通信原理实验报告 4份.docx

1、通信原理实验报告 4份湘 潭 大 学 兴 湘 学 院通信原理实验报告专业：电子信息工程课程：通信原理学号：2008961526姓名：吴澳指导老师：李哲涛目 录实验一：简单基带传输系统分析.实验二： 二进制键控系统2ASK与2FSK分析实验三： 二进制键控系统2PSK与2DPSK分析.实验四： 低通和带通抽样定理验证.实验一 简单基带传输系统分析一、实验目的：通过本次实验，旨在达到以下目的：1：结合实践，加强对数字基带通信系统原理和分析方法的掌握；2：掌握系统时域波形分析、功率谱分析和眼图分析的方法；3进一步熟悉system view软件的使用，掌握主要操作步骤。二、实验内容构造一个简单示意性基

2、带传输系统。以双极性PN码发生器模拟一个数据信源，码速率为100bit/s，低通型信道中的噪声为加性高斯噪声（标准差0.3v）。要求：1观测接收输入和低通滤波器输出的时域波形；2观测接收滤波器输出的眼图；3观测接收输入和滤波输出的功率谱；4比较原基带信号波形和判决恢复的基带信号波形。三、实验原理简单的基带传输系统原理框图如图2-1-1所示，该系统并不是无码间干扰设计的，为使基带信号能量更为集中，形成滤波器采用高斯滤波器。四、实验要求1：数字基带传输系统仿真电路图；2：获得信源的PN码输出波形、经高斯脉冲形成滤波器后的码序列波形、滤波器输入端信号波形、抽样判决器输出端恢复的基带信号波形；3：对比

3、输入端PN码波形和输出端恢复的波形，并分析两者的区别；4：对比PN码和经高斯脉冲形成滤波器后的码的功率谱，并分析两者的差别；5：对比信道输入端信号和信号输出端信号的眼图，并分析两者的差别。五、实验结果和分析创建的简单基带传输仿真分析系统信源的PN码输出波形：功率谱：经高斯脉冲形成滤波器后的码序列波形：经高斯脉冲形成滤波器后的码序列波形的功率谱：滤波器输入端信号波形：抽样判决器输出端恢复的基带信号波形：信道输入端信号眼图：信道输出端信号眼图：结果分析：1、对比输入端PN码波形和输出端恢复的波形，并分析两者的区别输出端恢复的波形有延迟2、对比PN码和经高斯脉冲形成滤波器后的码的功率谱，并分析两者的

4、差别；经高斯脉冲形成滤波器后的码的功率谱主要集中在低频端，能量相对集中，而PN码的功率谱主瓣外的分量较大。3、对比信道输入端信号和信号输出端信号的眼图从图可以看出，由于信道的不理想和叠加噪声的影响，信道输出眼图将比输入的差些，信道输入眼图明显比较平滑。六、主要部件参数编号图符块属性（Attribute）类型（Type）参数设置（Parameters）0SourcePN SeqAmp=1v,Offset=0v,Rate=100Hz,Levels=2,Phase=0 deg1OperatorLinear SysCouminication filter library, Gaussian, Band

5、width=1002Adder-3SourceGauss NoiseStd Dev=0.3v,Mean=0v.4OperatorLinear SysAnalog,Butterworth Lowpass IIR,5 Poles, low cutoff=200Hz.5OperatorSamplerInterpolating,Rate=100Hz,Aperture=0 sec,Aperture Jitter=0 sec,6OperatorHoldLast Value ,Gain=27OperatorCompareComparison=,True Output=1V,False Output=0v,A

6、 input=t6 Output0,B input=t8 Output02.原始PN码波形与输出信道波形有什么区别？解：图中输出信道的波形相比与原始基带波形产生了延时。因为软件操作时，总不能避免的产生延时，而且当各个参数的设置不太理想时，同样会影响到输出的延时3.若去掉保持电路，输入信道波形与输出信道波形有什么区别？解：去掉保持电路以后，信道输出的波形与信道输入波形有了改变，原信道输入向下突出的矩形变成了向下突出的脉冲信号，因为在抽样时刻没有没有一个保持电路，只有在瞬时的时候比较输出，导致有可能将信号和噪声的判决颠倒，增大了误码率，导致输出波形畸变4.若从采样器和保持电路分别接一个信宿，观察图

7、形，采样器100Hz的由来？并且回答为什么要把采样器的频率设置为100Hz？为什么从采样器出来的波形和从保持电路出来的波形不一样？若把采样器的频率设置为50Hz输出波形会怎么样？解：当采样器抽样频率为100Hz时，图1中上层为保持电路输出的波形，下层问抽样器输出的波形，可以看到，抽样器在0.1s内抽取了10个点，但是抽取的点没有延时的保持，所以才会有锯齿状的图形，只是将每一个点用直线连接起来了而已。而保持输出保持了十个点，才会有上层的阶梯图形出来。在0.1s之内的十个点，抽取的每个点时间是0.01s，所以才会有抽样器100Hz的由来。七、实验心得体会通过本次实验，初步熟悉了软件的使用，通过尝试

8、对数据的修改，更加理解到了眼图各个部分的内涵眼图是指利用实验的方法估计和改善（通过调整）传输系统性能时在示波器上观察到的一种图形。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比如当存在噪声时，噪声将叠加在信号上，观察到的眼图的线迹会变得模糊不清 当在软件上除去噪声时候 眼图就明显清晰实验二 二进制键控系统2ASK与2FSK分析一、 实验目的通过本次实验，旨在达到以下目的：1. 掌握2ASK和2FSK调制的原理与实现；2. 掌握相干解调法的原理与实现；3. 加强对2ASK和2FSK信

9、号的时域波形和功率谱等知识点的掌握。二、实验内容分别创建2ASK和2FSK系统的调制和解调系统仿真电路图，观察系统中各指定点信号的时域波形和频谱结构，并对实验结果进行分析。一、 2ASK调制与相干解调系统分析一、实验原理相干接收2ASK系统组成如图2-2-1所示：图2-2-1 2ASK调制与相干解调系统工作原理图二、实验要求：z1. 2ASK调制和相干解调仿真电路图；2. 获得信源的PN码输出波形、2ASK调制波形、2ASK解调波形；3. 对比输入端PN码波形和输出端解调恢复的波形，并分析两者的区别；4. 获得2ASK信号的功率谱，并对之进行分析；5. 改变Token6的参数，设置F=800H

10、z，其他参数不变。对比解调恢复的波形与输入端PN码波形，并对对比结果进行分析。三、实验结果和分析信源的PN码输出波形：2ASK调制波形：2ASK解调波形：抽样判决器输出端的2ASK解调波形：2ASK信号的功率谱：解调恢复的波形：输入端PN码波形：结果分析：1、 对比输入端PN码波形和输出端解调恢复的波形，并分析两者的区别；输出端解调恢复的波形和输入端PN码波形相比有一定的延时2、获得2ASK信号的功率谱，并对之进行分析；2ASK信号的功率谱是基带信号功率谱的线性搬移，功率主要集中在主瓣内。3、改变Token6的参数，设置F=800Hz，其他参数不变。对比解调恢复的波形与输入端PN码波形，并对对

11、比结果进行分析。解调恢复的波形：输入端PN码波形：只改变Token6的参数，导致调制用的载波Token2和解调用的载波Token6频率不同，因此解调恢复的波形对比输入波形产生误码。四、主要部件参数Token0: 双极性二进制基带码源（PN码），参数：Amp=1v；Offset=0v；Rate=100Hz；No.of Level=2；Token1，5: 乘法器；Token2: 正弦载波信号源，参数：Amp=1V；F=1000Hz；Phase=0；Token3: 加法器；Token4: 高斯噪声源，参数：Std Deviation=0.5V；Mean=0V；Token6: 正弦本地同步载波信号源，

12、参数设置同Token2；Token7: 模拟低通滤波器，参数：Butterworth_Lowpass IIR；No.of Poles=5；LoCuttoff=300Hz；Token8，9，10，12：信宿接收分析器（Sink8,Sink9,Sink10）。Token11：Comparison=,True Output=1V,False Output=0v,A input=t14 Output0,B input=t15Output0Token13: Interpolating,Rate=10000Hz,Aperture=0 sec,Aperture Jitter=0 sec,Token14: L

13、ast Value ,Gain=2Token15: Amp=0V；F=1Hz；Phase=0二、相干解调2FSK系统分析一、实验原理以话带调制解调器中CCITT V.23建议规定的2FSK标准为例，该标准为：码速率1200bit/s； f01300Hz及f12100Hz。要求创建符合CCITT V.23建议的2FSK仿真系统，调制采用“键控法”产生2FSK信号，解调采用“相干解调法”。系统组成及原理如图2-2-3所示。2FSK键控法原理方框图2FSK相干解调法原理方框图二、实验要求1、2FSK调制和相干解调仿真电路图，其中，2FSK相干解调仿真电路图中各组件的类型和参数列表给出。a) 获得信源

14、的PN码输出波形、2FSK调制波形、上支路恢复波形、下支路恢复波形和2FSK解调波形；3、对比输入端PN码波形和输出端解调恢复的波形，并分析两者的区别；4、获得2FSK信号的功率谱，并对之进行分析；5、改变两路输入载波的频率参数，其他参数不变。观测2FSK信号的功率谱形状随着|f2-f1|值改变的变化情况。三、实验结果和分析2FSK调制和相干解调仿真电路图信源的PN码输出波形：2FSK调制波形上支路恢复波形下支路恢复波形：2FSK解调波形：结果分析：1、对比输入端PN码波形和输出端解调恢复的波形输出端解调恢复的波形和输入端PN码波形相比有延时2、 获得2FSK信号的功率谱，并对之进行分析；2F

15、SK信号的功率谱由于对相位不连续的2FSK信号，可以看成两路不同载频的2ASK信号的叠加，即这里2FSK频谱可以近似看成中心频率分别为f1=65Hz和f2=35Hz的两个2ASK频谱的组合，这里|f2-f1|fs，功率谱出现双峰。3、 改变两路输入载波的频率参数，其他参数不变。观测2FSK信号的功率谱形状随着|f2-f1|值改变的变化情况。改变两路输入载波的频率参数，若|f2-f1|fs，出现双峰四、主要部件参数图符编号库/图符名称参数0Source:PN SeqAmp=1v, Offset-0v, Rate=10Hz, Levels=2, Phase=0deg1Source:Sinusiod

16、Amp=1v, Freq=65Hz, Phase=0deg2、3、13、16、17Sink:Analysis4Operator:Logic:SwitchMin Ctrl Input=0, Max Ctrl Input=15Source:SinusiodAmp=1v, Freq=35Hz, Phase=0deg6Operator：Linear SysAnalog,Butterworth,bandpass,BP filter order 5, low cutoff=55Hz, high cutoff=75Hz7Operator：Linear SysAnalog,Butterworth,bandpa

17、ss,BP filter order 5, low cutoff=55Hz, high cutoff=75Hz8、9乘法器10Operator:Linear SysAnalog,Butterworth Lowpass IIR,5 Poles, low cutoff=50Hz.11Operator：Linear SysAnalog,Butterworth Lowpass IIR,5 Poles, low cutoff=30Hz.12Operator:CompareComparison=,True Output=1V,False Output=-1v,A input=t12 Output0,B i

18、nput=t11 Output0；Token5，6，7，8：信宿接收分析器，Sink:Analysis；Token9和Token10：同步的载波源，Amp=1v, Offset-0v, Rate=1000Hz； Token11：相位、幅度和频率均为0的正弦源，作为过零比较器的判决门限电平（比较器b输入）；Token12： Analog,Butterworth Lowpass IIR,3 Poles, low cutoff=100Hz（比较器a输入）。二、 相干接收2DPSK系统分析一、实验原理：2DPSK系统组成原理如图2-3-3所示，系统中差分编、译码器是用来克服2PSK系统中接收提取载波的

19、180相位模糊问题。二、实验要求12DPSK调制和相干解调仿真电路图；2观测Token19、20、21、22处的时域波形，要求说明这些分别是什么波形；3对比基带信号波形和恢复所得波形，看解调是否正确；4重新设置本地载波源的参数，将其中的相位设为180，其它参数不变。运行后再观测解调的结果，并对结果进行分析。5对比2PSK信号和2DPSK信号的功率谱，并对之进行分析；三、实验结果和分析一种2DPSK系统的仿真系统方案观测Token19、20、21、22处的时域波形，要求说明这些分别是什么波形；Token19是基带信号波形Token20是差分编码器的输入波形 Token21是差分编码器的输出波形

20、Token22是差分译码器的输出波形结果分析：1、分析基带信号波形和恢复所得波形，看解调是否正确。恢复所得波形与基带信号波形图形相同，但是恢复所得波形存在一定的延时，解调结果正确。2、重新设置本地载波源的参数，将其中的相位设为180，其它参数不变。运行后再观测解调的结果，并对结果进行分析。重置后的解调波形没有产生相移。2DPSK是利用前后相邻码元的载波相对相位变化传递数字信息，克服了2PSK中的载波相位不确定性问题。3、对比2PSK信号和2DPSK信号的功率谱，并对之进行分析 2PSK信号和2DPSK信号的功率谱密度是完全相同的。4、分析2PSK和2DPSK的不同。2PSK、2DPSK波形与信

21、息代码的关系如图所示, 2PSK信号的相位与信息代码的关系是： 前后码元相异时，2PSK信号相位变化180，相同时2PSK信号相位不变，可简称为“异变同不变”。2DPSK信号的相位与信息代码的关系是：码元为“1”时，2DPSK信号的相位变化180。码元为“0”时，2DPSK信号的相位不变，可简称为“1变0不变”。 2DPSK通信系统可以克服2PSK系统的相位模糊现象，故实际通信中采用2DPSK而不用2PSK。四、主要部件参数设置系统运行时间：00.3秒、采样速率为10000Hz。Token23、1、2组成差分编码器，Token13、14、15为差分译码器。Token0：单极性PN码源，Amp=

22、0.5v, Offset=0.5v, Rate=100Hz, Levels=2, Phase=0deg；Token1，15：logical XOR,threshold=0.5v, True Output=1V,False Output=0vToken2：放大器（linear,Gain1）；Token3、16：保持器，last sample，Gain=1；Token4：输出为双极性码Comparison=,True Output=1V,False Output=-1v, A input=t3Output0,B input=t5 Output0；Token5、18：0V直流电平；Token6，9：乘法器；Token7：加法器；Token8：Gauss Noise ，Std Dev=0.3v,Mean=0v，与Token7组成加性高斯噪声信道；Token10、11为彼