通信原理實驗習(xí)題解答

1、實驗一1.根據(jù)實驗觀察和紀(jì)錄回答：(1)不歸零碼和歸零碼的特點是什么(2)與信源代碼中的“ 1”碼相對應(yīng)的 AMI碼及HDB碼是否一定相同答：1)不歸零碼特點：脈沖寬度等于碼元寬度Ts歸零碼特點： Ts2)與信源代碼中的“1”碼對應(yīng)的AMI碼及HDB碼不一定相同。因信源代碼中的 T 碼對應(yīng)的AMI碼“ 1”、“-1 ”相間出現(xiàn)，而 HDB3碼中的“ 1”，“-1”不但與信源代碼中 的“1”碼有關(guān)，而且還與信源代碼中的“0”碼有關(guān)。舉例：信源代碼 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1AMI 1 0 0 0 0-1 1 00 0 0 -1 0 0 0 0 0 1H

2、DB 1 0 0 01 -1 1 -10 0 -1 1 0 0 0 1 0 -12.設(shè)代碼為全1,全0及0111 0010 0000 1100 0010 0000 ，給出AMI及HDB碼的 代碼和波形。答：信息代碼 111 11 11AMI 1-11 -1 1-1 1HDB 31 -1 1-1 1-1 1信息代碼 0 0 00 0 00 0 00 0 0 0AMI 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0HDB30 0 0 1-10 0 1 -10 01 -1信息代碼 01 1 1 0 0 1 00 0 0 0 1 10 00 0 10 0 000AMI0 1 -1 1 0 0 -1

3、0 0 0 0 0 1-1 0 0 0 01 0 000 0HDB 30 1 -1 1 0 0 -10 0 0-1 0 1-1 10 0 1-1 0 00- 103.總結(jié)從HDB碼中提取位同步信號的原理。HDB中不含有離散譜fs(fs在數(shù)值上等于碼速率)成分。整流后變?yōu)橐粋€占空比等于 的單極性歸零碼，其連 0個數(shù)不超過3,頻譜中含有較強的離散譜 fs成分，故可通過窄 帶帶通濾波器得到一個相位抖動較小的正弦信號，再經(jīng)過整形、移相后即可得到合乎要 求的位同步信號。4.試根據(jù)占空比為的單極性歸零碼的功率譜密度公式說明為什么信息代碼中的連碼越長，越難于從 AMI碼中提取位同步信號，而HDB碼則不存在此

4、問題。答：=T s時單極性歸零碼的功率譜密度為：2_2 2-Ps(f) 2fsp(1 p)|G(f)| fs |PG(o)|(f)2fs2 |PG(mfs)|2 (f mfs) m 11式中f S 在數(shù)值上等于碼速率，P為“ 1 ”碼概率TsG( f )為 =T s的脈沖信號的富氏變換1, f、G(f) sa() 2fs 2fsG(fs)1sa(T)2fs 2sin 一22fS /2SPs(fs)2p22(f fs)將HDB碼整流得到的占空比為的單極性歸零碼中連“0”個數(shù)最多為3 ,而將AMI碼整流后得到的占空比為的單極性歸零碼中連“0”個數(shù)與信息代碼中連 “0”個數(shù)相同。所以信息代碼中連“

5、0”碼越長，AMI碼對應(yīng)的單極性歸零碼中“ 1”碼出現(xiàn)概率越小，fs離散譜強度越小，越難于提取位同步信號。而HDB碼對應(yīng)的單極性歸零碼中“ 1”碼出現(xiàn)的概率大，fs離散譜強度大，于提取位同步信號。實驗二1 . 設(shè)絕對碼為全1、全0或1001 1010 ,求相對碼。絕對碼11111,00000,相對碼10101,00000,或01010,11111 ,000100112 .設(shè)相對碼為全1、全0或1001 1010 ,求絕對碼。答：絕對碼 11111 , 00000,相對碼 00000 , 00000, 01010111或 10000 , 10000,3 .設(shè)信息代碼為1001 1010,載頻分別

6、為碼元速率的 1倍和倍，畫出2DPSKM 2PSK 信號波形。4 .總結(jié)絕對碼至相對碼的變換規(guī)律、相對碼至絕對碼的變換規(guī)律并設(shè)計一個由相 對碼至絕對碼的變換電路。答：絕對碼至相對碼的變換規(guī)律“1”變“ 0”不變，即絕對碼的“ 1”碼時相對碼發(fā)生變化，絕對碼的“0”碼時相對碼不發(fā)生變化。一一此為信號差分碼。相對碼至絕對碼的變換規(guī)律相對碼的當(dāng)前碼元與前一碼元相同時對應(yīng)的當(dāng)前絕對碼為“0”碼，相異時對應(yīng)的當(dāng)前絕對碼為“ 1”碼。5 .總結(jié)2DPSK言號的相位變化與信息代碼之間的關(guān)系以及2PSK信號的相位變化與信息代碼之間的關(guān)系。答：2DPSK信號的相位變化與絕對碼（信息代碼）之間的關(guān)系是：“1變0不

7、變”，即“ 1”碼對應(yīng)的2DPSK信號的初相相對于前一碼元內(nèi) 2DPSK言號 的末相變化180, “0”碼對應(yīng)的2DPSKt號的初相與前一碼元內(nèi) 2DPSK言號的末相相同。2PSK信號的相位變化與相對碼（信息代碼）之間的關(guān)系是：“異變同不變”，即當(dāng)前碼元與前一碼元相異時則當(dāng)前碼元內(nèi) 2PSK信號的初相相對 于前一碼元內(nèi)2PSK信號的末相變化180。相同時則碼元內(nèi)2PSK信號的初相相對于前一 碼元內(nèi)2PSK信號的末相無變化。實驗三1. 總結(jié)模擬鎖相環(huán)鎖定狀態(tài)及失鎖狀態(tài)的特點。答：模擬環(huán)鎖定狀態(tài)的特點：輸入信號頻率與反饋信號頻率相等，鑒相器輸出電壓 為直流。模擬環(huán)失鎖狀態(tài)的特點：鑒相器輸出電壓為不

8、對稱的差拍電壓。2. 設(shè)Ko=18Hz/V ,根據(jù)實驗結(jié)果計算環(huán)路同步帶AfH及捕捉帶A fp。答： 代入指導(dǎo)書中的“ 3式”計算，例：AV1=12V,貝UA fH =18 X6=108HzAV2=8V,貝UA fp =18 X4=72Hz3. 由公式 nKdKo.(R25R68)C11R68c112n計算環(huán)路參數(shù)3 n和1式中4Kd =6V/rad ,Ko=2 兀 X18 rad/s v,R5 =2X10103 ,G1=X10-6F。3 n/ 2兀應(yīng)遠(yuǎn)小于碼速率，t應(yīng)大于 答：218 6.5 (2 104 5 103) 2.2 10 6111 radfn 17.6Hz 遠(yuǎn)小于碼速率(波特)

9、25 103 2.2 10 6111 0.64.總結(jié)用平方環(huán)提取相干載波的原理及相位模糊現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。答：ct或Cos c t平方運算輸出彳t號中含有 2fc離散譜，模擬環(huán)輸出信號頻率等于2fc,二分頻，濾波后得到相干載波。2電路有兩個初始狀態(tài)，導(dǎo)致提取的相干載波有兩種相反的相位狀態(tài)。實驗四1. 設(shè)絕對碼為1001101,相干載波頻率等于碼速率的倍，根據(jù)實驗觀察得到的 規(guī)律，畫出 CAR-OOTf CA叫相、反相時 2DPSK1干解調(diào) MU LPF、BS BK AK波形示 意圖，總結(jié)2DPS3服相位模糊現(xiàn)象的機理。答：當(dāng)相干載波為-cos coc t時，MU LPF及BK與載波為cos co

10、 c t時的狀態(tài)反相，但 AK 仍不變（第一位與 BK的起始電平有關(guān)）。2DPSK!（統(tǒng)之所能克服相位模糊現(xiàn)象，是因為 在發(fā)端將絕對碼變?yōu)榱讼鄬Υa，在收端又將相對碼變?yōu)榻^對碼，載波相位模糊可使解調(diào) 出來的相對碼有兩種相反的狀態(tài)，但它們對應(yīng)的絕對碼是相同的。實驗五2. 數(shù)字環(huán)位同步器輸入 NRZ碼連“1”或連“ 0”個數(shù)增加時，提取的位同步信號相位抖動增大，試解釋此現(xiàn)象。答：輸入NRZ碼連“1”或連“ 0”個數(shù)增加時，鑒相器輸出脈沖的平均周期增大，數(shù)字 環(huán)路濾波器輸出的控制信號平均周期增大，即需經(jīng)過更長的時間才對 DCO 勺相位調(diào)整一次。而DCO俞出的位同步信號重復(fù)頻率與環(huán)路輸入的NRM的碼速率

11、之間有一定的誤差，當(dāng)對DCO不進(jìn)行相位調(diào)整時，其輸出信號的上升沿與碼元中心之間的偏差將不斷增大， 相位調(diào)節(jié)時間間隔越長這種偏差越大，即位同步信號相位抖動越大。3. 設(shè)數(shù)字環(huán)固有頻差為A f,允許同步信號相位抖動范圍為碼元寬度Ts的刀倍，求同步保持時間tc及允許輸入的NRZ碼的連“ 1”或“0”個數(shù)最大值。答：tc時間內(nèi)由固有頻差產(chǎn)生的相位誤差為4 Af t c,Ts時間可等效為相位值為2,故4 f tc 2tc -2 f即在tc時間內(nèi)不對DCO進(jìn)行相位調(diào)節(jié)，位同步彳t號抖動范圍小于TCO設(shè)允許車入的NRZ碼的連“1”或連“ 0”最大個數(shù)為 M鑒相N次后DLF才有一個輸出信號即對DCO行一次相位

12、調(diào)節(jié)，則 mNTs tc 2 fm 2NTs f3 .數(shù)字環(huán)同步器的同步抖動范圍隨固有頻差增大而增大，試解釋此現(xiàn)象。答：固有頻差越大，DCO輸出位同步信號與環(huán)路輸入信號之間的相位誤差增大得越快,而環(huán)路對DCO的相位調(diào)節(jié)時間間隔，平均值是不變的（當(dāng)輸入信號一定時），故當(dāng)固有頻差增大時，位同步信號的同步抖動范圍增大。4 .若將AMI碼或HDB碼整流后作為數(shù)字環(huán)位同步器的輸入信號，能否提取出位同步信號為什么對這兩種碼的信息代碼中的連“1”個數(shù)有無限制對AMI 碼的信息代碼中連“0”個數(shù)有無限制對 HDB碼的信息代碼中連“ 0”個數(shù)有無限制為什么 答：能。因為將AMI碼或HDB碼整流后得到的是一個單極

13、性歸零碼，其上升沿收使鑒相器輸出高電平，從而使位同步正常工作。對這種碼的信息代碼連“1”個數(shù)無限制，因連“ 1”代碼對應(yīng)AMI碼及HDB碼為寬度等于碼元寬度一半的正脈沖或負(fù)脈沖，整流后全為占空比為的正脈沖，脈沖上升沿個數(shù)等于信息代碼“1 ”碼個數(shù)。對 AMI 碼的信息代碼中連“0”個數(shù)有限制，因AMI 碼連“ 0”個數(shù)等于信息代碼連“ 0”個數(shù)，不產(chǎn)生脈沖，也就沒有上升沿。對HDB碼的信息代碼中連“0”個數(shù)無限制，因為不管信息代碼連 “0”個數(shù)有多大，HDB碼中連“ 0”個數(shù)最多為3。即鑒相器在四個碼元內(nèi)至少工作一次。6. 試解釋本實驗使用的數(shù)字鎖相環(huán)快速捕捉機理，并與超前滯后型數(shù)字環(huán)比較。答

14、：本實驗中可對DCO勺分頻比任意調(diào)節(jié)，一次調(diào)節(jié)就可使環(huán)路鎖定，而在超前滯后型 數(shù)字環(huán)中每次調(diào)節(jié)只能使 DCO勺分頻比增大1或減1 ,需多次調(diào)節(jié)才能使環(huán)路鎖定。實驗六2 .本實驗中同步器由同步態(tài)轉(zhuǎn)為捕捉態(tài)時+24信號相位為什么不變答：因判決器無輸出，與門 4無輸出，故+ 24 （24分頻）電路無復(fù)位脈沖，其輸出的一 24 信號相位保持不變。3 . 同步保護電路是如何使假識別信號不形成假同步信號的 答：假識別信號與或門輸出信號不同步，與門1 輸出中無假識別信號。因而，假識別信號不能通過與門4，所以單穩(wěn)輸出信號僅與中負(fù)同步碼對應(yīng)的識別信號有關(guān)，而與假識別無關(guān)，這樣假識別信號就不能形成假同步信號。實驗

15、七1 .本實驗系統(tǒng)中，為什么位同步信號在一定范圍內(nèi)抖動時并不發(fā)生誤碼位同步 信號的這個抖動范圍大概為多少在圖7-5所示的實際通信系統(tǒng)中是否也存在此現(xiàn)象為什么。答：本實驗系統(tǒng)中信道是理想的，無噪聲且無碼間串?dāng)_，只要位同步抖動范圍不超過碼 元寬度就不會發(fā)生誤碼（當(dāng)BD處于NRZB中間時）。圖7-5所示實際通信系統(tǒng)中則不存在這種現(xiàn)象。在那里即使位同步信號無任何抖動,由于信道噪聲不可能為零，必然有誤碼。而位同步信號抖動范圍越大誤碼率越大。2 .幀同步信號在對復(fù)用數(shù)據(jù)進(jìn)行分接時起何作用，用實驗結(jié)果加以說明。答：幀同步信號可以確保分接器對時分復(fù)用信號進(jìn)行正確分接。實驗八1 .畫出2DPSK1（統(tǒng)七個模塊的

16、信號連接圖，標(biāo)出信號流向。答:. BS信源| 工NR2(AK)其中手工接線有五根：解調(diào)模塊CM提供給 位同步模塊（接位同步模塊的 S-IN點）；位同步模塊 BS-OUT分別接解調(diào)模塊 BS-IN點和幀同步模塊 BS-IN點；解調(diào)模塊 AK-OUT分另1J接幀同步模塊S-IN點和終端模塊S-IN點。2 .位同步信號的上升沿為什么要處于2DPSKB調(diào)器或2FSK解調(diào)器的低通濾波器輸出信號的碼元中心答：通常低通濾波器輸出信號在碼元中間幅度最大，噪聲容限大，因而位同步信號上升 沿對準(zhǔn)碼元中間可使誤碼率最小。4.此2DPS儂驗系統(tǒng)中，若不能正確傳輸兩路數(shù)據(jù)，排除故障的最優(yōu)步驟是什么答：依照信號流程檢查各

17、單元，找出故障產(chǎn)生點，予以排除。0）檢查電源輸出和接線；1）信源單元幀同步識別碼設(shè)置是否正確（ K1應(yīng)設(shè)置為X 1110010）；2）載波同步單元的鎖相環(huán)是否完全鎖定（調(diào)節(jié)可變電容使Ud處于同步帶中間）3） 2DPSKW調(diào)單元 MU LPF波形以及Vc電壓設(shè)置是否正確 （調(diào)節(jié)電位器使 MU LPF波形符合要求，Vc處于LPF中值)；BS-OUT抖動足夠小)；4)位同步單元鎖相環(huán)是否正確鎖定(調(diào)節(jié)可變電容使實驗九2.設(shè)PCM通信系統(tǒng)傳輸兩路話音，每幀三個時隙，每路話音各占一個時隙，另一 個時隙為幀同步時隙，使用TP3057編譯碼器。求：(1) 編碼器的抽樣信號頻率及時鐘信號頻率，以及兩個抽樣信號之間的相位關(guān)系。(2) 時分復(fù)用信號碼速率、幀結(jié)構(gòu)。(3) 采用PCM基帶傳輸，線路碼為 HDB3碼，設(shè)計此通信系統(tǒng)的詳細(xì)方框圖以