载波1开关1基带信号倒相器相加器2FSK信号载波2开关2
FSK调制原理框图
由图可知，从“FSK基带输入”输入的基带信号分成两路，1路经U404（LM339）反相后接至U405B（4066）的控制端，另1路直接接至U405A（4066）的控制端。从“FSK载波输入1”和“FSK载波输入2”输入的载波信号分别接至U405A和U405B的输入端。当基带信号为“1”时，模拟开关U405A打开，U405B关闭，输出第一路载波；当基带信号为“0”时，U405A关闭，U405B打开，此时输出第二路载波，再通过相加器就可以得到2FSK调制信号。 （3）2DPSK调制原理。
2PSK信号是用载波相位的变化表征被传输信息状态的，通常规定0相位载波和π相位载波分别代表传1和传0。
设二进制单极性码为an，其对应的双极性二进制码为bn，则2PSK信号的一般时域数学表达式为：
??S2PSK(t)???bng(t?nTs)?cos?ct
?n?其中：bn?? （15－10）
??1?＋1当an?0时，概率为P当an＝1时，概率为1－P
则上式可变为：
???g(t?nT)s?ct??????s?co???n? S2PS（t）＝?K??g(t?nT)?co?s?ct?0??s??????n当an?0
当an?12DPSK方式即是利用前后相邻码元的相对载波相位值去表示数字信息的一种方式。例如，假设相位值
用相位偏移x表示（x定义为本码元初相与前一码元初相之差），并设
?????数字信息“1” ???0?数字信息“0”
2DPSK的调制原理与2FSK的调制原理类似，也是用二进制基带信号作为模拟开关的控制信号轮流选通不同相位的载波，完成2DPSK调制，其调制的基带信号和载波信号分别从“PSK基带输入”和“PSK载波输入”输入，差分变换的时钟信号从“PSK-BS输入”点输入，其原理框图下图所示：
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基带信号差分变换反相器载波输入选相开关已调信号 2DPSK调制原理框图
2、 比较2ASK、2FSK、2DPSK调制信号的频谱并作分析，进而分析三种调制方式各自的优缺点。
答：2ASK信号的功率谱由连续谱和离散谱两个部分组成。其中，连续谱取决于矩形波形g(t)经线性调制后的双边带谱，而离散谱则由载波分量确定；另外，二进制2ASK信号的带宽是基带脉冲波形带宽的两倍；2FSK调制是数字通信中用得较广的一种方式。它的频谱可看作是两个振幅键控信号相叠加的方法。2FSK信号的功率谱同样由连续谱和离散谱组成。连续谱由两个双边谱叠加而成，而离散谱出现在两个载频位置上。另外，如果两个载频之差较小，则连续谱出现单峰，如果载频之差逐步增大，即两个频率的距离增加，则连续谱出现双峰；2DPSK的频谱与2PSK的频谱是完全相同的。且其功率谱密度同样由连续谱与离散谱两部分组成。且当双极性基带信号以相等的概率出现时，将不存在离散谱部分。而且2DPSK的连续谱部分与2ASK信号的连续谱基本相同，仅仅相差一个常数因子，所以其带宽也与2ASK信号的相同。 比较：
（1）频带宽度：当码元宽度为TS 时，2ASK系统和2PSK系统的频带宽度近似为
2，而2FSK系TS统的带宽近似大于其他两种，所以从频带宽度或频带利用率上，2FSK系统最不可取。
（2）误码率：在相同误码率条件下，在信噪比要求上2PSK比2FSK小。所以在抗加性高斯白噪声方面，2PSK相干性能最好，然后是2FSK。
（3）对信道特性变化的敏感性：由于2FSK不需要人为的设置判决门限。2PSK判决器的最佳判决门限为零，所以它们不随信道特性的变化而变化。而2ASK当信道特性发生变化时，判决器的最佳判决门限也将随之而变。所以2ASK的性能最差。
（4）设备的复杂程度：一般相干解调的设备要比非相干解调时复杂，而同为非相反解调时，2DPSK的设备最复杂，2FSK次之，2ASK最简单。
目前用得最多的数字调制方式时相干2DPSK和非相干2FSK。相干2DPSK主要用以高速数据传输，而非相干2FSK则用于中、低速数据传输中，特别是在衰落信道中传送数据时，有着广泛的应用。
实验十六思考题P16-6：
1、 改变74123的哪些外围元件参数对FSK解调正确输出有影响？
答：改变15脚与电源之间的电阻，14脚与15脚之间的电容可以对FSK解调正确输出有影响。 2、 用过零检测法进行FSK解调时，其输出信号序列与发送信号序列相比是否产生了延迟？
答：实际上是产生了延迟。
3、 PSK解调器系统由哪几大部分组成？简述各部分的作用。
答：PSK解调器包括带通滤波器、相乘器、低通滤波器和抽样判决器。其中带通滤波器主要是滤去其他频段无用信号，以免对解调造成干扰。PSK解调一般采用相干解调，所以相乘器主要用于与载波相乘。再经过低通滤波器去除高频成分，得到包含基带信号的低频信号，再依次抽样判决器得到基带信号。
实验十七思考题P17-5：
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1、认真阅读教材中的相关内容，回答时分复用的概念。
答：时分复用的主要特点是利用不同时隙来传送各路不同信号。每路码时间上互不重叠，每一路的抽样频率必须符合抽样定理的要求，但其占用时间间隔宽度Tc没有具体限制。显然，Tc越小，则能传输的路数就越多。TDM在时域上是各路信号分割开来，但在频域上是各路信号混叠在一起。
2、分析本实验中时分复用信号的产生原理，再自行设计一个时分复用信号产生电路，画出电路图并分析
电路工作原理。
答：本实验中，时分复用是通过时钟信号对移位寄存器构成的并/串转换电路的输出信号轮流进行选通而实现的，时分复用输出信号的位同步信号的频率为BS的四倍，帧同步信号的频率为位同步信号的三十二分之一。时分复用输出信号每一帧由32位组成，拨码开关SW701可设置帧同步码的码型。产生电路如下： 用户1信息 PCM1 TS1 复用信息 用户2信息 PCM2 TS2 两路PCM信号由开关TS1 ,TS2 控制输出，两开关分别控制不同的时隙，TS1 时刻输出PCM1, TS2时刻输出PCM2 ，这样可将两路信号进行复用传输。
实验十八思考题P18-7：
1、 本实验中的噪声为加性噪声，试说明实际信道中的加性噪声有哪些，各有什么特点？
答：实际信道中的加性噪声主要是随机噪声。可分为单频噪声、脉冲噪声和起伏噪声三类。（1）单频噪声是一种连续波的干扰，它的主要特点是占有极窄的频带，但在频率轴上的位置可以实测，所以单频噪声并不是在所有通信系统中都存在；（2）脉冲噪声是在时间上无规则地突发的短促噪声，其主要特点是其突发的脉冲幅度大，但持续时间短，且相邻突发脉冲之间往往有较长的安静时段；（3）起伏噪声是以热噪声、散弹噪声及宇宙噪声为代表的噪声。其特点是无论在时域内还是在频域内它们总是普遍存在和不可避免的。
2、 本实验中使用的纠错码为汉明码，举出其他常用的纠错码并比较它们的优缺点。
答：其他常用的纠错码有循环码、BCH码、卷积码等。其中（1）汉明码是一种高效的能纠错单个错误的线性分组码。因为在纠单个错误时，汉明码所用的监督码元最少，与码长相同的能纠单个错误的其它码相比，编码效率最高循环码。但是它只能纠正单个随机错误的码。（2）循环码的编码和解码设备都不太复杂，且检错和纠错能力较强。循环码除了具有线性码的一般性质外，还具有循环性。（3）BCH码是一种特别重要的循环码，它解决了生成多项式与纠错能力的关系问题，可以方便地得到纠正多个随机错误的码。（4）卷积码是一种非分组码，码的构造也比较简单，在性能上也相当优越。但是它的数学理论并不像循环码那样完整严密。
3、 实验（二）步骤3和步骤4的结果是否不同？如果不同，试说明原因。
答：结果不同。因为本实验中使用的纠错码为汉明码。汉明码只能纠正一个错码，所以当出现两位错码的时候，汉明码无法判断哪一位出现错误，导致解码出错。
4、 为什么利用眼图能大致估算接收系统性能的好坏程度？
答：因为评价基带传输系统性能的一种定性而方便的方法是用示波器观察接收端的基带信号波形，用来分析码间串扰和噪声对系统性能的影响。而通过眼图的观察能直观地了解到码间串扰和噪声的一个影响。当无码间串扰和噪声干扰时，示波器显示的迹线细而清晰，“眼睛”张开。当有干扰时各个码元波形不能完全重合，扫描迹线粗而不清晰，“眼睛”闭合。眼图中央的垂直线表示了最佳的抽样时刻。眼图中央的横轴位置即是最佳判决的门限电平。当基带传输系统存在码间串扰时，眼图将部分闭合，故眼图的“眼”睁的大小将反映码间串扰的强弱。
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实验十九思考题P19-4：
1、 分析QPSK的调制与解调原理。
答：参照实验指导书。
2、 分析多进制数字相位调制系统的抗噪声性能。
答：在M相数字调制中，我们可以认为这M各信号矢量把相位平面划分为M等分，每一等分的相位间隔代表一个传输信号。在没有噪声时，每一信号相位都有相应的确定值。在有噪声叠加时，则信号和噪声的合成波形的相位按一定的统计规律随机变化。这时，若发送信号的基准相位为零相位，M=8,
则合成波形相位θ在造成判决错误。
?????? 范围内变化时，就不会产生错误判决；如果在这个范围之外，将88实验二十思考题P20-12：
1、 比较m序列和Gold序列的区别，分析为何用Gold序列作为扩频码而不用m序列。
答：Gold序列具有良好的自、互相关特性，且地址数远远大于m序列地址数，结构简单，易于实现。可参考查光明编著的《扩频通信》教材，西安电子科技大学出版社。 2、 比较实验12和实验13的效果，分析扩频码定时偏移对解扩的影响。
答：可参考查光明编著的《扩频通信》教材，西安电子科技大学出版社，P101面4-1-3小节码定时偏移对相关处理的影响。当输入信号与本地参考信号同步之前或者不完全同步的时候（即发生码定时偏移时），有用信号的一部分与本地伪码卷积而被展宽为伪噪声输出。输出的噪声总量取决同步程度。当完全不同步时（即差一个码元以上时），相关器输出全部为噪声。因此扩展频谱系统的相关处理过程，对于码位同步提出十分严格的要求。
3、 比较实验12和实验14的效果，分析窄带干扰信号对解扩的影响。
答：可参考查光明编著的《扩频通信》教材，西安电子科技大学出版社，P103面4-1-5小节有干扰时相关器的输出。窄带干扰输入到相关器与本地扩频信号相乘，根据频域内卷积原理，干扰信号功率被本地参考信号扩展成为等于本地参考信号的宽带信号，经中频滤波器滤除带外干扰频谱，只有少量的干扰功率从中频带通滤波器输出。
实验二十一思考题P21-21：
1、 分析MSK、GMSK调制、解调原理及它们之间的异同。
答：GMSK和MSK的调制、解调原理参照实验指导书。GMSK的调制与MSK的调制基本相同，GMSK只是在MSK调制器之前假如一个基带信号预处理滤波器，即高斯低通滤波器，由于这种滤波器能将基带信号变换成高斯脉冲信号，其包络无陡峭边沿和拐点，从而改善MSK信号频谱特性。MSK调制方式的突出优点时信号具有恒定的振幅及信号的功率谱在主瓣以外衰减较快，但是在移动通信中，对信号带外辐射功率的限制是非常严格的，MSK不能满足这种要求。而GMSK利用前置的高斯滤波器，抑制了高频成份，防止了过量的瞬时频率偏移，使它符合上述要求。GMSK信号的解调与MSK信号完全相同。
2、分析QPSK、OQPSK、DQPSK、π/4-DQPSK调制、解调原理以及它们之间的异同。
答：它们的调制、解调原理参照实验指导书。（1）OQPSK与QPSK的不同之处是在正交支路引入了一个码元的延时，这使得两个支路的数据错开了一个码元时间，不会同时发生变化，而不像QPSK那样产生±π的相位跳变，而仅能产生±π/2的相位跳变。OQPSK的调制、解调方法同QPSK一样。（2）DQPSK没有固定的参考相位，后一个四进制码元总是以它相邻的前一个四进制码元的终止相位为参考相位，因此它是以前后两个码元的相位差值来表示消息的。而QPSK具有固定的参考相位，是以四进制码元本身的相位值来表示信息的。DQPSK的调制只要将绝对码变换成相对码，再进行QPSK调制。DQPSK解调仅在QPSK的解调器前加接一个差分译码器。（3）π/4-DQPSK将QPSK的最大相位调变±π，降为±3π/4，从而改善了π/4-DQPSK的频谱特性。另外，QPSK只能用于相干解调，而π/4-DQPSK既可以用相干解调也可以采用非相干解调。
3、分析QPSK、OQPSK、DQPSK调制、解调实验中的A、B方式的异同。
答：由于正弦和余弦的互补特性，对于载波相位的四种取值，A方式为：0°、90°、180°、270°，
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则数据IK、QK通过处理后输出的成形波形幅度有三种取值±1，0.B方式为：45°、135°、225°、315°，那么数据IK、QK通过处理后输出的成形波形幅度有两种取值?2/2。 在QPSK中，采用的是B方式，即π/4相移系统，如果要产生A方式π/2相移系统，只需把载波相移π/4后再与调制信号相乘即可。OQPSK和DQPSK调制、解调方法中均类似。
4、比较MSK、GMSK、QPSK、OQPSK、DQPSK、π/4-DQPSK在调制中的成形信号波形。
答：参考实验指导书中实验步骤，然后通过示波器观察各种调制中的成形信号波形。
5、 比较MSK、GMSK、QPSK、OQPSK、DQPSK、π/4-DQPSK分别在调制、解调中的X-Y波形（即星
座图）。
答：参考实验指导书中实验步骤，然后通过示波器观察各种调制、解调中的X-Y波形。
实验二十二思考题P22-11：
1、阅读《程控数字交换原理与应用》中有关用户接口电路的章节，了解实验的工作原理。
略
2、 道模拟模块中的噪声为加性噪声，试说明实际信道中的加性噪声有哪些，各有什么特点？
答：实际信道中的加性噪声主要是随机噪声。可分为单频噪声、脉冲噪声和起伏噪声三类。（1）单频噪声是一种连续波的干扰，它的主要特点是占有极窄的频带，但在频率轴上的位置可以实测，所以单频噪声并不是在所有通信系统中都存在；（2）脉冲噪声是在时间上无规则地突发的短促噪声，其主要特点是其突发的脉冲幅度大，但持续时间短，且相邻突发脉冲之间往往有较长的安静时段；（3）起伏噪声是以热噪声、散弹噪声及宇宙噪声为代表的噪声。其特点是无论在时域内还是在频域内它们总是普遍存在和不可避免的。
3、认真阅读教材中的相关内容，仔细理解时分复用和解复用的概念及原理。 略
4、 分析本实验中时分复用信号的产生原理，再自行设计一个时分复用信号产生电路，画出电路图并分析
电路工作原理。
答：参考实验十七的第二题
实验二十三思考题P23-17：
1、阅读《微型计算机接口技术原理及应用》中有关串口通信的章节，了解实验的工作原理。
答：略。
2、信道模拟模块中的噪声为加性噪声，试说明实际信道中的加性噪声有哪些，各有什么特点？
答：实际信道中的加性噪声主要是随机噪声。可分为单频噪声、脉冲噪声和起伏噪声三类。（1）单频噪声是一种连续波的干扰，它的主要特点是占有极窄的频带，但在频率轴上的位置可以实测，所以单频噪声并不是在所有通信系统中都存在；（2）脉冲噪声是在时间上无规则地突发的短促噪声，其主要特点是其突发的脉冲幅度大，但持续时间短，且相邻突发脉冲之间往往有较长的安静时段；（3）起伏噪声是以热噪声、散弹噪声及宇宙噪声为代表的噪声。其特点是无论在时域内还是在频域内它们总是普遍存在和不可避免的。
3、认真阅读《通信原理》教材中的相关内容，详细了解时分复用与解复用的原理。
答：略。
4、查找相关资料，熟悉上位机与下位机软件的编写。
答：略。
5、 为什么实验中发送数据的位同步与帧同步上升沿要求严格对齐？你能根据位同步与帧同步的时序关系
大致了解下位机软件的编写吗？画出相应的程序流程图。
答：在通信系统中，位同步和帧同步直接影响着通信质量。我们实验中下位机软件建立
在单片机的基础上，软件主要完成串行通信的协议，这方面的教材较多，可参考陈光东主编的《单片微型计逄机原理与接口技术》，华中理工大学出版社，P152面PC串行通讯接口技术。
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