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JH5001学生用书思考题解答


JH5001 学生用书思考题参考答案
第 12 页 1. 根据环路参数,解释为什么 TPP04(VCO 输出信号)的波形存在抖动? 答:环路参数一般指环路滤波器的带宽等,一般来讲环路带宽越宽,输 出信号抖动越大,环路越容易出现跳周,反之使然。VCO 即压控振荡 器(Voltage Control Oscillator), 其作用就是用其误差电压控制鉴相器 进行调整,输出

信号总是处在调整当中,因此其输出信号就存在抖 动。因此实际当中,可以根据需要,调节环路带宽,从而控制 VCO 输出信号的抖动。 第 17 页 3. 分析总结数字锁相环与模拟锁相环同步带和捕捉带的大致关系。 答:模拟锁相环的同步带大于捕捉带,而数字锁相环具有以下特征:输 出锁定信号存在相位抖动,同步带与捕捉带相对比较窄,同步带和 捕捉带大致相同等。 第 31 页 1. 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:将解调模块中的跳线 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。 第 32 页 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。 第 34 页 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。 4. 叙述位定时的调整过程,并说明输入码字对位定时的恢复的影响?在 实际通信中为什么要加扰码措施? 答:输入码字当中的连 1 连 0 对于收端位定时的提取有很大影响,对于 收端来讲要准确的提取位定时,对接收码流要求不能有太多的连 1 连 0(即接收码流应该有丰富的跳变沿) ,因此接收码流中连 1 连 0 的数目会直接影响位定时的恢复。 在实际通信当中采取扰码措施可以改变接收码流中的 0、1 分布,使 得码流中连 0 连 1 数目不会超过 4 个,从而有利于位定时的恢复。 5. 说明信道频差对解调性能的影响? 答:信道频差(一般在采用非相干解调时存在)的存在会造成解调端的 基带信号无法观测(如在 DBPSK 中无法观测收端眼图),但不会影响 正常的解调。 第 50 页 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
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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。 第 51 页 6. 载漏过大会对系统带来什么影响?载漏的产生于什么因素有关?如何 减小载漏电平? 答: 载漏过大会消耗系统有限的功率,同时在解调器中易产生直流漂移。 载漏的产生是由于(1)平衡调制器直流工作点不平衡;(2) 平衡 调制器 I、Q 两支路不平衡;(3) 收、发本振源的辐射。 其调整的方法:首先将模拟锁相环模块的输入信号选择开关 KP02 设置在 TEST 位置,然后将 D/A 模块内 Ki01、Ki02 的短路器拔 除, 使调制模块没有信号输入, 轮流调整电位器 WK01、 WK02 使 TPK03 的信号(载漏)输出最小。 1.(2) TPJ05 与 TPJ06 波形不同的原因? 答: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)cosω ct,这里ω c=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 cosω ct 和 sinω ct, 前者与之相 乘后等于 a(t)(1/2+1/2 .cos2ω ct),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)sin2ω ct, 经低通滤波器后完全被滤掉,所以在 TPJ06 看 不到眼图信号。 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: JH5001 中, 在 系统的传输特性为升余弦滚降特性, 其传递函数为: 1 0 ?| f |? (1 ? ? ) / 2TS ? ? ? (2TS | f |) ? 1 ? ? ?1 H RC ( f ) ? ? [1 ? cos( ) (1 ? ? ) / 2TS ?| f |? (1 ? ? ) / 2TS 2? ?2 0 | f |? (1 ? ? ) / 2TS ? ? 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。 第 54 页 13. 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 56 页 4.(2) 在信噪比 S/N 不变的前提下,为何误码仪用测试 m 序列周期加长 会产生错码?解决用什么方法?今后在设备工程测量中应考虑到 什么因素? 答:因为随着测试 m 序列周期的加长,其码字序列当中的连 0 数目亦 会增加,此时如果传输设备不对测试码字进行一定的处理,会造
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成由于连 0 数目太多致使收端无法提取位定时或者位定时提取错 误,因此会产生错码。解决此类问题的办法可采取加扰码的措施, 亦即将输入序列中的 0、1 重新分布,以便于提取位定时 (此问题 在捷辉科技有限公司的 JH6003 现代通信原理实验系统中有充分 的体现,在该设备中由于采用了扰码、维特比译码等措施,此问 题不会出现)。 64 页 1.(1) 与 BPSK 解调比较,此时(DBPSK 方式)为什么看不到眼图? 答:由于 DBPSK 采用非相干解调,在收端不需要恢复载波,因此在收 端看不到眼图信号。 第 76 页 2.(2) 当输出 0/1 码、 00/11 码或者 7 位周期 m 序列时(都是短周期数据), 译码输出数据与编码数据有时候会不一致,此时, 将 SWC01 中的 ADPCM 开关插入再断开(加入一段随机数据), 此时译码输出数据与 编码数据又一致,为什么?在实际通信中如何解决这个问题? 答:我们举例来说明:参见学生用书第 70 页的表 3.4.1,在其中任选 一组汉明码字,比如“0011*101###0011*101” (这里将每个码组 的信息位与监督位用*隔开,两个周期之间用#隔开) ,按照正常情 况,收端译码结果应为 0011,但是如果译码器滑动到从第 2 位加 上下一周期的第 1 位来看是“0111*010”仍然属于合法码字,那 此时译码器就会将其译码结果译为 0111, 所以译码结果就出错了, 但是译码器检测不到,加入 ADPCM 数据的目的是将其规律性扰乱, 使得译码器只能以唯一的方式进行译码。在实际通信当中需通过 扰码的措施来解决此类问题(本实验中加入的 ADPCM 话音数据, 由于其随机性很强,实际上起到了扰码的作用) 。 第 90 页 3. 在通信系统中, 接收端应如何获得接收输入时钟和接收帧同步 PCM 时钟信号? 答:将接收信号进行处理提取载波信号,从而获得接收输入时钟。 在实际通信当中 PCM 信号通常都是复接在帧信号中进行传输的, 因此接收帧同步时钟信号的获取通过检测帧标志(一般是巴克 码)来实现。 第 94 页(一).2 与 PCM 码字观测比较,为什么在 ADPCM 编码方式下,观测不到随 电平变化有一个比较稳定的码字? 答:因为 ADPCM 是自适应差分脉冲编码调制,其编码方式是带预测的, 因此其当前码字不是独立的,还和前一码元有关,因此其码字始 终是在变化的,因此看不清楚。 第 110 页 2. 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。 第 111 页 3. 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。 第 111 页 4. 为什么在实际传输系统中使用 HDB3 码?用其它码行吗(如扰码)?
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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。 5. 为什么有时检测错码检测点输出波形与加错指示波形不一致? 答:因为根据 CMI 编码规则,编码输出数据中,合法码字为“11、00、 01” ,非法码字只有一种即“10” ,那么当合法码字中的某一位出 错时,只有当它为“10”时才会被检测到,比如说当“11”错为 “00”时收端就无法检测到,造成检测错码检测点输出波形与加 错指示波形不一致。 4. CMI 码是否具有纠错功能? 答:CMI 码没有纠错功能,但具有检错功能,而其检错功能也只是利 用其码字序列中不可能出现 10 码,并且无 00、11 码连续出现这 些特点来检错,因此只能检测部分错码。 5. 能否调整示波器使其在同步的条件下观测完整的一个帧内 m 序列数 据周期,为什么? 答:不能。因为在复接模块产生的 m 序列分别为 7 位和 15 位,而在组 帧时均采用 8bit 一个时隙, 序列的长度不是 8bit 的整倍数关系, m 固不能看到一个完整的帧内 m 序列数据周期,系统将每次截取 m 序列中的 8 位来组帧。 2. 分析:将复接模块内开关信号跳线开关 SWB01 中 LED 7~LED 0 为 11100100 码型,即使其与帧定位信号一致,对解复接模块会造成 什么影响? 答:会造成假同步,误将开关信号误判为帧定位信号,而将特殊码序列 误判为话音信号。 5.(4) 回波产生的原因?回波会对通信带来什么影响?可采取什么技 术措施消除(或减小)回波? 答:回波产生的主要原因可以用下图来表示:

用户话机

用户话机

A、理想

B、实际

电话网中回波产生的原因

从图 A 中看出,接收信号只进入用户话机,而不会返回发信 道。而图 B 是一个实际的 2/4 线变换器,实际的 2/4 线变换器除了 上图实线所示的信号传输外,收支路的信号还将沿虚线进入发信 道,从而形成回波。回波产生的主要原因是由于 2/4 线变换一般采 用匹配网络实现,而用户话机阻抗不同、话机到交换机距离不等引 起阻抗不匹配,这些原因导至了匹配网络的失配,从而产生回波。 对回波的控制也是通信网络中一大技术与工程问题。 通常采用 以下三种方法来处理:
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方法一:增加通程净损耗(连接两电话用户之间的链路损耗) 。在 传输时延一定的情况下,回波损耗越大,其对通话双方的影响 也就越小, 因而采用增加通程净损耗法在一定范围内对回波进 行控制。该方法的缺点是在增加通程净损耗时,通话双方的接 收信号也受到影响,因而这种方法是受到一定限制的。 方法二:回波抑制法。如图 C,在正常通话时,通信双方一般是一 讲一听,一问一答,因而,当 A 端接收信号(听)时,则将 其发送支路断开(K 打开)或插入一个固定的衰减器,这样 B 端将收不到该回波信号或收到回波信号很小。当 A 端讲话时, 开关 K 闭合,将信号发送出去,B 端端可正常听到 A 端的讲 话。采用回波抑制法,从 A 端到 B 端的话音易产生剪音或开 关声。
放大器 X 来话检测器 A 放大器 B K

图C

回波抑制法

方法三:回波抵消法。如图 D,在 A 端的接收处,通过一个横 向滤波器,模拟混合线圈的冲击响应,复制出回波从而将 回波抵消,而 A 方讲话则正常通过。采用回波抵消法, 从 A 端到 B 端的话音不会产生剪音,自然度很好。
S Y 放大器 S+Y S -Y 横向滤波器 A 放大器 B

图D 第 136 页

回波抵消法

4. 分析回波返损过小会对通信系统带来什么影响。 答:衡量混合线圈平稳性的好坏一般采用回波返损来定义。回波返损 定义为接收信号电平与回波电平的比值, 其平均值一般大于 15dB。 从其定义可以很明显的看到回波返损过小会影响双方的通话质 量。

注: (以上仅给出了 JH5001 学生用书当中部分具有一定难度的思考题 的解答,对于一般性报告性题目未给出解答,请谅解。 )

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