实验一升余弦滚降系统及眼图

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。

使用 matlab 绘制数字基带信号的眼图实验一、实验目的1、掌握无码间干扰传输的基本条件和原理，掌握基带升余弦滚降系统的实现方法；2、通过观察眼图来分析码间干扰对系统性能的影响，并观察在输入相同码率的NRZ 基带信号下，不同滤波器带宽对输出信号码间干扰大小的影响程度；3、熟悉 MATLAB语言编程。

二、实验原理和电路说明1、基带传输特性基带系统的分析模型如图3-1 所示，要获得良好的基带传输系统，就应该a n t nT s基带传输a n h t nT sn n抽样判决H ( )图 3-1基带系统的分析模型抑制码间干扰。

设输入的基带信号为a n t nT s， T s为基带信号的码元周期，则经过n基带传输系统后的输出码元为a n h t nT s。

其中nh(t )1H ()e j t d（3-1 ）2理论上要达到无码间干扰，依照奈奎斯特第一准则，基带传输系统在时域应满足：，k 0h( kT s)(3-2)0,k为其他整数频域应满足：T s，T s(3-3)H ( )0,其他H ( )T sT sT s图 3-2 理想基带传输特性此时频带利用率为2Baud / Hz , 这是在抽样值无失真条件下，所能达到的最高频率利用率。

由于理想的低通滤波器不容易实现，而且时域波形的拖尾衰减太慢，因此在得不到严格定时时，码间干扰就可能较大。

在一般情况下，只要满足：2 i H2 2 ,(3-4)HH ( ) HT s iT sT sT sT s基带信号就可实现无码间干扰传输。

这种滤波器克服了拖尾太慢的问题。

从实际的滤波器的实现来考虑，采用具有升余弦频谱特性H ( ) 时是适宜的。

1 sinT s ( ) , (1 ) (1 )2T sT sT sH ( )1, (1 ) 0(3-5)T s0,(1 )T s这里称为滚降系数，1。

所对应的其冲激响应为：sin tcos( t T s )h(t )T s (3-6)t 1 4 2t 2 T s 2T s此时频带利用率降为 2 / (1 ) Baud/ Hz ，这同样是在抽样值无失真条件下，所能达到的最高频率利用率。

第一章信号通过系统的仿真1.若x(t)=（1/（2л）1/2）e-t2/2，t∈[a,b],将x(t)进行周期拓展，信号周期为T(可任意设置)，计算和描绘出期信号x(t)的幅度和相位频谱。

实验结果：(以下所示为a=-6,b=6,n=24,tol=的图形)(1)已知信号幅度谱(2)已知信号相位谱2.信号定义为x(t)= cos(2л*47t)+cos(2л*219t), 0≤t≤100, 其它假设信号以1000抽样/秒进行抽样。

用MATLAB设计一个低通Butterworth滤波器。

确定并绘出输出的功率谱和输入功率谱比较（滤波器的阶数及截频可自行确定）。

实验结果：(以下为阶数=4，截频=100Hz的图形)(1)输入信号功率谱密度(2)输出信号功率谱密度第二章随机过程仿真1．从下式的递归关系中产生一个高斯马尔可夫过程的1000个（等间距）样本的序列Xn=+ωn n=1,2,…1000，式中X0=0，ωn是一个零均值，方差为1，独立的随机变量序列。

绘出序列{ Xn，1≤n≤1000}与时序n的关系及相关函数N-mRx(m)=1/(N-m)ΣXn Xn+m m=0,1,…50 式中N=1000.n-1实验结果：(1)高斯——马尔可夫过程(2)高斯马尔可夫过程的自相关函数2.假设一个具有抽样序列{X(n)}的白噪声过程通过一个脉冲响应如下所示的线性滤波器nh(n)= ，n≥00， n<0求输出过程{Y(n)}的功率谱和自相关函数Ry(τ)。

实验结果：(1)输出的功率谱(2)输出的自相关第三章模拟调制仿真1．用MATLAB软件仿真AM调制。

被调信号为1, (t0/3)>t>0;m(t)=-2, (t0/3)≤t≤(2*t0/3);0, 其它;利用AM 调制方式调制载波。

假设t0=,fc=250hz；调制系数a=。

实验结果：1)调制信号、载波、已调信号的时域波形2)已调信号的频域波形2.被调信号为1, t0/3>t>0;m(t)=-2, t0/3<= t<2*t0/3;0, 其它;采用频率调制方案。

使用matlab 绘制数字基带信号的眼图实验一、实验目的1、掌握无码间干扰传输的基本条件和原理，掌握基带升余弦滚降系统的实现方法；2、通过观察眼图来分析码间干扰对系统性能的影响，并观察在输入相同码率的NRZ 基带信号下，不同滤波器带宽对输出信号码间干扰大小的影响程度；3、熟悉MATLAB 语言编程。

二、实验原理和电路说明1、基带传输特性基带系统的分析模型如图3-1所示，要获得良好的基带传输系统，就应该图3-1基带系统的分析模型抑制码间干扰。

设输入的基带信号为()nsna t nT δ-∑，sT 为基带信号的码元周期，则经过基带传输系统后的输出码元为()nsna h t nT -∑。

其中1()()2j th t H ed ωωωπ+∞-∞=⎰（3-1）理论上要达到无码间干扰，依照奈奎斯特第一准则，基带传输系统在时域应满足：10()0,s k h kT k =⎧=⎨⎩，为其他整数 (3-2)频域应满足：()0,ss T T H πωωω⎧≤⎪=⎨⎪⎩，其他 (3-3)图3-2 理想基带传输特性此时频带利用率为2/Baud Hz ,这是在抽样值无失真条件下，所能达到的最高频率利用率。

由于理想的低通滤波器不容易实现，而且时域波形的拖尾衰减太慢，因此在得不到严格定时时，码间干扰就可能较大。

在一般情况下，只要满足：222(),s i s s s si H H H H T T T T T ππππωωωωω⎛⎫⎛⎫⎛⎫+=-+++=≤⎪ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭∑ (3-4)基带信号就可实现无码间干扰传输。

这种滤波器克服了拖尾太慢的问题。

从实际的滤波器的实现来考虑，采用具有升余弦频谱特性()H ω时是适宜的。

(1)(1)1sin (),2(1)()1,0(1)0,s s s s s s T T T T H T T ππαπαωωαπαωωπαω⎧⎡⎤-+--≤≤⎪⎢⎥⎣⎦⎪⎪-⎪=≤≤⎨⎪⎪+>⎪⎪⎩(3-5)这里α称为滚降系数，01α≤≤。

使用matlab 绘制数字基带信号的眼图实验一、实验目的1、掌握无码间干扰传输的基本条件和原理，掌握基带升余弦滚降系统的实现方法；2、通过观察眼图来分析码间干扰对系统性能的影响，并观察在输入相同码率的NRZ 基带信号下，不同滤波器带宽对输出信号码间干扰大小的影响程度；3、熟悉MATLAB 语言编程。

二、实验原理和电路说明1、基带传输特性基带系统的分析模型如图3-1所示，要获得良好的基带传输系统，就应该图3-1基带系统的分析模型抑制码间干扰。

设输入的基带信号为()nsna t nT δ-∑，sT 为基带信号的码元周期，则经过基带传输系统后的输出码元为()nsna h t nT -∑。

其中1()()2j th t H ed ωωωπ+∞-∞=⎰（3-1）理论上要达到无码间干扰，依照奈奎斯特第一准则，基带传输系统在时域应满足：10()0,s k h kT k =⎧=⎨⎩，为其他整数 (3-2)频域应满足：()0,ss T T H πωωω⎧≤⎪=⎨⎪⎩，其他 (3-3)图3-2 理想基带传输特性此时频带利用率为2/Baud Hz ,这是在抽样值无失真条件下，所能达到的最高频率利用率。

由于理想的低通滤波器不容易实现，而且时域波形的拖尾衰减太慢，因此在得不到严格定时时，码间干扰就可能较大。

在一般情况下，只要满足：222(),s i s s s si H H H H T T T T T ππππωωωωω⎛⎫⎛⎫⎛⎫+=-+++=≤⎪ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭∑ (3-4)基带信号就可实现无码间干扰传输。

这种滤波器克服了拖尾太慢的问题。

从实际的滤波器的实现来考虑，采用具有升余弦频谱特性()H ω时是适宜的。

(1)(1)1sin (),2(1)()1,0(1)0,s s s s s s T T T T H T T ππαπαωωαπαωωπαω⎧⎡⎤-+--≤≤⎪⎢⎥⎣⎦⎪⎪-⎪=≤≤⎨⎪⎪+>⎪⎪⎩(3-5)这里α称为滚降系数，01α≤≤。

班级通信1403 学号 201409732 姓名裴振启指导教师邵军花日期实验2 眼图观察测量实验一、实验目的学会观察眼图及其分析方法，调整传输滤波器特性。

二、实验仪器1. 眼图观察电路2．时钟与基带数据发生模块，位号：G3．PSK调制模块，位号A4．噪声模块，位号B5．PSK解调模块，位号C6．复接/解复接、同步技术模块，位号：I7．20M双踪示波器1台三、实验原理在整个通信系统中，通常利用眼图方法估计和改善（通过调整）传输系统性能。

所谓“眼图”，就是由解调后经过接收滤波器输出的基带信号，以码元时钟作为同步信号，基带信号一个或少数码元周期反复扫描在示波器屏幕上显示的波形称为眼图。

干扰和失真所产生的传输畸变，可以在眼图上清楚地显示出来。

因为对于二进制信号波形，它很像人的眼睛故称眼图。

在图2-1中画出两个无噪声的波形和相应的“眼图”，一个无失真，另一个有失真(码间串扰)。

图2-1中可以看出，眼图是由虚线分段的接收码元波形叠加组成的。

眼图中央的垂直线表示取样时刻。

当波形没有失真时，眼图是一只“完全张开”的眼睛。

在取样时刻，所有可能的取样值仅有两个：+1 或-1。

当波形有失真时，“眼睛”部分闭合，取样时刻信号取值就分布在小于+1或大于-1附近。

这样，保证正确判决所容许的噪声电平就减小了。

换言之，在随机噪声的功率给定时，将使误码率增加。

“眼睛”张开的大小就表明失真的严重程度。

眼图图2-1 无失真及有失真时的波形及眼图(a)无码间串扰时波形；无码间串扰眼图(b)有码间串扰时波形；有码间串扰眼图通信工程实验教学中心通信系统原理实验报告在图2-2中给出从示波器上观察到的比较理想状态下的眼图照片。

本实验主要是完成PSK 解调输出基带信号的眼图观测实验。

(a) 二进制系统 (b) 随机数据输入后的二进制系统图2-2实验室理想状态下的眼图四、各测量点和可调元件作用底板右边“眼图观察电路”W06：接收滤波器特性调整电位器。

实验一 升余弦滚降系统及眼图一、实验目的1. 理解无码间串扰系统的原理；2. 理解升余弦滚降系统的工作原理；3.理解眼图的工作原理及实现方法。

二、实验仪器及软件电脑、MATLAB7.0软件三、实验原理 1. 无码间串扰系统若想消除码间串扰，应有()00nsn ka h k n T t ≠-+=⎡⎤⎣⎦∑ （1-1）由于n a 是随机的，要想通过各项相互抵消使码间串扰为0是不行的，这就需要对()h t 的波形提出要求，如果相邻码元的前一个码元的波形到达后一个码元抽样判决时刻时已经衰减到0，如图1-1（a ）所示的波形，就能满足要求。

但这样的波形不易实现，因为实际中的()h t 波形有很长的“拖尾”，也正是由于每个码元“拖尾”造成对相邻码元的串扰，但只要让它在0s t T +，02s t T +等后面码元抽样判决时刻上正好为0，就能消除码间串扰，如图1-1（b ）所示。

这也是消除码间串扰的基本思想。

著名的奈奎斯特第一准则就给出了无码间串扰时基带传输特性应满足的频率条件：2,s i s s i H T T T ππωω⎛⎫+=≤ ⎪⎝⎭∑ （1-2）图1-1 消除码间串扰显然，满足式（1-2）的系统()H ω并不是唯一的，容易想到的一种就是()H ω为一个理想低通滤波器。

2. 升余弦滚降系统理想低通特性的基带系统具有最大的频带利用率。

但实际上理想低通系统在应用中存在两个问题：一是实现极为困难，二是理想的冲击响应()h t 的“拖尾”很长，衰减很慢，当定时存在偏差时，可能出现严重的码间串扰。

实际使用中常采用升余弦频谱特性的系统，其系统传输特性如下：()1,0111cos ,22210,2sss s s s s s T f T T T H f f T T T f T αππααωαα-⎧≤≤⎪⎪⎪⎡⎤⎛⎫-+⎪=+-<≤⎨⎢⎥ ⎪⎝⎭⎣⎦⎪⎪+⎪>⎪⎩（1-3）其中，α称为滚降系数。

其单位冲激响应为()()()222sin cos 14s s s st T t T h t t T t T παππα=- （1-4） 3.眼图一个实际的基带传输系统尽管经过了十分精心的设计，但要使其传输特性完全符合理想情况是非常困难的，甚至是不可能的。

《现代通信与安全综合实验》---通信基础实验实验一消除码间干扰一、实验目的1.了解码间干扰产生机理；2.加深理解带限通道最佳传输的基本工作原理与升余弦滚降滤波器的使用；3.学会通过调整不同参数观察采样点抑制码间干扰的能力。

二、实验原理升余弦滚降信号用来消除码间干扰，实际实现时采用的方式是由发送端的基带成形滤波器和接收端的匹配滤波器两个环节共同实现。

传输系统的传递函数是二者的乘积，所以每个环节均为平方根升余弦滚降滤波器。

发射端和接收端同时使用根升余弦脉冲成形滤波器可以实现升余弦滤波器的效果，消除码间干扰（ISI），而且是匹配滤波，可以实现最佳接收。

匹配滤波器总的频响为RC谱（无ISI）根升余弦滤波器（RRC）三、实验步骤1.了解ISI用"Vector Source"模块生成了四组序列，每组都是100位0、1组成的序列。

为了方便，四组数据均只包含1比特数据为1，且每组序列中1相互偏移一个位置。

其中，第一组序列内容设置如下通过使用"Interpolation FIR Filter"模块实现sps（sample per second）倍过采样（例如这里sps=4，Interpolation参数为4），并使用了一个均方根升余弦滤波器。

（过采样的数字信号处理起来对低通滤波器的要求相对较低，如果不过采样，滤波的时候滤波器需要很陡峭，指标会很严格。

）Interpolation FIR Filter滤波器参数设置如下：其中eb表示"Excess BW"（带外带宽）因子取值，该参数来调整滤波器的滚降因子系数。

ntaps表示滤波器的抽头数。

其中，QT GUI Time Sink模块的参数设置如下：2. 消除ISI通过使用"Decimating FIR Filter"模块与第一部分的"Interpolation FIR Filter"组合起来形成了一个奈奎斯特升余弦滤波器（匹配滤波器）。

通信原理及MATLAB/Simulink 仿真172为s 2π/T 宽度，各段在（s π/T −，s π/T ）区间内能叠加成一个矩形频率特性，那么它以s R 速率传输基带信号时，无码间串扰。

如果不考虑系统的频带，从消除码间串扰来看，基带传输特性()H ω的形式并不是唯一的，升余弦滚降传输特性就是使用较多的一类。

5.5.4 升余弦滚降传输特性升余弦滚降传输特性()H ω可表示为12()()()H H H ωωω=+（5.5-16）如图5-14所示。

()H ω就是将1()H ω按2()H ω的滚降特性进行“圆滑”后得到的，这种“圆滑”称之为滚降。

ω（a ）（b ）（c ）11图5-14 升余弦滚降传输特性2()H ω对于1ω具有奇对称的幅度特性，其上、下截止角频率分别为12ωω+、12ωω−。

它的选取可根据需要选择，定义滚降系数为21ωαω=（5.5-17）其中，1ω为无滚降时的截止频率，2ω为滚降部分的截止频率。

不同的α有不同的滚降特性。

图5-15画出了按余弦滚降的3种滚降特性和冲激响应。

具有滚降系数α的余弦滚降特性()H ω为s ss s s s ss(1)ππ(1)π(1)π()1sin ,22(1)π0T T T T H T T T T αωααωωωααω−⎧⎪⎪⎪⎡⎤⎛⎞−+⎪=+−<<⎢⎥⎨⎜⎟⎢⎥⎝⎠⎪⎣⎦⎪+⎪⎪⎩，≤，≥（5.5-18）而相应的()h t 为s s222s s sin π/cos π/()π/14/t T t T h t t T t T αα=−i（5.5-19）实际的()H ω可按不同的α来选取。

由图5-15可以看出：0α=时，就是理想低通特性；1α=时，是实际中常采用的升余弦频谱特性，这时，()H ω可表示为。