北邮通原软件实验报告
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实验一: 16QAM调制与解调一、实验目的1、熟悉16QAM信号的调制与解调,掌握SYSTEMVIEW软件中,观察眼图与星座图的方法。
2、强化SYSTEMVIEW软件的使用,增强对通信系统的理解。
二、实验原理1、16QAM16QAM是指包含16种符号的QAM调制方式。
16QAM 调制原理方框图:图一16QAM调制框图16QAM解调原理方框图:图二16QAM解调框图16QAM 是用两路独立的正交4ASK 信号叠加而成,4ASK 是用多电平信号去键控载波而得到的信号。
它是2ASK 体制的推广,和2ASK 相比,这种体制的优点在于信息传输速率高。
正交幅度调制是利用多进制振幅键控(MASK)和正交载波调制相结合产生的。
16 进制的正交振幅调制是一种振幅相位联合键控信号。
16QAM 的产生有2 种方法:(1)正交调幅法,它是有2 路正交的四电平振幅键控信号叠加而成;(2)复合相移法:它是用2 路独立的四相位移相键控信号叠加而成。
在这里我们使用第一种方法。
16QAM信号的星座图:图三16QAM星座图上图是16QAM的星座图,图中f1(t)和f2(t)是归一化的正交基函数。
各星座点等概出现。
星座图中最近的距离与解调误码率有很密切的关系。
上图中的最小距离是dmin=2。
16QAM的每个星座点对应4个比特。
哪个星座点代表哪4比特,叫做星座的比特映射。
通常采用格雷映射,其规则是:相邻的星座点只差一个比特。
实验所需模块连接图如下所示:图四模块连接图各个模块参数设置:元件编号属性类型参数设置0,2 Source PN seq Amp=1V;Rate=10Hz;Levels=4 4,13 Source Sinusiod Amp=1V;Rate=100Hz12 Source Gauss Noise Std Dev=0V;Mean=0V5,7,9,10 Multipler ——————3 Adder ——————17,18 Operator Linear Sys Butterworth,3Poles,fc=10Hz 19,14,15 Sink ——————设置系统时间为20Sec(观察眼图),仿真频率1000Hz三、实验步骤(1)按照实验所需模块连接图,连接各个模块(2)设置各个模块的参数:①信号源部分:PN序列发生器产生双极性NRZ序列,频率10HZ图五信号源设置示意图②载频:频率设置为100Hz。
北邮通信原理软件实验报告北邮通信原理软件实验报告通信原理软实验实验报告学院:信息与通信工程学院班级:@@@@@@@@@@姓名:execf2t.sci;fs=800;//采样速率T=200;//截短时间N=T*fs;//采样点数dt=1/fs;//时域采样间隔t=[-T/2:dt:T/2-dt];//时域采样点df=1/T;//频域采样间隔f=[-fs/2:df:fs/2-df];//频域采样点数fm1=1;//待观测正弦波频率,单位KHz,下同fm2=0.5; //待观测余弦波频率fc=20;//载波频率//以上为初始化参数设置m1=sin((2*%pi)*fm1*t);//待观测正弦波部分M1=t2f(m1,fs);//傅里叶变换MH1=-%i*sign(f).*M1;//希尔伯特变换mh1=real(f2t(MH1,fs));//希尔伯特反变换m2=2*cos((2*%pi)*fm2*t);//待观测余弦波部分M2=t2f(m2,fs);//傅里叶变换MH2=-%i*sign(f).*M2;//希尔伯特变换mh2=real(f2t(MH2,fs));//希尔伯特反变换s1=(1+(m1+m2)/abs(max(m1+m2))).*cos((2*%pi)*fc*t); //AM信号时域表达式S1=t2f(s1,fs);//AM信号频域表达式s2=(m1+m2).*cos((2*%pi)*fc*t);//DSB-SC信号时域表达式S2=t2f(s2,fs);//DSB-SC信号频域表达式s3=(m1+m2).*cos((2*%pi)*fc*t)-(mh1+mh2).*sin((2*%pi)*fc*t);//SSB信号时域表达式,以上边带为例S3=t2f(s3,fs);//SSB信号上边带频域表达式//以上是仿真计算部分//以下为绘图部分//AM信号xset(window,1)plot(f,abs(S1))title(AM信号频谱)xlabel(f)ylabel(S(f))mtlb_axis([-25,25,0,max(abs(S1))]); xset( window,2)plot(t,s1)title(AM信号波形)xlabel(t)ylabel(s(t))mtlb_axis([-3,3,-3,3]);//DSB-SC信号window,3)plot(f,abs(S2))title(DSB-SC信号频谱)xlabel(f)ylabel(S(f))mtlb_axis([-25,25,0,max(abs(S2))]); xset( window,4)plot(t,s2)title(DSB-SC信号波形)xlabel(t)s(t))mtlb_axis([-1,4,-3,3]);//SSB信号(以上边带为例)xset(window,5)plot(f,abs(S3))title(SSB信号频谱)xlabel(f)ylabel(S(f))mtlb_axis([-25,25,0,max(abs(S3))]) xset(window,6)plot(t,s3)title(SSB信号波形)xlabel(t)ylabel(s(t))mtlb_axis([0,6,-3,3]) 2、产生的波形图:1)AM信号:2)AM信号频谱:3)DSB-SC信号:4)DSB-SC信号的频谱:5)SSB信号波形:6)SSB信号频谱:3、实验心得:做这个实验时的我的理论知识已经准备得比较充分了,所以难点主要在编程方面。
实验八:一、实验目的假设基带信号为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、实验模型基带信号m(t)可以分成两个信号的叠加,分别记为m1(t),m2(t)。
借助公式s DSB-SC=m(t)cos(2*pi*fc*t),S AM=(1+m(t))cos(2*pi*fc*t),s SSB=m(t)cos(2*pi*fc*t)+H[m(t)]sin(2*pi*fc*t)分别仿真出m1(t)和m2(t)的信号波形,然后叠加便可以得到m(t)的波形和频谱三、仿真设计设计程序时先确定采样点、采样频率,然后分别表示出m1(t)和m2(t)的表达式,然后表示出后面仿真SSB信号所需要的两个信号的希尔伯特变换表达式。
其中表示希尔伯特变换时,采用的方法是先表示出频域的形式MH1和MH2,然后再傅里叶反变换得出对应的mh1和mh2。
对应代码如下:m1=sin(2*pi*fm1*t);M1=t2f(m1,fs);MH1=-j*sign(f).*M1;mh1=real(f2t(MH1,fs));m2(t)信号做相同的处理。
处理完信号后,就利用上述的三个公式,表示出AM、DSB-SC和SSB信号s1、s2和s3和其对应傅里叶变换得到其频谱S1 、S2、S3。
为了方便实验结果的观察与对比,将这三组图处理在一张图内,利用的函数是subplot。
四、实验结果五、分析讨论由实验结果可见,AM与DSB-SC相比,频谱多了一个离散的大载波直流分量,而且DSB-SC信号波形会有相位翻转的现象出现;而DSB-SC和SSB相比,SSB信号的频谱是DSB-SC的一个边带,本实验中采用的上边带滤波。
可见实验结果与理论结果是相一致的。
六、思考题1.如何仿真VSB系统?答:将残留边带滤波器用M文件实现,然后当做函数使用,在程序中调用。
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:Array2、实验结果&分析讨论实验仿真结果从上至下依次是AM信号、DSB信号、SSB信号。
从仿真结果看,AM调制信号包络清晰,可利用包络检波恢复原信号,接收设备较为简单。
北邮通信原理软件实验报告北邮通信原理软件实验报告一、实验目的本次实验旨在加深对通信原理知识的理解,并通过实际操作掌握常用通信原理技术。
二、实验内容及原理本次实验分为三项实验内容:1、FSK解调实验FSK是一种通信调制技术,在数字信号传输领域中比较常用。
FSK解调实验中,我们使用MATLAB软件编写程序,模拟FSK解调过程,了解解调过程中的基本原理。
FSK是通过改变载波频率来传输信息的调制技术。
在数字信号的传输中,我们一般将数字信号分为两种,0和1,然后分别将它们对应到两个频率上,再将这两个频率进行交错发送,接收方通过检测频率的变化来判断发送方的信息。
在FSK解调实验中,我们使用的解调技术是匹配滤波器法。
解调的过程是将接收到的信号经过低通滤波器,合并成一个信号。
2、QAM解调实验QAM是一种把两路模拟信号叠加的数字调制技术,它是组合了ASK和PSK的数字传输技术。
QAM解调实验中,通过MATLAB软件仿真的方法,模拟QAM解调过程,了解解调过程中的基本原理。
QAM技术是将两路数模合成的模拟信号进行数字化处理,将两路模拟信号进行分别调制成两个独立的数字信号,然后将这两个数字信号通过载波同步合成一个数字信号进行传输。
在QAM解调实验中,我们使用的解调技术是相干解调。
解调的过程是将接收到的信号经过相干解调器解调,得到原始的时域信号,然后通过低通滤波器进行滤波。
3、OFDM调试实验OFDM技术是目前广泛应用于高速数据传输的一种技术,它是通过将信号分成多个子载波进行传输,提高频率利用率,并实现抗多径衰落的效果。
OFDM调试实验中,我们通过软件界面和Matlab代码相结合,模拟OFDM调制和解调过程,了解其中的基本原理。
OFDM技术是通过将原始信号分成多个子信道,每个子信道独立传输,最终将其合并成整个信号。
因此,在OFDM模式下,每个子信道的公共频率就成为可利用的带宽,提高了传输率并减少了所需的带宽。
在OFDM调试实验中,我们使用了MATLAB软件进行调制和解调。
通信原理课程设计报告直扩通信系统的simulink仿真摘要:本次通原课程设计,我们利用MATLAB中的simulink仿真平台对直接序列扩频通信系统进行了仿真。
本报告首先简要介绍了直接序列扩频通信的原理与simukink工具箱,然后分别仿真了直扩系统的发射机和接收机,并对仿真结果进行分析。
最后我们仿真并分析了直扩系统抗窄带干扰,多径干扰及多址干扰的能力。
关键词:simulink仿真;直接序列扩频;抗干扰分析目录第一章概述 (3)1.1直扩通信系统介绍 (3)1.2 simulink仿真平台介绍 (3)第二章直扩系统simulink仿真搭建 (4)2.1 发射端仿真 (4)2.2 接受端仿真 (6)第三章直扩通信系统抗干扰性能分析 (9)3.1 直扩系统抗窄带干扰 (9)3.2 直扩系统抗多径干扰 (11)3.3 直扩系统抗多址干扰 (13)第四章问题与总结 (15)第五章小组分工说明 (15)参考文献 (16)第一章概述1.1直扩通信系统介绍扩频通信是利用扩频信号传送信息的一种通信方式。
扩频信号的频谱宽度比信源信息带宽大很多。
扩频信号具有良好的相关特性,包括尖锐的自相关特性和低值的互相关特性。
这些特性使扩频通信具有良好的抗干扰能力和隐蔽性。
频带的扩展是通过一个独立的码序列来完成的,用编码及调制的方法来实现,与所传信息数据无关;在接收端则用同样的码进行相关同步接收、解扩及恢复所传信息数据。
扩频的主要方式有两种,包括直接序列扩频和跳频。
直接序列扩频,简称直扩。
所传送的信息符号经伪随机序列编码后对载波进行调制。
伪随机序列的速率远大于要传送信息的速率,因而调制后的信号频谱宽度将远大于所传送信息的频谱宽度。
图1 为直扩系统的组成框图。
由信源输出的信号与伪随机码产生器产生的伪随机码(PN 码)进行相加,产生速率与伪随机码速率相同的扩频序列, 然后再用扩频序列去调制载波。
在接收端, 接收到的扩频信号经高放和混频后, 用与发端同步的伪随机序列对中频扩频调制信号进行相关解扩,然后再进行解调,恢复出所传输的信息。
通信原理软件仿真实验报告学校:北京邮电大学班级:07115姓名:陈若峰学号:070447指导老师:刘文京实验八调幅信号的波形和频谱一、实验目的1、初步了解Matlab软件的使用,能写出简单的小程序,看懂代码。
2、理解连续信号在计算机中的表示形式,理解时域与频域的采样定理,理解傅里叶变换在信号分析中的重要作用。
3、了解AM、DSB-SC、SSB信号的具体的数学模型,并了解用Matlab产生的原理和调制的实现方法。
4、观察AM、DSB-SC、SSB信号波形及振幅频谱的特点。
5、掌握AM、DSB-SC、SSB信号调制的通信模型和原理,学会使用Matlab软件对信号进行仿真的原理和设计方法。
二、实验内容假设基带信号为=sin(2000*pi*t)+2cos(1000*pi*t),载波频率为20KHZ,仿真AM、DSB-SC、SSB信号,观察其波形和频谱。
三、仿真模型AM、DSB-SC、SSB信号调制原理:这三种调制,都是用频率为的基带信号对频率为的载波信号进行调制,得到搬移到频率为的调制信号,在具体的实现上有所不同。
若调制信号为,有(1)AM信号调制原理调幅系数为。
AM信号的包络就是调制信号,为避免产生过调制要求。
(2)DSB-SC信号的调制原理抑制载波的双边带调幅:将模拟基带信号与正弦载波相乘得到DSB-SC AM信号,其频谱不包含离散的载波分量,产生的调制信号如下:(3)SSB信号调制原理为:单边带调幅:抑制载波调幅信号SSB的调制可利用解析信号的希尔伯特变换来实现。
基带信号的希尔伯特变换为,其频谱,SSB信号的表达式为:四、仿真设计(1)仿真思想1)设置好以下几个参数:,,,,;2)基带信号采样的离散时间序列:,频谱采样点离散序列:;3)由于对信号的截短造成与理想的差别,对离散序列进行傅里叶变化时会有一个较小的虚部,避免产生误差故需要取其实部;4)SSB调制中希尔伯特变换可在频域进行,然后再把频域进行傅里叶反变换得到时域信号的希尔伯特变换。
第二学期《通信原理软件》实验报告专业班级姓名学号开课系室报告日期目录实验一声音播放和滤波 (6)实验二时域仿真精度分析 (17)实验三频域仿真精度分析 (21)实验四噪声产生 (27)实验五取样和重建 (37)实验八抑制双边带的调制与解调 (46)实验十二ASK调制与解调 (53)综合实验数字基带系统仿真 (61)实验一 声音播放和滤波实验目的掌握声音播放模块,FIR 滤波器的使用方法。
深入理解频率的大小如何影响声音的变化,FIR 滤波器的特性和模块各参数的作用。
主要功能:利用FIR 滤波器实现对声音信号中某些频率的滤除,频带内的信号分量通过,频带外的滤除,来观察声音的变化。
实验原理声音频率的大小影响声音的音调,即频率越高我们听到的声音越尖,频率越低听到的声音越低沉;因此设置声音信号的频率为不同的频率时,我们可以通过声音播放器发出的声音感知声音音调的变化。
FIR 滤波器又名为有限冲激响应滤波器,利用离散时间系统的特性来对输入信号的波形或频谱进行加工处理,本实验中即利用该滤波器实现对声音信号中某些频率的滤除,频带内的信号分量通过,频带外的滤除,来观察声音的变化。
10||2,111()1cos ,||22220,1||2ss s s r s s s s a f T T T T a a a H f f f T T T a f T πα-≤≤⎧⎪⎧⎫⎡⎤⎛⎫--+⎪⎪⎪=+-≤≤⎨⎨⎬⎢⎥ ⎪⎝⎭⎪⎪⎣⎦⎪⎩⎭⎪+⎩> 下图所示是满足上式的理想的FIR 滤波器的时域冲激响应和传递函数。
声音播放和滤波系统框图如图1.1所示:图1.1 声音播放和滤波系统框图实验方案所需元件:●正弦波发生器(sinusoid generator)(两个,①产生频率为200Hz的正弦波,②频率为800Hz的正弦波)●音频播放模块(Play sound,选自Scicom_sinks元件库)●触发时钟(CLOCK_c)●FIR滤波器(FIR Filter,选自Scicom_Filter原件库)●频谱示波器模块(FFT,选自Scicom_sinks元件库)具体步骤如下:将正弦波发生器、音频播放模块、触发时钟、频谱示波器模块按下图连接:打开Diagram菜单栏中的Context输入框,输入下图内容:设置正弦波模块,产生频率为200Hz的信号,设置Play sound模块的参数。
北邮通原GMSK实验通信原理实验报告“GMSK调制器”系统实验指导老师韩玉芬目录一、实验内容 (4)二、实验思路 (4)三、实验原理分析 (5)3.1 GMSK 调制器工作原理和相位路径的计算 (5)3.2 数字信号处理方法实现 GMSK 调制器 (8)四、实验步骤 (9)五、软件实现 (10)5.1仿真眼图流程 (10)5.2 g(t)信号产生 (10)5.3 φ(t )函数的实现及及相位路径的画图 (11)5.4正弦表和余弦表的生成 (15)5.5量化前的眼图绘制 (15)5.6正(余)弦表的均匀量化及Bin文件的生成 (17)5.7量化后的眼图 (21)5.8 mif文件的生成 (22)六、硬件部分 (23)6.1地址逻辑设计 (23)6.2 CLOCKMGDF模块 (24)6.3 ADDRLOGIC模块 (25)6.4 整体的仿真波形图 (27)6.5 mif文件及相应电路逻辑 (28)七、实验结果展示 (30)7.1 bin文件方法 (30)7.2 MIF文件方法...................................... 错误!未定义书签。
7.3结果分析.......................................... 错误!未定义书签。
八、拓展部分——眼图的功率谱密度 .................. 错误!未定义书签。
九、实验总结及心得体会............................ 错误!未定义书签。
十、参考文献 (35)一、实验内容1、了解GMSK调制器工作原理,推导GMSK信号相位路径的计算公式,掌握GMSK 调制器数字化实现的原理。
2、掌握GMSK调制器数字化、实现地址逻辑的工作原理,用可编程逻辑器件实现地址逻辑的设计,并仿真各点波形,分析检验其时序逻辑关系。
3、了解GMSK相位路径的编程流程图,并用计算机编出相位路径的余弦及正弦表。
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:专业:姓名成绩:目录实验一验证抽样定理 (3)一、实验目的 (3)二、实验原理 (3)三、实验步骤 (4)四、实验结果 (5)4.1抽样速率fs=10Hz(小于2fm): (5)4.2抽样速率fs=28Hz(等于2fm): (6)4.3抽样速率fs=56Hz(大于2fm): (7)五、实验讨论 (7)六、实验建议和意见 (8)实验二验证奈奎斯特第一准则 (8)一、实验目的 (8)二、实验原理 (8)2.1奈奎斯特第一准则 (8)2.2升余弦滤波器 (9)三、实验步骤 (9)四、实验结果 (10)4.1Rate为奈奎斯特速率(100Hz),无噪声 (11)4.2改变信源速率Rate,无噪声 (12)4.2.1Rate = 50 Hz (12)4.2.2Rate = 150 Hz (13)4.2.3Rate = 200 Hz (14)4.3Rate为奈奎斯特速率(100Hz)时,加入噪声 (15)4.3.1标准差Std Dev = 0.2V (15)4.3.2标准差Std Dev = 2V (16)4.3.3标准差Std Dev = 5V (17)五、实验讨论 (17)六、实验建议和意见 (18)实验三16QAM调制与解调 (18)一、实验目的 (18)二、实验原理 (18)2.1矩形MQAM信号星座 (19)2.2矩形星座MQAM信号的产生 (19)2.3矩形星座MQAM信号的解调 (19)三、实验步骤 (20)四、实验结果 (21)4.1带宽Fc=10Hz,无噪声 (21)4.2带宽Fc=10Hz,加入噪声 (22)4.2.1标准差Std Dev = 0.2V (22)4.2.2标准差Std Dev = 5V (23)4.3改变带宽,有噪声 (24)4.3.1带宽Fc=20Hz(2倍),噪声标准差Std Dev = 0.2V (24)4.4增大发送功率,有噪声 (25)4.4.1基带信号幅度Amp = 20v,噪声标准差Std Dev = 1V (25)五、实验讨论 (26)六、实验建议和意见 (27)实验一验证抽样定理一、实验目的1)验证抽样定理。
2)降低或提高抽样频率,观察对系统的影响。
二、实验原理抽样定理:设时间连续信号f(t),其最高截止频率为f m,如果用时间间隔为T<=1/2f m 的开关信号对f(t)进行抽样时,则f(t)就可被样值信号唯一地表示。
抽样定理示意图:不满足抽样定理,发生频域混叠现象:从图中可以看出,当fs≥2fm时,不会发生频域混叠现象,使用一个匹配的低通滤波器即可无失真的恢复出原信号,当fs<2fm时,会发生频域混叠现象,无法将原信号恢复出来。
三、实验步骤1)要求三个基带信号相加后抽样,然后通过低通滤波器恢复出原信号。
2)连接各模块完成系统,同时在必要输出端设置观察窗。
模块连线图:3)设置各模块参数。
4)观察基带信号、抽样后的信号、最终恢复的信号波形。
四、实验结果基带信号最高频率f m= 14Hz。
其中,最上面的图为基带信号波形,中间图为抽样后的信号波形,最下面的图为最终恢复的信号波形。
4.1抽样速率f s=10Hz(小于2f m):s m低通滤波器阶数改为10时:s m五、实验讨论从实验结果可以看出:➢当fs < 2f m时,不满足抽样定理,可以看到输出信号发生较大的失真。
由于出现了频域混叠现象,已经无法恢复出原信号。
➢当fs = 2fm时,满足抽样定理,理论上可以无失真地恢复出原信号。
但观察结果图,低通滤波器的阶数为3时,恢复信号出现了明显的失真,为10阶时仍有部分失真的情况。
由于采样频率为临界值2fm,在滤波器的带外特性不好,衰减过慢的时候,高频的信号不能保证完全滤除,在非理想的条件下,恢复出的信号也会出现失真。
➢当fs > 2fm时,满足抽样定理,可以由抽样序列唯一地恢复出原信号,可以看到,恢复出的信号与原信号基本一致,只是幅度值存在微小的差异。
由于实验中,使用的抽样信号是用脉宽很小的方波去逼近冲激信号,但仍不是理想的冲激信号,能基本地恢复出原信号,但会存在微小差异。
可以得出结论:理想抽样应满足抽样定理,即fs≥2fm的要求。
抽样后的波形图近似为冲激信号,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。
本次实验使我加深了对抽样定理的理解,并且初步掌握了SystemView的使用,对于通信原理课程内容的理解带来很大的帮助。
六、实验建议和意见1)第一次课的时候,老师讲解了systemview软件的基本使用方法,并告诉了我们实验所用到的模块的参数设置方法、设计电路图的连线方式等,不需要提前预习实验内容。
但弊端是到了第二次课的时候,会把有些模块的参数设置方法忘了,虽然老师说如果有软件使用的问题可以随时问她,但是老麻烦老师,感觉挺不好意思的。
建议能像硬件实验那样,也出一本简略的软件使用手册。
2)实验中可以增加研究滤波器特性对恢复出的信号的影响。
3)实验是从时域的角度观察波形来验证抽样定理的,可以补充从频域的角度观察验证抽样定理的实验。
实验二验证奈奎斯特第一准则一、实验目的1)验证奈奎斯特第一准则,观察当系统不符合奈奎斯特准则时,出现的码间干扰现象2)理解无码间干扰数字基带信号的传输3)掌握升余弦滚降滤波器的特性;4)通过时域波形分析系统性能。
二、实验原理2.1奈奎斯特第一准则奈奎斯特第一准则提出: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,因为信息完全携带在抽样点幅度上。
设从波形成形输入到接收端的滤波器输出的整个传送过程的传递函数为x(t),则无码间干扰基带传输的奈奎斯特准则的充要条件为:x(nT S)={1 n=00 n≠0x(t)的傅里叶变换X(f)满足:∑X(f+mT s)=T s∞m=−∞奈奎斯特准则还指出了信道带宽W与符号速率R s的关系。
无码间干扰传输的最大符号速率R s=1T S=2W,称此传输速率为奈奎斯特速率。
所以,需满足R s<2W。
2.2升余弦滤波器在实际应用中,升余弦滤波器的严格限频特性,是物理不可实现的,然而由于0<a≤1升余弦滤波器频率特性的平滑性,使得有可能用物理可实现滤波器近似实现此频率特性,所以在实际的限带数字通信系统中广泛采用0<a≤1升余弦滤波器。
若a>0,x(t)的尾巴是随时间以1/t3衰减,所以在实际采样时刻与最佳采样时刻存在偏差,即具有定时误差时,它在实际采样点所引起的码间干扰比a=0时的小。
升余弦滤波器的带宽W与符号速率R s的关系:W=1+a2R s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。
基带数据在输入信道以前,先通过一个升余弦滚降滤波器(图符2)整型,以保证信号有较高的功率而无码间干扰;低通滤波器(图符5)来近似模拟理想的传输信道,为验证奈奎斯特第一准则,将传输带宽设置为信源速率的一半,即奈奎斯特带宽。
模块连线图:2) 设置各模块参数:3) 信道带宽不变(B=50Hz ),在无噪声的情况下,分别观察输入信号与输出信号的波形,并观察眼图; 4) 信道带宽不变,在无噪声的情况下,提高信源速率Rate ,观察输入与输出信号波形变化,并观察眼图;5) 信道带宽不变,加入噪声,逐渐加大噪声标准差Std Dev ,观察输入与输出信号波形变化,并观察眼图。
四、 实验结果其中,黄线为输入信号,绿线为输出信号。
图形编号 功能参数Token0 基带信号-PN 序列幅度Amp = 1 v ;信息速率Rate = 100Hz 维数Levels = 2;相位 Phase = 0 deg Token 1 延时器延时Delay=0.028 secToken 2 升余弦滤波器 带宽Symbol Rate = 100 Hz 升余弦系数Roll-Off Factor = 0Token 4 高斯噪声 标准差Std Dev = 0 v ;均值 Mean = 0 v ; Token 5 LowPass FIR 理想信道 带宽Fc = 50 Hz ; (取信源速率的一半) Token 6 采样 采样速率Rate=1000HzToken 7判决Gate Delay=0sec , Threshold=0V, TRUE OUTPUT=1V, FALSE OUTPUT=-1V4.1Rate为奈奎斯特速率(100Hz),无噪声4.2改变信源速率Rate,无噪声4.2.1Rate = 50 Hz4.3Rate为奈奎斯特速率(100Hz)时,加入噪声4.3.1标准差Std Dev = 0.2V五、实验讨论1)在信道带宽B = 50Hz条件下,Rate = 100Hz,即为奈奎斯特速率时,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,发现输入信号与输出信号波形基本一致,眼图的眼睛张开度很大,判决门限位置清晰,无码间干扰,验证了奈奎斯特第一准则。
2)只改变信源速率Rate,可以看到:➢Rate = 50Hz,即信源速率小于奈奎斯特速率时,输入信号与输出信号波形基本一致。
➢Rate = 150Hz、200Hz,即信源速率大于奈奎斯特速率时,输入信号与输出信号波形差别很大,有码间干扰造成的误码;Rate越大,眼图中的眼睛从大部分闭合,到几乎完全闭合,表明码间干扰十分严重。
3)只加入噪声,可以看到:➢噪声标准差Std Dev = 0.2V时,输入信号与输出信号波形没有出现太大的差别,但仍能看出有轻微的干扰;而从眼图中可以更直观地看出噪声干扰,最佳采样时刻处眼睛的张开度变小了一些。
➢噪声标准差Std Dev =2V、5V时,输入信号与输出信号波形有明显的差别,;眼图中,在最佳采样时刻处,眼睛完全闭合,表明系统受到的噪声干扰很大。
综上所述,可以得出结论:实验结果验证了奈奎斯特第一准则。
信源速率不大于2倍带宽时,基带信号通过限带信道不会受到码间干扰,可以无误码地恢复原信号;信源速率大于2倍带宽时,基带信号通过限带信道会受到码间干扰,无法恢复出无干扰的原信号。
加入噪声幅度较小时,信号仍能正常传输,当加入噪声幅度较大时,有明显的噪声干扰,信号不能正常传输。
噪声越严重,解调输出误码率越高。
六、实验建议和意见1)可在改变滚降系数a的情况下,观察输入输出波形的变化。
2)在做实验的过程中,我发现我和其他同学们普遍对眼图这部分知识不是很了解,可能因为理论课上老师并没有详细讲解。
我在调眼图波形的时候,不是很清楚理想的眼图波形应该是什么样的,问了周围的同学也没有得到确定的答案,费了不少时间。