通信原理实验报告.docx

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通信原理实验报告

通信原理实验报告

学院：

电子工程与光电技术学院

班级：

10042203

学号：

1004220327

姓名：

李康

指导老师：

陈文武

第三章实验二BPSK传输系统实验

一、BPSK调制

1.BPSK调制基带信号眼图观测

1.1不匹配滤波方式下发送信号眼图（TPi03）的波形：

1.2匹配滤波方式下发送信号眼图（TPi03）的波形：

1.1思考：

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。

2.I路和Q路调制信号的相平面（矢量图）信号观察

2.1.1输入码型为0/1码，接收端不匹配滤波情况下，I支路（TPi03）和Q支路信号（TPi04）李沙育（x-y）波形：

2.1.2输入码型为全0码，接收端不匹配滤波情况下，I支路（TPi03）和Q支路信号（TPi04）李沙育（x-y）波形：

2.1.3输入码型为M序列码，接收端不匹配滤波情况下，I支路（TPi03）和Q支路信号（TPi04）李沙育（x-y）波形：

2.2.1输入码型为0/1码，接收端匹配滤波情况下，I支路（TPi03）和Q支路信号（TPi04）李沙育（x-y）波形：

2.2.2输入码型为全0码，接收端匹配滤波情况下，I支路（TPi03）和Q支路信号（TPi04）李沙育（x-y）波形：

2.2.3输入码型为M序列码，接收端匹配滤波情况下，I支路（TPi03）和Q支路信号（TPi04）李沙育（x-y）波形：

3.BPSK调制信号0/π相位测量

3.1观察和验证调制载波在数据变化点发生0/π相位翻转：

4.BPSK调制信号包络观察

4.1输入为0/1码时，调制载波的包络变化与基带信号（TPi03）的相互关系：

4.2输入为特殊序列码时，调制载波的包络变化与基带信号（TPi03）的相互关系：

4.3输入码为M序列时，调制载波的包络变化与基带信号（TPi03）的相互关系：

二、BPSK解调

1.接收端解调器眼图信号观察

1.1测量解调器I支路眼图信号测试点TPJ05波形：

1.2测量解调器Q支路眼图信号测试点TPJ06波形：

1.1思考：

TPJ05与正交Q支路TPJ06波形有什么不同？

根据电路原理图，分析解释其不同的原因。

答：

不同：

TPJ06有眼图信号，而TPJ06看不到眼图信号。

原因：

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）cosωct,这里ωc=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cosωct和sinωct，前者与之相乘后等于a（t）（1/2+1/2.cos2ωct）,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）sin2ωct,经低通滤波器后完全被滤掉，所以在TPJ06看不到眼图信号。

1.3.1接收端经匹配滤波器之后，解调器I支路的眼图信号测试点TPN02波形：

1.3.2接收端经匹配滤波器之后，解调器Q支路的眼图信号测试点TPN02波形：

1.2思考：

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：

在JH5001中，系统的传输特性为升余弦滚降特性，其传递函数为：

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。

2.解调器失锁时的眼图信号观测

2.1失锁时的解调器眼图信号TPJ05：

2.2失锁时正交解调器眼图信号TPJ06：

3.接收端I路和Q路解调信号的相平面（矢量图）波形观察

3.1输入码型为0/1码，解调器锁定时，I支路（TPJ05）和Q支路（TPJ06）李沙育（x-y）波形：

3.2输入码型为全0码，解调器锁定时，I支路（TPJ05）和Q支路（TPJ06）李沙育（x-y）波形：

3.3输入码型为M序列，解调器锁定时，I支路（TPJ05）和Q支路（TPJ06）李沙育（x-y）波形：

4.解调器失锁时I路和Q路解调信号的相平面（矢量图）波形观察

4.1输入码型为0/1码，解调器失锁时，I支路（TPJ05）和Q支路（TPJ06）李沙育（x-y）波形：

4.2输入码型为全0码，解调器失锁时，I支路（TPJ05）和Q支路（TPJ06）李沙育（x-y）波形：

4.3输入码型为M序列，解调器失锁时，I支路（TPJ05）和Q支路（TPJ06）李沙育（x-y）波形：

5.判决反馈环解调器鉴相特性观察：

6.解调器抽样判决点信号观察

6.1选择输入测试数据为M序列，用示波器观察测试模块内抽样判决点（TPN04）的工作波形：

6.2TPMZ07为接收端DSP调整之后的最佳抽样时刻，TPMZ07和抽样判决点TPN04信号之间的相位关系：

7.解调器失锁时抽样判决点信号波形：

8.差分编码信号，发送数据信号TPM02和差分编码输出数据TPM03

9.解调数据观察

9.1接收数据信号TPM04和发送数据信号TPM02：

9.2在“外部数据输入”方式下，TPM04和TPM02信号波形：

10.输入数据为“特殊码序列”，解调器相干载波观测

10.1解调端失锁时，发送端调制载波（TPK07）和接收端恢复相干载波（TPLZ07）相关波形：

10.2解调端锁定时，发送端调制载波（TPK07）和接收端恢复相干载波（TPLZ07）相关波形：

11.输入测试数据为“特殊码序列”时，解调器相干载波相位模糊度观察

11.1接回中频自环电缆时，发送端和调制端载波信号：

11.2断开中频自环电缆时，发送端和调制端载波信号：

11.3接回中频自环电缆时，发送端和调制端载波信号：

12.解调器相干载波相位模糊对解调数据的影响

12.1建立中频自环，发送数据为“特殊码序列”方式，收发眼图信号波形：

12.2断开中频自环，发送数据为“特殊码序列”方式，收发眼图信号波形：

12.1思考：

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。

13.解调器位定时恢复信号调整锁定过程观察

13.1输入测试数据为M序列，TPM01和TPM07之间的相位关系：

13.2输入测试数据为M序列，对DSP位定时环路初始化，TPM01和TPM07之间的相位关系：

13.3.1断开中频接头，在没有接收信号的情况下，TPM01和TPMZ07之间的相位关系：

13.3.2接回中频接头，在没有接收信号的情况下，TPM01和TPMZ07之间的相位关系：

14.解调器定位时信号相位抖动观测

14.1输入码型为0/1码，接收时钟TPMZ07的相位情况：

14.2输入码型为全0码，接收时钟TPMZ07的相位情况：

14.3输入码型为特殊码，接收时钟TPMZ07的相位情况：

14.4输入码型为M序列，接收时钟TPMZ07的相位情况：

思考题：

1.写出眼图正确观察的方法。

答：

观察眼图的方法是：

用一个示波器跨接在接收滤波器的输出端，然后调整示波器扫描周期，使示波器水平扫描周期与接收码元的周期同步，这时示波器屏幕上看到的图形像人的眼睛，故称为“眼图”。

从“眼图”上可以观察出码间串扰和噪声的影响，从而估计系统优劣程度。

另外也可以用此图形对接收滤波器的特性加以调整，以减小码间串扰和改善系统的传输性能。

GDS-3000系列可通过以下设置来测量眼图：

1）用边沿触发观测要测试的信号；

2）测量出信号的大致上升时间；

3）选择触发类型为“上升与下降”，斜率改为升或降；

4）将触阈值电平调整到恰当位置，最好低值在信号幅值的10%-20%，高值在80%-90%附近，来表示升降时间触发的阈值范围。

5）根据1步中所测出的信号上升时间的大小，选择触发时间小于该时间；

6）设置好以后的波形，波形积累效果不好，选择余晖“持续性”为几秒或更多，并且调高波形“强度”，看到眼图，就可以观察是否有异常信号发生；

7）为了使眼图效果更好，除了用平常的波形“灰阶”模式以外，还可以用波形“色温”模式，使波形的强度呈现蓝色或者红色的层次感。

如果有偶发的异常信号产生，能以冷色蓝色来特别标识，能使测量轻松并且一目了然。

要简单测量眼图，可以使用基本的参数测量功能（Measure键）和光标（Cursor键）测量功能，简单分析通信信号的质量。

2.叙述Nyquit滤波作用。

答：

Nyquist设计准则为基带传输系统信号设计提供了一个方法。

利用该准则一方面可以对信号的频谱进行限制，另一方面又不会产生码间串扰。

升余弦滤波器的传递函数为：

Nyquist升余弦滤波基带传输频域与时域特性示意图

采用Nyquist波形成形技术后的波形频谱，发送频谱在发端受到限制，提高了信道频带利用率，减少了邻道干扰。

基带信号经过升余弦滤波后变为低通带限信号，可以消除码间串扰，但若未作成型滤波，就如同非归零码状态时的频谱，则会有明显的频谱泄露，容易造成严重的码间干扰。

第四章语音编码技术实验一PAM编译码器系统

１．近似自然抽样脉冲序列测量

1.1正弦小输入信号（J005）和抽样脉冲序列信号（TP703）波形：

2.重建信号观测，重建信号输出和正弦波输入信号波形：

3.平顶抽样脉冲序列测量

3.1思考：

平顶抽样与自然抽样测量结果做比较。

答：

将理想抽样与平顶抽样对比可发现，两者均可以恢复出原始信号，但平顶抽样后，解调输出信号电平较理想抽样要高。

4.平顶抽样重建信号观测

3.2思考：

信号混叠观测

答：

当输入信号频率高于4KHz时，重建信号出现混叠。

缓慢变化测试信号频率，观察输入信号与重建信号的变化，发现两者变化不一致，虽输入频率变大，而输出频率变小。

原因为：

输入信号频谱经8KHz的搬移后，原频谱绝对值大雨4KHz的部分，混叠到最后低通滤波输出中，输入信号频率越大，则搬移后混叠到输出的低频越丰富，是最后输出信号频率变低。

5.信号混迭观测

5．1正弦波输出频率为6.5KHz时，重建信号波形：

5．2正弦波输出频率为6.6KHz时，重建信号波形：

5．3正弦波输出频率为6.7KHz时，重建信号波形：

5．4正弦波输出频率为7.0KHz时，重建信号波形：

思考题：

2．

和

时，低通滤波器输出的波形是什么？

总结一般规律。

答：

当

时，输出波形无失真地恢复输入波形，而当

时，输出波形将发生混叠而失真。

第五章码型变换技术实验一AMI/HDB3码型变换实验

1.AMI码编码规则验证

1.17位周期M序列周期的测试波形：

1.215位周期M序列周期的测试波形：

1.3全1码测试波形：

1.4全0码测试波形：

2.AMI码译码和时延测量

2.1　AMI译码输出数据TPD07波形：

2.2　7位周期M序列译码输出数据TPD07波形：

2.1思考：

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。

3.AMI编码信号中同步时钟分量定性观测

3.1.115位周期M序列信号单极性码输出：

3.1.215位周期M序列信号双极性码输出：

3.2.1输入数据为全“1”码，产生单极性码输出：

3.2.2输入数据为全“1”码，产生双极性码输出：

3.3.1输入数据为全“0”码，产生单极性码输出：

3.3.1输入数据为全“0”码，产生双极性码输出：

3.1思考：

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。

4.AMI译码位定时恢复测量

4.1.1M序列输入，单极性码输出时，发送时钟测试点TPD02和接收时钟测试点TPD06波形：

4.1.2M序列输入，双极性码输出时，发送时钟测试点TPD02和接收时钟测试点TPD06波形：

4.2.1全1码输入，单极性码输出时，发送时钟测试点TPD02和接收时钟测试点TPD06波形：

4.2.2全1码输入，双极性码输出时，发送时钟测试点TPD02和接收时钟测试点TPD06波形：

4.1思考：

为什么在实际传输系统中使用HDB3码？

用其它码行吗（如扰码）？

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。

思考题

思考：

1.总结HDB3码的信号特征

答：

HDB3码的全称是3阶高密度双极性码，它是AMI码的一种改进型，其目的是为了保持AMI码的优点而克服其缺点，使连“0”个数不超过3个，主要是通过一定的规则在相应的位置填入破坏脉冲和填充脉冲，其编码规则比较复杂，但是译码却比较简单。

HDB3码保持了AMI码的优点外，同时还将连“0”码限制在3个以内，故有利于位定时的提取。

HDB3码是应用最为广泛的码型，A律PCM四次群以下的接口码型均为HDB3码。

HDB3码具有良好的抗连“0”特性，从而利于收端位定时的提取。

第六章通信系统及综合测试

实验一BPSK（DBPSK）调制+汉明码系统测试

1.加噪环境的ADPCM话音通信质量测量

1.1噪声电平选择开关SWO01档为10000000时，解调器眼图信号波形：

1.2噪声电平选择开关SWO01档为10000001时，解调器眼图信号波形：

1.3噪声电平选择开关SWO01档为10000010时，解调器眼图信号波形：

1.4噪声电平选择开关SWO01档为10000100时，解调器眼图信号波形：

1.5噪声电平选择开关SWO01档为10001000时，解调器眼图信号波形：

1.6噪声电平选择开关SWO01档为10010000时，解调器眼图信号波形：

1.7噪声电平选择开关SWO01档为10100000时，解调器眼图信号波形：

1.8噪声电平选择开关SWO01档为11000000时，解调器眼图信号波形：

2加噪环境的CVSD话音通信质量测量

2.1噪声电平选择开关SWO01档为10000001时，解调器眼图信号波形：

2.2噪声电平选择开关SWO01档为10000010时，解调器眼图信号波形：

2.3噪声电平选择开关SWO01档为10000100时，解调器眼图信号波形：

2.4噪声电平选择开关SWO01档为10001000时，解调器眼图信号波形：

2.5噪声电平选择开关SWO01档为10010000时，解调器眼图信号波形：

2.6噪声电平选择开关SWO01档为10100000时，解调器眼图信号波形：

2.7噪声电平选择开关SWO01档为11000000时，解调器眼图信号波形：

思考题：

分析总结各项测量结果

1.加噪环境的ADPCM话音通信质量测量

答：

在逐渐降低信噪比的过程中，由一系列图片显示眼图形状越来越模糊，眼睛张开越来越小，表明噪声干扰越来越强。

2．加噪环境的CVSD话音通信质量测量

答：

在逐渐降低信噪比的过程中，眼图变化趋势与ADPCM基本相同，但眼睛的畸变程度更为明显。