数字通信原理习题解答

《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 所以说数字通信的抗干扰性强，无噪声积累。 设数字信号码元时间长度为1 s ，如采用四电平传 求信息传输速率及符号速率。 符号速率为

信息传输速率为

答: 发生误码个数(n) 1 答: P

e

传输总码元(N)

2 2 106

a

号,

1-5 输, 答:

N

码元时间

為

10

6 Bd

R N log 2 M 10 log 2 4 2 106

bit/s 2Mbit /s

1- 6接上例，若传输过程中 率。 2秒误1个比特，求误码

2.5 10 7

1-7假设数字通信系统的频带宽度为1024kHz，可传输2048kbit / s的比特率，试问其频带利用率为多少bit/s/ Hz?

频带利用率为

答：

信息传输速率（bit/s/Hz）2048 103 2bit/s/Hz

频带宽度（）1024 103

1-8数字通信技术的发展趋势是什么？

数字通信技术目前正向看以下几个方向发展：小

答：

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 ADPC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f s并画出抽样信号的频谱（设f s 2f M ）。（2）若f s 8kHz，画出抽样信号的频谱，并说明此频谱出现什么现象？

0 B

答：(1) f。1kHz, f M 5kHz,B f M f o 5 1 4kHz

•••此信号为低通型信号满足抽样定理时，应有

f s 2f M 2 5 10 kHz

抽样信号的频谱（设f s 2f M ）如下图所示

5 9 11 15 19 21 25

ffkHz}

(2)若抽样频率为8kHz，抽样信号的频谱为:

F的

一下一上二下二上

M 1X1 Z1

13 5 7 9 JL13 1517 21 口口1门

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。

M(f)

□ kHz)

61)

题图2-2

答：f0 60kHz, f M l08kHz,B f M f0 108 60 48kHz

•••此信号为带通型信号

n(H

B 48

满足抽样定理时，应有

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

e max （t ） 2 （量化区） e max （t ） 2 （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 ）。

2n 1

112kHz

2 1 1

f

2( f o f M ) 2(60 108) f

s

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

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

2-7画出l 7时的（S/N q）均匀曲线（忽略过载区量化噪声功

率）。

(S/N q)均匀20lgV3N 20lgX e

20lgM§ 2 20lgX e

2-8 实现非均匀量化的方法有哪些？

答:

47 20lg X e

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

（S/N q）非均匀（S/N q）均匀Q

Q 20lg dy为信噪比改善量

Q 24dB

dx

2-11对于A律压缩特性，求输入信号电平为0dB和40dB，非均匀量化时的信噪比改善

答：对于A律压缩特性(一般A 87.6)：

Q 20lg A 20lg 87.6

24

(20lgx 39dB)

Q 20lg 一1一20lg x 20lg——1—— 20lgx 15 20 lg x

1 ln A 1 ln 87.6

(39dB 20lgx 0) 当输入信号电平为OdB时，信噪比改善量为

Q 15 20lgx 15dB

当输入信号电平为40dB时，信噪比改善量为