110年 調查局特考 三等 電子科學組 通信與系統 試卷

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1
10
年公務人員特種考試司法人員、法務部調查局
調查人員、海岸巡防人員、移民行政人員考試及110年
未具擬任職務任用資格者取得法官遴選資格考試試題
考試別
:
調查人員
等 別
:
三等考試
類 科
組
:
電子科學組
科 目
:
通信與系統
考試時間
:
2
小時
座號
:
※注意:禁止使用電子計算器。
不必抄題,作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上,於本試題上作答者,不予計分。
本科目除專門名詞或數理公式外,應使用本國文字作答。
代號:
頁次:
3
-
1
一、已知一週期為 N之數位訊號 x[n]的Discrete-Time Fourier Series(DTFS)
定義為
1
0
[ ] [ ]
N
jk n
k
x n X k e
,其中 0
1
0
0
1 2
π
[ ] [ ] ,
Njk n
n
X k x n e
N N
。假設
一數位訊號x[n]的DTFS 之振幅(Magnitude)與相位(Phase)圖如下所示:
請求該數位訊號 x[n]。(15 分)
二、假設一線性非時變(Linear Time-Invariant, LTI)系統之頻率響應
( )
H f
的
振幅(Magnitude)與相位(Phase)圖如下所示:
(Hz)f
|)(| fH
(Hz)f
)( fH
2
2
2
1
10 20-10-20
15
-15
根據以下不同輸入訊號xi(t),請求出xi(t)經過該LTI系統的輸出訊號yi(t)。
|
X
[
k
]
|
−
10
arg{
X
[
k
]
}
−
5
k
10
0
5
k
−
−
/3
/3
0
代號:
頁次:
3
-
2
1
( ) cos(10 ) cos(26 )
x t t t
(10 分)
2
( ) cos(12 ) cos(34 )
x t t t
(10 分)
三、調變(Modulation)是一種將一個或多個載波(Carrier)混入想傳送訊號
的技術。透過調變技術,我們可將訊號的頻譜移到所預想的位置,不僅
有利訊號的傳送,同時可使頻譜資源得到充分的利用。一種常見之雙邊
頻帶(Double-Sideband, DSB)調變之調變器(Modulator)與解調器
(Demodulator)架構圖如下所示:
其中 m(t)為傳送訊號、
cos cos(2 )
c c c c
A t A f t
為載波、xc(t)為傳送訊號;
另一方面,xr(t)為接收訊號、d(t)與yD(t)分別為低通濾波器(Lowpass filter)
的輸入與輸出訊號。假設輸入訊號 m(t)的頻譜 M(f)如下圖所示:
其中 W為輸入訊號的頻寬(Bandwidth),且
c
W f
。假設在完全沒有損
失與干擾的環境下,亦即 xr(t) = xc(t),
請描繪出 xc(t)的頻譜圖。(5分)
請描繪出 d(t)的頻譜圖。(5分)
請設計一合適之低通濾波器規格,使得 yD(t) = m(t)。(10 分)
四、請說明何謂匹配濾波器(Matched Filter)?(5分)
一基本矩形脈波(Unit Rectangular Pulse)
( )
t
的定義如下:
1
1,
( ) 2
0, otherwise
t
t
。
考慮以下兩個矩形脈波 g1(t)以及 g2(t),其中
0
1
( ) ( )
t t
g t A
T
以及
0 0
22 ( )
( ) cos ( )
t t t t
g t B T T
。
觀察 g1(t)以及 g2(t)之匹配濾波器的輸出。假設兩個匹配濾波器的輸出
有相同的訊號雜訊比(Signal-to-Noise Ratio, SNR),若
5 2
B
,請問
A=?(10 分)
m
(
t
)
x
c
(
t
)
d
(
t
)
y
D
(
t
)
x
r
(
t
)
A
c
cos
ω
c
t
2
cos
ω
c
t
Modulator
Dem
odulator
Lowpass
filter
M
(
f
)
f
−
W
0
W
代號:
頁次:
3
-
3
五、一M階(M-ary)數位通訊系統每秒可傳送 30000 符元(Symbols)。
假設 M= 16,請問該數位通訊系統的位元速率(bps)為何?(5分)
假設有一多路徑衰退通道(Multipath Fading Channel),在該多路徑通
道中傳送 500 kbps 數據其延遲擴展(Delay Spread)為 5s。請設計一
多載波調變(Multiple Carrier Modulation, MCM)系統,假設每個子載
波使用 QPSK 調變。為了避免多路徑通道造成的符元間干擾(Inter-
symbol interference, ISI)問題,假設該 MCM 系統的符元週期(symbol
period)最少必須為延遲擴展的 10 倍。如果我們使用 Radix-2 Inverse
Fast Fourier Transform(IFFT)來實現該 MCM 系統,請問所需的 IFFT
點數最少為何?(10 分)
六、假設有兩個二元對稱通道(BinarySymmetricChannel,BSC),如下圖所示:
請計算 Channel 1 以及 Channel 2 的通道容量(Channel Capacity)為
何?(5分)
將Channel 1 以及 Channel 2 串接(Cascade),請計算串接後該通道的
容量為何?(5分)
比較與的結果,請說明兩個二元對稱通道串接後的通道容量是否
等於個別之通道容量的總和?請做合理的解釋。(5分)
x
1
x
2
y
1
y
2
z
1
z
2
0.9
0.9
0.1
0.1
0.75
0.25
0.25
0.75
Channel 1
Channel 2
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