北邮通原软件实验报告

北京邮电大学实验报告

题目：基于SYSTEMVIEW通信原理实验报告

班级：

专业：

姓名：

成绩：

实验1：抽样定理

一．实验目的

（1）掌握抽样定理

（2）通过时域频域波形分析系统性能

二．实验原理

抽样定理：设时间连续信号m（t），其最高截止频率为fm ，如果用时间间隔为T<=1/2fm的采样序列对m（t）进行抽样时，则m（t）就可被样值信号唯一地表示。

抽样过程原理图（时域）重建过程原理图（频域）

具体而言：在一个频带限制在（0，f h）内的时间连续信号f（t），

如果以小于等于1/(2 f h)的时间间隔对它进行抽样，那么根据这些抽样值就能完全恢复原信号。或者说，如果一个连续信号f（t）的频谱中最高频率不超过f h，这种信号必定是个周期性的信号，当抽样频率f S≥2 f h时，抽样后的信号就包含原连续信号的全部信息，而不会有信息丢失，当需要时，可以根据这些抽样信号的样本来还原原来的连续信号。根据这一特性，可以完成信号的模-数转换和数-模转换过程。

三．实验步骤

1.将三个基带信号相加后抽样，然后通过低通滤波器恢复出原信号。实现验证抽样定理的仿真系统，同时在必要的输出端设置观察窗。如下图所示

2.设置各模块参数

三个基带信号频率从上至下依次为10hz、20hz、40hz。

抽样信号频率fs设置为80hz，即2*40z。（由抽样定理知，fs≥2fH）。低通滤波器频率设置为40hz 。设置系统时钟，起始时间为0，终止时间设为1s.抽样率为1khz。

3.改变抽样速率观察信号波形的变化。

四．实验结果

基带信

号

最终恢

复信号

抽样后

的信号

波形

实验讨论观察上图，可以看出，抽样后的信号波形如同冲激信号，且其包络图形为原基带信号波形图。最终恢复所得的信号波形与原

五．实验建议、意见

将抽样率fs设置为小于两倍fh的值，观察是否会产生混叠失真。实验2：验证奈奎斯特第一准则

一．实验目的

（1）理解无码间干扰数字基带信号的传输；

（2）掌握升余弦滚降滤波器的特性；

（3）通过时域、频域波形分析系统性能。

二．实验原理

基带传输系统模型

奈奎斯特准则提出：只要信号经过整形后能够在抽样点保持不变，即使其波形已经发生了变化，也能够在抽样判决后恢复原始的信号，因为信息完全恢复携带在抽样点幅度上。

无码间干扰基带传输时，系统冲击响应必须满足x(nTs)=1(n=0); x(nTs)=0(n=!0)。相应的推导出满足x(t)的傅里叶变换X(f)应满足

的充分必要条件：

该充要条件被称为无码间干扰基带传输的奈奎斯特准则。

奈奎斯特准则还指出了信道带宽与码速率的基本关系。即Rb=1/Tb=2ƒN=2BN。说明了理想信道的频带利用率为Rb/BN=2。

在实际应用中，理想低通滤波器是不可能实现的，升余弦滤波器是在实际中满足无码间干扰传输的充要条件，已获得广泛应用。

三．实验步骤

1.根据奈奎斯特准则，设计实现验证奈奎斯特第一准则的仿真系统，同时在必要输出端设置观察窗。如下图所示

2.设置各模块的参数

图形编号功能参数

Token10延时器Delay=

Token0基带信号PN序列Amp=1v; Rate=10hz

Levels=2;

3.在不同情况下进行仿真

（1）在信道带宽B一定的条件下，无噪声时，分别观察输入与输出信号的波形，解调信号的眼图。

（2）在信道带宽B一定的条件下，无噪声时，提高信源速率观察输入与输出信号波形变化，解调信号的眼图。

（3）在信道B一定的条件下（无码间干扰），逐渐加入噪声，观

察输入、输出信号波形变化，解调信号的眼图。

四．实验结果

1.在信道带宽B一定的条件下，无噪声时，输入与输出信号的波形，解调信号眼图如下：

输入信

号

输出信

号

解调信号眼图

实验讨论对比输入、输出波形，可以看出输入信号与输出信号波形基本一致，原始信号得到无误恢复，从而验证了奈奎斯特第一准则。从解调信号的眼图可以看出，信号“眼睛”张开的比较大，说明在噪声、无码间干扰的情况下，系统性能良好，误码率低

2.在信道带宽B一定的条件下，无噪声时，提高信源速率（本实验将信源速率增加一倍

），输入与输出信号波形，解调信号的眼图。

输入信号

输出信号

解调信号眼图

实验讨论此时低通信道带宽不满足奈奎斯特准则，从输入、输出波形可以看出，数字信号经过系统传输以后，出现了误码。从解调信号的眼图可以看出，相比无噪声，信源速率不变情况下的眼图，此时眼图边缘更不清晰一些。说明在无噪声条件下，基带信号

带宽超过了限带信道带宽时，由于码间干扰也会产生误码。

3.在信道B一定的条件下（无码间干扰），逐渐加入噪声，观察输入、输出信号波形变化，解调信号的眼图

输入信

号

输出信

号

(方差

高斯噪

声）

解调信号眼图(方差高斯噪声）

输出信号

(方差1v高斯噪声）

解调信号眼图(方差1v高斯噪声）

输出信号

(方差3v高斯噪声）

解调信号眼图(方差3v高斯噪声）

实验讨论

对比输入、输出波形，可以看出，当高斯噪声的方差较小时，即噪声幅度较小时，数字信号经过系统传输，几乎没有误码，眼图显示“眼睛”张开较大，系统性能良好。

逐步增大噪声幅度，能够明显看到码间干扰，输入与输出波形不一致，眼图显示的“眼睛”逐渐闭合，说明差错率随着噪声功率的增加而增加。

当噪声幅度很大时，输入输出波形差别很大，眼图的“眼睛”