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： 2013211124 专业： 信息工程 姓名： 曹爽 成绩：
2 目 录 实验一：抽样定理........................................................................................................ 3 一、 实验目的................................................................................................... 3 二、 实验要求................................................................................................... 3 三、 实验原理................................................................................................... 3 四、 实验步骤和结果....................................................................................... 3 五、 实验总结和讨论....................................................................................... 9 实验二：验证奈奎斯特第一准则.............................................................................. 10 一、 实验目的................................................................................................. 10 二、 实验要求................................................................................................. 10 三、 实验原理................................................................................................. 10 四、 实验步骤和结果..................................................................................... 10 五、 实验总结和讨论..................................................................................... 19 实验三：16QAM的调制与解调 ................................................................................ 20 一、 实验目的................................................................................................. 20 二、 实验要求................................................................................................. 20 三、 实验原理................................................................................................. 20 四、 实验步骤和结果..................................................................................... 21 五、 实验总结和讨论..................................................................................... 33 心得体会和实验建议.................................................................................................. 34 3 实验一：抽样定理 一、 实验目的 1. 掌握抽样定理。 2. 通过时域频域波形分析系统性能。 二、 实验要求 改变抽样速率观察信号波形的变化。 三、 实验原理 一个频率限制在0f的时间连续信号()mt，如果以012STf的间隔进行等间隔均匀抽样，则()mt将被所得到的抽样值完全还原确定。 四、 实验步骤和结果 1. 按照图1.4.1所示连接电路，其中三个信号源设置频率值分别为10Hz、15Hz、20Hz，如图1.4.2所示。 图1.4.1 连接框图 4 图1.4.2 信号源设置，其余两个频率值设置分别为15和20 2. 由于三个信号源最高频率为20Hz，根据奈奎斯特抽样定理，最低抽样频率应为40Hz，才能恢复出原信号，所以设置抽样脉冲为40Hz，如图1.4.3。 图1.4.3 抽样脉冲设置 3. 之后设置低通滤波器，设置数字低通滤波器为巴特沃斯滤波器（其他类型的低通滤波器也可以，影响不大），截止频率设置为信号源最高频率值20Hz，如图1.4.4。 5 图1.4.4 滤波器设置 4. 为了仿真效果明显，设置系统时间如图1.4.5所示。 图1.4.5 系统时间设置 5. 之后开始仿真，此时选择抽样速率恰好等于奈奎斯特抽样频率，仿真结果如图1.4.6所示，图中最上面的Sink4是相加后的输入信号波形，中间的Sink86 是输入信号乘以抽样脉冲之后的波形，最下面的Sink9是低通滤波恢复后的波形。 图1.4.6 抽样频率为40Hz时的仿真波形图 从图中可以看出，在奈奎斯特抽样速率条件下，恢复出来的波形和输入信号波形比较一致。由于是数字系统仿真，所以存在一定的精度问题是可以接受的。由此可以证明，在奈奎斯特抽样速率下，该系统可以恢复原信号波形。 6. 当设置抽样频率小于奈奎斯特抽样频率时，比如设置为30Hz，如图1.4.7。此时仿真波形如图1.4.8所示。可以看出，恢复出来的波形有明显失真，因为此时频域上发生混叠，导致时域无法恢复波形。这说明低于奈奎斯特抽样频率，系统无法无失真恢复原信号波形。 7 图1.4.7 抽样脉冲设置 图1.4.8 抽样频率为30Hz时的仿真波形图 7. 当设置抽样频率大于奈奎斯特抽样频率时，比如设置为60Hz，如图1.4.9。此时仿真波形如图1.4.10所示。可以看出，抽样频率大于奈奎斯特抽样频率时，，频域不发生混叠，系统可以恢复原信号波形，且效果比40Hz时更好。 8 图1.4.9 抽样脉冲设置 图1.4.10 抽样频率为60Hz时的仿真波形图 8. 如果继续加大抽样频率，比如设置为200Hz，则采样值更多，恢复波形的效果更好，如图1.4.11所示。由此说明，采样频率越高，恢复出来的波形与原信号波形越相似。 9 图1.4.11 抽样频率为200Hz时的仿真波形图 五、 实验总结和讨论 从实验可以看出，抽样脉冲的频率小于奈奎斯特抽样频率（信号源最高频率的二倍）时，由于频域发生混叠，时域上没法通过低通滤波的方法恢复出原信号；当抽样频率等于奈奎斯特抽样频率时，恰好不发生频域混叠，可以恢复出原信号；当抽样频率大于奈奎斯特抽样频率时，可以恢复出原信号，且抽样频率越高，恢复出的信号与原信号越相似，恢复效果越好。 10 实验二：验证奈奎斯特第一准则 一、 实验目的 1. 理解无码间干扰数字基带信号的传输。 2. 掌握升余弦滚降滤波器的特性。 3. 通过时域、频域波形分析系统性能。 二、 实验要求 1. 在信道带宽B一定的条件下，无噪声时，分别观察输入与输出信号的波形。 2. 在信道带宽B一定的条件下，无噪声时，提高信源速率观察输入与输出信号波形变化。 3. 在信道B一定的条件下（无码间干扰），逐渐加入噪声，观察输入、输出信号波形变化。 4. 分别观察前面三种情况的解调信号的眼图（选作）。 三、 实验原理 奈奎斯特第一准则是说，理想低通信道下的最高码元传输速率为理想低通信道带宽的二倍，即2bRW，单位是Baud。奈奎斯特准则提出：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。同时说明了理想信道的频带利用率为2。 但是在实际中，理想低通滤波器是不可能实现的，一般采用升余弦滾降的方式，即利用升余弦滤波器做到无码间干扰传输。 四、 实验步骤和结果 1. 按照图2.4.1所示连接电路。 11 图2.4.1 连接框图 2. 设置码元速率为60Hz，如图2.4.2所示。 图2.4.2 设置码元速率为60 3. 首先设置噪声的均值和方差为0，即不加噪声，如图2.4.3所示。 12 图2.4.3 设置噪声（目前为0） 4. 设置滤波器数据如图2.4.4所示。 图2.4.4 设置滤波器 5. 通过多次测试，设置合适的延时τ，得到在信道带宽B一定的条件下，无噪声时，输入与输出信号的波形图如图2.4.5所示。 13 图2.4.5 输入输出波形图 从图中可以看出，噪声为0时，输入的随机序列码可以准确输出，也就是说，在满足奈奎斯特第一准则的条件下，没有噪声干扰时，经过抽样判决能恢复出原来的信号。 调大仿真时间，得到无噪声无码间干扰时的眼图如图2.4.6所示。 6. 之后设置码元速率为100Hz，此时正好等于二倍带宽，如图2.4.7所示。仿真结果如图2.4.8所示，此时仍然能恢复出原信号。 14 图2.4.7 设置码元速率为100 图2.4.8 输入输出波形图 7. 最后设置码元速率为200Hz，如图2.4.9。此时已经远大于二倍带宽，从输入输出波形图（图2.4.10）可以看出，此时译码会出现错误，也就是不能准确恢复处原信号。这就证明了奈奎斯特第一准则，理想低通新倒下的最高码元传输速率为理想低通信道带宽的二倍。此时的眼图如图2.4.11所示。 15 图2.4.9 设置码元速率为200 图2.4.10 输入输出波形图 16 图2.4.11 眼图 8. 比较完速率的影响后，我们再比较噪声的影响。先设置一个小一点的噪声，均值为0，方差为0.1，如图2.4.12所示。此时输入输出波形如图2.4.13所示。 图2.4.12 设置噪声 17 图2.4.13 输入输出波形 从波形图可以看出，整个图中只发生了一次误判。可见加入噪声较小时，对判决结果的影响较小。 9. 这次我们增大噪声，加入均值为0，方差为0.5的噪声，如图2.4.14所示。此时输入输出波形如图2.4.15所示。 图2.4.14 设置噪声 18 图2.4.15 输入输出波形 从波形图可以看出，整个图中共发生了7次误判。可见加入增大输入噪声，会增大误判率，从而使判决结果变得不准确。 10. 我们继续增大噪声的方差为1，如图2.4.16。此时输入输出波形如图2.4.17所示。此时图中共发生10次误判。由此可以证明，增大噪声会导致误判率的增大，从而使输出波形失真。 图2.4.16 设置噪声
北京邮电大学
通信原理实验报告
学院：信息与通信工程学院
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实验一：双边带抑制载波调幅（DSB-SC AM） 一、实验目的
1、了解DSB-SC AM信号的产生以及相干解调的原理和实现方法。
2、了解DSB-SC AM信号波形以及振幅频谱特点,并掌握其测量方法。
3、了解在发送DSB-SC AM信号加导频分量的条件下,收端用锁相环提取载波的原理及其实现方法。
4、掌握锁相环的同步带和捕捉带的测量方法,掌握锁相环提取载波的调试方法。
二、实验原理
DSB信号的时域表达式为
()()cosDSBcstmtt
频域表达式为
1()[()()]2DSBccSMM
其波形和频谱如下图所示
DSB-SC AM 信号的产生及相干解调原理框图如下图所示
将均值为零的模拟基带信号m(t)与正弦载波c(t)相乘得到DSB—SC AM信号，其频谱不包含离散的载波分量。
DSB—SC AM信号的解调只能采用相干解调。为了能在接收端获取载波，一种方法是在发送端加导频，如上图所示。收端可用锁相环来提取导频信号作为恢复载波。此锁相环必须是窄带锁相，仅用来跟踪导频信号。
在锁相环锁定时，VCO输出信号sin(2𝜋𝑓𝑐𝑡+𝜑)与输入的导频信号cos(2πfct)的频率相同，但二者的相位差为(𝜑+90°)，其中很小。锁相环中乘法器的两个输入信号分别为发来的信号s(t)（已调信号加导频）与锁相环中VCO的输出信号，二者相乘得到
[𝐴𝐶𝑚(𝑡)cos(2𝜋𝑓𝑐𝑡)+𝐴𝑝cos(2𝜋𝑓𝑐𝑡)]∙sin(2𝜋𝑓𝑐𝑡+𝜑)
=𝐴𝑐2𝑚(𝑡)[sin𝜑+sin(4𝜋𝑓𝑐𝑡+𝜑)]+𝐴𝑝2[sin𝜑+sin(4𝜋𝑓𝑐𝑡+𝜑)]
在锁相环中的LPF带宽窄，能通过𝐴𝑝2sin𝜑分量，滤除m(t)的频率分量及四倍频载频分量，因为很小，所以约等于。LPF的输出以负反馈的方式控制VCO,使其保持在锁相状态。锁定后的VCO输出信号sin(2πfct+φ)经90度移相后，以cos(2𝜋𝑓𝑐𝑡+𝜑)作为相干解调的恢复载波，它与输入的导频信号cos(2𝜋𝑓𝑐𝑡)同频，几乎同相。
第 1 页 共 2 页 北邮通信原理
【原创实用版】
目录
1.北邮通信原理概述
2.通信原理课件内容
3.通信原理的学习意义和应用
正文
一、北邮通信原理概述
通信原理是电子信息工程和通信工程专业的重要基础课程，旨在帮助学生建立通信系统的基本概念和理论体系。该课程主要研究信号传输、信号处理、信息提取等方面的原理和方法，涉及模拟通信、数字通信、无线通信等多种通信技术。学生在学习通信原理的过程中，需要掌握通信系统的基本构成、工作原理和性能分析方法，以培养其在通信领域进行研究和设计的能力。
二、通信原理课件内容
北邮通信原理课件主要包括以下内容：
1.通信系统的基本概念和模型：通信系统的组成、通信信道、通信噪声、信道容量等。
2.模拟通信：模拟信号的特性、模拟通信系统的构成、模拟信号传输和处理方法等。
3.数字通信：数字信号的特性、数字通信系统的构成、数字信号传输和处理方法等。
4.无线通信：无线通信的基本概念、无线通信系统的构成、无线信号传输和处理方法等。 第 2 页 共 2 页 5.通信系统的性能分析：信噪比、信号与噪声比、误码率等性能指标的计算和分析方法。
三、通信原理的学习意义和应用
学习通信原理具有重要的理论和实践意义，可以帮助学生更好地理解通信系统的工作原理和性能特点，为后续深入学习通信技术打下坚实的基础。此外，通信原理在实际应用中也具有广泛的应用价值，例如：
1.通信系统设计：通过学习通信原理，可以掌握通信系统的基本构成和性能分析方法，为通信系统的设计和优化提供理论指导。
2.通信网络优化：学习通信原理有助于理解通信网络的性能特点和瓶颈，从而提出针对性的优化方案，提高通信网络的性能和效率。
3.通信技术研究：通信原理为研究新型通信技术和解决通信系统中的难题提供了基本的理论工具和分析方法。
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北京邮电大学电子工程学院 电子信息科学 204班 学号2011210986 姓名：王旋
北邮通信原理实验报告
班级：2011211204
学号：2011210986
班内序号：15
姓名：
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北京邮电大学电子工程学院 电子信息科学 204班 学号2011210986 姓名：王旋
1 目录
目录 .............................................................................................................................................. 1
实验二 抑制载波双边带的产生（DSBSC generation） ......................................................... 2
一、 实验目的： .................................................................................................................. 2
二、 实验步骤： .................................................................................................................. 2
三、 实验结果： .................................................................................................................. 2
