数字通信原理教材课后习题答案

《数字通信原理》习题解答

第1章 概述

1-1 模拟信号和数字信号的特点分别是什么

答：模拟信号的特点是幅度连续；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和信源解码的作用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，用户数字化和高速大容量等。

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）、参量编码和混合编码（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 变换包括解码和低通两部分。

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 <0Θ

∴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 >0Θ

∴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 均匀量化时量化区和过载区的最大量化误差分别为多少

答：均匀量化时量化区和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 均匀量化的缺点是什么如何解决

答：均匀量化的缺点是：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，一是使编码复杂，二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：模拟压扩法和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是什么

答：非均匀量化与均匀量化相比的好处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和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 ≤<-