《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 66101011===-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:76105.210221)()(-⨯=⨯⨯==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)//33=⨯⨯==（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)4860()(0===I I B f n 满足抽样定理时,应有 kHz n f f f M s 112112)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（)/)/( dxdy 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 1lg20=+=+=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 dxdy 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 ≤<-2-13 为什么A 律压缩特性一般A 取87.6？ 答:A 律压缩特性的直线段小信号oa 段的斜率为AA dx dy ln 1+=,A 律13折线第1段、第2段(属小信号)的斜率为16,为了让A 律13折线逼近A 律压缩特性,令16ln 1)(=+=AA dx dy A 得出6.87=A ,这就就是A 取6.87的原因。
2-14 A 律13折线编码器,8=l ,一个样值为∆=98S i ,试将其编成相应的码字,并求其编码误差与解码误差。
答:098>∆=S i 11=∴a∆==98S S i I∆=<1282R S I I 02=∴a∆=>323R S I I 13=∴a∆=>644R S I I 14=∴a段落码为011,样值在第4量化段,∆=∆∆=4,6444B I∆=∆⨯+∆=∆+=9648648445B R I I5R S I I > 15=∴a∆=∆⨯+∆⨯+∆=∆+∆+=112444864484446B R I I6R S I I < 06=∴a∆=∆⨯+∆⨯+∆=∆+∆+=104424864284447B R I I7R S I I < 07=∴a∆=∆+∆⨯+∆=∆+∆+=1004486484448B R I I8R S I I < 08=∴a码字为10111000编码电平:4807162534)2222(∆⨯⨯+⨯+⨯+⨯+=a a a a I I B C∆⨯⨯+⨯+⨯+⨯+∆=4)01020418(64∆=96编码误差:∆=∆-∆=-=29896S C C I I e解码电平:∆=∆+∆=∆+=98249624C D I I 解码误差: 09898=∆-∆=-=S D D I I e2-15 某A 律13折线编码器,l ＝８,过载电压mV U 4096=,一个样值为mV u S 796=,试将其编成相应的码字,并求其编码电平与解码电平。
答:mV U 40962048=∆= mV mV 220484096==∆ ∆==3982796mVmV u S 0398>∆=S u 11=∴a∆==398S S u U∆=>1282R S U U ∴12=a∆=<5123R S U U 03=∴a∆=>2564R S U U 14=∴a段落码为101,样值在第6量化段,∆=2566B U ,∆=∆166∆=∆⨯+∆=∆+=3841682568665B R U U5R S U U > 15=∴a∆=∆⨯+∆⨯+∆=∆+∆+=448164168256486666B R U U6R S U U < 06=∴a∆=∆⨯+∆⨯+∆=∆+∆+=416162168256286667B R U U7R S U U < 07=∴a∆=∆+∆⨯+∆=∆+∆+=4001616825686668B R U U8R S U U < 08=∴a码字为11011000编码电平为:687656)1248(∆⨯⨯+⨯+⨯+⨯+=a a a a U U B c∆⨯⨯+⨯+⨯+⨯+∆=16)01020418(256∆=384解码电平为:∆=∆+∆=∆+=3922/163842/6C D U U2-16 逐次渐近型编码器,假设已编出1,0,1432===a a a ,正准备编5a 码(要确定其判定值),此时串／并变换记忆电路的输出2M ～8M 分别等于多少?答:已经编出1,0,1432===a a a ,准备编5a 码,确定其判定值。
则有:1,0,1443322======a M a M a M15=M0,0,0876===M M M2-17 某7位非线性幅度码为0110101,将其转换成11位线性幅度码。
答:11位线性幅度码为2-18 逐次渐近型编码器中,11位线性解码网络的作用就是什么?答:11位线性解码网络的作用就是将1=i B 所对应的权值(恒流源)相加,以产生相应的判定值。
2-19 A 律13折线解码器中i M 与i a 的关系就是什么？答:A 律13折线解码器中i M 与i a 的关系就是i i a M =2-20 A 律13折线解码器中为什么要进行7／12变换?答:编码电平等于11个恒流源中的若干个恒流源相加,为了保证收端解码后的量化误差不超过2i ∆,在收端应加入2i ∆的补差项,即解码电平等于编码电平加2i ∆。
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