模拟信号数字化的三个过程

通信原理题库-9-13章通信原理题库（9-13章）⼀、填空题1．当原始信号是模拟信号时，必须经过后才能通过数字通信系统进⾏传输，并经过后还原成原始信号。

2．PCM⽅式的模拟信号数字化要经过、、三个过程。

3．在模拟信号转变成数字信号的过程中，抽样过程是为了实现的离散、量化过程是为了实现的离散。

4．⼀个模拟信号在经过抽样后其信号属于信号，再经过量化后其信号属信号。

5．采⽤⾮均匀量化的⽬的是为了提⾼的量化SNR，代价是减少的量化SNR。

6．PCM30/32基群帧结构中，TS0时隙主要⽤于传输信号，TS16时隙主要⽤于传输信号。

7．PCM30/32基群帧结构中⼀共划分有时隙，其中同步码在时隙。

8．在数字接收系统中，常⽤的最佳接收准则有准则和准则。

9．匹配滤波器是基于准则的最佳接收机。

10．相关接收机的抗噪性能和匹配滤波器的抗噪性能。

11．位同步的⽅法主要有和。

12．帧同步的⽅法主要有：和、起⽌同步法。

13．PCM30/32数字系统采⽤帧同步⽅法属于群同步法中的法。

14. 在PCM30/32数字传输系统中，其接收端在位同步的情况下，⾸先应进⾏同步，其次再进⾏同步。

15．载波同步的⽅法主要有和。

16．在数字调制通信系统的接收机中，应先采⽤同步，其次采⽤同步，最后采⽤同步。

17．在相⼲解调中，要求s(t)与发送端实现载波同步，解调后的脉冲信号对准最佳取样判决位置的过程叫，把各组数据区别开来则需要。

18．实际中，⾮均匀量化的⽅法是：先将抽样值通过_ __再进⾏___ ____。

19．写出下列英⽂缩写的汉语全称：PCM 、ASK 、PSK 。

20．码组（101011）的码重是。

它与码组（010010）之间的码距是。

21. 已知7位巴克码为（1110010），则其局部⾃相关函数R(2)= 。

⼆、选择题1. 对于2PSK采⽤直接法载波同步会带来的载波相位模糊是（）。

A．900和1800不定B．00和1800不定C．900和3600不定D．00和900不定2．克服载波同步中载波相位模糊对信号传输产⽣影响⽅法是（）。

通信原理考试第一章 绪论 1、信号是消息的载体。

2、模拟通信系统传输质量的度量准则主要是信噪比；数字通信系统传输质量的度量准则主要是错误判决的概率。

3、在数字通信系统中，可以采用纠错编码等差错控制技术，从而大大提高系统的抗干扰性。

4、5、衡量一个通信系统性能优劣的基本因素是有效性和可靠性。

有效性是指信道传输信息的速度快慢，可靠性则是指信道传输信息的准确程度。

6、模拟通信系统中用带宽衡量系统性能的有效性，用信噪比衡量系统性能的可靠性；数字通信系统的有效性用传输传输速率(或码元传输速率或者信息传输速率)衡量，可靠性用差错率(或误码率及误信率)衡量7.香农公式：)/1(log 2N S B C +=8.噪声按照来源分人为噪声和自然噪声两大类，其中自然噪声中的热噪声来自一切电阻性元器件中电子的热运动，热噪声无处不在，不可避免地存在于一切电子设备中。

9.噪声按性质分为脉冲噪声、窄带噪声和起伏噪声。

10.由于在一般的通信系统的工作频率范围内热噪声的频谱是均匀分布的，好像白光的频谱在可见的频谱范围内均匀分布那样，所以热噪声又常称为白噪声。

11.公式概率与信息量关系:)(log x p I a -= 二进制信息量:)(log 2x p I -=M MI M 22log /11log :-=-=进制每一码元信息量 离散独立非等概率的信息量: (1)平均信息量----信源熵)(log )()(21i Mi i x p x p x H ∑=-=比特/符号(2)总的信息量)(log )()(21i Mi i x p x p m x mH I ∑=-==(3)平均信息速率非等概率（也适用于等概率）()()b B R H x R = =⨯平均信息速率信源熵码元速率等概率2log b B R R M =【例1】已知彩色电视图象由1000000个象素组成。

设每个象素有64种彩色度。

每种彩色有16个亮度等级。

如果所有彩色度和亮度等级的组合机会均等，并统计独立，（1）试计算每秒传送100个画面所需的信息量；（2）如果接收机信噪比为30dB ，为了传送彩色图象所需信道带宽为多少？ ［正确答案］1）bit 109)1664(log 1010026=⨯⨯⨯2log ;()b B b B R R M R R ==⨯【评注】等概率信息速率非等概率也适用于等概率平均信息量2）B=C/(log2(1+S/N)=109/log2(1000)=108(Hz)2log (1/)C B S N =+【评注】香农公式：信道容量(即信道最大信息速率)【例2】 设某信息源的输出由A,B,C,D,E 五个符号组成，出现的概率分别为1/3, 1/4, 1/4, 1/12, 1/12。

第一章概论一、写出下列英文缩写的中文含义☆ITU:国际电信联盟☆IEEE：电气与电子工程师协会☆WLAN：无线局域网☆☆ATM:异步传送网☆☆ DDN:数字数据网☆TCP/IP:传输控制协议/互联协议二、填空题☆1.通信的任务是完成信息的传递和交换。

☆2.下图（a）是模拟信号、（b）是数字信号。

f(t) f(t)t t（a）（b）☆3.通信方式按照传输媒质分类可以分为有线通信、无线通信两大类；按信道中传输的信号可以分为模拟通信、数字通信。

☆☆4.将基带信号的频谱搬移到较高的频率范围，使其能转换成适合信道传输的信号，这一过程称为调制。

☆☆5.通信网组成的三个基本要素是传输、交换、终端。

☆☆6.衡量通信系统的主要指标是有效性和可靠性两种。

数字通信系统的质量指标具体用传输速率（误比特率）和误码率表述。

☆☆7.根据噪声在信道中的表现形式，可分为加性噪声和乘性噪声两类。

☆8.现代通信技术的发展特征可归纳为数字化、综合化、融合化、智能化、宽带化和个人化。

☆☆☆9.光纤通信传输频带宽的特点正适应高速率，大容量数字通信的要求。

三、选择题☆1.（ A ）是指按照达成的协议，信息在人、地点、进程和机器之间进行的传送。

A.通信B.电信C.消息D.信号☆2.运载信息的物理量是（ B ）A. 信息B.信号C.消息D.媒介☆☆3.以下不属于通信系统模型的组成部分的是（ D ）A.信源信宿B.信道C.变换器、反变换器D.信号☆☆4.信源信号通常不适合于直接在信道上传输，它需要由（ B ）进行某种变换，使其适合在信道中传输。

A.中继器B.发送设备C.接收设备D.低通设备☆☆5.下列（ C ）不属于有线通信。

A．双绞线 B．同轴电缆 C．红外线 D．光纤☆☆6.通信网络的基本要素为传输、交换和终端。

其中（ A ）和（ B ）部分组成核心网。

A.传输B.交换C.终端☆☆7.通信网上数字信号传输速率用（ E ）来表示，而模拟信号传输速率用（ C ）来表示。

声音的数字化流程
声音的数字化流程是将模拟声音信号转换为数字信号的过程，主要包括采样、量化和编码三个步骤。

声音数字化是现代技术中一个基础且重要的过程。

通过这一过程，连续的模拟声波信号被转换成离散的数字数据，使得声音可以被计算机处理、存储和传输。

具体的声音数字化流程包括采样、量化和编码三个关键步骤。

首先，采样是按照一定的时间间隔在连续的声波上进行取值的过程。

奈奎斯特取样定理表明，只要取样频率大于等于信号中所包含的最高频率的两倍，就可以根据其取样完全恢复出原始信号。

常见的采样率有8kHz、16kHz、32kHz、44.1kHz等，其中44.1kHz是CD标准采样率，可以满足人耳听觉范围并保留高质量音频信息。

其次，量化是将采样得到的值进行量化处理的过程，即设定一个刻度，记录每个采样点的振幅值。

量化的精度取决于用多少位二进制数来表示一个音频数据，常见的有8位、12位或16位。

量化精度越高，声音保真度也越高。

最后，编码是将量化后的样本值转换成二进制编码的过程。

常见的编码方式是PCM（脉冲编码调制），这是一种将音频信号采样并量化后转化为二进制数据的方法。

PCM数据就是一系列按时间顺序排列的二进制数值，这些数值在播放时可以通过数字到模拟转换器（DAC）转换回模拟信号，从而还原成声音。

综上所述，音频数字化是音频技术中至关重要的基础步骤，它不仅使音频信号能够被现代计算机系统处理和存储，还为音频信号的进一步处理和应用提供了可能。

1. 模拟信号的数字化1.1 模拟信号转换为数字信号（ADC ，A/D转换）把模拟的电信号变为数字的电信号，称为模拟信号数字化。

通常采用PCM（脉冲编码调制）技术来实现。

PCM是将模拟信号的抽样量化值变换成代码，这个过程通常也称A/D转换（或ADC）。

整个A/D转换过程包括：取样、量化和编码。

（1）、取样与取样定理取样又叫抽样，是对模拟电信号按一定的时间间隔进行周期性扫描，把时间连续和幅度连续的电信号，变为时间离散和幅度连续的信号。

取样也称时间量化。

对模拟信号取样的时间间隔T s称为取样周期，而T s的倒数即为取样频率f s，f s=1/T s。

取样频率的含义是每秒钟对模拟信号取样的次数，单位是赫兹（H Z）。

f s的选取要由取样定理限定。

取样定理可以表述为：一个频带限制在0～f H之间的低通模拟信号，必须以f s≥2f H的频率对其取样，才能不失真地从取样值恢复出原始信号。

f s也称为奈奎斯特频率。

下面讨论当f s取不同值时带来的后果。

①当f s＜2f H（f H为模拟信号的最高频率）时，抽样后的信号频谱发生重叠，会产生折叠噪声。

②当f s＝2f H时，虽不发生频谱重叠，但对接收滤波器要求严格。

③当f s＞2f H时，既不发生频谱重叠，又留有一定的防卫带，便于接收端滤波器制作。

通过上面的讨论可知，通常应取f s≥2f H。

但是，f s也不能取太高，否则，随着f s的提高，信号总的数据率将成正比例地提高，这样就会增大对数据处理、传输带宽、存储器容量的要求。

此外还应指出的是，为确保不产生频谱重叠，在进行A/D转换前，模拟信号要先经过低通滤波器处理，滤掉任何高于f H的频率分量。

在数字音频技术中，视不同的应用，通常使用32kH Z（用于数字卫星广播）、44.1kH Z （用于CD）和48kH Z（用于演播室）。

在一些特殊应用中，也可以使用上述频率的1/2或1/4作为取样频率。

以上我们讨论的f s是针对低通信号而言的。

模拟信号的数字化过程
模拟信号的数字化过程是指将连续变化的模拟信号转化为离散的数字信号的过程。

这个过程包括采样、量化和编码三个步骤。

1. 采样：采样是指在一段时间内以固定的时间间隔对模拟信号进行采样，获得一系列离散的采样值。

采样定理指出，为了正确地恢复模拟信号，采样率（采样频率）至少要是模拟信号的两倍。

2. 量化：量化是指将连续的采样值映射为有限个离散的取值。

量化过程中，将连续的采样值转换为最接近的离散取值，并用固定的精度表示。

采样值的表示精度决定了数字信号的分辨率。

3. 编码：编码是指将量化后的离散采样值转化为二进制编码，以便于数字信号的存储、传输和处理。

常用的编码方式有脉冲编码调制（PCM）、Δ调制（DM）、压缩编码（如Huffman
编码）等。

通过以上三个步骤，模拟信号就被转化为一系列离散的数字样本，即数字化的信号。

数字化的信号可以用于数字通信、数字存储、数字处理等各种应用。

在接收端，通过逆向的过程进行解码、量化和还原，可以恢复出近似的模拟信号。

模拟信号转换为数字信号的三个过程模拟信号数字化有三个基本过程：抽样、量化和编码。

抽样是指用每隔一定时间的信号样值序列来代替原来在时间上连续的信号，也就是在时间上将模拟信号离散化。

量化是用有限个幅度值近似原来连续变化的幅度值，把模拟信号的连续幅度变为有限数量的有一定间隔的离散值。

编码则是按照一定的规律，把量化后的值用二进制数字表示，然后转换成二值或多值的数字信号流。

这样得到的数字信号可以通过电缆、微波干线、卫星通道等数字线路传输。

在接收端则与上述模拟信号数字化过程相反，再经过后置滤波又恢复成原来的模拟信号。

上述数字化的过程又称为脉冲编码调制。

抽样：所谓抽样就是每隔一定的时间间隔T，抽取话音信号的一个瞬时幅度值(抽样值)，抽样后所得出的一系列在时间上离散的抽样值称为样值序列。

抽样后的样值序列在时间上是离散的，可进行时分多路复用，也可将各个抽样值经过量化、编码变换成二进制数字信号。

量化：量化有两种方式，量化方式中，取整时只舍不入，即0～1伏间的所有输入电压都输出0伏，1～2伏间所有输入电压都输出1伏等。

采用这种量化方式，输入电压总是大于输出电压，因此产生的量化误差总是正的，最大量化误差等于两个相邻量化级的间隔Δ。

编码：最简单的编码方式是二进制编码。

具体说来，就是用n比特二进制码来表示已经量化了的样值，每个二进制数对应一个量化值，然后把它们排列，得到由二值脉冲组成的数字信息流。

除了上述的自然二进制码，还有其他形式的二进制码，如格雷码和折叠二进制码等。

模拟信号和数字信号之间可以相互转换：模拟信号一般通过PCM脉码调制(Pulse Code Modulation)方法量化为数字信号，即让模拟信号的不同幅度分别对应不同的二进制值，例如采用8位编码可将模拟信号量化为2^8=256个量级，实用中常采取24位或30位编码；数字信号一般通过对载波进行移相(Phase Shift)的方法转换为模拟信号。

计算机、计算机局域网与城域网中均使用二进制数字信号，21世纪在计算机广域网中实际传送的则既有二进制数字信号，也有由数字信号转换而得的模拟信号。

通信原理期末考试复习题及答案一、填空题1. 数字通信系统的有效性用 衡量，可靠性用 衡量。

2. 模拟信号是指信号的参量可 取值的信号，数字信号是指信号的参量可 取值的信号。

3. 广义平均随机过程的数学期望、方差与 无关，自相关函数只与 有关。

4. 一个均值为零方差为2n σ的窄带平稳高斯过程，其包络的一维分布服从 分布，相位的一维分布服从 分布。

5. 当无信号时，加性噪声是否存在？ 乘性噪声是否存在？ 。

6. 信道容量是指： ，香农公式可表示为：e 。

7. 设调制信号为f （t ）载波为，则抑制载波双边带调幅信号的时域表达式为t t f c ωcos )(，频域表达式为)]()([21c c F F ωωωω-++。

8. 对最高频率为f H 的调制信号m （t ）分别进行AM 、DSB 、SSB 调制，相应已调信号的带宽分别为 2f H 、 2f H 、 f H 。

9. 设系统带宽为W ，则该系统无码间干扰时最高传码率为 波特。

10. PSK 是用码元载波的 来传输信息，DSP 是用前后码元载波的 来传输信息，它可克服PSK 的相位模糊缺点。

11. 在数字通信中，产生误码的因素有两个：一是由传输特性不良引起的 ，二是传输中叠加的 。

12. 非均匀量化的对数压缩特性采用折线近似时，A 律对数压缩特性采用 折线近似，μ律对数压缩特性采用 折线近似。

13. 通信系统的两个主要性能指标是 和 。

14. 时分复用中，将低次群合并成高次群的过程称为 ；反之，将高次群分解为低次群的过程称为 。

15. 设输入码元波形为s (t )，其持续时间0~T s ，其频谱函数为S (f )，若选择抽样时刻为t 0 = T s ，则匹配滤波器的冲激响应可写为()t T s k s -⋅ ，相应传输函数为16. 为检测e 个错码，要求最小码距01d e ≥+；为纠正t 个错码，要求最小码距021d t ≥+。

17. 在数字通信系统中，同步包括 、 、群同步和网同步四种。

3.1数据编码-教科版（2021）高中信息技术必修一练习[复制]一、选择题1．有人写了一个数制转换的式子:70-25=41。

若要使该等式成立，则70、41有可能分别为（）。

[单选题] *A．十进制，十进制，十六进制B．十进制，十六进制，八进制(正确答案)C．十六进制，八进制，十进制D．八进制，八进制，十六进制答案解析：详解:本题考查的是进制数转换。

如25为十六进制数，则对应十进制数为:2*16+5=37，如果41为八进制数，则对应十进制数为:4*8+1=33。

70-37=33成立，故选项B正确。

2．用UltraEdit软件观察字符的内码,显示的十六进制内码如图所示: [单选题] *其中英文字符和汉字所占字节数分别是（ C）(正确答案)A．8字节 4字节 B．4字节 8字节C．8字节 8字节 D．6字节 10字节答案解析：详解:本题考查英文字符和汉字的十六进制编码方式。

每个英文字母占用1个字节,用ASCII码编码,其编码序号为0~127,用十六进制表示,其编码序号为00~7F,题图中有46、61、63、65、62、6F、6F、6B共8组编码在00~7F内,由此可知,英文字符是8个字节。

剩余的8个字节是汉字字符的编码。

3．十六进制数4B用二进制数来表示，下列选项中正确的是（） [单选题] * A．1001001B．1001011(正确答案)C．1010101D．1011011答案解析：详解:本题考查的是进制数转换。

将十进制整数转换为二进制数可用“除2 取余法”;将十六进制数转换为二进制数时，每一位十六进制数转换成四位二进制数。

十六进制数的B是11，转四位二进制数为:1011，十六进制数4转四位二进制数为:0100，故十六进制数4B用二进制数来表示为:1001011，选项B正确。

4．二进制数1111010换成十六进制数是（） [单选题] *A．6B B．7BC．7A(正确答案)D．710答案解析：详解:本题考查的是进制数转换。