Difference between revisions of "Aufgaben:Exercise 1.2Z: Puls Code Modulation"

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'''(1)'''&nbsp;  Richtig sind die <u>Lösungsvorschläge 1, 2 und 4</u>:
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'''(1)'''&nbsp;  Correct are the <u>solutions 1, 2 and 4</u>:
*Das Quellensignal&nbsp; ${q(t)}$&nbsp; ist analog, also ''wert- und zeitkontinuierlich''.  
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*The source signal&nbsp; ${q(t)}$&nbsp; is analog, i.e. '' time- and value-continuous''.  
 
*Im Allgemeinen macht es keinen Sinn, ein deterministisches Signal zu übertragen.  
 
*Im Allgemeinen macht es keinen Sinn, ein deterministisches Signal zu übertragen.  
 
*Für die mathematische Beschreibung eignet sich ein deterministisches Quellensignal &ndash; wie zum Beispiel ein periodisches Signal &ndash; besser als ein Zufallssignal.  
 
*Für die mathematische Beschreibung eignet sich ein deterministisches Quellensignal &ndash; wie zum Beispiel ein periodisches Signal &ndash; besser als ein Zufallssignal.  
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'''(2)'''&nbsp;  Richtig sind die <u>Lösungsvorschläge 2 und 3</u>:
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'''(2)'''&nbsp;  Correct are the <u>solution suggestions 2 and 3</u>:
 
*Das Signal&nbsp; $q_{\rm A}(t)$&nbsp; nach der Abtastung ist weiterhin&nbsp; ''wertkontinuierlich'', aber nun&nbsp; ''zeitdiskret''.  
 
*Das Signal&nbsp; $q_{\rm A}(t)$&nbsp; nach der Abtastung ist weiterhin&nbsp; ''wertkontinuierlich'', aber nun&nbsp; ''zeitdiskret''.  
 
*Die Abtastfrequenz&nbsp; $f_{\rm A}$&nbsp; ist dabei durch das so genannte&nbsp; ''Abtasttheorem''&nbsp; vorgegeben.  
 
*Die Abtastfrequenz&nbsp; $f_{\rm A}$&nbsp; ist dabei durch das so genannte&nbsp; ''Abtasttheorem''&nbsp; vorgegeben.  
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'''(3)'''&nbsp;  Richtig sind die <u>Lösungsvorschläge 1 und 3</u>:
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'''(3)'''&nbsp;  Correct are the <u>solution suggestions 1 and 3</u>:
 
*Das quantisierte Signal&nbsp; $q_{\rm Q}(t)$&nbsp; ist zeit- und wertdiskret, wobei die Stufenzahl&nbsp; $M = 2^8 = 256$&nbsp; beträgt.  
 
*Das quantisierte Signal&nbsp; $q_{\rm Q}(t)$&nbsp; ist zeit- und wertdiskret, wobei die Stufenzahl&nbsp; $M = 2^8 = 256$&nbsp; beträgt.  
*Ein Binärsignal ist dagegen ein wertdiskretes Signal mit der Stufenzahl&nbsp; $M = 2$.  
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*A binary signal, on the other hand, is a discrete value signal with the number of steps&nbsp; $M = 2$.  
  
  

Revision as of 20:34, 13 August 2020


Components of pulse code modulation

All modern communication systems are digital. The principle of digital transmission of speech signals goes back to  Alec Reeves , who invented the so-called  Pulscodemodulation  (PCM)  already at 1938.

On the right you see the (simplified) block diagram of the PCM transmitter with three functional units:

  • The band-limited speech signal  ${q(t)}$  is sampled, where the  Abtasttheorem  is observed, and yields the sampled signal  $q_{\rm A}(t)$.
  • Each sample  $q_{\rm A}(t)$  is mapped to one of  $M = 2^N$  and results in the quantized signal  $q_{\rm Q}(t)$.
  • Each individual quantized value is represented by a code sequence of  $N$  binary symbols and results in the coded signal  $q_{\rm C}(t)$.


In this task only the different signals of the PCM transmitter are to be classified. Later tasks will deal with other properties of pulse code modulation.




Notes:   This task belongs to the chapter  Klassifizierung von Signalen.


Questions

1

Which of the statements are true for the source signal  ${q(t)}$ ?

In normal operation  ${q(t)}$  is a stochastic signal.
A deterministic source signal is only useful in test operation or for theoretical investigations.
${q(t)}$  is a time-discrete signal.
${q(t)}$  is a continuous value signal.

2

Which of the statements apply to the sampled signal  $q_{\rm A}(t)$ ?

$q_{\rm A}(t)$  is a discrete-valued signal.
$q_{\rm A}(t)$  is a time-discrete signal.
The higher the maximum frequency of the message signal, the higher the sampling rate must be selected.

3

Which statements are true for the quantized signal  $q_{\rm Q}(t)$  if  $N = 8$  is taken as a base?

$q_{\rm Q}(t)$  is a time-discrete signal.
$q_{\rm Q}(t)$  is a discrete-valued with signal  $M = 8$  possible values.
$q_{\rm Q}(t)$  is a discrete-valued with signal  $M = 256$  possible values.
$q_{\rm Q}(t)$  is a binary signal.

4

Which statements are true for the coded signal  $q_{\rm C}(t)$  if  $N = 8$  is taken as a basis?

$q_{\rm C}(t)$  is a time-discrete signal.
$q_{\rm C}(t)$  is a discrete-valued signal with  $M = 8$  possible values.
$q_{\rm C}(t)$  is a binary signal.
When sampling at distance  $T_{\rm A}$  the bit duration is  $T_{\rm B} = T_{\rm A}$.
For sampling at distance  $T_{\rm A}$  the bit duration is  $T_{\rm B} = T_{\rm A}/8$.


Solutions

(1)  Correct are the solutions 1, 2 and 4:

  • The source signal  ${q(t)}$  is analog, i.e. time- and value-continuous.
  • Im Allgemeinen macht es keinen Sinn, ein deterministisches Signal zu übertragen.
  • Für die mathematische Beschreibung eignet sich ein deterministisches Quellensignal – wie zum Beispiel ein periodisches Signal – besser als ein Zufallssignal.
  • Deterministische Signale werden auch für den Testbetrieb herangezogen, um erkannte Fehlfunktionen rekonstruieren zu können.


(2)  Correct are the solution suggestions 2 and 3:

  • Das Signal  $q_{\rm A}(t)$  nach der Abtastung ist weiterhin  wertkontinuierlich, aber nun  zeitdiskret.
  • Die Abtastfrequenz  $f_{\rm A}$  ist dabei durch das so genannte  Abtasttheorem  vorgegeben.
  • Je größer die maximale Frequenz  $f_{\rm N,\,max}$  des Nachrichtensignals ist, desto größer muss  $f_{\rm A} ≥ 2 \cdot f_{\rm N,\,max}$  gewählt werden.


(3)  Correct are the solution suggestions 1 and 3:

  • Das quantisierte Signal  $q_{\rm Q}(t)$  ist zeit- und wertdiskret, wobei die Stufenzahl  $M = 2^8 = 256$  beträgt.
  • A binary signal, on the other hand, is a discrete value signal with the number of steps  $M = 2$.



(4)  Richtig sind hier die Lösungsvorschläge 1, 3 und 5:

  • Das codierte Signal  $q_{\rm C}(t)$  ist binär  $($Stufenzahl  $M = 2)$  mit Bitdauer  $T_{\rm B} = T_{\rm A}/8$.