24-25-1-信息通信概论A-期末

一、单项选择（每道题1分，共10道题）

  1. 电磁感应现象是由哪位科学家发现的？( )
  1. 香农的三大定理是信息论的基础，下列哪个选项不属于香农的三大定理？( )
  1. 摩尔斯电码作为电信史上最早的编码，使用了哪些符号？( )
  1. 第一代移动通信系统（1G）主要基于哪种技术？( )
  1. 哪一代移动通信标志着真正进入移动互联网时代？( )
  1. 微波通信使用波长在 0.1 毫米至 1 米（300MHz-3THz）之间的电磁波，在空气中最主要的传输方式是 ( )。
  1. 下列四个卫星导航系统中，由我国自主研制的是 ( )。
  1. 临近空间是指飞机最高飞行高度与航天器绕地球运动的最低轨道高度之间的空域，对应高度为 ( )。
  1. 下列器件中一般被用做局域网中产生光源的是 ( )。
  1. 20世纪90年代，哪项技术通过将多个波长的光信号复用在一根光纤上传输实现了单根光纤通信容量的大幅提升？( )

二、多项选择（每道题2分，共5道题）

  1. 在移动通信频率规划中，网络频段被划分为两部分，sub-6G频段和毫米波频段，毫米波频段的特点有 ( )。
  1. 低轨道卫星相较于高轨道卫星具备哪些优势？( )
  1. 以下通信技术名词缩写中属于多址接入技术的有 ( )
  1. 以下关于无线信号在空气中传播特性的说法正确的有 ( )
  1. 光纤的结构包括 ( )。

三、填空题（每道题1分，共10道题）

  1. 电流磁效应是由奥斯特发现的，该效应表明电流周围存在 ，这一发现打破了电和磁之间的界限，开启了电磁学研究的新篇章。

  2. 安培定律指出，两个元电流之间相互作用力的大小分别与它们的电流强度以及两电流元长度成 ，与其间的距离平方成反比。

  3. 光纤通信是利用 作载波，以光纤作为传输媒质将信息从一处传至另一处的通信方式。

  4. 天线的基本功能是辐射和接收电磁波，其接收能量的能力与天线的输入阻抗有关，当阻抗匹配时，天线的 效率最高。

  5. 小区组网方式是将一个服务区划分为多个小区，每个小区分别设置一个基站， 是最常见的小区组网方式。

  6. 通信系统信道中的传输的信号按照其特性可以分为模拟信号和 。

  7. 空间信息网络中的导航定位系统为从地面到近地空间的各种移动或静止载体提供导航、定位和 等服务。

  8. 传统空间信息系统主要包括 、、全球定位系统（GPS）、遥感测绘（RS）等。

  9. 1966年，华裔科学家 发表文章，从理论上分析和证明了用光纤作为传输媒体实现光通信的可能性，他也因此在2009年获得了诺贝尔物理奖，被称为“光纤之父”。

  10. 按光纤中的传导模式数量分类，光纤分为单模光纤和 。

四、简答题（每道题10分，共5道题）

1.

简述香农三大定理的内容及各自的意义。

答案 / 解析

变长无失真信源编码定理指出了要做到无失真信源编码，每个信源符号平均所需要的最少的码的元数，同时指出了最优码的存在性；

保真度准则下的信源编码定理指出了只要码足够长，总可以找到一种信源编码，使编码后的信息传输率略大于率失真函数，而平均失真度不大于给定的允许失真度；

有噪信道编码定理给出了信道无差错传输时码率的上界。

2.

简述无线通信中“大区”、“小区”的定义及它们的优缺点。

答案 / 解析

大区：在一个比较大的区域内，只用一个基站覆盖全地区的，不论是单工工作还是双工工作，单信道还是多信道，这种组网方式称为大区制。

优点：只有一个基站，覆盖面积大；缺点：所需发射功率较大，信道数有限，容量较小。

小区：将所要覆盖的地区划分为若干小区，每个小区的半径可视用户的分布密度为1-10km，在每个小区设立一个基站为本小区范围内的用户服务。

优点：系统容量高，可复用频率；缺点：建设和维护成本高，网络结构复杂。

3.

为什么要发展5G？5G的三大应用场景是什么？

4.

举例并简述空间信息网络的任意三项关键技术。

5.

1970年被称为光纤元年，请简述其原因。

五、计算题（每道题10分，共2道题）

1.

某数字传输系统，其信道带宽 B=20 MHzB=20\,\mathrm{MHz}，信道容量 C=40 MbpsC=40\,\mathrm{Mbps}，请根据香农公式

C=Blog⁡2(1+SN)C=B\log_2\left(1+\frac SN\right)

计算：

  1. 此时信道的信噪比是多少？
  2. 当信噪比变为 77 时，信道容量是多少？
  3. 是否可以通过增大带宽无限制地提高信道容量？为什么？

2.

已知天线输送给接收机的最大噪声为 P=1.38×10−15 J⋅HzP=1.38\times10^{-15}\,\mathrm{J\cdot Hz}，工作在 Δf=1 MHz\Delta f=1\,\mathrm{MHz} 的频率带宽上。假定传输线是长为 10 m10\,\mathrm{m} 的 X 波段（8.2∼12.4 GHz8.2\sim12.4\,\mathrm{GHz}）的矩形波导（其衰减系数 α=0.015 NP/m\alpha=0.015\,\mathrm{NP/m}），波导温度 T0T_0 为 290 K290\,\mathrm{K}。求：

（注：TA=PKbΔfT_A=\frac P{\Kappa_b\Delta f}，玻尔兹曼常数 Kb≈1.38×10−23 J/K\Kappa_b\approx1.38\times10^{-23}\,\mathrm{J/K}，e0.3≈1.35\mathrm e^{0.3}\approx1.35，结果保留2位小数点，四舍五入）

  1. 天线输出端的等效噪声温度 TAT_A 是多少？
  2. 接收机端点的天馈系统的等效噪声温度 TaT_a 是多少？