第10章模拟信号的数字传输

通信原理简答题及答案第一章绪论1-2 何谓数字信号？何谓模拟信号？两者的根本区别是什么？答：数字信号：电信号的参量值仅可能取有限个值。

模拟信号：电信号的参量取值连续。

两者的根本区别是携带信号的参量是连续取值还是离散取值。

1-3何谓数字通信？数字通信偶哪些优缺点？答：利用数字信号来传输信息的通信系统为数字通信系统。

优点：抗干扰能力强，无噪声积累传输差错可控；便于现代数字信号处理技术对数字信息进行处理、变换、储存；易于集成，使通信设备微型化，重量轻；易于加密处理，且保密性好。

缺点：一般需要较大的传输带宽；系统设备较复杂。

1-4 数字通信系统的一般模型中各组成部分的主要功能是什么？答：信源编码：提高信息传输的有效性（通过数字压缩技术降低码速率），完成A/D转换。

信道编码/译码：增强数字信号的抗干扰能力。

加密与解密：认为扰乱数字序列，加上密码。

数字调制与解调：把数字基带信号的频谱搬移到高频处，形成适合在信道中传输的带通信号。

同步：使收发两端的信号在时间上保持步调一致。

1-5 按调制方式，通信系统如何分类？答：基带传输系统和带通传输系统。

1-6 按传输信号的特征，通信系统如何分类？答：模拟通信系统和数字通信系统。

1-7 按传输信号的复用方式，通信系统如何分类？答：FDM,TDM,CDM。

1-8 单工、半双工及全双工通信方式是按什么标准分类的？解释他们的工作方式。

答：按照消息传递的方向与时间关系分类。

单工通信：消息只能单向传输。

半双工：通信双方都能收发消息，但不能同时进行收和发的工作方式。

全双工通信：通信双方可以同时收发消息。

1-9 按数字信号码元的排列顺序可分为哪两种通信方式？他们的适用场合及特点？答：分为并行传输和串行传输方式。

并行传输一般用于设备之间的近距离通信，如计算机和打印机之间的数据传输。

串行传输使用与远距离数据的传输。

1-10 通信系统的主要性能指标是什么？答：有效性和可靠性。

1-11 衡量数字通信系统有效性和可靠性的性能指标有哪些？答：有效性：传输速率，频带利用率。

第一章绪论1.1以无线广播和电视为例，说明图1-1模型中的信息源，受信者及信道包含的具体内容是什么在无线电广播中，信息源包括的具体内容为从声音转换而成的原始电信号，收信者中包括的具体内容就是从复原的原始电信号转换乘的声音；在电视系统中，信息源的具体内容为从影像转换而成的电信号。

收信者中包括的具体内容就是从复原的原始电信号转换成的影像；二者信道中包括的具体内容分别是载有声音和影像的无线电波1.2何谓数字信号，何谓模拟信号，两者的根本区别是什么数字信号指电信号的参量仅可能取有限个值；模拟信号指电信号的参量可以取连续值。

他们的区别在于电信号参量的取值是连续的还是离散可数的1.3何谓数字通信，数字通信有哪些优缺点传输数字信号的通信系统统称为数字通信系统；优缺点：1.抗干扰能力强；2.传输差错可以控制；3.便于加密处理，信息传输的安全性和保密性越来越重要，数字通信的加密处理比模拟通信容易的多，以话音信号为例，经过数字变换后的信号可用简单的数字逻辑运算进行加密，解密处理；4.便于存储、处理和交换；数字通信的信号形式和计算机所用的信号一致，都是二进制代码，因此便于与计算机联网，也便于用计算机对数字信号进行存储，处理和交换，可使通信网的管理，维护实现自动化，智能化；5.设备便于集成化、微机化。

数字通信采用时分多路复用，不需要体积较大的滤波器。

设备中大部分电路是数字电路，可用大规模和超大规模集成电路实现，因此体积小，功耗低；6.便于构成综合数字网和综合业务数字网。

采用数字传输方式，可以通过程控数字交换设备进行数字交换，以实现传输和交换的综合。

另外，电话业务和各种非话务业务都可以实现数字化，构成综合业务数字网；缺点：占用信道频带较宽。

一路模拟电话的频带为4KHZ带宽，一路数字电话约占64KHZ。

1.4数字通信系统的一般模型中的各组成部分的主要功能是什么数字通行系统的模型见图1-4所示。

其中信源编码与译码功能是提高信息传输的有效性和进行模数转换；信道编码和译码功能是增强数字信号的抗干扰能力；加密与解密的功能是保证传输信息的安全；数字调制和解调功能是把数字基带信号搬移到高频处以便在信道中传输；同步的功能是在首发双方时间上保持一致，保证数字通信系统的有序，准确和可靠的工作。

第一章绪论1、信息是消息的内涵，即消息中所包含的人们原来不知而待知的内容。

因此，通信的根本目的在于传输含有信息的消息，否则，就失去了通信的意义。

基于这种认识，“通信”也就是“信息传输”或“消息传输”。

2、凡信号参量的取值是连续的或取无穷多个值的，且直接与消息相对应的信号，均称为模拟信号，如电话机送出的语音信号、电视摄像机输出的图像信号等。

模拟信号有时也称连续信号，这个连续是指信号的某一参量可以连续变化，或者说在某一取值范围内可以取无穷多个值，而不一定在时间上也连续，如图 1 - 2(b)所示的抽样信号。

O f (t)t(a)f (nT )tPAM信号(b)O100110111001Of (nT )t00111001数字信息PSK波形(a)(b)(a) 连续信号； (b) 抽样信号 (a) 二进制波形； (b) 2PSK波形凡信号参量只能取有限个值，并且常常不直接与消息相对应的信号，均称为数字信号，如电报信号、计算机输入/输出信号、PCM信号等。

数字信号有时也称离散信号，这个离散是指信号的某一参量是离散变化的，而不一定在时间上也离散，如图 1 - 3(b)所示的2PSK信号。

3、经过调制以后的信号称为已调信号。

已调信号有三个基本特征：一是携带有信息，二是适合在信道中传输，三是信号的频谱具有带通形式且中心频率远离零频，因而已调信号又称频带信号。

4、数字通信的主要特点：（1）抗干扰能力强，且噪声不积累。

以二进制为例，信号的取值只有两个，这样接收端只需判别两种状态。

信号在传输过程中受到噪声的干扰，必然会发生波形畸变，接收端对其进行抽样判决，以辨别是两个状态中的哪一个。

只要噪声的大小不足以影响判决的正确，就能正确接收。

而模拟通信系统中传输的是连续变化的模拟信号，它要求接收机能够高度保真地重现信号波形，如果模拟信号叠加上噪声后，即使噪声很小，也很难消除它。

此外，在远距离传输，如微波中继通信时，各中继站可利用数字通信特有的判决再生接收方式，对数字信号波形进行整形再生而消除噪声积累。

思考题1-1 什么是通信？常见的通信方式有哪些？1-2 通信系统是如何分类的？1-3 何谓数字通信？数字通信的优缺点是什么？1-4 试画出模拟通信系统的模型，并简要说明各部分的作用。

1-5 试画出数字通信系统的一般模型，并简要说明各部分的作用。

1-6 衡量通信系统的主要性能指标是什么？对于数字通信具体用什么来表述？1-7 何谓码元速率?何谓信息速率?它们之间的关系如何?习题1-1 设英文字母E出现的概率=0.105，X出现的概率为＝0.002，试求E和X的信息量各为多少？1-2 某信源的符号集由A、B、C、D、E、F组成，设每个符号独立出现，其概率分别为1/4、1/4、1/16、1/8、1/16、1/4，试求该信息源输出符号的平均信息量。

1-3 设一数字传输系统传送二进制信号，码元速率RB2=2400B，试求该系统的信息速率Rb2=？若该系统改为传送16进制信号，码元速率不变，则此时的系统信息速率为多少？1-4 已知某数字传输系统传送八进制信号，信息速率为3600b/s，试问码元速率应为多少？1-5 已知二进制信号的传输速率为4800b/s，试问变换成四进制和八进制数字信号时的传输速率各为多少（码元速率不变）？1-6 已知某系统的码元速率为3600kB，接收端在l小时内共收到1296个错误码元，试求系统的误码率=？1-7 已知某四进制数字信号传输系统的信息速率为2400b/s，接收端在0.5小时内共收到216个错误码元，试计算该系统=？l-8 在强干扰环境下，某电台在5分钟内共接收到正确信息量为355Mb，假定系统信息速率为1200kb/s。

（l）试问系统误信率=？（2）若具体指出系统所传数字信号为四进制信号，值是否改变？为什么？（3）若假定信号为四进制信号，系统传输速率为1200kB，则＝？习题答案第一章习题答案1-1 解：1-2 解：1-3 解：1-4 解：1-5 解：1-6 解：1-7 解：1-8 解：思考题2-1 什么是狭义信道？什么是广义信道？（答案）2-2 在广义信道中，什么是调制信道？什么是编码信道？2-3 试画出调制信道模型和二进制无记忆编码信道模型。

第六章（模拟信号的数字传输）习题及其答案【题6－1】已知信号()m t 的最高频率为m f ，由矩形脉冲()m t 进行瞬时抽样，矩形脉冲的宽度为2τ，幅度为1，试确定已抽样信号及其频谱表示式。

【答案6－1】矩形脉冲形成网络的传输函数()()()22Q A Sa Sa ωτωτωττ==理想冲激抽样后的信号频谱为1()(2) =2s mm m n sM M n f T ωωωωπ∞=-∞=-∑瞬时抽样信号频谱为()()()()(2)2H s m n sM M Q Sa M n T τωτωωωωω∞=-∞==-∑()H M ω中包括调制信号频谱与原始信号频谱()M ω不同，这是因为()Q ω的加权。

瞬时抽样信号时域表达式为()()()()H sn m t m t t nT q t δ∞=-∞=-*∑【题6－2】设输入抽样器的信号为门函数()G t τ，宽度200ms τ=，若忽略其频谱的第10个零点以外的频率分量，试求最小抽样速率。

【答案6－2】门函数()G t τ的宽度200ms τ=，其第一个零点频率1150f Hz τ==，其余零点之间间隔都是1τ，所以第10个零点频率为110500m f f Hz ==。

忽略第10个零点以外的频率分量，门函数的最高频率是500Hz 。

由抽样定理，可知最小抽样速率21000s m f f Hz ==。

【题6－3】设信号()9cos m t A t ω=+，其中10A V =。

若()m t 被均匀量化为40个电平，试确定所需的二进制码组的位数N 和量化间隔v ∆。

【答案6－3】()m t 需要被量化为40个电平，即40M =，表示40个电平需要的二进制码组位数2[log ]16N M =+=量化间隔22100.540A v V M ⨯∆===【题6－4】已知模拟信号抽样的概率密度()f x 如下图所示。

若按四电平进行均匀量化，试计算信号量化噪声功率比。

模拟数字信号的传输学习目标：1、掌握低通信号和带通信号抽样定理；2、掌握PAM原理，自然抽样原理，半顶抽样原理及其脉冲振幅调判3、掌握模拟信号的量化原理，均匀量化，量化噪声，最化信噪比；非均匀量化，4、掌握PCM 原理及十三折线非均匀量化编码和PCM的抗噪声性能：。

5、了解△M，PPCM,及ADPCM原理6、理解PCM 与△M的系统的比较导言：通信系统可以分为模拟通信系统和数字通信系统两类，本章在介绍抽样定理和脉冲振幅调制的基础上，将着重讨论用来传输模拟语音信号常用的脉冲编码调制(PCM)和增量调制(ΔM)原理及性能，并简要介绍时分复用与多路数字电话系统原理的基本概念。

采用脉码调制的模拟信号数字传输系统如图1所示。

图1 模拟信号的数字传输在发送端把模拟信号转换为数字信号的过程简称为模数转换，通常用符号A/D表示。

简单地说，模数转换要经过抽样、量化和编码三个步骤。

其中抽样是把时间上连续的信号变成时间上离散的信号；量化是把抽样值在幅度进行离散化处理，使得量化后只有预定的Q个有限的值；编码是用一个M进制的代码表示量化后的抽样值，通常采用M＝2的二进制代码来表示。

反过来在接收端把接收到的代码(数字信号)还原为模拟信号，这个过程简称为数模转换，通常用符号D/A表示。

数模转换是通过译码和低通滤波器完成的。

其中，译码是把代码变换为相应的量化值。

一、抽样定理抽样定理告诉我们：如果对某一带宽有限的时间连续信号(模拟信号)进行抽样，且抽速率达到一定数值时，那么根据这些抽样值就能准确地确定原信号。

也就是说，若要传输模拟信号，不一定要传输模拟信号本身，只需传输满足抽样定理要求的抽样值即可。

因此，该定理就为模拟信号的数字传输奠定了理论基础。

抽样定理的具体内容如下：一个频带限制在(0，)内的时间连续信号，如果以不大于1/(2)秒的间隔对它进行等间隔抽样，则将被所得到的抽样值完全确定。

也可以这么说：如果以的抽样速率进行均匀抽样上述信号，可以被所得到的抽样值完全确定。

数字通信系统是一种利用数字技术来传输和处理信息的通信系统。

在数字通信系统中，传输模拟信号是其中一个重要的步骤。

本文将从以下四个方面探讨数字通信系统传输模拟信号的步骤。

一、采样在数字通信系统中，信号首先需要经过采样的步骤。

采样是指将连续时间信号在一定时间间隔内取样，转换成离散时间信号。

在进行采样时，需要确定采样频率，即在一秒钟内对信号进行取样的次数。

采样频率的选择需要根据信号的带宽进行决定，通常选择的采样频率是信号带宽的两倍以上，以避免出现混叠失真。

二、量化采样得到的信号是连续幅度的，为了将其转换成数字形式，还需要经过量化的步骤。

量化是指将连续幅度范围划分成若干个离散值，并将每个采样值与最接近的离散值相对应。

在量化时，需要确定量化级数和量化误差。

量化级数越多，表示对信号的描述越准确，但同时会增加数据的存储和传输需求。

量化误差则是指量化所引入的误差，通常采用均方根误差来描述。

三、编码经过采样和量化后，信号的幅值和时间都已经离散化了，但还需要经过编码步骤将其转换成数字形式。

编码是将量化后的信号转换成二进制形式的过程。

在数字通信系统中，常用的编码方式包括脉冲编码调制（PCM）、Δ调制（DM）等。

编码的目的是为了方便信号的传输和处理，并且可以提高传输的可靠性和抗干扰能力。

四、传输最后一步是将经过采样、量化和编码的数字信号进行传输。

数字信号的传输可以通过有线或者无线的方式进行。

在有线传输中，可以利用光纤、同轴电缆等介质进行传输；而在无线传输中，则通过无线电波来进行传输。

在传输过程中，需要注意信号的调制解调、信道编码等环节，以提高传输的性能和可靠性。

数字通信系统传输模拟信号的步骤主要包括采样、量化、编码和传输四个方面。

这些步骤的合理实现可以有效地保证模拟信号在数字通信系统中的准确传输和可靠处理。

希望通过本文的介绍，读者对于数字通信系统传输模拟信号的步骤有更为深入的了解。

数字通信系统传输模拟信号的步骤是数字通信中至关重要的部分, 可以看出传输模拟信号需要多个步骤, 下文将进一步讨论这些步骤的细节和相关技术。

第九章模拟信号的数字传输本章主要内容本章主要内容▲ 模拟信号数字化的理论基础——抽样定理▲ 模拟信号数字化的理论基础——抽样定理▲ PCM、△M原理及性能▲ PCM、△M原理及性能▲ 模拟电话信号的数字传输▲ 模拟电话信号的数字传输▲ 时分复用▲ 时分复用9.1 引言 9.1 引言以数字信号形式传送模拟信号要进行抽样、量化和编码过程。

模拟信息源抽样、量化编码数字通信系统译码低通滤波 m( t 模拟随机信号 {S k } 数字随机序列ˆ {S k } 数字随机序列ˆ m( t 模拟随机信号研究如何将语音信号数字化，即A/D化方法。

PCM △M ADPCM 对抽样进行8位编码对预测误差进行1位编码对预测误差进行4位编码9.2 抽样定理 9.2 抽样定理抽样（Sampling）：是将时间上连续信号变换成时间上离散的信号的过程。

模拟信号 t 抽样抽样 t 关键问题：抽样间隔 Ts=?, 解调后信号不失真?1.低通抽样定理：一个频带限制在（0，fH）内的时间连续信号m（t），如果以1/2 fH 秒的间隔对它进行等间隔抽样，则m（t）将被所得到的抽样值完全确定。

Ts ≤ 1 2f H f s ≥ 2f H 以理想冲激抽样过程说明： m s(t = m(t ⋅ δT (t m( t 相乘ms ( t M s (ω = 1 [ M ( ω * δ T ( ω ] 2π δT ( t 2π δ T (ω = Ts 1 M s (ω = Ts ∑δ −∞ ∞ T (ω − nω s n = −∞ ∑ ∞ M (ω − nω s模拟信号抽样脉冲抽样信号m( t δT ( t ms( t t t M s(ω t ωs > 2ω H M (ω − ωs − ωH 0 ωH M s(ω ωs ω δT (ω − ωH 0 ωH ω ω ω s = 2ω H − ωs − ω H 0 ω H ωs M s(ω ω ω s < 2ω H − ωs 0 ωs − ωH ωH ω 接收端经过低通滤波器就可以完全恢复原始信号。

目录摘要 (1)关键词 (1)Abstract (1)Key words (2)1 前言 (2)1.1 选题的目的与意义 (2)1.2 简述模拟信号与数字信号 (2)2 设计任务与要求 (2)2.1 设计任务 (2)2.2 基本要求 (3)3 总体方案设计与方案论证 (3)3.1总体方案设计 (3)3.2 方案论证与选择 (4)3.2.1 无线传输方式的选择 (4)3.2.2 模数转换 (4)4 硬件电路与软件设计的实现 (8)4.1 硬件电路的实现 (8)4.1.1 控制处理器外围电路 (10)4.1.2 红外发射电路的实现 (10)4.1.3 模数转换电路的实现 (10)4.2 软件设计 (11)4.2.1 发射机软件设计 (11)5 系统调试与调试中的问题 (12)5.1 模数转换的调试 (12)5.2 红外发射接收的调试 (12)参考文献 (13)附录 (13)附录 1 发射机程序 (13)模拟信号数字无线传输系统的设计摘要通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统，如果我们在发送端的信息源中包括一个模/数转换装臵，在接收端包括一个数/模转换装臵，在发送端与接收端之间通过红外作为载波进行通信，则可以实现模拟信号数字无线传输。

本文主要从三个方面进行设计与实现：（1）AT89S51单片机对A/D转换器的控制，从而对模拟信号进行抽样、量化、编码后转换为数字信号；（2）单片机对数字信号进行编码与38Khz 红外载波调制通过红外线发射；（3）接收机接收到的调制信号经红外接收头进行解调还原数字信号，再经单片机的处理，通过D/A，以及信号的放大，最后再经过低通滤波器还原成模拟信号，从而实现模拟信号数字无线传输演示的全过程。

关键词:模拟信号数字传输；无线传输；红外通信；模数转换Analog Digital Wireless Transmission CommunicationSystemAbstractCommunication system is divided into analog communication systems and digital communication systems, if we send the client's information sources include a A / D converter, the receiver includes a D / A converter, in between the transmitter and the receiver as by infrared carrier to communicate, you can transmit analog signal digital infrared communications. This article mainly focuses on three aspects: (1) AT89S51microcontroller on the A / D chip to control the analog signal sampling, quantization, encoded into digital signals; (2) single chip digital signal processing and modulation 38KHZ IR through infrared emission; (3) base station receives the first modulated signal by the infrared receiver to demodulate digital signal reduction by the microcontroller processing, through the D / A, and signal amplification and finally through the reduction of low-pass filter into an analog signal, in order to achieve different place communication.Key words: Analog signal digital transmission ；wireless transmission ；infrared communication ；analog _digital conversion1前言1.1选题的目的与意义移动通信是现代通信技术和计算机技术高度发展和紧密结合的产物。

第1-5章1、一个多进制数字通信系统每隔0.8 ms向信道发送16种可能取值的电平值中的一个。

则每个电平值所对应的比特数是；符号率（波特）为；比特率为。

2、一离散无记忆信源（A、B、C、D），各符号发送概率分别为1/2、1/4、1/8、1/8。

则此信源每个符号包含的信息熵为；若信源每毫秒发出一个符号，则此信源每秒输出的信息量为。

3、若离散信源输出16进制独立等概随机序列，则此信源输出的每个符号所包含的信息量为；若16进制符号不是等概出现，则此信源输出的每个符号所包含的平均信息量为。

4、由电缆、光纤、卫星中继等传输媒质构成的信道是信道；由电离层反射、对流层散射等传输媒质构成的信道是信道。

5、窄带信号通过随参信道多径传播后，其信号包络服从分布，称为型衰落。

当信号带宽超过多径传播的最大时延差引起的相关带宽时，会产生衰落。

6、信源编码是的编码，以提高通信的；信道编码是的编码，以提高通信的。

7、香农信道容量公式是在条件下推导得到的。

8、在模拟通信系统中，已调信号带宽越，有效性越好；解调器输出信噪比越，可靠性越好。

9、说明调频系统的特点：10、在民用中波广播AM接收机中采用的解调器是；该解调方式的缺点是。

在调频系统中，解调输出噪声的功率谱密度的特点是。

在调频系统中采用预加重和去加重技术的目的是。

11、在VSB系统中，无失真传输信息的两个条件是、。

12、已知收音机中的中波波段为535KHZ-1605KHZ ，若各台间设0.5KHZ 的防护频带，则此波段收音机最多能接收多少台节目？13、信道带宽3KHZ ，信号在信道中受到单边功率谱密度为10-6W/HZ 的加性高斯白噪声的干扰，信号平均功率为9W 。

求（1）信道容量 (2)若信道加宽到原来的10倍，并保持信道容量不变，那么信号平均功率要改变多少dB ？（log 23001≈11.55，30010.1≈2.23）14、某数码摄像机每30ms 产生一幅40万像素的彩色图像，每个像素由RGB 三种颜色构成，各有32个灰度等级。