通原软件实验报告25班27号王霞.docx

1、通原软件实验报告25班27号王霞北京邮电大学实验报告题目：基于SYSTEMVIEW通信原理实验报告 班级： 2012211125 专业： 信息工程 姓名： 王霞 成绩： 实验一：验证抽样定理1、实验目的2、实验原理3、实验步骤4、实验结果5、实验讨论6、实验建议、意见实验一：验证抽样定理一、实验目的1、验证抽样定理。2、了解信号的采样方法与过程以及信号的恢复方法。二、实验原理抽样定理指出，一个频带范围为的时间连续信号m(t)，如果以的间隔对它进行等间隔抽样，则m(t)将被所得到的抽样值完全确定。T(t) 低通滤波器带宽与m(t)相同。三、实验步骤1、连接下图所示的仿真电路图；2、设置各模块参数

2、如下， 图形编号功能参数Token0基带信号 幅度Amp = 1 v；信息速率Rate = 10HzToken 1延时器幅度Amp = 1 v；信息速率Rate = 12HzToken2升余弦滤波器幅度Amp = 1 v；信息速率Rate = 15HzToken10抽样信号抽样周期Token11理想低通滤波器带宽Fc = 15 Hz三个基带信号的频率从上到下分别设置为10hz、12hz、14hz。抽样信号频率设置为28hz，即2*14hz。（由抽样定理知，）将低通滤波器频率设置为14hz，则将恢复第三个信号（其频率为14hz）进行系统定时设置，起始时间设为0，终止时间设为1s.抽样率设为1kh

3、z。3. 观察基带信号、抽样后的信号、最终恢复的信号波形四、实验结果最上面的图为原基带信号波形，中间图为最终恢复的信号波形，最下面的图为抽样后的信号波形。五、实验讨论从实验结果可以看出，正如前面实验原理所述，满足抽样定理的理想抽样应该使抽样后的波形图如同冲激信号，且其包络图形为原基带信号波形图。抽样后的信号通过低通滤波器后，恢复出的信号波形与原基带信号相同。由此可知，如果每秒对基带模拟信号均匀抽样不少于2次，则所得样值序列含有原基带信号的全部信息，从该样值序列可以无失真地恢复成原来的基带信号。讨论：若抽样速率少于每秒2次，会出现什么情况？答：会产生失真，这种失真被称为混叠失真。六、实验建议、意

4、见增加改变抽样率的步骤，观察是否产生失真。实验二: 奈奎斯特第一准则一、实验目的（1）理解无码间干扰数字基带信号的传输；（2）掌握升余弦滚降滤波器的特性；（3）通过时域、频域波形分析系统性能。二、实验原理 在现代通信系统中，码元是按照一定的间隔发送的，接收端只要能够正确地恢复出幅度序列，就能够无误地恢复传送的信号。因此，只需要研究如何使波形在特定的时刻无失真，而不必追求整个波形不变。奈奎斯特准则提出：只要信号经过整形后能够在抽样点保持不变，即使其波形已经发生了变化，也能够在抽样判决后恢复原始的信号，因为信息完全恢复携带在抽样点幅度上。 奈奎斯特准则要求在波形成形输入到接收端的滤波器输出的整个传

5、送过程传递函数满足： ,其充分必要条件是x(t)的傅氏变换X ( f )必须满足奈奎斯特准则还指出了信道带宽与码速率的基本关系。即RB=1/TB=2N=2BN。式中Rb为传码率，单位为比特/每秒（bps）。fN和BN分别为理想信道的低通截止频率和奈奎斯特带宽。上式说明了理想信道的频带利用率为RB/BN=2。在实际应用中，理想低通滤波器是不可能实现的，升余弦滤波器是在实际中满足无码间干扰传输的充要条件，已获得广泛应用的滤波器。升余弦滤波器的带宽为：。其中， 为滚降系数，0 1，三、实验步骤 1. 根据奈奎斯特准则，设计实现验证奈奎斯特第一准则的仿真系统，同时在必要输出端设置观察窗。设计图如下2.

6、 设置各模块参数：3. 图形编号功能参数Token2基带信号 -PN序列幅度Amp = 1 v；信息速率Rate = 10Hz维数Levels = 2；相位 Phase = 0 deg Token 3延时器延时Delay=0.460 secToken4升余弦滤波器带宽Symbol Rate = 100 Hz升余弦系数Roll-Off Factor = 0Token9LowPass FIR理想信道带宽Fc = 5 Hz；（是基带信号频率10hz的一半，正是传输信号的奈奎斯特带宽。）Token14高斯噪声方差Std Dev = 0 v；均值 Mean = 0 v；Token10采样采样速率Rate

7、=1KHzToken11判决Gate Delay=0sec ，Threshold=0V，TRUE OUTPUT=1V,FALSE OUTPUT=-1V 4. 在信道带宽一定的条件下，首先在无噪声的情况下，分别观察输入信号与输出信号特性。5. 在信道带宽一定的条件下，逐渐加入噪声，观察输入信号、输出信号波形；6. 在信道带宽一定的条件下，将输入信号的传输速率增大一倍，为20hz，观察输入信号、输出信号波形；7. 将滚降系数改为1，观察输入信号、输出信号波形四、实验结果 以下各图黄线为输入信号，绿线为输出信号1. 在信道带宽一定的条件下，首先在无噪声的情况下，分别观察输入信号与输出信号特性。发现输

8、入信号与输出信号波形基本一致，验证了奈奎斯特第一准则。2. 在信道带宽一定的条件下，逐渐加入噪声，观察输入信号、输出信号波形；1) 噪声方差0.22) 噪声方差为0.53) 噪声标准差为1v4) 噪声标准差为5v由以上各图可知，加入噪声幅度较小时，仍能正常传输。当加入噪声幅度较大时，可观察到明显的码间干扰，输出波形与输入波形不一致。3. 在信道带宽一定的条件下，改变信号速率，观察输入信号、输出信号波形速率为5hz速率为10速率为30此时信道带宽不满足奈奎斯特带宽，输出波形与输入波形明显不一致五、实验讨论 改变滚降系数对输出波形的影响？答：当0时，就是理想奈奎斯特滤波器，此时的传输带宽是理想奈奎

9、斯特滤波器的最小带宽，但当0时，系统传输带宽就超过了奈奎斯特最小带宽，这时码率速率Rs就小于2倍带宽，如果解调器在每个码元间隔内仅做一次采样，那么会因为采样点太少而不能可靠恢复模拟波形，产生失真。但是数字通信系统不需要恢复模拟波形，只需要在取样时刻无码间串扰就行，而升余弦系列滤波器在取样时刻具有无码间串扰特性。因此，仍符合奈奎斯特第一准则，（即实验中改变滚降系数对波形影响不大），它所实现的频谱效率要比理论最高效率下降一个滚降系数倍。六、实验建议、意见 在改变滚降系数的情况下，增加对改变噪声、改变信号传输速率情况的检验。实验三：16QAM调制与解调一、实验目的 1 掌握正交幅度调制的基本原理；2

10、 掌握正交幅度相干解调的原理3 通过时域、频域波形以及信号的星座图分析系统性能。二、实验原理 1MQAM 的调制原理输入的二进制序列经过串并变换器，输出为速率减半的两路并行序列，再分别经过2 电平到L 电平的变换，形成L 电平的基带信号，再分别对同相载波和正交相乘，最后将两路信号相加，得到MQAM 信号2. MQAM 信号的解调原理MQAM 信号采用正交相干解调方法。解调器的输入信号与本地恢复的两个正交载波相乘后，经低通滤波器输出两路多电平基带信号。多电平判决器对多电平基带信号进行判决，再经并串变换器输出。MQAM 的解调原理框图，如图。三、实验步骤 1. 设计仿真系统2. 设置各模块参数信号

11、源参数设置：基带信号码元速率设为10Hz，这里省去了2-4电平转换电路，载频设为100Hz。图形编号功能参数Token0Token1基带信号 -PN序列幅度Amp = 1 v；信息速率Rate = 10Hz维数Levels = 4；相位 Phase = 0 deg Token 3Token 15载波幅度Amp = 1 v(0-p)；频率Freq = 100 Hz；相位Phase = 0 deg，Token11、12Butterworth Lowpass IIR;相干解调带宽Fc=10Hz;Token5高斯噪声方差Std Dev = 0 v；均值 Mean = 0 v；Token10采样采样速率

12、Rate=1KHzToken11判决Gate Delay=0sec ，Threshold=0V，TRUE OUTPUT=1V,FALSE OUTPUT=-1V3. 仿真，观察波形信号、16QAM星座图、眼图4. 无噪声情况下增加低通滤波器的带宽，观察波形信号、16QAM星座图、眼图5. 将高斯噪声标准差增大为1v，然后逐渐增大低通滤波器带宽，观察波形信号、16QAM星座图、眼图四、实验结果 1. 16QAM星座图从上图可以清晰地看到16个点。眼图2. 无噪声情况下增加低通滤波器的带宽1 带宽增大为原来的2倍，为20hz16QAM星座图眼图2 无噪声，带宽为原来的5倍，为50hz16QAM星座图

13、眼图对比以上无噪声时不同带宽情况下的星座图，可以发现当滤波器带宽增大时，各个点之间的分界会变得比较模糊，即码间干扰增大。带从眼图的对比中也能发现，随着滤波器带宽的增大，眼睛闭合地越严重，说明码间干扰增大。3. 将高斯噪声标准差增大为1v，然后逐渐增大低通滤波器带宽带宽不变16QAM星座图与没有噪声时对比，星座图稍有模糊，但是十六个点的位置仍很明确。眼图3 带宽增大为原来的2倍，为20hz16QAM星座图眼图4 带宽增大为原来的5倍，为50hz16QAM星座图眼图从以上图的对比可知，同等带宽下，增大噪声时，带宽越大星座图变化的越明显。同等噪声下，增大带宽时，带宽越接近基带信号速率，抗噪性越好。五、实验讨论 为什么低通滤波器带宽要设成跟基带信号速率相近？答： 这样可以滤除噪声，只允许信号的主瓣通过六、实验建议、意见 应增加对不同噪声下星座图变化的检测。