數(shù)字通信習(xí)題解答

第l章1．模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)各自的主要特點(diǎn)是什么?模擬信號(hào)：模擬信號(hào)的特點(diǎn)是信號(hào)強(qiáng)度〔如電壓或電流〕的取值隨時(shí)間連續(xù)變化。由于模擬信號(hào)的強(qiáng)度是隨時(shí)間連續(xù)變化的，所以模擬信號(hào)也稱為連續(xù)信號(hào)。數(shù)字信號(hào)：與模擬信號(hào)相反，數(shù)字信號(hào)強(qiáng)度參量的取值是離散變化的。數(shù)字信號(hào)又叫離散信號(hào)，離散的含義是其強(qiáng)度的取值是有限個(gè)數(shù)值。2．畫出時(shí)分多路復(fù)用的示意圖并說明其工作原理。時(shí)分復(fù)用的電路結(jié)構(gòu)示意圖如下圖。圖中SA1和SA2為電子轉(zhuǎn)換開關(guān)，它們?cè)谕较到y(tǒng)的控制下以同起點(diǎn)、同速度順序同步旋轉(zhuǎn)，以保證收、發(fā)兩端同步工作。在發(fā)端，開關(guān)的旋轉(zhuǎn)接點(diǎn)接于某路信源時(shí)，就相當(dāng)于取出某路信源信號(hào)的離散時(shí)間的幅度數(shù)值。旋轉(zhuǎn)接點(diǎn)按順序旋轉(zhuǎn)，就相當(dāng)于按順序取出各路信源信號(hào)在離散時(shí)間的幅度數(shù)值并合成，然后經(jīng)模/數(shù)變換電路變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，再與同步信號(hào)合成即可送給信道傳輸。在接收端，首先分出同步信號(hào)，再進(jìn)行數(shù)/模變換后即可由旋轉(zhuǎn)開關(guān)分別送給相應(yīng)的信息接收者。3．試述數(shù)字通信的主要特點(diǎn)?！?〕抗干擾能力強(qiáng)，無噪聲積累〔2〕便于加密處理

〔3〕利于采用時(shí)分復(fù)用實(shí)現(xiàn)多路通信〔4〕設(shè)備便于集成化、小型化

(5)占用頻帶寬4.簡(jiǎn)單說明數(shù)字通信系統(tǒng)有效性指標(biāo),可靠性指標(biāo)各是什么?并說明其概念。有效性指標(biāo)

〔1〕信息傳輸速率：信道的傳輸速率是以每秒鐘所傳輸?shù)男畔⒘縼砗饬康?。信息傳輸速率的單位是比?秒，或?qū)懗蒪it/s，即是每秒傳輸二進(jìn)制碼元的個(gè)數(shù)。

〔2〕符號(hào)傳輸速率：符號(hào)傳輸速率也叫碼元速率。它是指單位時(shí)間內(nèi)所傳輸碼元的數(shù)目，其單位為“波特”〔bd〕?！?〕頻帶利用率：頻帶利用率是指單位頻帶內(nèi)的傳輸速率?？煽啃灾笜?biāo)〔1〕誤碼率：在傳輸過程中發(fā)生誤碼的碼元個(gè)數(shù)與傳輸?shù)目偞a元數(shù)之比?！?〕信號(hào)抖動(dòng)：在數(shù)字通信系統(tǒng)中，信號(hào)抖動(dòng)是指數(shù)字信號(hào)碼元相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)位置的隨機(jī)偏移。第2章1、假設(shè)某模擬信號(hào)的頻譜如圖1所示，試畫出時(shí)抽樣信號(hào)的頻譜。答：2、某模擬信號(hào)的頻譜如圖2所示，設(shè)，試畫出其抽樣信號(hào)的頻譜。答：3、數(shù)位通信的特點(diǎn)有哪些？答：數(shù)位通信的特點(diǎn)有：①抗干擾性強(qiáng)，無噪聲積累。②便于加密處理。③利于采用時(shí)分復(fù)用實(shí)現(xiàn)多路通信。④設(shè)備便于集成化、小型化。⑤占用頻帶寬。4、從樣值序列恢復(fù)原被抽樣信號(hào)時(shí)產(chǎn)生折迭噪聲的原因是什么？答：如果抽樣頻率選得不適宜，以低通型信號(hào)為例，假設(shè),那么會(huì)產(chǎn)生折迭噪聲5、對(duì)于話音通信產(chǎn)生折迭噪聲的后果是什么？答：有折迭噪聲就意味著一次下邊帶與原始頻帶重迭，造成的后果是收端無法用低通濾波器準(zhǔn)確地恢復(fù)原模擬話音信號(hào)。

6、PCM通信系統(tǒng)中發(fā)端低通的作用是什么？答：發(fā)端低通的作用是予濾波，即防止高于3．4KHz的信號(hào)通過，防止PAM信號(hào)產(chǎn)生折迭噪聲。7、PCM通信系統(tǒng)中收端低通的作用是什么？答：收端低通的作用是去除原被抽樣信號(hào)根本頻譜以外的，即3．4KHz以上的各高次分量的頻譜以恢復(fù)〔或重建〕原模擬信號(hào)。8、為了提高小信號(hào)的量化信噪比，仍然采用均勻量化行不行？答：不行。為了提高小信號(hào)的量化信噪比，如果仍然采用均勻量化，需增加N，即編碼碼位數(shù)增多，這會(huì)帶來兩個(gè)問題，一是使編碼復(fù)雜，二是使通道利用率下降。9、非均勻量化的特點(diǎn)是什么？在PCM系統(tǒng)中采用非均勻量化的目的是什么？答：非均勻量化的特點(diǎn)是：信號(hào)幅度小時(shí)，量化間隔小，其量化誤差也?。恍盘?hào)幅度大時(shí)，量化間隔大，其量化誤差也大。在PCM系統(tǒng)中采用非均勻量化的目的是改善小信號(hào)時(shí)的量化信噪比。10、試畫出=8時(shí)，A律壓縮特性的曲線〔A＝87．6〕。答：11、某A律１３折線編碼器，＝８，一個(gè)樣值為,試將其編成相應(yīng)的碼字。答：段落碼為100，樣值在第5量化段，碼字為0100011012、某A律１３折線編碼器，＝８，超載電壓，一個(gè)樣值為,試將其編成相應(yīng)的碼字。答：段落碼為010，樣值在第3量化段，，碼字為1010101013、某碼字為01010110，求其所對(duì)應(yīng)的編、解碼電平。答：樣值在第6量化段，設(shè)為編碼電平為：解碼電平為：14、試簡(jiǎn)單說明DPCM和ADPCM的概念?DPCM就是考慮利用語聲信號(hào)的相關(guān)性，找出可反映信號(hào)變化特征的一個(gè)差值量進(jìn)行編碼的。根據(jù)相關(guān)性原理，這一差值的幅度范圍一定小于原信號(hào)的幅度范圍。因此，在保證相同量化誤差的條件下，量化電平數(shù)就可以減少，也就是壓縮了編碼速率。

為了能進(jìn)一步提高DPCM方式的質(zhì)量還需采取一些輔助措施，即自適應(yīng)措施。這里的自適應(yīng)包括自適應(yīng)預(yù)測(cè)和自適應(yīng)量化，稱為ADPCM。

自適應(yīng)量化的根本思想是：讓量化間隔的變化，與輸入信號(hào)方差相匹配，即量化器階距隨輸入信號(hào)的方差而變化，它正比于量化器輸入信號(hào)的方差。自適應(yīng)預(yù)測(cè)是為了進(jìn)一步有效地克服語聲通信過程中的不平穩(wěn)性，要考慮量化器和預(yù)測(cè)器都適應(yīng)匹配于語聲信號(hào)瞬時(shí)變化而設(shè)置的。第4章1、時(shí)分多路復(fù)用是利用各路信號(hào)在信道上占有不同的時(shí)間間隔的特征來分開各路信號(hào)的，具體來說，就是將時(shí)間分成為均勻的時(shí)間間隔，將各路信號(hào)的傳輸時(shí)間分配在不同的時(shí)間間隔內(nèi)，以到達(dá)互相分開多路傳輸?shù)哪康摹?、發(fā)端低通濾波器的目的是為了防止抽樣后的PAM信號(hào)產(chǎn)生折疊噪聲。此低通濾波器的截止頻率為3.4kHz，這樣，各路語音信號(hào)的頻率都被限制在3.4kHz之內(nèi)，高于3.4kHz的信號(hào)不會(huì)通過。抽樣后的信號(hào)進(jìn)行編碼是需要時(shí)間的，為了保證編碼的精度要求，要求將各路信號(hào)的抽樣值進(jìn)行展寬并占滿整個(gè)時(shí)隙。為此要將合路后的PAM信號(hào)送到保持電路，該保持電路將每一個(gè)樣值記憶一個(gè)路時(shí)隙的時(shí)間進(jìn)行展寬，然后經(jīng)過量化編碼變成PCM信碼，每一路的碼字依次占用一個(gè)路時(shí)隙。3、時(shí)鐘同步是指收端的時(shí)鐘頻率和發(fā)端時(shí)鐘頻率相同。收端和發(fā)端都要對(duì)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)一的控制，這項(xiàng)工作由定時(shí)系統(tǒng)來完成。定時(shí)系統(tǒng)包括發(fā)端定時(shí)和收端定時(shí)兩種，前者是主動(dòng)式，后者為附屬式。4、幀同步的目的是要求收端與發(fā)端相應(yīng)的話路在時(shí)間上要對(duì)準(zhǔn)，就是要從收到的信碼流中分辨出哪8位是一個(gè)樣值的碼字，以便正確解碼；還要能分辨出這8位碼是哪一個(gè)話路的，以便正確分路。為了做到幀同步，要求在每個(gè)幀的第一個(gè)時(shí)隙位置安排標(biāo)志碼，即幀同步碼，以使接收端能識(shí)別判斷幀的開始位置是否與發(fā)端的位置相對(duì)應(yīng)。因?yàn)槊恳粠瑑?nèi)各信號(hào)的位置是固定的，如果能把每幀的首尾區(qū)分出來，就可以正確區(qū)分每一路信號(hào)即實(shí)現(xiàn)幀同步。5、前方保護(hù)是為了防止假失步。前方保護(hù)是為了防止偽同步。7、PCM30/32路系統(tǒng)中，1幀bit1秒傳8000幀kb/s8、PCM30/32路系統(tǒng)中，第23話路在時(shí)隙中傳輸。其信令碼在幀時(shí)隙的后4位中傳輸。9、位脈沖用于編碼、解碼以及產(chǎn)生路脈沖、幀同步碼和標(biāo)志信號(hào)碼等。位脈沖的頻率與脈沖寬度由抽樣頻率、路時(shí)隙數(shù)和編碼位數(shù)來決定。在PCM30/32路制式中，kHz，位脈沖的頻率為：。10、接收端定時(shí)系統(tǒng)與發(fā)送端定時(shí)系統(tǒng)根本相同，不同之處是它沒有主時(shí)鐘源，即晶體振蕩器，而是由時(shí)鐘提取電路代之。收端采用時(shí)鐘提取的方式來獲得發(fā)端的時(shí)鐘信息，即從接收道信碼流中提取時(shí)鐘成分。11、12、前方保護(hù)的前提狀態(tài)是同步狀態(tài)。前方保護(hù)的前提狀態(tài)是失步狀態(tài)。13、第13題與第12題有所重復(fù)，此題改為：定時(shí)系統(tǒng)產(chǎn)生的主要脈沖有哪些？答案：定時(shí)系統(tǒng)產(chǎn)生的主要脈沖有：供抽樣與分路用的路脈沖；供編碼與解碼用的位脈沖；供標(biāo)志信號(hào)用的復(fù)幀脈沖。14、由于信息碼采用10101，共5位，在覆蓋區(qū)內(nèi)碼長(zhǎng)為5的碼組都是由局部信息碼和局部幀同步碼共同組成的，僅有一組真正的幀同步碼，在這些碼組中的某些碼位不是隨機(jī)的。在覆蓋區(qū)內(nèi)，于幀同步碼組的兩側(cè)有4位碼，它們與幀同步碼共同組成13位個(gè)碼位。15、在PCM30/32路系統(tǒng)中，用戶語音信號(hào)的發(fā)與收是采用二線制傳輸，端機(jī)的發(fā)送支路與接收支路是分開的，即是采用四線傳輸?shù)?。因此用戶語音信號(hào)需要經(jīng)過2/4線變換的差動(dòng)變量器。差動(dòng)變量器的對(duì)端衰減很大，防止信號(hào)的收后重發(fā)，而鄰端衰減較小，便于信號(hào)的傳送。第6章6-1高次群的形成采用什么方法？為什么？答：高次群的形成一般不采用PCM復(fù)用，而采用數(shù)字復(fù)接的方法。以二次群為例，假設(shè)采用PCM復(fù)用，要對(duì)120路話音信號(hào)分別按8kHz抽樣，一幀125μs時(shí)間內(nèi)有120多個(gè)路時(shí)隙，一個(gè)路時(shí)隙約等于一次群一個(gè)路時(shí)隙的1/4，即每個(gè)樣值編8位碼的時(shí)間僅為1μs，編碼速度是一次群的四倍。而編碼速度越快，對(duì)編碼器的元件精度要求越高，不易實(shí)現(xiàn)。6-2比擬按位復(fù)接與按字復(fù)接的優(yōu)缺點(diǎn)？答：按位復(fù)接要求復(fù)接電路存儲(chǔ)容量小，簡(jiǎn)單易行。但這種方法破壞了一個(gè)字節(jié)的完整性，不利于以字節(jié)〔即碼字〕為單位的信號(hào)的處理和交換。按字復(fù)接要求有較大的存儲(chǔ)容量，但保證了一個(gè)碼字的完整性，有利于以字節(jié)為單位的信號(hào)的處理和交換。6-3為什么復(fù)接前首先要解決同步問題？答：假設(shè)被復(fù)接的幾個(gè)低次群的數(shù)碼率不同，幾個(gè)低次群復(fù)接后的數(shù)碼就會(huì)產(chǎn)生重疊和錯(cuò)位，所以復(fù)接前首先要解決同步問題。6-4數(shù)字復(fù)接的方法有哪幾種？PDH采用哪一種？答：數(shù)字復(fù)接同步的方法，有同步復(fù)接和異步復(fù)接兩種。PDH采用異步復(fù)接。6-5畫出數(shù)字復(fù)接系統(tǒng)方框圖，并說明各局部的作用。答：數(shù)字復(fù)接系統(tǒng)方框圖為數(shù)字復(fù)接器的功能是把四個(gè)支路〔低次群〕合成一個(gè)高次群。它是由定時(shí)、碼速調(diào)整〔或變換〕和復(fù)接等單元組成的。定時(shí)單元給設(shè)備提供統(tǒng)一的基準(zhǔn)時(shí)鐘〔它備有內(nèi)部時(shí)鐘，也可以由外部時(shí)鐘推動(dòng)〕。碼速調(diào)整〔同步復(fù)接時(shí)是碼速變換〕單元的作用是把各輸入支路的數(shù)字信號(hào)的速率進(jìn)行必要的調(diào)整〔或變換〕，使它們獲得同步。這里需要指出的是四個(gè)支路分別有各自的碼速調(diào)整〔或變換〕單元，即四個(gè)支路分別進(jìn)行碼速調(diào)整〔或變換〕。復(fù)接單元將幾個(gè)低次群合成高次群。數(shù)字分接器的功能是把高次群分解成原來的低次群，它是由定時(shí)、同步、分接和恢復(fù)等單元組成。分接器的定時(shí)單元是由接收信號(hào)序列中提取的時(shí)鐘來推動(dòng)的。借助于同步單元的控制使得分接器的基準(zhǔn)時(shí)鐘與復(fù)接器的基準(zhǔn)時(shí)鐘保持正確的相位關(guān)系，即保持同步。分接單元的作用是把合路的高次群別離成同步支路信號(hào)，然后通過恢復(fù)單元把它們恢復(fù)成原來的低次群信號(hào)。6-6為什么同步復(fù)接要進(jìn)行碼速變換？答：對(duì)于同步復(fù)接，雖然被復(fù)接的各支路的時(shí)鐘都是由同一時(shí)鐘源供應(yīng)的，可以保證其數(shù)碼率相等，但為了滿足在接收端分接的需要，還需插入一定數(shù)量的幀同步碼；為使復(fù)接器、分接器能夠正常工作，還需參加對(duì)端告警碼、鄰站監(jiān)測(cè)及勤務(wù)聯(lián)絡(luò)等公務(wù)碼〔以上各種插入的碼元統(tǒng)稱附加碼〕，即需要碼速變換。6-7異步復(fù)接中的碼速調(diào)整與同步復(fù)接中的碼速變換有什么不同？答：碼速變換是在平均間隔的固定位置先留出空位，待復(fù)接合成時(shí)再插入脈沖〔附加碼〕；而碼速調(diào)整插入脈沖要視具體情況，不同支路、不同瞬時(shí)數(shù)碼率、不同的幀，可能插入，也可能不插入脈沖〔不插入脈沖時(shí)，此位置為原信息碼〕，且插入的脈沖不攜帶信息。6-8異步復(fù)接碼速調(diào)整過程中，每個(gè)一次群在100．38μs內(nèi)插入幾個(gè)比特？答：異步復(fù)接碼速調(diào)整過程中，每個(gè)一次群在100．38μs內(nèi)插入6∽7個(gè)比特。6-9異步復(fù)接二次群的數(shù)碼率是如何算出的？答：二次群內(nèi)的碼元數(shù)為〔32個(gè)插入碼〕數(shù)碼率為或：異步復(fù)接二次群的幀周期為100．38μs,幀長(zhǎng)度為848bit，可計(jì)算得異步復(fù)接二次群的數(shù)碼率為6-10為什么說異步復(fù)接二次群一幀中最多有28個(gè)插入碼？答：因?yàn)楦饕淮稳捍a速調(diào)整之前〔速率2048kbit／s左右〕100.38μs內(nèi)約有205～206個(gè)碼元，碼速調(diào)整之后〔速率為2112kbit／s〕100．38μs內(nèi)應(yīng)有212個(gè)碼元〔bit〕，應(yīng)插入6～7個(gè)碼元，每個(gè)一次群最多插入7個(gè)碼元，所以二次群一幀中最多有28個(gè)插入碼。6-11插入標(biāo)志碼的作用是什么？答：插入標(biāo)志碼的作用就是用來通知收端第161位有無插入，以便收端“消插”。每個(gè)支路采用三位插入標(biāo)志碼是為了防止由于信道誤碼而導(dǎo)致的收端錯(cuò)誤判決?！叭腥《?，即當(dāng)收到兩個(gè)以上的“1”碼時(shí)，認(rèn)為有插入，當(dāng)收到兩個(gè)以上的“0”碼時(shí)，認(rèn)為無插入。6-12什么叫PCM零次群？PCM一至四次群的接口碼型分別是什么？答：PCM通信最根本的傳送單位是64kbit／s，即一路話音的編碼，因此它是零次的。64kbit／s速率的復(fù)接數(shù)字信號(hào)被稱為零次群DS0。一次群、二次群、三次群的接口碼型是HDB3碼6-13SDH的特點(diǎn)有哪些？答：SDH與PDH相比，其優(yōu)點(diǎn)主要表達(dá)在如下幾個(gè)方面：①有全世界統(tǒng)一的數(shù)字信號(hào)速率和幀結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)。②采用同步復(fù)用方式和靈活的復(fù)用映射結(jié)構(gòu)，凈負(fù)荷與網(wǎng)絡(luò)是同步的。③SDH幀結(jié)構(gòu)中安排了豐富的開銷比特〔約占信號(hào)的5％〕，因而使得0AM能力大大加強(qiáng)。④有標(biāo)準(zhǔn)的光接口。⑤SDH與現(xiàn)有的PDH網(wǎng)絡(luò)完全兼容。⑥SDH的信號(hào)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)考慮了網(wǎng)絡(luò)傳輸和交換的最正確性。以字節(jié)為單位復(fù)用與信息單元相一致。6-14SDH的根本網(wǎng)絡(luò)單元有哪幾種？答：SDH的根本網(wǎng)絡(luò)單元有四種，即終端復(fù)用器〔TM〕、分插復(fù)用器〔ADM〕、再生中繼器〔REG〕和數(shù)字交叉連接設(shè)備〔SDXC〕。6-15SDH幀結(jié)構(gòu)分哪幾個(gè)區(qū)域？各自的作用是什么？答：SDH的幀結(jié)構(gòu)可分為三個(gè)主要區(qū)域：〔1〕段開銷〔SOH〕區(qū)域，是為了保證信息凈負(fù)荷正常、靈活傳送所必需的附加字節(jié)，是供網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行、管理和維護(hù)〔OAM〕使用的字節(jié)?！?〕凈負(fù)荷〔pay1oad〕區(qū)域信息凈負(fù)荷區(qū)域是幀結(jié)構(gòu)中存放各種信息負(fù)載的地方〔其中信息凈負(fù)荷第一字節(jié)在此區(qū)域中的位置不固定〕。〔3〕單元指針〔AU-PTR〕區(qū)域管理單元指針用來指示信息凈負(fù)荷的第一個(gè)字節(jié)在STM-N幀中的準(zhǔn)確位置，以便在接收端能正確的分解。6-16由STM-1幀結(jié)構(gòu)計(jì)算出①STM-1的速率。②SOH的速率。③AU-PTR的速率。答：STM-1的幀長(zhǎng)度為270×9＝2430個(gè)字節(jié)，相當(dāng)于19440比特，幀周期為125μs，由此可算出STM-1的速率為STM-1中SOH的速率為STM-1中AU-PTR的容量為第7章7-1以理想低通特性傳輸PCM30／32路系統(tǒng)信號(hào)時(shí)，所需傳輸通路的帶寬為何值？如以滾降系數(shù)α＝0．5的滾降特性傳輸時(shí)，帶寬為何值？答：為了滿足奈氏第一準(zhǔn)那么，當(dāng)基帶傳輸系統(tǒng)具有理想低通特性，信號(hào)的符號(hào)速率為時(shí)，基帶傳輸系統(tǒng)的帶寬為。PCM30／32路系統(tǒng)信號(hào)的數(shù)碼率為，由于傳輸?shù)氖嵌M(jìn)制，符號(hào)速率等于數(shù)碼率，數(shù)值為2048。采用理想低通特性時(shí)，那么所需傳輸通路的帶寬約為。如以滾降系數(shù)α＝0．5的滾降特性傳輸時(shí)，帶寬為7-2設(shè)基帶傳輸系統(tǒng)等效為理想低通，截止頻率為1000kHz，數(shù)字信號(hào)采用二進(jìn)制傳輸，數(shù)碼率為2048kbit／s，問取樣判決點(diǎn)是否無符號(hào)間干擾？答：數(shù)字信號(hào)采用二進(jìn)制傳輸，數(shù)碼率為，那么符號(hào)速率為2048；理想低通的截止頻率為，不滿足符號(hào)速率=，所以取樣判決點(diǎn)有符號(hào)間干擾?！?〕單極性歸零碼〔2〕AMI碼〔3〕HDB3碼〔2〕二進(jìn)碼101101011101AMI碼+10-1+10-10+1-1+10-1〔3〕二進(jìn)碼101101011101HDB3碼V-+10-1+10-10+1-1+10-1〔的二進(jìn)碼中無4個(gè)以上的連0，所以HDB3碼與AMI碼一樣〕7-4AMI碼的缺點(diǎn)是什么？答：AMI碼的缺點(diǎn)是二進(jìn)碼序列中的“0”碼變換后仍然是“0”碼，如果原二進(jìn)碼序列中連“0“碼過多，AMI碼中便會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)連“答：CMI碼11000101110100二進(jìn)碼11001017-6什么叫傳輸碼型的誤碼增殖？答：數(shù)字信號(hào)在線路中傳輸時(shí)，由于信道不理想和噪聲干擾，接收端會(huì)出現(xiàn)誤碼，當(dāng)線路傳輸碼中出現(xiàn)n個(gè)數(shù)字碼錯(cuò)誤時(shí)，在碼型反變換后的數(shù)字碼中出現(xiàn)n個(gè)以上的數(shù)字碼錯(cuò)誤的現(xiàn)象稱為誤碼增殖。7-7頻帶傳輸系統(tǒng)有哪幾種？答：數(shù)字信號(hào)的頻帶傳輸系統(tǒng)主要有光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)、數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)