第一篇：華南理工大學數字通信原理實驗思考題參考答案

AMI、HDB3碼實驗

1、說明AMI碼和HDB3碼的特點，及其變換原則。回答：

AMI碼的特點：

1、無直流成分，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能力，檢出單個誤碼；

3、當連0數不多時可通過全波整流法提取時鐘信息，但是連0數過多時就無法正常地提出時鐘信息。

變換規則：二進碼序列中“0”仍編為“0”；而二進碼序列中的“1”碼則交替地變為“+1”碼及“-1”碼。

HDB3碼的特點：

1、無直流成分，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能力，檢出單個誤碼；

3、可通過全波整流法提取時鐘信息。

變換規則：(1)二進制信號序列中的“0”碼在HDB3碼中仍編為“0”碼，二進制信號中“1”碼，在HDB3碼中應交替地成+1和-1碼，但序列中出現四個連“0”碼時應按特殊規律編碼；

(2)二進制序列中四個連“0”按以下規則編碼：信碼中出現四個連“0”碼時，要將這四個連“0”碼用000V或B00V取代節來代替(B和V也是“1”碼，可正、可負)。這兩個取代節選取原則是，使任意兩個相鄰v脈沖間的傳號數為奇數時選用000V取代節，偶數時則選用B00V取代節。

2、示波器看到的HDB3變換規則與書本上和老師講的有什么不同，為什么有這個差別。

回答:示波器上看到的HDB3編碼器的輸出P22點的波形比書本上的理論上的輸出波形要延時5個碼位。原因是實驗電路中采用了由4個移位寄存器和與非門組成的四連零測試模塊去檢測二進制碼流中是否有四連零，因此輸出的HDB3碼有5個碼位的延時。

3、用濾波法在信碼中提取定時信息，對于HDB3碼要作哪些變換，電路中如何實現這些變換。

回答:首先，對HDB3碼進行全波整流，把雙極性的HDB3碼變成單極性的歸零碼，這個在電路上是通過整流二極管實現的；然后，把歸零碼經晶體管調諧電路進行選頻，提取時鐘分量；最后，對提取的時鐘分量進行整形來產生定時脈沖。

PCM實驗思考題參考答案

1．PCM編譯碼系統由哪些部分構成?各部分的作用是什么?

回答：

其中，低通濾波器：把話音信號帶寬限制為3.4KHz，把高于這個頻率的信號過濾掉。

抽樣：對模擬信號以其信號帶寬2倍以上的頻率進行周期性的掃描，把時間上連續的信號變成時間上離散的信號。

量化：把經抽樣得到的瞬時值進行幅度離散化，即指定M個規定的電平，把抽樣值用最接近的電平標示。

編碼：用二進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信號還原成相應的PAM信號，實現數模變換。

2．對PCM和△M系統的系統性能進行比較，總結它們各自的特點 ？

回答： PCM系統編碼位數小于4，那么它的性能比低通截止頻率fL=3000Hz、信號頻率fk=1000Hz的△M系統差，如果編碼位數大于4，則隨著編碼位數的增大PCM系統相對于△M系統，其性能會越來越好。

誤碼性能，由于△M每一位誤碼僅表示造成±σ的誤差，而PCM的每一位誤差會造成比較大的誤差，所以誤碼對PCM系統的影響要比△M系統嚴重些。這就是說，為了獲得相同的性能，PCM系統將比△M系統要求更低的誤碼率。

3.在實際的通信系統中收端(譯碼)部分的定時信號是怎樣獲取的?

回答:收端部分的定時信號有兩種獲取方法：外同步法（插入導頻法）和自同步法。

外同步法在發送的信號中插入頻率為碼元速率或碼元速率倍數的同步信號，接收端通過一個窄帶濾波器或其它處理方式分離出該信號實現位同步。

自同步法不需要發送專門的位同步導頻信號，接收端可以直接對接收信號通過某種變換提取位同步信號，這是數字通信系統中經常用到的方法。主要有兩大類自同步方法：

1、非線性變換濾波法：非歸零的二進制隨機脈沖序列的頻譜中雖沒有位同步的頻率分量，但是可以通過非線性變換就會出現離散的位同步分量，然后用窄帶濾波器（或鎖相環）提取位同步頻率分量，便可以得到所需的位定時信號。

2、位同步鎖相環：位同步鎖相環利用鑒相器比較接收碼元和本地產生的位同步信號之間的相位，若兩者相位不一致（超前或滯后），鑒相器就產生誤差信號去調整位同步信號的相位，直至獲得準確的位同步信號為止。

FSK調制解調實驗

2．估算本實驗調制器后的通帶濾波器應有多寬的通帶。回答：△f=|f2-f1|+2fs=|125-100|+2*25=75KHz。

3．說明本實驗低通濾波器解調基帶的截止頻率，及帶通濾波器提取位定時的中心頻率。回答：本實驗低通濾波器解調基帶的截止頻率為25KHz，帶通濾波器提取位定時的中心頻率為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位同步信號分量，經一窄帶濾波器就可濾出此信號分量，再將它經相位調整就可形成位同步脈沖。

5．為什么2.9位定時頻率抖動大，而2.10頻率位定時抖動小。

回答：本實驗中我們選用了單T網絡作為濾波網絡，由于單T網絡頻帶不夠窄，Q值不夠高，導致提取的位同步信號（2.9測量點輸出的信號）有較大的抖動，而2.10測量點輸出的信號是2.9輸出的信號經一鎖相環窄帶濾波器進行提純之后的信號，因為2.10頻率位定時抖動小。

DPSK調制解調實驗

2．設給定一碼組100110011100，畫出對這一碼組進行2DPSK的調制和解調的波形圖。回答：

信碼碼組：差分編碼：2DPSK：解碼輸出：

3．為什么利用眼圖大致可以估計系統性能的優劣? 回答：因為眼圖 的 “眼睛” 張開的大小反映著碼間串擾的強弱，“眼睛”張的 越大，且眼圖越端正，表示碼間串擾越小；反之表示碼間串擾越大。

當存在噪聲時，噪聲將疊加在信號上，觀察到的眼圖的線跡會變得模糊不清。若同時存在碼間串擾，“眼睛”將 張開得更小。與無碼間串擾時的眼圖相比，原來清晰端正的細線跡，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；碼間串擾越大，眼圖越不端正。

因此，可以從眼圖中看出碼間串擾的大小和噪聲的強弱，可以大致估計系統性能的優劣。

4.簡述同相正交環工作原理。

MC1496鑒相器V3LF356低 通V5過 零檢 測P13再生碼判 決P16、P17V1P11P142DPSK壓控振蕩器74S124V8環路濾波器V7摸擬相乘器MC1496差 分譯 碼P15V2P12MC1496鑒相器V4LF356低 通V6回答：如下圖所示，通過外力使得壓控振蕩器輸出的頻率為載波中心頻率，這時從壓控振蕩器輸出兩路相互正交的載波信號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信號進行模擬相乘得到V3=1/2m(t)*[cos(2w0t+θ)+cos(θ)]和V4=1/2m(t)*[sin(2w0t+θ)+sin(θ)]。V3、V4經過低通濾波器濾除載波頻率以上的高頻分量，得到基帶信號V5=1/2m(t)*cos(θ)和V6=1/2m(t)*sin(θ)。這時的基帶信號包含著碼元信號，無法對壓控振蕩器進行控制，將V5、V6經過一個模擬相乘器可得到去掉碼元信息之后的信號V7=1/8sin(2θ),即得到了反應壓控振蕩器輸出信號與輸入載波間的相位差的控制電壓。

5.載波提取發生相位模糊時，必須用什么方法進行解決? 回答：必須用差分編譯碼方法去除相位模糊問題。

第二篇：微生物學實驗原理及思考題答案

油鏡便于觀察的原理是什么?

用油鏡觀察時在油鏡與載玻片之間加入了和玻璃折射率相近的香柏油，使進入透鏡的光線增多，視野亮度增強，使物象明亮清晰。

1.細調節器每旋轉一周使鏡筒上升或下降0.1mm.一。培養基的配制

原理：微生物的生長發育都有一定的營養需要，培養基即人工培養物，為其生長發育提供所需營養的基質。培養基配制好以后必須經過滅菌方能用于分離培養微生物實驗。一次培養基的配制和滅菌是微生物實驗室中最基本的操作，通過本次實驗學習微生物實驗室中常用培養基的配制方法和滅菌方法。

1.稱藥品的鑰匙不要混用

稱完藥品應及時蓋緊瓶蓋，因為某些成分如蛋白胨極易吸水潮解

調PH時要小心操作，避免回調。

配制培養基應注意哪些問題？

要選定合適的培養基;培養基成分要稱量準確；PH要適宜；滅菌要嚴格。

培養基配制完成后為什么要立即滅菌？已滅菌的培養基如何進行無菌檢查？

防止細菌污染培養基

一旦細菌污染了培養基，由于培養基有豐富的營養物質，細菌會段時間內大量產生

這樣子就會跟培養物爭奪營養物質，另一方面，細菌生長過程中會產生有毒物質致使培養物死亡。放在37℃的恒溫箱中一兩天后，培養基上沒有生長任何微生物的就可以使用（若有微生物則是以菌落出現的 肉眼可以看見）

二。細菌的單染色技術

原理：單染色法師利用單一染料對細菌進行染色的一種方法。

在中性，堿性或弱酸性溶液中，細菌細胞通常帶負電荷，所以常用堿性染料進行染色。堿性染料并不是堿，和其他染料一樣是一種鹽，電離時染料離子帶正電，易于帶負電荷的細菌結合而使細菌著色。

制備染色標本時的注意事項？

選擇合適菌齡的細菌；固定時避免火焰直接烘烤破壞細菌形態；染色時間要適宜；水洗時水不能直接沖在涂片處。

制片為什么要完全干燥后才能用油鏡觀察？

油和水之間會分層，油就不能與標本接觸還有光會發生折射等等原因，這樣不利于油鏡觀察

三。細菌的革蘭氏染色法

原理：細菌先經堿性染料結晶紫染色，而經碘液媒染后用酒精脫色，在一定條件下有的細菌紫色不被脫去，為G+，有的可被脫去，為G-.1.革蘭氏染色成敗的關鍵是乙醇脫色。脫色過度，陽性細菌被染成陰性細菌，脫色不足，陰性細菌被染成陽性細菌

涂片務必均勻，切忌過厚，以免脫色不徹底造成假陽性

要用活躍生長期的適齡菌，老齡菌因體內核算減少或菌體死亡，會使陽性菌被染成陰性菌，故不建議使用。

為什么革蘭氏染色所用細菌的菌齡一般不超過24h？

若菌齡太老,由于菌體死亡或自溶常使革蘭氏陽性菌轉呈陰性反應,關鍵在于細胞壁的通透性的改變，使結晶紫染液可以脫色透出。

當你對一株未知菌進行革蘭氏染色時，怎樣才能保證你的操作正確，結果可靠？

找事先已知的且和未知菌形態明顯不同的G+和G-分別做混合涂片，當和G+做時G+正確顯紫色和當和G-做時G-正確顯紅色，看這個未知菌分別顯什么色，若一致，則可確定此菌為G+

或G-。再回過頭單做此未知菌的革蘭氏染色，顯現正確那就證明此染色技術操作正確。

四。細菌的鞭毛染色法

原理：染色前先用媒染劑處理，讓他沉積在鞭毛上，使鞭毛直徑加粗，然后再進行染色。

1.鍍銀法染色染色液必須現配先用，不能存放。

Leifson染色法受菌種，菌齡和室溫等因素的影響，且染色液須經15~20次過濾，要掌握好染色條件

細菌鞭毛極細，很易脫落，在整個操作過程中藥小心，防止鞭毛脫落。

染色用玻片干凈無油污是鞭毛染色成功的先決條件。

哪些因素能影響鞭毛染色結果？如何控制？

選取的細菌菌種及菌齡要適宜；鍍銀法染色液必須現配先用；

操作要小心，防止鞭毛脫落；染色用玻片干凈無油污

鞭毛染色的菌種為什么要連續傳種幾代，并且要采用幼齡菌種？

因為菌齡較老的細菌容易失落鞭毛。

五。細菌數量的測定

原理：鏡檢計數法適用于各種含單細胞菌體的純培養懸浮液，如有雜質或雜菌常不易分辨。菌體較大的酵母菌或霉菌孢子可采用血球計數板。血球計數板較厚，不能使用油鏡，故細菌不易看清。

1.有壓線的菌體，每格只統計上方及右方線上的細胞

因菌液在血球計數板上處于不同的空間，要在不同的焦距下才能看全，所以觀察時必須不斷調節細螺旋方可找全。

每個樣品重復2~3次，若兩次差別太大應重測。

哪些因素會造成血細胞計數板的計數誤差，應如何避免 ？

儀器的準確度和操作的規范性

所用器材均應清潔干燥，計數板的規格應符合要求或經過校正；必須一次性充滿計數室，防止產生氣泡。

六。放線菌的形態和結構觀察

原理：放線菌細胞一般呈分枝無隔的絲狀，纖細的菌絲體分為基內菌絲和氣生菌絲.采用插片法觀察放線菌。將蓋玻片傾斜約45°角插入瓊脂表面，然后將放線菌接種于蓋玻片與培養基接縫處，經培養使放線菌生長在蓋玻片上。觀察時將蓋玻片取下，貼放在載玻片上，直接鏡檢。

1.用玻璃紙法接種時，注意玻璃紙與培養基之間不能有氣泡，以免影響其表面放線菌的生長。操作過程，切勿動玻璃紙菌面上的培養物。

玻璃紙培養和觀察法是否可以應用于其他微生物類群的培養和觀察？為什么？

可以應用于霉菌。

鏡檢時，如何區別放線菌的基內菌絲和氣生菌絲？

基內菌絲分枝繁茂，無色或產生水溶性或脂溶性色素而呈現黃、綠、橙、紅、紫、藍、褐、黑等各種顏色。氣生菌絲顏色較深且較基內菌絲粗，直徑為1～1.4μm，直形或彎曲狀，有分枝，有的產生色素

七。酵母菌形態觀察及死活細胞的鑒別

原理：酵母菌是多行的，不運動的單細胞微生物，細胞核與細胞質已有明顯分化，菌體比細菌大。美藍是一種無毒性染料，他的氧化型呈藍色，還原型無色。用美藍對酵母的活細胞進行染色時，由于活細胞的新陳代謝作用，細胞內具有較強的還原能力，能是美藍由藍色的氧化型變成無色的還原型。因此，具有還原能力的酵母細胞是無色的，而死細胞或代謝作用微弱的衰老細胞則呈藍色或淡藍色。

1.染液不宜過多或過少，否則再蓋上蓋片時菌液會溢出或出現大量氣泡而影響觀察。蓋玻片不宜平著放下，以免產生氣泡影響觀察。

美藍染色法對酵母細胞進行死活鑒別時為什么要控制染液濃度和染色時間。

美藍濃度高和染色時間過長都會增加酵母菌的死亡，美蘭有氧化性，濃度太高會使活菌很快致死，濃度低老齡細胞與活細胞不易區分；染色時間短，活細胞還沒從藍變無色，觀察到的活細胞數量會比預計的少，染色時間長，活細胞數量也會減少

顯微鏡下，酵母菌有哪些特征區別于一般細菌？

酵母菌菌體呈圓形、卵形或橢圓形不同于一般細菌的形狀；酵母菌菌體比一般細菌大。

八。霉菌形態的觀察

原理：霉菌營養體是分支的絲狀體，分為基內菌絲和氣生菌絲。氣生菌絲又可分化出繁殖絲。不同霉菌的繁殖絲可形成不同的孢子。霉菌的個體比細菌和放線菌大的多，故用低倍鏡即可觀察，常用的觀察方法有直接制片觀察，載波濕室培養觀察法和玻璃紙透析培養法三種。霉菌菌絲體較粗大，細胞易收縮變形，且孢子絲易飛散，故在直接制片觀察時常用乳酸石碳酸棉蘭染色液。其優點是：細胞既不變形，又具有殺菌防腐作用，且不易干燥，能保持較長時間，還能防止孢子飛散。染液的藍色能增強反差，使物象更清楚。

1.瓊脂塊的制作應注意無菌操作

載玻片培養時，盡可能將分散的孢子接種在瓊脂塊邊緣，且量要少，以免培養后菌絲過于稠密影響觀察。

制片時，盡可能保持霉菌自然生長狀態，加蓋時勿入氣泡和移位。

顯微鏡下，細菌，放線菌，酵母菌，和霉菌的主要區別？

放線菌與細菌需要在油鏡下才能觀察清楚，而霉菌和酵母菌在低倍鏡下即可看到。

細菌：為細而短的單細胞微生物（個體微小），主要形態有：球、桿、螺旋狀等。（部分桿菌還可形成芽孢）

放線菌：存在分枝絲狀體和菌絲體，革蘭氏陽性菌，有孢子絲和孢子（球形、橢圓形、桿狀、柱狀）。

酵母菌：單細胞，菌體呈圓球、卵形或橢圓形，少數呈檸檬形、尖形等。菌體比細菌大幾倍到幾十倍，部分處于出芽繁殖過程中菌體還可觀察到芽體，大多數菌體上還有芽痕。

霉菌：菌絲和孢子的寬度通常比細菌和放線菌粗得多，常是細菌菌體寬度的幾倍到幾十倍，在低倍鏡下即可看到，并還可看到孢子囊梗、囊軸、孢子囊、包囊孢子等。

九。酸奶的制備和乳酸菌的分離

原理：乳酸菌將牛奶中的乳糖發教程乳酸使其PH降至酪蛋白等電點附近從而使牛奶形成凝膠狀；其次，乳酸菌還會促使部分酪蛋白降解，形成乳酸鈣和產生一些脂肪，乙醛，雙乙酰和丁二酮等風味物質。發酵過程通過雙菌或多菌的混合培養實現。其中桿菌先分解酪蛋白為氨基酸和小肽，由此促進了球菌的生長，而球菌產生的甲酸又刺激了桿菌產生大量乳酸和部分乙醛，此外球菌還產生了雙乙酰這類風味物質，達到了穩定狀態的混合發酵。

酸奶制作為什么混菌發酵？

為了發酵均勻和完全

十。質粒DNA的小量制備

原理：在pH 12.0-12.6堿性環境中，線性的大分子量細菌染色體DNA變性，而共價閉環質粒DNA仍為自然狀態。

將PH調至中性并有高鹽濃度存在的條件下，染色體DNA之間交聯形成不溶性網狀結構，大部分DNA和蛋白質在去污劑SDS的作用下形成沉淀，而質粒DNA仍為可溶狀態，通過離心可除去大部分細胞碎片、染色體DNA、RNA及蛋白質，質粒DNA尚在上清中，再用酚氯仿抽提進一

步純化質粒DNA。

1.注意提取質粒DNA的各步驟應始終在低溫下進行。

第三篇：數字通信原理

批準人： 年 月 日

通信原理概論教案

作 業 提 要

課 目：數字通信原理概述

目 的：通過本節課讓同志們了解數字通信的基本原理及概念，為下一步訓練打下良好的基礎。

內 容：

一、數字通信的概念

二、數字通信系統的模型及主要特點

三、數字通信系統的主要性能指標

四、數字通信網的概念

實施方法：理論講解、多媒體演示 教學對象：集訓隊學員 時 間：20時鐘 地 點：教室

要 求：

1、認真聽課，做好筆記；

2、嚴格遵守課堂紀律不做與上課無關的事項；

3、大家在上課的過程中要積極思考，積極提問。

教學保障：計算機、投影儀各一臺

作業進程

作業準備……………………………………………………3分鐘

1.準備器材，清點人數； 2.宣布作業提要；

3.提示科目理論。

作業實施……………………………………………………42分鐘

同志們這節課我們一起來學習數字通信的基本原理。現代通信技術的發展趨勢為五化：數字化、綜合化、寬帶化、智能化和個人化；而數字化是其它四化的基礎。這不僅因為數字化信息具有很高的傳輸質量，便于加密、糾錯、交換和計算機進行處理。而且采用數字技術可使圖像、數據、話音等各種連續的和離散日消息都能轉換為0和1形式的數字信號，從而綜合在一個網內傳送和處理，實現不同業務終端之間的互通，為通信業務的多樣化和多媒體通信開辟了道路。還使數字傳輸與數字交換得以綜合而實現網絡技術一體化；等等。隨著學習的深入，同志們就會逐步體會到“電信技術的革命關鍵在于數字化”這句話的道理。

模擬通信必將被數字通信所取代已成為世界各國的共識，面臨這一變革。我們本節課的目的在于使同志們對數字通信建立初步的概念，主要介紹以下幾個問題：

1、數字通信的概念

2、數字通信系統的模型及主要特點

3、數字通信系統的主要性能指標

4、數字通信網的概念

一、數字通信的概念

現代電子通信，就它的基本技術體制來說，可以氛圍兩種類型，即模擬通信與數字通信。在講述什么是模擬通信和數字通信之前，我們需要先對模擬信號與數字信號加以說明。

（一）模擬信號與數字信號

1、模擬信號

大家知道，在通信時，消息是攜帶在信號的某個參量或某幾

個參量上的（如連續波的振幅、頻率、相位，脈沖波的振幅、寬度、位臵等）。如信號的某個參量可以取無限多個數值并且與消息一一對應則該信號，稱為模擬信號。如語聲激勵話筒而產生的語音信號，電視攝象機輸出的亮度信號等。

2、數字信號

凡某一參量只能取有限個數值的信號，我們稱之為數字信號。如早期的電報信號、電傳機送出的脈沖信號等。圖b是數字信號的波形，其特點是：幅值被限制在有限個數值之內。

需要說明的是，模擬信號有時也稱為連續信號，因為模擬信號的某一參量可以連續變化（可以取無限多個值）。數字信號有時也稱為離散信號，因為數字信號某一參量的去取值是離散的。

（二）模擬通信與數字通信

通信的目的是為了傳遞和交換攜帶信息的信號。根據信道上傳輸的信號是模擬信號還是數字信號，通信技術體制分為模擬通信和數字通信兩類。

1、模擬通信 通常以模擬信號的形式來傳遞消息的通信方式稱為模擬通信。所以模擬通信系統將按模擬信號傳輸特點來設計。

2、數字通信 通常將以數字信號的形式來傳遞消息的方式稱為數字通信。同理，數字通信系統將按數字信號傳輸的特點來設計。

需要強調的是，模擬信號并非一定要在模擬通信系統中才能傳輸，任何模擬信號都可經模/數轉換邊為數字信號后，在數字信道中傳輸。數字電話通信就是以數字方式傳輸語音模擬信號的例子。同樣，數字信號也并非一定要在數字通信系統中才能傳輸，只要加上相應的數字終端設備，數字信號也可在模擬通信系統中傳輸。任何一種信息，即可以用模擬方式傳輸，也可以用數字方

式傳輸，而且不論是模擬通信還是數字通信，在整個通信系統中有較大一部分是共用的。這對了解數模兼容的通信技術是十分重要的。

二、數字通信系統模型及主要特點

（一）數字通信系統模型及各部分功能

信源：其功能是把原始消息變換成原始電信號。常見的信源產生模擬信號的電話機、話筒、攝象機和輸出數字信號的電子計算機、電傳機、紙帶讀出機等各種數字終端設備。

信源編（譯）碼：信源編碼的功能有二，當信源送來的是模擬信號時，發端的信源編碼器要將模擬信號轉換為數字信號。信源編碼的第二個作用是進行降低信號冗余度的編碼，其目的是減少碼元數目和降低碼元速率，提高傳輸有效性。這方面的內容我們后面會講到。

信源譯碼的作用與信源編碼相反。例如，信源編碼為模數轉換器時，信源譯碼就是數模轉換器。

信道編（譯）碼：信道編碼又稱抗干擾編碼或糾錯編碼。它是將信源編碼器輸出的數字基帶信號人為地按照一定的規律加入多余碼元，以便在接收端譯碼器中發現或糾正碼元在傳輸中的錯誤，這樣可以降低碼元傳輸的概率。初看起來，信道編碼增加多余度的作用與信源編碼降低多余度的作用互相抵消了。其實不然，因為信源編碼中降低的是數字信號中的自然冗余度，它是隨機的，因此自然冗余度不能起糾正錯誤的作用。而信道編碼中加入的多余碼元是為使數碼形成一定規律，從而使接收端能識別并糾正錯誤。

信道譯碼的作用與信道編碼相反。

加（解）密器：其作用是對信碼進行加（解）密。數字調制（解調）器：將工作在較低頻段上的數子基帶信號

經過調制，將數字基帶信號的頻帶搬移到相應的信道頻帶上。

說明：

1、一個實際的數字系統，并非都具備以上所有環節。

2、由于數字通信傳輸的是一個接一個按節拍傳送的數字信號，所以接收端必須有一個與發送端相同的節拍；不然，會因為收發步調不一制而造成混亂，故數字通信系統必須有一個同步問題

（二）數字通信的主要特點

通過剛才對數字通信系統模型和各部份作用的學習，接下來我們簡要介紹一下數字通信的特點。

1、抗干擾能力強，無噪聲積累

在模擬通信中，為了提高信噪比，需要及時對傳輸信號進行放大（增音），但在放大的同時噪聲也被放大，由于模擬信號的幅值是連續的，難以把傳輸信號與干擾噪聲分開，隨著傳輸距離增加，噪聲積累也隨之增大，從而使傳輸質量惡化。

在數字通信中，由于數字信號的幅度取值只有有限個（通常取0和1兩個值），在傳輸過程中受到噪聲干擾時，只要信噪比沒有惡化到一定程度（噪聲不使判決發生錯誤），可通過經一段距離再生一次的方法，再生出已消除噪聲的原發送信號。由于無噪聲積累可實現長距離高質量傳輸。

2、便于加密

3、可采用信道編碼技術使錯誤率降低；

4、設備便于集成化、微型化；

由于設備中大部分電路都是數字電路，而數字電路比模擬電路更容易集成化，可采用大規模和超大規模集成電路，制成體積小、功耗低、成本低、可靠性高、速度快的設備。

5、更有利于傳輸和交換的綜合

在計算機和程控數字交換技術迅速發展和廣泛應用的背景下，數字通信能使傳輸和程控交換都以數字信號形式進行。這不僅可省去許多設備，而且大大改善男端對端的話音質量。數字交換和數字傳輸的結合形成了綜合數字網（IDN），這將使通信網的建設大為便利和節約，并便于利用計算機對數字信息進行各種處理。

6、可兼容數字、電話、電報、數據和圖像及各種信息的傳輸，組成綜合業務數字網；

數字通信中所有的信號（語音、電報、音樂、數據等）都可以轉換為統一形式的二進制數字脈沖，進入IDN進行傳輸和交換，實現端對端的數字連接，成為綜合業務數字網（ISDN）。ISDN可為多種業務共用，因此通信網變得更為靈活和經濟高效。在實際應用中還可帶來極大的便利。

7、占用信道頻道寬（缺點）；如：模擬通信一路話占4KHZ，數字電話一路話占十幾至幾十KHZ；

以上列舉了數字通信的主要優點，但數字通信也有它的缺點，最主要的一個缺點是占用的信道頻帶比較寬。我們只舉一個例子給出大致的數量概念，以通電話為例，模擬通信中一路話音信號占用的頻帶為4kHz，而數字電話一般需要十幾~~幾十kHz的帶寬；此外數字通信的設備一般 也比模擬通信復雜一些。

三、數字通信系統的主要性能指標

在設計及評價一個通信系統時，必然涉及通信系統的性能指標問題。通信系統的性能指標包括信息傳輸的有效性、可靠性、適應性、經濟性、標準性、及維護使用方法等等。因為通信的任務是傳遞信息，從信息傳輸角度講，在各項實際要求中起主導的、決定作用的，主要是通信系統傳輸信息的有效性和可靠性。

（一）有效性指標

指給定信道和時間內的傳輸信息的多少，是系統信息數量上的表征；它通常用碼元速率RB、信息速率Rb和頻帶利用率衡量。

1、碼元速率（RB）

碼元速率RB也稱為傳碼率，符號傳輸速率等。定義：碼元速率RB是指每秒鐘傳輸碼元的數目。單位：為波特（baud）簡記為B。

2、信息速率（Rb）也稱為傳信率、比特率。定義：每秒鐘傳輸的信息量。單位：比特/秒，簡記為（b/s）

3、頻帶利用率（η）單位頻帶內的傳輸速率。

（二）可靠性指標

是指信道系統傳輸信息質量上的表征，指的是接收信息的準確程度。衡量數字通信系統可靠性的主要指標是錯誤率，具體的有誤碼率Pe和誤信率（誤比特率）Pb兩種表示方法。

1、誤碼率（Pe）

在傳輸過程中發生誤碼的碼元個數與傳輸的總碼元數的比值，用Pe表示；

2、誤信率（Pb）

系統在傳輸中發生差錯的比特數與傳輸總比特數的比值，用Pb表示。

錯誤率的大小由通路的系統特性和信道質量決定。最后需指出的是：可靠性和有效性指標是互相矛盾的和可以互換的，即可通過降低有效性的方法來提高系統的可靠性，或反之。

四、數字通信網的概念

（一）通信網的概念及發展方向

通信的最基本的形式是在點與點之間建立通信系統，但盡管

有許多這樣的通信系統，還是不能稱為通信網，只有將眾多的通信系統按一定拓撲模式組合在一起才稱為通信網。即多個點對點的通信系統相互連接構成的通信體系稱為通信網。通信網硬件的三要素為：終端節點（對應圖中的用戶）、交換節點（對應圖中的端局，匯接局）及傳輸鏈路。對傳統的模擬通信方式而言，終端節點發出的和接收的信號都是模擬信號，鏈路中傳輸和交換節點交換的信號及是模擬信號，這樣的通信網叫模擬通信網。

隨著經濟的高速發展，要求通信網提供的業務種類越來越多，傳遞信息的形式已從傳統的電話通信向數據通信、圖像通信乃至多媒體通信等多樣化方向發展。且通過通信網傳輸、交換、處理的信息量不斷增大，質量要求也越來越高，這就要進一步提高傳輸效能及設備效率等等。現代通信網根據這種形勢，正加速采用現代通信技術，以計算機為基礎的各種智能終端技術和數據庫技術積極使通信網向數字化、綜合化、寬帶化、智能化和個人化方向發展。世界各國在發展過程中第一步通常是建設本國的綜合數字網（IDN），第二步是在IDN的基礎上組建綜合業務數字網（ISDN）和寬帶綜合業務數字網（B-ISDN）下面我們就對IDN和ISDN作一簡要介紹。

（二）綜合數字網（IDN）

由于微電子技術和計算機技術的發展，目前國際上較發達國家長途傳輸的數字化已接近百分之百，市內電話局中交換設備也基本數字化。采用數字傳輸與數字交換綜合而成的電話網稱為綜合數字網（IDN）。這里的綜合是指傳輸和交換處理都是以數字方式進行的，但在IDN中，終端節點所發送的信號仍然是模擬信號。

由于終端節點發送的信號是模擬信號，所以，這樣的網絡不能進行業務的綜合，即對不同的通信業務需要不同的專用IDN。為電話通信所建立的IDN就叫電話IDN。

綜合數字網除了具有1)、抗干擾性強；2)、失真不積累；3)、終端設備簡單；4)、便于加密；5)、網絡成本低；6)、傳輸性能好等數字通信技術所具有的優點外，還由于廣泛采用數字設備后，數字網在連接點上不再需要模/數交換和數/模變換，因此可以節省許多費用，降低了網絡成本，并能提高傳輸性能，經濟的實現高質量通信，具有較好的經濟效益。隨著各種電信新業務的日益增多，綜合數字網為將來過渡到綜合業務數字網（ISDN）創造了必要的條件。

（三）綜合業務數字網（ISDN）

1、ISDN的基本定義和特點

ITUT在1984年提出的關于ISDN的一系列建議中指出ISDN是以電話IDN為基礎發展而成的網絡。它提供對端的數字連接性，用來提供包括話音和非話音業務在內的多種業務；用戶能夠通過一組標準多用途的用戶/網路接口接到這個網絡。

ISDN的基本概念和特點可歸納為以下幾點： 1）ISDN是可以提供多種業務的電信網絡；

2）ISDN在電話IDN的基礎上發展而成的，發展初期還是以電話為主；

3）ISDN主要特點是在網內可實現端到端的數字連接； 4）用戶通過一組標準多用途的用戶/網路接口接入網絡，可以適應不同業務的終端；

5）ISDN的用戶終端設備中網路組成可以分別開發，網路可用不同方式向用戶提供多種業務；

6）為利于網路維護和管理，ISDN應具有包括信息處理在內的綜合網路功能。

由上述特點可知，采用ISDN給通信網建設帶來的好處為： 1）由于通信網內的技術設備可謂多種業務共用，因此通信網

變得更為經濟有效。

2）在規劃和介入新任務時具有很大靈活性。

3）傳輸和交換過程中不需要經過信號形式的變化，有利于傳輸質量的提高。

4）同一的操作程序，使用者便于操作；同一的技術，簡化了運營與維護，節省費用。

5）對光纖等傳輸介質的寬帶特性可充分利用。

一個通信網只要它能夠提供數字連接，不論網路如何組成，從用戶的觀點看，它就是ISDN；只要遵循業務標準，網路能力標準，接口標準，每個國家都可以按照各自的國情以不同方式實現ISDN。

作 業 講 評

本節課我們利用了約45分鐘時間對數字通信原理概述進行了學習，今天的學習過程中，同志們認真聽講、積極思考，對數字通信原理概述知識有了一定的了解。好的同志有XXX，他們學習興趣濃厚，在課堂中積極發言，希望在以后的學習中大家向他們學習。下節課我們將對數字光纖通信原理進行學習，希望同志們利用課余時間進行預習。今天的就講到這里。

思 考 題

1、模擬信號與數字信號之間的區別是什么？舉例說明。

2、試述數字通信的主要特點有哪些？為什么？

3、數字通信系統中，其可靠性和有效性指是什么？

教員：楊博

2011年12月15日

第四篇：南理工通信原理實驗思考題答案

思考題

第三章

數字調制技術

實驗一 FSK 傳輸系統實驗、FSK 正交調制方式與傳統的一般 FSK 調制方式有什么區別? 其有哪些特點?

一般FSK調制方式產生FSK信號的方法根據輸入的數據比特是0還是1，在兩個獨立的振蕩器中切換。采用這種方法產生的波形在切換的適合相位是不連續的。正交FSK調制方式產生FSK信號的方法是：首先產生FSK基帶信號，利用基帶信號對單一載波振蕩器進行頻率調制。

傳統的FSK調制方式采用一個模擬開關在兩個獨立振蕩器中間切換，這樣產生的波形在碼元切換點的相位是不連續的，而且在不同的頻率下還需采用不同的濾波器，在應用上不方便。采用正交調制的優點在于 在不同的頻率下可以自適應的將一個邊帶抑制掉，不需要專門設計濾波器，而且產生的波形相位也是連續的，從而具有良好的頻譜特性。、TPi03 和TPi04 兩信號具有何關系？

TPi03 和TPi04 分別是基帶 FSK 輸出信號的同相支路和正交支路信號。測量兩信號的時域信號波形時將輸入全 1 碼（或全 0 碼），兩信號是滿足正交關系。即：TPi03的信號與TPi04信號頻率相同，相位相差90?

3、分析解調端的基帶信號與發送端基帶波形（TPi03）不同的原因？

這是由于解調端和發送端的本振源存在頻差，實驗時可以將解調器模塊中的跳線置于右端，然后調節電位器，可以看出解調端基帶信號與發送端趨于一致。

4、（思考）為什么在全 0 或全 1 碼下觀察不到位定時的抖動？ 因為在全0全1碼下接收數據沒有跳變沿，譯碼器無論何時開始從譯碼均能正確譯碼，因此譯碼器無需調整，當然就看不到抖動了。

實驗二 BPSK 傳輸系統實驗

1、寫出眼圖正確的觀察方法；

對眼圖的測試方法如下：用示波器的同步輸入通道接收碼元的時鐘信號，用示波器的另一通道接在系統接收濾波器的輸出端（例如 I 支路），然后調整示波器的水平掃描周期（或掃描頻率），使其與接收碼元的周

期同步。這時就可以在熒光屏上看到顯示的圖型很像人的眼睛，所以稱為眼圖 1）“眼睛”張開最大的時刻是最佳抽樣時刻；（2）中間水平橫線表示最佳判決門限電平；

（3）陰影區的垂直高度表示接收信號振幅失真范圍。

（4）“眼睛”的斜率表示抽樣時刻對定時誤差的靈敏度，斜率越陡，對定時誤差的靈敏度要求越高，即要求抽樣時刻越準確。

（5）在無噪聲情況下，“眼睛”張開的程度，即在抽樣時刻的上下兩陰影區間的距離之半，為噪聲容限；若在抽樣時刻的噪聲超過這個容限，就可能發生錯誤判決。所以利用眼圖可大致估計系統性能的優劣。

2、敘述 Nyquit 濾波作用。

一種截止頻率fc等于采樣率f的理想低通濾波器。通過Nyquist濾波，可以濾除2f、3f……附近的頻率

在實際通信系統中，通常采用 Nyquist 波形成形技術，它具有以下三方面的優點：

1、發送頻譜在發端將受到限制，提高信道頻帶利用率，減少鄰道干擾；

2、在接收端采用相同的濾波技術，對 BPSK 信號進行最佳接收；

3、獲得無碼間串擾的信號傳輸；

3.思考：怎樣的系統才是最佳的？匹配濾波器最佳接收機性能如何從系統指標中反映出來？采用什么手段測量？

匹配濾波器的最佳接收機性能可以通過系統的傳輸的信噪比，信道誤碼率等指標反映出來。

第四章

語音編碼技術

實驗一 PAM 編譯碼器系統

1、當fs＞2fh 和fs＜2fh 時，低通濾波器輸出的波形是什么？總結一般規律。

一般規律：當Fs>2Fh時，通過低通濾波器能無失真的恢復原始信號波形，而當Fs<2Fh時，則不能恢復出原始信號

實驗三 CVSD 編碼器和CVSD 譯碼器系統

1、CVSD 編譯碼器系統由哪些部分組成？各部分的作用是什么？

CVSD 編碼系統分別由 CVSD 發送模塊和 CVSD 譯碼模塊模塊完成。CVSD 編碼器模塊將擬信號進行 CVSD 編碼，轉換為數字信號在信道上進行傳輸。CVSD 譯碼器模塊將信道上接收到的數字信號進行 CVSD 碼字譯碼處理，還原出模擬信號。

CVSD編碼器主要由編碼集成電路、運放、本地譯碼器、音節濾波器和非線性網絡組成。

其中，運放的作用是將輸入信號調整到需要的范圍再進行信號處理；本地譯碼器是通過R806、R807、R808、C805和C804組成的積分網絡完成本地譯碼；R813、R814和C806構成音節濾波器，用于對連碼一致性脈沖進行平滑；U802B、D801、D802和周圍電阻組成非線性網絡，使得在大信號輸入時，量化階自適應的增加，實現斜率連續可變的自適應增量調制。

2、CVSD與△M相比性能有哪些提高？

△M是將信號瞬時值與前一個取樣時刻的量化值之差進行量化，而且只對這個差值的符號進行編碼，而不對差值的大小編碼。它存在一個過載限制，那就是如果信號的斜率錯誤！未找到引用源。大于了錯誤！未找到引用源。，調制器將跟蹤不上信號的變化，出現過載。

而CVSD在一定程度上緩解了這種過載情況的出現。它能自動檢測增量并且自適應的調整量化階電平（通過一致性檢測實現），盡量使得調制器能夠跟得上信號的變化。

3、根據實驗結果，闡述可變斜率的調整過程。起初，系統設定一個默認的量化階電平。如果信號增加，那么對應編碼位為1，如果信號連續增加使得編碼為連續出現了3個1，那么系統通過一致性脈沖檢測到這種情況之后，自動的增加量化階電平，爭取信號的增加在量化階電平的范圍之內。如果之后信號的增加小于了量化階電平，那么對應的編碼輸出為0，如果信號的增加仍然大于量化階電平，那么對應編碼輸入仍為1，系統仍要增加量化階電平，直到信號的增加小于量化階電平為止。如果信號變化的頻率足夠快，系統可能會跟蹤不上信號的變化，使得輸出編碼會出現連續的1或連續的0，甚至出現拖尾，即與原來的信號出現了時間上的延遲。信號連續減小對應調整過程也是如此。

第五章

碼型變換技術

實驗一 AMI/HDB3 碼型變換實驗

1、總結 HDB3 碼的信號特征

答：HDB3 碼的全稱是三階高密度雙極性碼。沒有直流分量，易于提取定時信號，譯碼簡單。

2、（思考）AMI數據延時量測量因考慮到什么因素？

應該考慮數據周期的長短，采用周期性的短序列測量到的延時都是不準確的，因而很可能此時的延時t=nT+t1,但是用示波器測量到得延時僅為t1，因此示波器測量的延時都是不準確的，而實際傳輸的數據都具有隨機性，而且周期都很長，測量時不會出現上述錯誤。

3、（思考）具有長連 0 碼格式的數據在 AMI 編譯碼系統中傳輸會帶來什么問題，如何解決？

會造成收端無法提取位定時，因而不利于收端同步，在實際傳輸中需要將其轉化成HDB3碼才能進行傳輸。

4、（思考）為什么在實際傳輸系統中使用HDB3 碼？用其他方法行嗎（如擾碼）？

HDB3碼具有良好的抗連0特性，有利于收端定時的提取，采用擾碼也可以。

第五篇：數字通信原理課程設計解析[范文模版]

課 程 設 計 報 告 課程設計名稱:通信原理 系 別:三系 學生姓名: 班 級: 學 號: 成 績: 指導教師: 開課時間:2010~2011學年 學期 一.設計題目

數字頻帶傳輸系統的仿真設計 二.主要內容及具體要求

a.利用所學的《通信原理及應用》的基礎知識,設計一個 2ASK 數字調制器。完成對 2ASK 的調制與解調仿真電路設計,并對其仿真結果進行分析。要求理解 2ASK 信 號的產生,掌握 2ASK 信號的調制原理和實現方法并畫出實現框圖。

b.設計一個 2FSK 數字調制器。要求給出 2FSK 的產生原理框圖(調頻法、鍵控法、SystemView 仿真電路圖、調制解調的原理框圖, 給出信號的頻譜圖、調制前與借 條后數據波形比較覆蓋圖,加噪前后相關波形。

三.進度安排

5.28-5.29 圖書館查閱資料,確定選題,思考總體設計方案 熟悉軟件的編程環境 推薦的參考資料有: 《 MA TLAB 通信工程仿真》

《 MA TLAB/SIMULINK通信系統建模與仿真實例分析》 《 MA TLAB 在通信系統建模中的應用》 5.30 總體設計方案的確定與設計 5.31 各部分的具體實現 6.01— 6.02 程序調試并程序注釋 6.03 整理完成設計報告 四.成績評定

總成績由平時成績(考勤與課堂表現、程序設計成績和報告成績三部分組成,各部分 比例為 30%,50%,20%.(1平時成績:無故曠課一次,平時成績減半;無故曠課兩次平時成績為 0分,無故 曠課三次總成績為 0分。遲到 15分鐘按曠課處理

(2設計成績:按照實際的設計過程及最終的實現結果給出相應的成績。(3設計報告成績:按照提交報告的質量給出相應的成績。備注:每人提交一份課程設計報告(打印稿和電子稿各一份 課程設計報告按照模板撰寫內容,要求詳細、準確、完整。第一部分 1 2ASK調制方法 1.基本原理調

頻移鍵控是利用載波的幅度變化來傳遞數字信息,而其頻率和初始相位保持不 變。在 2ASK 中,載波的幅度只有兩種變化狀態,分別對應二進制信息“ 0”或 “ 1”。一種常用的也是最簡單的二進制振幅鍵控方式稱為通 — 斷鍵控(OOK , 其表達式為: =(t e O O K ???? ?-時

發送“ 以概率 ”時 發送“

以概率 “ 01, 01, cos P P t A c ω(1-1 典型波形如圖 1-1所示:

圖 1-1 2ASK 信號的一般表達式為: t t s t c ASK e ωcos((2=(1-2 ∑-=n s n T a n t g t s(((1-4 時鐘:T s持續時間為 T s 的基帶脈沖波形,通常假設是高 度為 1,寬度等于 T s 的矩形脈沖;a n-第 N 個符號的電平取值,若取 ???-=P 10P , 1,概率為

概率為 a n 則相應的 2ASK 信號就是 OOK 信號。

2ASK/OOK信號的產生方法通常有兩種:模擬調制法(相乘器法和鍵控法, 相應的調制器如圖 1.2。圖(a 就是一般的模擬幅度調制的方法, 用乘法器實現;圖(吧是一種數字鍵控法,其中的開關電路受 s(t控制。

(a 模擬相乘法

(b數字鍵控法 圖 1.2 2 2ASK的解調方法

與 AM 信號的解調方法一樣。2ASK/OOK有兩種基本的解調方法:非相干 解調(包絡檢波法和相干解調(同步檢測法 ,相應的接收系統方框圖如圖 :

(a 非相干解調(包絡檢波(b相干解調

圖 1.3 2ASK/OOK調制 框 圖 3 解調模塊

解調模塊中, 相干解調法經過相乘器—低通—抽樣判決后輸出;非相干解調 經過整流—低通—抽樣判決后輸出。這里調制信號省略了經過帶通濾波器這一環 節,影響不大。低通濾波器后面整個部分是抽樣判決器。其中,抽樣由同步沖激 信號與解調信號相乘實現, 信號值與開關門限值進行比較后, 若信號值較大, 則 輸出 1,否則輸出 0,這樣就實現了判決功能。原理圖如圖 14所示,參數表如表 4所示。

Simulink 解調模塊 2ASK的仿真1、2ASK 信號的調制仿真如圖 1.4所示。

Token5輸出頻率為 20Hz, 幅值為 500e-3的矩形波作為調制電路輸入信號, token7輸出頻率 80Hz, 幅值為 1V 的正弦波, Token6為乘法器,矩形波與正弦波 經乘法器相乘輸出 2ASK/OOK信號。Token8、Token9為分析觀察點。

圖 1.4 2ASK 調制圖

Token8顯示波形(隨機數字信號 :

Token9顯示波形(2ASK 調制信號2、2ASK 信號的解調仿真

Token0, Token2,Token9,Token17,Token18 組 成 2ASK 調 制 電 路

Token10,Token11,Token12,Token13,Token14,Token15組成 2ASK 相干解調電路，Token10、13為抽樣判決器;Token11、17為相乘器;Token10、13為抽樣判決 器;Token7為邏輯緩沖器;Token18, 19,20為分析觀察點.2ASK 調制信號波形 Token18:

輸入隨機數字序列:

2ASK 相干解調輸出波形:

相干解調法輸出波形, 可見與上面的基本相同, 相比于調制信號在時間上有一定延遲, 但基 本上是相同的。

參考文獻

[1] 樊昌信,曹麗娜.通信原理(第 6版.國防工業出版社, 2007 [2] 王力寧.MATLAB 與通信仿真.人民郵電出版社, 1999 [3] 陳亞勇等.MATLAB 信號處理詳解.人民郵電出版社, 2001 第二部分 1 2FSK調制方法 1.基本原理調

頻移鍵控是利用載波的頻率變化來傳遞數字信息,而其振幅保持不變。在 2FSK 中,載波的頻率隨二進制基帶信號在 f 1 和 f 2 兩個頻率點之間變化。其表 達式為: =(2t e FSK ??

???++時 發送“ ”時 發送“ ” 0, cos(1, cos 21(?ω?ωn n t A t A(2-1

: 圖 2.1 2FSK信號時間波形

由圖可見, 2FSK 信號的波形(a 可以分解為波形(b 和波形(c , 也就是 說, 一個 2FSK 信號可以看成是兩個不同載頻的 2ASK 信號的疊加。因此, 2FSK 信號的時域表達式也可寫成:

式中:g(t 為單個矩形脈沖,寬度等于 Ts ?

??-=P P a n 10, 1, 概 率 為 概 率 為 n 是 a n 的反碼。2FSK信號的解調方法

2FSK 信號的產生方法通常有兩種:模擬調制法(相乘器法和鍵控法,相 應的調制器如圖 2.2。圖(a 就是一般的模擬幅度調制的方法,用乘法器實現;圖(b 是一種數字鍵控法,其中的開關電路受 s(t控制。

(b 數字鍵控法 圖 2.2 2FSK 調制 框 圖

2FSK 信號有兩種基本的解調方法:非相干解調(包絡檢波法 和相干解調(同步檢測法 ,相應的接收系統方框圖如圖 :

(a 非相干解調(包絡檢波

(b 相干解調(同步檢測 圖 2.3 2FSK信號的接收系統組成方框圖 下圖為 2FSK 信號非相干解調過程的時間波形:

圖 2.4 2FSK信號非相干解調過程的時間波形 3 2FSK 信號調制電路設計(1 2FSK 的調制部分

打開 simulink 工具箱,點擊 file 圖標,選擇新建中的 model ,新建一個仿真 空白模型,將 2FSK 信號調至所需要的模塊拖入空白模型中,也可點擊鼠標左鍵 單擊 “add to untitled”。

下圖中 Pulse Generator 模塊為正弦基帶信號模塊, Sine wave1, Sine wave2為頻率為 f1和 f2載波模塊, Product 為乘法器模塊, Scope 為示波器模塊, NOT 為反相器模塊, Power Spectral是功率譜模塊, To File為封裝模塊,目的是方便 調用調制部分。2FSK 信號是由頻率分別為 Sine wave1和 Sine wave2的兩個載波 對信號源進行頻率上的控制而形成的,其中 Sine wave1和 Sine wave2是兩個頻 率有明顯差別的且都遠大于信號源頻率的載波信號。調制模型圖如下圖所示:

2FSK 信號調制部分的 simulink 模型方框圖(2 2FSK 的調制部分參數設置

載波 sin wave1的參數設置

其中 f1幅度為 2;頻率 3HZ;采樣時間為 0.002的信號。

載波 sin wave2的參數設置

其中 f1幅度為 2;頻率 2HZ;采樣時間為 0.002的信號。

本信號源 s(t序列是用隨機的 0 1信號產生,在此為了方便仿真就選擇了基 于采樣的 Pulse Generator信號模塊其參數設置如下:

基帶信號 Pulse Generator信號模塊參數設置

其中方波是幅度為 1,周期為 3,占 1比為 1/3的基于采樣的信號。(3 2FSK 的調制部分仿真以及功率譜分析

經過以上參數的設置后就可以進行系統的仿真,其各點的時間波形如下:

2FSK 調制波形圖 加入高斯噪聲的 2FSK 非相干解調

高斯噪聲是指它的概率密度函數服從高斯分布(即正態分布的一類 噪聲。在理想信道調制與解調的基礎上, 在調制信號上加入高斯噪聲, 把 Simulink 噪聲源下的高斯噪聲模塊(Gaussian Noise Generator加入到模型中。噪聲參數 設置、模型與波形圖如下:

圖 3-19 2FSK加入高斯噪聲模型

圖 3-20 高斯躁聲 Variance 參數設置為 1

原理想信道下的 2FSK 解調圖

方差為 1時候的高斯躁聲下的 2FSK 解調圖

如圖所示,圖 3-19為理想信道解調波形,均為加入高斯噪聲的波形,可通 過修改參數表中的方差來改變加入噪聲的大小,把噪聲的方差設為 1,與理想信 道的輸出波形相比較可以看出, 波形均出現不同程度的失真, 當方差為 1的時候 比較接近原理想信道下的波形圖不同的噪聲使信號發生失真的參數各不相同。在 現實生活中, 無處不存在著噪聲, 因此研究如何減小噪聲對信道的影響有著重大 意義。2FSK的仿真1、2FSK 信號調制圖如圖 3.1所示

圖 3.1 2FSK 調制圖

Token8為隨機數字信號, F=30Hz,A=500e-3,Token9為延遲, Token7,12為載波信 號, 頻率和幅度分別為:75Hz,1V;150Hz,1V , Token10,13,14,15為觀測點, 且 Token 14輸出為 2FSK 調制信號;Token10輸出:

Token13輸出:

Token15:

2FSK 調制信號(Token14輸出

2.2FSK 信號解調的仿真

如圖 3.1為 2FSK 信號的非相干解調電路,輸入隨機數字信號頻率為 10Hz, 載波 分 別 為 90Hz 和 120Hz,Token0,1,3,15,20,32組 成 2FSK 調 制 電 路 , Token4,5,24,25,12,27,28,29,14,10組成 2FSK 信號非相干解調電路。

Token4為加法器, Token24,27帶通濾波器, 25, 28為全流整波器, 12, 29為低通濾波器, 14為抽樣判決器, 10和 32為觀測分析點。

Token32: 2FSK 非相干解調輸出： 上圖為非相干解調法得到的輸出波形，可見其與輸入波形出入不大。

參考文獻.《通信原理》樊昌信 曹麗娜 國防工業出版社 2.《現代通信系統分析與仿真——matlab 通信工具箱》李建新 劉乃安 西安電子科技大學出版社 3.《數字信號處理教程——matlab 釋義與實現》陳懷琛 電子工業出版社 4.《現代通信系統——使用 matlab》約翰-G-普羅克斯 西安交通大學出版社 5.《MATLAB 通信工程仿真》張德豐 機械工業出版社 實驗心得 通過實驗，基本掌握了SystemView的基本功能和使用方法，對數字基帶傳輸系統 有了一定的了解，加深了對2ASK和2FSK信號的調制原理的認識，理解了如何對他 們進行解調，掌握了2ASK信號相干解調法和2FSK非相干解調法，通過使用System View仿真，對個調制和解調電路中各元件的特性有了較為全面的理解。對于 2ASK 信號，由調制時通過仿真所

得結果可知，調制信號變化規律與輸 入隨機數字信號基本一致，只是調制信號存在一定的相位差，表明載波信號和隨 機信號參數設置符合要求。在解調系統中，由仿真結果可知，輸入隨機數字信號 與相干解調輸出信號變化規律完全一致，不存在相位差等，表明參數設置正確。對于 2FSK 信號，在調制時，由仿真結果可知，調制信號變化規律與輸入隨 機數字信號基本一致，也存在一定相位差，但這是允許的。在解調時，由仿真結 果可知，非相干解調輸出信號與輸入數字隨機信號變化規律幾乎是一致的，但是 由于通信系統往往存在碼間串擾和噪聲干擾，使解調系統的輸出與輸入隨機信號 有些差別，但這是允許的。