大连海洋大学自编教材
现代通信系统仿真技术
实验指导书
李春晖主编
王化群审
大连海洋大学
二○一○年
目录
实验一均匀PCM (1)
实验二非均匀PCM (4)
实验三开关信号仿真 (8)
实验四多幅度信号仿真 (10)
实验五 PAM仿真 (12)
实验六正交信号仿真 (15)
实验七 FSK信号 (19)
实验八二进制FSK仿真 (22)
实验一 均匀PCM
一、实验目的
脉冲编码调制（PCM ）用于在数字传输媒体上传送模拟信号，在 PCM 中，首先对模拟信号以高于其带宽两倍的奈奎斯特率进行采样，然后对所得样本进行量化。采用不同量化级别生成的 PCM 编码会影响接收器重建模拟信号的质量。
此程序设计练习将有助于观察和分析 PCM 不同量化级别的量化噪声（也称量化误差，定义为输入值与量化值之间的差），使学生对 PCM 有更深入的理解。
二、实验原理
在均匀 PCM 中，长度为 2x 的区间[]max max ,x x -+被划分为 N 个相等的子区间，每个子区间长度为max 2x N ?=。如果 N 足够大，那么在每一个子区间内输入的密度函数就能认为是均匀的，产生的失真为
212D =?（这里不加证明）
。如果 N 是 2 的幂次，即 2N υ
=，那么就要求用比特来表示每个量化电平。这就意味着，如果模拟信号的带宽为 W ，
采样又是在奈奎斯特采样频率下完成的，则传输 PCM 信号所要求的带宽至少是W υ（实际1.5W υ比较接近实际）。此时失真由下式给出：
22
2max
max 212334x x D N υ
?===? （1.1）
如果模拟信号的功率表示为2
X ，则信号/量化噪声的比（SQNR ）由下式给出：
22
22
22max max
33434X X SQNR N X x x υυ
==?=? （1.2）
式中X 表示归一化输入，定义为：
max
X
X x =
（1.3）
以分贝计量的 SQNR 为：
2
4.86dB SQNR X υ≈++ （1.4）
量化以后，用υ比特对这些已量化的电平中的每一个进行编码，编码方法通常使用自然二进制码（NBC ），最低电平映射为全 0 序列，最高电平映射为全 1 序列，其余全部电平按已量化值的递增次序映射。
三、实验仪器
一台安装了windows 或unix 环境下matlab 软件的计算机。
四、实验步骤
下面给出 MATLAB 函数u_pcm (a, n)，其文件名为 u_pcm.m 。该函数以样本序列和要求的量化电平数作为输入参数，求得已量化序列 a_quan ，编码序列 code ，以及SQNR 。
function[sqnr,a_quan,code]=u_pcm(a,n) amax=max(abs(a)); a_quan=a/amax; b_quan=a_quan; d=2/n;
q=d.*[0:n-1]; q=q-((n-1)/2)*d; for i=1:n
a_quan(find((q(i)-d/2<=a_quan)&(a_quan<=q(i)+d/2)))=...
q(i).*ones(1,length(find((q(i)-d/2<=a_quan)&(a_quan<=q(i)+d/2))));
b_quan(find(a_quan==q(i)))=(i-1).*ones(1,length(find(a_quan==q(i)))); end a_quan=a_quan*amax; nu=ceil(log2(n)); code=zeros(length(a),nu); for i=1:length(a)
for j=nu:-1:0
if (fix(b_quan(i)/(2^j))==1)
code(i,(nu-j))=1;
b_quan(i)-2^j;
end
end
end
sqnr=20*log10(norm(a)/norm(a-a_quan));
下面给出利用MA TLAB 函数u_pcm (a, n)对一振幅为 1 和频率ω=1 的正弦信号，用8 电平和16 电平进行量化，并画出量化误差的程序。
echo on
t=[0:0.01:10];
a=sin(t);
[sqnr8,aquan8,code8]=u_pcm(a,8);
[sqnr16,aquan16,code16]=u_pcm(a,16);
pause
sqnr8
pause
sqnr16
pause
plot(t,a,'-',t,aquan8,'-.',t,aquan16,'-',t,zeros(1,length(t)))
五、实验报告
1、从均匀PCM 方法入手，产生一振幅为1 和频率ω=1 的正弦信号，分别用8 电平和16 电平进行量化，在同一坐标轴上绘出原信号和已量化信号，并比较这两种情况下的信号/量化噪声比（SQNR）。
2、对长度为500 的高斯随机变量序列计算当量化电平数为64 时所得的SQNR，并求出该序列的前5 个值，相应的量化值以及相应的码字。最后，画出量化误差。
3、分别以量化电平为16和128 时重做练习2，并对二者以及练习2 的结果进行比较。
实验二 非均匀PCM
一、实验目的
1、 理解非均匀PCM 的实现方法
2、 观察和分析不同量化级别的量化噪声。
二、实验原理
在非均匀PCM 中，输入信号首先通过一个非线性环节，以减小输入的动态范围，再将输出加到某个均匀PCM 系统上。在接收端，输出再通过另一个非线性环节，该环节是在发送端所用的非线性环节的逆特性。
从数学上看，量化就是把一个连续幅值的无限数集合映射成一个离散幅值的有限数集合。非均匀量化是根据信号的不同区间来确定量化间隔的。实际中，非均匀量化的实际方法通常是将抽样值通过压缩再进行均匀量化。 压缩的概念是这样的：在抽样电路后面加上一个叫做压缩器的信号处理电路，该电路的特点是对弱小信号有比较大的放大倍数（增益），而对大信号的增益却比较小。抽样后的信号经过压缩器后就发生了“畸变”，大信号部分没有得到多少增益，而弱小信号部分却得到了“不正常”的放大（提升），相比之下，大信号好像被压缩了，压缩器由此得名。对压缩后的信号再进行均匀量化，就相当于对抽样信号进行了非均匀量化。
压缩特性通常采用对数压缩特性，也就是压缩器的输出与输入之间近似呈对数关系。而对数压缩特性又有A 律和μ律之分。
A 律特性输出y 与输入信号x 之间满足下式：
1,01ln 1ln 1,11ln Ax
x x A
y Ax x A A
?≤≤??+=?+?<≤??+ （2.1）
式中，y 为归一化的压缩器输出电压，即实际输出电压与可能输出的最大电压之比；x 为归一化的压缩器输入电压，即实际输入电压与可能输入的最大电压之比；A 为压缩系数，表示压缩程度。
从式（2.1）可见，在0≤x ≤1/A 的范围内，压缩特性为一条直线，相当于均匀量化特性；在1/A 一个μ律的非线性定义为： ()()() ()x x x g y sgn 1ln 1ln μμ++= = （2.2） 其中，x 是归一化输入，μ是一个参数，在标准μ律的非线性中它等于255. μ律非线性的逆为： ()()y x y sgn 1 1μ μ-+= （2.3） 三、实验仪器 一台安装了windows 或unix 环境下matlab 软件的计算机。 四、实验步骤 １、下面给出了用１３折线近似A 律压缩特性曲线和用１５折线近似u 律压缩特性曲线的程序： clear all; close all; dx=0.01;x=-1:dx:1; u=255; A=87.6; yu=sign(x).*log(1+u*abs(x))/log(1+u); for i=1:length(x) if abs(x(i))<1/A ya(i)=A*x(i)/(1+log(A)); else ya(i)=sign(x(i))*(1+log(A*abs(x(i))))/(1+log(A)); end end figure(1) plot(x,yu,'k.:'); title('u Law'); xlabel('x'); ylabel('y'); grid on hold on xx=[-1,-127/255,-63/255,-31/255,-15/255,-7/255,-3/255,-1/255,1/255,3/255,7/2 55,15/255,31/255,63/255,127/255,1]; yy=[-1,-7/8,-6/8,-5/8,-4/8,-3/8,-2/8,-1/8,1/8,2/8,3/8,4/8,5/8,6/8,7/8,1]; plot(xx,yy,'r'); stem(xx,yy,'b-.'); legend('u-law compress characteristic','polyline'); figure(2) plot(x,ya,'k.:'); title('A Law') xlabel('x'); ylabel('y'); grid on hold on xx=[-1,-1/2,-1/4,-1/8,-1/16,-1/32,-1/64,-1/128,1/128,1/64,1/32,1/16,1/8,1/4,1/2, 1]; yy=[-1,-7/8,-6/8,-5/8,-4/8,-3/8,-2/8,-1/8,1/8,2/8,3/8,4/8,5/8,6/8,7/8,1]; plot(xx,yy,'r'); stem(xx,yy,'b-.'); legend('A-law compress characteristic','polyline'); ２、以下给出两个m文件mulaw.m和invmulaw.m用于实现μ律非线性和它的逆。 function[y,a]=mulaw(x,mu) a=max(abs(x)); y=(log(1+mu*abs(x/a))./log(1+mu)).*sign(x); function x=invmulaw(y,mu) x=(((1+mu).^(abs(y))-1)./mu).*sign(y); 当使用一个μ律PCM方法时，m文件mula_pcm.m就等效于m文件u_pcm.m。这个文件如下所示，用于μ律PCM系统。 function[sqnr,a_quan,code]=mula_pcm(a,n,mu) [y,maximum]=mulaw(a,mu); [sqnr,y_q,code]=u_pcm(y,n); a_quan=invmulaw(y_q,mu); a_quan=maximum*a_quan; sqnr=20*log10(norm(a)/norm(a-a_quan)); 3、产生一个长度为500，按N(0,1)分布的随机变量序列。用16，64和128量化点平数和255=μ的μ律非线性，计算每种情况下的已量化序列和SQNR 。 a=randn(1,500); [dist,a_quan,code]=mula_pcm(a,16,255) 五、实验报告 1、从非均匀PCM 方法入手，在同一坐标系里比较折线和曲线。 2、产生一个长度为５００，按N(0,1)分布的随机变量序列。用１６，６４和１２８量化电平数和255=μ的μ律非线性，比较其SQNR 。 实验三开关信号仿真 一、实验目的 1、理解ASK的实现方法。 2、观察和分析信道中不同大小的噪声对接收信号的影响。 二、实验原理 数字调制就是将数字符号变成适合于信道传输的波形。所用载波一般是余弦信号，调制信号为数字基带信号。利用基带信号去控制载波的某个参数，就完成了调制。 调制的方法主要是通过改变余弦波的幅度、相位或频率来传送信息。其基本原理是把数据信号寄生在载波的上述三个参数中的一个上，即用数据信号来进行幅度调制、频率调制或相位调制。数字信号只有几个离散值，因此调制后的载波参数也只有有限个值，类似于用数字信息控制开关，从几个具有不同参量的独立振荡源中选择参量，为此把数字信号的调制方式称为“键控”。数字调制分为调幅、调相和调频三类，分别对应“幅移键控”（ASK）、“相移键控”（PSK）和“频移键控”（FSK）三种数字调制方式。 “幅移键控”又称为“振幅键控”，记为ASK。也有称为“开关键控”（通断键控）的，所以又记作OOK信号。ASK是一种相对简单的调制方式。幅移键控（ASK）相当于模拟信号中的调幅，只不过与载频信号相乘的是二进制数码而已。幅移就是把频率、相位作为常量，而把振幅作为变量，信息比特是通过载波的幅度来传递的。二进制振幅键控（2ASK），由于调制信号只有0或1两个电平，相乘的结果相当于将载频或者关断，或者接通，它的实际意义是当调制的数字信号为“1”时，传输载波；当调制的数字信号为“0”时，不传输载波。一般载波信号用余弦信号，而调制信号是把数字序列转换成单极性的基带矩形脉冲序列，而这个通断键控的作用就是把这个输出与载波相乘，就可以把频谱搬移到载波频率附近，实现2ASK。 三、实验仪器 一台安装了windows或unix环境下matlab软件的计算机。 四、实验步骤 １、下面给出利用matlab进行带通数字调制解调的程序，请补足程序并运 行。 M=2; Fc=10; Fd=1; Fs=50; x=randint(100,1,M); y=dmod(x,Fc,Fd,Fs,'ask',M); ynoise=y+.01*randn(Fs/Fd*100,1); z= ；%解调信号 s=symerr(x,z); t=0.1:0.1:10; subplot(2,1,1); plot(t,x');title('原信号') subplot(2,1,2) plot(t,z');title('经调制解调后的信号') figure;modmap('ask',M) 观察符号误差率s的值，并记录在实验报告里。 比较调制解调前后的信号，将信号波形截图记录在实验报告里。 2、增大噪声为0.1倍，要求同上。 3、增大噪声为10倍，要求同上。 五、实验报告 利用matlab进行带通数字调制解调，观察原信号及调制解调之后的信号，调制方式采用通断键控信号。 实验四多幅度信号仿真 一、实验目的 1、初步掌握利用simulink仿真通信系统的方法。 2、理解PAM信号的抗噪声性能。 二、实验原理 通常人们谈论的调制技术是采用连续振荡波形（正弦型信号）作为载波的，然而，正弦型信号并非是唯一的载波形式。在时间上离散的脉冲串，同样可以作为载波，这时的调制是用基带信号去改变脉冲的某些参数而达到的，人们常把这种调制称为脉冲调制。通常，按基带信号改变脉冲参数（幅度、宽度、时间位置）的不同，把脉冲调制分为脉幅调制（PAM）、脉宽调制（PDM）和脉位调制（PPM）等。 所谓脉冲振幅调制，即是脉冲载波的幅度随基带信号变化的一种调制方式。如果脉冲载波是由冲激脉冲组成的，则抽样定理就是脉冲振幅调制的原理。 三、实验仪器 一台安装了windows或unix环境下matlab软件的计算机。 四、实验步骤： 1、在软件中找到各元件，并按照下图连接。 图4.1 多幅度信号仿真模型 2、设置各元件属性。属性值如下： Random Integer Generator: M-ary number: xsignallevel Initial seed: xinitialseed Sample time: xsampletime M-PAM Modulator Baseband M-ary number: xsignallevel Input type: Integer Normalization method:Min.distance between symbols Minimum distance: 2 Samples per symbol:1 AWGN Channel: Initial seed:67 Mode:Signal to noise ratio(SNR) SNR(dB):xsnr Input signal power(watts):1 Error Rate Calculation: Receive delay:0 Computation delay:0 Computation mode: Entire frame Output data:Workspace Variable name:xerrorrate 3、输入下列程序，查看结果。 >> xsignallevel=8; >> xsampletime=1/100000; >> xsimulationtime=10; >> xinitialseed=37; >> x=0:10; >> y1=x; >> for i=1:length(x) xsnr=x(i); sim('pam1'); y1(i)=xerrorrate(1); end >> semilogy(x,y1,'b') 五、实验报告 利用matlab进行多幅度信号仿真，将实验结果截图，记录在实验报告里。 实验五 PAM 仿真 一、实验目的 1、理解傅里叶变换的实现方法。 2、掌握2ASK 信号波形及其功率谱的实现方法。 二、实验原理 在基带数字PAM 中，信号波形具有如下形式： ()()t g A t s T m m = （5.1） 其中，Am 是第m 个波形的幅度，()t g T 是某一种脉冲，它的形状决定了传输信号的谱特性。 在传输的脉冲形状()t g T 是矩形的特殊情况下，这个幅度已调的载波信号 通常称为幅度键控。()(){}()?? ?≤≤=∈? ?? ???-=∑otherwise T t t g a t f A nT t g a t s s n c n s n 0 01 ,1,02cos π （5.2） 其中，Ts 为码元持续时间；g(t)为持续时间为Ts 的基带脉冲波形。为简便起见，通常假设g(t)是高度为1、宽度等于Ts 的矩形脉冲；n a 是第n 个符号的电平取值。若取{}1,0∈n a ，则相应的2ASK 信号就是OOK 信号。本次实验就是要求设计m 文件，产生2ASK 信号及其功率谱密度。 三、实验仪器 一台安装了windows 或unix 环境下matlab 软件的计算机。 四、实验步骤 利用matlab产生独立等概的二进制信源，画出2ASK信号波形及其功率谱。 １、下面给出了计算信号的傅里叶变换的函数T2F.m function[f,sf]=T2F(t,st) dt=t(2)-t(1); T=t(end); df=1/T; N=length(st); f=-N/2*df:df:N/2*df-df; sf=fft(st); sf=T/N*fftshift(sf); ２、下面给出sigexpand.m函数 function[out]=sigexpand(d,M) N=length(d); out=zeros(M,N); out(1,:)=d; out=reshape(out,1,M*N); ３、产生2ASK信号及其功率谱 clear all; close all; A=1; fc=2; N_sample=8; N=500; Ts=1; dt=Ts/fc/N_sample; t=0:dt:N*Ts-dt; Lt=length(t); d=sign(randn(1,N)); dd=sigexpand((d+1)/2,fc*N_sample); gt=ones(1,fc*N_sample); figure(1) subplot(221); d_NRZ=conv(dd,gt); plot(t,d_NRZ(1:length(t))); axis([0 10 0 1.2]);ylabel('输入信号'); subplot(222); [f,d_NRZf]=T2F(t,d_NRZ(1:length(t))); plot(f,10*log10(abs(d_NRZf).^2/Ts)); axis([-2 2 -50 10]);ylabel('输入信号功率谱密度(dB/Hz)'); ht=A*cos(2*pi*fc*t); s_2ask=d_NRZ(1:Lt).*ht; subplot(223) plot(t,s_2ask); axis([0 10 -1.2 1.2]);ylabel('OOK') [f,s_2askf]=T2F(t,s_2ask); subplot(224) plot(f,10*log10(abs(s_2askf).^2/Ts)); axis([-fc-4 fc+4 -50 10]);ylabel('ook功率谱密度(dB/Hz)'); 五、实验报告 将观察到的结论写成实验报告，并将程序脚本作为报告的组成部分。 实验六正交信号仿真 一、实验目的 1、理解正交振幅调制QAM的实现方法。 2、观察和分析不同信噪比情况下输入和输出信号。 3、掌握利用matlab编写QAM调制解调过程的程序。 二、实验原理 QAM是数字信号的一种调制方式，在调制过程中，同时以载波信号的幅度和相位来代表不同的数字比特编码，把多进制与正交载波技术结合起来，进一步提高频带利用率。 正交调幅是一种将两种调幅信号汇合到一个信道的方法，因此会双倍扩展有效带宽。正交调幅被用于脉冲调幅，特别是在无线网络应用。 正交调幅信号有两个相同频率的载波，但是相位相差90度。一个信号叫I信号，另一个信号叫Q信号。从数学角度将一个信号可以表示成正弦，另一个表示成余弦。两种被调制的载波在发射时已被混合。到达目的地后，载波被分离，数据被分别提取然后和原始调制信息相混合。 QAM是用两路独立的基带信号对两个相互正交的同频载波进行抑制载波双边带调幅，利用这种已调信号的频谱在同一带宽内的正交性，实现两路并行的数字信息的传输。该调制方式通常有二进制QAM（4QAM）、四进制QAM（16QAM）、八进制QAM（64QAM）、…，对应的空间信号矢量端点分布图称为星座图，分别有4、16、64、…个矢量端点。电平数m和信号状态M之间的关系是对于4QAM，当两路信号幅度相等时，其产生、解调、性能及相位矢量均与4PSK相同。 在QAM中，数据信号由相互正交的两个载波的幅度变化表示。模拟信号的相位调制和数字信号的PSK可以认为是幅度不变、仅有相位变化的特殊的正交幅度调制。 QAM是一种矢量调制，将输入比特先映射（一般采用格雷码）到一个复平面（星座）上，形成复数调制符号，然后将符号的I、Q分量（对应复平面的实部和虚部，也就是水平和垂直方向）采用幅度调制，分别对应调制在相互正交（时域正交）的两个载波（coswt和sinwt）上。这样与幅度调制（AM）相比，其频谱利用率将提高1倍。QAM是幅度、相位联合调制的技术，它同时利用了载波的幅度和相位来传递信息比特，因此在 最小距离相同的条件下可实现更高的频带利用率，QAM最高已达到1024-QAM（1024个样点）。样点数目越多，其传输效率越高，例如具有16个样点的16-QAM信号，每个样点表示一种矢量状态，16-QAM有16态，每4位二进制数规定了16态中的一态，16-QAM中规定了16种载波和相位的组合，16-QAM的每个符号和周期传送4比特。 产生QAM通过载波某些参数的变化传输信息。在QAM中，数据信号由相互正交的两个载波的幅度变化表示。 模拟信号的相位调制和数字信号的PSK可以被认为是幅度不变、仅有相位变化的特殊的正交幅度调制。由此，模拟信号频率调制和数字信号FSK 也可以被认为是QAM的特例，因为它们本质上就是相位调制。这里主要讨论数字信号的QAM，虽然模拟信号QAM也有很多应用，例如NTSC和PAL制式的电视系统就利用正交的载波传输不同的颜色分量。 类似于其他数字调制方式，QAM发射的信号集可以用星座图方便地表示，星座图上每一个星座点对应发射信号集中的那一点。星座点经常采用水平和垂直方向等间距的正方网格配置，当然也有其他的配置方式。数字通信中数据常采用二进制数表示，这种情况下星座点的个数是2的幂。常见的QAM形式有16-QAM、64-QAM、256-QAM等。星座点数越多，每个符号能传输的信息量就越大。但是，如果在星座图的平均能量保持不变的情况下增加星座点，会使星座点之间的距离变小，进而导致误码率上升。因此高阶星座图的可靠性比低阶要差。 三、实验仪器 一台安装了windows或unix环境下matlab软件的计算机。 四、实验步骤 １、下面给出了用simulink模块搭建正交振幅调制仿真模型的过程： 图6.1 正交振幅调制QAM仿真模型 每个模块的设置如下： QAM解调模块和调制模块的设置一致。 （1）保存并运行，观察比较两个示波器的波形； （2）将信道模块中的SNR改为1，再次观察比较两个示波器的波形。 2、在matlab中，本系统的仿真程序如下： Fs=100; Fc=15; t=[0:200]/100; x=sin([2*pi*t',3*pi*t',4*pi*t',5*pi*t']); y=amod(x,Fc,Fs,'qam'); z=ademod(y,Fc,Fs,'qam'); plot(t,[x(:,1),x(:,2),x(:,3),x(:,4)],'-',t,[z(:,1),z(:,2),z(:,3) ,z(:,4)],'--'); 图形说明：实线表示的是原信号波形，虚线表示的是解调后的波形。从图 中可以看到解调后的波形与原波形有一定的延时，那是由低通滤波器引起的时延。 五、实验报告 将观察到的结论写成实验报告，并将程序脚本作为报告的组成部分。 通信原理实验指导书 上册（仿真部分） 计算机工程系通信教研室 2008.9 实验一 模拟线性调制系统仿真实验 一、 实验目的 1、 理解模拟线性调制的基本原理； 2、 验证常规AM 调制和DSB 调制计算机仿真方法。 二、 实验原理 1．AM 调制原理 任意AM 已调信号可以表示为S am (t)=c(t)m(t) 当)()(0t f A t m +=；)cos()(0θω+=t t c c 且A 0不等于0时称为常规调幅，其时域表达式为： )cos()]([)()()(00θω++==t t f A t m t c t s c am A 0是外加的直流分量，f(t)是调制信号，它可以是确知信号也可以是随机信号，为方便起见通常设θ0为 0。 cos(ω0 要使输出已调信号的幅度与输入调制信号f(t)呈线性对应关系，应满足max 0)(t f A ≥，否则会出现过调制现象。 2．DSB 调制原理 在常规调幅时，由于已调波中含有不携带信息的载波分量，故调制效率较低，为了提高调制效率，在常规调幅的基础上抑制载波分量，使总功率全部包含在双边带中，这种调制方式称为抑制载波双边带调制。 任意DSB 已调信号都可以表示为DSB S )()()(t m t c t = 当)()(0t f A t m +=；)cos()(0θω+=t t c c 且A 0等于0时称为抑制载波双边带调制。其时域 表达式为t t f t m t c t s c D SB ωcos )()()()(==；频域表达式为： C D SB F t s ωω+=([)(C F ωω-+()2)]÷ 3．SSB 调制原理 由于滤波法比较简单，主要介绍单边带的移相法形成原理及仿真。 为简便起见，设调制信号为单边带信号f(t)=A m cosωm t ，载波为c(t)=cosωc t 则调制后的双边带时域 波形为： 2/])cos()cos([cos cos )(t A t A t t A t S m c m m c m c m m D SB ωωωωωω-++== 保留上边带，波形为： 2/)sin sin cos (cos 2/])cos([)(t t t t A t A t S m c m c m m c m U SB ωωωωωω-=+= 保留下边带，波形为： 2/)sin sin cos (cos 2/])cos([)(t t t t A t A t S m c m c m m c m LSB ωωωωωω+=-= 上两式中的第一项与调制信号和载波信号的乘积成正比，成为同相分量；而第二项的乘积则是调 制信号与载波信号分别移相900后想乘的结果，称为正交分量。原理图如下： 苯甲酸红外光谱的测绘—溴化钾压片法制样 一、实验目的 1、了解红外光谱仪的基本组成和工作原理。 2、熟悉红外光谱仪的主要应用领域。 3、掌握红外光谱分析时粉末样品的制备及红外透射光谱测试方法。 4、熟悉化合物不同基团的红外吸收频率范围．学会用标准数据库进行图谱检索 及化合物结构鉴定的基本方法。 二、实验原理 红外光谱分析是研究分子振动和转动信息的分子光谱。当化合物受到红外光照射，化合物中某个化学键的振动或转动频率与红外光频率相当时，就会吸收光能，并引起分子永久偶极矩的变化，产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁，使相应频率的透射光强度减弱。分子中不同的化学键振动频率不同，会吸收不同频率的红外光，检测并记录透过光强度与波数(1/cm)或波长的关系曲线，就可得到红外光谱。红外光谱反映了分子化学键的特征吸收频率，可用于化合物的结构分析和定量测定。 根据实验技术和应用的不同，我们将红外光划分为三个区域：近红外区(0.75~2.5μm；13158~40001/cm)，中红外区(2.5~25μm；4000~4001/cm)和远红外区(25~1000μm；400~101/cm)。分子振动伴随转动大多在中红外区，一般的红外光谱都在此波数区间进行检测。 傅立叶变换红外光谱仪主要由红外光源、迈克尔逊干涉仪、检测器、计算机和记录系统五部分组成。红外光经迈克尔逊干涉仪照射样品后，再经检测器将检测到的信号以干涉图的形式送往计算机，进行傅立叶变换的数学处理，最后得到红外光谱图。 傅立叶变换红外光谱法具有灵敏度高、波数准确、重复性好的优点，可以广泛应用于有机化学、金属有机化学、高分子化学、催化、材料科学、生物学、物理、环境科学、煤结构研究、橡胶工业、石油工业（石油勘探、润滑油、石油分析等）、矿物鉴定、商检、质检、海关、汽车、珠宝、国防科学、农业、食品、生物医学、生物化学、药学、无机和配位化学基础研究、半导体材料、法庭科学（司法鉴定、物证检验等）、气象科学、染织工业、日用化工、原子能科学技术、产品质量监控（远距离光信号光谱测量：实时监控、遥感监测等）等众多方面。 三、仪器和试剂 1、Nicolet 5700 FT-IR红外光谱仪（美国尼高力公司） 2、压片机（日本岛津公司） 3、压片模具（日本岛津公司） 4、玛瑙研钵（日本岛津公司） 5、KBr粉末（光谱纯，美国尼高力公司） 6、苯甲酸（分析纯） 四、实验步骤 1、样品的制备（溴化钾压片法） Matlab通信原理仿真 学号： 2142402 姓名：圣斌 实验一Matlab 基本语法与信号系统分析 一、实验目的： 1、掌握MATLAB的基本绘图方法； 2、实现绘制复指数信号的时域波形。 二、实验设备与软件环境： 1、实验设备：计算机 2、软件环境：MATLAB R2009a 三、实验内容： 1、MATLAB为用户提供了结果可视化功能，只要在命令行窗口输入相应的命令，结果就会用图形直接表示出来。 MATLAB程序如下： x = -pi::pi; y1 = sin(x); y2 = cos(x); %准备绘图数据 figure(1); %打开图形窗口 subplot(2,1,1); %确定第一幅图绘图窗口 plot(x,y1); %以x，y1绘图 title('plot(x,y1)'); %为第一幅图取名为’plot(x,y1)’ grid on; %为第一幅图绘制网格线 subplot(2,1,2) %确定第二幅图绘图窗口 plot(x,y2); %以x，y2绘图 xlabel('time'),ylabel('y') %第二幅图横坐标为’time’,纵坐标为’y’运行结果如下图： 2、上例中的图形使用的是默认的颜色和线型，MATLAB中提供了多种颜色和线型，并且可以绘制出脉冲图、误差条形图等多种形式图： MATLAB程序如下： x=-pi:.1:pi; y1=sin (x); y2=cos (x); figure (1); %subplot (2,1,1); plot (x,y1); title ('plot (x,y1)'); grid on %subplot (2,1,2); plot (x,y2); 光纤通信技术实验 指导书 光纤通信实验指导书 编写人：王慧敏 审核人：朱东弼 延边大学工学院电子信息通信学科 目录 一、基础实验部分 实验一模拟信号光纤传输实验 (1) 实验二数字信号光纤传输实验 (3) 实验三电话光纤传输系统实验 (5) 实验四图像光纤传输系统实验 (7) 实验五数字光纤通信系统接口码型变换实验 (9) 二、选做实验部分 实验六数字光纤通信系统线路编译码实验 (11) 实验七计算机数据光纤传输系统实验 (14) 三、创新实验部分 实验八数字光纤通信系统综合实验 (16) 实验一模拟信号光纤传输实验 一、实验目的 1.了解模拟信号光纤系统的通信原理 2.了解完整的模拟信号光纤通信系统的基本结构 二、实验仪器及材料 1.光纤通信原理实验箱一台 2. 示波器一台 三、预习要求 预习模拟光纤通信系统工作原理 四、实验内容 实验原理 根据系统传输信号不同，光纤通信系统可分为模拟光纤通信系统和数字光纤通信系统。由于发光二极管和半导体激光器的输出光功率（对激光器来说，是指阈值电流以上线性部分）基本上与注入电流成正比，而且电流的变化转换为光频调制也呈线性，因此能够直接调制对于半导体激光器和发光二极管来说具有简单、经济和容易实现等优点。进行发光二极管及半导体激光器调制时采用的就是直接调制。 从调制信号的形式来看，光调制可分为模拟信号调制和数字 信号调制。模拟信号调制直接用连续的模拟信号（如话音、模拟图像信号等）对光源进行调制。图1-1就是对发光二极管进行模拟调制的原理图。 连续的模拟信号电流叠加在直流偏置电流上，适当地选择直流偏置电流的大小，能够减小光信号的非线性失真。电路实现上，LED 的模拟信号调制较为简单，利用其P-I 的线性关系，能够直接利用电流放大电路进行调制，一般来说，半导体激光器很少用于模拟信号的直接调制，半导体激光器模拟调制要求光源线性度很高。而且要求提高光接收机的信噪比比较高。与发光二极管相比，半导体激光器的V-I 线性区较小，直接进行模拟调制难度加大。 本实验经过完成各种不同模拟信号的LED 光纤传输（如正弦波，三角波，外输入音乐信号），了解模拟信号的调制过程及调 I P 图1-1 发光二极管模拟调制原理图 计算机通信网实验指导集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988） 第2章典型实验 第2章典型实验 目录 2.1.Windows网络实验 实验1 Windows_网卡配置实验 【实验目的】掌握Windows计算机网卡的设置 【实验器材】四台安装Windows系统的计算机, 一台集线器，网线【实验组网图】 图2.1. 【实验任务】 1．配置所有PC的IP地址； 2．搭建实验的基本环境，看PC相互之间是否能ping通，记录ping完后的结果。 【实验报告】 1．根据【实验任务】撰写实验报告 2．说出在图形界面配置网卡的方法 【实验指导】 1．配置机器的IP地址 网络中的每一台计算机必须具有一个IP地址，这样网络中的其他计算机才能够访问本台计算机。计算机的IP地址可以通过手工配置，也可以通过网络中的DHCP服务器自动获得。DHCP服务器获取IP地址的详细方法请参考DHCP测试文档，本部分只是介绍手工配置计算机的IP地址。1.1网络连接对话框 在桌面上找到网上邻居图标，右键点击，弹出快捷菜单（如下图） 图2.2. 在上图中点击属性，弹出网络连接对话框（如下图） 图2.3. 1.2打开本地连接属性对话框 在上图中右键点击本地连接图标（如下图） 图2.4. 在上图中通过点击弹出的快捷菜单中的属性，（或者通过左键双击图 2.101中的本地连接图标也可以通过点击图2.102中快捷菜单中的状态属性，得到本地连接状态图2.103，然后通过点击图2.104中的属性），弹出本地连接属性对话框 图2.5. 图2.6. 1.3 打开Internet协议（TCP/IP）属性对话框 对图2.104可以通过左键双击Internet协议（TCP/IP）或者通过左键选中，然后左键点击属性（R）按钮，进入Internet协议（TCP/IP）属性对话框（图2.105）。 图2.7. 目录 系统简介 (2) 实验部分 实验一数字信源及其光纤传输实验 (5) 实验二 HDB3编译码及其光纤传输实验 (11) 实验三 CMI编译码及其光纤传输实验 (20) 实验四光发送模块实验 (28) 实验五光接收模块实验 (35) 实验六数字信号电—光、光—电转换传输实验 (39) 1）方波信号和NRZ码传输； 2）CMI码传输； 3）HDB3码传输； 实验七波分复用（WDM）光纤通信系统实验 (43) EL-GT-IV光纤通信教学实验系统简介 光纤通信教学实验系统是为了配合《光纤通信系统》的理论教学而设计的实验装置，在这套系统上除了完成理论验证实验外，还可实现各种开发性实验，并可配合CPLD进行各模块的二次性开发。此外本实验箱，可扩展实验模块，实现通信原理的实验。 一、结构简介 光纤通信教学实验系统结构框图如下: 1310光纤收发模块1550光纤收发模块 主要由以下功能模块组成： 1.数字信号源单元: 此单元产生码速率为170.5K的单极性不归零码（NRZ），数字信号帧长为24位，其中包括两路数字信息，每路8位，另外8位中的7位为集中插入帧同步码。通过拨码开关，可以很方便地改变要传送的码信息并由发光二极管显示出来。 2.AMI（HDB3）编译码单元: 此单元将数字信号源单元产生的NRZ码进行编码，通过专用芯片转换成HDB3码或AMI码通过切换开关切换，然后将编码后的信号又经过译码单元还原成NRZ码。 3.电话接口单元 此单元有两路独立的电话输入接口、输出接口，通过专用电话接口芯片实现语音的全双工通信。自带馈电电源。 4.PCM&CMI编译码单元； 此单元采用CPLD来实现PCM&CMI编译码电路，可同时完成两路信号的编译码工作。PCM模块可以实现传输两路语音信号，采用TP3057编译器。 5.可调信号源单元: 此单元包括两路频率800HZ—2KHZ可调的方波、正弦波、三角波。 6.串行RS232接口单元: 此单元配有RS232接口及信号端口TX和RX，可实现自发自收通信实验，两台计算机间的全双工光纤通信实验。 7.1310波长光发送单元: PHLC-1310nmFP同轴激光二极管。 8.1550波长光发送单元: PHLC-1310nmFP同轴激光二极管。 9.1310波长光接受单元: 10.1550波长光接受单元: 主要完成光电信号的转换，小信号的检测与信号的恢复放大等功能。它主要有光检测模块、滤波放大模块组成。光检测模块采用PHPC-IS01-PFC，是PHOTRON公司的高性能光检测器件，输出可从DC到1GHZ。 11.数字时分复用光纤传输实验 《智能仪器》实验指导书 适用专业：电子信息专业 说明：实验课时数为8节课，可从以下实验中自行选取8学时进行实验 实验一模拟信号调理实验(有源滤波器的设计) 一、实验目的 1. 熟悉运算放大器和电阻电容构成的有源波器。 2. 掌握有源滤波器的调试。 二、实验学时 课内：2学时课外：2学时 三、预习要求 1. 预习有源低通、高通和带通滤波器的工作原理 2. 已知上限截止频率fH=480Hz，电容C=0.01uF,试计算图1所示电路形式的巴特沃斯二阶低通滤波器的电阻参数，运放采用OP-07。 3. 将图2中的电容C改为0.033uF,此时图2所示高通滤波器的下限截止频率fL=?。 四、实验原理及参考电路 在实际的电子系统中输入信号往往包含有一些不需要的信号成份,必须设法将它衰减到足够小的程度,或者把有用信号挑选出来。为此,可采用滤波器。 考虑到高于二阶的滤波器都可以由一阶和二阶有源滤波器构成，下面重点研究二阶有源滤波器。 1．二阶有源低通滤波器 二阶有源低通滤波器电路如图1所示。可以证明其幅频响应表达式为 图1 二阶有源低通滤波器图2 二阶有源高通滤波器 式中： 上限截止频率 当Q=0.707时，这种滤波器称为巴特沃斯滤波器。 2. 二阶有源高通滤波器 如果将图1中的R和C的位置互换，则可得二阶高通滤波器电路，如图2所示。令 和 可得其幅频响应表达式为 其下限截止频率 五、实验内容 1. 已知截止频率fH=200Hz，试选择和计算图1所示电路形式的巴特沃斯二阶低通滤波器的参数。运算放大器用OP-07。 2. 按图1接线，测试二阶低通滤波器的幅频响应。测试结果记入表1中。 表1 Vi=0.1V(有效值)的正弦信号 3. 按图2接线，测试二阶高通滤波器的幅频响应。测试结果记入表2中。 表2 Vi=0.1V(有效值)的正弦信号 4. 将图2中的电容C改为0.033uF，同时将1的输出与图2的输入端相连，测试它们串联起来的幅频响应。测试结果记入表3中。 表3 Vi=0.1V(有效值)的正弦信号 六、实验报告要求 计算机通信网 实验报告 学号: 班级: 指导: 姓名: 一、实验目的 1）了解网络常用命令的使用。 2）熟练掌握及运用应用程序命令来查找TCP/IP网络故障，并解除相应故障 二、实验环境 具备Windows操作系统的PC机，并已连接在Internet上 三、实验内容 1 ipconfig命令 功能: DOS界面的TCP/IP配置程序，可以查看和改变TCP/IP配置参数。在默认模式下显示本机的IP地址、子网掩码、默认网关。 格式：IPconfig[参数] 参数： /All:显示所有细节信息，包括主机名、结点类型、DNS服务器、NetBIOS范围标识、启用IP 路由、启用WINS代理、NetBIOS解析使用DNS、适配器地址、IP地址、网络掩码、默认网关、DHCP服务器、主控WINS服务器、辅助WINS服务器、获得租用权等等。 /Batch[file]:将查询结果写入WINIPCFG.txt文件或者参数[file]指定的文件。这是一个文本文件。/renew_all:更新所有适配器。 /release_all:释放所有适配器。 实例:输入命令 C:\IPconfig/all/batchmyip.txt 则所有详细信息被写入myip.txt文件中。 2 IP探测工具Ping 格式：Ping目的地址[参数1][参数2][参数3] 其中目的地址是指被探测主机的地址，既可以是域名，也可以是IP地址。 参数： -t:继续Ping直到用户终止。 -a:解析主机地址。 -n数值:发出的探测包的数目，默认值为4。 -l数值:发送缓冲区大小。 -f:设置禁止分割包标志。 -I数值:包生存时间，该数值决定了IP包在网上传播的距离。 -v:服务类型。 实例:ping本机地址localhost作为探测目标。 Ping localhost或者Ping 127.0.0.1 得到的统计结果如下： Pinging any[127.0.0.1]with32 bytes of data: Reply from127.0.0.1:bytes=32 time＜10ms TTL=128 Reply from127.0.0.1:bytes=32time＜10msTTL=128 Reply from127.0.0.1:bytes=32time＜10msTTL=128 MATLAB通信系统仿真实验报告 实验一、MATLAB的基本使用与数学运算 目的：学习MATLAB的基本操作，实现简单的数学运算程序。 内容： 1-1要求在闭区间[0，2π]上产生具有10个等间距采样点的一维数组。试用两种不同的指令实现。 运行代码：x=[0:2*pi/9:2*pi] 运行结果： 1-2用M文件建立大矩阵x x=[0.10.20.30.40.50.60.70.80.9 1.11.21.31.41.51.61.71.81.9 2.12.22.32.42.52.62.72.82.9 3.13.23.33.43.53.63.73.83.9] 代码：x=[0.10.20.30.40.50.60.70.80.9 1.11.21.31.41.51.61.71.81.9 2.12.22.32.42.52.62.72.82.9 3.13.23.33.43.53.63.73.83.9] m_mat 运行结果： 1-3已知A=[5，6;7，8]，B=[9，10;11,12]，试用MATLAB分别计算 A+B,A*B,A.*B,A^3，A.^3，A/B,A\B. 代码：A=[56;78]B=[910;1112]x1=A+B X2=A-B X3=A*B X4=A.*B X5=A^3 X6=A.^3X7=A/B X8=A\B 运行结果： 1-4任意建立矩阵A，然后找出在[10,20]区间的元素位置。 程序代码及运行结果： 代码：A=[1252221417;111024030;552315865]c=A>=10&A<=20运行结果： 1-5总结：实验过程中，因为对软件太过生疏遇到了些许困难，不过最后通过查书与同学交流都解决了。例如第二题中，将文件保存在了D盘，而导致频频出错，最后发现必须保存在MATLAB文件之下才可以。第四题中，逻辑语言运用到了ij，也出现问题，虽然自己纠正了问题，却也不明白错在哪了，在老师的讲解下知道位置定位上不能用ij而应该用具体的整数。总之第一节实验收获颇多。 目录 移动通信系统实验指导 (1) 实验一：AWGN信道中BPSK调制系统的 BER仿真计算 (2) 实验二：移动信道建模的仿真分析 (4) 实验三： CDMA通信系统仿真 (5) 移动通信系统实验指导 上机实验是移动通信课程的重要环节，它贯穿于整个“移动通信”课程教学过程中。本课程的实验分为3个阶段进行，它要求学生根据教科书的内容，在MATLAB仿真平台上并完成相应系统及信道建模仿真，帮助学生直观的了解移动通信系统的相关工作原理。最后要求学生根据实验内容完成实验报告。 试验的软件环境为Microsoft Windows XP + MATLAB。 实验一：AWGN信道中BPSK调制系统的 BER仿真计算 一、实验目的 1．掌握二相BPSK调制的工作原理 2．掌握利用MATLAB进行误比特率测试BER的方法 3．掌握AWGN信道中BPSK调制系统的BER仿真计算方法 二、实验原理 1．仿真概述及原理 在数字领域进行的最多的仿真任务是进行调制解调器的误比特率测试，在相同的条件下 进行比较的话，接收器的误比特率性能是一个十分重要的指标。误比特率的测试需要一个发送器、一个接收器和一条信道。首先需要产生一个长的随机比特序列作为发送器的输入，发送器将这些比特调制成某种形式的信号以便传送到仿真信道，我们在传输信道上加上一定的可调制噪声，这些噪声信号会变成接收器的输入，接收器解调信号然后恢复比特序列，最后比较接收到的比特和传送的比特并计算错误。 误比特率性能常能描述成二维图像。纵坐标是归一化的信噪比，即每个比特的能量除以噪声的单边功率谱密度，单位为分贝。横坐标为误比特率，没有量纲。 混凝土基本理论及钢桁架静力测试试验指导书 试验一、钢筋混凝土受弯构件正截面破坏试验 一、试验目的 1．了解受弯构件正截面的承载力大小、挠度变化及裂缝出现和发展过程； 2．观察了解受弯构件受力和变形过程的三个工作阶段及适筋梁的破坏特征； 3．测定受弯构件正截面的开裂荷载和极限承载力，验证正截面承载力计算方法。 二、试件、试验仪器设备 1．试件特征 （1）. 根据试验要求，试验梁的混凝土强度等级为C20，纵向受力钢筋强度等级Ｉ级。 （2）. 试件尺寸及配筋如图1所示，纵向受力钢筋的混凝土净保护层厚度为15mm 。 （3）. 梁的中间500mm 区段内无腹筋，其余区域配有 6@60的箍筋，以保证不发生斜 截面破坏。 （4）. 梁的受压区配有两根架立筋，通过箍筋与受力筋绑扎在一起，形成骨架，保证受力钢筋处在正确的位置。 2．试验仪器设备 （1）. 静力试验台座、反力架、支座及支墩 （2）. 20T 手动式液压千斤顶 （3）. 读数显微镜及放大镜 （4）. 位移计（百分表）及磁性表座 三、试验装置及测点布置 1．试验装置见图2 （1）. 在加荷架中，用千斤顶通过分配梁进行两点对称加载，使简支梁跨中形成长 500mm 的纯弯曲段（忽略梁的自重）。 （2）. 构件两端支座构造应保证试件端部转动及其中一端水平位移不受约束，基本符 合铰支承的要求。 2．测点布置 梁的跨中及两个对称加载点各布置一位移计f 3～f 5，量测梁的整体变形，考虑在加载的过程中，两个支座受力下沉，支座上部分别布置位移测点f 1和f 2，以消除由于支座下沉对挠度测试结果的影响。 图1 试件尺寸及配筋图 《计算机通信网》课程实验教学大纲 课程英文名称：COMPUTER COMMUNICATION NETWORK 课程代码：E 实验学时数：8 课程类型：学科基础课 适用学科专业：通信工程网络工程其它网络相关专业 先修课程：软件技术基础 执笔者：段景山编写日期：2016-09-01 审核人： 一、实验简介 1、教学任务和要求 （通过本课程实验，学生应掌握的原理、技术、分析方法等，以及对学生掌握程度的要求）（1）帮助学生熟悉使用基本的网络设备和通信软件工具； （2）帮助学生理解和掌握通信协议及其关键技术的设计和实现过程； （3）帮助学生理解和掌握路由选择算法的原理和操作过程； （4）增强学生的设计能力、分析能力和动手能力； （5）培养学生的个人实践能力和团队协作精神。 2、内容简介 （本课程实验包含的实验项目名称，通过本课程实验学生应提高的能力以及实验学时分配）本课程实验采用小组实验形式，利用实验室提供的交换机和路由器设计搭建实验网络环境，利用自行开发的通信实验软件完成计算机通信网的关键协议设计和操作分析。 3、实验类型 （验证、设计、综合等，设计型实验给出设计指标和要求，综合型实验明确相关知识点）通信协议原理实验（一）： 类型：设计型 指标和要求：本实验特点是由实验者代替计算机，体验各种方案选择下实际的执行过程，因此主要参数指标是操作时限，为了达到时限要求，实验者既要解决问题，又不能采用过于复杂的方法，同时要具备一定的熟练度。 （1）在无差错信道条件下，完成20余个汉字+英文字母+数字的编码，发送、接收和解码，要求解码结果准确无误，操作耗时不超过10分钟。 （2）在3%信道误码率条件下，实现要求1中信息的传输，完成差错控制，要求解码结果准确无误，操作耗时不超过20分钟。 通信协议原理实验（二） 类型：设计型 指标和要求：本实验主要指标是操作时限要求。 在3%信道误码率下，实现设计20余个汉字+英文字母+数字的编码，发送、接收和解码，操作耗时不超过5分钟，需要采用基于滑动窗口的协议机制加快传输速度，以及引入流量控制机制，减少开销。 距离矢量算法原理实验： 类型：综合性 涉及相关知识点： （1）距离矢量路由算法 （2）路由器工作原理 （3）路由器工作过程 （4）路由信息处理的事件驱动机制 （5）分布式路由算法的协作方法和最佳路由法则收敛性 （6）距离矢量算法的弊端 （7）无穷计数现象 链路状态路由算法原理实验： 类型：综合型 设计相关知识点： （1）链路状态路由算法 （2）路由器工作原理和工作过程 （3）路由信息处理的事件驱动机制 （4）分布式路由算法的协作方法和最佳路由法则收敛性 （5）链路状态算法与距离矢量算法的区别 4、考核方式 光纤光缆性能测试技术实验指导书 姚燕李春生 北京邮电大学机电工程实验教学中心 2006.5 实验一 数字发送单元指标测试实验 一、实验目的 1、了解数字光发端机输出光功率的指标要求 2、掌握数字光发端机输出光功率的测试方法 3、了解数字光发端机的消光比的指标要求 4、掌握数字光发端机的消光比的测试方法 二、实验内容 1、测试数字光发端机的输出光功率 2、测试数字光发端机的消光比 3、比较驱动电流的不同对输出光功率和消光比的影响 三、预备知识 1、输出光功率和消光比的概念 四、实验仪器 1、ZY12OFCom13BG3型光纤通信原理实验箱 1台 2、FC接口光功率计 1台 3、FC/PC-FC/PC单模光跳线 1根 4、万用表 1台 5、850nm光发端机（可选） 1个 6、ST/PC-FC/PC多模光跳线（可选） 1根 7、连接导线 20根 五、实验原理 光发送机是数字光纤通信系统中的三大组成部分（光发送机、光纤光缆、光接受机）之一。其功能是将电脉冲信号变换成光脉冲信号，并以数字光纤通信系统传输性能所要求的光脉冲信号波形从光源器件组件的尾纤发射出去。 光发送机的指标有如下几点： 1、输出光功率：输出光功率必须保持恒定，要求在环境温度变化或LD器件老化的过程中，其输出光功率保持不变，或者其变化幅度在数字光纤通信工程设计指标要求的范围内，以保证其数字光纤通信系统能长期正常稳定运行。 输出光功率是指给光发端机的数字驱动电路送入一伪随机二进制序列作为测试信号，用光功率计直接测试光发端机的光功率，此数值即为数字发送单元的输出光功率。 输出光功率测试连接如图1-1所示。 图1-1 输出光功率测试连接示意图 根据CCITT标准，信号源输出信号为表1-1所规定的要求。 表1-1 信号源输出信号要求 数字率（kbit/s） 伪随机测试信号 2048 215－1 实验一材料硬度测定(综合性) 一、实验内容 1.金属布氏硬度实验。 2.金属洛氏硬度实验。 二、实验目的及要求 该实验的目的是使学生熟悉金属布氏、洛氏、维氏硬度计的使用方法，巩固硬度试验方法的理论知识，掌握各种硬度计的结构原理、操作方法及注意事项。要求学生具有踏实的理论知识，同时也具有严谨、一丝不苟的作风。 三、实验条件及要求 （一）实验条件 1.布氏硬度计、洛氏硬度计和显维硬度计，读数放大镜，标准硬度块。 2.推荐试样用材：灰铸铁、经调质处理的45钢、淬火低温回火的T10钢。 （二）要求 制备试样过程中不得使试样因冷、热加工影响试验面原来的硬度。试验面应为光滑的平面，不应有氧化皮及污物，测布氏硬度、洛氏硬度时试验面的粗糙度Ra≤0.8μm。 试验时，应保证试验力垂直作用于试验面上，保证试验面不产生变形、挠曲和振动。试验应在10～35℃温度范围内进行。 不同硬度试验对试样及试验操作尚有具体要求。 四、实验相关知识点 1.硬度试验原理。 2.对试样的要求。 3.硬度试验方法的选择。 4.各种硬度计的结构原理、操作方法及注意事项。 5.试验数据的获得。 6.不同硬度试验方法的关系。 五、实验实施步骤 （一）金属布氏硬度试验 金属布氏硬度值是单位压痕表面积所承受的外力。 1.试验规范的选择 布氏硬度试验时应根据测试材料的硬度和试样厚度选择试验规范，即压头材料与直径、F/D2值、试验力F及试验力保持时间t。 （1）压头材料与直径的选择压头为硬质合金球。 球体直径D的选择按GB/T231.1-2009《金属布氏硬度试验方法》有五种，即10mm、5mm、2.5mm、2mm和1mm。压头直径可根据试样厚度选择，见压头直径、压痕平均直径与试样最小厚度关系表。选择压头直径时，在试样厚度允许的条件下尽量选用10mm球体作压头，以便得到较大的压痕，使所测的硬度值具有代表性和重复性，从而更充分地反映出金属的平均硬度。 （2）F/D2、试验力F及试验力的选择 F/D2比值有七种：30、15、10、5、2.5、1.25和1，其值主要根据试验材料的种类及其硬度范围来选择。 球体直径D和F/D2比值确定后，试验力F也就确定了。 试验须保证压痕直径d在（0.24～0.6）D范围内，试样厚度为压痕深度的10倍以上。 （3）试验力保持时间t的选择试验力保持时间t主要根据试样材料的硬度来选择。黑色金属：t＝10～15s；有色金属：t＝（30±2）s；<35HBW的材料：t＝（60±2）s。 2.布氏硬度试验过程 （1）试验前，应使用与试样硬度相近的二等标准布氏硬度块对硬度计进行校对，即在硬度块上不同部位测试五个点的硬度，取其平均值，其值不超过标准硬度块硬度值的±3％方可进行试验，否则应对硬度计进行调整、修理。 （2）接通电源，打开电源开关。将试样安放在试验机工作台上，转动手轮使工作台慢慢上升，使试样与压头紧密接触，直至手轮与螺母产生相对滑动。同时应保证试验过程中试验力作用方向与试验面垂直，试样不发生倾斜、移动、振动。 启动按钮开关，在施力指示灯亮的同时迅速拧紧压紧螺钉，使圆盘随曲柄一起回转，直至自动反向转动为止，施力指示灯熄灭。从施力指示灯亮到熄灭的时间为试验力保持时间，转动手轮取下试样。 （3）用读数显微镜在两个互相垂直的方向测量出试样表面的压痕直径d1 。 通信原理课程设计 实验报告 专业：通信工程 届别：07 B班 学号：0715232022 姓名：吴林桂 指导老师：陈东华 数字通信系统设计 一、 实验要求： 信源书记先经过平方根升余弦基带成型滤波，成型滤波器参数自选，再经BPSK ，QPSK 或QAM 调制（调制方式任选），发射信号经AWGN 信道后解调匹配滤波后接收，信道编码可选（不做硬性要求），要求给出基带成型前后的时域波形和眼图，画出接收端匹配滤波后时域型号的波形，并在时间轴标出最佳采样点时刻。对传输系统进行误码率分析。 二、系统框图 三、实验原理： QAM 调制原理：在通信传渝领域中，为了使有限的带宽有更高的信息传输速率，负载更多的用户必须采用先进的调制技术，提高频谱利用率。QAM 就是一种频率利用率很高的调制技术。 t B t A t Y m m 00sin cos )(ωω+= 0≤t ≤Tb 式中 Tb 为码元宽度t 0cos ω为 同相信号或者I 信号； t 0s i n ω 为正交信号或者Q 信号； m m B A ,为分别为载波t 0cos ω,t 0sin ω的离散振幅； m 为 m A 和m B 的电平数，取值1 , 2 , . . . , M 。 m A = Dm*A ；m B = Em*A ； 式中A 是固定的振幅，与信号的平均功率有关，（dm ，em ）表示调制信号矢量点在信号空 间上的坐标，有输入数据决定。 m A 和m B 确定QAM 信号在信号空间的坐标点。称这种抑制载波的双边带调制方式为 正交幅度调制。 图3.3.2 正交调幅法原理图 Pav=（A*A/M ）*∑(dm*dm+em*em) m=(1,M) QAM 信号的解调可以采用相干解调,其原理图如图3.3.5所示。 图3.3.5 QAM 相干解调原理图 四、设计方案： (1)、生成一个随机二进制信号 (2)、二进制信号经过卷积编码后再产生格雷码映射的星座图 (3)、二进制转换成十进制后的信号 (4)、对该信号进行16-QAM 调制 (5)、通过升余弦脉冲成形滤波器滤波，同时产生传输信号 (6)、增加加性高斯白噪声，通过匹配滤波器对接受的信号滤波 (7)、对该信号进行16-QAM 解调 五、实验内容跟实验结果： 数据通信网络技术应用实验指导书 实验一路由器的基本配置 一、实验目的：熟悉路由器的各个配置模式，熟练hostname,enable,password,enable password ,secret,config terminal等命令的使用，学会帮助的使用。记住常用的快捷键。熟练路由器的常用接口配置命令，会用路由器的状态命令查看路由器的状态。 二、实验要求： 1、能够使用口令登录路由器 2、能够用enable 进入特权模式，用config terminal进入配置模式。 3、会使用命令提示，察看各模式下的可用命令。 三、实验设备：cisco路由器两台 四、拓扑结构如右： 四、实验步骤： 1、登陆到路由器查看用户模式下可用的命令。用enable 命令进入特权模式，查看特权模式可以用的命令,用show version 命令查看路由器信息,配置寄存器的值。 配置过程: Router>enable ---------------------------------------进入特权模式Router#show version----------------------------------查看路由器版本2、用 configure terminal 命令进入全局配置模式，查看此模式下用户可以用的命令。 Router#config terminal-------------------------------进入全局模式Router(config)#？---------------------看看此模式下有哪些命令可以用 3、设置密码：CISCO支持两个级别的密码---用户执行模式和特权执行模式密码。 用户执行密码在相应的 line 类型下设置。 下面列出三种用户执行模式密码的设置方法： ①、控制台接口登陆密码： router(config)#line console 0---------进入线路模式 router(config-line)#password console_password router(config-line)#exit--------------退出线路模式 ②、虚拟终端登陆： router(config)#line vty 0 4----进入telnet线路模式 router(config-line)#password telnet_password router(config-line)#login----------启用telnet密码注意：用户执行密码是为在其他路由器上的用户telnet到本地路由器上做配置而设置的，设置完本地路由器的用户执行密码后，到相邻路由器telnet到本地路由器来检验配置。 ③、特权执行模式密码设置方法为： router(config)#enable password privileged_exec_password router(config)#enable secret privileged_exec_password 如果你同时设置了enable password 和enable secret两个特权执行模式的密码，路由器将用enable secret 设置的密码来验证访问。 ④、默认的10分钟没有对路由器进行操作时，路由器将自动退出登录。 设置非活动超时时间为20分钟。 Router(config)#line line_type line_# MATLAB 实验指导书 前言 MATLAB程序设计语言是一种高性能的、用于科学和技术计算的计算机语言。它是一种集数学计算、分析、可视化、算法开发与发布等于一体的软件平台。自1984年MathWorks公司推出以来，MATLAB以惊人的速度应用于自动化、汽车、电子、仪器仪表和通讯等领域与行业。MATLAB有助于我们快速高效地解决问题。MATLAB相关实验课程的学习能加强学生对MATLAB程序设计语言理解及动手能力的训练，以便深入掌握和领会MATLAB应用技术。 目录 基础型实验............................................................................................ - 1 - 实验一MATLAB集成环境使用与基本操作命令练习 ............. - 1 - 实验二MATLAB中的数值计算与程序设计 ............................. - 7 - 实验三MATLAB图形系统 ......................................................... - 9 - 基础型实验 实验一 MATLAB 集成环境使用与基本操作命令练习 一 实验目的 熟悉MATLAB 语言编程环境；熟悉MATLAB 语言命令 二 实验仪器和设备 装有MATLAB7.0以上计算机一台 三 实验原理 MATLAB 是以复杂矩阵作为基本编程单元的一种程序设计语言。它提供了各种矩阵的运算与操作，并有较强的绘图功能。 1.1 基本规则 1.1.1 一般MATLAB 命令格式为 [输出参数1，输出参数2，……]=（命令名）（输入参数1，输入参数2，……） 输出参数用方括号，输入参数用圆括号如果输出参数只有一个可不使用 括号。 1.1.2 %后面的任意内容都将被忽略，而不作为命令执行，一般用于为代码加注 释。 1.1.3 可用↑、↓键来重现已输入的数据或命令。用←、→键来移动光标进行修改。 1.1.4 所有MATLAB 命令都用小写字母。大写字母和小写字母分别表示不同的 变量。 1.1.5 常用预定义变量，如pi 、Inf 、NaN 、ans 1.1.6 矩阵的输入要一行一行的进行，每行各元素用空格或“，”分开，每行用 “；”分开。如 ?? ?? ? ?????=987654321A MATLAB 书写格式为A=[1 2 3 ；4 5 6 ；7 8 9] 在MATLAB 中运行如下程序可得到A 矩阵 a=[1 2 3;4 5 6;7 8 9] a = 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1.1.7 需要显示命令的计算结果时，则语句后面不加“；”号，否则要加“；”号。 2016-2017上学期《计算机通信网》 实 验 报 告 姓名：# # # 专业：通信工程 学号： 实验一数通实验平台基本操作 一、实验目的 通过本实验，让学生掌握数通实验模拟软件eNPS的基本操作，了解实验室的数通网络组网拓扑，并熟悉各数通设备的硬件，了解其功能。 二、实验器材 计算机、eNPS仿真软件 三、实验内容说明 1、通过现场演示让学生了解数通设备的配置环境的搭建方法。 2、通过现场讲解让学习掌握数通设备的配置方法及常用命令。 3、让学习上机独立完成数通设备的环境搭建过程及熟悉相关命令。 四、实验步骤及内容说明 1、eNPS软件介绍 此处为设备类型，包括路 由器、交换机、终端、通 信介质等。 2、以一台交换机和两台PC组建小型拓扑 1.开启eNSP客户端。 2.向工作区中添加一台交换机和两台PC。 a.在设备类别区选择。 b.在设备型号区选择具体的型号“S5700”。 c.在工作区单击左健即完成，或者直接将设备拖至工作区。参考以上 步骤添加两台PC至工作区。您还可以添加更多的设备，组建更大 型的拓扑。 说明：每台设备都带有默认描述，通过工具栏的，可在拓扑中任 意添加描述。 3、向工作区中添加两条网线，使两台PC分别与交换机相连 a.在设备类别区选择。 b.在设备型号区选择具体的型号“Auto”。 c.在工作区依次单击交换机和一台PC。 类似步骤连接交换机和另一台PC。 4、完成拓扑图的绘制 5、启动工作区的设备。右键单击设备，选择“启动”。您也可以在工作区中用鼠标选 定一个区域，单击工具栏的，批量启动该区域的设备。 3、两主机数据通信实验 1.配置两台PC的IP地址和子网掩码。 a.在工作区双击一台PC图标。 b.在“配置”界面，IP地址配置为“192.168.1.2”，子网掩码配置 为“255.255.255.0”。 c.类似的步骤，配置另一台PC的IP地址和子网掩码分别为 “192.168.1.3”和“255.255.255.0”。 无线通信——OFDM系统仿真 一、实验目的 1、了解OFDM 技术的实现原理 2、利用MATLAB 软件对OFDM 的传输性能进行仿真并对结论进行分析。 二、实验原理与方法 1 OFDM 调制基本原理 正交频分复用(OFDM)是多载波调制(MCM)技术的一种。MCM 的基本思想是把数据流串并变换为N 路速率较低的子数据流，用它们分别去调制N 路子载波后再并行传输。因子数据流的速率是原来的1/N ，即符号周期扩大为原来的N 倍，远大于信道的最大延迟扩展，这样MCM 就把一个宽带频率选择性信道划分成N 个窄带平坦衰落信道，从而“先天”具有很强的抗多径衰落和抗脉冲干扰的能力，特别适合于高速无线数据传输。OFDM 是一种子载波相互混叠的MCM ，因此它除了具有上述毗M 的优势外，还具有更高的频谱利用率。OFDM 选择时域相互正交的子载波，创门虽然在频域相互混叠，却仍能在接收端被分离出来。 2 OFDM 系统的实现模型 利用离散反傅里叶变换( IDFT) 或快速反傅里叶变换( IFFT) 实现的OFDM 系统如图1 所示。输入已经过调制(符号匹配) 的复信号经过串P 并变换后,进行IDFT 或IFFT 和并/串变换,然后插入保护间隔,再经过数/模变换后形成OFDM 调制后的信号s (t ) 。该信号经过信道后,接收到的信号r ( t ) 经过模P 数变换,去掉保护间隔以恢复子载波之间的正交性,再经过串/并变换和DFT 或FFT 后,恢复出OFDM 的调制信号,再经过并P 串变换后还原出输入的符号。 图1 OFDM 系统的实现框图 从OFDM 系统的基本结构可看出, 一对离散傅里叶变换是它的核心,它使各子载波相互正交。设OFDM 信号发射周期为[0,T],在这个周期内并行传输的N 个符号为001010(,...,)N C C C -，,其中ni C 为一般复数, 并对应调制星座图中的某一矢量。比如00(0)(0),(0)(0)C a j b a b =+?和分别为所要传输的并行信号, 若将通信原理实验指导书(上)-仿真部分
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