Tổng hợp câu hỏi môn thông tin số

TỔNG HỢP CÂU HỎI MÔN THÔNG TIN SỐ -----------*****----------- 1_ Sơ đồ khối hệ thống thông tin số. Chức năng từng khối. Ưu diểm hệ thống thông tin số. 2_ Phân lọai kênh truyền trong hệ thống thông tin số. Cho ví dụ cụ thể. 3_ Hai biến ngẫu nhiên nhị phân X và Y có các phân bố đồng thời: p(X = Y = 0) = p(X = 0,Y = 1) = p(X = Y = 1) = 1/3. Tính H(X), H(Y), H(X|Y), H(Y|X) và H(XY) ? 4_ Một nguồn DMS có 5 ký hiệu xi, i = 1,2,3,4,5 có xác suất xảy ra bằng nhau. Tính hiệu suất trong trường hợp mã hoá có chiều dài không đổi trong các trường hợp: a. Mỗi ký hiệu được mã hoá riêng lẽ tạo chuỗi bit nhị phân ngõ ra. b. Hai ký hiệu được mã hoá cùng lúc tạo chuỗi bit nhị phân ngõ ra. c. Ba ký hiệu được mã hoá cùng lúc tạo chuỗi bit nhị phân ngõ ra. 5_ Một nguồn DMS có 8 ký hiệu xi, i = 1,2,,8 với xác suất tương ứng là: 0.25, 0.2, 0.15, 0.12, 0.10, 0.08, 0.05, 0.05. a. Thực hiện mã hoá Fano. b. Thực hiện mã hoá Huffman. c. So sánh hiệu suất của hai bộ mã. 6_ Một nguồn tin rời rạc trong một hệ thống thông tin số phát ra các ký hiệu với tốc độ 5000 ký hiệu/giây. Các ký hiệu cùng với xác suất xuất hiện của chúng được cho như bảng sau: Xi X1 X2 X3 X4 X5 X6 pXi 0.1 0.21 0.13 0.33 0.15 0.08 a. Xác định entropy H(X) [bit] và tốc độ thông tin (information rate) của nguồn. b. Hãy thực hiện mã hoá nguồn trên theo phương pháp từ mã có chiều dài cố định. Phương pháp này có hiệu qủa không ? Tại sao ? c. Nếu các ký hiệu này được mã hoá sang các bit nhị phân dùng phương pháp mã hoá Huffman, hãy thực hiện quá trình mã hoá đó và cho biết hiệu suất bộ mã. 7_ Vẽ không gian tín hiệu của các tín hiệu: PAM 4 mức, BPSK, QPSK, 16-PSK, 16-QAM, Chú ý ghi rõ chùm bit tại các điểm trong không gian tín hiệu. 8_ Vẽ sơ đồ khối điều chế và giải điều chế của các tín hiệu: ASK, BFSK, BPSK, DPSK, QPSK, 16- QAM. 9_ Biểu diễn tương đương tần số thấp của tín hiệu PAM là:   n n nTtgItu )()( Giả thiết g(t) là xung chữ nhật và In = an- an-2 với {an}là dãy các biến ngẫu nhiên giá trị nhị phân {1,-1} không tương quan với xác suất xuất hiện như nhau. a. Xác định hàm tự tương quan của dãy {In}. b. Xác định phổ mật độ công suất của u(t). 10_ Trong một hệ thống thông tin số dải nền, chuỗi dữ liệu cần truyền đi {an}, an= 1 , là dãy các biến ngẫu nhiên độc lập thống kê và đồng xác suất. Dạng sóng dải nền được truyền đi là:     n n nTtgats )()( trong đó, xung g(t) được mô tả như hình bên. Ở phía thu, người ta sử dụng máy thu tối ưu để thực hiện việc tách sóng. a. Giả sử hệ thống chỉ bị ảnh hưởng bởi nhiễu AWGN và chất lượng máy thu được đánh giá thông qua xác suất lỗi bit Pe với:          0 2 N E QP be , trong đó Eb là năng lượng trung bình trên 1 bit. Xác định Pe biết rằng: A = 1Volt, T = 1 s, N0/2 = 3.10 -8 Watts/Hz. b. Bây giờ, nếu chuỗi {an} này được đưa qua mạch mã hoá để tạo chuỗi {bn} theo quy luật: bn = an-1 + an Lúc này, dạng sóng dải nền được truyền đi có dạng:     n n nTtgbts )()( Hãy xác định hàm tự tương quan của dãy {bn}. c. Xác định hàm mật độ phổ công suất (PSD) của tín hiệu s(t) ở câu b. 11_ a. Hãy cho biết các yêu cầu của mã hóa đường dây (line codes) trong hệ thống thông tin ? Vẽ dạng sóng của một số mã đường dây thông dụng. A g(t) 0 T t b. Hãy cho biết có bao nhiêu cách để thay đổi dạng phổ của tín hiệu dải nền ? c. Vẽ sơ đồ cấu trúc máy thu dùng bộ tương quan và dùng bộ lọc phối hợp. Chứng minh sự tương đương giữa hai cấu trúc này. 12_ Cho chuỗi bit dữ liệu sau: 101010111101010100001111 được truyền đi dùng sơ đồ điều chế DPSK. Chỉ ra bốn chuỗi dữ liệu được mã hoá vi sai khác nhau cho chuỗi dữ liệu trên. Nêu thuật toán cho mỗi chuỗi. 13_ Tìm xác suất lỗi bit của bộ tách sóng BFSK nhất quán với các tín hiệu: tts 2000cos5.0)(1  và tts 2020cos5.0)(2  Giả sử là chu kỳ ký hiệu T = 0.01s và No/2 = 0.0001W/Hz. 14_ Hãy nêu ít nhất 10 nguồn nhiễu hoặc các nguồn làm suy hao tín hiệu trong tuyến thông tin. Giải thích cụ thể nguyên nhân. 15_ a. Xác định giá trị của tổn hao trong không gian tự do ứng với tín hiệu có tần số sóng mang 100Mhz và khoảng cách bằng 5Km theo decibels. b. Cho công suất ngõ ra của máy phát bằng 10W. Giả sử cả hai anten phát và thu là đẳng hướng và bỏ qua các suy hao khác. Hãy tính công suất thu được theo dBW. c. Nếu đường kính của anten tăng gấp đôi. Hãy xác định độ tăng độ lợi anten theo decibels. d. Với hệ thống ở câu (a), đường kính của anten phải bằng bao nhiêu để độ lợi của nó bằng 10dB. Giả sử hiệu suất của anten bằng 0.55. 16_ Một máy phát có công suất ngõ ra bằng 2W tại tần số sóng mang bằng 2GHz. Giả sử cả hai anten phát và thu đều là anten dĩa có đường kính bằng 3ft và hiệu suất là 0.55. a. Tính độ lợi của mỗi anten. b. Xác định EIRP của tín hiệu phát đi theo dBW. c. Nếu anten thu cách anten phát một khoảng bằng 25miles. Hãy xác định công suất tín hiệu thu được theo dBW. 17_ Một máy thu có các thông số như sau: độ lợi 50 dB, hệ số nhiễu 10 dB, băng thông 500MHz, công suất tín hiệu ngõ vào bằng 50.10-12 W, nhiệt độ nguồn ToA = 10 K và tổn hao đường dây được bỏ qua. Nếu muốn chèn vào giữa anten và máy thu một bộ tiền khuyếch đại có độ lợi bằng 20 dB và băng thông bằng 500MHz để cải thiện tỉ số SNR của toàn bộ hệ thống thêm 10 dB thì hệ số nhiễu của bộ tiền khuyếch đại đó bằng bao nhiêu ? 18_ Một máy thu có hệ số nhiễu 13 dB được nối với anten thông qua đường truyền 300 ohms có chiều dài bằng 75 ft với mức suy hao 3 dB/100 ft. a. Hãy xác định hệ số nhiễu tổng hợp của đường dây và máy thu. b. Nếu một bộ tiền khuyếch đại có độ lợi 20 dB và hệ số nhiễu bằng 3 dB được chèn vào giữa đường dây và máy thu, hãy xác định hệ số nhiễu tổng hợp của đường dây, bộ tiền khuyếch đại và máy thu. c. Lặp lại câu (b) trong trường hợp bộ tiền khuyếch đại được chèn vào giữa anten và đường dây. 19_ a. Giả sử tầng trước của một máy thu có các thông số sau: độ lợi 60 dB, băng thông 500MHz, hệ số nhiễu 6 dB, công suất tín hiệu ngõ vào 6.4x10-11 W, nhiệt độ nguồn ToA = 290 K và tổn hao đường dây bằng 0 dB. Một bộ tiền khuyếch đại với các đặc tính sau được chèn vào giữa anten và máy thu: độ lợi 10 dB, hệ số nhiễu 1 dB. Xác định hệ số nhiễu phức hợp theo decibels. b. Xác định độ cải thiện tỉ số SNRout theo decibels. c. Lặp lại câu (b) trong trường hợp ToA = 6000 K và ToA = 15 K. Nhận xét về tỉ số SNRout của hai trường hợp này so với kết qủa ở câu (b). 20_ Một hệ thống thông tin vệ tinh sử dụng máy phát có công suất 20W ở tần số sóng mang 8GHz. Anten phát sử dụng anten parabol có đường kính bằng 2ft. Khoảng cách đến trạm thu mặt đất bằng 37000 Km. Hệ thống thu sử dụng anten parabol có đường kính 8ft và có nhiệt độ nhiễu hệ thống bằng 100oK. Giả sử mỗi anten đều có hiệu suất bằng 0.55 và tổng các tổn hao khác bằng 2 dB. a.Xác định tốc độ dữ liệu tối đa nếu hệ thống sử dụng kiểu điều chế DPSK và xác suất lỗi bit không vượt quá 10-3. b. Lặp lại câu (a) trong trường hợp tần số sóng mang bằng 2GHz. 21_ a. Cho một tuyến thông tin hoạt động ở tần số sóng mang 12GHz, giá trị EIRP = 0 dBW. Hệ thống sử dụng kiểu điều chế BPSK với xác suất lỗi bit 10-5 khi tốc độ dữ liệu bằng 10Mbps. Anten thu có đường kính bằng 0.1m, hiệu suất 0.55 và nhiệt độ bằng 800K. Khoảng cách giữa máy phát và máy thu bằng 10Km. Độ dự trữ tuyến M = 0 dB và giả sử bỏ qua các tổn hao phụ khác. Hãy xác định hệ số nhiễu thu cực đại cho phép. b. Nếu tốc độ dữ liệu tăng gấp đôi thì hệ số nhiễu sẽ bị ảnh hưởng như thế nào? c. Nếu đường kính của anten được tăng gấp đôi thì hệ số nhiễu sẽ bị ảnh hưởng như thế nào? 22_ Tuyến uplink của một hệ thống thông thông tin vệ tinh có các thông số sau:  Khoảng cách giữa máy phát và máy thu: 40000 km  Công suất máy phát: 60W  Anten phát là loại anten parabol có đường kính 5m.  Tần số sóng mang: 6 Ghz  Tốc độ trưyền dữ liệu: 1.8 Mbps  Tổn hao do thời tiết: 6 dB  Anten thu có độ lợi 35 dB.  Nhiệt độ anten thu 300oK  Nhiệt độ máy thu 4000oK  Tỉ số Eb/N0 yêu cầu là 12 dB Bỏ qua các loại tổn hao khác mà không được đề cập ở trên. a. Xác định giá trị EIRP [dB]? b. Công suất tín hiệu tại ngõ vào máy thu Pr [dB]? c. Tính độ dự trữ M [dB] của tuyến thông tin trên? 23_ a. Trình bày kỹ thuật phân tập để hạn chế ảnh hưởng của hiện tượng fading. b. Trong một hệ thống thông tin số, một vệ tinh ở quỹ đạo địa tĩnh cách trái đất 36000km được sử dụng như là một bộ lặp tín hiệu. Xét tuyến downlink- tuyến thông tin từ vệ tinh xuống trạm mặt đất. Đặc điểm của tuyến này như sau:  Độ lợi của anten trên vệ tinh là 6 dB.  Độ lợi của anten ở trạm mặt đất là 50 dB.  Tần số sóng mang sử dụng là 4 Ghz.  Tốc độ dữ liệu 106 bps. i> Để việc thông tin của hệ thống này là đáng tin cậy, yêu cầu tỉ số Eb/N0 tối thiểu là 15 dB. Hãy xác định công suất của máy phát trên vệ tinh. Biết rằng N0 = 4.1x10 -21 W/Hz. ii> Xác định công suất phát Pt, biết rằng công suất tín hiệu ở ngõ vào máy thu Pr = -130 dB. 25_ Vẽ sơ đồ khối và giải thích 2 hệ thống FEC và ARQ. Cho ví dụ một số lọai mã tương ứng dung trong các hệ thống trên. 26_ Cho mã Hamming(7,4) với: 1 1 2 3c m m m   2 2 3 4c m m m   3 1 2 4c m m m   a. Vẽ sơ đồ khối bộ mã hóa và giải thích b. Tìm từ mã với chuỗi bit tin tức vào M=[0 1 1 1] c. Giả sử lỗi trên kênh truyền và máy thu được từ mã Y=[0 1 1 1 0 1 0]. Xây dựng sơ đồ khối giải mã Syndrome và giải thích. Chúng minh máy thu sửa được lỗi đơn. 27_ Một hệ thống thông tin số có sơ đồ khối được mô tả như hình vẽ. Ở phía phát, loại mã hoá kênh được sử dụng là mã khối (8,4) với phương trình tạo các bit kiểm tra như sau: 3210 mmmc  2101 mmmc  3102 mmmc  3203 mmmc  Và ở phía thu, người ta sử dụng phương pháp giải mã syndrome. a. Vẽ sơ đồ khối của bộ mã hoá trên. b. Tìm ma trận sinh G và ma trận kiểm tra H. c. Vẽ sơ đồ khối của mạch giải mã syndrome. 28_ Một bộ mã hoá chập (2,1,3) đạt được khoảng cách tự do cực đại khi: jjjj mmmx   13 ' , ' 2 '' jjj xmx   a. Xây dựng lưới mã và sơ đồ trạng thái. b. Tìm trạng thái và chuỗi ngõ ra được tạo ra khi chuỗi ngõ vào là 101100111. 29_ Xây dựng một lưới mã cho mã (2,1,2) với: jjj mmx  1 ' , 12 ''   jjj mmx Sau đó áp dụng thuật toán Virtebi để tìm chuỗi Y + ^ E và ^ M khi Y = 10 11 01 01 10 01 10 11. 30_ Một hệ thống thông tin số có sơ đồ khối được mô tả như hình vẽ. Từ mã thu được Y Chuỗi bit tin tức thu được M’ Từ mã X Chuỗi bit tin tức M Channel Noise Syndrome Decoder Block Encoder Ở phía phát, người ta sử dụng mã tích chập (3,1,2) được xác định bởi ba đa thức sinh: g0(D) = 1 + D + D 2 g1(D) = 1 + D 2 g2(D) = 1 + D Và ở phía thu, phương pháp giải mã được dùng là giải thuật Viterbi. a. Vẽ sơ đồ thực hiện bộ mã hoá. b. Xây dựng sơ đồ lưới mã và giản đồ trạng thái cho mã tích chập trên. c. Trong trường hợp hệ thống bị ảnh hưởng của nhiễu làm chuỗi dữ liệu thu được là: Y = (110101011101110), hãy xác định chuỗi bit tin tức thu được M’. 31_ Trình bày về hiện tượng Fading: nguyên nhân, phân lọai và bản chất của từng lọai fading. Trình bày về hiện tượng dịch Doppler. Trình bày cách khắc phục bằng các kỹ thuật phân tập. Chuỗi bit tin tức thu được M’ Từ mã thu được Y Từ mã X Chuỗi bit tin tức M Channel Noise Viterbi Decoder Convolutional Encoder