1、通信原理教学实验系统习题解答_教师使用 华中科技大学电信系- 1 -实验一1. 根据实验观察和纪录回答：（1）不归零码和归零码的特点是什么？（2）与信源代码中的“1”码相对应的 AMI 码及 HDB3 码是否一定相同？答：1）不归零码特点：脉冲宽度 等于码元宽度 Ts归零码特点： Ts2）与信源代码中的“1”码对应的 AMI 码及 HDB3 码不一定相同。因信源代码中的“1”码对应的 AMI 码“1” 、 “-1”相间出现，而 HDB3 码中的“1” ， “-1”不但与信源代码中的“1”码有关，而且还与信源代码中的“0”码有关。举例：信源代码 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0
2、 0 0 0 0 1AMI 1 0 0 0 0 -1 1 0 0 0 0 -1 0 0 0 0 0 1HDB3 1 0 0 0 1 -1 1 -1 0 0 -1 1 0 0 0 1 0 -12. 设代码为全 1，全 0 及 0111 0010 0000 1100 0010 0000，给出 AMI 及 HDB3 码的代码和波形。答：信息代码 1 1 1 1 1 1 1AMI 1 -1 1 -1 1 -1 1HDB3 1 -1 1 -1 1 -1 1信息代码 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 AMI 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 HDB3 0 0 0 1 -
3、1 0 0 1 -1 0 0 1 -1信息代码 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0AMI 0 1 -1 1 0 0 -1 0 0 0 0 0 1 -1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0HDB3 0 1 -1 1 0 0 -1 0 0 0-1 0 1 -1 1 0 0 1 -1 0 0 0 1 03. 总结从 HDB3 码中提取位同步信号的原理。答： 位 同 步 信 号HDB3整 流 窄 带 带 通 滤 波 器 整 形 移 相HDB3 中不含有离散谱 fS(fS在数值上等于码速率)成分。整流后变为一个占空比等于 0.5 的单极性归
4、零码，其连 0 个数不超过 3，频谱中含有较强的离散谱 fS 成分，故可通过窄带带通滤波器得到一个相位抖动较小的正弦信号，再经过整形、移相后即可得到合乎要求的位同步信号。通信原理教学实验系统习题解答_教师使用 华中科技大学电信系- 2 -4. 试根据占空比为 0.5 的单极性归零码的功率谱密度公式说明为什么信息代码中的连 0 码越长，越难于从 AMI 码中提取位同步信号，而 HDB3 码则不存在此问题。答： = 0.5 TS 时单极性归零码的功率谱密度为：)mf(|)f(PG|f2(|oP|p1)(Ps1m2ss 2s 式中 在数值上等于码速率，P 为“1”码概率STG(f)为 = 0.5 T
5、S 的脉冲信号的富氏变换)fs2(a1SSSf1/inf)(f)( p2PS将 HDB3 码整流得到的占空比为 0.5 的单极性归零码中连“0”个数最多为 3 ，而将 AMI 码整流后得到的占空比为 0.5 的单极性归零码中连 “0”个数与信息代码中连“0”个数相同。所以信息代码中连“0”码越长，AMI 码对应的单极性归零码中 “1”码出现概率越小，f S 离散谱强度越小，越难于提取位同步信号。而 HDB3 码对应的单极性归零码中“1”码出现的概率大，f S 离散谱强度大，于提取位同步信号。实验二1. 设绝对码为全 1、全 0 或 1001 1010，求相对码。答：绝对码 11111，0000
6、0，10011010相对码 10101，00000，11101100或 01010，11111，000100112. 设相对码为全 1、全 0 或 1001 1010，求绝对码。答：绝对码 11111，00000，10011010相对码 00000，00000，01010111通信原理教学实验系统习题解答_教师使用 华中科技大学电信系- 3 -或 10000，10000，110101113. 设信息代码为 1001 1010，载频分别为码元速率的 1 倍和 1.5 倍，画出 2DPSK及 2PSK 信号波形。4. 总结绝对码至相对码的变换规律、相对码至绝对码的变换规律并设计一个由相对码至绝对码
7、的变换电路。答： 绝对码至相对码的变换规律“1”变“0”不变，即绝对码的“1”码时相对码发生变化，绝对码的“0”码时相对码不发生变化。此为信号差分码。 相对码至绝对码的变换规律相对码的当前码元与前一码元相同时对应的当前绝对码为“0”码，相异时对应的当前绝对码为“1”码。5. 总结 2DPSK 信号的相位变化与信息代码之间的关系以及 2PSK 信号的相位变化与信息代码之间的关系。答：2DPSK 信号的相位变化与绝对码（信息代码）之间的关系是：“1 变 0 不变” ，即“1”码对应的 2DPSK 信号的初相相对于前一码元内 2DPSK信号的末相变化 180， “0”码对应的 2DPSK 信号的初相
8、与前一码元内 2DPSK 信号的末相相同。2PSK 信号的相位变化与相对码（信息代码）之间的关系是：“异变同不变” ，即当前码元与前一码元相异时则当前码元内 2PSK 信号的初相相对于前一码元内 2PSK 信号的末相变化 180。相同时则码元内 2PSK 信号的初相相对于前一码元内 2PSK 信号的末相无变化。通信原理教学实验系统习题解答_教师使用 华中科技大学电信系- 4 -实验三1. 总结模拟锁相环锁定状态及失锁状态的特点。答：模拟环锁定状态的特点：输入信号频率与反馈信号频率相等，鉴相器输出电压为直流。模拟环失锁状态的特点：鉴相器输出电压为不对称的差拍电压。2. 设 K0=18 Hz/V
9、，根据实验结果计算环路同步带 f H 及捕捉带 f P 。答：代入指导书中的“3 式”计算，例：V 1=12V，则 f H =186=108HzV 2=8V，则 fP =184=72Hz3. 由公式 及 计算环路参数 n和 ，式16825o)(CRKdnn2168中 Kd =6V/rad，K o=218 rad/sv，R 25 =2104 ，R 68 =5103 ，C 11=2.210-6 F 。 （ fn= n/2 应远小于码速率， 应大于 0.5 )。答： rad10.)150(68634n 远小于码速率 170.5（波特）Hz.72f6.634. 总结用平方环提取相干载波的原理及相位模糊
10、现象产生的原因。答：2DPSK平 方 模 拟 环 2滤 波 ， 移 相 或tCosc平方运算输出信号中含有 2fC 离散谱，模拟环输出信号频率等于 2fC，二分频，滤波后得到相干载波。2 电路有两个初始状态，导致提取的相干载波有两种相反的相位状态。通信原理教学实验系统习题解答_教师使用 华中科技大学电信系- 5 -实验四1. 设绝对码为 1001101，相干载波频率等于码速率的 1.5 倍，根据实验观察得到的规律，画出 CAR-OOT 与 CAR 同相、反相时 2DPSK 相干解调 MU、LPF、BS、BK、AK 波形示意图，总结 2DPSK 克服相位模糊现象的机理。答：当相干载波为-cos
11、C t 时，MU、LPF 及 BK 与载波为 cos C t 时的状态反相，但 AK 仍不变（第一位与 BK 的起始电平有关） 。2DPSK 系统之所能克服相位模糊现象，是因为在发端将绝对码变为了相对码，在收端又将相对码变为绝对码，载波相位模糊可使解调出来的相对码有两种相反的状态，但它们对应的绝对码是相同的。实验五1. 数字环位同步器输入 NRZ 码连“1”或连“0”个数增加时，提取的位同步信号相位抖动增大，试解释此现象。答：输入 NRZ 码连“1”或连“0”个数增加时，鉴相器输出脉冲的平均周期增大，数字环路滤波器输出的控制信号平均周期增大，即需经过更长的时间才对 DCO 的相位调整一次。而
12、DCO 输出的位同步信号重复频率与环路输入的 NRZ 码的码速率之间有一定的误差，当对 DCO 不进行相位调整时，其输出信号的上升沿与码元中心之间的偏差将不断增大，相位调节时间间隔越长这种偏差越大，即位同步信号相位抖动越大。2. 设数字环固有频差为 f，允许同步信号相位抖动范围为码元宽度 TS的 倍，求同步保持时间 tC及允许输入的 NRZ 码的连“1”或“0”个数最大值。答：tC 时间内由固有频差产生的相位误差为 f tC， 时间可等效为相位值为4s，故2f2t2tf4cc 即在 tC 时间内不对 DCO 进行相位调节，位同步信号抖动范围小于 。CT设允许输入的 NRZ 码的连“1”或连“0
13、”最大个数为 M，鉴相 N 次后 DLF 才有一个输出信号即对 DCO 进行一次相位调节，则 ftmTsc2fNTsm23. 数字环同步器的同步抖动范围随固有频差增大而增大，试解释此现象。通信原理教学实验系统习题解答_教师使用 华中科技大学电信系- 6 -答：固有频差越大，DCO 输出位同步信号与环路输入信号之间的相位误差增大得越快，而环路对 DCO 的相位调节时间间隔，平均值是不变的（当输入信号一定时） ，故当固有频差增大时，位同步信号的同步抖动范围增大。4. 若将 AMI 码或 HDB3 码整流后作为数字环位同步器的输入信号，能否提取出位同步信号？为什么？对这两种码的信息代码中的连“1”个
14、数有无限制？对 AMI 码的信息代码中连“0”个数有无限制？对 HDB3 码的信息代码中连“0”个数有无限制？为什么？答：能。因为将 AMI 码或 HDB3 码整流后得到的是一个单极性归零码，其上升沿收使鉴相器输出高电平，从而使位同步正常工作。对这种码的信息代码连“1”个数无限制，因连“1”代码对应 AMI 码及 HDB3 码为宽度等于码元宽度一半的正脉冲或负脉冲，整流后全为占空比为 0.5 的正脉冲，脉冲上升沿个数等于信息代码“1”码个数。对 AMI 码的信息代码中连“0”个数有限制，因 AMI 码连“0”个数等于信息代码连“0”个数，不产生脉冲，也就没有上升沿。对 HDB3 码的信息代码中
15、连“0”个数无限制，因为不管信息代码连“0”个数有多大，HDB 3 码中连“0”个数最多为 3。即鉴相器在四个码元内至少工作一次。6. 试解释本实验使用的数字锁相环快速捕捉机理，并与超前滞后型数字环比较。答：本实验中可对 DCO 的分频比任意调节，一次调节就可使环路锁定，而在超前滞后型数字环中每次调节只能使 DCO 的分频比增大 1 或减 1，需多次调节才能使环路锁定。实验六2. 本实验中同步器由同步态转为捕捉态时24 信号相位为什么不变？答：因判决器无输出，与门 4 无输出，故24（24 分频）电路无复位脉冲，其输出的24 信号相位保持不变。3. 同步保护电路是如何使假识别信号不形成假同步信
16、号的？答：假识别信号与或门输出信号不同步，与门 1 输出中无假识别信号。因而，假识别信号不能通过与门 4，所以单稳输出信号仅与中负同步码对应的识别信号有关，而与假识别无关，这样假识别信号就不能形成假同步信号。通信原理教学实验系统习题解答_教师使用 华中科技大学电信系- 7 -实验七1.本实验系统中，为什么位同步信号在一定范围内抖动时并不发生误码？位同步信号的这个抖动范围大概为多少？在图 7-5 所示的实际通信系统中是否也存在此现象？为什么。答：本实验系统中信道是理想的，无噪声且无码间串扰，只要位同步抖动范围不超过码元宽度就不会发生误码（当 BD 处于 NRZ 码中间时） 。图 7-5 所示实际
17、通信系统中则不存在这种现象。在那里即使位同步信号无任何抖动，由于信道噪声不可能为零，必然有误码。而位同步信号抖动范围越大误码率越大。2.帧同步信号在对复用数据进行分接时起何作用，用实验结果加以说明。答：帧同步信号可以确保分接器对时分复用信号进行正确分接。实验八1.画出 2DPSK 系统七个模块的信号连接图，标出信号流向。答：其中手工接线有五根： 解调模块 CM 提供给 位同步模块（接位同步模块的 S-IN点） ；位同步模块 BS-OUT 分别接 解调模块 BS-IN 点 和 帧同步模块 BS-IN 点；解调模块 AK-OUT 分别接 帧同步模块 S-IN 点 和 终端模块 S-IN 点。2.位
18、同步信号的上升沿为什么要处于 2DPSK 解调器或 2FSK 解调器的低通滤波器输出信号的码元中心？答：通常低通滤波器输出信号在码元中间幅度最大，噪声容限大，因而位同步信号上升沿对准码元中间可使误码率最小。4.此 2DPSK 实验系统中，若不能正确传输两路数据，排除故障的最优步骤是什么？答：通信原理教学实验系统习题解答_教师使用 华中科技大学电信系- 8 -依照信号流程检查各单元，找出故障产生点，予以排除。0）检查电源输出和接线；1）信源单元帧同步识别码设置是否正确（K1 应设置为1110010） ；2）载波同步单元的锁相环是否完全锁定（调节可变电容使 Ud 处于同步带中间）3）2DPSK 解
19、调单元 MU、LPF 波形以及 Vc 电压设置是否正确（调节电位器使MU、LPF 波形符合要求，Vc 处于 LPF 中值） ；4）位同步单元锁相环是否正确锁定（调节可变电容使 BS-OUT 抖动足够小） ；实验九2. 设 PCM 通信系统传输两路话音，每帧三个时隙，每路话音各占一个时隙，另一个时隙为帧同步时隙，使用 TP3057 编译码器。求：(1) 编码器的抽样信号频率及时钟信号频率，以及两个抽样信号之间的相位关系。(2) 时分复用信号码速率、帧结构。(3) 采用 PCM 基带传输，线路码为 HDB3 码，设计此通信系统的详细方框图以及PCM 编译码电路。(4) 采用 PCM/2DPSK 频带传输，设计此通信系统的详细方框图。答：（1）抽样信号频率为 8KHz ，时钟信号频率为 192KHz ；通信原理教学实验系统习题解答_教师使用 华中科技大学电信系- 9 -实验十1. 画出抽样频率分别为 8K/4K/2KHz 时，理想话音抽样器的输出信号频谱示意图（话音信号频率范围为 0.3K3.4KHz） 。答：通信原理教学实验系统习题解答_教师使用 华中科技大学电信系- 10 -* 阴影表示频谱混叠
