基于SystemView的通信原理软件实验

通信原理实验报告

题目：基于SystemView的通信原理软件实验

实验一 低通抽样定理的验证

1、 实验目的：

1、利用SystemView 模拟来验证低通抽样定理。

2、熟悉SystemView 的基本操作，学会基本的分析方法。

2、 实验原理：

奈奎斯特第一准则：

∑∞

-∞

==+m s s T T m H )2(πω，s

T π

ω≤||

该式的物理意义是: 基带系统的传输特性沿ω轴平移

s

T m

π2),2,1,0(Λ±±=m 再相加起来，在区间),(s

s T T ππ-叠加的结果为一条水平直线，即为一固定数值。则

理想低通信道的最高码元传输速率等于2W Baud 。抽样定理是模拟信号数字化的理论基础，对上限频率为f H 的低通型信号，低通抽样定理要求抽样频率应满足： 其中，对于恒定频谱的冲激函数，通过低通滤波产生低通型信号，再进行低通抽样，最后滤波重建原始信号。仿真分析时，三路信号的频率分别设为10Hz 、12Hz 和14Hz ，设置低通滤波器的上限频率为14Hz ，，低通抽样频率选为50Hz 。

3、 实验步骤：

(一)

设置“时间窗”参数：

● 运行时间：Start Time: 0秒；Stop Time: 1.5秒； ● 采样频率：Sample Rate= 100Hz 。

(二)

创建的仿真分析系统图：

H

s f f 2≥

(三)参数配置

●信源：3组正弦，f1=10Hz.f2=12Hz.f3=14Hz

●抽样：f= 50Hz

●模拟低通滤波器：截止频率=50Hz

●加法器：将3个信源信号叠加

●乘法器：加入抽样

●3个分析窗：三路正弦相加获得的原信号、抽样获得的信号和恢复后获得的信

号

(四)运行并观察结果

4、实验结果：

运行后，获得的实验结果如下所示：

分别为三路正弦相加获得的原信号、抽样获得的信号和恢复后获得的信号

5、实验分析与讨论：

当抽样频率小于最高频率的2倍时，由于无法获得原信号一个周期的完整信息，所以在对信号恢复的会产生误差，如图显示会将两个波峰相连，形成一个波峰，而丢失掉原信号的信息，无法无失真的恢复。

当抽样频率大于等于信号最高频率f

H

的2倍时，经过模拟低通滤波器后的频域波形很多高频分量被滤掉了，防止了强烈的码间干扰，可以恢复出原始信号，此时不会产生频率混淆。

实验二奈奎斯特抽样定理的验证

1、实验目的：

1、利用SystemView模拟来验证无码间干扰的奈奎斯特准则。

2、熟悉SystemView的基本操作，学会基本的分析方法。

2、实验原理：

验证无码间干扰的奈奎斯特准则：

根据无码间干扰基带传输的奈奎斯特准则有：

(1)

2

s

R

W

α

+

=，可以先粗略设

R，最后根据公式确定W的值，计一个α，α的围是0到1之间，再由信源确定

s

从而完成设计。

3、实验步骤：

（一）设置“时间窗”参数：

●运行时间：Start Time: 0秒；Stop Time: 1秒；

●采样频率：Sample Rate= 100Hz

（二）创建的仿真分析系统图：

（三）参数配置

●基带信号：PN码序列，f=10Hz

●低通滤波器：升余弦滤波器（α=0）

●模拟信道：FFT滤波器，截止频率为5Hz，过度频率带为1Hz

●加法器：加入噪声

●采样器：采样频率为10Hz

●保持器

●判决器：判决门限为0电平

●分析窗：观察原信号和经过限带传输恢复后的信号

●高斯噪声

（四）运行并观察结果

4、实验结果：

⑴当含有升余弦滤波器时，通过无燥信道的结果为：

原信号和通过升余弦滤波器，无燥信道并采样判决之后获得的信号

此时眼图：

⑵在含有升余弦滤波器的同时，将基带信号频率从100Hz提高到150Hz，出现

码间干扰，显示结果如下：

此时眼图为：

（3）在基带频率为150Hz的情况下，加大噪声至无码间干扰：

（4）加大滚降系数，出现失真：

此时眼图：

5、实验分析与讨论：

（1）将信号通过升余弦滤波器和限带信道，恢复后可发现系统能较好的恢复原信号，可见升余弦滤波器的重要性

（2）在不改变信道的前提下，将输入信号频率改为150HZ（至少需要10Hz 的信道带宽），此时运行模拟电路，获得的实验结果发现有明显的误码。说明限带对原信号的传送和恢复会产生一定的影响。

（3）加大噪声，直至出现无码间干扰。可见在不改变信道的前提下，适当的噪声对于系统恢复原始信号有一定的好处。

（4）当升余弦滤波器的滚降系数设为0时，信道至少应为5Hz（在原信号频率为10Hz的条件下），此系统性能良好；在不改变信道的前提下，将滚降系数改为1（此时我们应该至少需要10Hz的信道带宽），此时运行模拟电路，获得的实验结果发现有明显的误码。说明限带对原信号的传送和恢复会产生一定的影响。

（5）眼图中，若系统中“睁开”的眼睛，说明系统性能良好。而当系统性能不好时，眼图将会出现“睁不开”的现象。

实验三 16QAM的调制与解调

1、实验目的：

1、利用SystemView模拟16QAM调制，并观查其星座图；

2、利用SystemView模拟16QAM解调，并观查其眼图；

3、测试16QAM的性质。

2、实验原理：

１．设计思路（原理）：

单独使用幅度或相位携带信息时，不能最充分地利用信号平面，主要是由矢量图中信号矢量端点的分布直观地观察到。MASK时，矢量端点在一条轴上分布，MPSK 时矢量端点在一个圆上分布。随着M增大，这些矢量端点之间的最小欧氏距离也随之减小。为充分利用信号平面，将矢量端点重新合理分配，则有可能在不减少最小欧氏距离情况下增加信号矢量端点数目，提高频带利用率。基于上面可以引出幅度与相位相结合的调制方式QAM。

16QAM技术可有效地利用带宽，并在带宽利用率上比16PSK更有效

16QAM即四进制正交幅度调制，它利用载波的16种不同幅度/相位来表示数字信息，把输入的二进制信号序列经过串并变换，映射为一个符号的相位，因此符号率为比特率的1/4。

16QAM的调制过程如下：

16QAM的解调过程如下：