思考题

第三章  数字调制技术

实验一 FSK 传输系统实验

1 、 FSK 正交调制方式与传统的一般 FSK 调制方式有什么区别?  其有哪些特点?

 

   一般FSK调制方式产生FSK信号的方法根据输入的数据比特是0还是1，在两个独立的振荡器中切换。采用这种方法产生的波形在切换的适合相位是不连续的。正交FSK调制方式产生FSK信号的方法是：首先产生FSK基带信号，利用基带信号对单一载波振荡器进行频率调制。

    传统的FSK调制方式采用一个模拟开关在两个独立振荡器中间切换，这样产生的波形在码元切换点的相位是不连续的，而且在不同的频率下还需采用不同的滤波器，在应用上不方便。采用正交调制的优点在于 在不同的频率下可以自适应的将一个边带抑制掉，不需要专门设计滤波器，而且产生的波形相位也是连续的，从而具有良好的频谱特性。

2 、 TPi03 和TPi04 两信号具有何关系？

TPi03 和TPi04 分别是基带 FSK 输出信号的同相支路和正交支路信号。测量两信号的时域信号波形时将输入全 1 码（或全 0 码），两信号是满足正交关系。即：TPi03的信号与TPi04信号频率相同，相位相差90?

3、分析解调端的基带信号与发送端基带波形（TPi03）不同的原因？

这是由于解调端和发送端的本振源存在频差，实验时可以将解调器模块中的跳线置于右端，然后调节电位器，可以看出解调端基带信号与发送端趋于一致。

4、（思考）为什么在全 0 或全 1 码下观察不到位定时的抖动？

因为在全0全1码下接收数据没有跳变沿，译码器无论何时开始从译码均能正确译码，因此译码器无需调整，当然就看不到抖动了。

实验二 BPSK 传输系统实验

1、 写出眼图正确的观察方法；

对眼图的测试方法如下：用示波器的同步输入通道接收码元的时钟信号，用示波器的另一通道接在系统接收滤波器的输出端（例如 I 支路），然后调整示波器的水平扫描周期（或扫描频率），使其与接收码元的周

期同步。这时就可以在荧光屏上看到显示的图型很像人的眼睛，所以称为眼图

1）“眼睛”张开最大的时刻是最佳抽样时刻；

（2）中间水平横线表示最佳判决门限电平；

（3）阴影区的垂直高度表示接收信号振幅失真范围。

（4）“眼睛”的斜率表示抽样时刻对定时误差的灵敏度，斜率越陡，对定时误差的灵敏度要求越高，即要求抽样时刻越准确。

（5）在无噪声情况下，“眼睛”张开的程度，即在抽样时刻的上下两阴影区间的距离之半，为噪声容限；若在抽样时刻的噪声超过这个容限，就可能发生错误判决。所以利用眼图可大致估计系统性能的优劣。

2、 叙述 Nyquit 滤波作用。

    一种截止频率f_c等于采样率f的理想低通滤波器。通过Nyquist滤波，可以滤除2f、3f……附近的频率

    在实际通信系统中，通常采用 Nyquist 波形成形技术，它具有以下三方面的优点：

1、 发送频谱在发端将受到限制，提高信道频带利用率，减少邻道干扰；

2、 在接收端采用相同的滤波技术，对 BPSK 信号进行最佳接收；

3、 获得无码间串扰的信号传输；

3.思考：怎样的系统才是最佳的？匹配滤波器最佳接收机性能如何从系统指标中反映出来？采用什么手段测量？

匹配滤波器的最佳接收机性能可以通过系统的传输的信噪比，信道误码率等指标反映出来。

第四章   语音编码技术

实验一 PAM 编译码器系统

1、当fs＞2fh 和fs＜2fh 时，低通滤波器输出的波形是什么？总结一般规律。

 一般规律：当Fs>2Fh时，通过低通滤波器能无失真的恢复原始信号波形，而当Fs<2Fh时，则不能恢复出原始信号

实验三 CVSD 编码器和CVSD 译码器系统

1、 CVSD 编译码器系统由哪些部分组成？各部分的作用是什么？

CVSD 编码系统分别由 CVSD 发送模块和 CVSD 译码模块模块完成。CVSD 编码器模块将拟信号进行 CVSD 编码，转换为数字信号在信道上进行传输。CVSD 译码器模块将信道上接收到的数字信号进行 CVSD 码字译码处理，还原出模拟信号。

CVSD编码器主要由编码集成电路、运放、本地译码器、音节滤波器和非线性网络组成。

其中，运放的作用是将输入信号调整到需要的范围再进行信号处理；本地译码器是通过R806、R807、R808、C805和C804组成的积分网络完成本地译码；R813、R814和C806构成音节滤波器，用于对连码一致性脉冲进行平滑；U802B、D801、D802和周围电阻组成非线性网络，使得在大信号输入时，量化阶自适应的增加，实现斜率连续可变的自适应增量调制。

2、CVSD与△M相比性能有哪些提高？

△M是将信号瞬时值与前一个取样时刻的量化值之差进行量化，而且只对这个差值的符号进行编码，而不对差值的大小编码。它存在一个过载限制，那就是如果信号的斜率大于了，调制器将跟踪不上信号的变化，出现过载。

而CVSD在一定程度上缓解了这种过载情况的出现。它能自动检测增量并且自适应的调整量化阶电平（通过一致性检测实现），尽量使得调制器能够跟得上信号的变化。

3、根据实验结果，阐述可变斜率的调整过程。

起初，系统设定一个默认的量化阶电平。如果信号增加，那么对应编码位为1，如果信号连续增加使得编码为连续出现了3个1，那么系统通过一致性脉冲检测到这种情况之后，自动的增加量化阶电平，争取信号的增加在量化阶电平的范围之内。如果之后信号的增加小于了量化阶电平，那么对应的编码输出为0，如果信号的增加仍然大于量化阶电平，那么对应编码输入仍为1，系统仍要增加量化阶电平，直到信号的增加小于量化阶电平为止。如果信号变化的频率足够快，系统可能会跟踪不上信号的变化，使得输出编码会出现连续的1或连续的0，甚至出现拖尾，即与原来的信号出现了时间上的延迟。信号连续减小对应调整过程也是如此。

第五章  码型变换技术

实验一 AMI/HDB3 码型变换实验

1、总结 HDB3 码的信号特征

答：HDB3 码的全称是三阶高密度双极性码。没有直流分量，易于提取定时信号，译码简单。

2、（思考）AMI数据延时量测量因考虑到什么因素？

应该考虑数据周期的长短，采用周期性的短序列测量到的延时都是不准确的，因而很可能此时的延时t=nT+t₁,但是用示波器测量到得延时仅为t1，因此示波器测量的延时都是不准确的，而实际传输的数据都具有随机性，而且周期都很长，测量时不会出现上述错误。

3、 （思考）具有长连 0 码格式的数据在 AMI 编译码系统中传输会带来什么问题，如何解决？

 会造成收端无法提取位定时，因而不利于收端同步，在实际传输中需要将其转化成HDB3码才能进行传输。

4、 （思考）为什么在实际传输系统中使用HDB3 码？用其他方法行吗（如扰码）？

HDB3码具有良好的抗连0特性，有利于收端定时的提取，采用扰码也可以。

 

第二篇：通信原理实验 思考题

通信原理实验 思考题

第三章数字调制技术

实验一　ＦＳＫ传输系统实验

实验后思考题：

1．FSK正交调制方式与传统的FSK调制方式有什么区别？有哪些特点？

答：传统的FSK调制方式采用一个模拟开关在两个独立振荡器中间切换，这样产生的波形在码元切换点的相位是不连续的。而且在不同的频率下还需采用不同的滤波器，在应用上非常不方便。采用正交调制的优点在于在不同的频率下可以自适应的将一个边带抑制掉，不需要设计专门的滤波器，而且产生的波形相位也是连续的，从而具有良好的频谱特性。

2．TPi03 和 TPi04 两信号具有何关系？

答：正交关系

实验中分析：

P28 2. 产生两个正交信号去调制的目的。

答：在FSK 正交调制方式中，必须采用FSK 的同相支路与正交支路信号；不然如果只

   采一路同相FSK 信号进行调制，会产生两个FSK 频谱信号，这需在后面采用较复杂

   的中频窄带滤波器。用两个正交信号去调制，可以提高频带利用率，减少干扰。

4.（1）非连续相位 FSK 调制在码元切换点的相位是如何的。

答：不连续的，当包含 N（N 为整数）个载波周期时，初始相位相同的相邻码元的波形

   （为整数）个载波周期时， 和瞬时相位是连续的，当不是整数时，波形和瞬时相位

    也是可能不连续的。

P29 1.（2） 解调端的基带信号与发送端基带波形(TPi03)不同的原因？

    答：这是由于解调端与发送端的本振源存在频差，实验时可根据以下方法调整：将调模

    块中的跳线KL01置于右端，然后调节电位器WL01,可以看到解调端基带信号与发送端

    趋于一致。

    2.（2）思考接收端为何与发送端李沙育波形不同的原因？

    答：李沙育图形的形状与两个输入信号的相位和频率都有关。

    3. 为什么在全0或全1码下观察不到位定时的抖动？

    答：因为在全0或全1码下接收数据没有跳变沿，译码器无论从任何时刻开始译码均能正确译码，因此译码器无须进行调整，当然就看不到位定时的抖动了。

实验二 BPSK传输系统实验

实验后思考题：

1.写出眼图正确观察的方法。

答：眼图是指利用实验的方法估计和改善（通过调整）传输系统性能时在示波器上观察到的一种图形。

观察眼图的方法是：用一个示波器跨接在接收滤波器的输出端，然后调整示波器扫描周期，使示波器水平扫描周期与接收码元的周期同步，这时示波器屏幕上看到的图形像人的眼睛，故称为 “眼图”。从“眼图”上可以观察出码间串扰和噪声的影响，从而估计系统优劣程度。另外也可以用此图形对接收滤波器的特性加以调整，以减小码间串扰和改善系统的传输性能。 

GDS-3000系列可通过以下设置来测量眼图：

1）用边沿触发观测要测试的信号；

2）测量出信号的大致上升时间；

3) 选择触发类型为“上升与下降”，斜率改为升或降；

4) 将触阈值电平调整到恰当位置，最好低值在信号幅值的10%-20%，高值在80%-90%附近，来表示升降时间触发的阈值范围。

5）根据1步中所测出的信号上升时间的大小，选择触发时间小于该时间；

6）设置好以后的波形，波形积累效果不好，选择余晖“持续性”为几秒或更多，并且调高波形“强度”，看到眼图，就可以观察是否有异常信号发生；

7）为了使眼图效果更好，除了用平常的波形“灰阶”模式以外，还可以用波形“色温”模式，使波形的强度呈现蓝色或者红色的层次感。如果有偶发的异常信号产生，能以冷色蓝色来特别标识，能使测量轻松并且一目了然。

要简单测量眼图，可以使用基本的参数测量功能（Measure键）和光标（Cursor键）测量功能，简单分析通信信号的质量。

2. 叙述Nyquit滤波作用。

答：Nyquist设计准则为基带传输系统信号设计提供了一个方法。利用该准则一方面可以对信号的频谱进行限制，另一方面又不会产生码间串扰。

升余弦滤波器的传递函数为：

图Nyquist升余弦滤波基带传输频域与时域特性示意图

采用Nyquist波形成形技术后的波形频谱，发送频谱在发端受到限制，提高了信道频带利用率，减少了邻道干扰。

基带信号经过升余弦滤波后变为低通带限信号，可以消除码间串扰，但若未作成型滤波，就如同非归零码状态时的频谱，则会有明显的频谱泄露，容易造成严重的码间干扰。

实验中分析：

P46 1. 怎样的系统才是最佳的？匹配滤波器的最佳接收机性能如何从系统指标中反映出来？采用什么手段来测量？

     答：最佳基带系统可定义为消除码间串扰而且抗噪声性能最理想（错误概率最小）的系统。

         匹配滤波器的最佳接收机性能可以通过系统传输的信噪比、信道误码率等指标反映出来。

P47 1.（2） TPJ05与TPJ06波形有什么不同？根据电路原理图，分析解释其不同的原因。

    答：不同：TPJ06有眼图信号，而TPJ06看不到眼图信号。

原因：因为在BPSK解调中采用相干解调,可用下面的表达式来解释:设载波信号S(t)=a(t)cosωct,这里ωc=1.024MHz,在解调时两路正交信号和载波信号相乘来完成解调,分别为cosωct和sinωct，前者与之相乘后等于a(t)(1/2+1/2 .cos2ωct),其中第二项经低通滤波器后被滤掉，留下的第一项即为TPJ05的眼图信号，后者与之相乘后等于1/2 .a(t)sin2ωct, 经低通滤波器后完全被滤掉，所以在TPJ06看不到眼图信号。

P47 1.（3）加“匹配滤波”后，为什么发端眼图已发生变化，而收端TPN02的眼图没有变化(仅电平变化)？

　　 答：在JH5001中，系统的传输特性为升余弦滚降特性，其传递函数为：

       其可以通过在发射机端和接收机端采用同样的滤波器来实现，其频响为开根号升余弦响应。根据最佳接收原理，这种响应特性的分配提供了最佳接收方案。在选择“匹配滤波”之前，系统的滚降特性全部放在发端，此时看到的发端眼图非常理想，而且在最佳抽样时刻眼图是收敛的，在加“匹配滤波”后，系统将滚降特性按照最佳接收原理进行了分配，收、发均为开根号升余弦响应，因此发端眼图发生了变化(即此时看到的发端眼图在最佳抽样时刻是发散的)，而对于收端来讲，系统的传输特性不受其分配的影响，最终是发端和收端传输特性的乘积，仍然为升余弦滚降特性，所以收端眼图不会变化。

P49 12. 分析接收眼图信号的电平极性发生反转的原因。

    答：由于解调器载波存在相位模糊，导致了接收眼图信号也存在相位模糊，因此其电平极性就发生反转。

第四章  语音编码技术

实验一 PAM编译码器系统

实验后思考题：

2．和时，低通滤波器输出的波形是什么？总结一般规律。

答：当时，输出波形无失真地恢复输入波形，而当时，输出波形将发生混叠而失真。

实验中分析：

P56 3. 平顶抽样与自然抽样测量结果做比较。

    答：将理想抽样与平顶抽样对比可发现，两者均可以恢复出原始信号，但平顶抽样后，解调输出信号电平较理想抽样要高。

    4.信号混叠观测

    答：当输入信号频率高于4KHz时，重建信号出现混叠。缓慢变化测试信号频率，观察输入信号与重建信号的变化，发现两者变化不一致，虽输入频率变大，而输出频率变小。

        原因为： 输入信号频谱经8KHz的搬移后，原频谱绝对值大雨4KHz的部分，混叠到最后低通滤波输出中，输入信号频率越大，则搬移后混叠到输出的低频越丰富，是最后输出信号频率变低。

实验三 CVSD编码器和CVSD译码器系统

实验后思考题：

1.CVSD 编译码器系统由哪些部分组成？各部分的作用是什么？

答：CVSD编码器主要由编码集成电路、运放、本地译码器、音节滤波器和非线性网络组成。

其中，运放的作用是将输入信号调整到需要的范围再进行信号处理；本地译码器是通过R806、R807、R808、C805和C804组成的积分网络完成本地译码；R813、R814和C806构成音节滤波器，用于对连码一致性脉冲进行平滑；U802B、D801、D802和周围电阻组成非线性网络，使得在大信号输入时，量化阶自适应的增加，实现斜率连续可变的自适应增量调制。

2.CVSD 与△M 相比性能有哪些提高？

答：△M是将信号瞬时值与前一个取样时刻的量化值之差进行量化，而且只对这个差值的符号进行编码，而不对差值的大小编码。它存在一个过载限制，那就是如果信号的斜率大于了，调制器将跟踪不上信号的变化，出现过载。

而CVSD在一定程度上缓解了这种过载情况的出现。它能自动检测增量并且自适应的调整量化阶电平（通过一致性检测实现），尽量使得调制器能够跟得上信号的变化。

3．根据实验结果，阐述可变斜率的调整过程。

答：起初，系统设定一个默认的量化阶电平。如果信号增加，那么对应编码位为1，如果信号连续增加使得编码为连续出现了3个1，那么系统通过一致性脉冲检测到这种情况之后，自动的增加量化阶电平，争取信号的增加在量化阶电平的范围之内。如果之后信号的增加小于了量化阶电平，那么对应的编码输出为0，如果信号的增加仍然大于量化阶电平，那么对应编码输入仍为1，系统仍要增加量化阶电平，直到信号的增加小于量化阶电平为止。如果信号变化的频率足够快，系统可能会跟踪不上信号的变化，使得输出编码会出现连续的1或连续的0，甚至出现拖尾，即与原来的信号出现了时间上的延迟。信号连续减小对应调整过程也是如此。

P67 1. 发送时钟和CVSD编码数据：观察和分析编码输出数据与输入信号的对应关系。

答：观察输出数据与输入信号的对应关系，可以得出如下定性的结论：当输入信号连续

  增加时，输出为1，当输出为3个连1后，系统内部会调整量化电平，这时输出就会出

  现一个低电平，但随后可能还会连续出现若干个高电平与一个低电平的情况，这说明

  量化阶电平在根据输入信号的斜率不断的调整。

    1.（1）CVSD 是连续可变斜率增量编码，如何从输出编码数据中反映信号斜率的大小？

答：（1）当信号下降的斜率过大，以至于量化阶电平调整了一次（此处为增大量化阶电平）之后测试信号仍然大于信号值，所以不断的输出负电平。 由此可以判断斜率大小。

（2）通过不断的增加输入信号幅值，连码的位数逐渐增加

（3）频率越高，单位时间内信号变化的斜率越大，出现连码的可能性就越大。输入为4KHz的情况，对比输入信号和输出编码信号，可以看出二者包络已经近似一致，说明量化电平已经完全不能与输入信号斜率同步变化。

P68 2. 一致脉冲观测：观察和分析编码输出数据与输入信号的对应关系。

答:（1）因为一致性脉冲低电平有效，所以CH1出现低电平的地方对应于出现连码的

     位置，也就是对应于连续上升或连续下降的位置。

   （2）低电平出现概率大致相等，不随输入信号幅度的变化而变化。

       （3）随着输入信号的频率逐渐增大，一致性检测脉冲的低电平逐渐规律化，对于

        4KHz信号来讲，低电平主要指示了连续变大或变小的区域，而高电平则对应于缓

        慢变化的部分。这一点又一次说明了编码的优劣受输入信号频率的影响。

3.CVSD量化阶电平调整观测：观察和分析编码输出数据与输入信号的对应关系。

答：（1）随着输入信号幅度的增加，输出量化阶电平逐渐降低。

    （2）随着输入信号频率的增加，在信号幅度不变的情况下，量化阶电平逐渐降低。

4.CVSD本地译码器信号观测：观察和分析编码输出数据与输入信号的对应关系。

答：（1）在输入信号幅度较小的时候，输出波形由一段一段组成，输入信号幅度为4VPP。

     在输入增大以后，随着输入信号幅度增加，输出波形开始出现过载。 输入信号幅度

     为6VPP，输出信号已经没有了一段一段的波形，而是类似于长直线。这时候就说明 

     出现了过载。

    （2）输入信号1KHz，可以实现完美的跟踪。

    输入信号2KHz，已经开始出现了略微的直线趋势。

    输入信号4KHz，完全为直线，说明已经完全不能跟踪并保持输入信号的特性，

    出现了过载。

P69 1. CVSD 译码模拟输出信号观测

答：（1）编码输入信号为1KHz，2VPP，输出信号除了有略微的相移之外，信号没有失真也

     没有衰减。

（2）频率保持不变，随着输入信号电平的增加， 输出始终是只有相移而无衰减和失真。

     当输入信号电平大于4V之后，先是下端波形出现了截止。幅度越大，失真越明显。  

   （3）输入信号1KHz，信号能够完整的恢复。

   输入信号2KHz，信号出现略微的失真，并且在示波器上观测时信号不停的抖动。

   输入信号6KHz，信号出现了严重的失真，频率分量丰富。

2．接收端一致脉冲观测

答：（1）输入信号幅度2VPP，出现低电平的地方说明出现了连码。

   （2）随着输入信号幅度的增加，出现连码的情况越多。

        输入信号幅度6VPP，一致性脉冲已经开始周期化，并且每个周期内有很大比例是

        低电平，刚好对应于输入信号连续增加或降低的部分，这也从另一个角度证明了出

        现了过载。

   （3）输入频率为2KHz，在输入信号连续增或减的时候出现了些许一致性脉冲低电平。

    输入频率为4KHz，易看出一致性脉冲已经周期化，并且与输入信号相对应。

    输入频率为6KHz，连续的长时间出现高电平，说明译码电路已经混乱。

3.接收量化阶电平调整观测

答：（1）随着输入信号幅度的增加，输出量化阶电平逐渐降低。

    （2）随着输入信号频率的增加，在信号幅度不变的情况下，量化阶电平逐渐降低。

第五章    码型变换技术

实验后思考题：

1.总结HDB3码的信号特征

答：HDB3码的全称是3阶高密度双极性码，它是AMI码的一种改进型，其目的是为了保 持

   AMI码的优点而克服其缺点，使连“0”个数不超过3个，主要是通过一定的规则在相 应

   的位置填入破坏脉冲和填充脉冲，其编码规则比较复杂，但是译码却比较简单。

   HDB3码保持了AMI码的优点外，同时还将连“0”码限制在3个以内，故有利于位定 时

   的提取。HDB3码是应用最为广泛的码型，A律PCM四次群以下的接口码型均为HDB3 

   码。

 HDB3码具有良好的抗连“0”特性，从而利于收端位定时的提取。

实验中分析：

P75 2.（3）AMI码数据延时量测量应考虑到什么因素？

    答：应该考虑到数据周期的长短，采用周期性的短序列测量到的延时都是不准确的，因为很可能此时的延时t=nT+t1，但是用示波器测量到的延时仅为t1，因此示波器测量的延时是不准确的，而实际当中传输的数据都具有随机性，而且周期都很长，测量时不会出现上述情况。

P76 3.（4） 具有长连0码格式的数据在AMI编译码系统中传输会带来什么问题，如何解决？

    答：会造成收端无法提取位定时，因而不利于收端同步，在实际传输中需将其转换成HDB3码才能进行传输。

P76 4.（3）为什么在实际传输系统中使用HDB3码？用其它码行吗(如扰码)？

    答：HDB3码具有良好的抗连“0”特性，从而利于收端位定时的提取。采用扰码亦可。

第六章    通信系统及综合测试

实验一     BPSK（DBPSK）调制+汉明码系统测试

实验后思考题：

分析总结各项测量结果

1.加噪环境的 ADPCM 话音通信质量测量

答：在逐渐降低信噪比的过程中，由一系列图片显示眼图形状越来越模糊，眼睛张开越来越

    小，表明噪声干扰越来越强。

2．加噪环境的 CVSD 话音通信质量测量

答：在逐渐降低信噪比的过程中，眼图变化趋势与ADPCM基本相同，但眼睛的畸变程度

    更为明显。