通信实验报告

《通信原理》 实验报告

学 院：信息工程学院

班 级：08电子信息工程一班

学 号：33

姓 名：王晓鹏

实验一 简单基带传输系统分析

【实验目的】

通过本次实验，旨在达到以下目的：

1． 结合实践，加强对数字基带通信系统原理和分析方法的掌握； 2． 掌握系统时域波形分析、功率谱分析和眼图分析的方法； 3．进一步熟悉systemview软件的使用，掌握主要操作步骤。 【实验内容】

构造一个简单示意性基带传输系统。以双极性PN码发生器模拟一个数据信源，码速率为100bit/s，低通型信道中的噪声为加性高斯噪声（标准差＝）。要求：

1．观测接收输入和低通滤波器输出的时域波形；

2．观测接收滤波器输出的眼图； 3．观测接收输入和滤波输出的功率谱；

4．比较原基带信号波形和判决恢复的基带信号波形。 【实验原理】

简单的基带传输系统原理框图如图2-1-1所示，该系统并不是无码间干扰设计的，为使基带信号能量更为集中，形成滤波器采用高斯滤波器。

【实验步骤】

简单基带传输系统组成框图

1.利用systemview系统，设计出简单亟待阐述仿真分析系统结构图如下：

系统中各图符块的设置如表所示： 图符块属性 、编 （Attribut号 e） 0 Source PN Seq （Type） 类型 简单基带传输仿真分析系统

参数设置 （Parameters） Amp=1v,Offset=0v,Rate=100Hz,Levels=2, Phase=0 deg Couminication filter library, 1 2 3 Operator Adder Source Noise Analog…,Butterworth Lowpass IIR,5 4 Operator Linear Sys Poles, low cutoff=200Hz. Interpolating,Rate=100Hz,Aperture=0 5 Operator Sampler sec, Aperture Jitter=0 sec, 6 Operator Hold Last Value ,Gain=2 Comparison=’>=’,True Output=1V,False Output 7 Operator Compare =0v,A input=t6 Output0,B input=t8 Output0 8 9 Source Sink Sinusoid Analysis Analysis Analysis Analysis Amp=0v,Freq=0Hz,Phase=0 deg Input from t0 Output Port0 Input from t1 Output Port0 Input from t4 Output Port0 Input from t7 Output Port0 Linear Sys Gaussian, Bandwidth=100 -- Gauss Std Dev=,Mean=0v. -- 10 Sink 11 Sink 12 Sink 其中，Token1为高斯脉冲形成滤波器；Token3为高斯噪声产生器，设标准偏差 Std Deviation=，均值Mean=0v；Token4为模拟低通滤波器，来自选操作库中的“LinearSys”图符按钮，在设置参数时，将出现一个设置对话框，在“Design”栏中单击Analog…按钮，进一步单击“Filter PassBand”栏中Lowpass

按钮，选择Butterworth型滤波器，设置滤波器极点数目： Poles=5（5阶），设置滤波器截止频率：LoCuttoff=200 Hz。

2.单击运行按钮，运算结束后按“分析窗”按钮，进入分析窗后，单击“绘制新图”按钮，则Sink9～Sink12显示活动窗口分别显示出“PN码输出”、“信道输入”、“信道输出”和“判决比较输出”时域

3.观察信源PN码和波形形成输出的功率谱。在分析窗下，单击信宿计算器按钮，在出现的“System Sink Calculator”对话框中单击Spectrum按钮，分别得到Sink9 和Sink10的功率谱窗口（w4:和w5:）后，可将这两个功率谱合成在同一个窗口中进行对比，具体操作为：在“System Sink Calculator”对话框中单击Operators按钮和Overlay Plots按钮，在右侧窗口内压住左键选中“w4：Power Spectrum of Sink9” 和“w5：Power Spectrum of Sink10”信息条，使

之变成反白显示，最后单击OK按钮即可显示出对比功率谱。得到波形图如下

4.察信道输入和输出信号眼图。眼图是衡量基带传输系统性能的重要实验手段。当屏幕上出现波形显示活动窗口（w1:Sink10和w2:Sink11）后，单击“System Sink Calculator”对话框中的Style 和Time Slice按钮，设置好“Start Time[sec]”和“Length[sec]”栏内参数后单击该对话框内的OK按钮即可。 得到了图形如下：

【实验要求】

1. 对比输入端PN码波形和输出端恢复的波形，并分析两者的区别； 答：从波形上可以看出，输出端恢复的波形跟输入端PN码波形保持一致，只是出现了延时。

2. 对比PN码和经高斯脉冲形成滤波器后的码的功率谱，并分析两者的差别； 答：通过对比可以看出，经过高斯脉冲形成滤波器的码的功率谱其高频部分被滤去，能量集中在低频，这样做是为了更适合基带传输。

3. 对比信道输入端信号和信号输出端信号的眼图，并分析两者的差别。 答：从下图可以看出，输入端的眼图比输出端的眼图要张的开且端正，说明输入端的码间串扰小，其信道传输特性好。

实验二 二进制键控系统2ASK与2FSK分析

【实验目的】

通过本次实验，旨在达到以下目的： 1. 掌握2ASK和2FSK调制的原理与实现； 2. 掌握相干解调法的原理与实现；

3. 加强对2ASK和2FSK信号的时域波形和功率谱等知识点的掌握。 【实验内容】

分别创建2ASK和2FSK系统的调制和解调系统仿真电路图，观察系统中各指定点信号的时域波形和频谱结构，并对实验结果进行分析。

一、 2ASK调制与相干解调系统分析 【实验原理】

相干接收2ASK系统组成如图2-2-1所示：

图2-2-1 2ASK调制与相干解调系统工作原理图

【实验步骤】

1.在SystemView系统窗下创建仿真系统，首先设置时间窗，运行时间：0－秒，采样速率：10000Hz。

① 组成系统如图所示：

② 图符块参数参数设置：

Token0: 双极性二进制基带码源（PN码），参数：Amp=1v；Offset=0v；Rate=100Hz； Level=2；

Token1: 乘法器；

Token2: 正弦载波信号源，参数：Amp=1V；F=1000Hz；Phase=0； Token3: 加法器；

Token4: 高斯噪声源，参数：Std Deviation=；Mean=0V； Token5: 乘法器；

Token6: 正弦本地同步载波信号源，参数设置同Token2；

Token7: 模拟低通滤波器，参数：Butterworth_Lowpass IIR； Poles=5；LoCuttoff=300Hz；

Token8，9，10：信宿接收分析器（Sink8,Sink9,Sink10）。

2.获得信源的PN码输出波形、2ASK调制波形、2ASK解调波形，如下：

3.对比输入端PN码波形和输出端解调恢复的波形，并分析两者的区别。

答：由下图可以看出，输出端恢复的波形出现了震荡失真，并且幅度也下降了大约一半，说明在信道中产生了噪声，削弱了原输入波形。

4.获得2ASK信号的功率谱，并对之进行分析。

答：从下图可以看出，2ASK信号的功率谱由连续谱和离散谱组成；连续谱取决于g(t)经线性调制后的双边带谱，而离散谱由载波分量确定。2ASK信号的带宽是基带信号带宽的2倍，即2ASK信号的传输带宽是码元速率的2倍。

5.改变Token6的参数，设置F=800Hz，其他参数不变。对比解调恢复的波形与输入端PN码波形，并对对比结果进行分析。

答：通过下图可以看出：波形出现了很大的失真，这是因为改变了同步载波的频率，使得解调功能无法实现。

二、相干解调2FSK系统分析

【实验原理】

以话带调制解调器中CCITT 建议规定的2FSK标准为例，该标准为：码速率1200bit/s； f0＝1300Hz及f1＝2100Hz。要求创建符合CCITT 建议的2FSK仿真系统，调制采用“键控法”产生2FSK信号，解调采用“相干解调法”。系统组成及原理如图所示。

2FSK键控法原理方框图

2FSK相干解调法原理方框图

【实验步骤】

根据图所示系统，在SystemView系统窗下建立仿真系统。 首先设置时间窗，采样点数为2048，采样速率：1000Hz。 然后建立2FSK调制仿真电路，仿真电路组成系统如图所示。

2FSK系统图符设置

图符编库/图符名称 号 0 Source:PN Amp=1v, Offset-0v, Rate=10Hz, Levels=2, 参数 Seq 1 Phase=0deg Source:SinusAmp=1v, Freq=65Hz, Phase=0deg iod 2、3 Sink:Analysi s 4 Operator:LogMin Ctrl Input=0, Max Ctrl Input=1 ic:Switch 5 Source:SinusAmp=1v, Freq=35Hz, Phase=0deg iod 最后建立2FSK解调仿真电路。由原理图及课堂知识可知，由于2FSK信号可

理解为两路2ASK信号之和，所以2FSK信号解调电路可理解为上下两支路2ASK信号解调电路叠加。

【实验结果】

1. 获得信源的PN码输出波形、2FSK调制波形、上支路恢复波形、下支路恢复波形和2FSK解调波形如下：

2. 对比输入端PN码波形和输出端解调恢复的波形，并分析两者的区别。 答：从图中可以看出，输出波形相对于输入波形有一定的延时。

3.获得2FSK信号的功率谱，并对之进行分析。

答：我们可以看出在低频部分出现了两个波峰，产生这两个波峰的原因就是:由于输入端有两个频率不同的波在此叠加，所以出现了两个波峰，波峰分别代表所叠加的波的频率。

4.改变两路输入载波的频率参数，其他参数不变。观测2FSK信号的功率谱形状随着|f2-f1|值改变的变化情况。

答：通过改变|f2-f1|值，我们发现功率谱的波峰值之间的距离随着其改变而改变。而且带宽也随之改变。|f2-f1|值越大能量越集中。 助教问题：

1.什么是眼图，眼图有什么作用，眼睛大小代表什么

答：所谓眼图，是指通过示波器观察接收端的基带信号波形，从而估计和调整系统性能的一种方法。眼图可以定性的反映码间串扰的大小和噪声的大小还可以用来指示接受滤波器的调整，以减小码间串扰，改善系统性能。眼睛张的越大说明码间串扰越小，系统的传输性能越好。

2.在2FSK相干解调仿真电路图中两个低通滤波器输出波形的频率是多少

答：经过低通滤波器后，根据三角函数公式知道输出后频率会加倍。故上面输出的是130Hz的波形，下面输出的是70Hz的波形。

3.解释2FSK信号的功率谱上出现的两个波峰的原因。

答：由于2FSK信号是由两个不同频率的波形叠加，故会出现两个波峰。而且在波峰处对应两个叠加波形的频率。

实验心得

这是我第一次做通信原理实验，所以对

SystemView软件很不熟

悉。故在实验前，在寝室里进行了预习，并在电脑上跟着实验指导书一步一步的操作。由于这个对于我来说太陌生了，所以使用起来很不顺手，经常要问室友如何设置和操作。经过一上午的预习和实践，总算对这个软件有了一定的了解。

下午来到实验室，开始了第一次正真的通信原理实验，根据实验要求去仿真出波形图。但在实验又出现了很多问题，主要是对参数的设定，还是不太熟悉，仿真出来的波形不对。后来通过和同学交流才解决了这个问题。通过几个小时的实验，终于把波形图全部仿真出来了。后来助教在检查时问了几个问题，只怪自己对书本不太了解，回答问题时结结巴巴，勉强回答出来了。第一次实验就这么完成了。 虽然做完了实验，但自己对课本只是很不熟悉，所以下次实验时一定要预习好，多翻翻书本，争取对书本多多了解。总之，通过这次实验，收获很多，加深了我对基带传输系统，ASK,FSK等的了解。