北郵通原軟件實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、北京郵電大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告題目：基于SYSTEMVIEW信原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告班級(jí):專業(yè)：姓名：成績(jī)：實(shí)驗(yàn)1：抽樣定理一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)掌握抽樣定理？(2)通過(guò)時(shí)域頻域波形分析系統(tǒng)性能二.實(shí)驗(yàn)原理抽樣定理：設(shè)時(shí)間連續(xù)信號(hào)m(t),其最高截止頻率為fm,如果用時(shí)間間隔為T(mén)2fh時(shí)，抽樣后的信號(hào)就包含原連續(xù)信號(hào)的全部信息，而不會(huì)有信息丟失，當(dāng)需要時(shí)，可以根據(jù)這些抽樣信號(hào)的樣本來(lái)還原原來(lái)的連續(xù)信號(hào)。根據(jù)這一特性，可以完成信號(hào)的模-數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)-模轉(zhuǎn)換過(guò)程。三.實(shí)驗(yàn)步驟1 .將三個(gè)基帶信號(hào)相加后抽樣，然后通過(guò)低通濾波器恢復(fù)出原信號(hào)。？實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證抽樣定理的仿真系統(tǒng)，同時(shí)在必要的輸出端設(shè)置觀察窗。如下圖所示2 .設(shè)置各模塊

2、參數(shù)三個(gè)基帶信號(hào)頻率從上至下依次為10hz、20hz、40hz。抽樣信號(hào)頻率fs設(shè)置為80hz,即2*40z。(由抽樣定理知，fs2fH)?。低通濾波器頻率設(shè)置為40hz?。設(shè)置系統(tǒng)時(shí)鐘，起始時(shí)間為0,終止時(shí)間設(shè)為1s.抽樣率為1khz。3 .改變抽樣速率觀察信號(hào)波形的變化。四.實(shí)驗(yàn)結(jié)果基帶信號(hào)最終恢復(fù)信號(hào)抽樣后的信號(hào)波形實(shí)驗(yàn)討論觀察上圖，可以看出，抽樣后的信號(hào)波形如同沖激信號(hào)，且其包絡(luò)圖形為原基帶/號(hào)波形圖。最終恢復(fù)所得的信號(hào)波形與原基帶信號(hào)相同。？由此可知，如果每秒對(duì)基帶模擬信號(hào)均勻抽樣不少于2fH次，所得樣值序列含有原基帶信號(hào)的全部信息，從該樣值序列可以無(wú)失真地恢復(fù)成原來(lái)的基帶信號(hào)。五.

3、？實(shí)驗(yàn)建議、意見(jiàn)？將抽樣率fs設(shè)置為小于兩倍fh的值，觀察是否會(huì)產(chǎn)生混疊失真。實(shí)驗(yàn)2:驗(yàn)證奈奎斯特第一準(zhǔn)則一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)理解無(wú)碼間干擾數(shù)字基帶信號(hào)的傳輸；？(2)掌握升余弦滾降濾波器的特性；？(3)通過(guò)時(shí)域、頻域波形分析系統(tǒng)性能。.實(shí)驗(yàn)原理基帶傳輸系統(tǒng)模型奈奎斯特準(zhǔn)則提出：只要信號(hào)經(jīng)過(guò)整形后能夠在抽樣點(diǎn)保持不變，即使其波形已經(jīng)發(fā)生了變化，也能夠在抽樣判決后恢復(fù)原始的信號(hào)，因?yàn)樾畔⑼耆謴?fù)攜帶在抽樣點(diǎn)幅度上。無(wú)碼間干擾基帶傳輸時(shí)，系統(tǒng)沖擊響應(yīng)必須滿足x(nTs)=1(n=0);x(nTs)=0(n=!0)。相應(yīng)的推導(dǎo)出滿足x(t)的傅里葉變換X應(yīng)滿足的充分必要條件：該充要條件被稱為無(wú)碼間干擾

4、基帶傳輸?shù)哪慰固販?zhǔn)則。奈奎斯特準(zhǔn)則還指出了信道帶寬與碼速率的基本關(guān)系。即Rb=1/Tb=2?N=2BN)說(shuō)明了理想信道的頻帶利用率為Rb/BN=2。在實(shí)際應(yīng)用中，理想低通濾波器是不可能實(shí)現(xiàn)的，升余弦濾波器是在實(shí)際中滿足無(wú)碼間干擾傳輸?shù)某湟獥l件，已獲得廣泛應(yīng)用。三.實(shí)驗(yàn)步驟1.根據(jù)奈奎斯特準(zhǔn)則，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證奈奎斯特第一準(zhǔn)則的仿真系統(tǒng)，同時(shí)在必要輸出端設(shè)置觀察窗。如下圖所示2.設(shè)置各模塊的參數(shù)圖形編號(hào)功能參數(shù)TokenlO延時(shí)器Delay=Token。基帶信號(hào)PN序列Amp=1v;Rate=10hzLevels=2;Phase=0degTokenl升余弦濾波器SymbolRate=100hzRo

5、ll-OffFactor=0Token5LowPassFIR帶寬Fc=5hz;(為基帶信號(hào)的一半，正是傳輸信號(hào)的奈奎斯特帶寬Token15高斯噪聲StdDev=0v;Mean=0vToken6采樣器Rate=1000hz3.在不同情況下進(jìn)行仿真(1) 在信道帶寬B一定的條件下，無(wú)噪聲時(shí)，分別觀察輸入與輸出信號(hào)的波形，解調(diào)信號(hào)的眼圖。(2) 在信道帶寬B一定的條件下，無(wú)噪聲時(shí)，提高信源速率觀察輸入與輸出信號(hào)波形變化，解調(diào)信號(hào)的眼圖。(3) 在信道B一定的條件下(無(wú)碼間干擾)，逐漸加入噪聲，觀察輸入、輸出信號(hào)波形變化，解調(diào)信號(hào)的眼圖。四.實(shí)驗(yàn)結(jié)果1 .在信道帶寬B一定的條件下，無(wú)噪聲時(shí)，輸入與輸出

6、信號(hào)的波形，解調(diào)信號(hào)眼圖如下:輸入信號(hào)輸出信號(hào)解調(diào)彳眼圖實(shí)驗(yàn)討論對(duì)比輸入、輸出波形，可以看出輸入信號(hào)與輸出信號(hào)波形基本一致，原始信號(hào)得到無(wú)誤恢復(fù)，從而驗(yàn)證了奈奎斯特第一準(zhǔn)則。從解調(diào)信號(hào)的眼圖可以看出，信號(hào)“眼睛”張開(kāi)的比較大，說(shuō)明在噪聲、無(wú)碼間干擾的情況下，系統(tǒng)性能良好，誤碼率低2 .在信道帶寬B一定的條件下，無(wú)噪聲時(shí)，提高信源速率(本實(shí)驗(yàn)將信源速率增加一倍),輸入與輸出信號(hào)波形，解調(diào)信號(hào)的眼圖。輸入信號(hào)輸出信號(hào)解調(diào)信號(hào)眼圖實(shí)驗(yàn)討論此時(shí)低通信道帶寬不滿足奈奎斯特準(zhǔn)則，從輸入、輸出波形可以看出，數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)系統(tǒng)傳輸以后，出現(xiàn)了誤碼。從解調(diào)信號(hào)的眼圖可以看出，相比無(wú)噪聲，/源速率不變情況下的眼圖，

7、此時(shí)眼圖邊緣更不清晰一些。說(shuō)明在無(wú)噪聲條件下，基帶信號(hào)帶寬超過(guò)了限帶信道帶寬時(shí)，由于碼間干擾也會(huì)產(chǎn)生誤碼。3 .在信道B一定的條件下（無(wú)碼間干擾），逐漸加入噪聲，觀察輸入、輸出信號(hào)波形變化,解調(diào)信號(hào)的眼圖輸入信號(hào)輸出信號(hào)（Tt1IW噪聲）解調(diào)信號(hào)眼圖（Tt1IW噪聲）輸出信號(hào)（方差1v高斯噪聲）解調(diào)信號(hào)眼圖（方差1v高斯噪聲）輸出信號(hào)（方差3v高斯噪聲）解調(diào)信號(hào)眼圖（方差3v高斯噪聲）實(shí)驗(yàn)討論對(duì)比輸入、輸出波形，可以看出，當(dāng)高斯噪聲的方差較小時(shí)，即噪聲幅度較小時(shí)，數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)系統(tǒng)傳輸，幾乎沒(méi)有誤碼，眼圖顯示“眼睛”張開(kāi)較大，系統(tǒng)性能良好。逐步增大噪聲幅度，能夠明顯看到碼間干擾，輸入與輸出波形不

8、一致，眼圖顯示的“眼睛”逐漸閉合，說(shuō)明差錯(cuò)率隨著噪聲功率的增加而增加。當(dāng)噪聲幅度很大時(shí)，輸入輸出波形差別很大，眼圖的“眼睛”幾乎完全閉合，系統(tǒng)性能變得很差。五.實(shí)驗(yàn)建議、意見(jiàn)還可以研究討論在不同滾降系數(shù)的情況下，系統(tǒng)輸入輸出波形的變化。實(shí)驗(yàn)3:16QAM調(diào)制與解調(diào)一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .掌握正交幅度調(diào)制的基本原理2 .掌握正交幅度相干解調(diào)的原理？3 .學(xué)會(huì)使用SystemView軟件觀察信號(hào)的星座圖和眼圖，從而分析系統(tǒng)性能。二.實(shí)驗(yàn)原理正交幅度調(diào)制（QAM是由兩個(gè)正交載波的多電平振幅鍵控信號(hào)疊加而成的，因此正交幅度調(diào)制是一種頻譜利用率很高的調(diào)制方式，它與MPSK勺不同之處在于兩個(gè)支路的多電平幅度序列

9、是相互獨(dú)立的。1 .調(diào)制原理進(jìn)制序列矩形星座MQAMt號(hào)的產(chǎn)生框圖上圖中，輸入二進(jìn)制序列ka,經(jīng)串并變換后成為速率減半的雙比特并行碼元，此雙比特并行碼元在時(shí)間上是對(duì)齊的。在同相及正交支路又將速率為2/bR的每K/2個(gè)比特碼元變換為相應(yīng)的M個(gè)可能幅度之一，形成M進(jìn)制幅度序列，再經(jīng)成形濾波后，得到）（tI及）（tQ的M進(jìn)制PAM基帶彳號(hào)（數(shù)學(xué)期望為0）,然后將）（tI及）（tQ分別對(duì)正交載波進(jìn)行M進(jìn)制ASK調(diào)制，兩者之和即為矩形星座的QAM言號(hào)。2 .解調(diào)原理矩形星座QAM勺解調(diào)框圖采用相干解調(diào)的方法。解調(diào)器的輸入信號(hào)與本地恢復(fù)的兩個(gè)正交載波相乘后，經(jīng)低通濾波器輸出兩路多電平基帶信號(hào)。多電平判決器

10、對(duì)多電平基帶信號(hào)進(jìn)行判決，再經(jīng)并串變換器輸出。三.實(shí)驗(yàn)步驟1.根據(jù)16QAM勺調(diào)制與解調(diào)原理，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)16QAM制與解調(diào)的仿真系統(tǒng)，同時(shí)在必要輸出端設(shè)置觀察窗。如下圖所示2.設(shè)置各模塊參數(shù)圖形編號(hào)功能參數(shù)Token。、16基帶信號(hào)PN序列Amp=1v;Rate=10hzLevels=4;Phase=0degToken4、17載波Amp=1v;Rate=100hzPhase=0degTokenll、13ButterworthLowPassIIR帶寬Fc=10hz;Token18高斯噪聲StdDev=0v;Mean=0v3.在不同情況下進(jìn)行仿真(1) 觀察無(wú)噪聲時(shí)，16QAM言號(hào)波形及星座圖(2)

11、 分別通過(guò)眼圖和星座圖觀察噪聲對(duì)16QAM言號(hào)的影響(3) 改變帶寬時(shí)，通過(guò)眼圖和星座圖觀察噪聲對(duì)16QAM言號(hào)的影響四.實(shí)驗(yàn)結(jié)果1.信號(hào)帶寬一定，無(wú)噪聲時(shí)，16QAM言號(hào)眼圖及星座圖如下星座圖眼圖討論從信號(hào)星座圖中可以看到清晰的16個(gè)點(diǎn)，說(shuō)明信號(hào)一共有16個(gè)能量集中的點(diǎn)，對(duì)應(yīng)于16QAM言號(hào)在矢量空間中的16個(gè)星座點(diǎn)。觀察眼圖，約的時(shí)間間隔內(nèi)，有3只“眼睛”，說(shuō)明I、Q兩路信號(hào)是4進(jìn)制信號(hào)。在信號(hào)帶寬一定，無(wú)噪聲情況下，信號(hào)“眼睛”張開(kāi)的比較大，說(shuō)明系統(tǒng)性能良好，誤碼率低。2.信號(hào)帶寬一定，無(wú)噪聲時(shí)，16QAM言號(hào)眼圖及星座圖如下星座圖(方差0v高斯噪聲)眼圖(方差0v高斯噪聲)星座圖(Tt

12、WOt噪聲）眼圖（Tt1IW噪聲）星座圖（Tt1IW噪聲）眼圖（Tt1IW噪聲）實(shí)驗(yàn)討論和前面的無(wú)噪聲情況下對(duì)比，可以看到，同等帶意下，當(dāng)加入噪聲時(shí)，星座圖的16個(gè)點(diǎn)范圍擴(kuò)大，變得不明確，說(shuō)明能量集中處的能量變?nèi)酰蹐D的眼睛變小。且噪聲幅度越大，星座圖顯示的能量集中處的能量越若，“眼睛”張開(kāi)幅度越小，說(shuō)明差錯(cuò)率隨著噪聲功率的增加而增加。噪聲幅度越大，系統(tǒng)性能越差。3.改變帶寬，通過(guò)眼圖和星座圖觀察噪聲對(duì)16QAM言號(hào)的影響星座圖（方差高斯噪聲，帶寬不變）眼圖（方差高斯噪聲，帶寬不變）星座圖（TtWOt噪聲，帶寬增加一倍，為20hz）眼圖（Tt1IW噪聲，帶寬增加一倍，為20hz）討論向等噪聲幅度的情況下，當(dāng)濾波器帶寬增大時(shí)，點(diǎn)和點(diǎn)之間的分界會(huì)變得模糊，說(shuō)明碼間干擾增大。對(duì)比眼圖可以看出，隨著濾波器帶寬的增大，“眼睛”趨于閉合，系統(tǒng)的性能變差。故在同等噪聲下，增大帶寬，