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

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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。

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

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：

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。

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

五．实验建议、意见

还可以研究讨论在不同滚降系数的情况下，系统输入输出波形的变化。

实验3: 16QAM调制与解调

一．实验目的

1.掌握正交幅度调制的基本原理

2.掌握正交幅度相干解调的原理

3.学会使用SystemView软件观察信号的星座图和眼图，从而分析系统性能。

二．实验原理

正交幅度调制（QAM）是由两个正交载波的多电平振幅键控信号叠加而成的，因此正交幅度调制是一种频谱利用率很高的调制方式，它与MPSK的不同之处在于两个支路的多电平幅度序列是相互独立的。

1.调制原理

二进制序列

矩形星座MQAM信号的产生框图

上图中，输入二进制序列{ka}，经串并变换后成为速率减半的双比特并行码元，此双比特并行码元在时间上是对齐的。在同相及正交支路又将速率为2/bR的每K/2个比特码元变换为相应的M个可能幅度之一，形成M进制幅度序列，再经成形滤波后，得到)(tI及)(tQ的M进制PAM基带信号(数学期望为0)，然后将)(tI及)(tQ分别对正交载波进行M进制ASK 调制，两者之和即为矩形星座的QAM信号。

2.解调原理

矩形星座QAM的解调框图

采用相干解调的方法。解调器的输入信号与本地恢复的两个正交载波相乘后，经低通滤波器输出两路多电平基带信号。多电平判决器对多电平基带信号进行判决，再经并串变换器输出。

三．实验步骤

1.根据16QAM的调制与解调原理，设计实现16QAM调制与解调的仿真系统，同时在必

要输出端设置观察窗。如下图所示

2.设置各模块参数

3.在不同情况下进行仿真

（1）观察无噪声时，16QAM信号波形及星座图

（2）分别通过眼图和星座图观察噪声对16QAM信号的影响

（3）改变带宽时，通过眼图和星座图观察噪声对16QAM信号的影响

四．实验结果

1.信号带宽一定，无噪声时，16QAM信号眼图及星座图如下

2.信号带宽一定，无噪声时，16QAM信号眼图及星座图如下