2025年通信原理基礎(chǔ)題庫及答案一、選擇題1.以下哪種調(diào)制方式在相同信噪比下抗噪聲性能最優(yōu)？A.AM（普通調(diào)幅）B.FM（頻率調(diào)制）C.DSB-SC（抑制載波雙邊帶調(diào)幅）D.SSB（單邊帶調(diào)幅）答案：B。FM通過帶寬擴(kuò)展換取抗噪聲性能提升，相同條件下優(yōu)于AM、DSB、SSB。2.高斯白噪聲的“白”指的是其功率譜密度在以下哪個范圍內(nèi)均勻分布？A.有限頻帶B.全頻域C.可見光頻段D.射頻頻段答案：B。“白”類比白光頻譜均勻，高斯白噪聲功率譜密度在全頻域平坦。3.香農(nóng)信道容量公式C=B·log?(1+S/N)中，S/N表示：A.信號峰值與噪聲峰值比B.信號平均功率與噪聲平均功率比C.信號電壓與噪聲電壓比D.信號頻率與噪聲頻率比答案：B。香農(nóng)公式中S和N均指平均功率。4.數(shù)字通信系統(tǒng)中，“誤碼率”的定義是：A.錯誤接收的碼元數(shù)與傳輸總碼元數(shù)的比值B.錯誤接收的比特數(shù)與傳輸總比特數(shù)的比值C.錯誤接收的幀數(shù)與傳輸總幀數(shù)的比值D.錯誤接收的符號數(shù)與傳輸總符號數(shù)的比值答案：A。誤碼率（Pe）是錯誤碼元數(shù)與總碼元數(shù)的比值，誤比特率（Pb）是錯誤比特數(shù)與總比特數(shù)的比值，需注意區(qū)分。5.以下哪種編碼屬于信道編碼？A.莫爾斯編碼B.哈夫曼編碼C.卷積碼D.ASCII編碼答案：C。信道編碼用于提高傳輸可靠性（如卷積碼、LDPC碼），信源編碼用于壓縮冗余（如哈夫曼、ASCII）。二、填空題1.模擬調(diào)制中，調(diào)頻信號的帶寬可通過卡森公式近似計算，公式為__________（設(shè)調(diào)制信號最高頻率為fm，最大頻偏為Δf）。答案：B≈2(Δf+fm)2.數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)中，為消除碼間串?dāng)_，接收濾波器輸出應(yīng)滿足__________條件，其沖激響應(yīng)在t=kT（k為整數(shù)，T為碼元周期）時除k=0外其余點取值為__________。答案：奈奎斯特第一準(zhǔn)則；03.2PSK調(diào)制中，若發(fā)送端載波相位為0°表示“0”、180°表示“1”，接收端相干解調(diào)時若本地載波相位與發(fā)送端相差180°，會導(dǎo)致__________現(xiàn)象。答案：“倒π”（相位模糊）4.香農(nóng)定理指出，當(dāng)信息傳輸速率R__________（填“大于”“小于”或“等于”）信道容量C時，存在一種編碼方式使誤碼率趨近于0。答案：小于5.高斯噪聲的概率密度函數(shù)服從__________分布，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為__________（設(shè)均值為μ，方差為σ2）。答案：正態(tài)（高斯）；f(x)=1/(√(2πσ2))·exp(-(x-μ)2/(2σ2))三、簡答題1.簡述調(diào)制的主要目的。答案：調(diào)制的核心目的包括：（1）頻譜搬移，將基帶信號頻譜搬移至適合信道傳輸?shù)母哳l段（如無線信道需高頻信號輻射）；（2）匹配信道特性，通過調(diào)整信號帶寬、功率等參數(shù)適配信道頻率響應(yīng)；（3）實現(xiàn)多路復(fù)用，不同信號經(jīng)不同載波調(diào)制后可在同一信道并行傳輸（如頻分復(fù)用）；（4）提高抗干擾能力，部分調(diào)制方式（如FM、擴(kuò)頻）通過帶寬擴(kuò)展增強(qiáng)抗噪聲性能。2.比較ASK、FSK、PSK三種數(shù)字調(diào)制方式的優(yōu)缺點。答案：（1）ASK（幅移鍵控）：優(yōu)點是實現(xiàn)簡單、帶寬較窄（與基帶信號相當(dāng)）；缺點是抗噪聲能力差，尤其對信道衰減敏感，誤碼率較高。（2）FSK（頻移鍵控）：優(yōu)點是抗噪聲性能優(yōu)于ASK，對信道幅度變化不敏感；缺點是帶寬較大（約為2Δf+2fm，Δf為頻率間隔），頻帶利用率低。（3）PSK（相移鍵控）：優(yōu)點是抗噪聲性能最佳（相同信噪比下誤碼率最低），頻帶利用率高；缺點是相干解調(diào)需要精確的載波同步，存在“倒π”相位模糊問題（2PSK），可通過差分編碼（2DPSK）解決。3.解釋“碼間串?dāng)_”的成因及消除方法。答案：碼間串?dāng)_（ISI）是由于信道的非理想頻率響應(yīng)（如帶寬受限、相位失真）導(dǎo)致信號沖激響應(yīng)展寬，使得當(dāng)前碼元的波形延伸到后續(xù)碼元的抽樣時刻，對后續(xù)碼元的判決產(chǎn)生干擾。消除方法包括：（1）設(shè)計發(fā)送濾波器、信道、接收濾波器的級聯(lián)頻率響應(yīng)滿足奈奎斯特第一準(zhǔn)則（即等效理想低通特性），使沖激響應(yīng)在t=kT時僅k=0處有值，其余為0；（2）采用均衡技術(shù)（如時域均衡、頻域均衡）補(bǔ)償信道失真，減小殘留串?dāng)_；（3）選擇合適的碼元速率，避免超過信道的奈奎斯特速率（Rb≤2B，B為信道帶寬）。4.說明同步技術(shù)在數(shù)字通信系統(tǒng)中的作用及主要類型。答案：同步是數(shù)字通信系統(tǒng)正常工作的前提，其作用是使接收端的時鐘、載波、幀結(jié)構(gòu)與發(fā)送端保持一致，確保正確抽樣、解調(diào)與數(shù)據(jù)分組。主要類型包括：（1）載波同步：接收端產(chǎn)生與發(fā)送端同頻同相的本地載波，用于相干解調(diào)（如PSK、QAM）；（2）位同步（碼元同步）：確定抽樣判決時刻，使接收端時鐘與發(fā)送端碼元周期同步；（3）幀同步（群同步）：標(biāo)識數(shù)據(jù)幀的起始與結(jié)束位置，實現(xiàn)分組數(shù)據(jù)的正確分割；（4）網(wǎng)同步：多節(jié)點通信網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點時鐘同步，避免數(shù)據(jù)錯位（如5G網(wǎng)絡(luò)的時間同步）。四、計算題1.已知某信道帶寬為4kHz，信噪比為30dB，求該信道的最大信息傳輸速率（信道容量）。若信噪比提升至40dB，帶寬減半，容量如何變化？解：（1）信噪比S/N（線性值）=10^(30/10)=1000，信道容量C=B·log?(1+S/N)=4000·log?(1+1000)≈4000·9.97≈39880bit/s≈39.9kbit/s。（2）信噪比提升至40dB時，S/N=10^(40/10)=10000，帶寬減半為2kHz，新容量C’=2000·log?(1+10000)≈2000·13.29≈26580bit/s≈26.6kbit/s。因此，容量從約39.9kbit/s降至26.6kbit/s。2.某2FSK系統(tǒng)中，碼元速率為1000Baud，兩個載頻分別為f1=2000Hz、f2=3000Hz，調(diào)制信號最高頻率為500Hz。求該2FSK信號的帶寬。解：2FSK信號帶寬近似為|B2-B1|+2fm，其中B1、B2為兩個載頻對應(yīng)的邊帶范圍，fm為調(diào)制信號最高頻率。載頻間隔Δf=|f2-f1|=1000Hz，帶寬B≈Δf+2fm=1000+2×500=2000Hz。3.采用相干解調(diào)的2PSK系統(tǒng)中，已知碼元速率Rb=1Mbit/s，信道噪聲功率譜密度n0=10^-10W/Hz，接收信號平均功率S=10^-6W。求系統(tǒng)的誤碼率（Q(x)函數(shù)值可保留表達(dá)式）。解：2PSK相干解調(diào)的誤碼率Pe=Q(√(2Eb/N0))，其中Eb=S/Rb=10^-6W/10^6bit/s=10^-12J/bit，N0=n0=10^-10W/Hz（單邊功率譜密度），Eb/N0=10^-12/10^-10=0.01，因此Pe=Q(√(2×0.01))=Q(√0.02)=Q(0.1414)。4.某(7,4)線性分組碼的提供矩陣G為：G=[I4|P]，其中P=[110101011111]（1）寫出該碼的監(jiān)督矩陣H；（2）若信息位為1011，求對應(yīng)的碼字。解：（1）(n,k)=(7,4)，監(jiān)督矩陣H=[PT|I3]，PT為P的轉(zhuǎn)置，P的列為：第一列[1101]^T，第二列[1011]^T，第三列[0111]^T，因此H=[110|100101|010011|001111|000]（注：實際應(yīng)為3行7列，此處P為4×3矩陣，PT為3×4，故H=[PTI3]為3×7矩陣，正確形式應(yīng)為：H=[1101|1001011|0100111|001]）（2）信息位m=[1011]，碼字c=m·G，G=[I4|P]=[1000|1100100|1010010|0110001|111]矩陣乘法計算：c1=1×1+0×0+0×0+0×0=1c2=1×0+0×1+0×0+0×0=0c3=1×0+0×0+0×1+0×0=0c4=1×0+0×0+0×0+0×1=1（信息位前4位為1011，實際G的結(jié)構(gòu)應(yīng)為前4列為單位陣，后3列為P，故m·G的計算應(yīng)為：c=[m1m2m3m4]·[I4;P]（行向量乘矩陣），即：c=[m1m2m3m4(m1p11+m2p21+m3p31+m4p41)(m1p12+m2p22+m3p32+m4p42)(m1p13+m2p23+m3p33+m4p43)]其中pij為P矩陣第i行第j列元素（i=1-4，j=1-3）。P矩陣為：p11=1,p12=1,p13=0p21=1,p22=0,p23=1p31=0,p32=1,p33=1p41=1,p42=1,p43=1因此監(jiān)督位：c5=m1p11+m2p21+m3p31+m4p41=1×1+0×1+1×0+1×1=1+0+0+1=2→0（模2）c6=m1p12+m2p22+m3p32+m4p42=1×1+0×0+1×1+1×1=1+0+1+1=3→1（模2）c7=m1p13+m2p23+m3p33+m4p43=1×0+0×1+1×1+1×1=0+0+1+1=2→0（模2）故碼字為1011010。5.某AM