北邮通原软件实验报告

北京邮电大学实验报告

题目:

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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

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

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

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。

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

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

3.改变带宽,通过眼图和星座图观察噪声对16QAM信号的影响

五.实验建议、意见

可以增加对不同噪声下星座图变化的比较

希望通原软件实验课堂时间可以安排得稍长一些,能让老师有更多时间讲解和指导,让学生在课上有较为充足的时间完成实验。

六.实验心得

通过此次通原软件实验,使我了解并初步掌握了仿真软件SystemView的使用,锻炼了自己的动手实践能力,并通过实践的方式更好地理解书本上的内容,提高了对理论知识的掌握。


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