基于SYSTEMVIEW通信原理實驗報告

/北京郵電大學(xué)實驗報告題目：基于SYSTEMVIEW通信原理實驗報告班級：2011211126專業(yè)：信息工程姓名：序號：27成績：實驗一：驗證抽樣定理實驗?zāi)康恼莆粘闃佣ɡ?.通過時域頻域波形分析系統(tǒng)性能二、實驗原理低通濾波器頻率與m〔t相同三、實驗步驟1.要求三個基帶信號相加后抽樣,然后通過低通濾波器恢復(fù)出原信號。2.連接各模塊完成系統(tǒng),同時在必要輸出端設(shè)置觀察窗。3.設(shè)置各模塊參數(shù)。三個基帶信號的頻率從上到下分別設(shè)置為11hz、20hz、29hz。抽樣信號頻率設(shè)置為40hz、120hz、250hz。將低通濾波器頻率設(shè)置為30hz,則將恢復(fù)第三個信號進(jìn)行系統(tǒng)定時設(shè)置,起始時間設(shè)為0,終止時間設(shè)為1s.抽樣率設(shè)為1khz。觀察基帶信號、抽樣后的信號、最終恢復(fù)的信號波形四、實驗結(jié)果下邊所示三個圖分別為抽樣頻率是120hz<剛好等于兩倍信號頻率>,250hz〔>120hz,40hz<<120hz時輸入與輸出信號的波形圖。等于50HZ時等于120HZ時等于250HZ時五、實驗討論由上圖可知,當(dāng)抽樣信號頻率大于等于兩倍輸入信號的頻率時,所得到的輸出信號波形無失真。當(dāng)抽樣信號頻率小與兩倍輸入信號的頻率時,輸出波形有較大失真。這恰能驗證了抽樣定理,達(dá)到了實驗的目的。六、實驗建議、意見通過這次實驗,我進(jìn)一步了解了抽樣定理的意義和作用,同時也學(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。對于抽樣定理,我加深的認(rèn)識是,在實驗中通過設(shè)置采樣頻率和低通濾波器的頻率這,將理論知識用到了實際去,并且也理解了抽樣定理的原理。實驗二:奈奎斯特第一準(zhǔn)則實驗?zāi)康摹?理解無碼間干擾數(shù)字基帶信號的傳輸；〔2掌握升余弦滾降濾波器的特性；〔3通過時域、頻域波形分析系統(tǒng)性能。二、實驗原理在現(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。因此,只需要研究如何使波形在特定的時刻無失真,而不必追求整個波形不變。奈奎斯特準(zhǔn)則提出：只要信號經(jīng)過整形后能夠在抽樣點保持不變,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,因為信息完全恢復(fù)攜帶在抽樣點幅度上。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。在實際應(yīng)用中,理想低通濾波器是不可能實現(xiàn)的,升余弦濾波器是在實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、實驗步驟根據(jù)奈奎斯特準(zhǔn)則,設(shè)計實現(xiàn)驗證奈奎斯特第一準(zhǔn)則的仿真系統(tǒng),同時在必要輸出端設(shè)置觀察窗。設(shè)計圖如下在信道帶寬一定的條件下,首先在無噪聲的情況下,分別觀察輸入信號與輸出信號特性。在信道帶寬一定的條件下,加入噪聲,觀察輸入信號、輸出信號波形；四、實驗結(jié)果1.在沒有輸入噪聲的時候,各個信號的輸出波形圖如下其中左上為基帶信號,右下為輸出信號。2.在信道帶寬B一定的條件下,無噪聲時,提高信源速率觀察輸入與輸出信號波形如圖：此時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,各個信號的輸出波形如圖其中左上為基帶信號,右下為輸出信號。由圖可知,在有輸入噪聲干擾的情況下輸出波形存在誤碼。在最大抽樣時刻的眼圖五、實驗討論在沒有噪聲干擾時,由圖可知輸出信號可以無失真還原出基帶信號?！灿捎谟袝r延,可對比0.6秒處附近的信號波形,兩個較寬的方波附近基本相同在參數(shù)設(shè)置方面,基帶信號頻率為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刻。在信道帶寬一定的條件下,將輸入信號的傳輸速率增大一倍,為20hz,觀察輸入信號、輸出信號波形；此時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,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、實驗建議、意見通過這次實驗,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,在做實驗仿真時總會遇到各種問題,在這種情況下就會努力找到最佳路徑解決問題,無形間提高了我們的動手和動腦能力,并且同學(xué)之間還能相互探討,相互促進(jìn)吧。通過實驗我也知道了平時所學(xué)如果不加以實踐的話等于紙上談兵。在實驗中我們對濾波帶寬、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。實驗三：16QAM調(diào)制與解調(diào)一、實驗?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通過時域、頻域波形以及信號的星座圖分析系統(tǒng)性能。二、實驗原理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,再分別對同相載波和正交相乘,最后將兩路信號相加,得到MQAM信號2.MQAM信號的解調(diào)原理MQAM信號采用正交相干解調(diào)方法。解調(diào)器的輸入信號與本地恢復(fù)的兩個正交載波相乘后,經(jīng)低通濾波器輸出兩路多電平基帶信號。多電平判決器對多電平基帶信號進(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、實驗步驟1.設(shè)計仿真系統(tǒng)3.仿真,觀察波形信號、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、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、16QAM星座圖、眼圖實驗結(jié)果〔1觀察無噪聲時,16QAM信號波形及星座圖16QAM星座圖星座圖能量較規(guī)整,誤碼率相對較低。眼圖眼圖較清晰,眼睛睜開較大,表明碼間干擾較??；〔2分別通過眼圖和星座圖觀察噪聲對16QAM信號的影響增加噪聲標(biāo)準(zhǔn)差為1V時,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,通過眼圖和星座圖觀察噪聲對16QAM信號的影響帶寬為20hz時16QAM星座圖和眼圖如下帶寬為50hz時16QAM星座圖和眼圖如下從以上圖的對比可知,同等帶寬下,增大噪聲時,帶寬越大星座圖變化的越明顯。同等噪聲下,增大帶寬時,帶寬越接近基帶信號速率,抗噪性越好。實驗討論在無噪情況下,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?噪聲對系統(tǒng)性能有一定影響。同等噪聲下,增大帶寬時,帶寬越接近基帶信號速率,抗噪性越好。六、實驗建議、意見通過這次實驗,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),在做實驗仿真時總會遇到各