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
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。
现代通信技术基础题库
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。
第三章模拟信号的数字化传输
非均匀量化：所谓非均匀量化，指当信号幅度小时，量化台阶也小，信号幅度大时，量化台阶也大，以改善量化性能。
• 3.2.4 自适应差分脉冲编码调制
● 发展过程：1972年CCITT制定了G.711 64kb/s PCM语音编码标准，CCITT G.711A规 定的A律和μ律PCM采用非线性量化，在64kb/s的速率语音质量能够达到网络等级，当前 已广泛应用于各种数字通信系统中。由于它是一维统计语音信号，当速率进一步减小时， 将达不到网络等级所要求的话音质量。对于许多应用，尤其在长途传输系统中，64kb/s 的速率所占用的频带太宽以至通信费用昂贵，因此人们一直寻求能够在更低的速率上获 得高质量语音编码质量的办法。于是在1984年CCITT又提出了32kb/s标准的G.721 ADPCM 编码。ADPCM充分地使用了语音信号样点间的相关性，利用自适应预测和量化来解决语 音信号的非平稳特点，在32kb/s速率上能够给出符合公用网的要求的网络等级语音质量。
• PCM是一种最典型的语音信号数字化的波形编码方式，其系统原理，首先，在发送端 进行波形编码 (主要包括抽样、量化和编码三个过程)，把模拟信号变换为二进制码
组。编码后的PCM码组的数字传输方式可以是直接的基带传输，也可以是调制后的调
制传输。在接收端，二进制码组经译码后还原为量化后的样值脉冲序列，然后经低通
P6
+
1）
8
×本段长度
第8个比较电平=本段的起始电平+（1
2
声音的数字化流程
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。
数字技术基础-模拟信号的数字化
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。
通信原理 第四章 模拟信号的数字化
8 7 6
12
11 10
1100
1011 1010 1001
段落码 c2 c3 c4
111 110 101
9
8
7 6 5
1000
0111 0110 0101
5
4 3 2
100
011 010 001
4
3 2 1
0100
0011 0010 0001
1
000
0
0000
18
4.4.3 PCM系统的量化噪声
2 b 2 mi a i 1 mi 1 M
式中，sk为信号的抽样值，即s(kT) sq为量化信号值，即sq(kT) f(sk)为信号抽样值sk的概率密度 E表示求统计平均值 M为量化电平数 mi a iv
q i a i v
v 2
求信号sk的平均功率 ：
S E ( s k ) s k f ( s k )dsk
S / Nq 22(B/fH )
上式表明，PCM系统的输出信号量噪比随系统的带宽 B按指数规律增长。
19
4.5 差分脉冲编码调制
4.5.1差分脉冲编码调制(DPCM)的原理
线性预测基本原理
线性预测 利用前面的几个抽样值的线性组合来预测当前的抽样值 预测误差 当前抽样值和预测值之差 由于相邻抽样值之间的相关性，预测值和抽样值很接近，即误 差的取值范围较小。 对较小的误差值编码，可以降低比特率。
正极性
负极性
折叠二进制码的特点： 有映像关系，最高位可以表示极性，使编码电路简化； 误码对小电压影响小，可减小语音信号平均量化噪声。
17
13折线法中采用的折叠码
教科版高中信息技术必修-信息技术基础：模拟信号的数字化过程
模拟信号的数字化过程也称为模拟/数字转换的过 程，也就是说将模拟信号转换为数字信号，这个过 程称之为模数转换，常用A/D表示。
若要通过计算机处理或回放这些波形声音的模拟信 号，必须先用模数转换器(ADC) 把它们转换成数字 信号，然后才可以进行处理或者存储；回放时，则 须用数模转换器(DAC) 把数字信号还原成波形声音 的模拟信号，然后再回放。这个过程就是声音的数 字化技术。
语音信息的采集与数字化 采样------量化------编码
为实现A／D转换，需要把模拟信号波形进行分割，以
采 转变成数字信号，这种方法称为采样（Sampling）。
样 采样频率是指录音设备在一秒钟内对声音信号的采样次数，
采样频率越高声音的还原就越真实越自然。
量化
量化： 由以上的采样过程可以看出，采样只解决了波形信号在时间坐标（既横轴） 上把一个波形切成若干个等分的数字化问题。但是每一等分的长方形的高是多少呢？ 即需要用某种数字化的方法来反映某一瞬间波形幅度的电压值的大小（即切分出的 矩形的高），它的值的大小将以数字化形式被存储在计算机中，换言之，我们把对 波形幅度的数字化过程称之为"量化"。
每秒钟数字化后的声音数据量由下式给出： 每秒声音的数据量=采样频率＊采样精度＊声道数/8（字节）
离散信号--脉冲数 字信号。这种脉冲数 字信号可以一定的方 式进行编码，形成计 算机内部运行的数据。
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模拟信号数字化的三个过程声音的数字化包括三大步骤：取样、量化、编码
以下是我找到的具体内容:
一取样
对连续信号按一定的时间间隔取样.
奈奎斯特取样定理认为,只要取样频率大于等于信号中所包含的最高频率的两倍,则可以根据其取样完全恢复出原始信号,这相当于当信号是最高频率时,每一周期至少要采取两个点.
但这只是理论上的定理,在实际操作中,人们用混叠波形,从而使取得的信号更接近原始信号.
二量化
取样的离散音频要转化为计算机能够表示的数据范围,这个过程称为量化.
量化的等级取决于量化精度,也就是用多少位二进制数来表示一个音频数据.一般有8位,12位或16位.量化精度越高,声音的保真度越高.以8位的举例稍微说明一下其中的原理.若一台计算机能够接收八位二进制数据,则相当于能够接受256个十进制的数,即有256个电平数,用这些数来代表模拟信号的电平,可以有256种,但是实际上采样后的某一时刻信号的电平不一定和256个电平某一个相等,此时只能用最接近的数字代码表示取样信号电平.
三编码
对音频信号取样并量化成二进制,但实际上就是对音频信号进行编码,但用不同的取样频率和不同的量化位数记录声音,在单位时间中,所需存贮空间是不一样的.波形声音的主要参数包括：取样频率.量化位数.声道数.压缩编码方案和数码率等,未压缩前,波形声音的码率计算公式为：波形声音的码率=取样频率*量化位数*声道数/8.波形声音的码率一般比较大,所以必需对转换后的数据进行压缩.常见的方案有如下几种：
（1）第一代全频带声音编码
脉冲编码调制制（ pulse code modulation ,pcm ）最简单最基本的编码方法,直接赋予取样点一个代码,没有进行压缩,存贮空间大,优点是音质好.
（2）第二代全频带声音压缩编码
mpeg—1的声音压缩编码是国际上第一个高保真声音数据压缩的国际标准,分为三个层次：层1主要用于数字盒式录音磁带；层2主要应用于数字音频广播.vcd.dvd等；层3主要应用于internet网上高品质声音的传输和mp3音乐.
mpeg—2的声音压缩编码采用与mpeg—1相同的声音编译码器,但能支持5.1声道和7.1声道的环绕立体声.
杜比数字ac—3是多声道全频带声音编码系统,它提供5个全频带声道,及第6个用以表现超低音效果的.1声道.6个声道的信息在制作和还原的过程中全部实现数字化,具有真正的立体声效果,主要应用于家庭影院.dvd和数字电视中.。