信号检测法—有无法的实验报告

摘要：本实验采用了信号检测论的有无法,考察了一名心理系本科生在文本材料和图片材料下的辨别力和判定标准的大小。实验发现：被试在文本材料上的学习优于图片材料上的学习。关键字：信号检测论   有无法    辨别力d’    判定标准

1.前言

     信号检测论是现代心理物理学的重要组成部分，它假设人们对刺激进行感知时，干扰也总是存在的，即人作为一个接受者对刺激的辨别问题可等效于在噪音中检测信号的问题。信号检测论的研究对象是信息传播系统中信号接收问题,在心理学中它是借助数学的形式描述”接收者”在某一观察时间内将掺有噪音的信号从噪音中辨别出来.信号检测论应用于心理学中的基本原理:将人的感官、中枢分析综合过程看做是信息处理系统，应用信号检测理论中的一些概念、原理进行分析。

在心理学领域中，信号检测论所指的信号可以理解为刺激。在信号检测论中，噪音就是对信号检测其干扰作用的所有背景，对信号起干扰作用的因素都可以当成噪音。信号检测论把刺激的判断看成对信号的检查，并做出决策的过程。感觉过程是神经系统对信号或噪音的客观反应，它仅取决于外在刺激的性质，即信号和噪音之间的客观区别；而决策过程受到主观因素的影响.信号检测论认为:被试觉察信号有一个中枢神经效应,这种效应随着每次刺激呈现,时刻都在变化。信号总是在噪音的背景上产生,信号的影响和噪音的影响都被假定为正态分布,这两种分布由于信号比噪音微弱或增强,故有一定的重叠,而使信号和噪音都可能引起同一程度的感觉。人类觉察是建立在统计决策论的基础上,就是说被试选择一个标准,当给定的刺激超过这个标准时,被试就反应“有”,否则说“无”.

信号检测论的实验方法有三种：有无法、迫选法和评价法。有--无法实验是信号检测实验的基本形式。信号检测论(signal detection theory)属于信息论的一个分支,研究对象是信号传输系统中的信号接收部分。它借助于数学形式,分析信号接收者如何把信号从噪声中提取出来。有无法的基本原理是：主试呈现刺激后，让被试判断所呈现的刺激中有无信号从而被试做出选择。人们想要做这样的决策，必须有一个选择的标准。由于实物之间的区别并不这么明显，人在做决定时往往不是对就是错，因此在信号检测实验中，被试对有无信号出现的判断有四种：击中、虚报、漏报、正确否定。用有无法（Yes - No Method）测定被试的辨别力和判断标准时，用两种刺激--信号（SN）和噪音（N），信号和噪音的差别要足够小（一般接近被试的辨别阈限，可用传统心理物理法进行预备实验来确定），且信号和噪音的呈现顺序应为完全随机呈现。实验后求出辨别力（d´）和判断标准（β），并绘制等感受性曲线（ROC曲线）。ROC曲线是在d´不变和β值不等的条件下绘制的。d´和β的求法如下：

d´ = ZSN -ZN

β = OSN /ON

其中，ZN和ZSN是根据信号分配的平均数（MSN）和噪音分配的平均数（MN）转换的标准分数。ON和OSN分别为ZN和ZSN在正态曲线上对应的概率密度值。

2.方法

2.1被试:1名20##级应用心理学专业本科生，女生,18岁,视力正常

2.2.实验仪器与材料：

2.2.1.仪器：计算机及PsyKey心理教学系统

2.2.2.材料：图像材料及文字材料

2.3 .实验设计与实验程序

2.3.1．设置实验参数：主试在“编辑实验材料”菜单中选择“给定文本材料”或“给定图片材料”，在出现的窗体中定义信号与噪音的总次数、信号的先验概率等参数，并生成实验材料，保存材料并退出。

2.2.2.  练习实验

首先，呈现指导语如下：下面是一个测验你的辨别能力的实验。实验时开始时，首先屏幕中心的窗口将依次呈现一系列的文字（图片），要求你尽量记住这些材料；呈现完这些材料之后，计算机将呈现两倍数量的文字（图片），其中有部分是刚才呈现过的，部分是没有呈现过的，并要求你判断哪一个呈现过，哪一个没有呈现过。如果呈现过按“Ｙ”键，如果没有呈现过按“Ｎ”键。明白上述指导语后，按“确定”键进行练习。练习实验中屏幕上依次呈现8个信号刺激，每个信号刺激呈现的时间为2s，刺激间的间隔为1s，后面接着在屏幕上依次呈现信号+噪音共16个刺激，被试按照上述指导语的要求进行反应。aa

2.2.3.  正式实验

正式实验开始前，先做练习实验，被试仔细阅读指导语，并按照指导与进行试验。

明白上述指导语后按”开始试验“键进行。首先，呈现指导语如下：下面是一个测验你的辨别能力的实验。实验时开始时，首先屏幕中心的窗口将依次呈现一系列的文字（图片），要求你尽量记住这些材料；呈现完这些材料之后，计算机将呈现两倍数量的文字（图片），其中有部分是刚才呈现过的，部分是没有呈现过的，并要求你判断哪一个呈现过，哪一个没有呈现过。如果呈现过按“Ｙ”键，如果没有呈现过按“Ｎ”键。明白上述指导语后，按“确定”键进行实验。正式实验中屏幕上先依次呈现信号刺激，每个信号刺激呈现的时间为2s，刺激间的间隔为1s，后面接着在屏幕上依次呈现信号刺激和噪音刺激，被试按照上述指导语的要求进行反应。实验结束后，记录被试正确判断的次数。

3                       信号检测论有无法实验结果

文本资料

P击中(y/SN):29/40=72.5%

P虚报(N/SN)：1/40=2.5%

辨别率指数: d´ = ZSN - ZN = 0.582+2.053=2.635

似然比：β = OSN /ON=0.3368 /0.0484=6.959

图片资料

P击中(y/SN):29/40=72.5%

P虚报(N/SN)：1/40=2.5%

辨别率指数: d´ = ZSN - ZN = 0.582+2.053=2.635

似然比：β = OSN /ON=0.3368 /0.0484=6.959

既定概率下的d’值和值

4 讨论

由上可知,根据计算的结果知

(1)从被试在文本材料和图片材料上的辨别力指数来看，说明在其他条件相同的情况下，被试对于文字材料的学习效果好于图片材料；被试在文本材料上的似然比大于图片材料的似然比，说明被试在文本材料上的判断标准高于图片材料，相对而言，被试在文本材料上做出 “是”呈现过的判断时更谨慎。

(2)信号检测论的优越性,第一，传统再认法测得的数值是辨别力和反应偏向二者不可分割的混合物,而信一号检测论因具有二个独立的指标d/和，所以信号检测论用于再认实验，可以把被试的辨别力(d‘)和它的反应偏向分开处理，从而能帮助我们分析被试者的心理因素。信号检测论指标d’，比较稳定，不受实验条件不同的影响,信号检测论指标它受被试者的动机、态度、利害得失等心理因素影响，我们可以从指标“”的变化中，分析被试者的心理因素。第二，信号检测论把错误反应分为漏报和虚报两类，有利于我们分析被试发生错误的原因,而传统再认法无法对错误反应作进一步分析。第三，信号检测论的指标比传统再认法的指标的分数灵敏。

5 结论

（1）被试在图片材料上的学习优于文本材料上的学习。

（2）信号检测论用于再认实验具有如下优越性:

[1]信号检测论具有二个独立的指标d’和，有利于分析人们的心理因素;

[2]信号检测论把所犯错误划分为二类，有助于分析错误原因;

[3]信号检测论指标d’比传统再认法指标灵敏。

参考文献

[1]杨治良著.实验心理学.浙江教育出版社， 1988年12月，211-268

[2]邓铸著.应用实验心理学.上海教育出版社143-152

[3]朱滢主编.实验心理学.北京大学出版社, 20##年,第二版

[4]杨治良.信号理论的应用

[5]金志诚.信号检测论用于再认研究的优越性[N].东北大学学报

[6]陈舒永,马谋超.信号检测论与古典的心理物理学方法[N].心理学报.1979.3

附表：

信号检测论－有无法

＝＝＝＝＝ 个人信息 ＝＝＝＝＝

编　　号：143431001    　性　　别：女              　年　　龄：18

姓　　名：1               　学　　历：大学            　出生日期：1995

所　　属：                　职　　业：学生            　测试日期：20##-10-31 10:16:03

＝＝＝＝＝ 结果分数 ＝＝＝＝＝

击中次数        29

虚报次数         1

击中率       72.50％

虚报率        2.50％

＝＝＝＝＝ 备　　注 ＝＝＝＝＝

测验耗时：470秒

[参数表]

呈现时间(ms)=2000

间隔时间(ms)=1000

＝＝＝＝＝ 详细反应 ＝＝＝＝＝

备注：文本材料

信号检测论－有无法

＝＝＝＝＝ 个人信息 ＝＝＝＝＝

编　　号： 143431001      　性　　别：女              　年　　龄：18

姓　　名：1        　       学　　历：大学            　出生日期：1995

所　　属：                　职　　业：学生            　测试日期：20##-10-31 10:24:32

＝＝＝＝＝ 结果分数 ＝＝＝＝＝

击中次数        36

虚报次数        11

击中率       90.00％

虚报率       27.50％

＝＝＝＝＝ 备　　注 ＝＝＝＝＝

测验耗时：397秒

[参数表]

呈现时间(ms)=2000

间隔时间(ms)=1000

＝＝＝＝＝ 详细反应 ＝＝＝＝＝

备注：图片材料

第二篇：通信原理实验报告

                     通信原理实验报告

一、实验目的

1、熟悉信号源实验模块提供的信号类别；

2、加深对PCM编码过程的理解；

3、掌握2ASK、2FSK的调制、解调原理；

4、通过观察噪声对信道的影响，比较理想信道与随机信道的区别，加深对随机信道的理解。

二、实验器材

实验模块---信号源

双踪示波器

模拟信号数字化模块

数字调制模块

信道模拟模块

数字解调模块

连接线

三、实验原理

1、测试工具---示波器：

  （1）示波器的输入功能区：从通道1和通道2输入

  （2）示波器的测量功能区：QuickMeas光标调节和快速测量，可以测量电压和频率；auto-scale自动触发扫描；在左上角的按钮可以调节扫描时间；在右上角的按钮可以调节水平位置。

  （3）示波器的控制功能区，Run/Stop可以暂停便于得出波形

2、模拟信号数字化（PCM编码）

 脉冲编码调制（PCM）简称为脉码调制，它是一种将模拟语音信号变换成数字信号的编码方式。PCM的原理框图：

  PCM主要包括抽样、量化与编码三个过程。抽样是把时间连续的模拟信号转换成时间离散、幅度连续的抽样信号；量化是把时间离散、幅度连续的抽样信号转换成时间离散幅度离散的数字信号；编码是将量化后的信号编码形成一个二进制码组输出。

(1)、采样：利用奈奎斯特定律，fs2fb,(fs是采样频率，fb是信号的截止频率)，满足这个不等式关系信号才不会重叠，以致信号不能还原。

(2)、量化：模拟信号的量化分为均匀量化和非均匀量化。本实验模块中所用到的PCM编码芯片TP3067是采用近似于A律函数规律的13折线（A=87.6）的压扩特性压扩特性来进行编码的。

A律13折线：

(3)、编码

所谓编码就是把量化后的信号变换成代码，其相反的过程称为译码。当然，这里的编码和译码与差错控制编码和译码是完全不同的，前者是属于信源编码的范畴。本实验采用大规模集成电路TP3067对语音信号进行PCM编、解码。

PCM电路原理图：

                    

3、2ASK调制原理

  将载波在二进制基带信号1或0的控制下通或断，即用载波幅度的有无来代表信号中的“1”或者是“0”，这样就可以得到2ASK信号，这种二进制振幅键控方式称为通—断键控（OOK）。

  其时域数学表达式为： 式中，A为未调载波幅度，为载波角频率，为符合下列关系的二进制序列的第n个码元：

                         

令A＝1，则2ASK信号的一般时域表达式为：

                            

式中，T_s为码元间隔，为持续时间 [－T_s/2，T_s/2] 内任意波形形状的脉冲（分析时一般设为归一化矩形脉冲），而就是代表二进制信息的随机单极性脉冲序列。

2ASK信号的典型时域波形

4、2FSK调制原理

  2FSK信号是用载波频率的变化来表征被传信息的状态的，被调载波的频率随二进制序列0、1状态而变化，即载频为时代表传0，载频为时代表传1。显然，2FSK信号完全可以看成两个分别以和为载频、以和为被传二进制序列的两种2ASK信号的合成。2FSK信号的典型时域波形如图15-5所示，其一般时域数学表达式为

         （15－7）

式中，，，是的反码，即

数字键控法实现二进制移频键控信号原理图：

2FSK信号的典型时域波形：

5、信道原理

 （1）信道

  广义信道按照它包含的功能，可以划分为调制信道与编码信道。我们这里主要用的是编码信道，接下来介绍一下编码信道模型。编码信道对信号的影响则是一种数字序列的变换，及把一种数字序列变成另一种数字序列。因此，有时把编码信道看成是一种数字信道。编码信道模型可以用数字的转移概率来描述。

 （2）信道噪声

  非理想信道中必然存在噪声，而其中又以高斯白噪声最为普遍。在本实验中我们用伪随机序列模拟高斯白噪声。伪随机噪声具有类似于随机噪声的一些统计特性，同时又便于重复产生和处理。由于它具有随机噪声的优点，又避免了它的缺点，因此获得了日益广泛的实际应用。由线性反馈移存器产生出的周期最长的二进制数字序列称为最大长度线性反馈移存器序列，通常简称为m序列。由于m序列的均衡性、游程分布、自相关特性和功率谱与上述随机序列的基本性质很相似，所以通常认为m序列属于伪噪声序列或伪随机序列。多次进行某一测量，都有较好的重复性。将m序列进行滤波，就可取得上述功率谱均匀的部分作为输出。

  （3）纠错编码

  在随机信道中，错码的出现是随机的，且错码之间是统计独立的。例如，由高斯白噪声引起的错码就具有这种性质。因此，当信道中加性干扰主要是这种噪声时，就称这种信道为随机信道。汉明码是一种能够纠正一位错码且编码效率较高的线性分组码。

  （4）传输畸变和眼图

  一个实际的基带传输系统，尽管经过了精心的设计，但要使其传输特性完全符合理想情况是困难的，甚至是不可能的。因此，码间干扰也就不可能避免。眼图就是一种能够方便地估计系统性能的实验手段。这种方法的具体做法是：用一个示波器跨接在接收滤波器的输出端，然后调整示波器水平扫描周期，使其与接收码元的周期同步。这时就可以从示波器显示的图形上观察出码间干扰和噪声的影响，从而估计出系统性能的优劣程度。

6、2ASK解调原理

2ASK解调有非相干解调（包络检波法）和相干解调（同步检测法）两种方法，本次实验采用的非相干解调（包络检波法），相应的接收系统原理框图如图所示：

7、2FSK解调原理

 2FSK有多种方法解调，如包络检波法、相干解调法、鉴频法、过零检测法及差分检波法等，本次试验采用的是过零检测法对2FSK调制信号进行解调。

 过零检测法

四、实验步骤

1、根据脉冲编解码实验的步骤将模拟信号转换为数字信号

（1）插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下四个模块中的开关POWER1、POWER2、S2、S3，对应的发光二极管LED001、LED002、D200、D201、LED600、LED300、LED301发光，按一下信号源模块的复位键，四个模块均开始工作。

（2）、将信号源模块的拨码开关SW101、SW102设置为0000000 0000001。

  （3）、将信号源模块产生的正弦波信号（频率2.5KHz，峰-峰值为3V）从点“S-IN”输入模拟信号数字化模块，将信号源模块的信号输出点“64K”、“8K”“BS”分别与模拟信号数字化模块的信号输入点“64K-输入”、“8K-输入”、“2048K-IN”连接，观察信号输出点“PCM-OUT”的波形。

  （4）、连接“CLKB-IN”和“CLK2-IN”，“FRAMB-IN”和“FRAM2-IN”，连接信号输出点“PCMB-OUT”和信号输入点“PCM2-IN”，观察信号输出点“OUT”的波形。

2.从信号源模块提取一个点频载波，并将数字信号和载波信号分别输入到数字调制模块的ASK或FSK调制

（1）按下数字解调模块中的开关POWER1、POWER2，模块开始工作。

（2）2ASK调制实验

将模拟信号数字化模块产生的数字信号（PCM-OUT）和32KHz的正弦波（幅度为3V左右）分别送入数字调制模块的信号输入点“ASK基带输入”和“ASK载波输入”。以信号输入点“ASK基带输入”的信号为内触发源，用双踪示波器同时观察点“ASK基带输入”和点“ASK调制输出”的波形。改变送入的基带信号和载波信号，重复上述实验。

   （3）2FSK调制实验

  将模拟信号数字化模块产生的数字信号（PCM-OUT）和32KHz正弦波（幅度为3V左右）、64KHz的正弦波（幅度为3V左右）分别送入数字调制模块的信号输入点“FSK基带输入”、“FSK载波输入1”和“FSK载波输入2”。以信号输入点“FSK基带输入”的信号为内触发源，用双踪示波器同时观察点“FSK基带输入”和点“FSK调制输出”的波形。改变送入的基带信号和载波信号，重复上述实验。

3.将数字调制模块的已调输出信号传输到信道模块

  （1）按下信道模拟模块中的开关POWER1、POWER2，模块开始工作。

  （2）将信号源模块的拨码开关SW101、SW102设置为00000001 00101000，即调为128倍分频，信道模拟模块的码速率选择拨位开关设置为1000。

  （3）将第二步中的“ASK调制输出”的波形接入信道输入口，再在信道输出处用示波器观察波形

  （4）改变噪声功率（从小到大）观察波形前后的变化

4.同时将信道模块的输出信号送给数字解调模块

  （1）按下数字解调模块中的开关POWER1、POWER2，模块开始工作。

（2）ASK解调实验

①  用第三步信道模拟模块输出的信号送入数字解调模块的信号输入点“ASK-IN”，观察信号输出点“ASK-OUT”处的波形，并调节标号为“ASK判决电压调节”的电位器，直到在该点观察到稳定的NRZ码。

②  用示波器观察第一步“PCM-OUT”和“ASK-OUT”处的波形。

（3）FSK解调实验

①  将第三步信道模拟模块输出的信号波形送入数字解调模块的信号输入点“FSK-BS”，观察信号输出点 “FSK解调输出”处的波形。

②  并与第一步的“PCM-OUT”波形进行比较。

五、实验结果

（1）模拟信号源： 2K正弦波波形【频率与幅度可变】

（2）模拟信号源：64K与32K正弦波波形

   

（3）信号源和Z8K：

（4）PCM-OUT和OUT：

     

（5）2ASK

 （6）2FSK

    

(7)信道模拟输出（加一定噪声功率）

（8）ASK解调输出和PCM-OUT

六、实验数据分析

  本次试验结果与理论结果基本相符。

  实验的第一步将模拟信号数字化，即2.5kHZ的正弦信号PCM脉冲调制。在PCM-OUT所测得的波形和理论相符。

  实验第二步将PCM脉冲调制的信号进行2ASK、2FSK调制，在调制输出观察的波形和ASK、FSK理论分析的调制波形一致。

  实验第三步将调制信号通过信道模拟模块，在输出端观测波形与调制波形（即输入信道的信号）一致，当增大噪声功率时，可以发现信号会发生失真。

  实验第四步将经过信道传输的调制信号解调，在解调输出端观测的波形与脉冲调制PCM-OUT的波形基本一致，有了一些延迟。

 综上，整个实验成功模拟了信号从发送端到接收端的整个过程。

七、思考题

1、 位同步信号和帧同步信号在整个通信原理系统中起什么作用？

答：位同步和帧同步是数字通信技术中的核心问题，在整个通信系统中，发送端按照确定的时间顺序，逐个传输数码脉冲序列中的每个码元，在接收端必须有准确的抽样判决时刻（位同步信号）才能正确判决所发送的码元。位同步的目的是确定数字通信中的各个码元的抽样时刻，即把每个码元加以区分，使接收端得到一连串的码元序列，这一连串的码元序列代表一定的信息。通常由若干个码元代表一个字母（符号、数字），而由若干个字母组成一个字，若干个字组成一个句。帧同步的任务是把字、句和码组区分出来。尤其在时分多路传输系统中，信号是以帧的方式传送的。克服距离上的障碍，迅速而准确地传递信息，是通信的任务，因此，位同步信号和帧同步信号的稳定性直接影响到整个通信系统的工作性能。

2、 自行计算其它波形的数据，利用U006和U005剩下的资源扩展其它波形。

答：在实验前，我们已经将四种波形在不同频段的数据写入了数据存储器U005（2864）并存放在固定的地址中。当单片机U006（89C51）检测到波形选择开关和频率调节开关送入的信息后，一方面通过预置分频器调整U004（EPM7128）中分频器的分频比(分频后的信号频率由数码管M001~M004显示)；另一方面根据分频器输出的频率和所选波形的种类，通过地址选择器选中数据存储器U005中对应地址的区间，输出相应的数字信号。该数字信号经过D/A转换器U007（TLC7528）和开关电容滤波器U008（TLC14CD）后得到所需模拟信号。自行扩展其它波形时要求非常熟悉信号源模块的硬件电路，最好先用万用表描出整个硬件电路。此题建议让学生提供设计思路，在设计不成熟的情况很容易破坏信号源。提示如下：工作流程同已有的信号源，波形的数据产生举例如下：

a=sin(2.0*PI*(float)i/360.0)+1.0;/产生360个正弦波点，表示一个周期波形数据/ k=(unsigned char)(a/2.0*255.0);/数字化所有点以便存储/

将自己产生的360个点追加到数据存储器U005（2864）并存放在后续的固定的地址中，根据单片机U006（89C51）编程选中对应U005的地址，循环周期显示输出即为我们所设计的波形。

3、 自行设计一个码元可变的NRZ码产生电路并分析其工作过程。

    答：若设计一个32位的NRZ码，即要求对位同步信号进行32分频，产生一路NRZ码的帧同步信号，码型调节模块对32位码进行设置，可得到可变的任何32位码型，通过帧同步倍锁存设置的NRZ码，通过NRZ码产生器模块把32位并行数据进行并串转换，用位同步信号进行一位一位输出，循环输出32位可变NRZ码即我们的设计完毕。

   4、 TP3067PCM编码器输出的PCM数据的速率是多少？在本次实验系统中，为什么要给TP3067提供2.048MHz的时钟？

答：64Kb/S，属于国际标准，由PCM帧结构知1帧共有32个路时隙，每路时隙8bit，每秒有8000帧，故30/32路PCM基群的数码率为：8000*32*8=2.048Mb/s，即发送端定时电路的时钟频率。

5、 认真分析TP3067主时钟与8KHz帧收、发同步时钟的相位关系。

答：参考指导书P8-8中2.功能说明。

6、 为什么实验时观察到的PCM编码信号总是随时变化的？

答：由于采样频率和输入信号的频率不是有规律的整数倍关系，所以抽样的信号点时刻不是一样的，编码输出的信号也即不一样，实时观察的信号就是随时变化的。

7、 分析满载和过载时的脉冲编码调制和解调波形。

答：根据PCM的抽样量化编码过程可知，满载和过载时量化结果都是一样的，为最大量化值，8位为全1，解调输出为最大量化值对应的模拟量。

8、 当输入正弦信号的频率大于3400Hz或小于300Hz时，分析脉冲编码调制和解调的波形。

答：TP3067集成芯片主要是针对音频信号的，内部有一个带通滤波器滤除，当输入正弦信号的频率大于3400Hz或小于300Hz时，没有信号输入，量化值为零，编码输出全零，解调也为无。

9、分析2ASK、2FSK、2DPSK的调制原理。

   答：在前面的实验原理里已经回答了2ASK、2FSK的调制原理。

    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，其时域波形示意图如图15-7所示。

设二进制单极性码为a_n，其对应的双极性二进制码为b_n，则2PSK信号的一般时域数学表达式为：

                              （15－10）

其中：

则（15－10）式可变为：

                    （15－11）

由（15－10）式可见，2PSK信号是一种双边带信号，比较（15－10）式于（15－3）式可知，其双边功率谱表达式与2ASK的几乎相同，即为：

        （15－12）

2PSK信号的谱零点带宽与2ASK的相同，即

（Hz）            （15－13）

我们知道，2PSK信号是用载波的不同相位直接去表示相应数字信号的，在这种绝对移相的方式中，由于发送端是以某一个相位作为基准的，因而在接收系统也必须有这样一个固定基准相位作参考。如果这个参考相位发生变化，则恢复的数字信息就会与发送的数字信息完全相反，从而造成错误的恢复。这种现象常称为2PSK的“倒π”现象，因此，实际中一

般不采用2PSK方式，而采用差分移相（2DPSK）方式。

10、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。

11、 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。

12、 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。

13、 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。

14、 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。

15、 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。

16、 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。

17、 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。