数字通信原理课后习题标准答案

《数字通信原理》习题解答

第1章 概述

1-1 模拟信号与数字信号的特点分别就是什么?

答:模拟信号的特点就是幅度连续;数字信号的特点幅度离散。

1-2 数字通信系统的构成模型中信源编码与信源解码的作用就是什么?画出话音信号的基带传输系统模型。

答:信源编码的作用把模拟信号变换成数字信号,即完成模/数变换的任务。

信源解码的作用把数字信号还原为模拟信号,即完成数/模变换的任务。

话音信号的基带传输系统模型为

1-3 数字通信的特点有哪些?

答:数字通信的特点就是:

(1)抗干扰性强,无噪声积累;

(2)便于加密处理;

(3)采用时分复用实现多路通信;

(4)设备便于集成化、微型化;

(5)占用信道频带较宽。

1-4 为什么说数字通信的抗干扰性强,无噪声积累?

答:对于数字通信,由于数字信号的幅值为有限的离散值(通常取二个幅值),在传输过程中受到噪声干扰,当信噪比还没有恶化到一定程度时,即在适当的距离,采用再生的方法,再生成已消除噪声干扰的原发送信号,所以说数字通信的抗干扰性强,无噪声积累。

1-5 设数字信号码元时间长度为1s μ,如采用四电平传输,求信息传输速率及符号速率。 答:符号速率为 Bd N 661010

11===-码元时间 信息传输速率为

s Mbit s bit M N R /2/1024log 10log 6262=⨯=⋅==

1-6 接上例,若传输过程中2秒误1个比特,求误码率。

答:76105.210

221)()(-⨯=⨯⨯==N n P e 传输总码元发生误码个数 1-7 假设数字通信系统的频带宽度为kHz 1024,可传输s kbit /2048的比特率,试问其频带利用率为多少Hz s bit //?

答:频带利用率为

Hz s bit Hz s bit //2101024102048)//3

3

=⨯⨯==（频带宽度信息传输速率η 1-8数字通信技术的发展趋势就是什么？

答:数字通信技术目前正向着以下几个方向发展:小型化、智能化,数字处理技术的开发应用,用户数字化与高速大容量等。

第2章 数字终端编码技术

——语声信号数字化

2-1 语声信号的编码可分为哪几种？

答:语声信号的编码可分为波形编码(主要包括PCM 、ADPCM 等)、参量编码与混合编码(如子带编码)三大类型。

2-2 PCM 通信系统中A ／D 变换、D ／A 变换分别经过哪几步?

答:PCM 通信系统中A ／D 变换包括抽样、量化、编码三步;

D ／A 变换包括解码与低通两部分。

2-3 某模拟信号频谱如题图2-1所示,(1)求满足抽样定理时的抽样频率S f 并画出抽样信号的频谱(设M S f f 2=)。(2)若,8kHz f S =画出抽样信号的频谱,并说明此频谱出现什么现象?

题图2-1

答:(1)kHz f f B kHz f kHz f M M 415,5,100=-=-===

B f <0

∴此信号为低通型信号

满足抽样定理时,应有

kHz f f M s 10522=⨯=≥

抽样信号的频谱(设M s f f 2=)如下图所示。

(2)若抽样频率为kHz 8,抽样信号的频谱为:

此时抽样信号的频谱产生了折叠噪声。

2-4 某模拟信号的频谱如题图2-2所示,求抽样频率并画出抽样信号的频谱。

题图2-2

答:kHz f f B kHz f kHz f M M 4860108,108,6000=-=-===

B f >0

∴此信号为带通型信号 1)48

60()(0===I I B f n 满足抽样定理时,应有 kHz n f f f M s 1121

12)10860(212)(20=+⨯+=++=

2-5 均匀量化时量化区与过载区的最大量化误差分别为多少？

答:均匀量化时量化区与过载区的最大量化误差(绝对值)分别为 2)(max ∆≤

t e (量化区) 2)(max ∆>t e (过载区) 2-6 均匀量化的缺点就是什么?如何解决?

答:均匀量化的缺点就是:在N (或l )大小适当时,均匀量化小信号的量化信噪比太小,不满足要求,而大信号的量化信噪比较大,远远满足要求(数字通信系统中要求量化信噪比≥26dB)。

为了解决这个问题,若仍采用均匀量化,需增大N (或l ),但l 过大时,一就是使编码复杂,二就是使信道利用率下降。所以要采用非均匀量化。

2-7 画出7=l 时的均匀)/(q N S 曲线(忽略过载区量化噪声功率)。

答:e q x N N S lg 203lg 20)/(+=均匀

e x lg 2023lg 207+⨯=

e x lg 2047+=

2-8 实现非均匀量化的方法有哪些?

答:实现非均匀量化的方法有两种:模拟压扩法与直接非均匀编解码法。

2-9 非均匀量化与均匀量化相比的好处就是什么?

答:非均匀量化与均匀量化相比的好处就是在不增大量化级数N 的前提下,利用降低大信号

的量化信噪比来提高小信号的量化信噪比(大信号的量化信噪比远远满足要求,即使下降一点也没关系),使大、小信号的量化信噪比均满足要求。

2-10 非均匀量化信噪比与均匀量化信噪比的关系就是什么(假设忽略过载区量化噪声功率)。 答:非均匀量化信噪比与均匀量化信噪比的关系就是

Q N S N S q q +=均匀非均匀（)/)/( dx

dy Q lg 20=为信噪比改善量 2-11 对于A 律压缩特性,求输入信号电平为dB 0与dB 40-,非均匀量化时的信噪比改善量。 答:对于A 律压缩特性(一般6.87=A ):

246

.87ln 16.87lg 20ln 1lg

20=+=+=A A Q )39lg 20(dB x -≤ x x x A Q lg 2015lg 206.87ln 11lg 20lg 20ln 11lg 20--=-+=-+= )0lg 2039(≤<-x dB

当输入信号电平为dB 0时,信噪比改善量为

dB x Q 15lg 2015-=--=

当输入信号电平为dB 40-时,信噪比改善量为

dB Q 24=

2-12 设6.87,8==A l ,试画出A 律压缩特性的非均匀量化信噪比曲线(忽略过载区量化噪声功率)。

答:6.87,256,8===A N l x x N N S q lg 2053lg 203lg 20)/(+=+=均匀 dx

dy Q lg 20= ⎪⎪⎩

⎪⎪⎨⎧--=-+=-+-≤=+=+=x x x A dB x dB A A lg 2015lg 206.87ln 11lg 20lg 20ln 11lg 20)39lg 20(246.8716.87lg 20ln 1lg 20 )0lg 2039(dB x dB ≤<-