上海大学通信原理习题ch11.pdf

通信原理 第十一章 同步原理 习题 第十一章第十一章 同步原理 习题同步原理 习题 1 在插入导频法框图中 sin t 不经过 90 相移 直接与已调信号相加输出 试证明接收 端的解调输出中含有直流分量 证明 发端 u t m t sin t sin t 收端 v t u t sin t m t sin t sin t sin t a 1 m t sin t 1 2 1 m t 1 cos2 t 1 2 1 m t 1 2 1 m t cos2 t 经低通滤波器后 滤除高频分量 输出为 v t 1 2 1 m t 1 2 1 2 m t 故解调器输出的信号有直流分量 2 2 已知单边带信号的表示为 s t m t cos t t sin t t 是 m t 的希尔伯特变换 若采用与抑制载波双边带信号导频插入完全相同的方法 试证明接收端可正确解调 若 发端插入的导频是调制载波 试证明解调输出中也含有直流分量 并求出该值 解 1 v t u t sin t s t cos t sin t m t cos t t sin t cos t sin t 1 2m t sin2 t 1 2 t 1 cos2 t 1 2 sin2 t 1 2 t 1 2m t sin2 t 1 2 sin2 t 1 2 t cos2 t 经低通滤波器 滤除高频分量 输出为 m t 1 2 t 经 90 相移后 即可得到正确的解调信号 2 v t u t sin t s t sin t sin t m t cos t t sin t sin t sin t 1 2m t sin2 t t 1 2 1 cos2 t 1 2 t 1 2 1 2m t sin2 t 1 2 t cos2 t 经低通滤波器 滤除高频分量 输出为 m t 1 2 t 1 2 所以 解调器输出的信号有直流分量 2 3 已知单边带信号的表示为 s t m t cos t t sin t t 是 m t 的希尔伯特变换 试证明采用平方变换法提取载波时 不能实现载波的提取 证明 设平方滤部件输出的信号为 e t 则 e t m t cos t t sin t m t cos t t sin t 2m t t cos tsin t 1 2 1 cos2 t m t 1 2 1 cos2 t t 2m t t cos tsin t 1 2 m t t 1 2 m t t cos2 t m t t sin2 t 因为 m t t 及 m t t 中不含直流分量 所以 e t 中不含 2 分量 既不能 采用平方变换法提取载波 1 通信原理 第十一章 同步原理 习题 4 正交双边带调制的原理方框图如下 试讨论载波相应误差 对该系统有什么影响 解 s t A1cos 1t cos t A2cos 2tsin t 解调时 上支路 Q1 s t cos t A1cos 1t cos t A2cos 2tsin t cos t A1cos 1t cos t cos t A2cos 2tsin t cos t 1 2 A1cos 1t cos2 t cos 1 2 A2cos 2t sin2 t sin 1 2 A1cos 1tcos 1 2 A2cos 2t sin 1 2 A1cos 1tcos2 t 1 2 A2cos 2tsin2 t 经低通滤波器 滤除高频分量 输出为 Q1 1 2 A1cos 1tcos 1 2 A2cos 2t sin 同理 可得 Q2 1 2 A1cos 1tsin 1 2 A2cos 2t cos 以上支路为例 Q1 中的有用信号为 1 2 A1cos 1tcos 与发端信号 A1cos 1t 比较 多了一个因子 cos 它使有用信号功率降低 Q1 中的第 二项为 1 2 A2cos 2tsin 由于它与有用信号无关 可理解为干扰 综上所述 载波相应误差 对信号解调的影响主要有两方面 一是使有用信号功 低 二是使上 下两支 的信号互相干扰 即各支 信号发生泄 进入其它支 对其它 支 信号形成干扰 5 在插入导频法框图中 接收端信号不经过 90 相移 试证明接收端的解调输出中含有直流 分量 证明 发端 u t m t sin t cos t 收端 v t u t cos t m t sin t cos t cos t 1 2m t sin2 t 1 2 1 cos2 t 1 2m t sin2 t 1 2 1 2 cos2 t 输出 s t 相加 90 相 相乘器 A2cos 2t 相乘器 低通 相乘器 相乘器 90 相 低通 A1cos 1t Q1 cos t cos t 输入 s t Q2 2 通信原理 第十一章 同步原理 习题 经低通滤波器后 滤除高频分量 输出为 v t 1 2 故解调器输出的信号有直流分量 2 故解调器输出的信号有直流分量 2 6 在插入导频法框图中 接收端的带通与 窄带滤波器有何区别 答 带通 滤除所需信号频谱以外的噪声频谱 窄带滤波器 提取含 频谱的载波 7 画插入导频法框图 解 相乘调制 带通 输出 u t 相加 调制信号 m t 载波源 90 相移 sin t 插入导频法发端框图 带通 90 相移 u t v t m t 低通 相乘器 窄带滤波器 插入导频法收端框图 8 已知 m 980khz r 100khz 1 10khz 2 10khz 求经过几次分频 解 按公式 q 1 m 1 r 2 计算得 q 10 所以经过 10 次分频 9 画平方变换法提取载波框图 输入已调 信号 e t 载波输出 二分频 2 窄带滤波器 平方律部件 平方变换法提取载波 3 通信原理 第十一章 同步原理 习题 10 画残留边带信号插入导频法收端框图 解 收信号 1 窄带 载波输出 l 相乘器 窄带 移相 2 1 低通 相乘器 2 窄带 l q 次分频 残留边带信号插入导频法收端框图 11 画平方环法提取载波图 解 平方律部件 环路 滤波器 鉴相器 载波 输出 二分频 压控 振荡器 锁相环 平方环法提取载波 12 平方环法提取载波中 锁相环起何作用 平方环法提取载波为何比平方变换法提取载波 优越 答 由于锁相环具有良好的跟踪 窄带滤波和记忆性能 所以平方环法提取载波比平方变换 法提取载波更优越 4 通信原理 第十一章 同步原理 习题 13 画同相正交环法提取载波图 解 相乘器 90 相移 相乘器 低通 低通 相乘器 环路 滤波器 V7 V1 输入已调 信号 压控 振荡器 V3 V5 输出 V2 V4 V6 同相正交环法提取载波 14 传输速率为 1kbit s 的一个通信系统 设误码率为 10e 4 群同步采用连贯式插入的方法 同步码组的位数 n 7 试分别计算 m 0 和 m 1 时漏同步概率 p1 和假同步概率 p2 各为多少 若每群中的信息位为 153 估计群同步的平均建立时间 解 同步码组的位数 n 7 所以 漏同步概率为 p1 1 CP 1 P 群同步概率为 p2 C 2 其中 m 为错码数 m 0 时 p1 1 C 1 P 1 1 10e 4 e7 7 10e 4 p2 C 2 2e 7 7 8 10e 3 m 1 时 p1 CP 1 P 4 2 10e 8 p2 C 2 8 2e7 6 24 10e 2 平均建立时间 t NT 1 p1 p2 其中 N 信息位 同步码位 153 7 160 T 1 R 1 10e3 10e 3s m 0 时 t 160 10e 3 1 7 10e 4 7 8 10e 3 161 4ms m 1 时 t 160 10e 3 1 4 2 10e 3 6 24 10e 2 170ms 15 设数字传输系统中的群同步采用 7 位长的巴克码 1110010 采用连通式输入法 1 试画出群同步码识别器原理方框图 2 若输入二进制序列为 01011100111100100 试画出群同步码识别器输出波形 设判决 门限电平为 4 5 3 若码元错误概率为 P 群同步码识别器判决门限电平为 4 5 试求该识别器假同步概 率 解 1 如下图 2 识别器输出波形如下 4 3 假同步概率为 P 2e n C n 7 m 2 0 228 5 通信原理 第十一章 同步原理 习题 异 或 门 收码 禁 门 延迟一位 o N 分路定时脉冲 本 地 群 码 群同步码识别器原理方框图 0 10 1 1 10011110010 0 识别器输出波形 16 简答数字锁相环原理 答 滞后则附加 提前 超前则扣除 滞后 17 什么叫载波同步 答 当采用同步解调或相干检测时 接受端需要提供一个与发射端调制载波同频同相的相干 载波 这个载波的获取就称为载波提取 或称为载波同步 18 什么叫位同步 答 在接收端产生与接收码元的重复频率和相位一致的定时脉冲序列的过程称为码元同步 或位同步 而称这个定时脉冲序列为码元同步脉冲或位同步脉冲 19 什么叫群同步 答 在接收端产生与 字 句 起止时刻相一致的定时脉冲序列 称为 字 同步和 位 同步 统称为群同步或帧同步 20 载波同步的方法及定义 答 提取载波的方法一般分两类 一类是在发送有用信号的同时 在适当的频率位置上插入 一个 或多个 称为导频的正弦波 接收端就由导频提取出载波 这类方法称为插入导频法 另一类是不专门发送导频 而在接收端直接从发送信号中提取载波 这类方法称为直接法 21 载波同步的主要性能指标是什么 它们各代表什么意思 答 载波同步的主要性能指标是高效率和高精度 所谓高效率就是为了获得载波信号而尽量 6 通信原理 第十一章 同步原理 习题 少消耗发送功率 所谓高精度就是提取出的载波应是相应尽量精确的相干载波 也就是相应 误差应该尽量小 22 比较直接法和插入导频法的效率哪个高哪个低 答 用直接法提取载波时 发端不专门发送导频 因而效率高 而用插入导频法时 由于插 入导频要消耗一部分功率 因而系统的效率降低 22 相位误差的组成及它们各自所代表的意思 答 相位误差通常由稳态相差和随机相差组成 稳态相差主要是指载波信号通过同步信号提 取电路后 在稳态下所引起的相差 随机相差是由于随机噪声的影响而引起同步信号的相位 误差 23 群同步的方法 答 为了实现群同步 通常有两类方法 一类是在数字信息流中插入一些特殊码组作为每群 的头尾标记 接收端根据这些特殊码组的位置就可以实现群同步 另一类方法不需要外加的 特殊码组 它类似于载波同步和位同步的直接法 利用数据码组本身之间彼此不同的特性来 实现位同步 24 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 对于 NRZ 码 连 1 或连 0 个数越多 两次相位调整的时间间隔越长 位同步信 号的相位抖动也就越大 25 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 答 数字环同步器是一个离散同步器 只有当输入信号为电平发生跳变时 才可能对输入信 号的 c 和反馈信号进行比较从而调整反馈信号的相位 有两次相位调整的时间间隔内 反馈 信号的相位相对于输入信号的相位是变化的 即数字环位同步器的提取得位同步信号的相位 是抖动的 即便输入信号无噪声也是好的 所以数字环的固有频率越大 数字环同步器的同 步抖动范围也越大 26 同步保护电路是如何使假识别信号不形成信同步信号 答 同步器最终输出的帧同步信号 FS 是由同步保护器中的与门 3 对单稳态的信号及状态触 发器的 Q 端输出信号进行与运算得到的 本同步器中捕捉态下的高门限属于后方保护措施 之一 低门限 3 电