北邮通原硬件实验报告 本文关键词：北邮，实验，硬件，报告
北邮通原硬件实验报告 本文简介：信息与通信工程学院通原硬件实验报告2013年通信原理硬件实验报告学院：信息与通信工程学院班级：2011211104姓名：学号：班内序号：组号：同组人：目录实验一：双边带抑制载波调幅（DSB-SCAM）3实验二：具有离散大载波的双边带调幅波(AM)14实验三：调频（FM）21实验六：眼图28实验七：采
北邮通原硬件实验报告 本文内容：
信息与通信工程学院
通原硬件实验报告
2013年通信原理硬件实验报告
学
院：信息与通信工程学院
班
级：2011211104
姓
名：
学
号：
班内序号：
组
号：
同
组
人：
目录
实验一：双边带抑制载波调幅（DSB-SC
AM）3
实验二：具有离散大载波的双边带调幅波(AM)14
实验三：调频（FM）21
实验六：眼图28
实验七：采样，判决31
实验八：二进制通断键控（OOK）.34
实验十一：信号星座(选作)41
实验十二：低通信号的采样与重建45
3
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信号的产生及相干解调的原理和实现方法。
（2）了解DSB-SC
AM的信号波形及振幅频谱的特点，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测试方法。
二．实验器材
PC机一台、TIMS实验平台、示波器、导线等。
三．实验原理
1.双边带抑制载波调幅（DSB-SC
AM）信号的产生和表达式
图1.1
2.双边带抑制载波调幅信号的解调
基本思路：利用恢复的载波与信号相乘，将频谱搬移到基带，还原出原基带信号。
图1.2
3.
DSB-SC
AM信号的产生及相干解调原理框图
图
1.3
4．
实验内容及结果
1.DSB-SC
AM信号的产生
（1）实验步骤：
图1.4
1.
按照上图，将音频振荡器输出的模拟音频信号及主振荡器输出的100KHz模
拟载频信号分别用连接线至乘法器的两个输入端。
2.
用示波器观看音频振荡器输出信号的信号波形的幅度及振荡频率，调整音频信
号的输出频率为10KHz，作为均值为0的调制信号m(t)。
3.用示波器观看主振荡器输出信号的波形的幅度及振荡频率。
4.用示波器观看乘法器的输出波形，并注意已调信号的波形的相位翻转与调制信
号波形的关系。
5.测量已调信号的振幅频谱，注意其振幅频谱的特点。
6.按照图1.3将DSB-SC
AM信号及导频分别连到加法器的输入端，观看加法器的
输出波形及振幅频谱，分别调整加法器中的增益G和g。
（2）实验结果：
1.
主震荡器输出100kHz载波信号：
图1.5
2.模拟10kHz音频信号输出，作为调制信号m(t)：
图1.6
3.
乘法器输出DSB-SC
AM信号：
图1.7
上图即为调制后的DSB-SC
AM信号，可以看出该波形无法体现调制信号的包络特性，在每周期之间有可能会产生相位翻转，无法通过包络检波解调，但可以进行相干解调。
4.DSB-SC
AM信号加导频后的频谱：
通过调整加法器的G和g，使得加入的导频信号振幅频谱为已调信号边带频谱的0.8倍。此时导频信号功率约为信号功率的0.32倍。
图1.8
2.
DSB-SC
AM信号的相干解调及载波提取
1.锁相环的调试
（1）实验步骤
1.单独测量VCO的性能
将VCO前面板上的频率选择开关拨到HI载波频段的位置，VCO的
输入端不接信号。调节输出波形如下图所示：
图1.9
然后将可变直流电压模块的DC输出端与VCO模块的端相连接，从双踪示波器分别接于VCO输出端及DC输出端，如图所示：
图1.10
调节使其当直流电压为零时，VCO的中心频率为100KHz，可变直流电压为时的VCO频率偏移为。
图1.11
图1.12
2.单独测量锁相环中的相乘、低通滤波器的工作是否正常。
VCO
×
LPF
VCO
原理图：
图1.13
输入信号和VCO输出信号的差拍信号如图：
图1.14
3.测量锁相环的同步带及捕捉带
图1.15
按照上图将载频提取的锁相环闭环连接，使用另一VCO作为输入于锁相环的信号源，如下图所示：
VCO
×
LPF
VCO
图1.16
首先将信号源VCO的中心频率调到比100KHz小很多的频率，使锁相环处于失锁状态。调节信号源VCO，使其频率由低往高缓慢变化。当示波器的信号波形由交流信号变为直流信号时，说明锁相环由失锁状态进入锁定状态，记录输入信号的频率。继续将信源的频率往高调节，直到从示波器见到的波形由直流突变为交流信号，说明锁相环失锁，记录此时的输入信号的频率。再从开始，将输入信号的频率从高往低调，记录自首次捕捉到同步时的频率，继续向低调节频率，直到再次失锁，记录频率。
根据测量得到的、、、的值可以算出锁相环的同步带及捕捉带为：
同步带：
捕捉带：
（2）
实验结果
1.根据实验结果可以看出VCO调整正确并正常工作。
2.实验测得：
同步带：
捕捉带：
2.恢复载波
（1）实验步骤
1.将加法器的输出信号接至锁相环的输入端，将移相器模块的频率选择开关拨到HI位置。
2.用示波器观察锁相环中的LPF输出信号是否是直流信号，一次判断PLL是否处于锁定状态。
3.在确定锁相环提取载波成功后，利用双踪示波器分别观察发端的导频信号及手段载波提取锁相环中VCO的输出经相移后的信号波形。
4.观察恢复载波振幅频谱，并加以分析。
（2）
实验结果
1.恢复载波波形：
图1.17
2.恢复载波频谱：
图1.18
可以看出，基本正确恢复载波。
3.相干解调
（1）实验步骤
1.将相干解调的相乘、低通滤波器模块连接上，并将发送来的信号与恢复载波分别连至相干解调的乘法器的两个输入端。
2.用示波器观察相干解调相乘、低通滤波后的输出波形。
3.改变发端音频振荡器的频率，解调输出信号也随之改变。
（2）实验结果
1.相干解调输出波形：
图1.19
2.
改变发端音频信号的频率，输出解调信号随之改变：
（1）频率变大后解调输出幅度变小：
图1.20
（2）频率变小后解调输出失真：
图1.21
五．思考题
1.说明DSB-SC
AM信号波形的特点。
正弦载波的幅度随模拟基带信号m(t)的变化规律成正比变化。DSB-SC
AM信号的频谱无离散的载波分量，带宽为调制信号的两倍，分为下上边带，并且上下边带携带相同的信息。
2.根据振幅频谱计算导频信号功率与已调信号功率之比。
根据实验中DSB-SC
AM信号加导频的频谱，见图1.8，测得的振幅值，导频振幅174mv,信号边频216mv，计算导频功率与已调信号功率之比：
可见导频的功率约为信号的32%。
3.试验中载波提取锁相环的LPF是否可以用TIMS系统中“TUNEABLE
LPF”，请说明理由。
不可以。由于“TUNEABLE
LPF”产生的低频的范围太小，不能够提取出载波。
4.若本实验中的音频信号为1KHz，请问试验系统所提供的PLL能否用来提取载波，为什么？
不可以。因为实验所提供的PLL的灵敏度为。
5.若发射端不加导频，收端提取载波还有其他方法吗？请画出框图
有，如平方环法：
恢复载波
平方
窄带滤波
×
环路滤波
VCO
二分频
移相
图1.22
六．问题及解决
1.测量加导频后的频谱时，起初我们始终无法调出正确的频谱，问了同学、老师都没有得到解决。后来，我们发现，在观察频谱时也需要调整时域波形，只有当时域波形调整稳定和示意的时候，频谱才会呈现出正确的图像。
我们也由此得出了调整频谱的一般方法，使得后续做频谱测量时能够十分顺利。
2.开始由于我们不太了解VCO的工作原理，一直没能正确恢复载波，后来才发现是由于VCO的调整不到位，后来经过我们仔细的学习课本和认真的调整，恢复出了正确的载波信号，使得解调正确。
七．实验总结
这是通原硬件实验的第一个实验，由于这个实验内容比较多，而且我们第一次做通原硬件实验，还有些不熟练，于是，这次实验我们做了比较长的时间，中间也经历了很多坎坷，但是，经过我们两人的努力，我们不仅完成了这次实验，而且通过这一次实验积累了很多经验，使得我们在做后续实验时能够很快的知道问题出在什么地方，并很快的解决。
同时，这次实验也让我对DSB-SC
AM的调整产生和解调过程有了更深刻的理解，并且对以前不是很清晰的锁相环的工作工程也有了进一步的了解，这一次实验可谓收获颇丰啊！
实验二：具有离散大载波的双边带调幅（AM）
一．实验目的
1.了解AM信号的产生原理及实现方法。
2.了解AM的信号波形及振幅频谱特点，并掌握调幅系数的测量方法。
3.了解AM信号的非相干解调原理和实现方法。
二．实验器材
PC机一台、TIMS实验平台、示波器等。
3．
实验原理
AM调制原理
对于单音频信号
进行AM调制的结果为
其中调幅系数，要求以免过调引起包络失真。
由和分别表示AM信号波形包络最大值和最小值，则AM信号的调幅系数为
图2.1
四．实验内容及结果
1.AM信号的产生
（1）实验步骤
1.按照下图2.1连接模块：
图
2.2
2.
音频振荡器的输出为5KHz，主振荡器输出为100KHz，乘法器输入耦合开关置于DC状态。
3.
分别调整加法器的增益G和g均为1。
4.
逐步增大可变直流电压，使得加法器输出波形是正的。
5.
观察乘法器输出波形是否为ＡＭ波形。
6.
测量AM信号的调幅系数a值，调整可变直流电压，使a=0.8。
7.
测量a=0.8的AM信号振幅频谱。
（2）实验结果
1.主振荡器100kHz波形：
图2.3
2.
音频信号以及AM信号
图2.4
经过测量，AM信号的幅值A（max）=2.56V
A(min)=240mV
由知，a=0.851
3.
a=0.8时的AM信号频谱
图2.5
由该图可以看出，AM信号的频谱中有很大的离散载频分量。
2.AM信号的非相干解调
（1）实验步骤
图
2.6
1.输入的AM信号的条幅系数a=0.8。
2.用示波器观察整流器的输出波形
3.用示波器观察低通滤波器的输出波形
4.改变输入AM信号的调幅系数，包络检波器输出波形是否随之变化。
5.改变发端调制信号的频率，观察包络检波输出波形的变化
（2）
实验结果
1.
整流器输出波形：
图2.7
2.
低通滤波器输出波形：
图2.8
3.改变调制系数
过调制时会失真：
图2.9
4.
改变信号频率
频率升高幅值减小（10kHz)：
频率降低幅值增大(2.5kHz)：
五．思考题
1.在什么情况下，会产生AM信号的过调现象？
在调制指数a〉1的情况下会产生AM信号的过调现象。
2.对于a=0.8的AM信号，请计算载频功率与边带功率之比值。
边带功率：Pb=（Aa/4）*（Aa/4）*4
载波功率：Pc=（A/2）*（A/2）*2
比值=Pc/Pb=2/a*a=3.125
3.是否可用包络检波器对DSB-SC
AM信号进行解调？请解释原因
不可以，因为DSB-SC信号的包络不能显示原调制信号的包络特性。
六．实验问题及解决
本次实验比较简单，过程中为出现问题
七.实验总结
这次实验相较上一次实验简单很多，由于有了上一次实验的基础，我们很快便做出了这次实验。
但本次实验也让我对AM信号的调制和其包络检波的解调有了更深的理解和记忆，结合课上学习的基础知识，使得我对这一块的知识更加融汇贯通。
实验三：调频（FM）
一．实验目的：
1.了解VCO作调频器的原理及实验方法。
2.测量FM信号的波形及振幅频谱。
3.了解利用锁相环作FM解调的原理及实现方法。
二．实验器材
PC机一台、TIMS实验平台、示波器等。
3．
实验原理
单音频信号
经FM调制后的表达式为
其中
调制指数。由卡松公式可知FM信号的带宽为
4．
实验内容及结果
1.FM信号的产生
（1）实验步骤
图
3.1
1.
单独调测VCO，原理图如图3.1
2.
按照下图连接模块，并且将音频振荡器的频率调到2KHz，作为调制信号输入于VCO的输入端。
图3.2
3.测量图3.2中各点信号波形
4.测量FM信号振幅频谱。
（2）实验结果
1.VCO的调测
将可变直流电压模块的输出端与VCO模块的Vin端相连接，示波器接于VCO输出端。在-2V至+2V范围内改变直流电压，测量VCO的频率及线性工作范围，所得结果如下表1所示：
最终使VCO的中心频率为100KHz，如图3.4所示
图3.4
调整使得当直流电压在范围内变化时，VCO的频率在内变化，具体步骤同实验一，在此不赘述。
2.
2kHz的音频信号
图3.5
3.
FM信号波形：
图
3.6
4.FM信号的振幅频谱：
图
3.7
2.FM信号的锁相环解调
（1）实验步骤
1.单独测VCO，使VCO的中心频率为100KHz，并且当直流电压为时，使
VCO的频率偏移为，具体步骤同实验一，在此不赘述
2.将锁相环闭环连接，将另一VCO作为信源，接入于锁相环，测试锁相环的同步带和捕捉带,具体步骤同实验一，在此不赘述
3.将已调好的FM信号输入于锁相环，用示波器观察解调信号。若锁相环已锁定，则在锁相环低通滤波器的输出信号应是直流分量叠加模拟基带信号。实验图如下图3.8所示：
图
3.8
4.
改变发端的调制信号频率，观察FM解调的输出波形变化。
（2）实验结果
1.FM解调输出波形：
图3.9
2.改变频率解调输出变化：
当频率增大到一定程度时会出现失真现象，下图为4.5kHz时的解调输出波形，出现失真现象
图3.10
5．
问题及解决
由于有了前两个实验的积累，本次实验也没有出现很大的问题。
六．思考题
1.
本实验的FM信号的调制指数是多少？FM信号的带宽是多少？
β=AK/fm，其中A为音频信号的幅度，K为频率偏移常数，fm为音频信号的基带频率为2khz，A为2V，K为10khz/v，可知β为10
FM信号的带宽为：B=2（β+1）fm=44khz
2.用VCO产生的FM信号的优点是可以产生大频偏的FM信号，缺点是VCO的中心频率稳定度差。为了解决FM大频偏及中心频率稳定度之间的矛盾，可采用什么方法产生FM信号？
可以利用下图解决方案：
VCO
N分频
乘法器
LPF
加法器
M分频
VCO
图3.11
3.对于本实验具体所用的锁相环及相关模块，若发端调制信号频率为10KHz，请问锁相环还能否解调出原调制信号？为什么？
不能解调出原调制信号。因为锁相环都有与之对应的同步带和捕捉带，当调制信号频率变化，可能会跳出捕捉带之外，造成信号不能被锁相环搜定。
4.用于调频解调的锁相环与用于载波提取的锁相环有何不同？
两者的频偏不一样，而且调频解调的锁相环使为了跟踪FM信号的频率，而载波提取的锁相环是用来跟踪载波的频率。
七．实验总结
这次实验，不仅我们了解了FM信号的调制过程以及解调过程，并且在对FM信号进行解调的过程中再次运用到锁相环。基带信号通过VCO振荡器后即成为FM信号，然后利用VCO构成的锁相环可以对FM信号进行解调。实验中需准确地调整好锁相环的中心频率，并且测量出锁相环的同步带与捕捉带，当捕捉带较宽时才能够更好地保证解调出FM信号。
使得我们对FM信号有了更加深刻的理解，对于通信原理的学习有着莫大的帮助，而且再一次加深了我们对锁相环功能的理解和运用。
实验六：
眼图
一．实验目的：
了解数字基带传输系统中“眼图”的观察方法及其作用。、
二．实验器材
PC机一台、TIMS实验平台、示波器等。
三．实验原理：
实际通信系统中，数字信号经过非理想的传输系统产生畸变，总是在不同程度上存在码间干扰的，系统性能很难进行定量的分析，常常甚至得不到近似结果。而眼图可以直观地估价系统码间干扰和噪声的影响，是常用的测试手段。
眼图分析中常用结论：
1)
最佳取样时刻应选择在眼睛张开最大的时刻；
2)
眼睛闭合的速率，即眼图斜边的斜率，表示系统对定时误差灵敏的程度，斜边愈陡，对定位误差愈敏感；
3)
在取样时刻上，阴影区的垂直宽度表示最大信号失真量；
4)
在取样时刻上，上下两阴影区的间隔垂直距离之半是最小噪声容限，噪声瞬时值超过它就有可能发生错误判决；
5)
阴影区与横轴相交的区间表示零点位置变动范围，它对于从信号平均零点位置提取定时信息的解调器有重要影响。
四．实验内容及结果：
（1）实验步骤:
1.将可调低通滤波器模块前面板上的开关置于NORM位置。
2.将主信号发生器的8.33kHzTTL电平的方波输入于线路码编码器的M.CLK端，经四分频后，由B.CLK端输出2.083kHz的时钟信号。
3.将序列发生器模块的印刷电路板上的双列直插开关选择“10”，产生长为256的序列码。
4.用双踪示波器同时观察可调节低通滤波器的输出波形及2.083kHz的时钟信号。并调节可调低通滤波器的TUNE旋钮及GAIN旋钮，已得到合适的限带基带信号。观察眼图。
实验连接电路如图6.1所示：
图6.1
（2)
实验结果：
1.
8.3kHz的TTL：
图6.2
2.经过线路吗编码器后的输出：
图6.3
3.眼图：
图6.4
五．问题及解决
这次实验开始我们遇到了比较大的困难就是：始终难以调出眼图。
为此，我们两人一直纠结很久，逐点检查了波形，结果发现都是正常的，所以一直不知道是错在了那里。后来，我们请教了调出来的同学，经过他的指点，我们发现原来是由于我们的线路码没有调整稳定，只有在线路码调整稳定时，才会出现正确的眼图。
六．思考题：
无
七．实验总结：
本次实验使我们不仅加深了对眼图形成过程的理解，同时我们又掌握了调整示波器出现正确眼图的方法。
我们体会到在学习过程中总会遇到各种困难，有的时候自己也很难解决，但是，我们要学会求助于别人，请教同学和老师来解决问题。
实验七：采样、判决
一．实验目的：
1.了解采样、判决在数字通信系统中的作用及其实现方法。
2.自主设计从限带基带信号中提取时钟、并对限带信号进行采样、判决、恢复数据的实验方案，完成实验任务。
二．实验器材
PC机一台、TIMS实验平台、示波器等
三．实验原理
在数字通信系统中的接收端，设法从接受滤波器输出的基带信号中提取时钟，用以对接受滤波器输出的基带信号在眼图睁开最大处进行周期性的瞬时采样，然后将各采样值分别与最佳门限进行比较做出判决、输出数据。
四．实验内容及结果：
（1）实验步骤
1.设计恢复时钟的实验方案。
2.按实验图7.1，将恢复时钟输入于判决模块的B.CLK时钟输入端（TTL电平）。将可调低通滤波器输出的基带信号输入于判决模块，并将判决模块印刷电路板上的波形选择开关SW1拨到NRZ-L位置，SW2开关拨到“内部”位置。
3.
用双踪示波器观察眼图及采样脉冲。调节判决模块前面板上的判决点旋钮，
使得在眼图睁开最大处进行采样、判决。对于NRZ-L码的最佳判决电平是零，判决输出的是TTL电平的数字信号。
图7.1
（2)实验结果:
1.采样脉冲和眼图：
图7.2
可以看出，在眼图睁开最大处采样
2.判决输出结果和原始序列码：
图7.3
上面为原始序列码，下面是采样判决输出
五．问题及解决：
首先，我们的问题出在时钟恢复上。我们开始一直并不知道该如何恢复时钟，后来实验书上前面AMI码的时钟恢复，得以恢复出正确的时钟。如图所示：
图7.4
其次，我们开始没有注意将采样脉冲在眼图睁开最大处，所以一直无法恢复出正常的信号，后来我们将眼图和采样脉冲同时观察时才发现这个问题，经过调整后采样出正确的信号。
六.思考题
对于滚降系数为a=1升余弦滚降的眼图，请示意画出眼图，标出最佳取样时刻和最佳判决门限。
最佳判决门限为0。眼图如图7.5所示
图7.5
七．实验总结：
通过这次实验，我们了解了采样、判决在数字通信系统中的作用及其实现方法，成功完成了实验任务。在数字通信系统中，时钟的提取、并且在沿途睁开最大处进行周期性的瞬间采样、通过最佳判决门限进行比较判决时十分重要的工作部分。在后来的实验中，很多也利用了这个实验中的采样、判决系统。
实验八：二进制通断键控（OOK）
一．实验目的
1.了解OOK信号的产生及其实现方法。
2.了解OOK信号波形和功率谱的特点及其测量方法。
3.了解OOK信号的解调及其实验方法。
二．实验器材
PC机一台、TIMS实验平台、示波器等
3．
实验原理
二进制通断键控（OOK）方式使以单极性不归零码序列来控制正弦载波的导通与关闭，如图所示：
SOOK(t)
×
b(t)
单极性不归零码序列
图8.1
对OOK信号的解调有相干解调和非相干解调两种：
×
载波提取
移相器
LPF
时钟提取
移相器
采样判决
SOOK(t)
图8.2
相干解调
包络检波
采样判决
时钟提取
移相器
SOOK(t)
图8.3
非相干解调
四．实验内容及结果：
1.OOK信号的产生：
（1）实验步骤：
1.按照实验框图8.1连接各个实验功能板。
2.用示波器观察各连接点的信号波形。
3.用频谱仪测量各点的功率谱（请将序列发生器模块印刷电路板上的双列直插开关拨到“11”，使码长为2048）。
图8.4
OOK的产生
（2）实验结果：
1.各点信号波形：
（1）8.3kHz序列：
（2）2.083kHz序列：
（3）
单极性不归零码序列：
（4）OOK信号：
2.
OOK信号的非相干解调
（1）实验步骤
1.按照实验框图8.5连接各个实验功能板。
2.用示波器观察各连接点波形。
3.请学生自主完成时钟提取、采样、判决的实验任务（需要注意的是，恢复时钟的相位要与发来信号的时钟相位一致）。
图8.5
OOK信号的非相干解调
（2）实验结果
1.OOK信号经过第一级矩形滤波输出：
2.
经过第二级可调LPF输出波形：
3.
采样点标记：
4.最终解调输出：
五.问题及解决
由于有了上一个实验关于时钟提取的经验，使得我们在说这个实验过程中比较顺利，没有发生比较大的问题。
六．思考题
对OOK信号的相干解调，如何进行载波提取？请画出原理框图及实验框图。
如果对OOK信号进行想干解调，就必须对载波进行提取，载波提取原理框图如下：
由于OOK信号中含有载频分量，所以在接收端可以使用VCO锁相环提取载波。
原理框图为下图8.6所示：
图8.6
七.实验总结
通过这次实验，我对OOK信号的产生和解调过程有了更加深刻的认识。解调的过程中使用时钟提取，与实验七相同。
这次实验的内容是OOK信号的产生及解调。OOK是以单极性不归零码序列来控制正弦载波的导通与关闭，产生原理较为简单。OOK信号的解调方式有相干及非相干两种。本实验采用的是非相干解调方式，较为简便。
实验十一:
信号星座（选作）
一．实验目的：
1.了解MPSK及MQAM的矢量表示式及其信号星座图。
2.掌握MPSK及MQAM信号星座的测试方法。
二．实验器材
PC机一台、TIMS实验平台、示波器等
三．实验原理
信号星座：N维信号空间中的M个点的集合，可用几何图形表示——
星座图，信号点矢量长度的平方=信号的能量，两点之间的距离：欧氏距离.
以MPSK信号为例：
四．实验内容及结果：
（1）实验步骤：
1.按照实验图11.1进行连接。
2.将序列发生器模块印刷电路板上的双列直插开关拨到“11”位置，产生长为2048的序列码。
3.将多电平编码器输出的I之路多电平信号及Q支路多电平信号分别接到示波器的X轴及Y轴上，调节示波器旋钮，可看到M=4、8、16的MPSK或MQAM信号星座。
图11.1
（2）实验结果：
1.4psk星座图：
2.8psk星座图：
3.16psk星座图：
4.4qam星座图：
5.8qam星座图：
6.16qam星座图：
五.问题及解决
本实验出现的问题在示波器的显示上，开始的时候，我们不知道如何利用示波器显示信号星座，后来，我们知道是将I路和Q路的信号分别接示波器的X和Y轴进行显示，最后显示出正确的星座图。
六．思考题：
1.请画出OOK，2PSK和正交2FSK信号的星座图。
OOK信号星座：
0
√E
2PSK信号星座：
-√E
√E
f2(t)
√E
2FSK信号星座：
f1(t)
√E
2.在相同点数M下，MPSK和MQAM谁具有更好的抗噪声能力？
在相同点数M下，MQAM具有更好的抗噪声能力。
七.实验总结
通过这次实验后我们深刻地理解了N维正交信号的映射关系，星座的形成原理，对于数字通信有了更清晰的认识。
这次实验是关于信号星座的。它是利用信号波形的矢量表示的工具，将M个能量有限信号波形相应地映射为N维正交信号空间中的M个点，在N维征缴信号空间中M个点的集合成为信号星座图。同时也学会了如何利用示波器，显示信号星座。
实验十二
低通信号的采样与重建
一．实验目的：
1.了解低通信号的采样及其信号重建的原理和实现方法。
2.测量各信号波形及振幅频谱。
二．实验器材
PC机一台、TIMS实验平台、示波器等
三．实验原理
低通信号的采样定理
一个频带受限于[0,f]的模拟信号，可以唯一地被采样周期TS不大于1/2f的采样序列所决定。
根据定理可知，如果对模拟信号均匀采样的速率不低于2f次/秒，则所得样值含有基带信号的全部信息，可以通过样值无失真的重建信号。
四．实验内容及结果：
（1）实验步骤
1.按照图12.1连接各模块。
2.用双踪示波器测量图中的各点信号波形，调节双脉冲发生器模块前面板上的“WIDTH”旋钮，使采样脉冲的脉冲宽度约为10us。
3.用频谱仪测量各信号的频谱，并加以分析。
图12.1
（2）实验结果
1.采样脉冲及其频谱：
2.
采样输出及其频谱：
3.重建信号及其频谱：
五.问题及解决
本实验比较简单，未出现大的问题。
六．思考题
1.若采样器的输入音频信号频率为5KHz，请问本实验的LPF的输出信号会产生什么现象？
采样频率为8.3KHZ，如果音频信号频率为5KHZ，则不满足奈奎斯特抽样定理，会造成抽样的频域混叠，不能够让信号重建。
2.如输入于本实验采样器的信号频谱如图2.13.4所示，（a）请画出其采样信号的振幅频谱图；（b）为了不失真恢复原基带信号，请问收端的框图如何改动？
采样信号的振幅频谱如下图所示：
为了不失真恢复原基带信号，收端的LPF带宽应该加宽，即选择LPF类型选择WIDE。
七．实验总结
通过这次实验后，我们充分了解了低通信号的采样及其信号重建的原理和实现方法，收获颇多。
这次实验室低通信号的采样与重建。这一节的内容以前学过的数字信号处理中有所涉及，所以在实验中也未遇到太大的问题。只要满足奈奎斯特抽样定理，则采样后的信号都可以被恢复出来。
53
篇2：南邮通信原理试卷98-09年
南邮通信原理试卷98-09年 本文关键词：试卷，原理，通信，南邮
南邮通信原理试卷98-09年 本文简介：南京邮电大学1998年硕士研究生考试通信系统原理试题南京邮电大学1999年硕士研究生考试通信系统原理试题南京邮电大学2000年硕士研究生考试通信系统原理试题南京邮电大学2001年硕士研究生考试通信系统原理试题南京邮电大学2002年硕士研究生考试通信系统原理试题南京邮电大学2003年硕士研究生考试通信
南邮通信原理试卷98-09年 本文内容：
南京邮电大学1998年硕士研究生考试通信系统原理试题
南京邮电大学1999年硕士研究生考试通信系统原理试题
南京邮电大学2000年硕士研究生考试通信系统原理试题
南京邮电大学2001年硕士研究生考试通信系统原理试题
南京邮电大学2002年硕士研究生考试通信系统原理试题
南京邮电大学2003年硕士研究生考试通信系统原理试题
南京邮电大学2004年硕士研究生考试通信系统原理试题
南京邮电大学2005年硕士研究生考试通信系统原理试题
南京邮电大学2006年硕士研究生考试通信系统原理试题
南京邮电大学2007年硕士研究生考试通信系统原理试题
南京邮电大学2008年硕士研究生考试通信系统原理试题
南
京
邮
电
大
学
2010年攻读硕士学位研究生入学考试
通信系统原理试题
注意事项：所有答案写在答题纸上，并标明每题的题号，计算题要求解题步骤完整，保持卷面整洁。
一、选择题（每题2分，共60分）
1、纠错码的应用可以改善通信系统的误码性能，但是付出的代价是______。
A）误码率
B）信噪比
C）效率
D）带宽
2、滚降滤波器信道的应用，是牺牲带宽，换取接收机________。
A）频带利用率
B）抗干扰性
C）抗噪声性
D）抗定时抖动能力
3、PCM信号的带宽是相应模拟信号带宽的______倍。
A）0.5
B）2
C）20
D）0.1
4、单音100%调制AM信号的制度增益约是______，SSB的制度增益是______。
A）2，2
B）2/3，1
C）1/3，2
D）1/9，1
5、下列不含离散谱只含连续谱的信号是____。
A）DPSK，AM
B）PSK，FSK
C）MSK，PSK
D）DSB，PSK
6、要传100kB的基带信号，无码间干扰100%滚降信道的带宽为______，这时频带利用率为______。
A）100kHz，2B/Hz
B）100kHz，1B/Hz
C）150kHz，2B/Hz
D）140kHz，2B/Hz
7、偶监督码的最小汉明距离为______，则最多可纠正______位错。
A）6，2
B）5，4
C）4，2
D）2，0
8、PCM3032系统帧长为______微秒，含码元个数为______位。
A）64，128
B）64，64
C）256，125
D）125，256
9、样值为-139个标准单位，则A律13折统量化编码的极性码为______，段落码为______。
A）0，110
B）1，100
C）1，101
D）0，100
10、准同步数字序列一次群帧结构含有______个非话路时障，故非话音比特的速率为______kbits/s。
A）30，2
B）2，128
C）2，64
D）32，2
11、电缆信道中继属于______信道，短波电离层信道属于______信道。
A）恒参，随参
B）恒参，时不变
C）恒参，恒参
D）恒参，定参
12、采用多进制信号传输二进制序列可以节省______，付出的代价是______。
A）功率，带宽
B）时间，复杂度
C）带宽，信噪比
D）时间，信噪比
13、MSK信号与PSK信号相比较其优势在于______，特别适合移动通信。
A）误码小
B）频谱集中于主瓣
C）容易实现调制解
D）含离散谱
14、恒参信道的不理想会引起信号的______，从而产生______。
A）高频失真，信号畸变
B）脉冲展宽，码间干扰
C）低频失真，相位失真
D）码间干扰，频率失真
15、数字通信的同步系统正常工作时处于______。
A）常态
B）维持态
C）捕捉态
D）保护态
16、模拟信号进行波形编码成为数字信号后______。
A）抗干扰性变弱
B）带宽变大
C）差错不可控制
D）功率变大
17、八进制数字信号的传码率是1000B，则传信率为______；如果传信率不变，则二进制传码率为______。
A）1600b/s，1200B
B）1600b/s，3200B
C）4800b/s，2400B
D）3000b/s，3000B
18、零均值广义平稳随机过程X(t)的直流功率是______。
A）E[X(T)]
B）E2[X(T)]
C）R(∞)
D）D[X(T)]
19、在均匀量化中量化间隔越______，量化信噪比就越______，传码率就越______。
A）小，大，大
B）大，大，小
C）小，小，小
D）小，小，大
20、窄带高斯噪声的包络服从______分布，而同相分量则服从______分布。
A）均匀，正态
B）瑞利，高斯
C）均匀，瑞利
D）不确定
21、一般来说______信道属于恒参信道。
A）射频
B）短波
C）对流层散射
D）微波视距中继
22、无线通信中的多径干扰不会引起______。
A）码间干扰
B）门限效应
C）频率选择性衰落
D）误码
23、模拟调制信号的制度增益从高到低的依次排列顺序是______。
A）AM，VSB，DSB，FM
B）AM，VSB，SSB，FM
C）FM，DSB，VSB，SSB
D）SSB，VSB，AM，FM
24、下列模拟通信系统中目前在广播中还在广泛使用的是______。
A）相干AM
B）DSB
C）FM
D）VSB
25、二进制第一类部分响应中预编码输出电平数是______个，相关编码输出电平数是______个。
A）8，4
B）2，3
C）4，8
D）7，4
26、AM信号中载波功率______用户信息，边带功率______用户信息。
A）承载，承载
B）不承载，不承载
C）承载，不承载
D）不承载，承载
27、ADPCM编码属于______。
A）线路编码
B）纠错编码
C）部分响应编码
D）信源编码
28、ASK信号的功率谱密度明显包括两部分，______和______。
A）离散谱，线谱
B）广义谱，谱线
C）离散谱，连续谱
D）连续谱，光谱
29、通常的模拟信号数字化包含的三步依次为______、______和______。
A）抽样，编码，量化
B）量化，抽样，编码
C）抽样，量化，编码
D）量化，编码，抽样
30、线路编码中的AMI码解决了______问题，但没有解决______问题。
A）码间干扰，噪声
B）误码率，误差传播
C）长连1，长连0
D）长连0，误码率
二、判断题（对的打√，错的打×，每题2分，共20分）
1、窄带高斯噪声的同相分量和正交分量是低通型的噪声。
2、残留边带信号由于残留了少部分的边带信号，所以解调时存在门限效应。
3、时域均衡器可以用可调的横向滤波器来实现。
4、信号幅度相等时，单极性数字基带系统性能要优于双极性系统的性能。
5、我们使用的手机可以发也可以接收信号，因此属于全双工通信方式。
6、线路编码一般采用双极性波形，这样就可以没有直流分量，可以更好的适应信道。
7、单音调频调制指数越小则信号带宽越大，系统的制度增益也越高。
8、在随参信道中，为了使信号基本不受频率选择性衰落的影响，要求信号的带宽大于多径衰落信道的相关带宽。
9、模拟通信可以采用编码加密，从而实现保密通信。
10、调制信道的数学模型是一个二对端（或多对端）的时变线性网络。
三、简答题（20分，每题4分）
1、试论述数字通信与模拟通信比较具备哪一些重要的优势。
2.什么匹配滤波器？试画出用匹配滤波器实现的二进制确知信号最佳接收机的结构。
2、
试论述线性编码即基带传输码型应该具备哪一些条件或要求。
4、
试论述调制的目的和意义是什么。
5、
位同步就是重建接收机的定时系统，试论述提取位同步的滤波法。
4、
（10分）1）画出第Ⅳ类（改进双二进制）部分响应收发系统框图；2）若输入码元为an，输出码元为bn，相关编码输出为cn，试写出相关编码、预编码和译码关系式；3）已知an序列为1001001，根据序列写出预编码、相关编码和译码序列（时间对准）。
五、（10分）10路语音信号（0-4KHz）进行512电平量化编码形成PCM，与10路以32KHz抽样增量调制（ΔM）信号进行时分复用（TDM）混合传输，求：1）TDM信号的速率；2）求TDM信号的帧长及每一帧所含ΔM信号的位数。
六、（10分）在MSK信号调制中已知码元速率为250千波特，载波频率为250千赫兹，现有数字序列-1+1+1-1，1）计算传信速率f1和f2假定f1大于f2；2）画出对应的MSK波形图；3）画出对应的附加相位θ(t)变化路径图。
七、（10分）在功率谱密度为n0/2的高斯白噪声下，设计一个与如图所示s(t)信号相匹配的滤波器，试求：1）求匹配滤波器的冲击响应和滤波器输出的波形；2）确定最大输出信噪比的时刻；3）给出正交信号的定义式，试画一个与该信号正交的信号s2(t)的草图。
八、（10分）若2DPSK系统的码元速率为2kB，载频为4kHz，接收机输入噪声的双边功率谱密度为n0/2-10-10W/Hz，1）若传送的信息为101101试画2DPSK波形示意图（要求序列与波形时间对准）；2）求2DPSK信号的带宽；3）若要求误码率不大于Pe=10-5且采用相干差分解调，试求解调器输入端所要求的最小输入信号功率。
篇3：北邮通信原理软件实验报告
北邮通信原理软件实验报告 本文关键词：北邮，原理，实验，通信，报告
北邮通信原理软件实验报告 本文简介：通信原理软件实验实验报告学院：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=[
北邮通信原理软件实验报告 本文内容：
通信原理软件实验
实验报告
学院：
信息与通信工程学院
班级：
@@@@@@@@@@
姓名：
exec
f2t.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
xset(
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
)
ylabel(
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。由于有了课件上的实例编程，所以对它们研究一番要编出相关程序也不是难事。这个实验给了我一种比课本上的理论更深的体会，因为这里的信号频率有多个，当画出信号波形的时候，我观察到了直观的多频信号形成的调制信号，这比书本上的公式来的深刻得多。而当调制的时候，我还专门研究了一下各种调制波形的形状，考虑了它们的形成与信号有什么关联。由于之前研究调幅都是在单频信号的情况下，而这里是多频率，所以这对我对调幅的理解十分有帮助。
实验二
假设基带信号，载波频率为40kHz，仿真产生FM信号，观察波形与频谱，并与卡松公式做对照。FM的频率偏移常数为5kHz/V。（编程）
1、源代码：
//m(t)=sin(2000*pi*t)+2cos(1000*pi*t)+4sin(500*pi*t+pi/3),fc=40KHz,Kf=5kHz/V，仿真产生FM，观察频谱和波形
//初始化参数设置
clear
all;
exec
t2f.sci;
exec
f2t.sci;
xdel(winsid());
//关闭所有图形窗口
fs=4000;
//采样速率
T=16;
//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;
fm2=0.5;
fm3=0.25;
fc=40;
Kf=5;
//频偏常数
//仿真计算
m1=sin((2*%pi)*fm1*t);
phi1=(2*%pi)*Kf*cumsum(m1)*dt;
//cumsum函数为求累积和，相当于积分
m2=2*cos((2*%pi)*fm2*t);
phi2=(2*%pi)*Kf*cumsum(m2)*dt;
m3=4*sin((2*%pi)*fm3*t+%pi/3);
phi3=(2*%pi)*Kf*cumsum(m3)*dt;
s=cos((2*%pi)*fc*t+phi1+phi2+phi3);
//FM信号时域表达式
S=t2f(s,fs);
//FM信号频域表达式
m=sin(2*%pi*fm1*t)+2*cos(2*%pi*fm2*t)+4*sin(2*%pi*fm3*t+%pi/3);
//调制信号表达式
M=t2f(m,fs);
//绘图
//FM已调信号
xset(
window,1)
plot(f,abs(S))
title(
FM信号频谱
)
xlabel(
f
)
ylabel(
S(f)
)
mtlb_axis([-80,80,0,max(abs(S))]);
xset(
window,2)
plot(t,s)
title(
FM信号波形
)
xlabel(
t
)
ylabel(
s(t)
)
mtlb_axis([0,3,-2,2]);
//调制信号
xset(
window,3)
plot(f,abs(M))
title(
m(t)信号频谱
)
xlabel(
f
)
ylabel(
S(f)
)
mtlb_axis([-5,5,0,max(abs(M))]);
xset(
window,4)
plot(t,m)
title(
m(t)信号波形
)
xlabel(
t
)
ylabel(
m(t)
)
mtlb_axis([-8,8,-6,8]);
2、画出的波形：
1）m(t)信号：
2）
m(t)信号频谱：
3）
FM信号：
4）FM信号频谱：
3、
实验心得：
调频实验延续实验一的风格，信号采用了多频率。记得刚开始画出信号波形图的时候我都以为自己弄错了，因为之前很少观察符合频率波的波形，所以一下子难以接受，为什么它是这样子的呢？在一番观察验证之后，我的观念很快就调整过来，这对我是一个启发，因为我们所研究的真实信号一定是多频率的，所以当我们使用单频信号研究透了某个调制解调原理之后，一定要使用多频信号再去仿真研究一下，因为这时候所做的工作才是更加符合真实情况的。之后我观察了调制信号的波形图与频谱图，发现的确和单频信号产生的调制信号有很大的区别。
实验三
通过仿真测量占空比为25%、50%、75%以及100%的单双极性归零码波形及其功率谱。（编程）
1、源代码：
clear
all;
exec
t2f.sci;
exec
f2t.sci;
L=32;
//每个码元采样点数
N=2^13;
//总采样点数
M=N/L;
//码元数
Rb=2;
//码元速率
Ts=1/Rb;
//比特间隔
fs=L/Ts;
//采样速率
T=N/fs;
//截断时间
Bs=fs/2;
//系统带宽
t=-T/2+[0:N-1]/fs;
//时域采样点
f=-Bs+[0:N-1]/T;
//频域采样点
EP1=zeros(1,N);
EP2=zeros(1,N);
L0=input(
您所需的占空比是？（输入0~1范围内的数）：
)
for
loop=1:1000
tmp1=zeros(L,M);
tmp2=zeros(L,M);
a=(rand(1,M)>0.5)+0;
//单极性序列
b=sign(a-0.5);
//双极性序列
L1=L*L0;
//L0是占空比
//单极性码
tmp1([1:L1],:)=ones(L1,1)*a;
s1=tmp1(:)
;
S1=t2f(s1,fs);
//样本信号的功率谱密度
P1=abs(S1).^2/T;
//随机过程的功率谱是各个样本功率谱的数学期望
EP1=EP1*(1-1/loop)+P1/loop;
//双极性
tmp2([1:L1],:)=ones(L1,1)*b;
s2=tmp2(:)
;
S2=t2f(s2,fs);
//样本信号的功率谱密度
P2=abs(S2).^2/T;
//随机过程的功率谱是各个样本功率谱的数学期望
EP2=EP2*(1-1/loop)+P2/loop;
end
xset(“window“,1)
plot(t,s1)
set(gca(),“grid“,[1,1])
title(
单极性码时域图
)
xlabel(
t
)
ylabel(
S(t)
)
mtlb_axis([-3,3,-1.5,1.5]);
xset(“window“,2)
plot(f,10*log10(EP1+%eps))
set(gca(),“grid“,[1,1])
title(
单极性码功率谱图(dB)
)
xlabel(
f
)
ylabel(
功率
)
xset(“window“,3)
plot(t,s2)
set(gca(),“grid“,[1,1])
title(
双极性码时域图
)
xlabel(
t
)
ylabel(
S(t)
)
mtlb_axis([-3,3,-1.5,1.5]);
xset(“window“,4)
plot(f,10*log10(EP2+%eps))
set(gca(),“grid“,[1,1])
title(
双极性码功率谱图(dB)
)
xlabel(
f
)
ylabel(
功率
)
2、波形图：
1）占空比为25%单极性归零码波形及其功率谱。
2）
占空比为25%双极性归零码波形及其功率谱。
通过1）2）组对比发现，双极性归零码的功率谱没有离散的冲激，而单极性功率谱则有，这是因为单极性信号的均值不为零。
3）
占空比为50%单极性归零码波形及其功率谱。
4）
占空比为50%双极性归零码波形及其功率谱。
5）
占空比为75%单极性归零码波形及其功率谱。
6）
占空比为75%双极性归零码波形及其功率谱。
当信号占空比增大，可以发现对应的信号功率谱变得更加密集。
7）
占空比为100%单极性归零码波形及其功率谱。
8）
占空比为100%双极性归零码波形及其功率谱。
占空比为100%的单极性信号功率谱只在频率为0处有冲激，这是因为其余离散冲激刚好位于零点，所以看不出来。
3、
实验心得：
这次实验比较简单，虽然数据较多，但是原理相同。通过实验，我主要是对比了单双极性信号波形以及信号功率谱之间的区别，比较了不同占空比的信号的功率谱之间的区别。
实验四
利用编程实现数字基带传输系统（参考第2章编程语法-实验题-附录.pdf中例5）
1）画出发送端输入码序列波形和功率谱、发送滤波器输出波形和功率谱
2）画出接收端采样判决后码序列波形和功率谱、接收滤波器输出波形和功率谱
3）画出接收滤波器输出信号眼图（在升余弦滚将系数分别为0、0.5、1的情况下）
4）分别画出升余弦滚将系数为0、0.5、1，采样判决点在眼图最大处的系统的实际误码曲线（Pe~s/n0曲线），并在同坐标系中画出理论误码曲线
5）改变采样点重复1）~4）。
1、源代码：
clear
all
exec
t2f.sci
;
exec
f2t.sci
;
function
eyes(result,L,Na)
N=length(result);
tt=0:1:Na*L;
set(gca(),“auto_clear“,“off“)
for
jj=1:Na*L:N-Na*L
plot(tt,result(jj:jj+Na*L));
end
set(gca(),“auto_clear“,“on“)
endfunction
k=input(
请输入采样点数2^k:（输入k值）
);//输入采样点数
aa=0.5;
N=2^k;
L=8;
M=N/L;
Rs=2;
//码率2Mbps
Ts=1/Rs;
//码元间隔
dt=Ts/L;
//时域采样间隔
fs=1/dt;
df=1/(N*dt);
//频域采样间隔
T=N*dt;
//截断时间
Bs=N*df/2;
//系统带宽
t=[-T/2+dt/2:dt:T/2];
//时域横坐标
f=[-Bs+df/2:df:Bs];
//频域横坐标
alpha=input(
所需要的滚降系数是（0~1范围）：
);
//
设置滚降系数
Hcos=zeros(1,N);
//
升余弦滤波器算法
i1=find(abs(f)>(1-alpha)/(2*Ts)
Hcos(i1)=Ts/2*(1+cos(%pi*Ts/alpha*(abs(f(i1))-(1-alpha)/(2*Ts))));
i2=find(abs(f)<=(1-alpha)/(2*Ts));
Hcos(i2)=Ts;
//接受及发送的根升余弦滤波器
GT=sqrt(Hcos);
GR=GT;
//
for
loop1=1:20;
//用来改变信噪比的循环，方便之后画信噪比-误码率曲线
Eb_N0(loop1)=(loop1-1);
//
信噪比
eb_n0(loop1)=10^(Eb_N0(loop1)/10);
EP=1;
n0=EP/eb_n0(loop1);
//信道的噪声谱密度
sita=n0*Bs;
//
信道中噪声功率
n_err=0;
//
误码数
EP1=1;//发送序列功率谱
EP2=1;//zeros(1,N);
EP3=1;///经过接收滤波器后信号功率谱
for
loop2=1:20;
//用来平均累计运算求功率谱
b=sign(rand(1,M,“normal“));
s=zeros(1,N);
//产生冲激序列
s(L/2:L:N)=b/dt;
//发送序列
SS=t2f(s,fs);
//序列傅氏变换
P=abs(SS).^2/T;
//序列功率谱密度
EP1=EP1*(1-1/loop2)+P/loop2;
//序列功率谱
S2=SS.*GT;
//
//信道的傅式变化
s2=real(f2t(S2,fs));
//PAM信号
P2=abs(S2).^2/T;
//PAM信号功率谱密度
EP=EP*(1-1/loop2)+P2/loop2;
////PAM信号功率谱
nr=sqrt(sita)*rand(1,N,“normal“);
//
信道噪声
sr=s2+nr;
//
PAM信号经过信道传输加噪声
SR=t2f(sr,fs);//加噪信号傅氏变换
S=SR.*GR;
//经过接收滤波器后信号傅氏变换
PS=abs(S).^2/T;
//
EP3=EP3*(1-1/loop2)+PS/loop2;
//经过接收滤波器后信号功率谱
sout=real(f2t(S,fs));//采样判决前信号
y=sout(L/2:L:N);
//
信号采样
bb=sign(y);
//
判决
s3=zeros(1,N);
s3(L/2:L:N)=bb/dt;
//
最后解码输出的信号
BB=t2f(s3,fs);
PB=abs(BB).^2/T;
EP2=EP2*(1-1/loop2)+PB/loop2;
//解码输出的信号功率谱
n_err=n_err+length(find(bb~=b));////错误累计
end
Pe(loop1)=n_err/(M*loop2);
xset(“window“,10)
plot(Eb_N0,log10(Pe+%eps),g
);
//Pe~Eb/N0
曲线画图
xlabel(
Eb/N0
);ylabel(
Pe
);title(“Pe~Eb/N0曲线“);
eb_n0=10.^(Eb_N0/10);
set(gca(),“auto_clear“,“off“)
plot(Eb_N0,log10(0.5*erfc(sqrt(eb_n0))));
mtlb_axis([0,15,-3.5,0]);
xlabel(
Eb/N0
)
ylabel(
Pe
)
legend(
实际的,理论的
);
set(gca(),“auto_clear“,“on“)
end
xset(“window“,1)
plot(f,EP1)
title(“序列功率谱“)
xlabel(“f(kHz)“)
ylabel(“功率谱(W/kHz)“)
mtlb_axis([-2,2,0,max(EP1)])
xgrid
xset(“window“,2)
plot(t,s)
title(“发送序列“)
xlabel(“t(ms)“)
ylabel(“s(t)(V)“)
mtlb_axis([0,5,-2,2])
xgrid
xset(“window“,3)
plot(f,EP)
title(“发送PAM信号功率谱“)
xlabel(“f(kHz)“)
ylabel(“功率谱(W/kHz)“)
mtlb_axis([-2,2,0,max(EP)])
xgrid
xset(“window“,4)
plot(t,s2)
title(“发送的PAM信号波形“)
xlabel(“t(ms)“)
ylabel(“s2(t)(V)“)
mtlb_axis([0,5,-2.5,2.5])
xgrid
xset(“window“,5)
plot(t,s3)
title(“采样后的信号波形“)
xlabel(“t(ms)“)
ylabel(“y(t)(V)“)
mtlb_axis([0,5,-2,2])
xgrid
xset(“window“,6)
plot(f,EP2)
title(“采样后的信号功率谱“)
xlabel(“f(kHz)“)
ylabel(“功率谱(W/kHz)“)
mtlb_axis([-2,2,0,max(EP2)])
xgrid
xset(“window“,7)
plot(t,sout)
title(“接收滤波器输出波形“)
xlabel(“t(ms)“)
ylabel(“y(t)(V)“)
mtlb_axis([0,5,-2,2])
xgrid
xset(“window“,8)
plot(f,EP3)
title(“通过接收滤波器后信号的功率谱“)
xlabel(“f(kHz)“)
ylabel(“功率谱(W/kHz)“)
mtlb_axis([-2,2,0,max(EP3)])
xgrid
xset(“window“,9)
title(“接收眼图“)
eyes(sout,L,3)
xgrid
2、实验结果
1）画出发送端输入码序列波形和功率谱、发送滤波器输出波形和功率谱(采样点为8192)。
发送端输入码序列波形和功率谱：
发送滤波器输出波形和功率谱：
2）
画出接收端采样判决后码序列波形和功率谱、接收滤波器输出波形和功率谱：
接收滤波器输出波形和功率谱：
接收端采样判决后码序列波形和功率谱：
3）
画出接收滤波器输出信号眼图（在升余弦滚将系数分别为0、0.5、1的情况下）
滚降系数为0:
滚降系数为0.5:
滚降系数为1:
4）
分别画出升余弦滚将系数为0、0.5、1，采样判决点在眼图最大处的系统的实际误码曲线（Pe~s/n0曲线），并在同坐标系中画出理论误码曲线.
滚降系数为0:
滚降系数为0.5:
滚降系数为1:
5）改变采样点重复1）~4）（将采样点改为1024）：
l
画出发送端输入码序列波形和功率谱、发送滤波器输出波形和功率谱
发送端输入码序列波形和功率谱：
发送滤波器输出波形和功率谱：
l
画出接收端采样判决后码序列波形和功率谱、接收滤波器输出波形和功率谱
接收滤波器输出波形和功率谱：
接收端采样判决后码序列波形和功率谱：
l
画出接收滤波器输出信号眼图（在升余弦滚将系数分别为0、0.5、1的情况下）
升余弦滚将系数分别为0：
升余弦滚将系数分别为0.5：
升余弦滚将系数分别为1：
4）分别画出升余弦滚将系数为0、0.5、1，采样判决点在眼图最大处的系统的实际误码曲线（Pe~s/n0曲线），并在同坐标系中画出理论误码曲线
升余弦滚将系数分别为0：
升余弦滚将系数分别为0.5：
升余弦滚将系数分别为1：
3、
思考题：
（1）数字基带系统中的升余弦滚降滤波器对输入信号进行的什么处理？结合实验1）和2）的实验结果，从频域和时域的角度叙述。
答：升余弦滚降滤波器对信号进行滤波，使其频谱边缘变成升余弦形状，当进行时域采样时，频域进行周期性拓展，而升余弦形状能够使得周期性的频谱重叠后变成近似滤波之前的频谱。也就是说，信号等效为经过一个无限带宽的滤波器，频谱受到影响很小，那么再经过一个相同的升余弦滤波器就可以比较准确地恢复出原信号经过发送滤波器之前的频谱，也就是原信号的频谱，从而大大减小码间干扰，准确地恢复原信号。
（2）根据实验3）的实验结果，分析滚降系数大小对眼图清晰度和眼睛大小的影响。
答：滚降系数越大，眼图越清晰，眼睛睁得越大。
（3）
比较并分析实验5）与实验1）~4）结果的异同。
答：更改采样点数，图形大致相同，但是由于采样点数减少，图形失真图形失真图形失真图形失真情况相对明显，眼图质量降低。
（4）
结合数字基带传输系统结果分析滚降系数大小与误码性能、信道带宽的关系。
答：滚降系数越大，信道带宽越宽。从实验获得的数据看，改变滚降系数对误码率不产生影响。但是可能是由于发送码的原因导致对误码率影响不明显。
（5）
计算机仿真精度与哪些因素有关？
答:总采样点数、码元采样点数、时域采样密度、频域采样密度
利用模块实现扩展实验
1、
QPSK调制与解调：
1、
调制框图：
2、
调制信号产生：
3、
解调框图：
4、
将解调部分组合为超级模块：
5、
解调结果：
2、
数字基带传输系统（综合类）
1、
方法一（只用模块实现）：
l
实现框图：
l
发送序列频谱：
l
基带解调信号频谱：
l
对接收信号模拟采样
l
示波器输出：
l
眼图输出：
2、
方法二（用编程实现升余弦滤波器模块）：
l
实现框图：
l
Context中程序：
在
Diagram菜单中的Context中对这个符号进行预先定义。
在本次系统设计中，需要在【Diagram】中的“Context”中进行如下内容设置：*******t2f****************************
function
X=t2f(x)
H=fft(x);
X=[H(mtlb_imp(mtlb_a(N/2,1),N)),H(mtlb_imp(1,N/2))]*dt;
endfunction*******f2t*****************************
function
x=f2t(X)
S
=
[X(mtlb_imp(mtlb_a(N/2,1),N)),X(mtlb_imp(1,N/2))];
x
=
ifft(S)/dt;
endfunction***************************************
dt=0.01;
//时域采样间隔
L=32;
//每个码元周期的抽样点数
M=16;
//码元数
N=L*M;
//总的抽样点数
Ts=L*dt;
//码元间隔
Rb=1/Ts;
//码元速率
df=1/(N*dt);
//频域采样间隔
T=N*dt;
//截断时间
Bs=N*df/2;
//系统带宽
alpha=0.5;
//滚降系数
t
=
linspace(-T/2,T/2,N);
//频域横坐标
f
=
linspace(-Bs,Bs,N)+%eps;
//时域横坐标
//升余弦信道
hr1
=
sin(%pi*t/Ts)./(%pi*t/Ts);
hr2
=
cos(((alpha*%pi)*t)/Ts)./(1-(((2*alpha)*t)/Ts).^2);
hr
=
hr1.*hr2;
//升余弦脉冲波形
HR
=
abs(t2f(hr));
//升余弦脉冲的傅式变换
GT
=
sqrt(HR);
GR
=
GT;
//最佳系统的发送接收滤波器的傅式变换
l
Sending
Filter内模块结构以及程序：
需要在Scifunc模块写入以下程序：
function
X=t2f(x)
H=fft(x);
X=[H(mtlb_imp(mtlb_a(N/2,1),N)),H(mtlb_imp(1,N/2))]*dt;
endfunction
///////////////////////////////
function
x=f2t(X)
S
=
[X(mtlb_imp(mtlb_a(N/2,1),N)),X(mtlb_imp(1,N/2))];
x
=
ifft(S)/dt;
endfunction
///////////////////////////////
u=u1
;
S=t2f(u);
S1=S.*GT;
y=real(f2t(S1));
y1=y
l
Receiving
Filter内模块结构（与Sending
Filter相同）以及程序：
function
X=t2f(x)
H=fft(x);
X=[H(mtlb_imp(mtlb_a(N/2,1),N)),H(mtlb_imp(1,N/2))]*dt;
endfunction
///////////////////////////////
function
x=f2t(X)
S
=
[X(mtlb_imp(mtlb_a(N/2,1),N)),X(mtlb_imp(1,N/2))];
x
=
ifft(S)/dt;
endfunction
///////////////////////////////
u=u1
;
SR=t2f(u);
SR1=SR.*GR;
y=real(f2t(SR1));
y1=y
;
l
输出结果：
l
输出眼图：
3、
实验心得：
拓展实验还是围绕数字基带系统展开的，所以我主要集中精力在功能的实现上，因为实验中包括了如何使用编程来实现模块功能的实现，而之前这种方法在基础模块实验中是没有用过的，这对我使用软件的能力也有很大的提高。同时，到了这一步，我已经能够熟练运用基带传输的理论知识了，但是我的理解还是不全面，所以拓展实验让我全方位多角度认识了基带传输。
50
