数字通信习题解答(1)(2011省纸版)

1．模拟信号与数字信号各自的主要特点是什么?模拟信号：模拟信号的特点是信号强度（如电压或电流）的取值随时间连续变化。

由于模拟信号的强度是随时间连续变化的，所以模拟信号也称为连续信号。

数字信号：与模拟信号相反，数字信号强度参量的取值是离散变化的。

数字信号又叫离散信号，离散的含义是其强度的取值是有限个数值。

2．画出时分多路复用的示意图并说明其工作原理。

时分复用的电路结构示意图如图所示。

图中SA1和SA2为电子转换开关，它们在同步系统的控制下以同起点、同速度顺序同步旋转，以保证收、发两端同步工作。

在发端，开关的旋转接点接于某路信源时，就相当于取出某路信源信号的离散时间的幅度数值。

旋转接点按顺序旋转，就相当于按顺序取出各路信源信号在离散时间的幅度数值并合成，然后经模/数变换电路变为数字信号，再与同步信号合成即可送给信道传输。

在接收端，首先分出同步信号，再进行数/模变换后即可由旋转开关分别送给相应的信息接收者。

3．试述数字通信的主要特点。

（1）抗干扰能力强，无噪声积累 （2） 便于加密处理（3） 利于采用时分复用实现多路通信（4） 设备便于集成化、小型化(5) 占用频带宽4.简单说明数字通信系统有效性指标,可靠性指标各是什么?并说明其概念。

有效性指标（1）信息传输速率，信道的传输速率是以每秒钟所传输的信息量来衡量的。

信息传输速率的单位是比特/秒，或写成bit/s ，即是每秒传输二进制码元的个数。

（2）符号传输速率 ,符号传输速率也叫码元速率。

它是指单位时间内所传输码元的数目，其单位为“波特”（bd ）。

（3）频带利用率 ,频带利用率是指单位频带内的传输速率。

可靠性指标（1）误码率 ,在传输过程中发生误码的码元个数与传输的总码元数之比（2）信号抖动,在数字通信系统中，信号抖动是指数字信号码元相对于标准位置的随机偏移。

1、假设某模拟信号的频谱如图1所示，试画出M s f f 2 时抽样信号的频谱。

答：2、某模拟信号的频谱如图2所示，设kHz f s 24=，试画出其抽样信号的频谱。

答：3、数位通信的特点有哪些？ 答：数位通信的特点有：①抗干扰性强，无噪声积累 ②便于加密处理。

③利于采用时分复用实现多路通信。

④设备便于集成化、小型化。

⑤占用频带宽。

4、从样值序列恢复原被抽样信号时产生折迭噪声的原因是什么？答：如果抽样频率选得不合适，以低通型信号为例，若M s f f 2<,则会产生折迭噪声5、对于话音通信产生折迭噪声的后果是什么？答：有折迭噪声就意味着一次下边带与原始频带重迭，造成的后果是收端无法用低通滤波器准确地恢复原模拟话音信号。

6、PCM 通信系统中发端低通的作用是什么？答：发端低通的作用是予滤波，即防止高于3．4KHz 的信号通过，避免PAM 信号产生折迭噪声。

7、PCM 通信系统中收端低通的作用是什么？答：收端低通的作用是去除原被抽样信号基本频谱以外的，即3．4KHz 以上的各高次分量的频谱以恢复（或重建）原模拟信号。

8、为了提高小信号的量化信噪比，仍然采用均匀量化行不行？答：不行。

为了提高小信号的量化信噪比，如果仍然采用均匀量化，需增加N ，即编码码位数l 增多，这会带来两个问题，一是使编码复杂，二是使通道利用率下降。

9、非均匀量化的特点是什么？在PCM 系统中采用非均匀量化的目的是什么？答：非均匀量化的特点是：信号幅度小时，量化间隔小，其量化误差也小；信号幅度大时，量化间隔大，其量化误差也大。

在PCM 系统中采用非均匀量化的目的是改善小信号时的量化信噪比。

10、试画出l =8时，A 律压缩特性的非均匀)/(q N S 曲线（A ＝87．6）。

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 ≤<-11、某A 律１３折线编码器，l ＝８，一个样值为∆-=178S i ,试将其编成相应的码字。

答：0178<∆-=S i 01=∴a∆==178S S i I∆=>1282R S I I 12=∴a∆=<5123R S I I 03=∴a∆=<2564R S I I 04=∴a段落码为100，样值在第5量化段，∆=∆∆=8,12855B I∆=∆⨯+∆=∆+=192881288555B R I I5R S I I < 05=∴a∆=∆⨯+∆=∆+=160841284556B R I I6R S I I > 16=∴a∆=∆⨯+∆⨯+∆=∆+∆+=1768284128245557B R I I7R S I I > 17=∴a∆=∆+∆⨯+∆⨯+∆=∆+∆+∆+=184882841282455558B R I I8R S I I < 08=∴a码字为01000110 12、某A 律１３折线编码器，l ＝８，超载电压mV U 2048=，一个样值为mV u S 53=,试将其编成相应的码字 答：mV U 20482048=∆= mV mV 120482048==∆ ∆==53153mVmV u S 053>∆=S u 11=∴a∆==53S S u U∆=<1282R S U U 02=∴a∆=>323R S U U 13=∴a∆=<644R S U U 04=∴a段落码为010，样值在第3量化段，∆=323B U ，∆=∆23∆=∆⨯+∆=∆+=4828328335B R U U5R S U U > 15=∴a∆=∆⨯+∆⨯+∆=∆+∆+=56242832483336B R U U6R S U U < 06=∴a∆=∆⨯+∆⨯+∆=∆+∆+=52222832283337B R U U7R S U U > 17=∴a∆=∆+∆⨯+∆⨯+∆=∆+∆+∆+=5422228322833338B R U U8R S U U < 08=∴a码字为1010101013、某码字为01010110，求其所对应的编、解碼电平。

答：样值在第6量化段，设为S i编码电平为：687656)1248(∆⨯⨯+⨯+⨯+⨯+=a a a a I I B C∆⨯⨯+⨯+⨯+⨯+∆=16)01121408(256∆=352解碼电平为：∆=∆+∆=∆+=36021635226C D I I14、试简单说明 DPCM 和 ADPCM 的概念?DPCM 就是考虑利用语声信号的相关性，找出可反映信号变化特征的一个差值量进行编码的。

根据相关性原理，这一差值的幅度范围一定小于原信号的幅度范围。

因此，在保证相同量化误差的条件下，量化电平数就可以减少，也就是压缩了编码速率。

为了能进一步提高DPCM 方式的质量还需采取一些辅助措施，即自适应措施。

这里的自适应包括自适应预测和自适应量化，称为ADPCM 。

自适应量化的基本思想是：让量化间隔的变化，与输入信号方差相匹配，即量化器阶距随输入信号的方差而变化，它正比于量化器输入信号的方差。

自适应预测是为了进一步有效地克服语声通信过程中的不平稳性，要考虑量化器和预测器都适应匹配于语声信号瞬时变化而设置的。

1． 简述IP 电话的概念IP 电话是在IP 网上传送的具有一定质量的语音业务,即在IP 网上传送语音。

由于计算机网络采用的是分组交换技术,其传送的数据单元都是由控制部分和数据部分封装而成的独立的数据包,通常称之为"分组"(Packet),因此从更一般的意义上来说,IP电话是采用分组技术传送的语音业务。

2．简述子带编码的概念子带编码是首先将输入信号分割几个不同的频带分量，然后再分别进行编码，这类编码方式称为频域编码。

频域编码将信号分解成不同频带分量的过程去除了信号的冗余度，得到了一组互不相关的信号。

这同DPCM 方式的机理虽然不同，但从去除冗余度角度这两者又是相似的。

3．什么是参量编码参量编码根据对语声形成机理的分析,着眼于构造语声生成模型,该模型以一定精度模拟发出语声的发声声道,接收端根据该模型还原生成发话者的音素,根据频域分析可知该模型就对应为具有一定零极点分布的数字滤波器。

编码器发送的主要信息就是该模型的参数,相当于该语声信号的主要特征,而并非具体的语声波形幅值。

由于模型参数的更新频度较低,并可利用抽样值间的一定相关性,故可有效地降低编码比特率。

因此,目前小于16kbit/s的低比特率话音编码都采用参量编码。

它在移动通信、多媒体通信和IP网络电话应用中起到了重要的作用。

4．简述矢量量化编码的概念矢量量化就是将所有参数组合起来作为一个整体进行量化，在数学上就用矢量来表示参数的组合。

所有可能参数的组合对应一个有限矢量空间。

矢量量化就是在这缩减的矢量空间中按某一判据选择最佳的矢量(参数组合的量化值)。

矢量量化的核心部件就是码本(Codebook),或者称为码表，就是事先编好的一组可能对应输入连续矢量空间的离散矢量量化值。

在矢量量化中，发送端编码器和接收端解码器中存有完全相同的码本。

发送端编码器选y后，只需将其在码本中的下标i传送到接收端解码器，解码器根据下标定最佳匹配矢量ii就可找出对应的矢量y，从而恢复发送端的参数。

i1、时分多路复用的概念是什么？时分多路复用是利用各路信号在信道上占有不同的时间间隔的特征来分开各路信号的，具体来说，就是将时间分成为均匀的时间间隔，将各路信号的传输时间分配在不同的时间间隔内，以达到互相分开多路传输的目的。

2、PCM时分多路复用通信系统中的发端低通滤波器的作用是什么？保持的目的是什么？发端低通滤波器的目的是为了避免抽样后的PAM信号产生折叠噪声。

此低通滤波器的截止频率为3.4kHz，这样，各路语音信号的频率都被限制在3.4kHz之内，高于3.4kHz的信号不会通过。

抽样后的信号进行编码是需要时间的，为了保证编码的精度要求，要求将各路信号的抽样值进行展宽并占满整个时隙。

为此要将合路后的PAM信号送到保持电路，该保持电路将每一个样值记忆一个路时隙的时间进行展宽，然后经过量化编码变成PCM信码，每一路的码字依次占用一个路时隙。

3、什么是时钟同步？如何实现?时钟同步是指收端的时钟频率和发端时钟频率相同。

收端和发端都要对时钟信号进行统一的控制，这项工作由定时系统来完成。

定时系统包括发端定时和收端定时两种，前者是主动式，后者为从属式。

4、什么是帧同步？如何实现？帧同步的目的是要求收端与发端相应的话路在时间上要对准，就是要从收到的信码流中分辨出哪8位是一个样值的码字，以便正确解码；还要能分辨出这8位码是哪一个话路的，以便正确分路。