯誤的是（）。A.TCN包括列車總線（TBS）和無線數(shù)據(jù)鏈路（WDL）B.TBS負(fù)責(zé)列車內(nèi)部乘客信息系統(tǒng)和車輛控制信號的傳輸C.WDL提供車地之間的雙向通信D.TCN主要基于有線通信技術(shù)7.在TCP/IP協(xié)議棧中，負(fù)責(zé)提供端到端可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶邮牵ǎ?。A.應(yīng)用層B.傳輸層C.網(wǎng)絡(luò)層D.數(shù)據(jù)鏈路層8.下列關(guān)于光纖通信的描述，錯誤的是（）。A.光纖具有低損耗、高帶寬的特點B.光纖通信系統(tǒng)需要使用光放大器來補償信號衰減C.光纖的色散會導(dǎo)致信號脈沖展寬，限制傳輸速率D.光纖通信系統(tǒng)中，光接收機的靈敏度越高越好9.軌道交通通信系統(tǒng)對可靠性的要求極高，其主要原因是（）。A.通信量小B.傳輸距離短C.信號速率低D.列車運行安全依賴于通信的可靠性10.下列關(guān)于5G技術(shù)在軌道交通中應(yīng)用前景的描述，不正確的是（）。A.5G的高帶寬可以支持高清視頻監(jiān)控B.5G的低時延可以滿足列車控制系統(tǒng)需求C.5G的大連接數(shù)可以支持大規(guī)模傳感器部署D.5G技術(shù)將完全替代現(xiàn)有的軌道交通通信系統(tǒng)二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在題后的橫線上）1.對于一個實數(shù)信號x(t)，其傅里葉變換X(jω)為零的頻率范圍稱為其__________。2.在理想低通濾波器中，通帶截止頻率ωc與阻帶截止頻率ωs之間的關(guān)系為ωc<ωs。3.無線通信系統(tǒng)中，為了克服路徑損耗，通常采用__________技術(shù)來增強信號強度。4.軌道交通通信信號系統(tǒng)中的漏纜主要用于__________傳輸。5.根據(jù)香農(nóng)信道編碼定理，在有噪聲的信道中，信道容量C與信道帶寬B和信噪比SNR的關(guān)系為C=Blog2(1+SNR)。6.在TCP協(xié)議中，__________機制用于控制數(shù)據(jù)發(fā)送速率，防止網(wǎng)絡(luò)擁塞。7.光纖通信系統(tǒng)中，常用的光傳輸設(shè)備包括光發(fā)射機、__________和光接收機。8.軌道交通通信網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)通常采用__________或環(huán)型結(jié)構(gòu)。9.為了保證數(shù)字信號在信道中傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，需要采用__________技術(shù)進行差錯控制。10.軌道交通移動通信系統(tǒng)（如GSM-R）采用__________調(diào)制方式提高頻譜利用率和抗干擾能力。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述模擬信號數(shù)字化的基本過程。2.簡述多路復(fù)用技術(shù)的分類及其基本原理。3.簡述GSM-R系統(tǒng)與GSM系統(tǒng)的主要區(qū)別。4.簡述影響光纖通信系統(tǒng)傳輸距離的主要因素。四、計算題（每題10分，共20分）1.已知信號x(t)=cos(2πf0t)+sin(2πf1t)，其中f0=1000Hz，f1=2000Hz。求x(t)的傅里葉變換X(jω)。2.設(shè)某通信信道的帶寬為B=4kHz，信噪比為SNR=1000。根據(jù)香農(nóng)信道編碼定理，求該信道所能達到的最大信息傳輸速率。五、綜合應(yīng)用題（15分）某軌道交通線路采用GSM-R系統(tǒng)進行列車通信。假設(shè)某列車段通信距離為50km，列車運行速度為300km/h。已知GSM-R系統(tǒng)在900MHz頻段的路徑損耗經(jīng)驗公式為L(dB)=37.55+33.22log10(d)+20log10(f)+4.8log10(v)，其中d為距離（km），f為頻率（MHz），v為速度（km/h）。請估算該列車段通信所需的最低發(fā)射功率。假設(shè)頻率f=900MHz，并考慮一定的裕量。試卷答案一、選擇題1.A2.A3.A4.D5.C6.D7.B8.D9.D10.D二、填空題1.頻譜2.無3.超高功率發(fā)射或中繼4.車地之間或地下5.信噪比6.擁塞控制7.光中繼器8.星型9.差錯控制編碼10.正交相移鍵控（QPSK）或相移鍵控（PSK）三、簡答題1.模擬信號數(shù)字化的基本過程包括：抽樣（將連續(xù)時間模擬信號轉(zhuǎn)換為離散時間信號）、量化（將抽樣后的樣本幅度離散化）、編碼（將量化后的樣本值用二進制碼組表示）。2.多路復(fù)用技術(shù)分類及其基本原理：*頻分多路復(fù)用（FDMA）：將傳輸帶寬分割成若干個子頻帶，每個子頻帶傳輸一路信號。原理：利用不同信號占據(jù)不同頻率范圍。*時分多路復(fù)用（TDMA）：將傳輸時間分割成若干個時隙，每個時隙傳輸一路信號。原理：利用不同信號在不同的時間段占用相同的頻率。*波分多路復(fù)用（WDM）：將不同波長的光信號在光纖中同時傳輸。原理：利用不同波長的光信號在光纖中不發(fā)生干擾。*碼分多路復(fù)用（CDMA）：為每個用戶分配一個獨特的編碼序列，所有用戶在相同時間、相同頻率上傳輸，通過編碼區(qū)分用戶。原理：利用不同編碼序列的相關(guān)性進行用戶分離。3.GSM-R系統(tǒng)與GSM系統(tǒng)的主要區(qū)別：*頻率不同：GSM-R使用專門的鐵路頻段（如876-880MHz和921-925MHz）。*標(biāo)準(zhǔn)不同：GSM-R基于ETSI標(biāo)準(zhǔn)，并增加了鐵路特定功能（如列車通信功能TCN）。*通信速率不同：GSM-R支持更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，滿足列車控制和管理需求。*安全性不同：GSM-R提供了更強的安全性和加密機制。4.影響光纖通信系統(tǒng)傳輸距離的主要因素：*光纖損耗：光纖本身對光信號的衰減，是限制傳輸距離的主要因素。*色散：光纖材料、結(jié)構(gòu)等因素導(dǎo)致不同波長光信號傳播速度不同，引起脈沖展寬，限制傳輸速率和距離。*噪聲：光纖中存在的各種噪聲（如熱噪聲、散射噪聲）會疊加在信號上，影響接收機的靈敏度，從而限制傳輸距離。四、計算題1.解：X(jω)=F{cos(2πf0t)+sin(2πf1t)}=F{cos(2πf0t)}+F{sin(2πf1t)}=π[jω-2πf0]+π[-jω-2πf1]=π[-2jω]-2πj[f0-f1]=-2jπω-2jπ(f0-f1)=-2jπ(ω+f0-f1)或表示為：X(jω)=-2jπ[ω-(f1-f0)]其中，f0=1000Hz，f1=2000Hz。所以，X(jω)=-2jπ[ω-1000]-2jπ[ω+1000]X(jω)=-2jπω+2000π-2jπω-2000πX(jω)=-4jπω（注：此處假設(shè)信號帶寬在f0和f1之間，且為理想信號，實際中需考慮直流分量和旁瓣等）2.解：根據(jù)香農(nóng)信道編碼定理，信道容量C=Blog2(1+SNR)其中，B=4kHz=4000Hz，SNR=1000C=4000log2(1+1000)C=4000log2(1001)C≈4000*9.97C≈39880bps所以，該信道所能達到的最大信息傳輸速率約為39.88kbps。五、綜合應(yīng)用題解：1.將已知數(shù)值代入路徑損耗公式：L(dB)=37.55+33.22log10(d)+20log10(f)+4.8log10(v)L(dB)=37.55+33.22log10(50)+20log10(900)+4.8log10(300)L(dB)=37.55+33.22*1.69897+20*2.95424+4.8*2.47712L(dB)=37.55+56.18+59.08+11.88L(dB)≈164.69dB2.估算最低發(fā)射功率需要考慮路徑損耗、接收機靈敏度、系統(tǒng)裕量等因素。假設(shè)接收機靈敏度為Prx=-105dBm（典型值），系統(tǒng)裕量M=10dB（典型值）。3.最小發(fā)射功率Pt_min(dBm)=Prx(dBm)+L(dB)+MPt_min(dBm)=-105+164.69+10Pt_min(dBm)=-105+174.6