通信系统仿真实验讲义
《通信系统仿真技术》实验报告
封面作者：Pan Hongliang仅供个人学习《通信系统仿真技术》实验报告实验一：SystemView操作环境的认识与操作1.实验题目：SystemView操作环境的认识与操作2.实验内容：正弦信号（频率为学号后两位，幅度为（1+学号后两位*0.1）、平方分析、及其谱分析；并讨论定时窗口的设计对仿真结果的影响。
3.实验原理：在设计窗口中单击系统定时快捷功能按钮，根据仿真结果设定相关参数。
采样点数=（终止时间-起止时间）×〔采样率〕+1正玄信号S(t)=cos(wt)其平方P（t）=cos(wt)*cos(wt)=[cos(2wt)+1]/2P(t)频率是S(t)的二倍4.实验仿真：实验结论：SystemView是一个信号级的系统仿真软件，主要用于电路与通信系统的设计、仿真，是一个强有力的动态系统分析工具，能满足从数字信号处理、滤波器设计、直到复杂的通信系统等不同层次的设计、仿真要求。
实验二：学习系统参数的设定与图符的操作实验题目：学习系统参数的设定与图符的操作实验内容：将一正弦信号（频率为学号后两位，幅度为（1+学号后两位*0.1）V）与高斯信号相加后观察输出波形及其频谱，由小到大改变高斯噪声的功率，重新观察输出波形及其频谱。
实验原理：高斯信号就是信号的各种幅值出现的机会满足高斯分布的信号。
当高斯信号不存在是正玄信号不失真，随着高斯信号的增加正玄信号的失真会越来越大。
实验仿真：实验结论：恒参信道的干扰信号常用高斯白噪声信号来等效。
而无线信道是一种时变的衰落信道，其衰落特性主要表现为具有多普勒功率谱特性的快衰落和具有阴影效应的慢衰落。
实验三：接收计算器的使用及滤波器的设计实验题目：接收计算器的使用及滤波器的设计实验内容：1、正弦信号（频率为学号后两位，幅度为（1+学号后两位*0.1）V）、及其平方分析窗口的接收计算器的使用；（实现3个以上运算功能）。
2、单位冲激响应仿真、增益响应分析。
通信系统仿真（精）
一、物理层仿真实验1、实验目的：初步掌握数字通信系统的仿真方法。
完成一个通信系统的搭建，并仿真得到相应的BER-Eb/No性能曲线，完成系统性能的分析。
2、实验原理通信系统仿真就是要通过计算机产生各种随机信号，并对这些信号做相应的处理以获得期望的结果，但是要求计算机产生完全随机的数据时不可能的，只能算是伪随机数。
从预测的角度看，周期数据是完全可以预测的，但当周期趋于无穷大时，可以认为该数据具有伪随机特性。
产生伪随机数的算法通常有：Wishmann-Hill算法产生均匀分布随机变量该算法是通过将3个周期相近的随机数发生器产生的数据序列进行相加，进而得到更大周期的数据序列。
定义三个随机数发生器：Xi+1=(171xi)mod(30269)Yi+1=(170yi)mod(30307)Zi+1=(172zi)mod(30323)以上三式中均需要设定一初始值（x0,y0,z0），这三个初始值一般称为种子。
产生的三个序列的周期分别是：30269、30307、30323。
将这三个序列组合相加即可得到一个周期更大的均匀分布随机序列：Ui=（Xi/30269+Yi/30307+Zi/30323）mod(1)逆变换法产生Rayleigh分布随机变量逆变换法的基本思想是：将一个不相关均匀分布的随机序列U映射到一个具有概率分布函数Fx(x)的不相关序列随机序列X，条件是要产生的随机变量的分布函数具有闭合表达式。
R=sqrt(-2σ2 ln(u))根据上式即可将均匀分布的随机变量映射为Rayleigh分布的随机变量。
根据Rayleigh分布随机变量产生Gussian分布随机变量通信系统中的噪声通常建模为白高斯噪声，其含义是功率谱是白的，信号分布是满足高斯的。
基于Rayleigh随机变量，可以方便的产生Gussian分布的随机变量。
关系如下：X=R*COS(2πu1)Y=R*SIN(2πu2)其中U1和U2分别是两个均匀分布的随机变量，产生的X和Y均为高斯随机变量。
通信系统的仿真实验资料
第一章信号通过系统的仿真1.若x(t)=（1/（2л）1/2）e-t2/2，t∈[a,b],将x(t)进行周期拓展，信号周期为T(可任意设置)，计算和描绘出期信号x(t)的幅度和相位频谱。
实验结果：(以下所示为a=-6,b=6,n=24,tol=的图形)(1)已知信号幅度谱(2)已知信号相位谱2.信号定义为x(t)= cos(2л*47t)+cos(2л*219t), 0≤t≤100, 其它假设信号以1000抽样/秒进行抽样。
用MATLAB设计一个低通Butterworth滤波器。
确定并绘出输出的功率谱和输入功率谱比较（滤波器的阶数及截频可自行确定）。
实验结果：(以下为阶数=4，截频=100Hz的图形)(1)输入信号功率谱密度(2)输出信号功率谱密度第二章随机过程仿真1．从下式的递归关系中产生一个高斯马尔可夫过程的1000个（等间距）样本的序列Xn=+ωn n=1,2,…1000，式中X0=0，ωn是一个零均值，方差为1，独立的随机变量序列。
绘出序列{ Xn，1≤n≤1000}与时序n的关系及相关函数N-mRx(m)=1/(N-m)ΣXn Xn+m m=0,1,…50 式中N=1000.n-1实验结果：(1)高斯——马尔可夫过程(2)高斯马尔可夫过程的自相关函数2.假设一个具有抽样序列{X(n)}的白噪声过程通过一个脉冲响应如下所示的线性滤波器nh(n)= ，n≥00， n<0求输出过程{Y(n)}的功率谱和自相关函数Ry(τ)。
实验结果：(1)输出的功率谱(2)输出的自相关第三章模拟调制仿真1．用MATLAB软件仿真AM调制。
被调信号为1, (t0/3)>t>0;m(t)=-2, (t0/3)≤t≤(2*t0/3);0, 其它;利用AM 调制方式调制载波。
假设t0=,fc=250hz；调制系数a=。
实验结果：1)调制信号、载波、已调信号的时域波形2)已调信号的频域波形2.被调信号为1, t0/3>t>0;m(t)=-2, t0/3<= t<2*t0/3;0, 其它;采用频率调制方案。
通信系统仿真实验报告
《通信系统仿真技术》实验报告姓名：李傲班级：14050Z01学号： 1405024239实验一：Systemview操作环境的认识与操作1、实验目的：熟悉systemview软件的基本环境，为后续实验打下基础，熟悉基本操作，并使用其做出第一个自己的project，并截图2、实验内容：1>按照实验指导书的1.7进行练习2>正弦信号（频率为学号*10，幅度为（1+学号*0.1）V）、及其平方谱分析；并讨论定时窗口的设计对仿真结果的影响。
3、实验仿真：图1系统连结图（实验图中标注参数，并对参数设置、仿真结果进行分析）4、实验结论输出信号底部有微弱的失真，调节输入的频率的以及平方器的参数，可以改变输入信号的波形失真，对于频域而言，sin信号平方之后，其频率变为原来的二倍，这一点可有三角函数的化简公式证明实验二：滤波器使用及参数设计1、实验目的：1、学习使用SYSTEMVIEW 中的线性系统图符。
2、掌握典型FIR 滤波器参数和模拟滤波器参数的设置过程。
3、按滤波要求对典型滤波器进行参数设计。
实验原理：2、实验内容：参考实验指导书，设计出一个低通滤波器，并对仿真结果进行截图，要求在所截取的图片上用便笺的形式标注自己的姓名、学号、班级。
学号统一使用序号3、实验仿真：系统框架图输入输出信号的波形图输入输出信号的频谱图4、实验结论对于试验中低通滤波器的参数设置不太容易确定，在输入完通带宽度、截止频率和截止点的衰落系数等滤波器参数后，如果选择让SystemView 自动估计抽头，则可以选择“Elanix Auto Optimizer”项中的“Enabled”按钮，再单击“Finish”按钮退出即可。
此时，系统会自动计算出最合适的抽头数通常抽头数设置得越大，滤波器的精度就越实验三、模拟线性调制系统仿真（AM）（1学时）1、实验目的：1、学习使用SYSTEMVIEW 构建简单的仿真系统。
3、掌握模拟幅度调制的基本原理。
通信系统仿真实验报告概要
《通信系统仿真》实验报告信息工程学院电子工程系 陈亚环 实验一 高频小信号放大器的MULTISIM 仿真实验目的：1、了解MULTISIM 的基本功能、窗口界面、元器件库及工具栏等；2、掌握MULTISIM 的基本仿真分析方法、常用仿真测试仪表等；3、掌握高频小信号放大器MULTISIM 仿真的建模过程。
实验内容及结果：（一）单频正弦波小信号放大器的MULTISIM 仿真。
1）根据图一所示高频小信号放大器电路，创建仿真电路原理图。
要求输入信号的幅度在2mV---1V 之间、频率在1MHz---20MHz 之间；图一 高频小信号放大器电路2）根据实际情况设置好电路图选项，接入虚拟仪器并设置合适的参数。
打开仿真开关，运行所设计好的电路，给出输入输出信号的波形图和频谱图。
根据初步仿真结果改变电路元器件的型号和参数，使输出信号波形无失真、幅度放大10倍以上； 仿真电路图：输入输出信号的波形图：3）由交流分析方法可以得到电路的谐振频率MHz f 1.100=。
根据波特仪测试可观察得电路的谐振频率MHz f 62.80=。
改变输入信号的频率，通过交流分析方法和波特仪观察电路谐振频率的几乎无变化。
4）、改变输入信号的幅度，用示波器观察输出电压波形，测量出输出波形不失真情况下输入信号幅度的变化范围为2mV 到25mV 。
5）、改变输入信号的频率，用示波器观察输出电压幅度的变化情况通频带B 为23MHz 矩形系数K 0.1为3.55 通频带曲线见坐标纸。
6)、改变R5（负载）的值，用示波器观察输出电压波形和峰峰值的变化情况R5-峰峰值的关系曲线见坐标纸（二）多频正弦波合成小信号放大器的MULTISIM 仿真测试及其分析。
1. 多频正弦波合成小信号放大器的MULTISIM 仿真电路图输入信号幅值及频率分别为20mv ，14MHz 、22mv ，16MHz 、25mv ，15MHz 2. 多频正弦波合成小信号放大器的输入输出波形测试通过虚拟示波器观察输入输出信号基本放大10倍且只有小部分波形失真分析其原因是输入信号的频率参数分散导致一部分频率的放大倍数较小从而导致波形的部分失真。
通信系统仿真教案(信道和调制解调)
信道
传输信号的媒介，如无线电波、 光纤等。
信宿
接收并使用信息，如收音机、 电视机等。
通信系统的分类
有线通信系统
利用电缆、光缆等物理介质传输信号。
模拟通信系统
传输连续的模拟信号，如调频广播。
无线通信系统
利用电磁波传输信号，如手机、卫星通信等。
数字通信系统
传输离散的数字信号，如数字电视、计算机 网络等。
04
解调技术
解调的基本概念
01
解调是将已调信号从载波中提取出来以便进一步处理的过程。
02
解调是调制的逆过程，其作用是将已调信号还原成原始基带信
号。
解调方式分为线性解调和非线性解调两种。
03
常见的解调方式
相干解调
相干解调也称为同步解调，它需要使用已调信号的相位信息进行解调。相干解调的优点是解调性能较好，但需要 同步信号，因此在实际应用中受到一定限制。
通信系统仿真教案(信道和调 制解调)
目录
• 通信系统概述 • 信道特性 • 调制技术 • 解调技术 • 通信系统仿真
01
通信系统概述
通信系统的基本组成
发送器
将信源产生的信息转换为适合 传输的信号，如调频、调相、 调幅等。
接收器
接收信道传输的信号，并将其 还原为原始信息。
信源
产生需要传输的信息，如声音、 图像、文字等。
信道容量
信道容量表示信道传输信息的最大速率，是衡量信道性能的 重要指标。
信道编码
为了提高通信系统的可靠性和传输效率，需要对信号进行编 码处理，包括纠错编码和加密编码等。
03
调制技术
调制的基本概念
调制的基本概念
调制是将低频信号（基带信号）附加到高频载波 信号上，以便于传输的过程。
通信系统仿真
1 概 述
2 仿真实验 3 小 结
8.1 概
述
8.1.1 仿真分类
目前，通信系统的仿真一般分为两个层面： 一个是链路级仿真，集中于一个或多个通信链路 中物理层的一个或多个技术的仿真；另一个是系 统级仿真，对多用户条件下系统整体性能的仿真。
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一般来说，链路级仿真更多的关注于通信系 统信道的衰落和噪声对运用某项技术进行数据传 输造成的影响，主要的测量指标有误码率 （BER）、误帧率（FER）和误块率（BLER）。 而系统级仿真往往要依赖链路级仿真的结果，它 关注的是整个通信系统范围内各个链路或用户的 通信质量。它的评价指标有吞吐量 （Throughput）、阻塞率（Block Rate）等等。 就系统级仿真而言，它又分为静态仿真和动态仿 真，经常提到的蒙特卡洛（Monte Carlo）仿真是 静态仿真的一种。
图8.2 连续信号不同电平均匀量化
（2）离散信号64电平均匀量化
量化器输入输出关系 4 2 0 -2 -4 -2.5
-2
-1.5
-1
-0.5
0 量化误差
0.5
1
1.5
2
2.5
0.1 0.05 0 -0.05 -0.1
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
图8.3 离散信号64电性，如高斯 噪声的生成、二进制随机数的生成等通信系统中 的常用模块可以应用到其他相关场合。此外，
8.2.2和8.2.4小节中的建模方法也比较典型，有一
定的借鉴价值。
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5．问题与改进
根据上述类似的仿真方法，可以对ASK， FSK的波形进行仿真，但该仿真方法所实现的是 一种类似示波器形式的演示，而不是实际应用中 调制方法的实现。通常高阶调制及振幅相位联合 键控的仿真实现不是如程序中所采用的相位偏移 法，如第三代移动通信系统采用的QPSK，是将 相位映射到复平面，以1，i，-1，-i来代表四种相 位。有兴趣的读者可以尝试编制QPSK以及其他 高阶调制如16QAM的仿真程序。
通信系统仿真实验
实验一、Systemview操作环境的认识与操作一、实验目的1、了解和熟悉Systemview软件的基本使用；2、初步学习Systemview软件的图符库,能够构建简单系统。
二、实验要求：1、PDF中1.7练习2、正弦信号（频率为学号*10，幅度为（1+学号*0.1）V）、及其平方谱分析；并讨论定时窗口的设计对仿真结果的影响。
三、实验仿真四、实验结论输出信号底部有微弱的失真，调节输入的频率的以及平方器的参数，可以改变输入信号的波形失真，对于频域而言，sin信号平方之后，其频率变为原来的二倍，这一点可有三角函数的化简公式证明实验二、滤波器使用及参数设计一、实验目的1、学习使用SYSTEMVIEW中的线性系统图符。
2、掌握典型FIR滤波器参数和模拟滤波器参数的设置过程。
3、按滤波要求对典型滤波器进行参数设计。
二、实验要求：学习滤波器的设计1、设计一种FIR型带通滤波器，带通滤波器的带通范围为150H Z-200Hz，下边带截止频率为120H Z。
上边带截止频率为230H Z。
截止点相对于滤波器带通区的归一化增益为-60dB。
2、设计一种模拟低通滤波器，低通滤波器的通带范围为学号*10。
三、实验仿真四、实验结论对于试验中低通滤波器的参数设置不太容易确定，在输入完通带宽度、截止频率和截止点的衰落系数等滤波器参数后，如果选择让SystemView 自动估计抽头，则可以选择“Elanix Auto Optimizer ”项中的“Enabled ”按钮，再单击“Finish ”按钮退出即可。
此时，系统会自动计算出最合适的抽头数通常抽头数设置得越大，滤波器的精度就越大。
实验三、模拟线性调制系统仿真（AM）一、实验目的1、学习使用SYSTEMVIEW构建简单的仿真系统。
2、掌握模拟幅度调制的基本原理。
3、掌握常规调幅、DSB的解调方法。
4、掌握AM信号调制指数的定义。
二、实验要求1、完成PDF中4.1节的AM调幅仿真（要求调制信号频率为学号*10），改变调制度，并观察输出波形(已调波)的变化；观察其输出频谱2、设计滤波器，完成AM系统的解调；观察其输出频谱；三、实验仿真四、实验结论高斯白噪声的功率谱是均匀分布的，作为一种噪声，仿真的时候加上高斯白噪声其结果频谱宽但是除了输出信号的频谱功率大些，其他的比较微弱，低通滤波器对高斯白噪声的影响并不是很大，在实际中，所有的通信系统中都不可避免的引入高斯白噪声。
通信系统仿真实验
实验一 带通信号和低通等效信号实验目的：对带通信号及其低通等效信号进行分析和仿真。
实验内容：1、参考教材P24面例子，考虑如下带通信号，编写仿真程序实现，得出仿真结果。
)]10(1502cos[)30(2)(t Sinc t t Sinc t x +⨯=π（1） 画出该信号和它的幅度谱；（2） 求出该信号的解析信号，并画出它的幅度谱；（3） 求出并画出该信号的包络；（4） 分别假设Hz f 1500=和 Hz f 801=，求该信号的低通等效，并画出它的幅度谱。
2、设带通信号为：])100(2cos[)(6)(t t m t x π=]200(2sin[4)]10(2cos[3)(t t t m ππ+=通过Matlab 编程仿真实现：（1） 画出该信号和他的谱函数（包括幅度和相位）（2） 确定并画出解析信号的谱函数（包括幅度和相位）（3） 画出该信号的包络。
（步骤一，二中，设采样间隔为ts=0.002s ）。
实验二滤波器的设计和仿真实现实验目的：各种滤波器的设计与仿真实现。
实验内容：1、试设计一个模拟低通滤波器，fp=3500Hz，fs=4500Hz，αp=3 dB，αs=25dB。
分别用巴特沃斯和椭圆滤波器原型，求出其3dB截止频率和滤波器阶数，传递函数，并作出幅频、相频特性曲线。
2、试设计一个巴特沃斯型数字低通滤波器，设采样率为8000Hz，fp=2100Hz，fs=2500Hz，αp=3dB，αs=25dB。
并作出幅频、相频特性曲线。
3、试设计一个切比雪夫1型高通数字滤波器，采样率为8000Hz，fp=1000Hz，fs=700Hz，αp=3dB，αs=20dB。
并作出幅频、相频特性曲线。
4、试设计一个椭圆型带通数字滤波器。
设采样率为10000Hz，fp=[1000,1500] Hz，fs=[600,1900] Hz，αp=3dB，αs=20dB。
并作出幅频、相频特性曲线。
5、试设计一个椭圆型带通数字滤波器。
通信原理实验的MATLAB仿真讲义(一、二)
数据通信原理实验的MATLAB仿真讲义MATLAB原意为“矩阵实验室—MA-TrixLABoratory”，它是目前控制界国际上最流行的软件，它除了传统的交互式编程之外，还提供了丰富可靠的矩阵运算、图形绘制、数据和图象处理、Windows编程等便利工具。
MATLAB还配备了大量工具箱，特别是还提供了仿真工具软件SIMULINK。
SIMULINK这一名字比较直观地表明了此软件的两个显著的功能：SIMU(仿真)与LINK(连接)，亦即可以利用鼠标在模型窗口上“画”出所需的系统模型，然后利用SIMULINK提供的功能对控制系统进行仿真和线性化分析。
MATLAB在80年代一出现，首先是在控制界得到研究人员的瞩目。
随着MA T-LAB软件的不断完善,特别是仿真工具SIMULINK的出现，使MA TLAB的应用范围越来越广。
MATLAB的仿真环境(simulink)提供的系统模型库包括以下几个子模型库：Sources(输入源)、Sinks(输出源)、Discrete(离散时间系统)、Linear(线性环节)、Non-linear(非线性环节)、Connections(连接及接口)、Extras(其它环节)。
打开子模型库,你会发现每个模型库都包含许多个子模块，比如Sources模型库里含有阶跃函数、正弦函数、白噪声函数、MATLAB空间变量、信号发生器等子模块。
另外在Extras子模型库下还有一个BlockLibrary，集中了子模型库中最常用及其它常用的子模块,使用起来特别方便。
通信系统一般都可以建立数学模型,在数学模型中,主要包括乘法器、加法器、信号发生器、滤波器等，而这些在上述的simulink 系统模型库中一般都可找到，对于没有的模块(如伪随机信号发生器),可自己根据掌握的技术生成所需的子模块，随时调用。
这样就可根据数学模型，建立通信系统的仿真模型。
应用MA TLAB下的SIMULINK仿真工具可以很方便地进行通信系统仿真，利用SIMULINK仿真工具下的现有子模块进行仿真。
通信系统的MATLAB仿真(通信实验必看)
第 6 章 通信系统仿真
6.3 差错控制编/译码方法
在通信系统中，差错控制编/译码技术被广泛地用于检查和纠正信息在传递过程中 发生的错误。在发送端，差错控制编码添加了一定的冗余码元到信源序列；接收时就利 用这些冗余信息来检测和纠正错误。纠错编码主要有分组码和卷积码两种类型。 MATLAB通信工具箱提供了一系列函数用于有限域计算。概率解码中最常用的是 Viterbi解码，用于卷积码解码。常用的纠错编码方法包括线性分组码、海明码、循环码、 BCH码、Reed-Solomon码和卷积码。 1. 纠错编码函数 纠错编码函数encode( )及译码函数decode( ) 格式： 格式：code=encode(msg, N, K, method, opt) 功能：用method指的方法完成纠错编码。其中msg代表信息码元；method是允许的编 码方法，包括hamming 、linear等， opt是一个可选择的优化参数。 格式： 格式：msg=decode(code,n,k,method) 功能：用指定的method方式进行译码。为了正确地复制出信源序列，编码和译码的调 用方式必须相同。
x ∈ Ri = Q ( x) = x i
N
易见，这类量化引入了失真，其均方误差为：
D= ∑ ∫ R ( x x i ) 2 f x ( x ) dx
i =1
1
其中f(x)是信源随机变量的概率密度函数。信号量化噪声比(SQNR)为：
SQNR = 10 log 10
E[ X 2 ] D
第 6 章 通信系统仿真
在MATLAB通信工具箱中提供了两种信源编译码的方法：标量量化和预测量化。 1.标量量化 标量量化 律压扩计算函数compand( ) (1)信源编码中的 律或 律压扩计算函数 信源编码中的 律或A律压扩计算函数 格式： 格式：out=compand(in, param, V, method) 功能：实现 律或A律压扩，其中param为 值，V为峰值。压扩方式由method指定。
实验一《通信系统仿真实训》实验指导书
《通信系统仿真实训》实验指导书武汉理工大学信息工程学院2016年1月说明通信系统仿真实训为设计型实验，本实验指导书仅提出实验任务和技术说明，具体电路图和仿真结果不予提供。
实验一信源模块的设计与仿真一、实验目的1．熟悉SystemView 软件的使用方法；2. 掌握A/D及并/串转换的实现方法；3．理解多路数字信号时分复用的概念，设计时分复用信号的帧结构并予实现。
4．掌握信号源模块工作中所需各时钟信号的关系和实现方法。
二、实验仪器及软件PC机，SystemView三、实验方案和技术路线1. 实验方案2. 技术路线1）应用抽样定理，采用并行A/D转换，将一路模拟信号转换数字信号；2）应用数选技术，实现并/串转换，生成数字基带信号，保证基带信号满足帧结构要求；3）应用数选技术，实现时分复用技术，将两路数字基带信号复用为一路数字基带信号。
4）设计总时钟，运用分频技术，产生所需各个时钟信号。
3. 复用信号帧结构的设计复用信号一帧分为 4 个时隙，TS 0 ~ TS 3，预留 TS 0 为空闲，任意分配 TS 1 ~ TS 3 给用户。
（或自行设计复用信号帧结构）4. 实现并/串转换和时分复用模块采用数据选择器实现，电路自行设计。
四、实验内容及步骤1. A/D 转换选定8位自行设计模拟信号频谱参数，确定抽样脉冲CLK1的频率值，完成模拟信号的A/D 转换。
CLK1 的周期即为帧周期。
2. 并/串转换利用数据选择器，设计并/串转换电路，熟悉芯片的时钟信号和使能信号的配合协调方法。
按照复用信号帧结构的要求，设计一组 CLK2 时钟信号，完成每路信号的一个样值占用一个分配的时隙。
观察、记录单路数字信号波形。
3. 时分复用信号设计时分复用电路和一组 CLK3 时钟信号，实现 2 路数字基带信号的复用。
CLK3 时钟信号实现方法类似 CLK2。
观察、记录复用数字信号波形。
4. 总时钟源电路总时钟源采用软件提供的信号源部件实现，CLK1、CLK2、CLK3等所有时钟信号必须采用分频技术实现，以确保信号同步。
通信系统仿真实验报告(DOC)
通信系统实验报告——基于SystemView的仿真实验班级：学号：姓名：时间：目录实验一、模拟调制系统设计分析 -------------------------3一、实验内容-------------------------------------------3二、实验要求-------------------------------------------3三、实验原理-------------------------------------------3四、实验步骤与结果-------------------------------------4五、实验心得------------------------------------------10实验二、模拟信号的数字传输系统设计分析------------11一、实验内容------------------------------------------11二、实验要求------------------------------------------11三、实验原理------------------------------------------11四、实验步骤与结果------------------------------------12五、实验心得------------------------------------------16实验三、数字载波通信系统设计分析------------------17一、实验内容------------------------------------------17二、实验要求------------------------------------------17三、实验原理------------------------------------------17四、实验步骤与结果------------------------------------18五、实验心得------------------------------------------27实验一：模拟调制系统设计分析一、实验内容振幅调制系统（常规AM ）二、实验要求1、 根据设计要求应用软件搭建模拟调制、解调（相干）系统；2、 运行系统观察各点波形并分析频谱；3、 改变参数研究其抗噪特性。
通信系统仿真
通信系统仿真重点讲义（答案也可能有不妥之处，仅供参考）题型：1.填空（20分，10个）2.判断题（10分，5个）3.简答题（20分，4个）4.分析题（2个小的，10分一个；2个大的，15分一个；大的会出仿真模型的分析，注意：仿真模型的分析不是要你画出模型，试卷会给出模型图，而是对模型的理解，知道模型的作用就可以了）1.蒙特卡罗仿真的数学基础、原理、实例（不需要看代码，只要知道思想，P14、15）蒙特卡罗方法的数学基础是概率论中的大数定理和中心极限定理。
大数定理指出，随着独立随机试验次数增加，试验统计事件出现的频率将接近于该统计事件的概率。
【蒙特卡罗方法的基本思想是，当所求解问题是某种随机事件出现的概率，或者是某个随机变量的期望值时，通过某种“实验”的方法，以这种事件出现的频率来估计该随机事件的概率，或者得出这个随机变量的某些数字特征，并将其作为问题的解。
如果所求解的问题不是一个随机事件问题，那么可以通过数学分析方法找出与之等价的随机事件模型，然后再利用蒙特卡罗方法去求解。
】书上的例题：试用蒙特卡罗方法求出半径为1的圆的面积。
并与理论值对比。
1）数学模型：设有两个相互独立的随机变量x,y，服从[0,2]上的均匀分布。
那么由它们所确定的坐标点(x,y)是均匀分布于边长为2的一个正方形区域中。
如下图所示。
该正方形的内接圆的半径为1，显然，坐标点(x,y)落入圆中的概率p等于该圆面积Sc 与正方形面积S之比，即Sc=pS。
因此，只要通过随机试验统计出落入圆中点的频度，即可计算出圆的近似面积来。
2）仿真实验：产生多组均匀分布于[-1,+1]直接的两个独立随机数x1,y1；计算点（x1,y1）是否落在圆内，若落入圆中，计数器加1（计数器初值为0）；最后知道随机数总组数（即实验总次数）n,落入圆中数m,就可得出圆的近似面积Sc=m/n*4。
2.计算机辅助技术的分类（P1）（1）基于理论分析的解析方法（2）结合通信系统硬件原型和测试设备的计算机辅助仿真方法（3）基于纯软件的系统仿真方法3.PCM（编码、解码的图，P264，图6.11和6.22）【实例6.6】设计一个13折线近似的PCM编码器模型，使它能够对取值在[-1,+1]内的归一化信号样值进行编码。
通信系统仿真实验
实验一：模拟调制系统设计分析振幅调制系统（常规AM）1.实验要求根据设计要求应用软件搭建模拟调制、解调（相干）系统，运行系统观察各点波形并分析频谱，改变参数研究其抗噪特性。
2.实验原理(1)AM信号的表达式、频谱及带宽在图1-1中，若假设滤波器为全通网络（＝1），调制信号叠加直流后再与载波相乘，则输出的信号就是常规双边带条幅信号。
AM调制器模型如图3-2所示。
图1-1 AM调制器模型AM信号的时域和频域表达式分别为：式中，为外加的直流分量；可以是确知信号也可以是随机信号。
AM信号的典型波形和频谱分别如图1-2（a）、（b）所示，图中假定调制信号的上限频率为。
显然，调制信号的带宽为图1-2 AM波形和频谱由图1-2（a）可见，AM信号波形的包络与输入基带信号成正比，故用包络检波的方法很容易恢复原始调制信号。
但为了保证包络检波时不发生失真，必须满足，否则会出现过调幅而失真。
AM信号的频谱是由载频分量和上、下两个边带组成（通常称频谱中画斜线的部分为上边带，不画斜线的部分为下边带）。
上边带的频谱与原调制信号的频谱结构相同，下边带是上边带的镜像。
显然，无论是上边带还是下边带，都含有原调制信号的完整信息。
故AM信号是带有载波的双边带信号，它的带宽为基带信号带宽的两倍，即：式中，为调制信号的带宽，为调制信号的最高频率。
(2)AM信号的解调调制过程的逆过程叫做解调。
AM信号的解调是把接收到的已调信号还原为调制信号。
AM信号的解调方法有两种：相干解调和包络检波解调。
在这里我们采用的是想干解调。
由AM信号的频谱可知，如果将已调信号的频谱搬回到原点位置，即可得到原始的调制信号频谱，从而恢复出原始信号。
解调中的频谱搬移同样可用调制时的相乘运算来实现。
相干解调的原理框图如图1-3所示图1-3 相干解调原理图将已调信号乘上一个与调制器同频同相的载波，得由上式可知，只要用一个低通滤波器，就可以将第1项与第2项分离，无失真的恢复出原始的调制信号3.实验内容与分析(1)实验图如下所示：加法器20以及其上面部分为AM调制，23为信号源1KHZ，幅度2伏；09为载波15KHZ，幅度5伏。
通信系统软件仿真技术实验讲义
f (t ) = sin( 2 pt )u (t ) 。
3 、 求 系 统 y ′′(t ) + 2 y ′(t ) + 100 y (t ) = 10 f (t ) 的 零 状 态 响 应 ， 已 知
f (t ) = δ (t ) 。
4、求系统 y[k ] + 3 y[k − 1] + 2 y[k − 2] = 10 f [k ] 的单位脉冲响应。 5、试用 MATLAB 画出图示周期三角波信号的频谱。
f(t) 1 t
-2
-1 -1
0
1
2
6、试用数值方法近似计算三角波信号的频谱。
f1(t) 1
−1
0
1
t
7、周期方波通过 RC 系统的响应。
f (t ) 1 −5 −3 −1
R f (t )
C
0
1
3
5
t
y (t )
8、画 H (e jΩ ) =
1 的幅度响应曲线。 1 − α e − jΩ
建立 A、B 矩阵并对其进行以下操作： (1) 计算矩阵 A 的行列式的值 A = ?B 和 A . ∗ B 、 AB −1 、 A − 1 B 、 A 2 、 A T
7.已知多项式 f ( x) = 3 x − x + 2 x + x + 3 ， g ( x ) =
7.在同一坐标系中画出 y = 四、实验报告要求： 1、画出程序的流程图； 2、写出实验结果及结果分析； 3、写出本次实验的心得体会。
x , y = x 2 , y = 3 x , y = x 3 , y = x 的图像。
实验二
一、实验目的
Matlab 程序设计
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实验一频分复用和超外差接收机仿真实验实验目的1熟悉Simulink模型仿真设计方法2掌握频分复用技术在实际通信系统中的应用3理解超外差收音机的接收原理实验内容设计一个超外差收接收机系统，其中发送方的基带信号分别为1000Hz的正弦波和500Hz的方波，两路信号分别采用1000kHz和1200kHz的载波进行幅度调制，并在同一信道中进行传输。
要求采用超外差方式对这两路信号进行接收，并能够通过调整接收方的本振频率对解调信号进行选择。
实验原理超外差接收技术广泛用于无线通信系统中，基本的超外差收音机的原理框图如图所示：图1-1超外差收音机基本原理框图从图中可以看出，超外差接收机的工作过程一共分为混频、中频放大和解调三个步骤，现分别叙述如下：混频：由天线接收到的射频信号直接送入混频器进行混频，混频所使用的本机振荡信号由压控振荡器产生，并可根据调整控制电压随时调整振荡频率，使得器振荡频率始终比接收信号频率高一个中频频率，这样，接受信号与本机振荡在混频器中进行相乘运算后，其差频信号的频率成分就是中频频率。
其频谱搬移过程如下图所示：图1-2 超外差接收机混频器输入输出频谱中频放大：从混频模块输出的信号中包含了高频和中频两个频率成分，这样一来只要采用中频带通滤波器选出进行中频信号进行放大，得到中频放大信号。
解调：将中频放大后的信号送入包络检波器，进行包络检波，并解调出原始信号。
实验步骤1、设计两个信号源模块，其模块图如下所示，两个信号源模块的载波分别为1000kHz，和1200kHz，被调基带信号分别为1000Hz的正弦波和500Hz的三角波，并将其封装成两个子系统，如下图所示：图1-2 信源子系统模型图2、为了模拟接收机距离两发射机距离不同引起的传输衰减，分别以Gain1和Gain2模块分别对传输信号进行衰减，衰减参数分别为0.1和0.2。
最后在信道中加入均值为0，方差为0.01的随机白噪声，送入接收机。
3、接收机将收到的信号直接送入混频器进行混频，混频所使用的本机振荡信号由压控振荡器产生，其中压控振荡器由输入电压进行控制，设置Slider Gain模块，使输入参数在500至1605可调，从而实现本振的频率可控。
压控振荡器的本振频率设为465kHz，灵敏度设为1000Hz/V。
4、混频后得到的信号送入中频滤波器Analog Filter Design1进行带通滤波，滤波器阶数设置为1，带宽为12kHz，中心频率为465kHz，从而滤出中频信号。
5、对中频信号进行20倍的增益后，再次经过Analog Filter Design2进行中频滤波，进一步消除带外噪声。
滤波器设置与前面相同6、经过中频滤波后，利用包络检波器进行检波（检波器的上限和下限值分别设置为inf和0），检波输出信号再通过带宽为6kHz的低通滤波器输出。
7、设置系统仿真时间为0.01s，仿真步进为6.23e-8，具体参数设置如下图所示：图1-3 模型仿真参数设置8、调整压控振荡器的控制电压信号，观察接收波形的变化。
并分别记录当输出波形为正弦波和三角波时的压控振荡器输出频率。
图1-4 系统仿真模型图实验结果1画出接收机正确解调时的接收波形2记录当分别解调出两路信号时，本振频率分别为多少3给出接收信号频率与本振频率的关系式实验二PSK数字传输系统仿真实验实验目的1进一步掌握Simulink模型仿真设计方法2深入理解PSK技术的工作原理3了解在PSK下采用格雷码映射技术的优越性。
实验内容试建立一个π/8相位偏移的8PSK传输系统，观察调制输出信号通过加性高斯信道前后的星座图，并比较输入数据以普通二进制映射和格雷码映射两种情况下的误比特率。
实验原理多进制相移键控的特点：多进制相移键控是利用载波的多个相位来代表多进制符号或二进制码组，即一个相位对应一个多进制符号或者是一组二进制码组。
在相同码元宽度的情况下，M进制的码元速率要高，如在8PSK中，其码元速率为 ，为2PSK的3倍，因此，多进制相移键控具有更高的码速率。
log832采用不同的相位来代表多进制符号一共有两种不同的方案，分别是A方式相移系统和B方式相移系统，其相位矢量图图表示如下：图2-1 两种方式下的相移系统多进制相移键控的抗噪声性能：对于多进制绝对移相（MPSK ），当信噪比r 足够大时，误码率可近似为 2sin (/)r M e P eπ-= 对于多进制相对移相（MDPSK ），当信噪比r 足够大时，误码率可近似为22sin(/2)r M e P e π-=图2-2 不同M 下的误码率曲线图格雷码映射：格雷码是一种数字排序系统，其中的所有相邻整数在它们的数字表示中只有一个数字不同。
它在任意两个相邻的数之间转换时，只有一个数位发生变化。
它大大地减少了由一个状态到下一个状态时逻辑的混淆。
另外由于最大数与最小数之间也仅一个数不同，故通常又叫格雷反射码或循环码。
二进制码与格雷码的对照表如下所示：实验步骤1设置信号源为随机整数发生器，将M-ary number设置为8，采样时间为1e-3，信源输出的随机整数0~7通过二进制转换器转换为3比特二进制组后送入PSK基带调制器。
2在PSK基带调制器中，设置8PSK调制方式（M-ary number设置为8），input type设置为Bit，星座映射设置为Binary或Gray，表示采用直接映射或格雷码映射。
相位偏移设置为pi/8，即采用B方式的相移系统。
3将经过8PSK调制好的输出信号送入到AWGN信道，其中设置AWGN模块的Mode为：Variance from mask，方差为0.02。
4经过信道叠加了噪声后，将信号送入到M-PSK基带解调模块，解调方式与调制方式对应。
5分别将原始信号和经过8PSK解调后的信号进行并串转换后在Error Rate Calculation中进行比较，得到系统的误码率，其中Buffer模块设置其输出的缓冲大小为1，Error Rate Calculation的Output data设置为Port，其余按照默认设置。
6分别在8PSK经过信道前和经过信道后放置星座图显示模块，查看加入噪声后的信号星座图变化情况。
图2-3 系统仿真模型图实验结果1、分别观察当信道噪声方差0.02和0.05时，系统采用普通二进制方式和格雷码方式时的信噪比，并说明其原因。
实验三 用于载波提取的锁相环仿真实验实验目的1 掌握锁相环的基本原理2 了解锁相环在载波提取中的作用3 了解平方环和科斯塔斯环的工作原理实验内容设计两个仿真模型，分别使用平方环和科斯塔斯环对抑制载波双边带调制的模拟信号进行相干解调。
实验原理1 平方环设调制信号为m(t)中无直流分量，则DSB 信号为t t m t s c ωcos )()(= （3－1）接收端将该信号经过一个平方律部件后得到tt m t m t t m t e c c ωω2cos )(212)(cos )()(2222+== （3－2）在上式中)(2t m 的均值是基带信号的功率，是一个正的常数，因此上式中含有cω2频率分量的谐波，用中心频率为c ω2的带通滤波器将这一谐波分量选出后，再通过锁相环选定，最后对锁相环VCO 输出信号进行2分频即可恢复载波。
平方环的原理框图如下图所示：图3-1 平方环载波提取原理框图2 科斯塔斯环利用平方环进行解调时，需要三个乘法器，且锁相环工作在载波的二倍频上。
如果载波频率较高，锁相环将需要工作在相当高的频率上，导致成本大大提高。
因此，科斯塔斯环针对这一缺点进行了改进。
本实验是采用科斯塔斯环法提取同步载波的。
科斯塔斯环又称同相正交环，其原理框图如下：图3-2 科斯塔斯环原理框图在科斯塔斯环环路中，误差信号V 7是由低通滤波器及两路相乘提供的。
压控振荡器输出信号直接供给一路相乘器，供给另一路的则是压控振荡器输出经90o 移相后的信号。
两路相乘器的输出均包含有调制信号，两者相乘以后可以消除调制信号的影响，经环路滤波器得到仅与压控振荡器输出和理想载波之间相位差有关的控制电压，从而准确地对压控振荡器进行调整，恢复出原始的载波信号。
现在从理论上对科斯塔斯环的工作过程加以说明。
设输入调制信号为()cos c m t t ω，则)]2cos()[cos (21)cos(cos )(v 3θωθθωω++=+=t t m t t t m c c c （3－3） )]2sin()[sin (21)sin(cos )(v 4θωθθωω++=+=t t m t t t m c c c （3－4）经低通滤波器后，倍频项被滤除，输出分别为：θcos )(21v 5t m =θsin )(21v 6t m = 将v 5和v 6在相乘器中相乘，得，θ2sin )(81v v v 2657t m ==（3－5）（3－5）中θ是压控振荡器输出信号与输入信号载波之间的相位误差，当θ较小时， θ)(41v 27t m ≈（3－6）（3－6）中的v 7大小与相位误差θ成正比，它就相当于一个鉴相器的输出。
用v 7去调整压控振荡器输出信号的相位，最后使稳定相位误差减小到很小的数值。
这样压控振荡器的输出就是所需提取的载波。
实验步骤1、平方环载波恢复仿真模型的设计10-，仿真计算采用ode5算法，仿真时间设置为8e-3。
1）仿真步进设计为固定的s62）采用相乘法产生抑制载波调制信号，其中，基带信号采用频率为1KHz的正弦波信号，载波采用频率为10KHz的正弦波，通过相乘器产生已调信号后送入噪声方差为0.01的AWGN信道进行传输。
3）在接收方，采用乘法器Product1完成平方功能，并将输出信号通过中心频率为20kHz 的二阶带通滤波器选出载波的二次谐波，滤波器通带可设置为19~21kHz。
4）采用Product2作为锁相环的鉴相器，为模拟真实情况，并不将VCO的中心频率完全设置为载波频率的2倍，而是增加一个小的差值，如设置VCO的中心频率为20.3kHz，控制灵敏度为4000Hz/V。
则当环路进入锁定时，VCO的输出就是稳定的载波二次谐波。
5）将得到的载波二次谐波通过计数器进行二分频后得到恢复载波，计数器设置为上升沿触发，最大计数值为1，输出端为计数输出，输出数据类型为双精度。
计数器的初始状态设置为0或1。
6）相干解调模块可采用Manual Switch来选择理想载波或本地恢复载波来进行，低通滤波器截止频率根据基带信号频率进行设计。
图3-3 抑制载波双边带调制、平方环载波恢复及相干解调模型2、科斯塔斯环载波恢复仿真模型的设计10-，仿真计算采用ode5算法，仿真时间设置为8e-3。
1）仿真步进设计为固定的s62）采用相乘法产生抑制载波调制信号，其中，基带信号采用频率为1KHz的正弦波信号，载波采用频率为10KHz的正弦波，通过相乘器产生已调信号后送入噪声方差为0.01的AWGN 信道进行传输。