114年 高普考 高考三級 電信工程 通信與系統 試卷

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114年公務人員高等考試三級考試試題
信工程
信與系統
考試時間
2
小時
座號
使
使
代號
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頁次
4
1
一、請問以下訊號是否具有週期性periodic?若是請求其週期period
若否,請說明為什麼?
取樣後sampled的離散時間discrete-time訊號 0
x n A f n
其中 A為常數10 分)
連續時間(continuous-time)訊號 1
( ) 2cos(2 ) 4sin(6 )
x t t t
5分)
連續時間訊號 2
( ) 4sin(6 ) 7cos(30 )
x t t t
5
二、假
( )
x t
( )
y t
linear time-invariant, LTI
0
2
( )
j nf t
n
n
x t X e

0 0 0
2 2
( )
j nf t j nf t
n
n
y t X e e

0
t
如果輸出訊號為
0
( ) cos(2 )
y t A f t
A為常數請求輸入訊號
( )
x t
以及
0
t
10 分)
0 0
( ) cos(2 ) sin(2 )
x t A f t A f t
( )
y t
5
三、假設一線性非時變(linear time-invariant, LTI)系統的輸入訊號
( )
x t
與輸
出訊號
( )
y t
滿足以下的微分方程式(differential equation
( ) ( )
( ) ( )
dy t dx t
ay t b cx t
dt dt
其中 ab
c為非負常數non-negative constant如果該線性非時變系
統的頻率響應frequency response
( )
H f
請求該線性非時變系統的
振幅響應(amplitude response
( )
H f
以及相位響應phase response
( )
H f
10 分)
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2
四、傳統振幅調變(amplitude modulation, AM)訊號可由以下方程式表示
( ) [1 ( )]cos(2 )
c c n c
x t A am t f t
cos(2 )
c c
A f t
( )
n
m t
為欲傳送的訊息、參數 a為調變指數
modulation index傳統振幅調變系統的效率
eff
E
可定義為 AM
號的邊帶功率(sideband power調
sideband power
total power
eff
E。考慮以下的 AM 號:
( ) cos(400 ) cos(360 ) cos(440 )
c
x t A t B t B t
AB為常數,
請求該 AM 調變系統的載波、載波功率 P0、欲傳送的信息、調變指數、
以及調變效率
eff
E
10 分)
五、超外差接收器Superheterodyne receiver下圖所示是一種射頻radio
frequency, RF)接收器。
它是利用一可調之振盪器,通常稱為本地振盪器(local oscillator, LO
LO 所產生之訊號與接收的 RF 高頻訊號經由混合器(Mixer)混合,
產生一固定頻率的中頻(intermedia frequency, IF訊號。這個固定且較
低的 IF 訊號可以被後端的解調器demodulator解調出來將高頻的 RF
訊號轉成較低頻的 IF 號的優點在於可解決高頻放大器增益不足的
假設一超外差接收器的固 IF 訊號頻率為
455
IF
f
kHz若我們想
利用該超外差接收器來接收
1120
RF
f
kHz 的高頻 RF 訊號,請設計兩
個可能的本地振盪器(LO)的頻率
LO
f
10 分)
RF Input
RF Amplifier
Mixer
IF Amplifier
IF Output
LO
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六、線路碼line code是利用傳輸通道(如光纖)特性而進行數位訊號傳輸
的編碼方式。以二進位元(binary bit)為例,一般線路碼會使用不歸零
nonreturn-to-zero, NRZ)編碼或歸零(return-to-zero, RZ)編碼等兩種
方式(或其變形,來表示二進位元資料流(binary streamNRZ 編碼
會以高電位(如 A或是 1伏特來表示”1”以低電位A或是1
特)來表示”0”RZ 編碼則不同,顧名思義,歸零編碼的二進位元的脈
在該位元結束時會回 0伏特或中間值除了 NRZ 碼以 RZ 碼之
常見的線路碼還包括分相split phase, SP單極歸零unipolar
RZ, URZ以及極歸零polar RZ, PRZ同的線路碼會有不
同的二進位脈波格式,因此也會有不同的功率譜密度(power spectra
下圖是 NRZSPURZ、以及 PRZ 4種不同線路碼的 power spectra
圖形:
請回答以下的問題(每小題 5分, 15 分)
如果傳輸通道的頻寬為 4 kHz,請決定上述四種不同線路碼的傳輸資
料速率(data rate
如果傳輸通道的頻率響應在 f=0 Hz 一個零點(zero,請問我們該
選用那一種線路碼?為什麼?
假設 NRZ 碼的平均傳輸功率 PNRZ 1 W請問上述四種不同線路碼
那一種線路碼的平均傳輸功率最低?為什麼?
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七、相位偏移(phase-shift keying, PSK)調變是一種利用相位差異的訊號
傳送資料的數位調變方式,其中二進制相位偏移(binary phase-shift
keying, BPSK PSK 調變系列中最簡單的一種。BPSK 調變使用兩個
相位差 180o正交的訊號來表示”0”以及”1”另一方,四位元相位偏
移(quadrature phase-shift keying, QPSK)調變,則是利用四個相位差、
各別相差 90o的訊號一次傳送兩個位 “00”01”10””11”
BPSK QPSK 調使
constellation diagram)來描述兩個不同的調變系統:
(每小題 5,共 10 分)
在加成性高斯白雜訊(additive white Gaussian noise, AWGN)通道下,
分別使 BPSK 以及 QPSK 進行數位訊號調變設兩個調變系統的
資料傳輸transmission rate相同在使用相同的傳輸能量條件下
請比較 BPSK QPSK 統的位元錯誤率(bit error rate, BER,那
種調變技術表現較好?為什麼?
在加成性高斯白雜訊通道下別使用 BPSK 以及 QPSK 行數位訊
號調變假設兩個調變系統的傳輸頻寬transmission bandwidth相同
在相同的訊雜比signal-to-noise ratio, SNR條件下請比較 BPSK
QPSK 系統的位元錯誤率,那一種調變技術表現較好?為什麼?
八、霍夫曼訊源碼(Huffman source coding)是一種無失真資料壓縮的熵
entropy編碼演算法考慮一個包含 12 不同輸出每一個出現機會
均等equally likely的訊號請利用霍夫曼編碼對該訊號源進行編碼
並求編碼後的平均碼長(average word-length10 分)
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