通信原理实验报告,简单基带传输系统分析,二进制键控系统2ASK与2FSK分析
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中南大学数字通信原理实验报告课程名称:数字通信原理实验班级:学号:姓名:指导教师: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、HDB3码的编码规则。
3、掌握从HDB3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HDB3(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(HDB3)、整流后的AMI码及整流后的HDB3码。
2、用示波器观察从HDB3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HDB3、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HDB3编译单元的各种波形。
仍用信源单元的FS信号作为示波器的外同步信号。
(1)示波器的两个探头CH1和CH2分别接信源单元的NRZ-OUT和HDB3单元的AMI-HDB3,将信源单元的K1、K2、K3每一位都置1,观察全1码对应的AMI码(开关K4置于左方AMI 端)波形和HDB3码(开关K4置于右方HDB3端)波形。
通信原理课程设计课题名称 2PSK、2DPSK的调制解调系统设计姓名 * * * 班级信息工程专业 082班学号 2008 1524 % % % 指导老师 & & &老师 & & &老师实习日期 2011、6、7-2011、6、172PSK、2DPSK 调制解调系统设计1、实习目的随着时代的发展,数字信号在信号传输比模拟信号有许多的优越性,数字信号传输也越来越重要。
虽然近距离传输可以由数字基带信号直接传输,但是要进行远距离传输时必须将基带信号调制到高频处,所以调制解调技术是数字通信中一种关键的技术。
二进制移相键控是数字信号调制的基本方式之一,其包括两种方式:绝对移相方式(2PSK)和相对(差分)移相方式(2DPSK)。
通过是实习进一步了解其调制解调过程,分析实验结果。
2、实习仪器计算机、SystemView仿真软件。
3、实习内容① 2PSK信号解调原理2PSK信号的产生方法主要有两种,即相乘法和开关法。
实验采用相乘法,进行调制,其原理框图如图1所示。
图1 2PSK信号调制原理框图② 2PSK信号的解调原理2PSK信号的解调通常相干解调法,相干解调时需要提取同频同相的接收端本地载波,但由于种种原因可能提取到同频反相的载波,从而导致解调恢复序列与原始序列恰好相反,这种由于接收端提取本地相干载波相位漂移而导致解调恢复信号呈现反码的现象称为倒“π”现象。
其解调原理框图2如图所示。
图2 2PSK信号的解调原理框图③ 2DPSK信号的调制原理一般说来,2DPSK有两种调制方法,即模拟调制法和移相键控法,本文只讨论移相键控法。
移相键控是指载波的相位受数字信号的控制而改变,通常用相位0来表示“1”,用相位π来表示“0”。
二相相对移相键控2DPSK的查考相位不是未调波的相位,而是相邻的前一码元的载波相位。
其中码变换的过程将输入的基带信号差分,即变为它的相对码。
2DPSK信号的键控调制法原理框图如图3所示。
实验三:2ASK与2FSK调制解调系统仿真实验指导书2012年11月一、实验目的1)对2ASK 与2FSK 数字调制系统进行建模仿真,了解其工作原理; 2)熟悉运用simulink 搭建完整信号调制解调系统;3)对比信号基带波形与解调后的波形差异,比较两种方法的优劣。
二、实验内容运用simulink 搭建完整的2ask 与2fsk 调制解调系统。
2ASK 输入由伯努利二进制随机数产生器产生,由DSB AM 调制与解调器模拟2ASK 调制解调,用加性高斯白噪声信道,最后配上速率转换器与显示器。
如果需要,也可加入频谱仪对前后的频谱进行分析。
2FSK 输入由伯努利二进制随机数产生器产生,由基带M-FSK 调制与解调器模拟2fsk 调制解调,用加性高斯白噪声信道,最后配上速率转换器及显示器构成。
如果需要,也可以加入频谱仪对前后频谱进行分析。
三、实验原理1 2ASK 调制解调原理数字幅度调制又称幅度键控(ASK ),二进制幅度键控记作2ASK 。
2ASK 是利用代表数字信息“0”或“1”的基带矩形脉冲去键控一个连续的载波,使载波时断时续地输出。
有载波输出时表示发送“1”,无载波输出时表示发送“0”。
根据幅度调制的原理,2ASK 信号可表示为:式1式中,ωc 为载波角频率, s(t)为单极性NRZ 矩形脉冲序列式2其中,g(t)是持续时间为Tb 、高度为1的矩形脉冲,常称为门函数;αn 为二进制数字序列。
式32ASK 信号的产生方法(调制方法)有两种,如下图所示。
图(a )是一般的模拟幅度调制方法,这里的由式2规定;图(b )是一种键控方法,这里的开关电路受控制。
图(c )给出了及的波形示例。
二进制幅度键控信号,由于一个信号状态始终为0,相当于处于断开状态,故又常称为通断键控信号(OOK 信号)。
tt s t e c ωcos )()(0=∑-=n b n nT tg a t s )()(图1 2ASK 信号产生方法与波形示例2ASK 信号解调的常用方法主要有两种:包络检波法和相干检测法。
实验二二进制调制技术原理一:实验目的(1)根据题目,查阅有关资料,掌握数字带通调制技术以及扩频通信原理。
(2)学习MA TLAB软件,掌握MA TLAB各种函数的使用。
(3)根据数字带通调制原理,运用MA TLAB进行编程,仿真调制过程,记录并分析仿真结果。
(4)熟悉二进制调制的技术原理,能够利用二进制调制原理进行2ASK,2PSK,2FSK调制并分析在不同信噪比下它们的误码率。
二: 实验原理数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输,在实际应用中,大多数信道具有带通特性而不能直接传输基带信号。
为了使数字信号在带通信道中传输,必须使用数字基带信号对载波进行调制,以使信号与信道的特性相匹配。
这种用数字基带信号控制载波,把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制。
通常使用键控法来实现数字调制,比如对载波的振幅、频率和相位进行键控。
(1)2ASK:2ASK信号的产生方法通常有两种:模拟调制和键控法。
解调有相干解调和非相干解调。
P=1时f(t)=Acoswt;p=0时f(t)=0;其功率谱密度是基带信号功率谱的线性搬移(2)2FSK:一个FSK信号可以看成是两个不同载波的2ASK信号的叠加。
其解调和解调方法和ASK差不多。
2FSK信号的频谱可以看成是f1和f2的两个2ASK频谱的组合。
(3)2PSK:2PSK以载波的相位变化作为参考基准的,当基带信号为0时相位相对于初始相位为0,当基带信号为1时相对于初始相位为180°。
三:实验内容:(1) 2ASK调制信噪比:snr=5db信噪比:snr=15db时信噪比:snr=25db时1.单极性NRZ基带信号的时域波形和频谱2.经过2ASK调制后的波形3.经过信道后的波形图4. 设计带通滤波器5经过理想低通6.抽样判决(2) 2PSK调制信噪比:snr=5db信噪比: snr=15db时信噪比:snr=25db时经过2ASK调制后的波形经过信道后的波形图设计带通滤波器经过理想低通后的波形图抽样判决四:实验结果2ASK程序代码:%clc;clear all;close all;echo off%echo on%------------------系统仿真参数A=1; %载波振幅fc=3; %载波频率(Hz)snr=5; %信噪比dB。
一、设计目的和意义1、熟练地掌握matlab在数字通信工程方面的应用。
2、了解信号处理系统的设计方法和步骤。
3、理解2FSK调制解调的具体实现方法,加深对理论的理解,并实现2FSK的调制解调,画出各个阶段的波形。
4、学习信号调制与解调的相关知识。
5、通过编程、调试掌握matlab软件的一些应用,掌握2FSK调制解调的方法,激发学习和研究的兴趣;二、设计原理1.2FSK介绍:数字频率调制又称频移键控(FSK),二进制频移键控记作2FSK。
数字频移键控是用载波的频率来传送数字消息,即用所传送的数字消息控制的频率。
2.2FSK调制原理2FSK调制就是使用两个不同的频率的载波信号来传输一个二进制信息序列。
可以用二进制“1”来对应于载频f1,而“0”用来对应于另一相载频w2的已调波形,而这个可以用受矩形脉冲序列控制的开关电路对两个不同的独立的频率源w1、f2进行选择通。
本次课程设计采用的是前面一种方法。
如下原理图:图2 调制原理框图3.2FSK 解调原理2FSK 的解调方式有两种:相干解调方式和非相干解调方式,本次课程设计采用的是相干解调方式。
根据已调信号由两个载波f1、f2调制而成,相干解调先用两个分别对f1、f2带通的滤波器对已调信号进行滤波,然后再分别将滤波后的信号与相应的载波f1、f2相乘进行相干解调,再分别低通滤波、用抽样信号进行抽样判决器即可其原理如下:图3 相干解调原理框图三、 详细设计步骤本试验采用两种方式实现FSK 的调制方式一:产生二进制随机的矩形基带信号,再对基带信号进行取反,得到反基带信号。
分别用不同频率的载频对它们进行调制。
2FSK 信号便是符号“1”对应于载频f1,而符号“0”对应于载频f2(与f1不同的另一载频)的已调波形,而且f1与f2之间的改变是瞬间完成的。
其表达式为:{)cos()cos(212)(n n t A t A FSK t e ϕωθω++=典型波形如下图所示。
通信原理实验报告班级:姓名:学号:指导老师:完成日期:实验一AMI码型变换实验一、实验目的1、了解几种常用的数字基带信号的特征和作用。
2、掌握AMI码的编译规则。
3、了解滤波法位同步在的码变换过程中的作用。
二、实验器材1、主控&信号源、2号、8号、13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、AMI编译码实验原理框图AMI编译码实验原理框图2、实验框图说明AMI编码规则是遇到0输出0,遇到1则交替输出+1和-1。
实验框图中编码过程是将信号源经程序处理后,得到AMI-A1和AMI-B1两路信号,再通过电平转换电路进行变换,从而得到AMI 编码波形。
AMI译码只需将所有的±1变为1,0变为0即可。
实验框图中译码过程是将AMI码信号送入到电平逆变换电路,再通过译码处理,得到原始码元。
四、实验步骤实验项目一AMI编译码(256KHz归零码实验)概述:本项目通过选择不同的数字信源,分别观测编码输入及时钟,译码输出及时钟,观察编译码延时以及验证AMI编译码规则。
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】→【AMI编译码】→【256K 归零码实验】。
将模块13的开关S3分频设置拨为0011,即提取512K同步时钟。
3、此时系统初始状态为:编码输入信号为256K的PN序列。
(1)用示波器分别观测编码输入的数据TH3和编码输出的数据TH11(AMI输出),观察记录波形,有数字示波器的可以观测编码输出信号频谱,验证AMI编码规则。
注:观察时注意码元的对应位置。
(2)用示波器对比观测编码输入的数据和译码输出的数据,观察记录AMI译码波形与输入信号波形。
思考:译码过后的信号波形与输入信号波形相比延时多少?编译码延时小于3个码元宽度实验项目二 AMI 编译码(256KHz 非归零码实验)概述:本项目通过观测AMI 非归零码编译码相关测试点,了解AMI 编译码规则。
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实验报告信息学院(院、系) 电子信息工程 专业 班 通信原理教程 课学号 姓名 指导老师 实验时间一、实验名称:基于MATLAB 的2ASK 和2FSK 调制仿真二、实验目的:(1)熟悉2ASK 和2FSK 调制原理。
(2)学会运用Matlab 编写2ASK 和2FSK 调制程序。
(3)会画出原信号和调制信号的波形图.(4)掌握数字通信的2ASK 和2FSK 的调制方式。
三、实验原理分析1、二进制振幅键控(2ASK)频移键控是利用载波的幅度变化来传递数字信息,而其频率和初始相位保持不变。
在2ASK 中,载波的幅度只有两种变化状态,分别对应二进制信息“0”或“1"。
二进制振幅键控的表达式为:s(t ) = A(t )cos(w 0+θ) 0<t ≤T式中,w 0=2πf 0为载波的角频率;A(t )是随基带调制信号变化的时变振幅,即A(t) = ⎩⎨⎧典型波形如图1所示:图12ASK信号的产生方法通常有两种:相乘法和开关法,相应的调制器如图2.图2(a)就是一般的模拟幅度调制的方法,用乘法器实现;图2(b)是一种数字键控法,其中的开关电路受s(t)控制。
在接收端,2ASK有两种基本的解调方法:非相干解调(包络检波法)和相干解调(同步检测法),相应的接收系统方框图如图:2、二进制频移键控(2FSK)二进制频移键控信号码元的“1”和“0”分别用两个不同频率的正弦波形来传送,而其振幅和初始相位不变。
实验二二进制键控系统2ASK与2FSK分析【实验目的】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系统组成如图所示:2ASK调制与相干解调系统工作原理图【实验结果和分析】1.信源的PN码输出波形2.2ASK调制波形3.2ASK解调波形4.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;恢复波形相对于原波形来说,在高低电平跳变处变得平缓,这是由于信号进过了一个低通滤波器进行了平滑滤波而形成的,而在高低电平处原本平缓的直线出现了不同程度的跳变,这是叠加了噪声的原因,如果系统后再加一抽样判决电路则可以很好的恢复原波形。
并且可以清楚的看到恢复波形的幅度在原波形幅度的一半的基础上进行波动,这是与理论值相符的。
5.获得2ASK信号的功率谱,并对之进行分析;对比实验一的PN码功率谱可以看到,2ASK信号的功率谱是基带信号功率谱的的线性搬移,这与ASK是线性调制是相符的。
而且功率谱值最大时对应的频率就是载波的频率。
6.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。
对比两幅图,可以很清楚的知道,800HZ的非相干的信号不能解调出2Ask信号。
因为解调需要与同频同相的信号相乘。
【实验仿真电路图及各主要部件参数】一、实验仿真电路图如下仿真系统组成系统二、主要部件及其参数设置: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=300Hz;Token8,9,10:信宿接收分析器(Sink8,Sink9,Sink10)。
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2、熟悉各种波形的参数测量和存取方法以及文件格式。
3、了解nwpu-804mZh通信实验箱的结构与信号源模块的工作原理。
4、掌握信号源模块的使用方法。
四、实验原理:1、打开实验箱,向右平移拆卸箱盖。
2、nwpu-804mZh通信原理实验箱的规格为“9u115x166+5±12”,结构为9单元可拆卸模块式,每个单元pcb板尺寸为115x166mm,4枚供电触点可提供+5V和±12V三路直流电源,每个单元由1枚触点和两个固定螺栓完成接地。
3、信号源模块的模拟信号源部分方框图:工作原理:正弦波、方波、锯齿波、三角波一个周期的点数据被以不同的地址存入波形数据存储器中,单片机根据波形选择开关和频率调节器送入的信息,一方面发出控制信号给cpLD调制cpLD中分频器的分频比,并将分频后的频率通过驱动数码管显示出来,另一方面通过控制cpLD使其输出与波形选择及分频比输出的频率相对应的地址信号到波形数据存储器中,然后输出的波形的数字信号依次通过D/A 转换器、滤波器、放大器得到所需要的模拟信号。
4、信号源模块的数字信号源部分方框图:工作原理:数字部分为实验箱提供以2m为基频分频比1~9999的bs、2bs、Fs信号及24位的nRZ码,并提供1m、256K、64K、32K、8K的方波信号。
信号源数字部分信号是直接由cpLD分频得到的。
1、首先将24m的有源晶振三分频得到8m的时钟信号。
2、然后通过可预置的分频电路(分频比1~9999),由于经可预置分频器出来的信号是窄脉冲,因此通过D触发器二分频将其变为占空比是50%的信号,因此从cpLD得到的bs信号频率是以2m为基频进行1~9999分频。
3、bs信号经过一个24分频的电路得到一个窄脉冲即是Fs信号。