《通信原理》實驗報告學院：信息工程學院班級：08電子信息工程一班學號：2008550433姓名：王曉鵬實驗一簡單基帶傳輸系統分析【實驗目的】通過本次實驗，旨在達到以下目的：1．結合實踐，加強對數字基帶通信系統原理和分析方法的掌握；2．掌握系統時域波形分析、功率譜分析和眼圖分析的方法；3．進一步熟悉systemview軟件的使用，掌握主要操作步驟。【實驗內容】構造一個簡單示意性基帶傳輸系統。以雙極性PN碼發生器模擬一個數據信源，碼速率為100bit/s，低通型信道中的噪聲為加性高斯噪聲（標準差＝0.3v）。要求：1．觀測接收輸入和低通濾波器輸出的時域波形；2．觀測接收濾波器輸出的眼圖；3．觀測接收輸入和濾波輸出的功率譜；4．比較原基帶信號波形和判決恢復的基帶信號波形。【實驗原理】簡單的基帶傳輸系統原理框圖如圖2-1-1所示，該系統并不是無碼間干擾設計的，為使基帶信號能量更為集中，形成濾波器采用高斯濾波器。簡單基帶傳輸系統組成框圖【實驗步驟】1.利用systemview系統，設計出簡單亟待闡述仿真分析系統結構圖如下：簡單基帶傳輸仿真分析系統系統中各圖符塊的設置如表所示：、編號圖符塊屬性（Attribute）類型（Type）參數設置（Parameters）0SourcePNSeqAmp=1v,Offset=0v,Rate=100Hz,Levels=2,Phase=0deg1OperatorLinearSysCouminicationfilterlibrary,Gaussian,Bandwidth=1002Adder----3SourceGaussNoiseStdDev=0.3v,Mean=0v.4OperatorLinearSysAnalog…,ButterworthLowpassIIR,5Poles,lowcutoff=200Hz.5OperatorSamplerInterpolating,Rate=100Hz,Aperture=0sec,ApertureJitter=0sec,6OperatorHoldLastValue,Gain=27OperatorCompareComparison=’>=’,TrueOutput=1V,FalseOutput=0v,Ainput=t6Output0,Binput=t8Output08SourceSinusoidAmp=0v,Freq=0Hz,Phase=0deg9SinkAnalysisInputfromt0OutputPort010SinkAnalysisInputfromt1OutputPort011SinkAnalysisInputfromt4OutputPort012SinkAnalysisInputfromt7OutputPort0 其中，Token1為高斯脈沖形成濾波器；Token3為高斯噪聲產生器，設標準偏差StdDeviation=0.3v，均值Mean=0v；Token4為模擬低通濾波器，來自選操作庫中的“LinearSys”圖符按鈕，在設置參數時，將出現一個設置對話框，在“Design”欄中單擊Analog…按鈕，進一步單擊“FilterPassBand”欄中Lowpass按鈕，選擇Butterworth型濾波器，設置濾波器極點數目：No.ofPoles=5（5階），設置濾波器截止頻率：LoCuttoff=200Hz。2.單擊運行按鈕，運算結束后按“分析窗”按鈕，進入分析窗后，單擊“繪制新圖”按鈕，則Sink9～Sink12顯示活動窗口分別顯示出“PN碼輸出”、“信道輸入”、“信道輸出”和“判決比較輸出”時域3.觀察信源PN碼和波形形成輸出的功率譜。在分析窗下，單擊信宿計算器按鈕，在出現的“SystemSinkCalculator”對話框中單擊Spectrum按鈕，分別得到Sink9和Sink10的功率譜窗口（w4:和w5:）后，可將這兩個功率譜合成在同一個窗口中進行對比，具體操作為：在“SystemSinkCalculator”對話框中單擊Operators按鈕和OverlayPlots按鈕，在右側窗口內壓住左鍵選中“w4：PowerSpectrumofSink9”和“w5：PowerSpectrumofSink10”信息條，使之變成反白顯示，最后單擊OK按鈕即可顯示出對比功率譜。得到波形圖如下4.察信道輸入和輸出信號眼圖。眼圖是衡量基帶傳輸系統性能的重要實驗手段。當屏幕上出現波形顯示活動窗口（w1:Sink10和w2:Sink11）后，單擊“SystemSinkCalculator”對話框中的Style和TimeSlice按鈕，設置好“StartTime[sec]”和“Length[sec]”欄內參數后單擊該對話框內的OK按鈕即可。得到了圖形如下：【實驗要求】1.對比輸入端PN碼波形和輸出端恢復的波形，并分析兩者的區別；答：從波形上可以看出，輸出端恢復的波形跟輸入端PN碼波形保持一致，只是出現了延時。2.對比PN碼和經高斯脈沖形成濾波器后的碼的功率譜，并分析兩者的差別；答：通過對比可以看出，經過高斯脈沖形成濾波器的碼的功率譜其高頻部分被濾去，能量集中在低頻，這樣做是為了更適合基帶傳輸。3.對比信道輸入端信號和信號輸出端信號的眼圖，并分析兩者的差別。答：從下圖可以看出，輸入端的眼圖比輸出端的眼圖要張的開且端正，說明輸入端的碼間串擾小，其信道傳輸特性好。實驗二二進制鍵控系統2ASK與2FSK分析【實驗目的】通過本次實驗，旨在達到以下目的：1.掌握2ASK和2FSK調制的原理與實現；2.掌握相干解調法的原理與實現；3.加強對2ASK和2FSK信號的時域波形和功率譜等知識點的掌握。【實驗內容】分別創建2ASK和2FSK系統的調制和解調系統仿真電路圖，觀察系統中各指定點信號的時域波形和頻譜結構，并對實驗結果進行分析。一、2ASK調制與相干解調系統分析【實驗原理】相干接收2ASK系統組成如圖2-2-1所示：圖2-2-12ASK調制與相干解調系統工作原理圖【實驗步驟】1.在SystemView系統窗下創建仿真系統，首先設置時間窗，運行時間：0－0.3秒，采樣速率：10000Hz。①組成系統如圖所示：②圖符塊參數參數設置：Token0:雙極性二進制基帶碼源（PN碼），參數：Amp=1v；Offset=0v；Rate=100Hz；No.ofLevel=2；Token1:乘法器；Token2:正弦載波信號源，參數：Amp=1V；F=1000Hz；Phase=0；Token3:加法器；Token4:高斯噪聲源，參數：StdDeviation=0.5V；Mean=0V；Token5:乘法器；Token6:正弦本地同步載波信號源，參數設置同Token2；Token7:模擬低通濾波器，參數：Butterworth_LowpassIIR；No.ofPoles=5；LoCuttoff=300Hz；Token8，9，10：信宿接收分析器（Sink8,Sink9,Sink10）。2.獲得信源的PN碼輸出波形、2ASK調制波形、2ASK解調波形，如下：3.對比輸入端PN碼波形和輸出端解調恢復的波形，并分析兩者的區別。答：由下圖可以看出，輸出端恢復的波形出現了震蕩失真，并且幅度也下降了大約一半，說明在信道中產生了噪聲，削弱了原輸入波形。4.獲得2ASK信號的功率譜，并對之進行分析。答：從下圖可以看出，2ASK信號的功率譜由連續譜和離散譜組成；連續譜取決于g(t)經線性調制后的雙邊帶譜，而離散譜由載波分量確定。2ASK信號的帶寬是基帶信號帶寬的2倍，即2ASK信號的傳輸帶寬是碼元速率的2倍。5.改變Token6的參數，設置F=800Hz，其他參數不變。對比解調恢復的波形與輸入端PN碼波形，并對對比結果進行分析。答：通過下圖可以看出：波形出現了很大的失真，這是因為改變了同步載波的頻率，使得解調功能無法實現。二、相干解調2FSK系統分析【實驗原理】以話帶調制解調器中CCITTV.23建議規定的2FSK標準為例，該標準為：碼速率1200bit/s；f0＝1300Hz及f1＝2100Hz。要求創建符合CCITTV.23建議的2FSK仿真系統，調制采用“鍵控法”產生2FSK信號，解調采用“相干解調法”。系統組成及原理如圖所示。2FSK鍵控法原理方框圖2FSK相干解調法原理方框圖【實驗步驟】根據圖所示系統，在SystemView系統窗下建立仿真系統。首先設置時間窗，采樣點數為2048，采樣速率：1000Hz。然后建立2FSK調制仿真電路，仿真電路組成系統如圖所示。2FSK系統圖符設置圖符編號庫/圖符名稱參數0Source:PNSeqAmp=1v,Offset-0v,Rate=10Hz,Levels=2,Phase=0deg1Source:SinusiodAmp=1v,Freq=65Hz,Phase=0deg2、3Sink:Analysis4Operator:Logic:SwitchMinCtrlInput=0,MaxCtrlInput=15Source:SinusiodAmp=1v,Freq=35Hz,Phase=0deg最后建立2FSK解調仿真電路。由原理圖及課堂知識可知，由于2FSK信號可理解為兩路2ASK信號之和，所以2FSK信號解調電路可理解為上下兩支路2ASK信號解調電路疊加。【實驗結果】1.獲得信源的PN碼輸出波形、2FSK調制波形、上支路恢復波形、下支路恢復波形和2FSK解調波形如下：2.對比輸入端PN碼波形和輸出端解調恢復的波形，并分析兩者的區別。答：從圖中可以看出，輸出波形相對于輸入波形有一定的延時。3.獲得2FSK信號的功率譜，并對之進行分析。答：我們可以看出在低頻部分出現了兩個波峰，產生這兩個波峰的原因就是:由于輸入端有兩個頻率不同的波在此疊加，所以出現了兩個波峰，波峰分別代表所疊加的波的頻率。4.改變兩路輸入載波的頻率參數，其他參數不變。觀測2FSK信號的功率譜形狀隨著|f2-f1|值改變的變化情況。答：通過改變|f2-f1|值，我們發現功率譜的波峰值之間的距離隨著其改變而改變。而且帶寬也隨之改變。|f2-f1|值越大能量越集中。助教問題：1.什么是眼圖，眼圖有什么作用，眼睛大小代表什么？答：所謂眼圖，是指通過示波器觀察接收端的基帶信號波形，從而估計和調整系統性能的一種方法。眼圖可以定性的反映碼間串擾的大小和噪聲的大小還可以用來指示接受濾波器的調整，以減小碼間串擾，改善系統性能。眼睛張的越大說明碼間串擾越小，系統的傳輸性能越好。2.在2FSK相干解調仿真電路圖中兩個低通濾波器輸出波形的頻率是多少？答：經過低通濾波器后，根據三角函數公式知道輸出后頻率會加倍。故上面輸出的是130Hz的波形，下面輸出的是70Hz的波形。3.解釋2FSK信號的功率譜上出現的兩個波峰的原因。答：由于2FSK信號是由兩個不同頻率的波形疊加，故會出現兩個波峰。而且在波峰處對應兩個疊加波形的頻率。實驗心得這是我第一次做通信原理實驗，所以對SystemView軟件很不熟悉。故在實驗前，在寢室里進行了預習，并在電腦上跟著實驗指導書一步一步的操作。由于這個對于我來說太陌生了，所以使用起來很不順手，經常要問室友如何設置和操作。經過一上午的預習和實踐，總算對這個軟件有了一定的了解。下午來到實驗室，開始了第一