《 数字通信原理(第二版)》习题解答

1、1模拟信号与数字信号各自的主要特点是什么?模拟信号：模拟信号的特点是信号强度（如电压或电流）的取值随时间连续变化。由于模拟信号的强度是随时间连续变化的，所以模拟信号也称为连续信号。数字信号：与模拟信号相反，数字信号强度参量的取值是离散变化的。数字信号又叫离散信号，离散的含义是其强度的取值是有限个数值。2画出时分多路复用的示意图并说明其工作原理。时分复用的电路结构示意图如图所示。标志码32标忑码图中SA1和SA2为电子转换开关，它们在同步系统的控制下以同起点、同速度顺序同步旋转，以保证收、发两端同步工作。在发端，开关的旋转接点接于某路信源时，就相当于取出某路信源信号的离散时间的幅度数值。旋转接点

2、按顺序旋转，就相当于按顺序取出各路信源信号在离散时间的幅度数值并合成，然后经模/数变换电路变为数字信号，再与同步信号合成即可送给信道传输。在接收端，首先分出同步信号，再进行数/模变换后即可由旋转开关分别送给相应的信息接收者。3试述数字通信的主要特点。（1）抗干扰能力强，无噪声积累（2）便于加密处理（3）利于采用时分复用实现多路通信（4）设备便于集成化、小型化（5）占用频带宽简单说明数字通信系统有效性指标,可靠性指标各是什么?并说明其概念。有效性指标（1）信息传输速率：信道的传输速率是以每秒钟所传输的信息量来衡量的。信息传输速率的单位是比特/秒，或写成bit/s，即是每秒传输二进制码元的个数。（

3、2）符号传输速率符号传输速率也叫码元速率。它是指单位时间内所传输码元的数目，其单位为“波特”（bd）。（3）频带利用率频带利用率是指单位频带内的传输速率。可靠性指标（1）误码率在传输过程中发生误码的码元个数与传输的总码元数之比。（2）信号抖动在数字通信系统中，信号抖动是指数字信号码元相对于标准位置的随机偏移。第2章1、假设某模拟信号的频谱如图1所示，试画出f=2f时抽样信号的频谱。sM答：3Te上ZT益上频带f(kHz)2、某模拟信号的频谱如图2所示，设f=24kHz，试画出其抽样信号的频谱。s答：3、数字通信的特点有哪些？答：数字通信的特点有：抗干扰性强，无噪声积累。便于加密处理。利于采用时

4、分复用实现多路通信。设备便于集成化、小型化。占用频带宽。4、从样值序列恢复原被抽样信号时产生折迭噪声的原因是什么？答：如果抽样频率选得不合适，以低通型信号为例，若f2f，则会产生折迭噪声sM5、对于话音通信产生折迭噪声的后果是什么？答：有折迭噪声就意味着一次下边带与原始频带重迭，造成的后果是收端无法用低通滤波器准确地恢复原模拟话音信号。6、PCM通信系统中发端低通的作用是什么？答：发端低通的作用是予滤波，即防止高于3.4KHZ的信号通过，避免PAM信号产生折迭噪声。7、PCM通信系统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样信号基本频谱以外的，即3.4KHz以上的各高次分量的频谱

5、以恢复（或重建）原模拟信号。8、为了提高小信号的量化信噪比，仍然采用均匀量化行不行？答：不行。为了提高小信号的量化信噪比，如果仍然采用均匀量化，需增加N,即编码码位数1增多，这会带来两个问题，一是使编码复杂，二是使通道利用率下降。9、非均匀量化的特点是什么？在PCM系统中采用非均匀量化的目的是什么？答：非均匀量化的特点是：信号幅度小时，量化间隔小，其量化误差也小；信号幅度大时量化间隔大，其量化误差也大。在PCM系统中采用非均匀量化的目的是改善小信号时的量化信噪比。10、试画出1=8时，A律压缩特性的（s/N）曲线（A=87.6）。q非均匀答：1=8,N=256,A=87.6(S/N)q均匀20

6、lg+20lgx=53+20lgxQ=20lgdx20=i20A87.6lg=20lg=24dB(20lgx-39dB)1+lnA1+87.611lg-20lgx=20lg-20lgx=-151+lnA1+ln87.6-20lgx(-39dB20lgx0dB)11、某A律13折线编码器，1=8,个样值为i=-178A，试将其编成相应的码字。S答：i=-178AI=128ASR2a2=1/II=512A/.a=0SR33/II=256A二a.=0SR44段落码为100,样值在第5量化段，I=128A,A=8AB55I=I+8A=128A+8x8A=192AR5B55/II二a=1SR66I=I+

7、4A+2A=128A+4x8A+2x8A=176AR7B555/IIa=1SR77I=I+4A+2A+A=128A+4x8A+2x8A+8A=184AR8B5555/I0.a=1S1U=|u=53ASSUU=32A.a=1SR33UUSR7UR8+2A+A33=32A+8x2A+2x2A+2A54A1.415=2立3)8448=1.906编码效率耳=H100%1.906=100%=95.3%R2第6章6-1高次群的形成采用什么方法？为什么？答：高次群的形成一般不采用PCM复用，而采用数字复接的方法。以二次群为例，假如采用PCM复用，要对120路话音信号分别按8kHz抽样，一帧125Ms时间内有

8、120多个路时隙，一个路时隙约等于一次群一个路时隙的1/4，即每个样值编8位码的时间仅为1Ms,编码速度是一次群的四倍。而编码速度越快，对编码器的元件精度要求越高，不易实现。6-2比较按位复接与按字复接的优缺点？答：按位复接要求复接电路存储容量小，简单易行。但这种方法破坏了一个字节的完整性不利于以字节（即码字）为单位的信号的处理和交换。按字复接要求有较大的存储容量，但保证了一个码字的完整性，有利于以字节为单位的信号的处理和交换。6-3为什么复接前首先要解决同步问题？答：若被复接的几个低次群的数码率不同，几个低次群复接后的数码就会产生重叠和错位所以复接前首先要解决同步问题。6-4数字复接的方法有

9、哪几种？PDH米用哪一种？答：数字复接同步的方法，有同步复接和异步复接两种PDH米用异步复接。6-5画出数字复接系统方框图，并说明各部分的作用。答：数字复接系统方框图为外时钟低次群定时数字复接器的功能是把四个支路（低次群）合成一个高次群。它是由定时、码速调整（或变换）和复接等单元组成的。定时单元给设备提供统一的基准时钟（它备有内部时钟，也可以由外部时钟推动）。码速调整（同步复接时是码速变换）单元的作用是把各输入支路的数字信号的速率进行必要的调整（或变换），使它们获得同步。这里需要指出的是四个支路分别有各自的码速调整（或变换）单元，即四个支路分别进行码速调整（或变换）。复接单元将几个低次群合成高

10、次群。数字分接器的功能是把高次群分解成原来的低次群，它是由定时、同步、分接和恢复等单元组成。分接器的定时单元是由接收信号序列中提取的时钟来推动的。借助于同步单元的控制使得分接器的基准时钟与复接器的基准时钟保持正确的相位关系，即保持同步。分接单元的作用是把合路的高次群分离成同步支路信号，然后通过恢复单元把它们恢复成原来的低次群信号。6-6为什么同步复接要进行码速变换？答：对于同步复接，虽然被复接的各支路的时钟都是由同一时钟源供给的，可以保证其数码率相等，但为了满足在接收端分接的需要，还需插入一定数量的帧同步码；为使复接器、分接器能够正常工作，还需加入对端告警码、邻站监测及勤务联络等公务码（以上各

11、种插入的码元统称附加码），即需要码速变换。6-7异步复接中的码速调整与同步复接中的码速变换有什么不同？答：码速变换是在平均间隔的固定位置先留出空位，待复接合成时再插入脉冲（附加码）；而码速调整插入脉冲要视具体情况，不同支路、不同瞬时数码率、不同的帧，可能插入，也可能不插入脉冲（不插入脉冲时，此位置为原信息码），且插入的脉冲不携带信息。6-8异步复接码速调整过程中，每个一次群在100.38ps内插入几个比特？答：异步复接码速调整过程中，每个一次群在100.38ps内插入6s7个比特。6-9异步复接二次群的数码率是如何算出的？答：二次群125Rs内的码元数为256x4+32=1056bit（32个

12、插入码）数码率为一=8448kbit/s125x10-6或：异步复接二次群的帧周期为100.38pS,帧长度为848bit,可计算得异步复接二次群的数码率为848=8448kbit/s100.38x10-66-10为什么说异步复接二次群一帧中最多有28个插入码？答：因为各一次群码速调整之前（速率2048kbit/s左右）100.38s内约有205206个码元，码速调整之后（速率为2112kbit/s）100.38ps内应有212个码元（bit）,应插入67个码元，每个一次群最多插入7个码元，所以二次群一帧中最多有28个插入码。6-11插入标志码的作用是什么？答：插入标志码的作用就是用来通知收端

13、第161位有无v插入，以便收端“消插”每个支i路采用三位插入标志码是为了防止由于信道误码而导致的收端错误判决。“三中取二”，即当收到两个以上的“1”码时，认为有V插入，当收到两个以上的“0”码时，认为无V插入。ii6-12什么叫PCM零次群？PCM一至四次群的接口码型分别是什么？答:PCM通信最基本的传送单位是64kbit/s,即一路话音的编码，因此它是零次的64kbit/s速率的复接数字信号被称为零次群DS0。一次群、二次群、三次群的接口码型是HDB3码，四次群的接口码型是CMI码。6-13SDH的特点有哪些？答：SDH与PDH相比，其优点主要体现在如下几个方面：有全世界统一的数字信号速率和

14、帧结构标准。采用同步复用方式和灵活的复用映射结构，净负荷与网络是同步的。SDH帧结构中安排了丰富的开销比特（约占信号的5%）,因而使得0AM能力大大加强。有标准的光接口。SDH与现有的PDH网络完全兼容。SDH的信号结构的设计考虑了网络传输和交换的最佳性。以字节为单位复用与信息单元相一致。6-14SDH的基本网络单元有哪几种？答:SDH的基本网络单元有四种，即终端复用器（TM）、分插复用器（ADM）、再生中继器（REG）和数字交叉连接设备（SDXC）。6-15SDH帧结构分哪几个区域？各自的作用是什么？答：SDH的帧结构可分为三个主要区域：（1）段开销（SOH）区域，是为了保证信息净负荷正常、

15、灵活传送所必需的附加字节，是供网络运行、管理和维护（OAM）使用的字节。（2）净负荷（payload）区域信息净负荷区域是帧结构中存放各种信息负载的地方（其中信息净负荷第一字节在此区域中的位置不固定）。（3）单元指针（AU-PTR）区域管理单元指针用来指示信息净负荷的第一个字节在STM-N帧中的准确位置，以便在接收端能正确的分解。6-16由STM-1帧结构计算出STM-1的速率。SOH的速率。AU-PTR的速率。答：STM-1的帧长度为270X9=2430个字节，相当于19440比特，帧周期为125“s，由此可算出STM-1的速率为9x270 x8=155.520Mbit/s125STM-1中

16、SOH的速率为8x9x8=4.608Mbit/s125STM-1中AU-PTR的容量为9x8=576kbit/s1256-17简述段开销字节BIP-8的作用及计算方法。答：Bl（BIP-8）字节用作再生段误码监测，是使用偶校验的比特间插奇偶校验码。BIP-8的具体计算方法是：将上一帧（扰码后的STM-N帧）所有字节（注意再生段开销的第一行是不扰码字节）的第一个比特的“1”码计数，若“1”码个数为偶数时，本帧（扰码前的帧）B1字节的第一个比特b记为“0”。若上帧所有字节的第一个比特“1”码的个数1为奇数时，本帧B1字节的第一个比特b记为“1”。上帧所有字节休b比特的计算方法128依此类推。最后得

17、到的B1字节的8个比特状态就是BIP-8计算的结果。6-18简述139.264Mbit/s支路信号复用映射进STM-1帧结构的过程。答：首先将标称速率为139.264Mbit/s的支路信号装进C-4，经适配处理后C-4的输出速率为149.760Mbit/s。然后加上每帧9字节的POH（相当于576kbit/s）后，便构成了VC-4（150.336Mbit/s），以上过程为映射。VC-4与AU-4的净负荷容量一样，但速率可能不一致，需要进行调整。AU-PTR的作用就是指明VC-4相对AU-4的相位，它占有9个字节，相当容量为576kbit/s。于是经过AU-PTR指针处理后的AU-4的速率为15

18、0.912Mbit/s,这个过程为定位。得到的单个AU-4直接置入AUG,再由N个AUG经单字节间插并加上段开销便构成了STM-N信号，以上过程为复用。当N=1时，一个AUG加上容量为4.608Mbit/s的段开销后就构成了STM-1，其标称速率155.520Mbit/s。第7章7-1以理想低通特性传输PCM30/32路系统信号时，所需传输通路的带宽为何值？如以滚降系数a=0.5的滚降特性传输时，带宽为何值？答：为了满足奈氏第一准则，当基带传输系统具有理想低通特性，信号的符号速率为2f时，c基带传输系统的带宽为B=f。cPCM30/32路系统信号的数码率为2048kbit/s，由于传输的是二进

19、制，符号速率等于数码率，数值为2048。采用理想低通特性时，则所需传输通路的带宽约为B=f=1024kHz。c如以滚降系数a=0.5的滚降特性传输时，带宽为(1+a)f=(1+0.5)x1024=1536kHzc7-2设基带传输系统等效为理想低通，截止频率为1000kHz,数字信号采用二进制传输，数码率为2048kbit/s,问取样判决点是否无符号间干扰？答：数字信号采用二进制传输，数码率为2048kbit/s，则符号速率为2048Bd；理想低通的截止频率为f=1000kHz，不满足符号速率=2f，所以取样判决点有符号间干扰。cc7-3设数字信号序列为101101011101，试将其编成下列码

20、型，并画出相应的波形。单极性归零码AMI码(3)HDB3码答：(1)单极性归零码101101011101，波形为2）二进码101101011101AMI码+10-1+10-10+1-1+10-1i110-1+10-10+1-14-10-10二进码丨101101011101HDB3码V-|+10-1+10-10+1-1+10-1(已知的二进码中无4个以上的连0,所以HDB3码与AMI码一样)7-4AMI码的缺点是什么？答：AMI码的缺点是二进码序列中的“0”码变换后仍然是“0”码，如果原二进码序列中连“0“码过多,AMI码中便会出现长连“0”,这就不利于定时钟信息的提取。7-5某CMI码为110

21、00101110100,试将其还原为二进码（即NRZ码）。答：CMI码11000101110100二进码11001017-6什么叫传输码型的误码增殖？答：数字信号在线路中传输时，由于信道不理想和噪声干扰，接收端会出现误码，当线路传输码中出现n个数字码错误时，在码型反变换后的数字码中出现n个以上的数字码错误的现象称为误码增殖。7-7频带传输系统有哪几种？答：数字信号的频带传输系统主要有光纤数字传输系统、数字微波传输系统和数字卫星传输系统。7-8数字调制有哪几种基本方法？答：数字调制有三种基本方法：数字调幅（ASK,也称幅移键控）、数字调相（PSK，也称相移键控）、数字调频（FSK，也称频移键控）。7-9画出SDH传送网的几种基本物理拓扑。kT1L