通信系统仿真实验报告.doc

通信系统仿真技术实验报告姓名： 李傲 班级： 14050Z01 学号： 1405024239实验一：Systemview操作环境的认识与操作1、 实验目的：熟悉systemview软件的基本环境，为后续实验打下基础，熟悉基本操作，并使用其做出第一个自己的project，并截图2、 实验内容：1按照实验指导书的1.7进行练习2正弦信号（频率为学号*10，幅度为（1+学号*0.1）V）、及其平方谱分析；并讨论定时窗口的设计对仿真结果的影响。3、 实验仿真：图1系统连结图（实验图中标注参数，并对参数设置、仿真结果进行分析）4、 实验结论输出信号底部有微弱的失真，调节输入的频率的以及平方器的参数，可以改变输入信号的波形失真，对于频域而言，sin信号平方之后，其频率变为原来的二倍，这一点可有三角函数的化简公式证明实验二： 滤波器使用及参数设计1、实验目的：1、学习使用SYSTEMVIEW 中的线性系统图符。2、 掌握典型FIR 滤波器参数和模拟滤波器参数的设置过程。3、按滤波要求对典型滤波器进行参数设计。实验原理：2、 实验内容：参考实验指导书，设计出一个低通滤波器，并对仿真结果进行截图，要求在所截取的图片上用便笺的形式标注自己的姓名、学号、班级。学号统一使用序号3、 实验仿真：系统框架图输入输出信号的波形图输入输出信号的频谱图4、 实验结论对于试验中低通滤波器的参数设置不太容易确定，在输入完通带宽度、截止频率和截止点的衰落系数等滤波器参数后，如果选择让SystemView 自动估计抽头，则可以选择“Elanix Auto Optimizer”项中的“Enabled”按钮，再单击“Finish”按钮退出即可。此时，系统会自动计算出最合适的抽头数通常抽头数设置得越大，滤波器的精度就越实验三、模拟线性调制系统仿真（AM）（1学时）1、 实验目的：1、学习使用SYSTEMVIEW 构建简单的仿真系统。3、 掌握模拟幅度调制的基本原理。4、 掌握常规调幅、DSB 的解调方法。5、 掌握AM 信号调制指数的定义。2、 实验内容A、请自己设置合适的滤波器参数和增益值实现AM 的解调；B、调整调制部分直流信号的大小，总结调制指数与增益值的关系；C、改变调制指数，观察两种解调方式的解调结果，总结调制指数与解调方式的关系；D、常规调幅和DSB 调幅时，分别观察解调输出是否正确，并观察两种信号的频谱。E、抗噪性能分析：在所设计的仿真实验系统中插入高斯噪声图符，模拟传输信道中的加性噪声。调整噪声的标准差值以改变噪声功率水平，观察不同噪声水平对解调信号的影响，并对比同样噪声环境下两种解调方式抗噪性能的优劣。F、依据实验原理图设计出仿真的系统图，了解和掌握设计方法和流程，掌握基本原理和调制解调方法；G、实验参数要求:调制信号频率 = 序号（19） 10 Hz调制信号幅度 = 序号（19） 0.1V载波信号频率 = 学号（39） 50Hz载波信号幅度= 1 V系统采样频率= 100KHz采样点数 = 81920 / (序号19)3、 实验仿真输入信号的波形和频谱载波信号的波形和频谱加高斯白噪声之后的信号波形和频谱输出信号的波形和频谱4、 实验结论高斯白噪声的功率谱是均匀分布的，作为一种噪声，仿真的时候加上高斯白噪声其结果频谱宽但是除了输出信号的频谱功率大些，其他的比较微弱，低通滤波器对高斯白噪声的影响并不是很大，在实际中，所有的通信系统中都不可避免的引入高斯白噪声。实验四、DSB调制解调仿真（1学时）使用通信库中现成的双边带调幅图符重新完成4.1节中的仿真，并进行解调及分析1、 实验目的：1、 学习使用SYSTEMVIEW 构建简单的仿真系统。2、 掌握模拟幅度调制的基本原理。3、 掌握常规调幅、DSB 的解调方法。4、 掌握AM 信号调制指数的定义。2、 实验内容A、请自己设置合适的滤波器参数和增益值实现AM 的解调；B、调整调制部分直流信号的大小，总结调制指数与增益值的关系；C、改变调制指数，观察两种解调方式的解调结果，总结调制指数与解调方式的关系；D、常规调幅和DSB 调幅时，分别观察解调输出是否正确，并观察两种信号的频谱。E、抗噪性能分析：在所设计的仿真实验系统中插入高斯噪声图符，模拟传输信道中的加性噪声。调整噪声的标准差值以改变噪声功率水平，观察不同噪声水平对解调信号的影响，并对比同样噪声环境下两种解调方式抗噪性能的优劣。F、依据实验原理图设计出仿真的系统图，了解和掌握设计方法和流程，掌握基本原理和调制解调方法；G、实验参数要求:调制信号频率 = 序号（19） 10 Hz调制信号幅度 = 序号（19） 0.1V载波信号频率 = 学号（39） 50Hz载波信号幅度= 1 V系统采样频率= 100KHz采样点数 = 81920 / (序号19) 3、 实验过程：调制信号的波形和频谱载波信号的波形和频谱信道中传输信号的波形和频谱(加上高斯白噪声)输出信号的波形和频谱(高斯白噪声无法完全滤出)实验五、SSB调制解调仿真（2学时）1、 实验目的：熟悉和掌握单边带调制解调方法，以及对比单边带和双边带调制，比较其优缺点，掌握SSB调制解调设计流程。练习使用SytemView软件仿真的使用。构造一般的仿真系统2、 实验内容：设计出仿真结构图，并使用相干解调的方法就行解调，得出实验结论，并对实验的主要图片就行截分析。对所截取的图片采用便签的形式标注自己的姓名班级学号，整理好实验报告3、 实验过程：实验结构图输出信号频谱和波形4、 实验结论：实验中并没有加高斯白噪声，但输出的结果频谱仍然有些噪声、实验中采用的频率分别是190hz和390hz，世界结果图并不理想，也没有把上边带和下边带的频谱放在一起对比，不过在试验中，最开始的时候两个信号的频率一样的时候，上边带互相抵消的，上边带没有波形，实验六、模拟角度调制系统仿真 （2学时）要求：(1)完成PDF中5.1.1、5.1.2节的仿真；(2)加大5.1.2节中FM调制器的调制增益，观察输出FM信号的频谱变化。在解调器前面加大噪声，并逐步改变噪声功率，观察解调波形失真情况。1、实验目的：分析理解FM调制的意义掌握FM调制的基本原理设计调制及解调仿真系统2、实验要求：按照实验指导书要求完成仿真实验，实验参数设置成和自己的学号有关的数据，实验过程需要截图，并对所截取的图形统一使用便笺标注自己的姓名班级学号，分析实验结果，撰写实验报告3、实验内容：5.1.1实验仿真图5.1.1调频信号波形和频谱载波信号波形和频谱5.1.1信道传输信号波形和频谱5.1.1输出信号波形和频谱5.1.2系统仿真图5.1.2输入信号波形和频谱5.1.2输出信号波形和频谱4、实验分析：实验参数设置比较麻烦，参数设置的并不太合适导致输出信号的波形并不是十分规范，实验输出信号的频谱也存在很大的噪声，在试验中修改滤波器的参数可以使得输出的波形和频谱改变较大，但是很难找到一个十分完美的参数使得信号可以完美的无失真，调频信号的频率为190HZ，载波信号频率为1950HZ，仿真系统的采样频率为100KHZ,采样点数为4312。滤波器的参数根据调制信号和载波信号的频率进行适当的设置即可。这个个人感觉比较费时，幅度设置也是需要尝试才能得出合适的值，试验中我的幅度设置比较大，19V.幅度越大输出信号的波形越接近于输入波形，但是在实际中，输入信号以及载波信号的幅度不可能太大，只能采用比较折中的办法。实验七、脉冲幅度调制系统仿真（2学时）1、实验目的：理解并掌握抽样定律，了解抽样定理的一般应用，设计一个脉冲幅度调制的通信系统，掌握脉冲幅度调制系统的一般设计流程和方法2、实验要求：根据抽样定理设计一个脉冲幅度调制系统，理解并掌握抽样定理:采样的频率必须大于等于信号最高频率的二倍，这样采样后的信号才有可能无失真的被还原成源信号，将原始信号的幅度为1V，频率为100HZ,分别使用100HZ、1KHZ的脉冲进行抽样，分析实验结果3、实验内容：采样频率为1KHZ时仿真截图原始信号抽样之后的信号恢复之后的信号采样频率为100HZ仿真截图原始信号：抽样之后的信号恢复之后的信号4、实验总结：当采样频率小于奈奎斯特频率时，在接收端恢复信号失真比较大，这是因为存在信号 混叠，当采样频率大于或者等于奈奎斯特采样频率的时候，恢复信号和原始信号基本一致，理论上理想抽样频率为2倍的奈奎斯特带宽，但是在实际工程应用中，限带信号绝对不会严格限带，而且实际滤波器特性并不理想，通常采样频率为2.5倍-5倍f以避免失真。实验八 基带传输系统眼图分析与观察（2学时）1实验目的：了解眼图分析法中系统参数的影响，建立构成观察眼图的基带传输仿真原理图，掌握眼图观察的相关参数的设置。眼图 的 眼睛 张开的大小反映着码间串扰的强弱。 眼睛张的 越大，且眼图越端正，表示码间串扰越小;反之表示码间串扰越大。学习如何通过眼图来评价一个通信系统的性能。2、实验要求：熟悉SystemView下查看眼图的设置，比较分析不同信噪比的情况下眼图形状，并分析此时通信系统的性能，实验原始信号频率设置为100HZ,幅度设置为1V，加上高斯白噪声，3、实验内容：输出信号信噪比为20db时眼图信噪比为10db的时候4、 实验总结：信噪比是度量通信系统通信质量可靠性的一个主要技术指标，眼图能直观的表明码间串扰和噪声的影响，可以用来评价一个通信系统的优劣，另外也可以用来根据眼图对接收滤波器的特性加以调整，以减少码间串扰和改善系统的传输性能，通常，眼图张开的宽度决定了接受波形可以不受串扰影响而再生的时间间隔，显然，最佳抽样时刻应该选在眼睛张开最大的时刻，眼图斜边的斜率表示系统对定时抖动或者误差的灵敏度，斜边越陡，系统对定时抖动或者误差越敏感，眼图左右角阴影的水平宽度表示信号零点的变化范围，称为零点失真量，在许多接收设备中，定时信息是由信号的零点位置来提取的，对于这种设备零点失真量很重要；在抽样时刻，阴影区的垂直宽度表示最大信号失真量；在抽样时刻上下两阴影区间的间隔的一半是最小噪声容限，噪声的瞬时值超过它就有可能发生错误判决，横轴对应判决门限电平实验九 数字信号的载波调制系统仿真（6学时）1、实验目的：熟悉并且掌握数字信号的载波传输的基本原理，掌握二进制调制几种常用方法的基本原理，掌握原理图，能根据原理图设计出对应的通信系统，掌握原理图中各部分的作用与组成，掌握相干解调和非相干解调的基本原理，掌握两种解调方式的优缺点，并能够根据实际情况选用适当的解调方式，熟悉SystemView的仿真流程，进一步简易通信系统的设计流程2、实验要求：完成2ASK调制仿真（包括调幅法和键控法）和解调仿真（相干解调和非相干解调）；完成2FSK调制仿真（包括模拟调频法和键控法）和解调仿真（相干解调和非相干解调）；增量调制；2PSK和2DPSK调制仿真和解调仿真；3、实验过程：2ASK调制仿真和解调仿真实验仿真图输入信号和调制之后的信号两种方式解调之后恢复的原始信号2FSK调制仿真和解调仿真两种调制方法产生的波形：原始信号和调制信号的 波形：两种解调方式后恢复的波形2PSK实验仿真输入和调制信号的波形：解调和整形之后的信号：2DPSK实验仿真输入信号和调制之后的信号：加上高斯白噪声之后的信号：滤波后信号和整形后信号的波形：4、实验总结：在2ASK调制中，载波的幅度只有两种变化状态，即利用数字信息“0”或“1”的基带矩形脉冲去键控一个连续的载波，使载波时断时续的输出。有载波输出时表示“1”，无载波输出时表示发送“0；2psk即二进制相移键控。这是一种用载波相位表示输入信号信息的调制技术。移相键控分为绝对移相和相对移相两种。以未调载波的相位作为基准的相位调制叫作绝对移相。以二进制调相为例，取码元为“1”时，调制后载波与未调载波同相；取码元为“0”时，调制后载波与未调载波反相；“1”和“0”时调制后载波相位差180; 2FSK信号产生的方法一般有两种：一种叫直接调频法，另一种叫频移键控法。所谓直接调频法，就是将输入的基带脉冲去控制一个振荡器的某种参数，而达到改变振荡频率的目的。虽然方法简单，但频率稳定度不高，同时转移速度不能太高；键控法就是利用矩形脉冲序列控制的开关电路，对两个不同的独立频率源进行选通。一般来说，键控法采用两个独立的振荡器,得到的是相位不连续的2FSK信号；而且直接调频法f1,f2由同一个谐振电路产生，则得到相位连续的2FSK信号。2FSK信号便是0符号对应于载频f1，1符号对应于载频f2（与f1不同的另一个载频）的一调制波形，而f1与f2的改变是瞬间完成的; 2DPSK方式即是利用前后相邻码元的相对相位值去表示数字信息的一种方式。现假设用表示本码元初相与前一码元初相之差，并规定：0表示0码，表示1码。则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如2PSK信号是用载波的不同相位直接去表示相应的数字信号而得出的，在接收端只能采用相干解调; 可见，在接收端采用相干解调时，即使本地载波的相位与发送端的载波相位反相，只要前后码元的相对相位关系不破坏，仍然可以正确恢复数字信息，这就避免了2PSK方式中的“倒”现象发生。非相干解调就是说，在解调时不需要提取载波信息来进行解调；实现效果不太好，但电路简单容易实现。相干解调就是说，在解调时，首先要通过锁相环提取出载波信息，通过载波信息与输入的信息来解调出信号；实现的质量好，但电路复杂，难以实现，需要同步解调信号因此，可以看出，相干解调的性能肯定要优于非相干解调。而实际中，也是如此，大都采用相干解调，因此锁相环也是实际中比较关键的部件。DQPSK就是差分QPSK，也就是非相干的，它是利用前后码元的关系来进行解调的。