華南理工大學(xué)數(shù)字通信原理實(shí)驗(yàn)思考題參考答案.doc

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AMI、HDB3碼實(shí)驗(yàn) 1、 說(shuō)明AMI碼和HDB3碼的特點(diǎn)，及其變換原則。 回答： AMI碼的特點(diǎn)：1、無(wú)直流成分，低頻成分也少 ，高頻成分少，信碼能量集中在fB/2處 ；2、碼型有了一定的檢錯(cuò)能力，檢出單個(gè)誤碼；3、當(dāng)連0數(shù)不多時(shí)可通過(guò)全波整流法提取時(shí)鐘信息，但是連0數(shù)過(guò)多時(shí)就無(wú)法正常地提出時(shí)鐘信息。 變換規(guī)則：二進(jìn)碼序列中“0”仍編為“0”；而二進(jìn)碼序列中的“1”碼則交替地變?yōu)椤?1”碼及“-1”碼 。 HDB3碼的特點(diǎn)：1、無(wú)直流成分，低頻成分也少 ，高頻成分少，信碼能量集中在fB/2處 ；2、碼型有了一定的檢錯(cuò)能力，檢出單個(gè)誤碼；3、可通過(guò)全波整流法提取時(shí)鐘信息。 變換規(guī)則： (1)二進(jìn)制信號(hào)序列中的“0”碼在HDB3碼中仍編為“0”碼，二進(jìn)制信號(hào)中“1”碼，在HDB3碼中應(yīng)交替地成+1和-1碼，但序列中出現(xiàn)四個(gè)連“0”碼時(shí)應(yīng)按特殊規(guī)律編碼； (2)二進(jìn)制序列中四個(gè)連“0”按以下規(guī)則編碼：信碼中出現(xiàn)四個(gè)連“0”碼時(shí)，要將這四個(gè)連“0”碼用000V或B00V取代節(jié)來(lái)代替(B和V也是“1”碼，可正、可負(fù))。這兩個(gè)取代節(jié)選取原則是，使任意兩個(gè)相鄰v脈沖間的傳號(hào)數(shù)為奇數(shù)時(shí)選用000V取代節(jié)，偶數(shù)時(shí)則選用B00V取代節(jié)。 2、 示波器看到的HDB3變換規(guī)則與書本上和老師講的有什么不同，為什么有這個(gè)差別。 回答:示波器上看到的HDB3編碼器的輸出P22點(diǎn)的波形比書本上的理論上的輸出波形要延時(shí)5個(gè)碼位。原因是實(shí)驗(yàn)電路中采用了由4個(gè)移位寄存器和與非門組成的四連零測(cè)試模塊去檢測(cè)二進(jìn)制碼流中是否有四連零，因此輸出的HDB3碼有5個(gè)碼位的延時(shí)。 3、 用濾波法在信碼中提取定時(shí)信息，對(duì)于HDB3碼要作哪些變換，電路中如何實(shí)現(xiàn)這些變換。 回答:首先，對(duì)HDB3碼進(jìn)行全波整流，把雙極性的HDB3碼變成單極性的歸零碼，這個(gè)在電路上是通過(guò)整流二極管實(shí)現(xiàn)的；然后，把歸零碼經(jīng)晶體管調(diào)諧電路進(jìn)行選頻，提取時(shí)鐘分量；最后，對(duì)提取的時(shí)鐘分量進(jìn)行整形來(lái)產(chǎn)生定時(shí)脈沖。 PCM實(shí)驗(yàn)思考題參考答案 1． PCM編譯碼系統(tǒng)由哪些部分構(gòu)成?各部分的作用是什么? 回答： 其中，低通濾波器：把話音信號(hào)帶寬限制為3.4KHz，把高于這個(gè)頻率的信號(hào)過(guò)濾掉。 抽樣：對(duì)模擬信號(hào)以其信號(hào)帶寬2倍以上的頻率進(jìn)行周期性的掃描，把時(shí)間上連續(xù)的信號(hào)變成時(shí)間上離散的信號(hào)。 量化：把經(jīng)抽樣得到的瞬時(shí)值進(jìn)行幅度離散化，即指定M個(gè)規(guī)定的電平，把抽樣值用最接近的電平標(biāo)示。 編碼：用二進(jìn)制碼組表示有固定電平的量化值。 譯碼：與編碼器的作用相反，把收到的PCM信號(hào)還原成相應(yīng)的PAM信號(hào)，實(shí)現(xiàn)數(shù)模變換。 2． 對(duì)PCM和△M系統(tǒng)的系統(tǒng)性能進(jìn)行比較，總結(jié)它們各自的特點(diǎn) ？ 回答： PCM系統(tǒng)編碼位數(shù)小于4，那么它的性能比低通截止頻率fL=3000Hz、信號(hào)頻率fk=1000Hz的△M系統(tǒng)差，如果編碼位數(shù)大于4，則隨著編碼位數(shù)的增大PCM系統(tǒng)相對(duì)于△M系統(tǒng)，其性能會(huì)越來(lái)越好。 誤碼性能，由于△M每一位誤碼僅表示造成σ的誤差，而PCM的每一位誤差會(huì)造成比較大的誤差，所以誤碼對(duì)PCM系統(tǒng)的影響要比△M系統(tǒng)嚴(yán)重些。這就是說(shuō)，為了獲得相同的性能，PCM系統(tǒng)將比△M系統(tǒng)要求更低的誤碼率。 3. 在實(shí)際的通信系統(tǒng)中收端(譯碼)部分的定時(shí)信號(hào)是怎樣獲取的? 回答:收端部分的定時(shí)信號(hào)有兩種獲取方法：外同步法（插入導(dǎo)頻法）和自同步法。 外同步法在發(fā)送的信號(hào)中插入頻率為碼元速率或碼元速率倍數(shù)的同步信號(hào)，接收端通過(guò)一個(gè)窄帶濾波器或其它處理方式分離出該信號(hào)實(shí)現(xiàn)位同步。 自同步法不需要發(fā)送專門的位同步導(dǎo)頻信號(hào)，接收端可以直接對(duì)接收信號(hào)通過(guò)某種變換提取位同步信號(hào)，這是數(shù)字通信系統(tǒng)中經(jīng)常用到的方法。主要有兩大類自同步方法：1、非線性變換濾波法：非歸零的二進(jìn)制隨機(jī)脈沖序列的頻譜中雖沒(méi)有位同步的頻率分量，但是可以通過(guò)非線性變換就會(huì)出現(xiàn)離散的位同步分量，然后用窄帶濾波器（或鎖相環(huán)）提取位同步頻率分量，便可以得到所需的位定時(shí)信號(hào)。2、位同步鎖相環(huán)：位同步鎖相環(huán)利用鑒相器比較接收碼元和本地產(chǎn)生的位同步信號(hào)之間的相位，若兩者相位不一致（超前或滯后），鑒相器就產(chǎn)生誤差信號(hào)去調(diào)整位同步信號(hào)的相位，直至獲得準(zhǔn)確的位同步信號(hào)為止。 FSK調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn) 2．估算本實(shí)驗(yàn)調(diào)制器后的通帶濾波器應(yīng)有多寬的通帶。 回答：△f=|f2-f1|+2fs=|125-100|+2*25=75KHz。 3．說(shuō)明本實(shí)驗(yàn)低通濾波器解調(diào)基帶的截止頻率，及帶通濾波器提取位定時(shí)的中心頻率。 回答：本實(shí)驗(yàn)低通濾波器解調(diào)基帶的截止頻率為25KHz，帶通濾波器提取位定時(shí)的中心頻率為25KHz。 4．從信碼中直接提取位同步是如何使信碼變換成含有位同步信息的? 回答：首先把信碼通過(guò)微分整流變成歸零脈沖之后，這些歸零脈沖中就含有fs=1/Ts位同步信號(hào)分量，經(jīng)一窄帶濾波器就可濾出此信號(hào)分量，再將它經(jīng)相位調(diào)整就可形成位同步脈沖。 5．為什么2.9位定時(shí)頻率抖動(dòng)大，而2.10頻率位定時(shí)抖動(dòng)小。 回答：本實(shí)驗(yàn)中我們選用了單T網(wǎng)絡(luò)作為濾波網(wǎng)絡(luò)，由于單T網(wǎng)絡(luò)頻帶不夠窄，Q值不夠高，導(dǎo)致提取的位同步信號(hào)（2.9測(cè)量點(diǎn)輸出的信號(hào)）有較大的抖動(dòng)，而2.10測(cè)量點(diǎn)輸出的信號(hào)是2.9輸出的信號(hào)經(jīng)一鎖相環(huán)窄帶濾波器進(jìn)行提純之后的信號(hào)，因?yàn)?.10頻率位定時(shí)抖動(dòng)小。 DPSK調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn) 2．設(shè)給定一碼組100110011100，畫出對(duì)這一碼組進(jìn)行2DPSK的調(diào)制和解調(diào)的波形圖。 回答： 3．為什么利用眼圖大致可以估計(jì)系統(tǒng)性能的優(yōu)劣? 回答：因?yàn)檠蹐D 的 “眼睛” 張開的大小反映著碼間串?dāng)_的強(qiáng)弱， “眼睛”張的 越大，且眼圖越端正，表示碼間串?dāng)_越??；反之表示碼間串?dāng)_越大。 　　當(dāng)存在噪聲時(shí)，噪聲將疊加在信號(hào)上，觀察到的眼圖的線跡會(huì)變得模糊不清。若同時(shí)存在碼間串?dāng)_ ， “眼睛”將 張開得更小。與無(wú)碼間串?dāng)_時(shí)的眼圖相比，原來(lái)清晰端正的細(xì)線跡，變成了比較模糊的帶狀線，而且不很端正。噪聲越大，線跡越寬，越模糊；碼間串?dāng)_越大，眼圖越不端正。 　　因此，可以從眼圖中看出碼間串?dāng)_的大小和噪聲的強(qiáng)弱，可以大致估計(jì)系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。 4. 簡(jiǎn)述同相正交環(huán)工作原理。 回答：如下圖所示，通過(guò)外力使得壓控振蕩器輸出的頻率為載波中心頻率，這時(shí)從壓控振蕩器輸出兩路相互正交的載波信號(hào)V1=cos(w0t+θ)和V2= sin(w0t+θ)到鑒相器，在鑒相器中V1和V2分別與2DPSK信號(hào)進(jìn)行模擬相乘得到V3=1/2m(t)*[cos(2w0t+θ)+cos(θ)]和V4=1/2m(t)*[sin(2w0t+θ)+sin(θ)]。V3、V4經(jīng)過(guò)低通濾波器濾除載波頻率以上的高頻分量，得到基帶信號(hào)V5=1/2m(t)*cos(θ) 和V6=1/2m(t)*sin(θ)。這時(shí)的基帶信號(hào)包含著碼元信號(hào)，無(wú)法對(duì)壓控振蕩器進(jìn)行控制，將V5、V6經(jīng)過(guò)一個(gè)模擬相乘器可得到去掉碼元信息之后的信號(hào)V7=1/8sin(2θ),即得到了反應(yīng)壓控振蕩器輸出信號(hào)與輸入載波間的相位差的控制電壓。 5.載波提取發(fā)生相位模糊時(shí)，必須用什么方法進(jìn)行解決? 回答：必須用差分編譯碼方法去除相位模糊問(wèn)題。