基于SYSTEMVIEW通信原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告

/北京郵電大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告題目：基于SYSTEMVIEW通信原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告班級(jí)：2011211126專業(yè)：信息工程姓名：序號(hào)：27成績(jī)：實(shí)驗(yàn)一：驗(yàn)證抽樣定理實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆粘闃佣ɡ?.通過時(shí)域頻域波形分析系統(tǒng)性能二、實(shí)驗(yàn)原理低通濾波器頻率與m〔t相同三、實(shí)驗(yàn)步驟1.要求三個(gè)基帶信號(hào)相加后抽樣,然后通過低通濾波器恢復(fù)出原信號(hào)。2.連接各模塊完成系統(tǒng),同時(shí)在必要輸出端設(shè)置觀察窗。3.設(shè)置各模塊參數(shù)。三個(gè)基帶信號(hào)的頻率從上到下分別設(shè)置為11hz、20hz、29hz。抽樣信號(hào)頻率設(shè)置為40hz、120hz、250hz。將低通濾波器頻率設(shè)置為30hz,則將恢復(fù)第三個(gè)信號(hào)進(jìn)行系統(tǒng)定時(shí)設(shè)置,起始時(shí)間設(shè)為0,終止時(shí)間設(shè)為1s.抽樣率設(shè)為1khz。觀察基帶信號(hào)、抽樣后的信號(hào)、最終恢復(fù)的信號(hào)波形四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果下邊所示三個(gè)圖分別為抽樣頻率是120hz<剛好等于兩倍信號(hào)頻率>,250hz〔>120hz,40hz<<120hz時(shí)輸入與輸出信號(hào)的波形圖。等于50HZ時(shí)等于120HZ時(shí)等于250HZ時(shí)五、實(shí)驗(yàn)討論由上圖可知,當(dāng)抽樣信號(hào)頻率大于等于兩倍輸入信號(hào)的頻率時(shí),所得到的輸出信號(hào)波形無失真。當(dāng)抽樣信號(hào)頻率小與兩倍輸入信號(hào)的頻率時(shí),輸出波形有較大失真。這恰能驗(yàn)證了抽樣定理,達(dá)到了實(shí)驗(yàn)的目的。六、實(shí)驗(yàn)建議、意見通過這次實(shí)驗(yàn),我進(jìn)一步了解了抽樣定理的意義和作用,同時(shí)也學(xué)習(xí)了systemview軟件的一些用法,了解了軟件的一些基本的功能。對(duì)于抽樣定理,我加深的認(rèn)識(shí)是,在實(shí)驗(yàn)中通過設(shè)置采樣頻率和低通濾波器的頻率這,將理論知識(shí)用到了實(shí)際去,并且也理解了抽樣定理的原理。實(shí)驗(yàn)二:奈奎斯特第一準(zhǔn)則實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?理解無碼間干擾數(shù)字基帶信號(hào)的傳輸；〔2掌握升余弦滾降濾波器的特性；〔3通過時(shí)域、頻域波形分析系統(tǒng)性能。二、實(shí)驗(yàn)原理在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中,碼元是按照一定的間隔發(fā)送的,接收端只要能夠正確地恢復(fù)出幅度序列,就能夠無誤地恢復(fù)傳送的信號(hào)。因此,只需要研究如何使波形在特定的時(shí)刻無失真,而不必追求整個(gè)波形不變。奈奎斯特準(zhǔn)則提出：只要信號(hào)經(jīng)過整形后能夠在抽樣點(diǎn)保持不變,即使其波形已經(jīng)發(fā)生了變化,也能夠在抽樣判決后恢復(fù)原始的信號(hào),因?yàn)樾畔⑼耆謴?fù)攜帶在抽樣點(diǎn)幅度上。奈奎斯特準(zhǔn)則要求在波形成形輸入到接收端的濾波器輸出的整個(gè)傳送過程傳遞函數(shù)滿足：,其充分必要條件是x<t>的傅氏變換X<f>必須滿足奈奎斯特準(zhǔn)則還指出了信道帶寬與碼速率的基本關(guān)系。即RB=1/TB=2?N=2BN。式中Rb為傳碼率,單位為比特/每秒〔bps。fN和BN分別為理想信道的低通截止頻率和奈奎斯特帶寬。上式說明了理想信道的頻帶利用率為RB/BN=2。在實(shí)際應(yīng)用中,理想低通濾波器是不可能實(shí)現(xiàn)的,升余弦濾波器是在實(shí)際中滿足無碼間干擾傳輸?shù)某湟獥l件,已獲得廣泛應(yīng)用的濾波器。升余弦濾波器的帶寬為：。其中,α為滾降系數(shù),0≤α≤1,三、實(shí)驗(yàn)步驟根據(jù)奈奎斯特準(zhǔn)則,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證奈奎斯特第一準(zhǔn)則的仿真系統(tǒng),同時(shí)在必要輸出端設(shè)置觀察窗。設(shè)計(jì)圖如下在信道帶寬一定的條件下,首先在無噪聲的情況下,分別觀察輸入信號(hào)與輸出信號(hào)特性。在信道帶寬一定的條件下,加入噪聲,觀察輸入信號(hào)、輸出信號(hào)波形；四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果1.在沒有輸入噪聲的時(shí)候,各個(gè)信號(hào)的輸出波形圖如下其中左上為基帶信號(hào),右下為輸出信號(hào)。2.在信道帶寬B一定的條件下,無噪聲時(shí),提高信源速率觀察輸入與輸出信號(hào)波形如圖：此時(shí)信道帶寬不滿足奈奎斯特帶寬,輸出波形與輸入波形明顯不一致3.在設(shè)置輸入噪聲〔標(biāo)準(zhǔn)差為1V時(shí),各個(gè)信號(hào)的輸出波形如圖其中左上為基帶信號(hào),右下為輸出信號(hào)。由圖可知,在有輸入噪聲干擾的情況下輸出波形存在誤碼。在最大抽樣時(shí)刻的眼圖五、實(shí)驗(yàn)討論在沒有噪聲干擾時(shí),由圖可知輸出信號(hào)可以無失真還原出基帶信號(hào)?！灿捎谟袝r(shí)延,可對(duì)比0.6秒處附近的信號(hào)波形,兩個(gè)較寬的方波附近基本相同在參數(shù)設(shè)置方面,基帶信號(hào)頻率為100hz,升余弦濾波器的滾降因子為0.5,信道限帶為75hz。剛好滿足無碼間干擾的最大抽樣時(shí)刻。在信道帶寬一定的條件下,將輸入信號(hào)的傳輸速率增大一倍,為20hz,觀察輸入信號(hào)、輸出信號(hào)波形；此時(shí)信道帶寬不滿足奈奎斯特帶寬,輸出波形與輸入波形明顯不一致在設(shè)置噪聲干擾時(shí),由圖可知,在有輸入噪聲干擾的情況下輸出波形存在誤碼。六、實(shí)驗(yàn)建議、意見通過這次實(shí)驗(yàn),我在通原理論的基礎(chǔ)上又比較系統(tǒng)地了解了奈奎斯特抽樣定理,在做實(shí)驗(yàn)仿真時(shí)總會(huì)遇到各種問題,在這種情況下就會(huì)努力找到最佳路徑解決問題,無形間提高了我們的動(dòng)手和動(dòng)腦能力,并且同學(xué)之間還能相互探討,相互促進(jìn)吧。通過實(shí)驗(yàn)我也知道了平時(shí)所學(xué)如果不加以實(shí)踐的話等于紙上談兵。在實(shí)驗(yàn)中我們對(duì)濾波帶寬、階數(shù)等參數(shù)進(jìn)行不同設(shè)置,特別好地從不同方面、深入地理解通信的知識(shí)。實(shí)驗(yàn)三：16QAM調(diào)制與解調(diào)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握正交幅度調(diào)制的基本原理；2掌握正交幅度相干解調(diào)的原理3通過時(shí)域、頻域波形以及信號(hào)的星座圖分析系統(tǒng)性能。二、實(shí)驗(yàn)原理1．MQAM的調(diào)制原理輸入的二進(jìn)制序列經(jīng)過串并變換器,輸出為速率減半的兩路并行序列,再分別經(jīng)過2電平到L電平的變換,形成L電平的基帶信號(hào),再分別對(duì)同相載波和正交相乘,最后將兩路信號(hào)相加,得到MQAM信號(hào)2.MQAM信號(hào)的解調(diào)原理MQAM信號(hào)采用正交相干解調(diào)方法。解調(diào)器的輸入信號(hào)與本地恢復(fù)的兩個(gè)正交載波相乘后,經(jīng)低通濾波器輸出兩路多電平基帶信號(hào)。多電平判決器對(duì)多電平基帶信號(hào)進(jìn)行判決,再經(jīng)并串變換器輸出。MQAM的解調(diào)原理框圖,如圖。三、實(shí)驗(yàn)步驟1.設(shè)計(jì)仿真系統(tǒng)3.仿真,觀察波形信號(hào)、16QAM星座圖、眼圖4.無噪聲情況下增加低通濾波器的帶寬,觀察波形信號(hào)、16QAM星座圖、眼圖5.將高斯噪聲標(biāo)準(zhǔn)差增大為1v,然后逐漸增大低通濾波器帶寬,觀察波形信號(hào)、16QAM星座圖、眼圖實(shí)驗(yàn)結(jié)果〔1觀察無噪聲時(shí),16QAM信號(hào)波形及星座圖16QAM星座圖星座圖能量較規(guī)整,誤碼率相對(duì)較低。眼圖眼圖較清晰,眼睛睜開較大,表明碼間干擾較?。弧?分別通過眼圖和星座圖觀察噪聲對(duì)16QAM信號(hào)的影響增加噪聲標(biāo)準(zhǔn)差為1V時(shí),16QAM星座圖和眼圖如下星座圖能量雜亂,誤碼率較高。眼圖眼睛睜開較小,表明碼間干擾較大；〔3改變帶寬時(shí),通過眼圖和星座圖觀察噪聲對(duì)16QAM信號(hào)的影響帶寬為20hz時(shí)16QAM星座圖和眼圖如下帶寬為50hz時(shí)16QAM星座圖和眼圖如下從以上圖的對(duì)比可知,同等帶寬下,增大噪聲時(shí),帶寬越大星座圖變化的越明顯。同等噪聲下,增大帶寬時(shí),帶寬越接近基帶信號(hào)速率,抗噪性越好。實(shí)驗(yàn)討論在無噪情況下,眼圖較清晰,眼睛睜開較大,表明碼間干擾較小,星座圖能量較規(guī)整,誤碼率相對(duì)較低。在有噪情況下,眼圖較,眼睛睜開較小,表明碼間干擾較大,星座圖能量雜亂,誤碼率較高?？梢?噪聲對(duì)系統(tǒng)性能有一定影響。同等噪聲下,增大帶寬時(shí),帶寬越接近基帶信號(hào)速率,抗噪性越好。六、實(shí)驗(yàn)建議、意見通過這次實(shí)驗(yàn),我在通原理論的基礎(chǔ)上又比較系統(tǒng)地了解了16QAM的調(diào)制與解調(diào),在做實(shí)驗(yàn)仿真時(shí)總會(huì)遇到各