通信原理實驗報告實驗題目：信道模擬實驗成績：_______學生姓名：朱懿學號：20121060077指導教師：楊老師學院名稱：信息學院專業(yè)：通信工程（武警國防生）年級：2012級實驗時間：2014年12月12日16時00分實驗室：3301一、實驗?zāi)康?．觀察噪聲對信道的影響，比較理想信道與隨機信道的區(qū)別，加深對隨機信道的理解。2．比較編碼信號與未編碼信號在隨機信道中的傳輸，加深對糾錯編碼原理的理解。3．掌握眼圖波形與信號傳輸畸變的關(guān)系。二、實驗內(nèi)容1．將信號源輸出的NRZ碼（未編碼）輸入信道，調(diào)節(jié)噪聲功率大小，觀察信道輸出信號。2．將輸出的NRZ碼（未編碼）輸入本模塊，編碼后再輸入信道，并經(jīng)過解碼，觀察通過編解碼后信號。3．觀察眼圖并作分析記錄。三、實驗儀器及器材1．信號源模塊2．信道模擬模塊3．終端模塊（可選）4．60MHz 雙蹤示波器 一臺5．誤碼率測試儀（可選） 一臺6．連接線 若干四、實驗電路原理包括實驗電路原理圖1．信道廣義信道按照它包含的功能，可以劃分為調(diào)制信道與編碼信道。所謂調(diào)制信道是指調(diào)制器輸出端到解調(diào)器輸入端的部分。從調(diào)制和解調(diào)的角度來看，調(diào)制器輸出端到解調(diào)器輸入端的所有變換裝置及傳輸媒質(zhì)，不論其過程如何，只不過是對已調(diào)信號進行某種變換。我們只需要關(guān)心變換的最終結(jié)果，而無需關(guān)心其詳細物理過程。因此，研究調(diào)制和解調(diào)時，采用這種定義是方便的。同理，在數(shù)字通信系統(tǒng)中，如果我們僅著眼于討論編碼和譯碼，采用編碼信道的概念是十分有益的。所謂編碼信道是指編碼器輸出端到譯碼器輸入端的部分。這樣定義是因為從編譯碼的角度看來，編碼器的輸出是某一數(shù)字序列，而譯碼器的輸入同樣也是某一數(shù)字序列，他們可能是不同的數(shù)字序列。因此，從編碼器輸出端到譯碼器輸入端，可以用一個對數(shù)字序列進行變換的方框來加以概括。我們這里主用的是編碼信道，接下來介紹一下編碼信道模型。編碼信道對信號的影響是一種數(shù)字序列的變換，即把一種數(shù)字序列變成另一種數(shù)字序列。因此，有時把編碼信道看成是一種數(shù)字信道。編碼信道模型可以用數(shù)字的轉(zhuǎn)移概率來描述。例如，最常見的二進制數(shù)字傳輸系統(tǒng)的一種簡單的編碼信道模型如圖 18-1所示。這個模型之所以是“簡單的”，因為這里假設(shè)解調(diào)器每個輸出碼元的差錯發(fā)生是相互獨立的?；蛘哒f，這種信道是無記憶的，即一碼元的差錯與其前后碼元是否發(fā)生差錯無關(guān)。在這個模型里， P(0/0)、P(1/0)、P(0/1)及P(1/1)稱為信道轉(zhuǎn)移概率，其中，

P(0/0)與P(1/1)是正確轉(zhuǎn)移的概率。而 P(1/0)與P(0/1)是錯誤轉(zhuǎn)移概率。根據(jù)概率的性質(zhì)可知：P(0/0)＝1－P(1/0)P(1/1)＝1－P(0/1)轉(zhuǎn)移概率完全由編碼信道的特性所決定。 一個特定的編碼信道，有確定的轉(zhuǎn)移概率。但應(yīng)該指出，轉(zhuǎn)移概率一般需要對實際編碼信道作大量的統(tǒng)計分析才能得到。如果我們對一正態(tài)分布白噪聲取樣， 若取樣值為正，記為“＋”，若取樣值為負，記為“－”，則將每次取樣所得極性排成序列，可以寫成：?＋－＋＋―――＋－＋＋――?這是一個隨機序列，它具有如下基本性質(zhì)：①列中“＋”和“－”的出現(xiàn)概率相等。②序列中長度為1的游程約占1/2；長度為2的游程約占1/4；長度為3的游程約1/8；?。一般說來，長度為k的游程約占1/2k；而且在長度為k的游程中，“＋”游程和“－”游程約各占一半。③由于白噪聲的功率譜為常數(shù)，功率譜的逆傅里葉變換，即自相關(guān)函數(shù)為一沖激函數(shù)δ(τ)。當τ≠0時，δ(τ)＝0；僅當τ＝0時，δ(τ)是個面積為1的脈沖。2．信道噪聲非理想信道中必然存在噪聲，而其中又以高斯白噪聲最為普遍。在本實驗中我們用偽隨機序列模擬高斯白噪聲。偽隨機噪聲具有類似于隨機噪聲的一些統(tǒng)計特性，同時又便于重復產(chǎn)生和處理。由于它具有隨機噪聲的優(yōu)點，又避免了它的缺點，因此獲得了日益廣泛的實際應(yīng)用。目前廣泛應(yīng)用的偽隨機噪聲都是由數(shù)字電路產(chǎn)生的周期序列（經(jīng)濾波等處理后）得到的。我們把這種周期序列稱為偽隨機序列。通常產(chǎn)生偽隨機序列的電路為一反饋移存器。它又可分為線性反饋移存器和非線性反饋移存器兩類。由線性反饋移存器產(chǎn)生出的周期最長的二進制數(shù)字序列稱為最大長度線性反饋移存器序列，通常簡稱為 m序列。由于 m序列的均衡性、游程分布、自相關(guān)特性和功率譜與上述隨機序列的基本性質(zhì)很相似，所以通常認為 m序列屬于偽噪聲序列或偽隨機序列。 m序列的功率譜密度的包絡(luò)是(sinx/x)2形的。設(shè)m序列的碼元寬度為 T1秒，則大約在零至 (1/T1)×45%赫茲的頻率范圍內(nèi)，可以認為它具有均勻的功率譜密度。所以，可以用 m序列的這一部分頻譜作為噪聲產(chǎn)生器的噪聲輸出，雖然這種輸出是偽噪聲，但是多次進行某一測量，都有較好的重復性。將 m序列進行濾波，就可取得上述功率譜均勻的部分作為輸出。五、實驗步驟（一）信道模擬實驗1．將信號源模塊、信道模擬模塊、終端模塊小心地固定在主機箱中，確保電源接觸良好。2．插上電源線，打開主機箱右側(cè)的交流開關(guān)，再分別按下兩個模塊中的開關(guān) POWER1、POWER2，對應(yīng)的發(fā)光二極管 LED001、LED002、LEDC01、LEDC02、LED600發(fā)光，三個模塊均開始工作。 （注意，此處只是驗證通電是否成功，在實驗中均是先連線，后打開電源做實驗，不要帶電連線）3．將信號源模塊的撥碼開關(guān) SW101、SW102設(shè)置為0000010100000000，按實驗一的介紹，此時分頻比千位、十位、個位均為 0，百位為5，因此分頻比為 500，此時位同步信號頻率應(yīng)為4KHz。相應(yīng)地，信道模擬模塊的碼速率選擇撥碼開關(guān)設(shè)置為 1000，與信號源的碼速率相一致（碼速率選擇撥碼開關(guān)設(shè)置為 1000對應(yīng)的碼速率為 4KHz，0100對應(yīng)為8KHz，0010對應(yīng)為10KHz，0001對應(yīng)為15.625KHz）。4．將信號源的 NRZ碼作為數(shù)據(jù)輸出，連接到終端的 DATA1 端，相應(yīng)的位同步信號（ BS）與幀同步信號（FS）分別相連，同時將信號源的 NRZ碼連接到信道模擬的信道輸入端，經(jīng)過信道后從信道輸出 1端輸入到終端的 DATA2端，BS2和FS2與信號源的位同步信號（ BS）與幀同步信號（FS）分別相連。則終端的第一排二極管顯示的是直接從信號源輸出的數(shù)據(jù)，第二排二極管顯示的經(jīng)過信道傳輸后的數(shù)據(jù)。 （也可用示波器雙蹤比較上述兩組數(shù)據(jù)）5．任意設(shè)置 NRZ碼的碼型，旋轉(zhuǎn)信道模擬模塊的噪聲功率調(diào)節(jié)電位器，改變信道內(nèi)噪聲功率大

七、實驗結(jié)果分析小結(jié)1、由實驗結(jié)果可得信道輸出1處在噪聲很小或者沒有噪聲是能正常輸出與輸入一致的波形，但當在有較大噪聲的情況下，則不能輸出正確的波形，波形中有較多的高頻成分，干擾較大。2、所謂眼圖指在無噪聲和碼間串擾的理想情況下，示波器屏幕上顯示出許多接收信號碼元疊加在一起的波形，如同一只睜開的眼睛。眼圖產(chǎn)生是由于屏幕的余輝作用，在無噪聲和碼間串擾的理想情況下，眼圖張眼最大，隨著噪聲和碼間干擾，眼圖張眼越來越小且線條模糊。實驗中可清晰的觀察到眼圖，當調(diào)節(jié)噪聲功率按鈕時眼圖隨噪聲的大小變化而變化，噪聲越小，眼圖張眼越大，線條越清晰；反之，噪聲越大，張眼越小。小，觀察噪聲對第二排二極管顯示數(shù)據(jù)的影響。同時用示波器觀察信道輸入與信道輸出 1處的信號波形。（三）眼圖實驗1．將信號源模塊的位同步信號的頻率設(shè)為 7.8125KHz（碼速率選擇開關(guān)撥為 00000010、01010110），用信號源模塊產(chǎn)生的 NRZ碼作為輸入信號（ NRZ碼可撥為任意碼型， 1、0碼的數(shù)量最好相當），連接到信道模擬的信道輸入。2．用信號源模塊的位同步信號作為示波器的外部觸發(fā)信號，通過調(diào)節(jié)信道模擬模塊上的噪聲功率調(diào)節(jié)旋鈕，觀察從信道輸出 2端口輸出的 NRZ碼眼圖并記錄下來。六、實驗內(nèi)容記錄包括（數(shù)據(jù)、圖表、波形、程序設(shè)計等）八、實驗思考題1、信道編碼的作用是什么？你聽過的有哪些？實際中常用的呢？答：信道編碼是調(diào)制之前的重要一步，目的在與提高傳輸?shù)馁|(zhì)量問題，是信號在傳輸過程中誤碼率降到最小，同時在信道編碼這一環(huán)要加入一定量的冗余碼以保證系統(tǒng)可以擁有差錯和糾錯的能力以及達到秘密傳輸?shù)囊蟆?我聽說過的信道編碼分兩大類，一類是分組碼，一類是卷積碼。分組碼是指在原信息后面加冗余進行檢錯或糾錯的編碼，卷積嗎是指信息之間互相交錯互相提供冗余的編碼。分組碼的性能要遜于卷積碼，但是復雜度也要遠低于卷積碼。實際生活中常用的是 LDPC碼、TURBO碼。 信道編碼大致分為兩類 ：①信道編碼定理，從理論上解決理想編碼器、譯碼器的存在性問題，也就是解決信道能傳送的最大信息率的可能性和超過這個最大值時的傳輸問題。②構(gòu)造性的編碼方法以及這些方法能達到的性能界限。2、什么是噪聲？通信中噪聲會引起什么樣的問題？對目的信號以外的所有信號的一個總稱。通信中的噪聲通常會使模擬信號失真，使數(shù)字信號發(fā)生錯碼，并隨之限制信道傳輸?shù)恼`碼率。3、什么是眼圖，為什么利用眼圖能大致估算接受系統(tǒng)性能的好壞程度？所謂眼圖就是將接受濾波器輸出的， 未經(jīng)再生的信號用位定時以及倍數(shù)作為同步信號在示波器上重復掃描所顯示的波形。眼圖反映了系統(tǒng)的最佳抽樣時間，定時的靈敏度，噪音容限，信號幅度的畸變范圍以及判決門限電平。富不貴只能是土豪，你可以一夜暴富，但是貴氣卻需要三代以上的培養(yǎng)。孔子說 “富而不驕，莫若富而好禮。 ”如今我們不缺土豪，但是我們?nèi)鄙儋F族。高貴是大庇天下寒士俱歡顏的豪氣與悲憫之懷，高貴是位卑未敢忘憂國的壯志與擔當之志 高貴是先天下之憂而憂的責任之心。精神的財富和高貴的內(nèi)心最能養(yǎng)成性格的高貴，以貴為美，在不知不覺中營造出和氣的氛圍；以貴為高，在潛移默化中提升我們的素質(zhì)。以貴為尊，在創(chuàng)造了大量物質(zhì)財富的同時，精神也提升一個境界。一個心靈高貴的人舉手投足間都會透露出優(yōu)雅的品