数字通信技术第2章习题及答案

2-1什么是模拟信号的数字化传输？试述PAM通道、PCM通道、时分复用多路通信各自的含义及相互联系。

什么是模拟信号的数字化传输？模拟信号经过抽样、量化和编码把模拟信号转换为数字信号，用数字通信方式传输。

PCM通道：抽样、量化和编码。

主要通过3个步骤实现的。

1、抽样，根据抽样定理，只要对模拟信号抽样的次数大于模拟信号频率的2倍，就能通过滤波器将这个数字信号再无损伤的恢复到原来的模拟信号。当然这个抽样间隔也就是抽样点的时间间隔要平均才行。

2、量化，就是把抽样出来的信号放到一个标准的图里去比对，根据标准把这个信号定义成多大，如5或10等等以及其他数值，PCM信号根据抽样出来的信号大小，把它一般定义为-127~+127之间。

3、编码，把经过量化的信号转换成数字编码。如果是PCM的8位编码，5就可以转换成00000101，10就可以转换成00001010.等

2-2 什么是低通型信号的抽样定理? 已抽样信号的频谱混叠是什么原因引起的?

一个频带限制在（0，fH）赫内的时间连续信号m(t)如果以1／2 fH秒的间隔对它进行等间隔抽样，则m(t)将被所得到的抽样值完全确定。

为了能恢复出原始话音信号，只要或就周期性的重复而不重叠，在接收端用一低通滤波器把原语音信号（0，fH）滤出，即完成原始话音信号的重建。注意，若抽样间隔T变得大于则M(f )和ST(f )的卷积在相邻的周期内存在重叠（也称混叠），见图所示。

2-3 如果f s =4000Hz，话音信号的频带为0到5000 Hz，能否完成PAM通信？为什么？如何解决？

不能完成，不符合抽样定理。

根据抽样定理，抽样频率fs >=5000*2Hz>=10000Hz。才能完成PAM通信。

2-4 什么叫量化?为什么要进行量化?

量化：利用预先规定的有限个电平来表示模拟抽样值的过程称为量化。

模拟信号进行抽样以后，其抽样值还是随机信号幅度连续变化的。当这些连续变化的抽样值通过噪声信道传输时，接收端不能准确的估值所发送的抽样。如果发送端用预先规定的有限个电平表示抽样值，且电平间隔比干扰噪声大，则接收端将有可能准确地估值所发送的样值。因此，有可能消除随机噪声的影响。

2-5 什么是脉冲编码调制? 什么是增量调制? 增量调制与脉冲编码调制有何异同?

脉冲编码调制：即PCM，它利用抽样、量化、编码来实现模拟信号的数字化传输。

增量调制：将当时的样值与前一样值的差值编码发送，可以达到传送该信号所含信息的目的。此差值又称为“增量”。这种用差值编码进行通信的方式，就称为“增量调制”（Delta Modulation）,缩写为DM或ΔM。

在PCM系统中，编码是根据每个瞬时的抽样值进行的，每一个抽样值用一个码字表征它的大小，一般用8位编码。

ΔM系统的最大优点是结构简单，只编一位码，因此在发端与收端之间不需要码字同步。由于ΔM系统对差值只用两个电平，量化太粗糙，其性能不如PCM系统。

2-6 什么是时分复用？试画出30/32路PCM帧结构图，并说明其基本参数值。

时分复用(TDM)是利用各信号的抽样值在时间上不相互重叠来达到在同一信道中传输多路信号的一种方法

PCM 30/32路终端机的性能是按CCITT的有关建议设计的，其主要性能指标为：

话路数目：30路

抽样频率：8Kz

压扩特性：A87.6/13折线压扩律，编码位数n=8，量化级数N=2n=256，

采用逐次反馈比较型编码器。

每帧时隙数：32

总数码率：8000×32×8=2048kbit/s。

2-7 简述时分复用PCM终端机系统组成，说明各组成部分的作用。

1、图中上半部分为发信支路。模拟信号经抽样、量化、编码后转换为数字信号。

2、通过汇总电路将帧同步码和监视对告码安排在TS0时隙、将各路的信令信息码分别安排在各帧的TS16时隙内。所得的总码流经码型变换电路变换成适合在信道上传输的码型后送到信道。

3、发定时系统主要产生抽样用的路脉冲和编码用的位脉冲。

4、下半部分为收信部分。从信道接收到的数字信号经再生、码型反变换和分离电路送至解码器，得到30路的重建PAM信号，再送至30个分路门。

5、各分路门受收定时路脉冲控制，将群路PAM信号按规定的时间分开送至各路的低通滤波器，恢复出模拟信号。

2-8 简述DPCM编解码系统的工作原理。DPCM系统的量化误差取决于哪些因素？如何减小其量化误差？

DPCM系统的编码对象是样值的差值。由于语音信号的相关性，从而可以使码速率得到压缩。若将信号差值量化成多电平信号，用N位二进制码进行编码，即对每个差值编成N位二进制码进行传输，这种编码方式称为差值脉冲编码调制DPCM。

减小DPCM系统的量化误差是最佳的预测和量化实现的。最好在DPCM系统上加上自适应系统即ADPCM就可以更好的减小其量化误差。

2-9、说明同步复接、异步复接，按位复接、按字复接的原理。

1）同步复接

如果被复接的各支路信号使用的时钟都是由一个总时钟提供的，为同步复接。

同步复接是用一个高稳定的主时钟来控制被复接的几个低次群，使这几个低次群的数码率（简称码速）统一在主时钟的频率上，可直接进行复接。

2）异步复接

如果各支路信号的时钟并非来自同一时钟源，各信号之间不存在同步关系，称为异步复接。

异步复接各支路信号的时钟源无固定关系，且又无统一的标称频率时钟频率偏差非常大。

3）按位复接

按位复接是每次复接各低次群的一位码形成高次群。图3-2（a ）是四个PCM30/32路基群的时隙的码字情况。图3-2 (b)是按位复接的情况，复接后的二次群信号码中第一位码表示第一支路第一位码的状态，第二位码表示第二支路第一位码的状态，第三位码表示第三支路第一位码的状态，第四位码表示第四支路第一位码的状态

四个支路第一位码取过之后，再循环取以后各位，如此循环下去就实现了数字复接。复接后高次群每位码的间隔是复接前各支路的1/4，即高次群的速率提高到复接前各支路的4倍。

4）．按字复接

按字复接是每次复接各低次群的一个码字形成高次群。图3-2 (c)是按字复接，每个支路都要设置缓冲存储器，事先将接收到的每一支路的信码储存起来，等到传送时刻到来时，一次高速将8位码取出，四个支路轮流被复接。我们以一个例子来说明什么是按字复接方式。有三个信号：帧结构各为每帧3个字节，

若将这三个信号通过字节间插复用方式复用成信号D ，那D 就应该是这样一种帧结构：帧中有9个字节，且这9个字节的排放次序如下图：

那么这样的复用方式就是按字复接方式。

A

A1A2 A3B1 B2 B3 C1 C2 C3

B C A1B1B2C1C2C3

B3D

A2A3