实验一 简单基带传输系统分析
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systemview 软件的使用，掌握主要操作步骤。
实验内容
构造一个简单示意性基带传输系统。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。
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。
实验结果及分析
1. 数字基带传输系统仿真电路图；
说明：Token0是PN 信号源，Rate=100Hz ；Token1为高斯脉冲形成滤波器，
PN 码 发生器 低 通 高 斯 噪声源 加性高斯低通型信道 图2-1-1 简单基带传输系统组成框图 ＋ 形 成 滤波器 接 收 判 决
其作用是压缩输入信号频带，使信号有利于传输；Token3是信道加性高斯噪声源Std Dev=0.3，；Token4是低通滤波器，带宽为200Hz；Token5是抽样器，频率为100Hz，为PN信号带宽的两倍，已满足抽样定理；Token7是判决器。
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；
PN码输出波形：Amp=1v，Offset=0v，Rate=100Hz，Levels=2，Phase=0deg。
经高斯脉冲形成滤波器后的码序列波形：此滤波器的作用是压缩输入信号频带，从图中可以观察到，下降沿（上升沿）变得相对缓慢，这是由于滤波器滤除了部分高频分量。
滤波器输入端信号波形：由于在信道中存在噪声，从而使得此处输入波形产生波纹。
抽样判决器输出端恢复的基带信号波形：
3.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；
答：对比两个波形可知，输出端恢复的波形产生了一定的延时。
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；
A:PN码的功率谱
B:经高斯脉冲形成滤波器后的码的功率谱
观察两个功率谱：未经滤波的pn码的功率谱高频部分幅度明显大于经过了滤波后的功率谱，这就体现了高斯脉冲形成滤波器压缩输入信号频带的作用。
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。
信道输入端信号的眼图：
信号输出端信号的眼图：
两者的差别：1、输入端信号的眼图斜边斜率比输出端信号的要小，所以它对定时误差更加敏感；2、输入端信号边界区很宽，这说明他受到的噪声干扰很大，而输出端信号由于是经过抽样判决出来的信号，不受噪声干扰；3输出端信号眼图比输入端信号眼图张开度更大，更端正，他的码间串扰要更小。
提问解答：
1、Token5的抽样频率必须满足抽样定理，否则将会使输出的恢复波形产生失真：如将其频率设置为50Hz，所得的恢复波形：
2、对比接收端有接收滤波器与没有是眼图的区别
以下两图前者为在滤波以后的眼图，后者为未加滤波器的的眼图可以看出前者的眼图睁开度更大，边界斜率跟大，边界厚度更小，由眼图性质可知前者的码间串
扰，噪声干扰要比后者小得多，但是在未加滤波器时恢复出的波形并未发生失真，这是由于系统处于最佳抽样时刻。
3、当高斯噪声源Std Dev=4时得到恢复波形如下图所示，可以看出与原码型相比产生了严重的失真，此时造成误差的主要因素不再是码间串扰，而是强噪声。因此在设计通信系统时必须根据信号强度，信道中噪声的强度来设计相关的器件参数，以求将噪声对信号的影响降到最低。
4、若不用高斯形成滤波器对码型进行频带压缩，则得到下图所示恢复波形：
可知，系统未能准确恢复出源码型，这就说明源码型不适合于直接在信道中传输。基带信号在传输前，必须经过一些处理才能送入信道中传输。处理的目地是使信号的特性与信道传输特性相匹配。
本次实验是对书本理论知识的一次实践与验证，经过仿真，对信号特性与信道特性的匹配、功率谱分析、码间串扰、信道噪声等对信号传输的影响有了更加真切的体会。
实验二二进制键控系统2ASK与2FSK分析
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信号的时域波形和功率谱等知识点的掌握。
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
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
实验结果及分析
1.2ASK调制和相干解调仿真电路图；
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: 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；Token5: 乘法器；Token6: 正弦本地同步载波信号源，参数设置同Token2；Token7: 模拟低通滤波器，参数：Butterworth_Lowpass IIR；No.of Poles=5；LoCuttoff=200Hz；Token8，9，10：信宿接收分析器（Sink8,Sink9,Sink10）。
2.获得信源的PN码输出波形、2ASK调制波形、2ASK解调波形；
PN码输出波形：
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；
分析：恢复波形与源码波形相比，1、幅度大约是源码波形的1/2，(设调制信
号为m （t ）)这是因为Token5处输出波形的表达式可化为为1
2m(t)+高频分量，
经过低通滤波器后
，只留下了12m(t)部分，所以幅度会变为原来的一半；2、恢复信号下降沿（上
升沿）有过渡区，这是由于滤波器不理想所致，如果用不同类型的滤波器，则得到波形的跳变沿将会有不同的陡峭程度；3、恢复波形顶部（底部）不平坦，这是由于信道中的加性噪声所致。4、恢复波形产生了延时。
4. 获得2ASK 信号的功率谱，并对之进行分析；
分析：2ASK 功率谱公式如下所示，它由离散谱和连续谱组成，离散谱由载波分量决定连续谱经传号波形线性调制后决定。
22
2sin ()sin ()()16()()s c s c s ASK c s c s T f f T f f T P f f f T f f T ππππ??+-??=++-??
??[]
)()(161
c c f f f f -+++δδ
二进制振幅键控信号的功率谱密度由离散谱和连续谱两部分组成。离散谱由载波分量确定，连续谱由基带信号波形g(t)确定。二进制振幅键控信号的带宽B2ASK 是基带信号波形带宽的两倍, 即B2ASK=2B=2fs 。
5. 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，并对对比结果进行分析。
恢复波形：
对比图：不能够解调出原波形，因为解调端得不到单独含有原信号的部分，不能将原波形与载波分离。
下图为解调波相位为60度时的对比图：
-2 f b － f c － f b － f c － f c ＋ f b － f c +2 f b O f c -2 f b f c － f b f c +2 f b f c ＋ f b f c f P 2 AS K
( f
) 连续谱经传号波形线性调制后决定 离散谱由载波分量决定
由两图可知，要解调出最佳效果的信号图形，调制波与载波必须同频同相。
实验心得：
在数字频带传输系统中当选择正弦波作为载波，用一个二进制基带信号对载波进行调制时，产生的信号就是二进制振幅键控信号（2ASK）。
一个2ASK频带传输系统包括以下几个单元：数字信源、2ASK调制、2ASK解调、数字终端单元。和模拟常规调幅信号的解调一样，2ASK信号也有包络检波和相干解调两种方式。由于被传输的是数字信号1和0，因此在每个码元间隔内，对低通滤波器的输出还要经抽样判决电路做出一次判决。相干解调需要在接受端产生一个本地的相干载波。
二、相干解调2FSK系统分析
实验原理
频移键控是利用两个不同频率F1和F2的振荡源来代表信号1和0。
用数字信号的1和0去控制两个独立的振荡源交替输出。对二进制的频移键控调制方式，其有效带宽为B=2xF0+2Fb,F0是二进制基带信号的带宽也是FSK信号的最大频偏，由于数字信号的带宽即Fb值大，所以二进制频移键控的信号带宽B较大，频带利用率小。
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；f0＝1300Hz及f1＝2100Hz。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。
选择开关
载波1
二进制
信息输出
载波2
图2-2-3（a）
图2-2-3（c ）2FSK相干解调法原理方框图
实验结果及分析
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。
图符编号参数设置
1 Amp=1v，Freq=65Hz
4 Amp=1v，Freq=35Hz
5 选择开关
22 相加器
27 高斯噪声源
6、7 带通滤波器
10、11 乘法器
12、19 解调波，参数设置与载波相同
14、15 低通滤波器
19 Pn码发生源
2.获得信源的PN码输出波形、2FSK调制波形、上支路恢复波形、下支路恢复波形和2FSK解调波形；
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
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；答：（1）、恢复出的波形有延时现象；（2）、恢复出的波形是单极性码，因为判决器只根据真假输出1和0两个点频；（3）、幅度为原码幅度的一半。
4.获得2FSK信号的功率谱，并对之进行分析；
分析：此处FSK信号为相位不连续信号，其功率谱密度表达式如下：
，有表达式以及图形可知频谱由连续频谱和离散谱组成，其中连续谱由两个中心频率为于65Hz和35Hz的双边谱叠加而成，离散谱位于两个载频65Hz和35Hz
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|f 2-f 1|值改变的变化情况。
分析：当载频为65Hz 和60Hz 时，得到的功率谱：
此功率谱与载频65Hz 和35Hz 时的功率谱相比可知，当12
s
f f
f - 时，功
率谱出现双峰，当
12
s
f f
f - 时，功率谱出现单峰。
提问解答：
1、得到2FSK 的傅立叶变化如图所示，可知，调制过程就是将PN 信号搬迁到两个不同的频率位置，如此即将两个电平进行频域区分。
2、上下两路已调波综合图形如下所示，可知，两波形在交界处有重叠区，这是因为带通滤波器不理想，在截至频率处有过渡带，而不是直接降为零，若用不同类型的滤波器，得到的波形重叠区宽度将会不一样。
3、2FSK 信号的特点：2FSK 信号波形可看作两个2ASK 信号波形的合成。下图
是相位连续的2FSK信号波形。
4、传输2FSK信号所需的频带宽度：
相位不连续的2FSK 信号的带宽约为如令，
并称为频移指数，则其中，为码速。
相位不连续的2FSK信号存在载波谱线，浪费功率，只用于设备要求简单的通信场合。
实验三二进制键控系统2PSK与2DPSK分析
实验目的
通过本次实验，旨在达到以下目的：
1.掌握2PSK和2DPSK调制的原理与实现；
2.相位模糊问题及其解决方法
3.巩固相干解调法的原理与实现；
4.加强对2PSK和2DPSK信号的时域波形和功率谱等知识点的掌握。
实验内容
分别创建2PSK和2DPSK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、相干接收2PSK系统分析
实验原理
相干接收2PSK系统组成如图2-3-1所示：
PN码
发生器
×
载波噪声载波
提取低通
＋×输出
对2PSK信号相干接收的前提是首先进行载波提取，可采用平方环或科斯塔斯环来实现。为分析方便起见，在本实验中可直接在接收端设置一个与发送端严格同步的本地载波源。另外，本实验中暂不考虑位同步提取问题。
实验及结果及分析：
1.2PSK调制和相干解调仿真电路图；
其中，Token 0为双极性PN码源；Token2和Token6是彼此同步的载波源；Token8为过零比较器（工作在a>b模式）；Token9是幅度和频率均为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）；Token7为3阶100Hz截止频率的低通滤波器（比较器a输入）。
2.获得信源的PN码输出波形、2PSK调制波形、低通滤波器输出波形和过
零比较器输出波形；
信源的PN码输出波形
2PSK调制波形（为了能够看清波形相位变化，此波形为pn码频率为1000hz 时的调制波形）
低通滤波器输出波形
过零比较器输出波形
3.对比2所得波形，看解调是否正确；
答：对比信源波形和恢复出的波形可知，恢复波形除了有延时以及变为了单极性码外，与信源波形完全一样，所以可知解调正确。
4..获得2PSK信号的功率谱，并对之进行分析；
得到2PSK 信号的功率谱密度为
2PSK频谱特性与2ASK的十分相似，带宽也是基带信号带宽的两倍。区别仅在于当P=1/2时，其谱中无离散谱（即载波分量），此时2PSK信号实际上
相当于抑制载波的双边带信号。
5..重新设置本地载波源的参数，将其中的相位设为180°，运行后再观测解调的结果，并对结果进行分析。 答：由于相干载波产生180°相位模糊，解调得到的相对码将产生倒置现象，即0、1 倒置，但经过码反变换器后，输出的绝对码不会发生任何倒置现象，从而可以解决载波相位 “倒π ”问题。，
二、相干接收2DPSK 系统分析
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180°相位模糊问题。
实验要求
1. 2DPSK 调制和相干解调仿真电路图；
其中，Token0为单极性PN 码源；Token23、13为采样器（采样速率为100Hz ）；Token3、16为保持器；Token2为放大器（Gain ＝1）、Token14为数字延迟器（延迟1个Sample ）；Token4、24、17为比较器（a>b 模式）， Token5、18设为0V 直流电平（Token4的输入b ），Token25设为0.5V 直流电平（Token24的输入b ）。Token4、17输出为双极性码、Token24输出为单极性码；Token10、11为彼此同步的载波源（Amp ＝1V 、Freq ＝1000Hz 、Phase = 0°）；Token7、8组成加性高斯噪声信道；Token19、20、21、22为信宿接收分析器。
PN 码 发生器 差 分 编码器 2PSK 系 统 差 分 译码器
输出 图2-3-3 2DPSK 系统组成
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；
Token19:单极性PN码源
Token20：经过差分编码后的保持波形
Token21：恢复的2DPSK的解调波形
Token22：差分译码出最终的恢复波形
3.对比基带信号波形和恢复所得波形，看解调是否正确；
答：对比可知，在波形上恢复波形与原码完全一样，但是恢复出的波形是对双极性码，原波形是单极性码。
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。
答：对比恢复波形与原波形可知，恢复波形并未发生失真，即为产生“倒π”现象。因为2DPSK 波形的同一相位并不对应相同的数字信息符号，而前后码元相对相位的差才唯一决定信息符号。这说明，解调2DPSK 信号时并不依赖于某一固定的载波相位参考值。只要前后码元的相对相位关系不破坏，则鉴别这个关系就可以正确恢复数字信息，这就避免了2PSK 方式中的“倒π”现象发生。
5. 对比2PSK 信号和2DPSK
信号的功率谱，并对之进行分析；
2DPSK 信号和2PSK 信号的功率谱密度是完全一样的。信号带宽为
实验四 低通和带通抽样定理验证
实验目的
1. 验证低通抽样定理；
2. 验证带通抽样定理；
3. 加强对模拟信号数字化传输相关知识点的掌握。 实验内容
分别构造低通型信号和带通型信号、两种抽样后的信号及对滤波重建信号进行时域和频域观察和分析，验证低通抽样定理与带通抽样定理。
实验原理
抽样定理实质上研究的是随时间连续变化的模拟信号经抽样变成离散序列后，能否由此离散序列值重建原始模拟信号的问题。对于低通型和带通型模拟信号，分别对应不同的抽样定理，抽样定理是模拟信号数字化的理论基础。
对上限频率为f H 的低通型信号，低通抽样定理要求抽样频率应满足：f s ≥2f H 。 对下限频率为f L 、上限频率为f H 的带通型信号，带通抽样定理要求抽样频
率满足：
s f
B 2B 2PSK D PSK 2==]1[2n k B f s +?≥
通信原理实验报告
作者: 日期:
通信原理实验报告 实验名称：实验一—数字基带传输系统的—MATLAB方真 实验二模拟信号幅度调制仿真实验班级：10通信工程三班_________ 学号：2010550920 ________________ 姓名：彭龙龙______________
指导老师：王仕果______________
实验一数字基带传输系统的MATLA仿真 一、实验目的 1、熟悉和掌握常用的用于通信原理时域仿真分析的MATLAB函数； 2、掌握连续时间和离散时间信号的MATLAB产生； 3、牢固掌握冲激函数和阶跃函数等函数的概念，掌握卷积表达式及其物理意义，掌握卷积的计算方法、卷积的基本性质； 4、掌握利用MATLAB计算卷积的编程方法，并利用所编写的MATLAB程序验证卷积的常用基本性质； 5、掌握MATLAB描述通信系统中不同波形的常用方法及有关函数，并学会利用MATLAB求解系统功率谱，绘制相应曲线。 基本要求：掌握用MATLAB描述连续时间信号和离散时间信号的方法，能够编写 MATLAB程序，实现各种常用信号的MATLA实现，并且以图形的方式再现各种信号的波形。 二、实验内容 1、编写MATLAB程序产生离散随机信号 2、编写MATLAB程序生成连续时间信号 3、编写MATLAB程序实现常见特殊信号 三、实验原理 从通信的角度来看，通信的过程就是消息的交换和传递的过程。而从数学的角度来看，信息从一地传送到另一地的整个过程或者各个环节不外乎是一些码或信号的交换过程。例如信源压缩编码、纠错编码、AMI编码、扰码等属于码层次上的变换，而基带成形、滤波、调 制等则是信号层坎上的处理。码的变换是易于用软件来仿真的。要仿真信号的变换，必须解 决信号与信号系统在软件中表示的问题。 3.1信号及系统在计算机中的表示 3.1.1时域取样及频域取样 一般来说，任意信号s(t)是定义在时间区间(-R, +R)上的连续函数，但所有计算机的CPU都只能按指令周期离散运行，同时计算机也不能处理( -R, + R)这样一个时间段。 为此将把s(t)按区间T, T截短为 2 2 S T(t)，再对S T(t)按时间间隔△ t均匀取样，得到取样 点数为: 仿真时用这个样值集合来表示信号 T Nt t s(t)。显然△ t反映了仿真系统对信号波形的分辨 率， (3-1) △ t越小则仿真的精确度越高。据通信原理所学，信号被取样以后，对应的频谱时频率的周期函数，其重复周期是—。如果信号的最高频率为f H，那么必须有f H W 丄才能保证不发 t 2 t 生频域混叠失真。设 1 B s 2 t 则称B s为仿真系统的系统带宽。如果在仿真程序中设定的采样间隔是△ (3-2) t,那么不能用
******************* 实践教学 ******************* 兰州理工大学 计算机与通信学院 2012年秋季学期 通信系统综合训练 题目：数字基带传输系统的仿真实现 专业班级：09级通信（4）班 姓名：苟新伟 学号：09250419 指导教师：陈海燕 成绩：
摘要 这次通信系统综合训练是以Matlab/Sumulink为工具，实现基带传输系统的仿真与实现。采用曼彻斯特码作为基带信号，发送滤波器为平方根升余弦滤波器，滚降系数为0.5，信道为加性高斯信道，接收滤波器与发送滤波器相匹配。发送数据率为1000bps，要求观察接收信号眼图，并设计接收机采样判决部分，对比发送数据与恢复数据波形，并统计误码率。另外，对发送信号和接收信号的功率谱进行估计。假设接收定时恢复是理想的。 关键词：Matlab/Sumulink；基带传输系统；曼彻斯特码
前言 现代通信的发展趋势为数字化，随着现代通信技术的不断开发，数字调制技术已日趋成熟，在各个领域都得到了广泛的应用和认同。因此本文对数字基带传输系统进行了仿真。现代社会发展要求通信系统功能越来越强，性能越来越高，构成越来越复杂；这就要借助于功能强大的计算机辅助分析设计技术和工具才能实现。现代计算机科学技术快速发展，已经研发出了新一代的可视化的仿真软件。这些功能强大的仿真软件，使得通信系统仿真的设计和分析过程变得相对直观和便捷，由此也使得通信系统仿真技术得到了更快的发展。本文使用的是功能强大的MATLAB软件。 MATLAB是一种使用简便的、特别适用于科学研究和工程计算的高级语言，与其他计算机语言相比，它的特点是简洁和智能化，具有极高的编程和调试效率。通过使用MATLAB工具箱函数对数字调制进行仿真，更能直观彻底的掌握数字通信，数字调制的原理。有助于我们的学习和研究，加深对知识的理解和运用。MATLAB的便利性还体现在它的仿真结果还可以存放到MATLAB 的工作空间里做事后处理。方便我们修改参数对不同情况下的输出结果进行对比。 由于MATLAB和SIMULINK是集成在一起的，因此用户可以在这两种环境下对自己的模型进行仿真、分析和修改。
1任务书 试建立一个基带传输模型，采用曼彻斯特码作为基带信号，发送滤波器为平方根升余弦滤波器，滚降系数为0.5，信道为加性高斯信道，接收滤波器与发送滤波器相匹配。发送数据率为1000bps，要求观察接收信号眼图，并设计接收机采样判决部分，对比发送数据与恢复数据波形，并统计误码率。另外，对发送信号和接收信号的功率谱进行估计。假设接收定时恢复是理想的。 2基带系统的理论分析 2.1基带系统传输模型和工作原理 1)信道的传输特性为C(w),接收滤波器的传输特性为设系统总的传输特性为GR(w),则基带传输系统的总的传输特性为:H(w)=GT(w)C(w)GR(w)，n(t)是信道中的噪声。 2)基带系统的工作原理：信源是不经过调制解调的数字基带信号，信源在发送端经过发送滤波器形成适合信道传输的码型，经过含有加性噪声的有线信道后，在接收端通过接收滤波器的滤波去噪，由抽样判决器进一步去噪恢复基带信号，从而完成基带信号的传输。 2．2 基带系统设计中的码间干扰及噪声干扰 码间串扰和信道噪声是影响基带传输系统性能的两个主要因素: 1)码间干扰及解决方案 码间干扰：由于基带信号受信道传输时延的影响，信号波形将被延迟从而扩展到下一码元，形成码间干扰，造成系统误码。 解决方案： ①要求基带系统的传输函数H(ω)满足奈奎斯特第一准则： 若不能满足奈奎斯特第一准则，在接收端加入时域均衡，减小码间干扰。
②基带系统的系统函数H(ω)应具有升余弦滚降特性。如图2所示。这样对应的h(t)拖尾收敛速度快，能够减小抽样时刻对其他信号的影响即减小码间干扰。 2)噪声干扰及解决方案 噪声干扰：基带信号没有经过调制就直接在含有加性噪声的信道中传输，加性噪声会叠加在信号上导致信号波形发生畸变。 解决方案： ①在接收端进行抽样判决；②匹配滤波，使得系统输出性噪比最大。
实验三FSK调制及解调实验 一、实验目的 1、掌握用键控法产生FSK信号的方法。 2、掌握FSK非相干解调的原理。 二、实验器材 1、主控&信号源、9号模块各一块 2、双踪示波器一台 3、连接线若干 三、实验原理 1、实验原理框图 FSK调制及解调实验原理框图 2、实验框图说明 基带信号与一路载波相乘得到1电平的ASK调制信号，基带信号取反后再与二路载波相乘得到0电平的ASK调制信号，然后相加合成FSK调制输出；已调信号经过过零检测来识别信号中载波频率的变化情况，通过上、下沿单稳触发电路再相加输出，最后经过低通滤波和门限判决，得到原始基带信号。 四、实验步骤 实验项目一FSK调制 概述：FSK调制实验中，信号是用载波频率的变化来表征被传信息的状态。本项目中，通过调节输入PN序列频率，对比观测基带信号波形与调制输出波形来验证FSK调制原理。 1、关电，按表格所示进行连线。
2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【FSK数字调制解调】。将9号模块的S1拨为0000。调节信号源模块的W2使128KHz载波信号的峰峰值为3V，调节W3使256KHz载波信号的峰峰值也为3V。 3、此时系统初始状态为：PN序列输出频率32KH。 4、实验操作及波形观测。 （1）示波器CH1接9号模块TH1基带信号，CH2接9号模块TH4调制输出，以CH1为触发对比观测FSK调制输入及输出，验证FSK调制原理。 （2）将PN序列输出频率改为64KHz，观察载波个数是否发生变化。 答：PN序列输出频率增大后，载波个数会增多。 实验项目二FSK解调 概述：FSK解调实验中，采用的是非相干解调法对FSK调制信号进行解调。实验中通过对比观测调制输入与解调输出，观察波形是否有延时现象，并验证FSK解调原理。观测解调输出的中间观测点，如TP6（单稳相加输出），TP7（LPF-FSK），深入理解FSK解调过程。 1、保持实验项目一中的连线及初始状态。 2、对比观测调制信号输入以及解调输出：以9号模块TH1为触发，用示波器分别观测9号模块TH1和TP6（单稳相加输出）、TP7（LPF-FSK）、TH8（FSK解调输出），验证FSK解
通信原理 实验报告 课程名称：通信原理 实验三：二进制数字信号调制仿真实验实验四：模拟信号数字传输仿真实验姓名： 学号： 班级： 2012年12 月
实验三二进制数字信号调制仿真实验 一、实验目的 1.加深对数字调制的原理与实现方法； 2.掌握OOK、2FSK、2PSK功率谱密度函数的求法； 3.掌握OOK、2FSK、2PSK功率谱密度函数的特点及其比较； 4.进一步掌握MATLAB中M文件的调试、子函数的定义和调用方法。 二、实验内容 1. 复习二进制数字信号幅度调制的原理 2. 编写MATLAB程序实现OOK调制； 3. 编写MATLAB程序实现2FSK调制； 4. 编写MATLAB程序实现2PSK调制； 5. 编写MATLAB程序实现数字调制信号功率谱函数的求解。 三、实验原理 在数字通信系统中，需要将输入的数字序列映射为信号波形在信道中传输，此时信源输出数字序列，经过信号映射后成为适于信道传输的数字调制信号。数字序列中每个数字产生的时间间隔称为码元间隔，单位时间内产生的符号数称为符号速率，它反映了数字符号产生的快慢程度。由于数字符号是按码元间隔不断产生的，经过将数字符号一一映射为响应的信号波形后，就形成了数字调制信号。根据映射后信号的频谱特性，可以分为基带信号和频带信号。 通常基带信号指信号的频谱为低通型，而频带信号的频谱为带通型。 调制信号为二进制数字基带信号时，对应的调制称为二进制调制。在二进制数字调制中，载波的幅度、频率和相位只有两种变化状态。相应的调制方式有二进制振幅键控(OOK/2ASK)、二进制频移键控(2FSK)和二进制相移键控(2PSK)。 下面分别介绍以上三种调制方法的原理，及其MATLAB实现： 本实验研究的基带信号是二进制数字信号，所以应该首先设计MATLAB程序生成二进制数字序列。根据实验一的实践和第一部分的介绍，可以很容易的得到二进制数字序列生成的MATLAB程序。 假定要设计程序产生一组长度为500的二进制单极性不归零信号，以之作为后续调制的信源，并求出它的功率谱密度，以方便后面对已调信号频域特性和基带信号频域特性的比较。整个过程可用如下程序段实现： %定义相关参数 clear all; close all; A=1 fc=2; %2Hz; N_sample=8; N=500； %码元数 Ts=1; %1 Baud/s dt=Ts/fc/N_sample; %波形采样间隔 t=0:dt:N*Ts-dt; Lt=length(t);
通信系统综合训练 题目：数字基带传输系统仿真及性能分析 —HDB3及循环码 学院：大数据与信息工程学院 专业：通信工程 班级：通信 学号： 学生姓名： 指导教师： 2014 年7 月 6 日
摘要 数字信号的基带传输是通信系统中的一个重要环节，对基带传输研究的意义在于现代通信系统中广义上的任一线性调制的频带传输系统均可等效为基带传输系统，即数字基带传输中本就包含了频带传输的一些基本问题。同时，就数字基带传输自身而言，随着数字通信技术的发展也被越来越多的应用。在基带传输理论学习过程中涉及到的信道编码、传输信道特性、接收滤波、抽样判决等环节存在较为抽象不易理解的问题，如果不经过实践环节，这些抽象的计算和变换难以较快的掌握。MATLAB是一款功能强大的工程技术数值运算跨平台语言，利用它的通信工具箱和可视化仿真模型库Simulink可有效实现通信系统的仿真。Simulink可对动态系统进行建模、仿真并对仿真结果进行分析，其可视化建模的特点尤其适合于通信系统仿真等工作。 关键词：数字基带传输系统；HDB3；循环码
前言 随着通信系统的规模和复杂度不断增加，传统的设计方法已经不能适应发展传的需要，通信系统的模拟仿真技术越来越受到重视。传统的通信仿真技术主要分为手工分析与电路试验2种，但耗时长方法比较繁杂，而通信系统的计算机模拟仿真技术是介于上述2种方法的一种系统设计方法，它可以让用户在很短的时间内建立整个通信系统模型，并对其进行模拟仿真]2[。 数字信号的传输方式按其在传输中对应的信号的不同可分为数字基带传输系统和数字频带传输系统。不使用调制和解调而直接传输数字基带信号的系统称为数字基带传输系统。虽然在实际使用的数字通信系统中基带传输不如频带传输那样广泛，但是，对于基带传输系统的研究仍然是十分有意义的。1) 在频带传输制式里同样存在基带传输的问题(如码间干扰等)，因为信道的含义是相对的，若把调制解调器包括在信道中(如广义信道)，则频带传输就变成了基带传输。可以说基带传输是频带传输的基础。2) 随着数字通信技术的发展，基带传输这种方式也有迅速发展的趋势。目前,它不仅用于低速数据传输,而且还用于高速数据传输。3)理论上也可以证明，任何一个采用线性调制的频带传输系统，总是可以由一个等效的基带传输系统所替代。 对数字基带传输系统的仿真而言。仿真工具是MATLAB中的simulink模块对其仿真。特点是将数值分析、矩阵计算、图形、图像处理和仿真等诸多强大功能集成在一个极易使用的交互式环境中伪科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多学科提供了一种高效率的华仿真工具。运用MATLAB中的simulink可以对数字基带传输系统进行较为全面地研究。
通信原理 实验一 实 验 报 告 实验日期： 学院： 班级： 学号： 姓名： 指导老师：
实验一数字基带传输系统的MA TLAB仿真 一、实验目的 1、熟悉和掌握常用的用于通信原理时域仿真分析的MATLAB函数； 2、掌握连续时间和离散时间信号的MATLAB产生； 3、牢固掌握冲激函数和阶跃函数等函数的概念，掌握卷积表达式及其物理意义，掌握 卷积的计算方法、卷积的基本性质； 4、掌握利用MATLAB计算卷积的编程方法，并利用所编写的MA TLAB程序验证卷积的 常用基本性质； 5、掌握MATLAB描述通信系统中不同波形的常用方法及有关函数，并学会利用 MATLAB求解系统功率谱，绘制相应曲线。 基本要求：掌握用MATLAB描述连续时间信号和离散时间信号的方法，能够编写 MATLAB程序，实现各种常用信号的MA TLAB实现，并且以图形的方式再现各种信号的波形。 二、实验内容 1、编写MATLAB 程序产生离散随机信号 2、编写MATLAB 程序生成连续时间信号 3、编写MATLAB 程序实现常见特殊信号 三、实验原理 从通信的角度来看，通信的过程就是消息的交换和传递的过程。而从数学的角度来看， 信息从一地传送到另一地的整个过程或者各个环节不外乎是一些码或信号的交换过程。例如 信源压缩编码、纠错编码、AMI编码、扰码等属于码层次上的变换，而基带成形、滤波、调 制等则是信号层次上的处理。码的变换是易于用软件来仿真的。要仿真信号的变换，必须解 决信号与信号系统在软件中表示的问题。 四、实验步骤 （1）分析程序program1_1 每条指令的作用，运行该程序，将结果保存，贴在下面的空白 处。然后修改程序，将dt 改为0.2，并执行修改后的程序，保存图形，看看所得图形的效果 怎样。 dt=0.01 时的信号波形 Sinusoidal signal x(t) -2-1.5-1-0.500.51 1.52 Time t (sec) dt=0.2 时的信号波形
通信工程专业课程设计Ⅲ任务书 院(系) 物理与电信工程学院专业班级通信工程专业081班学生姓名赵琪 一、课程设计Ⅲ题目数字基带传输系统的仿真与分析 二、课程设计Ⅲ工作自 2011 年 12 月 26 日起至 2012 年 1 月 13 日止 三、课程设计Ⅲ进行地点: 物理与电信工程学院实验室 四、课程设计Ⅲ的内容要求： 1．分析并理解数字基带传输系统的实现方法。 2. 了解Matlab的使用方法，并利用Maltab建模，分析系统与高斯噪声，码间干扰之间的关系。 3.研究数字基带传输系统的特性。 指导教师李翠华系(教研室)通信工程教研室 接受任务开始执行日期2011年12月26日学生签名
数字基带传输系统的仿真与分析 赵琪 （陕西理工学院电信工程系通信081班，陕西汉中 723003） 指导教师：李翠华 [摘要] MA TLAB 是美国 Mat hworks 公司开发的适合于工程各领域分析设计与复杂计算的软件。SIMUL IN K 仿真工具包是 MA TLAB 的一个附加组件 , 是实现动态系统建摸、仿真和分析的一个集成环境。 数字基带传输系统主要由信道信号形成器、信道、接收滤波器、抽样判决器和同步系统等部件组成。文中应用 SIMUL IN K 实现了数字信号基带传输系统仿真。 [关键词]数字通信系统; 计算机辅助实验; 计算机仿真
Digital baseband transmission system simulation and analysis Zhao Qi (Grade08,Class1,Major of Communication Engineering，Dept. of E.I.of Shaanxi University of Technology, Hanzhong 723003,China) Tutor: Li Cuihua [Abstract] MA TLAB is Mat hworks developed for all areas of engineering analysis and design software and complex calculations. SIMUL IN K MA TLAB Simulation Toolkit is an add-on, touch is to build dynamic systems, simulation and analysis of an integrated environment. Digital baseband transmission system is mainly formed by the channel signal device, channel, receiver filter, sampling device and decision synchronization system and other components. Paper application SIMUL IN K to achieve a baseband digital signal transmission system simulation. [Key words] Digital communication systems; computer-aided experiments; computer simulation
实验一常用信号的表示 【实验目的】 掌握使用MATLAB的信号工具箱来表示常用信号的方法。 【实验环境】 装有MATLAB6.5或以上版本的PC机。 【实验内容】 1. 周期性方波信号square 调用格式：x=square(t,duty) 功能：产生一个周期为2π、幅度为1±的周期性方波信号。其中duty表示占空比，即在信号的一个周期中正值所占的百分比。 例1：产生频率为40Hz，占空比分别为25%、50%、75%的周期性方波。如图1-1所示。 clear; % 清空工作空间内的变量 td=1/100000; t=0:td:1; x1=square(2*pi*40*t,25); x2=square(2*pi*40*t,50); x3=square(2*pi*40*t,75); % 信号函数的调用 subplot(311); % 设置3行1列的作图区，并在第1区作图plot(t,x1); title('占空比25%'); axis([0 0.2 -1.5 1.5]); % 限定坐标轴的范围 subplot(312); plot(t,x2); title('占空比50%'); axis([0 0.2 -1.5 1.5]); subplot(313); plot(t,x3); title('占空比75%'); axis([0 0.2 -1.5 1.5]);
图1-1 周期性方波 2. 非周期性矩形脉冲信号rectpuls 调用格式：x=rectpuls(t,width) 功能：产生一个幅度为1、宽度为width、以t=0为中心左右对称的矩形波信号。该函数横坐标范围同向量t决定，其矩形波形是以t=0为中心向左右各展开width/2的范围。Width 的默认值为1。 例2：生成幅度为2，宽度T=4、中心在t=0的矩形波x(t)以及x(t-T/2)。如图1-2所示。 t=-4:0.0001:4; T=4; % 设置信号宽度 x1=2*rectpuls(t,T); % 信号函数调用 subplot(121); plot(t,x1);
第六章基带传输系统 1、AMI码的缺点是什么？ 解：不能限制长连O和长连1，不利于时钟提取。 ,CMI码. 2、设数字信号序号为1000010100001111，将其编成AMI，HDB 3 解: AMI:+10000-10+10-10000+1-1+1-1 HDB3: V+|B-000V-B+0B-B+`00V+B-B+B-B+ CMI: 000010101011101000101010111001100 3、带限传输对数字信号有什么影响？码间干扰是怎样形成的？ 解：理论上数字信息的频带为无穷大，这样无限带宽的信号通过实际的信道传输时，由于实际信道带宽有限，信号波形必然会产生失真，从而产生码间干扰. 4、怎样用示波器观察眼图，眼图恶化说明什么含义？ 解：示波器采用外同步，扫描同期必然为TB（码元同期）或TB的整数倍，这样，就在荧光屏上出现一个或几个接收到的均衡波形,由于示波器的余辉作用,使多个波形迭在一起，这样在荧光屏上显示类似人眼的图形。眼图恶化说明信噪比降低，误码率增加. 5、定时抖动同哪些有关定时抖动对PCM通信有什么影响？ 解：定时抖动的原因： ①谐振回路失谐的影响 ②时钟提取电路限幅门限失调或输入信号电平变化。 ③信通噪声和串话干扰 ④信号码型随机组合 抖动的影响：误码率增加 6、某CMI码为11000101110100，将其还原为二进制NRZ码 解：按CMJ码编码规则，还原后的NRZ码为1100101 0→01 1→00和11交替 7、为什么数字通信系统要求误码率低于10-6? 解：当Pe=10-6时，误码信噪比（S/Ne）dB=41.6dB，但若信道误码率高于10-6，如Pe=10-5,则(S/Ne)=31.6dB（Pe增加一个数量级，误码信噪比下降10dB），低于A律压缩特性的最大量化信噪化38dB，所以为保证总的信噪比不因误码噪声而显著下降，信道误码率Pe应低于10-6。 8、再生中继系统的特点是什么？ 解：噪声不积累但误码会积累。 9、为什么要求均衡波形的波峰附近变化要平坦？ 解：均衡波形幅度大且波峰附近变化平坦，即使由于各种原因引起定时抖动（再
实验二：PCM系统仿真 班级：学号：姓名：实验室： 实验时间：指导老师： 实验目的： 1、掌握脉冲编码调制原理； 2、理解量化级数、量化方法与量化信噪比的关系。 3、理解非均匀量化的优点。 实验内容： 对模拟信号进行抽样和均匀量化，改变量化级数和信号大小，根据MATLAB仿真获得量化误差和量化信噪比。 实验步骤： 1) 产生一个周期的正弦波x(t) = cos (2 * pi *t )，以1000Hz频率进行采样，并进行8级均匀量化，用plot函数在同一张图上绘出原信号和量化后的信号。代码及图见附录。 2) 以32Hz的抽样频率对x(t)进行抽样，并进行8级均匀量化。绘出正弦波波形(用plot函数)、样值图，量化后的样值图、量化误差图(后三个用stem函数)。代码及图见附录。 3) 以2000Hz对x(t)进行采样，改变量化级数，分别仿真得到编码位数为2～8位时的量化信噪比，绘出量化信噪比随编码位数变化的曲线。另外绘出理论的量化信噪比曲线进行比较。代码及图见附录。 4)在编码位数为8和12时采用均匀量化，在输入信号衰减为0～50 dB时，以均匀间隔5 dB仿真得到均匀量化的量化信噪比，绘出量化信噪比随信号衰减变化的图形。注意，输入信号减小时，量化范围不变；抽样频率为2000 Hz。代码及图见附录。 实验思考题： 1.图2-3表明均匀量化信噪比与量化级数(或编码位数)的关系是怎样的？ 答：量化信噪比随着量化级数的增加而提高，当量化级数较小是不能满足通信质量的要求。 2.分析图2-5，A律压缩量化相比均匀量化的优势是什么？ 答：量化信噪比随着量化级数的增加而提高，当量化级数较小是不能满足通信质量的要求 心得体会：
通信原理课程设计报告
一. 2DPSK基本原理 1.2DPSK信号原理 2DPSK方式即是利用前后相邻码元的相对相位值去表示数字信息的一种方式。现假设用Φ表示本码元初相与前一码元初相之差，并规定：Φ＝0表示0码，Φ＝π表示1码。则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如2PSK信号是用载波的不同相位直接去表示相应的数字信号而得出的，在接收端只能采用相干解调，它的时域波形图如图2.1所示。 图1.1 2DPSK信号 在这种绝对移相方式中，发送端是采用某一个相位作为基准，所以在系统接收端也必须采用相同的基准相位。如果基准相位发生变化，则在接收端回复的信号将与发送的数字信息完全相反。所以在实际过程中一般不采用绝对移相方式，而采用相对移相方式。 定义?Φ为本码元初相与前一码元初相之差，假设： ?Φ=0→数字信息“0”； ?Φ=π→数字信息“1”。 则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如下： 数字信息： 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1
DPSK信号相位：0 π π 0 π π 0 π 0 0 π 或：π 0 0 π 0 0 π 0 π π 0 2. 2DPSK信号的调制原理 一般来说，2DPSK信号有两种调试方法，即模拟调制法和键控法。2DPSK 信号的的模拟调制法框图如图1.2.1所示，其中码变换的过程为将输入的单极性不归零码转换为双极性不归零码。 图1.2.1 模拟调制法 2DPSK信号的的键控调制法框图如图1.2.2所示，其中码变换的过程为将输入的基带信号差分，即变为它的相对码。选相开关作用为当输入为数字信息“0”时接相位0，当输入数字信息为“1”时接pi。 图1.2.2 键控法调制原理图 码变换相乘 载波 s(t)e o(t)
实验一信号源实验 一、实验目的 1、了解通信系统的一般模型及信源在整个通信系统中的作用。 2、掌握信号源模块的使用方法。 二、实验内容 1、对应液晶屏显示，观测DDS信源输出波形。 2、观测各路数字信源输出。 3、观测正弦点频信源输出。 4、模拟语音信源耳机接听话筒语音信号。 三、实验仪器 1、信号源模块一块 2、20M双踪示波器一台 四、实验原理 信号源模块大致分为DDS信源、数字信源、正弦点频信源和模拟语音信源几部分。 1、DDS信源 DDS直接数字频率合成信源输出波形种类、频率、幅度及方波B占空比均可通过“DDS信源按键”调节（具体的操作方法见“实验步骤”），并对应液晶屏显示波形信息。 正弦波输出频率范围为1Hz～200KHz，幅度范围为200mV～4V。 三角波输出频率范围为1Hz～20KHz，幅度范围为200mV～4V。 锯齿波输出频率范围为1Hz～20KHz，幅度范围为200mV～4V。 方波A输出频率范围为1Hz～50KHz，幅度范围为200mV～4V，占空比50％不变。 方波B输出频率范围为1Hz～20KHz，幅度范围为200mV～4V，占空比以5％步进可调。 输出波形如下图1-1所示。
正弦波：1Hz-200KHz 三角波：1Hz－20KHz 锯齿波：1Hz－20KHz 方波A：1Hz－50KHz(占空比50％) 方波B：1Hz－20KHz（占空比0％－100％可调） 图1-1 DDS信源信号波形 2、数字信源 （1）数字时钟信号 24.576M：钟振输出时钟信号，频率为24.576MHz。 2048K：类似方波的时钟信号输出点，频率为2048 KHz。64K：方波时钟信号输出点，频率为64 KHz。 32K：方波时钟信号输出点，频率为32KHz。 8K：方波时钟信号输出点，频率为8KHz。 输出时钟如下图1-2所示。
通信原理 实 验 报 告
实验一 数字基带信号实验(AMI/HDB3) 一、 实验目的 1、了解单极性码、双极性码、归零码、不归零码等基带信号波形特点 2、掌握AMI 、HDB 3的编码规则 3、掌握从HDB 3码信号中提取位同步信号的方法 4、掌握集中插入帧同步码时分复用信号的帧结构特点 5、了解HDB 3（AMI ）编译码集成电路CD22103 二、 实验内容 1、用示波器观察单极性非归零码（NRZ ）、传号交替反转码（AMI ）、三阶高密度 双极性码（HDB 3）、整流后的AMI 码及整流后的HDB 3码 2、用示波器观察从HDB 3/AMI 码中提取位同步信号的波形 3、用示波器观察HDB 3、AMI 译码输出波形 三、 基本原理 本实验使用数字信源模块（EL-TS-M6）、AMI/HDB 3编译码模块（EL-TS-M6）。 BS S5S4S3S2S1 BS-OUT NRZ-OUT CLK 并 行 码 产 生 器 八选一 八选一八选一分 频 器 三选一 NRZ 抽 样 晶振 FS 倒相器 图1-1 数字信源方框图 010×0111××××××××× ×××××××数据2 数据1 帧同步码 无定义位 图1-2 帧结构 四、实验步骤 1、 熟悉信源模块和HDB3/AMI 编译码模块的工作原理。 2、 插上模块（EL-TS-M6），打开电源。用示波器观察数字信源模块上的各种信号波形。 用FS 作为示波器的外同步信号，进行下列观察： （1） 示波器的两个通道探头分别接NRZ-OUT 和BS-OUT ，对照发光二极管的发光状态，判断数字信源单元是否已正常工作（1码对应的发光管亮，0码对应的发光管熄）；
通信系统建模与仿真课程设计2009 级通信工程专业0913071班级 题目基于SIMULINK的基带传输系统的仿真姓名学号 指导教师闫利超胡娟 2012年5月21日
1 任务书 试建立一个基带传输模型，采用曼彻斯特码作为基带信号，发送滤波器为平方根升余弦滤波器，滚降系数为0.5，信道为加性高斯信道，接收滤波器与发送滤波器相匹配。发送数据率为1000bps ，要求观察接收信号眼图，并设计接收机采样判决部分，对比发送数据与恢复数据波形，并统计误码率。另外，对发送信号和接收信号的功率谱进行估计。假设接收定时恢复是理想的。 2 基带系统的理论分析 2.1基带传输系统的模型及原理 （1）系统模型 基带系统的工作原理：信源是不经过调制解调的数字基带信号，信源在发送端经过发送滤波器形成适合信道传输的码型，经过含有加性噪声的有线信道后，在接收端通过接收滤波器的滤波去噪，由抽样判决器进一步去噪恢复基带信号，从而完成基带信号的传输。 码间干扰及噪声干扰将造成基带传输误码率的提升，影响基带系统工作性能。 （1）产生码间干扰的原因：由于基带信号受传输时延的影响，信号波形将被延迟进而扩展到下一码元，形成码间干扰，造成系统误码。 解决方案：要求基带传输系统满足奈奎斯特准则： (/)s k H f k T +∞ =-∞-=∑常数（2）产生噪声干扰的原因：基带信号没有经过调制就直接在含有加性噪声的信道中传输，加性噪声会叠加在信号上导致信号波形发生畸变。 解决方案：①在接收端进行抽样判决；②匹配滤波，使得系统输出性噪比
3.基带系统设计方案 （1）信源 信息传播过程简单地描述为：信源→信道→信宿。其中，“信源”是信息的发布者，即上载者；“信宿”是信息的接收者，即最终用户。在传统的信息传播过程中，对信源的资格有严格的限制，通常是广播电台、电视台等机构，采用的是有中心的结构。而在计算机网络中，对信源的资格并无特殊限制，任何一个上网者都可以成为信源 1）常见的基带信号波形有：单极性波形、双极性波形、单极性归零波形和双极性归零波形。双极性波形可用正负电平的脉冲分别表示二进制码“1”和“0”，故当“1”和“O”等概率出现时无直流分量，有利于在信道中传输，且在接收端恢复信号的判决电平为零，抗干扰能力较强。而单极性波形的极性单一，虽然易于用TTL ，CMOS 电路产生，但直流分量大，要求传输线路具有直流传输能力，不利于信道传输。 2）归零信号的占空比小于1，即：电脉冲宽度小于码元宽度，每个有电脉冲在小于码元长度内总要回到零电平，这样的波形有利于同步脉冲的提取。 3）基于以上考虑采用双极性归零码——曼彻斯特码作为基带信号。 （2）发送滤波器和接收滤波器 滤波器（fil ter ），是一种用来消除干扰杂讯的器件，将输入或输出经过过滤而得到纯净的直流电。对特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除的电路，就是滤波器，其功能就是得到一个特定频率或消除一个特定频率。 基带系统设计的核心问题是滤波器的选取，为了使系统冲激响应h （t ）拖尾收敛速度加快，减小抽样时刻偏差造成的码间干扰问题，要求发送滤波器应具有升余弦滚降特性；要得到最大输出信噪比，就要使接收滤波器特性与其输入信号的频谱共扼匹配*()()R T G f G f =,同时系统函数满足：()()()T R H f G f G f =考虑在t0时刻取样，上述方程改写*()()R T G f G f =，*()()()T T H f G f G f =，因此，在构造最佳基带传输系统时要使用平方根升余弦滤波器作为发送端和接收端的滤
实验二 数字调制 一、 实验目的 1、掌握绝对码、相对码概念及它们之间的变换关系。 2、掌握用键控法产生2ASK 、2FSK 、2DPSK 信号的方法。 3、掌握相对码波形与2PSK 信号波形之间的关系、绝对码波形与2DPSK 信号波形之间的关系。 4、了解2ASK 、2FSK 、2DPSK 信号的频谱与数字基带信号频谱之间的关系。 二、实验内容 1、用示波器观察绝对码波形、相对码波形。 2、用示波器观察2ASK 、2FSK 、2PSK 、2DPSK 信号波形。 3、用频谱仪观察数字基带信号频谱及2ASK 、2FSK 、2DPSK 信号的频谱。 三、实验步骤 本实验使用数字信源单元及数字调制单元。 1、熟悉数字调制单元的工作原理。接好电源线，打开实验箱电源开关。 2、用数字信源单元的FS 信号作为示波器的外同步信号，示波器CH1 接信源单元的(NRZ-OUT)AK ，CH2 接数字调制单元的BK ，信源单元的K1、K2、K3 置于任意状态（非全0），观察AK 、BK 波形，总结绝对码至相对码变换规律以及从相对码至绝对码的变换规律。 图 2-1 AK 和BK 信号 结论：从图中结果，总结AK 信号和BK 信号的关系为：-1b =n n n a b ⊕，反过来，-1=b n n n a b ⊕。由于异或1相当于取反，异或0相当于保持。所以当-1=0n b 时，b =n n a ，而当-1=1n b 时，b =n n a 。最终的BK 波形由b n 的首个参考相位决定。
3、示波器CH1 接2DPSK，CH2 分别接AK 及BK，观察并总结2DPSK 信号相位变化与绝对码的关系以及2DPSK 信号相位变化与相对码的关系。 图 2-2 AK和2DPSK信号 结论：2DPSK信号在AK码元为“1”时反相。 图 2-3 BK和2DPSK信号 结论：2DPSK信号在BK信号的前后码元不一致时反相。 4、示波器CH1 接AK、CH2 依次接2FSK 和2ASK；观察这两个信号与AK 的关系。 图 2-4 AK信号和2FSK信号 结论: 2FSK信号中，在AK信号码元为“1”是，对应已调波有载波振幅，码元为“0”时，无已调载波波振幅。
通信原理软件实验报告 学院：信息与通信工程学院 班级： 一、通信原理Matlab仿真实验 实验八 一、实验内容 假设基带信号为m(t)=sin(2000*pi*t)+2cos(1000*pi*t),载波频率为20kHz，请仿真出AM、DSB-SC、SSB信号，观察已调信号的波形和频谱。 二、实验原理 1、具有离散大载波的双边带幅度调制信号AM 该幅度调制是由DSB-SC AM信号加上离散的大载波分量得到，其表达式及时间波形图为： 应当注意的是，m(t)的绝对值必须小于等于1，否则会出现下图的过调制： AM信号的频谱特性如下图所示： 由图可以发现，AM信号的频谱是双边带抑制载波调幅信号的频谱加上离散的大载波分量。 2、双边带抑制载波调幅（DSB—SC AM）信号的产生 双边带抑制载波调幅信号s(t)是利用均值为0的模拟基带信号m(t)和正弦载波 c(t)相乘得到，如图所示： m(t)和正弦载波s(t)的信号波形如图所示：
若调制信号m(t)是确定的，其相应的傅立叶频谱为M(f)，载波信号c(t)的傅立叶频谱是C(f),调制信号s(t)的傅立叶频谱S(f)由M(f)和C(f)相卷积得到，因此经过调制之后，基带信号的频谱被搬移到了载频fc处，若模拟基带信号带宽为W，则调制信号带宽为2W，并且频谱中不含有离散的载频分量，只是由于模拟基带信号的频谱成分中不含离散的直流分量。 3、单边带条幅SSB信号 双边带抑制载波调幅信号要求信道带宽B=2W, 其中W是模拟基带信号带宽。从信息论关点开看，此双边带是有剩余度的，因而只要利用双边带中的任一边带来传输，仍能在接收机解调出原基带信号，这样可减少传送已调信号的信道带宽。 单边带条幅SSB AM信号的其表达式： 或 其频谱图为： 三、仿真设计 1、流程图：
实验一 简单基带传输系统分析 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systemview 软件的使用，掌握主要操作步骤。 实验内容 构造一个简单示意性基带传输系统。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。 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。 实验结果及分析 1. 数字基带传输系统仿真电路图； 说明：Token0是PN 信号源，Rate=100Hz ；Token1为高斯脉冲形成滤波器， PN 码 发生器 低 通 高 斯 噪声源 加性高斯低通型信道 图2-1-1 简单基带传输系统组成框图 ＋ 形 成 滤波器 接 收 判 决
其作用是压缩输入信号频带，使信号有利于传输；Token3是信道加性高斯噪声源Std Dev=0.3，；Token4是低通滤波器，带宽为200Hz；Token5是抽样器，频率为100Hz，为PN信号带宽的两倍，已满足抽样定理；Token7是判决器。 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； PN码输出波形：Amp=1v，Offset=0v，Rate=100Hz，Levels=2，Phase=0deg。 经高斯脉冲形成滤波器后的码序列波形：此滤波器的作用是压缩输入信号频带，从图中可以观察到，下降沿（上升沿）变得相对缓慢，这是由于滤波器滤除了部分高频分量。 滤波器输入端信号波形：由于在信道中存在噪声，从而使得此处输入波形产生波纹。
中南大学 数字通信原理实验报告
目录 实验一：数字基带信号 (3) 实验二：数字调制 (7) 实验四：数字调解和眼图 (11)
实验内容：实验一、实验二、实验四 实验一：数字基带信号 一、实验目的 1、了解单极性码、双极性码、归零码、不归零码等基带信号波形特点。 2、掌握AMI、HDB 3 码的编码规则。 3、掌握从HDB 3 码信号中提取位同步信号的方法。 4、掌握集中插入帧同步码时分复用信号的帧结构特点。 5、了解HDB 3 （AMI）编译码集成电路CD22103。 二、实验内容 1、用示波器观察单极性非归零码（NRZ）、传号交替反转码（AMI）、三阶高 密度双极性码（HDB 3）、整流后的AMI码及整流后的HDB 3 码。 2、用示波器观察从HDB 3 码中和从AMI码中提取位同步信号的电路中有关波形。 3、用示波器观察HDB 3 、AMI译码输出波形。 三、实验步骤 本实验使用数字信源单元和HDB3编译码单元。 1.熟悉数字信源单元和HDB3编译码单元的工作原理。接好电源线，打开电源开关。 2.用示波器观察数字信源单元上的各种信号波形。 用信源单元的FS作为示波器的外同步信号，示波器探头的地端接在实验板任何位置的GND点均可，进行下列观察： （1）示波器的两个通道探头分别接信源单元的NRZ-OUT和BS-OUT，对照发光二极管的发光状态，判断数字信源单元是否已正常工作（1码对应的发光管亮，0码对应的发光管熄）； （2）用开关K1产生代码×1110010（×为任意代码，1110010为7位帧同步码），K2、K3产生任意信息代码，观察本实验给定的集中插入帧同步码时分复用信号帧结构，和NRZ码特点。 3.用示波器观察HDB 3 编译单元的各种波形。