2017年江苏大学852通信系统原理考研大纲

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1
目录
I 考查目标........................................................................................ 2
II 考试形式和试卷结构 ..................................................................2
III 考查内容..................................................................................... 2
IV. 题型示例及参考答案.................................................................4
2
全国硕士研究生入学统一考试
通信系统原理考试大纲
I 考查目标
目的是科学、公平、有效地测试考生是否具备攻读通信与信息系统专业硕士所必须的基
本素质、一般能力和培养潜能，以便选拔具有发展潜力的优秀人才入学，为国家的经济建设
培养具有良好职业道德、法制观念和国际视野、具有较强分析与解决实际问题能力的高层次、
应用型、复合型的通信专业人才。考试要求是测试考生掌握通信系统组成模块及各模块功能、
影响通信系统性能的基本因素及解决方法、通信系统性能的基本分析方法。
具体来说。要求考生：
1．掌握通信系统组成、各组成模块的基本功能。
2．掌握通信信号在通信系统中的处理过程。
3．掌握基本的概率论及随机过程知识。
4．掌握基本的信号处理知识。
5．具有运用数学方法分析通信系统性能的基本能力。
6．掌握制约通信系统性能的各因素。
7．掌握改善系统性能的基本方法。
II 考试形式和试卷结构
一、试卷满分及考试时间
试卷满分为 150 分，考试时间 180 分钟。
二、答题方式
答题方式为闭卷、笔试。允许使用计算器（仅仅具备四则运算和开方运算功能的计算器），
但不得使用带有公式和文本存储功能的计算器。
三、试卷内容与题型结构
总分 150 分，有以下两种题型：
简答题 8~10 题，共 70 分
计算分析题 8~12 题，共 80 分
III 考查内容
1．通信的基本概念。
2．通信系统的组成。
3．通信系统分类与通信方式。
4．信息及其度量。
5．通信系统主要性能指标。
6．确知信号的类型。
7．确知信号的频域性质。
8．确知信号的时域性质。
9．随机过程的基本概念。
3
10．平稳随机过程。
11．高斯随机过程。
12．平稳随机过程通过线性系统。
13．窄带随机过程。
14．正弦波加窄带高斯噪声。
15．高斯白噪声和带限白噪声。
16．信道分类。
17．信道的数学模型。
18．信道特性对信号传输的影响。
19．信道中的噪声。
20．信道容量。
21．幅度调制(线性调制)的原理。
22．线性调制系统的抗噪声性能。
23．非线性调制(角度调制)原理。
24．各种模拟调制系统的比较。
25．频分复用和调频立体声。
26．数字基带信号及其频谱特性。
27．基带传输的常用码型。
28．数字基带信号传输与码间串扰。
29．无码间串扰的基带传输特性。
30．基带传输系统的抗噪声性能。
31．部分响应和时域均衡。
32．数字带通传输系统。
33．二进制数字调制原理。
34．二进制数字调制系统的抗噪声性能。
35．二进制数字调制系统的性能比较。
36．多进制数字调制原理。
37．正交振幅调制。
38．最小频移键控和高斯最小频移键控。
39．正交频分复用。
40．模拟信号的抽样。
41．模拟脉冲调制。
42．抽样信号的量化。
43．脉冲编码调制。
44．时分复用。
45．数字信号的统计特性。
46．数字信号的最佳接收。
47．确知数字信号的最佳接收机。
48．确知数字信号最佳接收的误码率。
49．实际接收机和最佳接收机的性能比较。
50．数字信号的匹配滤波接收法。
51．最佳基带传输系统。
52．纠错编码的基本原理。
53．纠错编码的性能。
4
54．线性分组码。
55．循环码。
56．卷积码。
57．正交编码的概念。
58．伪随机序列（主要考察 m 序列）。
59．扩展频谱通信的概念。
60．伪随机序列的其他应用。
IV. 题型示例及参考答案
一、简答题（70 分）
1、（6 分）
⑴衡量模拟通信系统可靠性和有效性的性能指标有哪些？
⑵衡量数字通信系统可靠性和有效性的性能指标有哪些？
2、（4 分）
设某信号 ( )s t 可表示为 ( ) 2 cos(2 )s t t   ， t    ，试问它是功率信号还是能量信
号？并说明其功率谱密度或者能量谱密度的单位是什么？
3、（8 分）
⑴ 随机过程的数字特征主要有哪些？
⑵ 窄带高斯过程的包络和相位分别服从什么概率分布？
4、（12 分）
何谓恒参信道？何谓随参信道？它们分别对信号传输有哪些主要影响？；
5、（8 分）
⑴AM 信号的波形和频谱有哪些特点？
⑵与未调制载波的功率相比，AM 信号在调制过程中功率增加了多少？
6、（10 分）
⑴什么是码间串扰？它的产生原因是什么？对通信质量有什么影响？
⑵为了消除码间串扰，基带传输系统的传输函数应满足什么条件？其相应的冲激响应应具有
什么特点？
7、（10 分）
⑴2ASK 信号传输带宽与波特率或基带信号的带宽有什么关系？
⑵试比较 2ASK 系统、2FSK 系统、2PSK 系统与 2DPSK 系统的抗噪声性能；
⑶采用 QPSK 调制传输 4800bps 的数据
①最小理论带宽是多少？
②若传输带宽不变，而比特率加倍，则调制方式应作何改变？
8、（12 分）
⑴试说明抽样时产生频谱混叠的原因；
⑵对电话信号进行非均匀量化有什么优点？
⑶何谓信号量噪比？它有无办法消除？
二、计算分析题（80 分）
5
1、（6 分）已知某信号 ( )s t 的双边功率谱密度为
4 2
10 , 10 10
( )
0 ,
s
f kHz f kHz
P f
else

   
 

试求其平均功率。
2、（6 分）设随机过程 1 0 2 0
( ) cos sinY t X t X t   ，若 1
X 与 2
X 是彼此独立且均值为 0、
方差为 2
 的高斯随机变量，试求：
⑴  ( )E Y t 、 2
( )E Y t 
 
；
⑵ ( )Y t 的一维概率密度函数 ( )f y ；
3、（8 分）一个均值为 a ，自相关函数为 ( )x
R  ，功率谱为 ( )x
P f 的平稳随机过程 ( )X t 通过
一个线性系统后的输出过程为： ( ) ( ) ( )Y t X t X t T   （T 为延迟时间），试求 ( )Y t 的自
相关函数 ( )y
R  和功率谱密度 ( )y
P f 。
4、（6 分）设一幅黑白数字相片有 400 万个像素，每个像素有 16 个等概率出现的亮度等级。
若用 3KHz 带宽的信道传输它，且信号噪声功率比等于 10dB，试问需要传输多少时间？（注：
2
log (11) 3.4594 ）
5、（6 分）已知调制信号 ( ) cos(2000 ) cos(4000 )m t t t   ，载波为cos(10000 )t ，进
行抑制载波上边带单边带调制，试确定该单边带信号的表示式。
6、（6 分）已知某单频调频波的振幅是 10V，瞬时频率为
6 4 3
( ) 10 10 cos(2 10 )f t t   ，单位：Hz
试求：
⑴此调频波的表达式；
⑵若调制信号频率提高到
3
2 10 Hz ，则调频波的频偏、调频指数和频带宽度分别为多少？
7、（6 分）已知信息代码为 1011 0000 0000 0101，试确定相应的 AMI 码及 HDB3 码。
8、（8 分）某二进制基带系统总的传输特性
2
1 cos ,
( ) 2 2
0 ,
s s
s
T T
H T
 



  
   
  

 其他
试
⑴证明其单位冲激响应为 2 2
sin / cos /
( )
/ 1 4 /
s s
s s
t T t T
h t
t T t T
 



 ；
⑵说明用1 / s
T 波特速率传递数据时，抽样时刻上是否存在码间串扰？
9、（6 分）设某 2PSK 传输系统的码元速率为 1200B，载波频率为 2400Hz，发送数字信息为
0100110（设数字“1”对应 0 相位，数字“0”对应 相位，参考载波为正弦）
6
⑴画出 2PSK 已调波的时间波形；
⑵画出 2PSK 解调器原理框图。
10、（8 分）已知模拟信号抽样值的概率密度函数 ( )f x 如图 1 所示，若按 4 电平进行均匀量
化，试计算信号量化噪声功率比。
( )f x
x
-1 1
1
0
图 1
11、（8 分）采用 13 折线 A 律编码，设最小的量化间隔为 1 个量化单位，已知抽样脉冲值为
-95 量化单位
⑴试求此时编码器的输出码组，并计算量化误差；
⑵试写出对应于该 7 位码（不包括极性码）的均匀量化 11 位码。
12、（6 分）对 10 路带宽均为 300Hz~3400Hz 的模拟信号进行 PCM 时分复用传输。设抽样
速率为 8000Hz，抽样后进行 8 级量化，并编为自然二进制码，码元波形是占空比为 1 的矩
形脉冲。试求传输此时分复用 PCM 信号所需的带宽。
7
参考答案
一、简答题（70 分）
1、答：
⑴模拟通信系统可靠性一般用接收机输出信噪比来度量，有效性一般用有效传输频带来度
量；
⑵数字通信系统可靠性一般用误码率或者误比特率来表示，有效性一般用码元速率、信息速
率或者频带利用率加以表示。
2、答：该信号是功率信号，其功率谱密度的单位是 /W H z 。
3、答：
⑴随机过程的数字特征主要有：数学期望、方差、自相关函数等；
⑵窄带高斯过程的包络服从瑞利分布，相位服从均匀分布。
4、答：
信道特性不随时间发生变化，或者变化极慢，我们称为恒参信道；信道特性随时间变化的称
为随参信道；恒参信道对传输信号的影响，主要体现在信道的幅频特性、相频特性的不良好；
随参信道对传输信号的影响，主要体现在①信道的传输衰减时变；②信道的传输时延时变；
③多径传播效应；
5、答：
⑴ AM 信号的波形特征是已调波包络表示了低频调制信号的波形变化，AM 信号的频谱特
征是频谱结构由载频以及上下边带分量组成。
⑵与未调制载波的功率相比，AM 信号在调制过程中功率增加了 2/3。
6、答：
⑴所谓码间串扰，是由于系统总的传输特性不理想，导致前后码元的波形畸变、展宽，并使
前面波形出现很长的拖尾，蔓延到当前码元的抽样时刻，从而对当前码元的判决造成干扰。
其形成原因主要是信道的带限作用，导致窄脉冲序列经过信道后出现波形展宽。其影响主要
是增加了通信接收的误码。
⑵为了消除码间串扰，基带传输系统的传输函数应满足
2
i s
i
H
T


 
  
 
 常数，
s
T

 
时域冲激响应满足
1 , 0
( )
0 ,
s
k
h kT
else

 

7、答：
⑴在矩形包络条件下，：2ASK 信号单边带宽等于 2 倍波特率或基带信号的单边带宽；
⑵在同等解调方式下，2PSK 系统抗噪声性能最优，2DPSK 系统次之，2FSK 系统再次，2ASK
系统最劣；
⑶最小理论带宽 2400Hz，调制方式应改变为 16 进制调制。
8、答：
⑴若抽样速率低于纳奎斯特速率，抽样信号频谱中相邻频谱健将发生混叠，主要原因是抽样
频率不够高；
⑵对于电话信号，由于小幅度信号出现概率较大，采用非均匀量化，可以减小量化误差；
⑶将信号功率与量化噪声功率之比定义为信号量噪比，通过增加量化位数或者采用非均匀间
隔量化，都可以减小信号量噪比。
8
二、计算分析题（80 分）
1、答：该信号平均功率为
4
4
10
4 2 8
10
2
( ) 10 10 ( )
3
s
P P f df f df W


 
    
2、答：
⑴    1 0 2 0
( ) cos sinE Y t E X t X t      1 0 2 0
cos sinE X t E X t   0
2 2 2 2 2
1 0 2 0 1 2 0 0
( ) c o s s i n 2 c o s s i nE Y t E X t X t X X t t           
   2 2 2 2
1 0 2 0 1 2 0 0
cos sin 2 cos sinE X t E X t E X E X t t           
2 2 2 2
0 0
cos sint t    
2

⑵
2
2
1
( ) exp
22
y
f y
 
 
   
 
3、答：自相关函数计算如下
 ( ) ( ) ( )y
R E Y t Y t       ( ) ( ) ( ) ( )E X t X t T X t X t T        
 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )E X t X t X t X t T X t T X t X t T X t T              
( ) ( ) ( ) ( )x x x x
R R T R T R        
2 ( ) ( ) ( )x x x
R R T R T      
功率谱密度计算如下
( ) 2 ( ) ( ) ( )
j T j T
y x x x
P f P f P f e P f e
 
      2 1 cos ( )x
T P f 
4、答：
该信道的信道容量为： 2
log 1
S
C B
N
 
   
 
3
2
3 10 log (1 10)   
4
1.0378 10 ( / )bit s 
信源总的待发送信息量：
4 4
400 10 4 1600 10 ( )bit   
总的传输时间为：
4
4
1600 10 ( )
1542( )
1.0378 10 ( / )
bit
s
bit s



5、答：
该单边带信号的表示式：
0 0
1 1
( ) ( ) cos ( ) sin
2 2
s t m t t m t t  

9
   
1 1
cos(2000 ) cos(4000 ) cos(10000 ) sin(2000 ) sin(4000 ) sin(10000 )
2 2
t t t t t t            
1 1 1 1
cos(2000 ) cos(10000 ) sin(2000 ) sin(10000 ) cos(4000 ) cos(10000 ) sin(4000 ) sin(10000 )
2 2 2 2
t t t t t t t t          
1 1
cos(12000 ) cos(14000 )
2 2
t t  
6、答：
⑴ 瞬时频率： 6 4 3
( ) 10 10 cos(2 10 )f t t  
瞬时相位： 6 3
( ) 2 10 10 sin(2 10 )t t t     
调频波表达式： 6 3
10 cos 2 10 10 sin(2 10 )t t     
⑵ 若调制信号频率提高到 3
2 10 Hz
调频波的频偏： 10f kHz 
调频波的调频指数： 5f f
m
f
m m
f

  
调频波的频带宽度： 2 ( ) 24m
B f f kHz    
7、答：
AMI 码： +1 0 -1 +1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1 0 +1
HDB3 码：+1 0 -1 +1 0 0 0 +V -B 0 0 -V 0 +1 0 -1
8、答：
⑴ 因为 4
( ) 1 cos ( )
2 2
s
s s
T
T T
H g 

 
 
   
 
2 2
4
1 1
1 ( )
2 2 2
s s
s
T T
j j
s
T
T
e e g
 


 
      
 
且 4
2
( )
2
s
s
sT
T t
g Sa
T



 
   
 
所以
2 2 2
sin sin sin
2 21 1
( )
2 2 22 2
2 2
s s
s s s
s s
s s s
T Tt
t t
T T T
h t
t T T
t t
T T T
  
  
        
         
        
    
   
    
   
10
2 2 2
sin sin sin
1 1
2 2 22 2
s s s
s s s
t
t t
T T T
t
t t
T T T
  
 
  
 
     
      
     
    
 
2 2 2
sin sin sin
1 1
2 2 22 2
s s s
s s s
t
t t
T T T
t
t t
T T T
  
  
 
     
      
     
    
 
2
2
2 2 2
sin sin
2
2
s s s
s
s
t
t t
T T T
t
tT
T
  
 

   
    
   
 
 
 
 
2
2
2
2
sin
2 2
s
s s
t
T
t
t
T T


 

 
  
 

   
   
   
2
2
sin
2 2
1
s
s s
t
T
t
t
T T


 
 
 

   
   
   
2
2
sin cos
4
1
s s
s s
t t
T T
t t
T T
 

   
   
   
 

⑵
   
2
sin cos
( )
1 4
s
k k
h kT
k k
 

 

1 , 0
0 , 0
k
k

 

，所以用1 / s
T 波特速率传递数据时，抽样
时刻上不存在码间串扰。
9、答：
⑴画出 2PSK 已调波的时间波形
⑵画出 2PSK 解调器原理框图
带通滤
波器
相乘器
低通滤
波器
抽样判
决器
本地恢
复载波
10、答：
由题意，量化间隔： 0.5v  ；
量化区间终点依次为：-1、-0.5、0、0.5、1；
11
量化电平值为：-0.75、-0.25、0.25、0.75；
量化噪声功率为
4
2
1
0.5 0
2 2
1 0.5
0.5 1
2 2
0 0.5
( ) ( )
( 0.75) ( 1) ( 0.25) ( 1)
1
( 0.25) (1 ) ( 0.75) (1 )
48
i
i
m
q i
m
i
N x q f x dx
x x dx x x dx
x x dx x x dx



 
 
     
      
 
 
 
信号功率为
4
2
1
0.5 0
2 2
1 0.5
0.5 1
2 2
0 0.5
( )
( 0.75) ( 1) ( 0.25) ( 1)
3
0.25 (1 ) 0.75 (1 )
16
i
i
m
q i
m
i
S q f x dx
x dx x dx
x dx x dx



 

     
    
 
 
 
所以，量化噪声功率比为
3 16
9
1 48
q
q
S
N
 
11、答：
⑴极性码： -9564+4*7=92 c8=1
编码器输出码组为 00110111；量化输出为-92 个量化单位，量化误差为 95-92=3 个量化单位。
⑵对应均匀量化 11 位码：00001011111。
12、答：每路信号所占时隙宽度为
1 1 1
8000 10 80
i
T ms  
抽样后进行 8 级量化编码，由 2
logN M 得 3N  ，说明进行 3 位编码。每比特宽度
1
3 240
i
b
T
T ms 
由占空比为 1，得出脉冲宽度
b
T 
所以系统带宽为 1 240B kHz

 

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