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数据通信原理实验报告 (2)

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福建农林大学计算机与信息学院信息工程类实验报告课程名称：数据通信原理姓名：系：电子信息工程专业：电子信息工程年级：10学号：指导教师：职称：讲师2012年12 月 3 日实验项目列表福建农林大学计算机与信息学院信息工程类实验报告系：电子信息工程专业：电子信息工程年级： 10姓名：学号：实验课程：数据通信原理实验室号：_____田405 实验设备号： 8 实验时间： 11.21 指导教师签字：成绩：一、数字信号源实验1．实验目的和要求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、掌握集中插入帧同步码时分复用信号的帧结构特点。

3、掌握数字信号源电路组成原理2．实验原理实验系统中数字信号源，其原理方框图如图示。

本单元产生NRZ信号，信号码速率约为170.5KB，帧结构如图1-2所示。

帧长为24位，其中首位无定义，第2位到第8位是帧同步码（7位巴克码1110010），另外16位为2路数据信号，每路8位。

此NRZ信号为集中插入帧同步码时分复用信号。

发光二极管亮状态表示‘1’码，熄状态表示‘0’码。

图1-3为数字信源模块的电原理图。

图1-1中各单元与图1-3中的元器件对应关系如下：∙晶振 CRY：晶体；U1：反相器7404∙分频器 US2：计数器74161；US3：计数器74193；US4：计数器40160∙并行码产生器 KS1、KS2、KS3：8位手动开关，从左到右依次与帧同步码、数据1、数据2相对应；发光二极管左起分别与一帧中的24位代码相对应∙八选一 US5、US6、US7：8位数据选择器4512∙三选一 US8：8位数据选择器4512∙倒相器 US10：非门74HC04∙抽样 US9：D触发器74HC74模块有以下测试点及输入输出点：• CLK-OUT 时钟信号测试点，输出信号频率为4.433619MHz• BS-OUT 信源位同步信号输出点/测试点，频率为170.5KHz• FS 信源帧同步信号输出点/测试点,频率为7.1KHz• NRZ-OUT NRZ信号输出点/测试点图1-1 数字信源方框图图1-2 帧结构图1-3 数字信源电原理图FS信号可用作示波器的外同步信号，以便观察2DPSK等信号。

FS信号、NRZ-OUT信号之间的相位关系如图1-5所示，图中NRZ-OUT的无定义位为0，帧同步码为1110010，数据1为11110000，数据2为00001111。

FS 信号的低电平、高电平分别为4位和8位数字信号时间，其上升沿比NRZ-OUT码第一位起始时间超前一个码元。

FSNRZ-OUT图1-5 FS 、NRZ-OUT 波形3．主要仪器设备（实验用的软硬件环境） 通信系统实验箱一台，示波器一台 4．操作方法与实验步骤 1、熟悉信源模块的工作原理。

2、打开电源开关及模块电源开关，用示波器观察数字信源模块上各种信号波形。

3、用同轴电缆将FS 输出与示波器外同步信号输入端相连接，把FS 作为示波器的外同步信号，进行下列观察：（1）示波器的两个通道探头分别接NRZ-OUT 和BS-OUT,对照发光二极管的发光状态，判断数字信号源单元是否已正常工作（1码对应发光的发光管亮，0码对应的发光管熄）；（2）用拨码K1产生代码X1110010(X 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 5．实验内容及实验数据记录 实验内容：1、用示波器观察单极性非归零码（NRZ ）、帧同步信号（FS ）、位同步时钟（BS ）。

2、用示波器观察NRZ,FS,BS 三信号的对应关系。

3、学习电路原理图。

（1）FS的波形图（2）BS-OUT和NRZ-OUT的波形（3）改变K1,K2,K3的值后波形也发生了改变6．实验数据处理与分析从图中可以看出数字通信设备工作正常，当为高电平是二极管发光亮，当为0是灭，NRZ-OUT和BS-OUT输出的码元的周期一样。

通过上面几图我们比较分析可以看到，NRZ-OUT显示出来的的前八位为帧同步码，后16位为与KS2，KS3相对应的数据信号码，该波形与所输入数据吻合。

7．质疑、建议、问题讨论（1）实验中并没有测出FS的波形，FS的波形是不是会影响实验结果，同时FS的上升沿是否满足比NRZ-OUT码第一位起始时间超前一个码元。

经过与其他组的实验分析得知。

FS的上升沿比NRZ-OUT码第一位起始时间超前一个码元。

为了使实验更为准确，在开始测试NRZ-OUT和BS-OUT的波形前可以先测试FS的波形，对比其差异。

（2）因为NRZ是单极性不归零码，所以其占空比为100%，若实验用的是单极性归零码，结果是不是会有差。

福建农林大学计算机与信息学院信息工程类实验报告系：电子信息工程专业：电子信息工程年级： 10姓名：学号：实验课程：数据通信原理实验室号：_____田405 实验设备号： 8 实验时间： 11.22 指导教师签字：成绩：二、数字调制实验1．实验目的和要求1、掌握绝对码、相对码概念及它们之间的变换关系。

2、掌握用键控法产生2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信号的方法。

3、掌握相对码波形与2PSK信号波形之间的关系、绝对码波形与2DPSK信号波形之间的关系。

4、了解2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信号的频谱与数字基带信号频谱之间的关系。

2．实验原理本实验使用数字信源模块和数字调制模块。

信源模块向调制模块提供位同步信号和数字基带信号（NRZ码）。

调制模块将输入的NRZ绝对码变为相对码、用键控法产生2ASK、2FSK、2DPSK信号。

数字调制单元的原理方框图及电路图分别如图2-1，图2-2所示。

图2-1 数字调制方框图本单元有以下测试点及输入输出点：∙ BS-IN 位同步信号输入点∙ NRZ-IN 数字基带信号输入点图2 -2数字调制原理图∙ CAR 2DPSK信号载波测试点∙ AK 绝对码测试点（与NRZ-IN相同）∙ BK 相对码测试点>0.5V ∙ 2DPSK（2PSK）-OUT 2DPSK（2PSK）信号测试点/输出点，VP-P ∙ 2FSK-OUT 2FSK信号测试点/输出点，V>0.5VP-P>0.5V∙ 2ASK-OUT 2ASK信号测试点，VP-P图2-1中晶体振荡器与信源共用，位于信源单元，其它各部分与图2-2中的主要元器件对应关系如下：∙÷2（A）UM2：双D触发器74HC74∙÷2（B） UM2：双D触发器74LS74∙滤波器A UM5：运放LF347，调谐回路∙滤波器B UM5：运放LF347，调谐回路∙码变换UM1：双D触发器74LS74；UM3：异或门74LS86∙ 2ASK调制UM6：三路二选一模拟开关4053∙ 2FSK调制UM6：三路二选一模拟开关4053∙ 2DPSK（2PSK调制）UM6：三路二选一模拟开关4053∙放大器QM4：三极管9013∙射随器QM1：三极管9013将晶振信号进行2分频、滤波后，得到2ASK的载频2.2165MHZ。

放大器的发射极和集电极输出两个频率相等、相位相反的信号，这两个信号就是2PSK、2DPSK的两个载波，2FSK信号的两个载波频率分别为晶振频率的1/2和1/4，也是通过分频和滤波得到的。

下面重点介绍2PSK、2DPSK。

2PSK、2DPSK波形与信息代码的关系如图2-3所示。

图2-3 2PSK、2DPSK波形图中假设码元宽度等于载波周期的1.5倍。

2PSK信号的相位与信息代码的关系是：前后码元相异时，2PSK信号相位变化180︒，相同时2PSK信号相位不变，可简称为“异变同不变”。

2DPSK信号的相位与信息代码的关系是：码元为“1”时，2DPSK信号的相位变化180︒。

码元为“0”时，2DPSK信号的相位不变，可简称为“1变0不变”。

应该说明的是，此处所说的相位变或不变，是指将本码元内信号的初相与上一码元内信号的末相进行比较，而不是将相邻码元信号的初相进行比较。

实际工程中，2PSK或2DPSK信号载波频率与码速率之间可能是整数倍关系也可能是非整数倍关系。

但不管是哪种关系，上述结论总是成立的。

本单元用码变换——2PSK 调制方法产生2DPSK 信号，原理框图及波形图如图2-4所示。

相对于绝对码AK 、2PSK 调制器的输出就是2DPSK 信号，相对于相对码、2PSK 调制器的输出是2PSK 信号。

图中设码元宽度等于载波周期，已调信号的相位变化与AK 、BK 的关系当然也是符合上述规律的，即对于AK 来说是“1变0不变”关系，对于BK 来说是“异变同不变”关系，由AK 到BK 的变换也符合“1变0不变”规律。

图2-4中调制后的信号波形也可能具有相反的相位，BK 也可能具有相反的序列即“00100”，这取决于载波的参考相位以及异或门电路的初始状态。

2DPSK 通信系统可以克服上述2PSK 系统的相位模糊现象，故实际通信中采用2DPSK 而不用2PSK （多进制下亦如此，采用多进制差分相位调制MDPSK ），此问题将在数字解调实验中再详细介绍。

图2-4 2DPSK 调制器2PSK 信号的时域表达式为S(t)= m(t)Cos ωc t式中m(t)为双极性不归零码BNRZ ，当“0”、“1”等概时m(t)中无直流分量，S(t)中无载频分量，2DPSK 信号的频谱与2PSK 相同。

2ASK 信号的时域表达式与2PSK 相同，但m(t)为单极性不归零码NRZ ，NRZ 中有直流分量，故2ASK 信号中有载频分量。

2FSK 信号（相位不连续2FSK ）可看成是AK 与AK 调制不同载频信号形成的两个2ASK 信号相加。

时域表达式为t t m t t m t S c c 21cos )(cos )()(ωω+=式中m(t)为NRZ 码。

设码元宽度为Ts，f=1／Ts在数值上等于码速率，2ASK、2PSK（2DPSK）、S2FSK的功率谱密度如图2-5所示。

可见，2ASK、2PSK（2DPSK）的功率谱是数字基带信号m(t)功率谱的线性搬移，故常称2ASK、2PSK（2DPSK）为线性调制信号。

多进制的MASK、MPSK（MDPSK）、MFSK信号的功率谱与二进制信号功率谱类似。

本实验系统中m(t)是一个周期信号，故m(t)有离散谱，因而2ASK、2PSK （2DPSK）、2FSK也具有离散谱。

3．主要仪器设备（实验用的软硬件环境）通信系统实验箱一台，示波器一台4．操作方法与实验步骤1、熟悉数字信源单元及数字调制单元的工作原理。

2、连线：数字调制单元的CLK－IN、BS－IN、NRZ－IN分别连至信源单元CLK－OUT、BS－OUT、NRZ－OUT。

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通信原理实验报告2

通信原理实验报告2

通信原理实验报告课程名称：通信原理实验三：二进制数字信号调制仿真实验实验四：模拟信号数字传输仿真实验姓名：学号：班级：2012年12 月实验三二进制数字信号调制仿真实验一、实验目的1.加深对数字调制的原理与实现方法；2.掌握OOK、2FSK、2PSK功率谱密度函数的求法；3.掌握OOK、2FSK、2PSK功率谱密度函数的特点及其比较；4.进一步掌握MATLAB中M文件的调试、子函数的定义和调用方法。

二、实验内容1. 复习二进制数字信号幅度调制的原理2. 编写MATLAB程序实现OOK调制；3. 编写MATLAB程序实现2FSK调制；4. 编写MATLAB程序实现2PSK调制；5. 编写MATLAB程序实现数字调制信号功率谱函数的求解。

三、实验原理在数字通信系统中，需要将输入的数字序列映射为信号波形在信道中传输，此时信源输出数字序列，经过信号映射后成为适于信道传输的数字调制信号。

数字序列中每个数字产生的时间间隔称为码元间隔，单位时间内产生的符号数称为符号速率，它反映了数字符号产生的快慢程度。

由于数字符号是按码元间隔不断产生的，经过将数字符号一一映射为响应的信号波形后，就形成了数字调制信号。

根据映射后信号的频谱特性，可以分为基带信号和频带信号。

通常基带信号指信号的频谱为低通型，而频带信号的频谱为带通型。

调制信号为二进制数字基带信号时，对应的调制称为二进制调制。

在二进制数字调制中，载波的幅度、频率和相位只有两种变化状态。

相应的调制方式有二进制振幅键控(OOK/2ASK)、二进制频移键控(2FSK)和二进制相移键控(2PSK)。

下面分别介绍以上三种调制方法的原理，及其MATLAB实现：本实验研究的基带信号是二进制数字信号，所以应该首先设计MATLAB程序生成二进制数字序列。

根据实验一的实践和第一部分的介绍，可以很容易的得到二进制数字序列生成的MATLAB程序。

假定要设计程序产生一组长度为500的二进制单极性不归零信号，以之作为后续调制的信源，并求出它的功率谱密度，以方便后面对已调信号频域特性和基带信号频域特性的比较。

通信原理设计实验报告(3篇)

通信原理设计实验报告(3篇)

第1篇一、实验目的1. 理解通信原理的基本概念和原理。

2. 掌握通信系统中的信号传输、调制解调、信道编码和解码等基本技术。

3. 通过实验验证通信原理在实际系统中的应用，提高实际操作能力。

二、实验内容1. 信号传输实验（1）实验目的：验证信号传输过程中的基本特性，如幅度调制、频率调制、相位调制等。

（2）实验原理：通过改变输入信号的幅度、频率和相位，观察输出信号的相应变化，分析调制和解调过程。

（3）实验步骤：① 设计信号传输系统，包括调制器、传输信道和解调器；② 选择合适的调制方式，如AM、FM、PM等；③ 通过实验验证调制和解调过程，分析输出信号的特性；④ 分析实验结果，总结调制和解调过程中的关键因素。

2. 调制解调实验（1）实验目的：研究调制解调技术在通信系统中的应用，掌握调制解调的基本原理和方法。

（2）实验原理：通过实验验证调制解调过程，分析调制解调器的性能指标，如调制指数、解调误差等。

（3）实验步骤：① 设计调制解调系统，包括调制器、解调器和信道；② 选择合适的调制方式和解调方式，如AM、FM、PM、PSK、QAM等；③ 通过实验验证调制解调过程，分析调制解调器的性能指标；④ 分析实验结果，总结调制解调过程中的关键因素。

3. 信道编码和解码实验（1）实验目的：研究信道编码和解码技术在通信系统中的应用，掌握信道编码和解码的基本原理和方法。

（2）实验原理：通过实验验证信道编码和解码过程，分析编码和解码的性能指标，如误码率、信噪比等。

（3）实验步骤：① 设计信道编码和解码系统，包括编码器、信道和解码器；② 选择合适的信道编码方式，如BCH码、RS码等；③ 通过实验验证信道编码和解码过程，分析编码和解码的性能指标；④ 分析实验结果，总结信道编码和解码过程中的关键因素。

4. 通信系统综合实验（1）实验目的：综合运用通信原理中的各种技术，设计一个简单的通信系统，并验证其性能。

（2）实验原理：将上述实验中的技术综合应用于通信系统，验证系统的整体性能。

数字通信实验报告 实验二

数字通信实验报告 实验二

数字通信实验报告实验二一、实验目的本次数字通信实验二的主要目的是深入了解和掌握数字通信系统中的关键技术和性能指标，通过实际操作和数据分析，增强对数字通信原理的理解和应用能力。

二、实验原理1、数字信号的产生与传输数字信号是由离散的数值表示的信息，在本次实验中，我们通过特定的编码方式将模拟信号转换为数字信号，并通过传输信道进行传输。

2、信道编码与纠错为了提高数字信号在传输过程中的可靠性，采用了信道编码技术，如卷积码、循环冗余校验（CRC）等，以检测和纠正传输过程中可能产生的错误。

3、调制与解调调制是将数字信号转换为适合在信道中传输的形式，常见的调制方式有幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）。

解调则是将接收到的调制信号还原为原始的数字信号。

三、实验设备与环境1、实验设备数字通信实验箱示波器信号发生器计算机及相关软件2、实验环境在实验室中，提供了稳定的电源和良好的电磁屏蔽环境，以确保实验结果的准确性和可靠性。

四、实验步骤1、数字信号产生与编码使用信号发生器产生模拟信号，如正弦波、方波等。

通过实验箱中的编码模块，将模拟信号转换为数字信号，并选择合适的编码方式，如 NRZ 编码、曼彻斯特编码等。

2、信道传输与干扰模拟将编码后的数字信号输入到传输信道模块，设置不同的信道参数，如信道衰减、噪声等，模拟实际传输环境中的干扰。

3、调制与解调选择合适的调制方式，如 PSK 调制，将数字信号调制到载波上。

在接收端，使用相应的解调模块对调制信号进行解调，恢复出原始的数字信号。

4、性能分析与评估使用示波器观察调制和解调前后的信号波形，对比分析其变化。

通过计算误码率、信噪比等性能指标，评估数字通信系统在不同条件下的性能。

五、实验结果与分析1、数字信号编码结果观察不同编码方式下的数字信号波形，分析其特点和优缺点。

例如，NRZ 编码简单但不具备自同步能力，曼彻斯特编码具有良好的自同步特性但编码效率较低。

2、信道传输对信号的影响在不同的信道衰减和噪声条件下，接收信号的幅度和波形发生了明显的变化。

通信原理2DPSK调制与解调实验报告

通信原理2DPSK调制与解调实验报告

通信原理课程设计报告一. 2DPSK基本原理1.2DPSK信号原理2DPSK方式即是利用前后相邻码元的相对相位值去表示数字信息的一种方式。

现假设用Φ表示本码元初相与前一码元初相之差，并规定：Φ＝0表示0码，Φ＝π表示1码。

则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如2PSK信号是用载波的不同相位直接去表示相应的数字信号而得出的，在接收端只能采用相干解调，它的时域波形图如图2.1所示。

图1.1 2DPSK信号在这种绝对移相方式中，发送端是采用某一个相位作为基准，所以在系统接收端也必须采用相同的基准相位。

如果基准相位发生变化，则在接收端回复的信号将与发送的数字信息完全相反。

所以在实际过程中一般不采用绝对移相方式，而采用相对移相方式。

定义∆Φ为本码元初相与前一码元初相之差，假设：∆Φ=0→数字信息“0”；∆Φ=π→数字信息“1”。

则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如下：数字信息： 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1DPSK信号相位：0 π π 0 π π 0 π 0 0 π或：π 0 0 π 0 0 π 0 π π 02. 2DPSK信号的调制原理一般来说，2DPSK信号有两种调试方法，即模拟调制法和键控法。

2DPSK 信号的的模拟调制法框图如下图 1.2.1，其中码变换的过程为将输入的单极性不归零码转换为双极性不归零码。

图1.2.1 模拟调制法2DPSK信号的的键控调制法框图如下图1.2.2，其中码变换的过程为将输入的基带信号差分，即变为它的相对码。

选相开关作用为当输入为数字信息“0”时接相位0，当输入数字信息为“1”时接pi。

图1.2.2 键控法调制原理图3. 2DPSK信号的解调原理2DPSK信号最常用的解调方法有两种，一种是极性比较和码变换法，另一种是差分相干解调法。

(1) 2DPSK信号解调的极性比较法它的原理是2DPSK信号先经过带通滤波器，去除调制信号频带以外的在信道中混入的噪声，再与本地载波相乘，去掉调制信号中的载波成分，再经过低通滤波器去除高频成分，得到包含基带信号的低频信号，将其送入抽样判决器中进行抽样判决的到基带信号的差分码，再经过逆差分器，就得到了基带信号。