通信原理实验ASK FSK实验报告要求和思考题

第一篇：通信原理实验ASK FSK实验报告要求和思考题

实验报告要求及思考题：

1.ASK、FSK调制解调原理框图以及实验测量点标注及数据记录标示说明。2.基带信号为什么要调制后再传输？

3.ASK、FSK抗噪声性能以及频谱利用问题。

4.ASKOUT与ASK解调输出、FSKOUT与ASK解调输出输出之间经过了什

么电路？

注意：

在PSK调制解调实验结束提交PSK实验报告时，提交systemview软件仿真实验报告。

PSK实验用到同步信号提取模块，请做好预习有关同步的内容。

第二篇：通信原理实验报告

一、设计目的和意义1、2、3、熟练地掌握matlab在数字通信工程方面的应用。了解信号处理系统的设计方法和步骤。

理解2FSK调制解调的具体实现方法，加深对理论的理解，并实现2FSK的调制解调，画出各个阶段的波形。

4、5、学习信号调制与解调的相关知识。

通过编程、调试掌握matlab软件的一些应用，掌握2FSK调制解调的方法，激发学习和研究的兴趣；

二、设计原理

1．2FSK介绍：

数字频率调制又称频移键控（FSK），二进制频移键控记作2FSK。数字频移键控是用载波的频率来传送数字消息，即用所传送的数字消息控制的频率。

2．2FSK调制原理

2FSK调制就是使用两个不同的频率的载波信号来传输一个二进制信息序列。可以用二进制“1”来对应于载频f1，而“0”用来对应于另一相载频w2的已调波形，而这个可以用受矩形脉冲序列控制的开关电路对两个不同的独立的频率源w1、f2进行选择通。本次课程设计采用的是前面一种方法。如下原理图：

图2 调制原理框图 3．2FSK解调原理

2FSK的解调方式有两种:相干解调方式和非相干解调方式，本次课程设计采用的是相干解调方式。根据已调信号由两个载波f1、f2调制而成，相干解调先用两个分别对f1、f2带通的滤波器对已调信号进行滤波，然后再分别将滤波后的信号与相应的载波f1、f2相乘进行相干解调，再分别低通滤波、用抽样信号进行抽样判决器即可其原理如下：

图3 相干解调原理框图

三、详细设计步骤

本试验采用两种方式实现FSK的调制 方式一：

产生二进制随机的矩形基带信号，再对基带信号进行取反，得到反基带信号。分别用不同频率的载频对它们进行调制。2FSK信号便是符号“1”对应于载频f1，而符号“0”对应于载频f2（与f1不同的另一载频）的已调波形，而且f1与f2之间的改变是瞬间完成的。

其表达式为：

e2FSK(t){Acos(1tn)Acos(2tn)

典型波形如下图所示。由图可见,2FSK信号可以看作两个不同载频的ASK信号的叠加。因此2FSK信号的时域表达式又可以写成：s2FSK(t)[ang(tnTs)]cos(1tn)[ang(tnTs)]cos(2tn)nn_

zak s1(t)1011001t s2(t)tcos(w1t+θn)tcos(w2t+φn)ts1(t)cos(w1t+θn)t s2(t)cos(w2t+φn)t2FSK信号t

图1 原理框图 方式一源代码与实验结果： clear all close all Fc=10;%载频

Fs=100;%系统采样频率 Fd=1;%码速率 N=Fs/Fd;df=10;M=2;i=10;%基带信号码元数 j=5000;a=round(rand(1,i));%产生随机序列 t=linspace(0,5,j);f1=10;%载波1频率 f2=5;%载波2频率 fm=i/5;%基带信号频率 B1=2*f1;%载波1带宽 B2=2*f2;%载波2带宽

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%产生基带信号 st1=t;for n=1:10 if a(n)<1;for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m)=0;end else for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m)=1;end end end st2=t;%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%基带信号求反 for n=1:j;if st1(n)>=1;st2(n)=0;else st2(n)=1;end end;figure(1);subplot(411);plot(t,st1);title('基带信号');axis([0,5,-1,2]);subplot(412);plot(t,st2);title('基带信号反码');axis([0,5,-1,2]);%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%载波信号 s1=cos(2*pi*f1*t);s2=cos(2*pi*f2*t);subplot(413)plot(s1);title('载波信号1');subplot(414), plot(s2);title('载波信号2');%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%调制 F1=st1.*s1;%加入载波1 F2=st2.*s2;%加入载波2 figure(2);subplot(311);plot(t,F1);title('s1*st1');subplot(312);plot(t,F2);title('s2*st2');e_fsk=F1+F2;%合成调制信号 subplot(313);plot(t,e_fsk);%画出调制信号 title('2FSK信号')figure(3)title('加噪后的信号')xlabel('Time');ylabel('Amplitude');e_fsk=awgn(e_fsk,60);%对调制信号加入噪声 plot(t,e_fsk);

方式二：

直接用2FSK的调制与解调函数dmod与ddemod函数对信号进行调制与解调，用加噪函数awgn对已调信号进行加噪，再用求误码率函数symerr 和simbasebandex求出误码率和信噪比并画出其图像。方式二源代码与实验结果：

Fc=10;

%载频

Fs=100;

%系统采样频率

Fd=1;

%码速率

N=Fs/Fd;

df=10;

numSymb=25;%进行仿真的信息代码个数 M=2;

%进制数

SNRpBit=60;%信噪比

SNR=SNRpBit/log2(M);

seed=[12345 54321];

numPlot=25;

%产生25个二进制随机码

x=randsrc(numSymb,1,[0:M-1]);%产生25个二进制随机码

figure(1)

stem([0:numPlot-1],x(1:numPlot),'bx');

title('二进制随机序列')

xlabel('Time');

ylabel('Amplitude');

y=dmod(x,Fc,Fd,Fs,'fsk',M,df);%产生调制信号 numModPlot=numPlot*Fs;

t=[0:numModPlot-1]./Fs;

figure(2)

plot(t,y(1:length(t)),'b-');%画出调制信号 axis([min(t)max(t)-1.5 1.5]);

title('调制后的信号')

xlabel('Time');

ylabel('Amplitude');

randn('state',seed(2));

y=awgn(y,SNR-10*log10(0.5)-10*log10(N),'measured',[],'dB');%在已调信号中加入高斯白噪声

figure(3)

plot(t,y(1:length(t)),'b-');%画出经过信道的实际信号

axis([min(t)max(t)-1.5 1.5]);

title('加入高斯白噪声后的已调信号')

xlabel('Time');

ylabel('Amplitude');%相干解调

z1=ddemod(y,Fc,Fd,Fs,'fsk',M,df);

%带输出波形的相干M元频移键控解调

figure(4)stem([0:numPlot-1],z1(1:numPlot),'ro')axis([0 numPlot-0.5 1.5]);title('相干解调后的信号')xlabel('Time');

ylabel('Amplitude');figure(5)

stem([0:numPlot-1],x(1:numPlot),'bx');

hold on;

stem([0:numPlot-1],z1(1:numPlot),'ro');

hold off;

axis([0 numPlot-0.5 1.5]);

title('相干解调后的信号原序列比较')legend('原输入二进制随机序列','相干解调后的信号')

xlabel('Time');

ylabel('Amplitude');%误码率统计

[errorSym ratioSym]=symerr(x,z1);figure(6)

simbasebandex([0:1:5]);

title('相干解调后误码率统计')

实验总结：

第三篇：通信原理实验报告

通信原理实验报告

中南大学

《通信原理》实验报告

姓 名 班 级 学 号

课程名称 指导教师

通信原理 董健

通信原理实验报告

目录

通信原理实验报告

实验一 数字基带信号

一、实验目的

1、了解单极性码、双极性码、归零码、不归零码等基带信号波形特点。

2、掌握AMI、HDB3码的编码规则。

3、掌握从HDB3码信号中提取位同步信号的方法。

4、掌握集中插入帧同步码时分复用信号的帧结构特点。

5、了解HDB3（AMI）编译码集成电路CD22103。

二、实验内容

1、用示波器观察单极性非归零码（NRZ）、传号交替反转码（AMI）、三阶高密度双极性码（HDB3）、整流后的AMI码及整流后的HDB3码。

2、用示波器观察从HDB3码中和从AMI码中提取位同步信号的电路中有关波形。、用示波器观察HDB3、AMI译码输出波形

三、实验步骤

1、熟悉数字信源单元和HDB3编译码单元的工作原理。接好电源线，打开电源开关。

2、用示波器观察数字信源单元上的各种信号波形。

用信源单元的FS作为示波器的外同步信号，示波器探头的地端接在实验板任何位置的GND点均可，进行下列观察：

（1）示波器的两个通道探头分别接信源单元的NRZ-OUT和BS-OUT，对照发光二极管的发光状态，判断数字信源单元是否已正常工作（1码对应的发光管亮，0码对应的发光管熄）；

通信原理实验报告

（2）用开关K1产生代码×1110010（×为任意代码，1110010为7位帧同步码），K2、K3产生任意信息代码，观察本实验给定的集中插入帧同步码时分复用信号帧结构，和NRZ码特点。

通信原理实验报告

3、用示波器观察HDB3编译单元的各种波形。仍用信源单元的FS信号作为示波器的外同步信号。

（1）示波器的两个探头CH1和CH2分别接信源单元的NRZ-OUT和HDB3单元的AMI-HDB3，将信源单元的K1、K2、K3每一位都置1，观察全1码对应的AMI码（开关K4置于左方AMI端）波形和HDB3码（开关K4置于右方HDB3端）波形。再将K1、K2、K3置为全0，观察全0码对应的AMI码和HDB3码。观察时应注意AMI、HDB3码的码元都是占空比为0.5的双极性归零矩形脉冲。编码输出AMI-HDB3比信源输入NRZ-OUT延迟了4个码元。

全1码对应的AMI码

全1码对应的HDB3码

通信原理实验报告

全0码对应的AMI码

（2）将K1、K2、K3置于0111 0010 0000 1100 0010 0000态，观察并记录对应的AMI码

通信原理实验报告

和HDB3码。

AMI码

HDB3码

通信原理实验报告

（3）将K1、K2、K3置于任意状态，K4先置左方（AMI）端再置右方（HDB3）端，CH1接信源单元的NRZ-OUT，CH2依次接HDB3单元的DET、BPF、BS-R和NRZ，观察这些信号波形。

CH1接信源单元的NRZ-OUT，CH2依次接AMI单元的DET

CH1接信源单元的NRZ-OUT，CH2依次接HDB3单元的DET HDB3

通信原理实验报告

CH1接信源单元的NRZ-OUT，CH2依次接AMI单元的BPF

CH1接信源单元的NRZ-OUT，CH2依次接HDB3单元的BPF

CH1接信源单元的NRZ-OUT，CH2依次接AMI单元的BS-R

通信原理实验报告

CH1接信源单元的NRZ-OUT，CH2依次接HDB3单元的BS-R

通信原理实验报告

CH1接信源单元的NRZ-OUT，CH2依次接AMI单元的NRZ

CH1接信源单元的NRZ-OUT，CH2依次接HDB3单元的NRZ

通信原理实验报告

四、根据实验现象回答

1.根据实验观察和纪录回答：

（1）不归零码和归零码的特点是什么？

不归零码特点：脉冲宽度τ 等于码元宽度Ts 归零码特点：τ ＜Ts（2）与信源代码中的“1”码相对应的AMI码及HDB3码是否一定相同？为什么？ 与信源代码中的“1”码对应的AMI 码及HDB3 码不一定相同。因信源代码中的 “1”码对应的AMI 码“1”、“-1”相间出现，而HDB3 码中的“1”，“-1”不但与信源代码中的“1”码有关，而且还与信源代码中的“0”码有关。

举例： 信源代码：

***001 AMI: 10000-110000-1000001 HDB3：10001-11-100-100010-1 2.总结从HDB3码中提取位同步信号的原理。HDB3位同步信号

整流窄带带通滤波器整形移相

HDB3中不含有离散谱fS(fS在数值上等于码速率)成分。整流后变为一个占空比等于0.5的单极性归零码，其连0个数不超过3，频谱中含有较强的离散谱fS成分，故可 通过窄带带通滤波器得到一个相位抖动较小的正弦信号，再经过整形、移相后即可得到合乎要求的位同步信号。

通信原理实验报告

实验二 数字调制

一、实验目的

1、掌握绝对码、相对码概念及它们之间的变换关系。

2、掌握用键控法产生2ASK、2FSK、2DPSK信号的方法。

3、掌握相对码波形与2PSK信号波形之间的关系、绝对码波形与2DPSK信号波形之间的关系。

4、了解2ASK、2FSK、2DPSK信号的频谱与数字基带信号频谱之间的关系。

二、实验内容

1、用示波器观察绝对码波形、相对码波形。

2、用示波器观察2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信号波形。

3、用频谱仪观察数字基带信号频谱及2ASK、2FSK、2DPSK信号的频谱。

三、实验步骤

本实验使用数字信源单元及数字调制单元。

1、熟悉数字调制单元的工作原理。接通电源，打开实验箱电源开关。将数字调制单元单刀双掷开关K7置于左方N（NRZ）端。

2、用数字信源单元的FS信号作为示波器的外同步信号，示波器CH1接信源单元的(NRZ-OUT)AK（即调制器的输入），CH2接数字调制单元的BK，信源单元的K1、K2、K3置于任意状态（非全0），观察AK、BK波形，总结绝对码至相对码变换规律以及从相对码至绝对码的变换规律 AK波形

通信原理实验报告

BK波形

3、示波器CH1接2DPSK，CH2分别接AK及BK，观察并总结2DPSK信号相位变化与绝对码的关系以及2DPSK信号相位变化与相对码的关系（此关系即是2PSK信号相位变化与信源代码的关系）。注意：2DPSK信号的幅度比较小，要调节示波器的幅度旋钮，而且信号本身幅度可能不一致，但这并不影响信息的正确传输。

CH1接2DPSK，CH2接AK

通信原理实验报告

CH1接2DPSK，CH2接BK

4、示波器CH1接AK、CH2依次接2FSK和2ASK；观察这两个信号与AK的关系（注意“1”码与“0”码对应的2FSK信号幅度可能不相等，这对传输信息是没有影响的）示波器CH1接AK、CH2接2FSK

通信原理实验报告

示波器CH1接AK、CH2接2ASK

四、实验总结

1、设绝对码为全

1、全0或1001 1010，求相对码。

2、设相对码为全

1、全0或1001 1010，求绝对码。

3、设信息代码为1001 1010，假定载频分别为码元速率的1倍和1.5倍，画出2DPSK及2PSK信号波形。

4、总结绝对码至相对码的变换规律、相对码至绝对码的变换规律并设计一个由相对码至绝对码的变换电路。

通信原理实验报告

实验三 模拟锁相环与载波同步

一、实验目的

1.掌握模拟锁相环的工作原理，以及环路的锁定状态、失锁状态、同步带、捕捉带等基本概念。

2.掌握用平方环法从2DPSK信号中提取相干载波的原理及模拟锁相环的设计方法。

3.了解相干载波相位模糊现象产生的原因。

二、实验内容

1.观察模拟锁相环的锁定状态、失锁状态及捕捉过程。2.观察环路的捕捉带和同步带。

3.用平方环法从2DPSK信号中提取载波同步信号，观察相位模糊现象。

三、实验步骤

本实验使用数字信源单元、数字调制单元和载波同步单元。

1.熟悉载波同步单元的工作原理。接好电源线，打开实验箱电源开关。

2.检查要用到的数字信源单元和数字调制单元是否工作正常（用示波器观察信源NRZ-OUT(AK)和调制2DPSK信号有无，两者逻辑关系正确与否）。

3.用示波器观察载波同步模块锁相环的锁定状态、失锁状态，测量环路的同步带、捕捉带。

（1）观察锁定状态与失锁状态

打开电源后用示波器观察ud，若ud为直流，则调节载波同步模块上的可变电容C34，ud随C34减小而减小，随C34增大而增大（为什么？请思考），这说明环路处于锁定状态。用示波器同时观察调制单元的CAR和载波同步单元的CAR-OUT，可以看到两个信号频率相等。若有频率计则可分别测量CAR和CAR-OUT频率。在锁定状态下，向某一方向变化C34，可使ud由直流变为交流，CAR和CAR-OUT频率不再相等，环路由锁定状态变为失锁。

接通电源后ud也可能是差拍信号，表示环路已处于失锁状态。失锁时ud的最大值和最小值就是锁定状态下ud的变化范围（对应于环路的同步范围）。环路处于失锁状态时，CAR和CAR-OUT频率不相等。调节C34使ud的差拍频率降低，当频率降低到某一程度时ud会突然变成直流，环路由失锁状态变为锁定状态。

4.观察环路的捕捉过程

先使环路处于失锁定状态，慢慢调节C34，使环路刚刚进入锁定状态后，关闭电源开关，然后再打开电源，用示波器观察ud，可以发现ud由差拍信号变为直流的变化瞬态过程。ud的这种变化表示了环路的捕捉过程。

通信原理实验报告

5.观察相干载波相位模糊现象

使环路锁定，用示波器同时观察调制单元的CAR和载波同步单元的CAR-OUT信号，反复断开、接通电源可以发现这两个信号有时同相、有时反相。

通信原理实验报告

四、实验总结

1.总结锁相环锁定状态及失锁状态的特点。

答：模拟锁相环锁定的特点：输入信号频率与反馈信号的频率相等，鉴相器输出电压为直流。模拟锁相环失锁的特点：鉴相器输出电压为不对称的差拍电压。2.设K0=18 HZ/V，根据实验结果计算环路同步带ΔfH及捕捉带ΔfP。答：代入指导书“3式”计算得：v112v，则

fH186108Hz；v28v，则fp18472Hz

3.由公式nRCKdKo及6811n计算环路参数ωn和ζ，式中 Kd=6

2(R25R68)C114

-6 V/rad，Ko=2π×18 rad/s.v，R25=2×10，R68=5×10，C11=2.2×10F。（fn=ωn/2π应远小于码速率，ζ应大于0.5)。

答：nn2186.5fn17.6Hz远小于码速率 ；111rad4362(210510)2.21051032.2106170.5（波特）；1110.6

24.总结用平方环提取相干载波的原理及相位模糊现象产生的原因。

答：平方运算输出信号中有2fc离散谱，模拟环输出信号频率等于2fc，二分频，滤波后得到干扰波；2电路有两个初始状态，导致提取的相干载波有两种相反的相位状态 5.设VCO固有振荡频率f0 不变，环路输入信号频率可以改变，试拟订测量环路同步带及捕捉带的步骤。

答：环路处于锁定状态后，慢慢增大C34，使ud增大到锁定状态下的最大值ud1（此值不大于+12V）；

① ud增大到锁定状态下的最大值ud1值为： 4.8 V

通信原理实验报告

②

继续增大C34，ud变为交流（上宽下窄的周期信号）。③ 环路失锁。再反向调节减小C34，ud的频率逐渐变低，不对称程度越来越大。

④ 直至变为直流。记环路刚刚由失锁状态进入锁定状态时鉴相器输出电压为ud2；继续减小C34，使ud减小到锁定状态下的最小值ud3；

环路刚刚由失锁状态进入锁定状态时鉴相器输出电压为ud2为：2.4 V ud减小到锁定状态下的最小值ud3为 ：1.6 V ⑤ 再继续减小C34，ud变为交流（下宽上窄的周期信号），环路再次失锁。然后反向增大C34，记环路刚刚由失锁状态进入锁定状态时鉴相器输出电压为ud4。环路刚刚由失锁状态进入锁定状态时鉴相器输出电压为ud4的值为：4.4 V

通信原理实验报告

实验四 数字解调与眼图

一、实验目的

1.掌握2DPSK相干解调原理。

2.掌握2FSK过零检测解调原理。

二、实验内容

1.用示波器观察2DPSK相干解调器各点波形。

2.用示波器观察2FSK过零检测解调器各点波形。3．用示波器观察眼图。

三、实验步骤

1.复习前面实验的内容并熟悉2DPSK解调单元及2FSK解调单元的工作原理，接通实验箱电源。将数字调制单元单刀双掷开关K7置于左方NRZ端。

2.检查要用到的数字信源、数字调制及载波同步单元是否工作正常，保证载波同步单元处于同步态！

3.2DPSK解调实验

（1）将数字信源单元的BS-OUT用信号连线连接到2DPSK解调单元的BS-IN点,以信源单元的FS信号作为示波器外同步信号，将示波器的CH1接数字调制单元的BK，CH2（建议使用示波器探头的x10衰减档）接2DPSK解调单元的MU。MU与BK同相或反相，其波形应接近图4-3所示的理论波形。

（2）示波器的CH2接2DPSK解调单元的LPF，可看到LPF与MU同相。当一帧内BK中“1”码“0”码个数相同时，LPF的正、负极性信号电平与0电平对称，否则不对称

通信原理实验报告

（3）示波器的CH1接VC，调节电位器R39，保证VC处在0电平（当BK中“1”与“0”等概时LPF的中值即为0电平），此即为抽样判决器的最佳门限。

（4）观察数字调制单元的BK与2DPSK解调单元的MU、LPF、BK之间的关系，再观察数字信源单元中AK信号与2DPSK解调单元的MU、LPF、BK、AK-OUT信号之间的关系。BK与 2DPSK 的MU

BK与 2DPSK 的LPF

通信原理实验报告

BK与 2DPSK 的BK

AK与 2DPSK 的MU

通信原理实验报告

AK与 2DPSK 的LPF

AK与 2DPSK 的BK

通信原理实验报告

AK与 2DPSK 的AK-OUT

（6）将数字调制单元单刀双掷开关K7置于右方（M序列）端，此时数字调制器输入的基带信号是伪随机序列（本系统中是M序列）信号。用示波器观察2DPSK解调单元LPF点，即可看到无噪声状态下的眼图。

通信原理实验报告

4.2FSK解调实验

将数字调制单元单刀双掷开关K7还原置于左方NRZ端。将数字信源单元的BS-OUT用信号连线换接到2FSK解调单元的BS-IN点,示波器探头CH1接数字调制单元中的AK，CH2分别接2FSK解调单元中的FD、LPF、CM及AK-OUT，观察2FSK过零检测解调器的解调过程（注意：低通及整形2都有倒相作用）。LPF的波形应接近图4-4所示的理论波形。

AK与 2FSK的 FD

AK与 2FSK的 LPF

通信原理实验报告

AK与 2FSK的 AK-OUT

四、实验总结

1.设绝对码为1001101，根据实验观察得到的规律，画出如果相干载波频率等于码速率的1.5倍，在CAR-OUT与CAR同相、反相时2DPSK相干解调MU、LPF、BS、BK、AK波形示意图，总结2DPSK克服相位模糊现象的机理。

当相干载波为-cosωt时，MU、LPF及BK与载波为cosωt时的状态反相，但AK仍不变（第一位与BK的起始电平有关）。2DPSK系统之所能克服相位模糊现象，是因为在发端将绝对码变为了相对码，在收端又将相对码变为绝对码，载波相位模糊可 使解调出来的相对码有两种相反的状态，但它们对应的绝对码是相同的。

第四篇：通信原理实验报告

1，必做题目

1.1 无线信道特性分析 1.1.1 实验目的

1)了解无线信道各种衰落特性；

2)掌握各种描述无线信道特性参数的物理意义；

3)利用MATLAB中的仿真工具模拟无线信道的衰落特性。

1.1.2 实验内容

1)基于simulink搭建一个QPSK发送链路，QPSK调制信号经过了瑞利衰落信道，观察信号经过衰落前后的星座图，观察信道特性。仿真参数：信源比特速率为500kbps，多径相对时延为[0 4e-06 8e-06 1.2e-05]秒，相对平均功率为[0-3-6-9]dB，最大多普勒频移为200Hz。例如信道设置如下图所示：

移动通信系统

1.1.3 实验作业

1)根据信道参数，计算信道相干带宽和相干时间。

fm=200;t=[0 4e-06 8e-06 1.2e-05];p=[10^0 10^-0.3 10^-0.6 10^-0.9];t2=t.^2;E1=sum(p.*t2)/sum(p);E2=sum(p.*t)/sum(p);rms=sqrt(E1-E2.^2);B=1/(2*pi*rms)T=1/fm

2)设置较长的仿真时间（例如10秒），运行链路，在运行过程中，观察并分析瑞利信道输出的信道特征图（观察Impulse Response(IR)、Frequency Response(FR)、IR Waterfall、Doppler Spectrum、Scattering Function）。（配合截图来分析）Impulse Response(IR)

移动通信系统

从冲击响应可以看出，该信道有四条不同时延的路径。多径信道产生随机衰落，信道冲击响应幅值随机起伏变化。可以看出，该信道的冲激响应是多路冲激响应函数的叠加，产生严重的码间干扰。Frequency Response(FR)

频率响应特性图不再是平坦的，体现出了多径信道的频率选择性衰落。

移动通信系统

IR Waterfall

频率展宽后，信号的冲激响应不再平坦，是由于多径信道中不同信道的叠加影响

Doppler Spectrum

由于多普勒效应，接受信号的功率谱展宽扩展到fc-fm至fc+fm范围。

移动通信系统

3)观察并分析信号在经过瑞利衰落信道前后的星座图变化（截图并解释）。

前

标准的QPSK星座图，4个相位 后

移动通信系统

信号经过多径信道后，相位和幅值均发生了随机变化，信号不再分布在四个点附近，可以看出信号质量很差。说明多径信道对信号产生了巨大的干扰。PSK/QPSK通信链路搭建与误码性能分析

1.2BPSK/QPSK通信链路搭建与误码性能分析 1.2.1实验目的

掌握基于simulink的BPSK、QPSK典型通信系统的链路实现，仿真BPSK/QPSK信号在AWGN信道、单径瑞利衰落信道下的误码性能。

1.2.2实验作业

1)基于simulink搭建BPSK/QPSK通信链路，经过AWGN信道，接收端相干解调，仿真并绘出BPSK和QPSK信号在EbN0为0~10dB时（间隔：

移动通信系统

1dB）误码性能曲线。仿真参数：

a)仿真点数：106

b)信源比特速率：1Mbps。

Bpsk通信链路

QPSK通信链路

BPSK AWGN参数

移动通信系统

QPSK AWGN参数

用bertool画出BPSK信号的误码率曲线（0~10dB）

移动通信系统

由此可见BPSK和QPSK的在同一Eb/No时误比特率基本一样，这与理论分析一致

2)在1的基础上，信号先经过平坦（单径）瑞利衰落，再经过AWGN信道，假设接收端通过理想信道估计获得了信道衰落值（勾选衰落信道模块的“Complex path gain port”）。仿真并绘出BPSK和QPSK信号在EbN0为0~40dB时（间隔：5dB）误码性能曲线。信道仿真参数：最大多普勒频移为100Hz。

BPSK通信链路

移动通信系统

QPSK通信链路

瑞利单径信道参数

移动通信系统

QPSK AWGN参数

移动通信系统

BPSK AWGN参数

BPSK/QPSK 0-40db误码率曲线

BPSK和QPSK在同一Eb/No的误比特率基本一致，这和理论基本一致

移动通信系统

2、分组题目

2.1SIMO系统性能仿真分析 2.1.1实验目的

1.掌握基于simulink的单发多收（SIMO）16QAM仿真通信链路；

2.仿真SIMO 16QAM信号在单径瑞利衰落信道下，不同接收分集数、不同合并方式下的误比特率性能。

2.1.2实验内容

1.掌握单发多收的原理，利用分集技术，搭建单发多收通信系统框图。2.利用MATLAB中simulink所包含的通信系统模块搭建基于各种分集技术类型的单发多收通信链路。

3.比较分析不同接收分集数、不同合并方式下的误比特率性能。

2.1.3实验原理

移动信道的多径传播引起的瑞利衰落、时延扩展以及伴随接收机移动过程产生的多普勒频移使接收信号受到严重的衰落；阴影效应会使接收的信号过弱而造成信号的中断；信道存在噪声和干扰，也会使接收信号失真而造成误码。因此，在移动通信系统中需要采取一些数字信号处理技术来改善接收信号的质量。其中，多天线分集接收技术就是一个非常重要且常见的方法。

分集接收的基本思想就是把接收到的多个衰落独立的信号加以处理，合理地利用这些信号的能量来改善接收信号的质量。

分集技术总体来说分为两类，针对阴影衰落的宏观分集和针对微观衰落的微观分集。本实验主要注重微观分集。分集技术对信号的处理包含两个过程，首 先是要获得M个相互独立的多径信号分量，然后对它们进行处理以获得信噪比 的改善，这就是合并技术。合并方式共分为三种，选择合并、等增益合并和最大 比值合并。

选择合并是最简单的一种，在所接收的多路信号中，合并器选择信噪比最高的一路输出。最大比值合并会将所有路信号的能量和信息都利用上，会明显改善

移动通信系统

合并器输出的信噪比。基于这样的考虑，最大比值合并把各支路信号加权后合并。各路信号权值用数学方法得出。等增益合并性能上不及最大比值合并，但是却容易实现得多，其主要思想是将各路信号赋予相同权值相加。2.1.4 实验仿真 2.1.4.1实验框图

系统整体框图

移动通信系统

接收分集

二分集等增益合并

移动通信系统

三分集等增益合并

二分集选择合并

三分集选择合并

移动通信系统

二分集最大比值合并

三分集最大比值合并

2.1.4.2 仿真结果

从图中可以看到，通过等增益合并方式能够显著的减小误码率，并且随着Eb/N0 的增加而更好的显示出性能优越；相对比不同的分集数可看出，分集数的增加能 有效地减小误码率。

移动通信系统

由图可看到，三种合并方式都能显著地减小误码率，在分集数为二的情况下，效果最好的是最大比值合并，等增益次之，都优于选择合并；

2.1.5 实验结论

移动信道的多径传播引起的瑞利衰落、时延扩展以及伴随接收机移动过程产生的多普勒频移使接收信道受到严重的衰落，所以必须采取相应的抗衰落的措施来提高系统性能。在本次课程设计中，我们小组学习研究了对三种不同分集合并技术在改善系统性能方面的效果的课题实验。通过仿真实验得出的不同分集的误码率，分集技术能有效地减小误码率从而提高系统性能；而通过对误码率曲线的分析，可以看出：对于三种分集合并技术，等分集前提下，最大比值合并优于等增益合并优于选择合并；而对于同一合并技术，增加分集数能优化其性能。

2.2直接序列扩频系统性能分析

2.2.1实验目的

1）了解直接序列扩频系统的原理

2）基于simulink搭建直接序列扩频仿真通信链路，仿真分析在不同信道条件下的误比特率性能。

3）观察体会直接序列扩频对误码率的改善程度 2.2.2 实验内容

1)搭建基于simulink搭建直接序列扩频仿真通信链路，观察频谱和波形 2）仿真分析在不同信道条件下的误比特率性能。

移动通信系统

2.2.3实验原理

所谓直接序列扩频，就是直接用具有高码率的扩频码序列在发送端去扩展信号的频谱。而在接收端，用相同的扩频码序列去进行解扩，把展宽的扩频信号还原成原始的信息。

直扩系统的抗干扰能力是由接收机对干扰的抑制产生的，如果干扰信号的带宽与信息带宽相同（即窄带），此干扰信号经过发送机伪噪声码调制后将展宽为与发送信号相同的带宽，而其谱密度却降低了若干倍。相反，直扩信号经伪噪声码解扩后变成了窄带信息，从而使增益提高了若干倍。

实验原理框图

伯努利信源b(t)x(t)s(t)信道r(t)e(t)Tby(Tb)dt判决0y(t)c(t)cos(wct)c(t)cos(wct)

直接序列扩频通信系统

2.2.4实验仿真

直接序列扩频simulink仿真通信链路

a.伯努利序列参数和PN序列参数: 伯努利信源100bps

移动通信系统

PN序列2kbps

移动通信系统

b.扩频前后频谱变化: 扩频前频谱：

类似sinc函数的频谱

扩频后频谱：

频谱明显展宽 功率谱密度降低

移动通信系统

扩频调制后波形：

移动通信系统

解扩解调波形：

c.误比特率

AWGN信道（仿真点数1e6）

移动通信系统

BPSK理论误码率（-7到10dB的误比特率曲线)

通过两者对比，我们可以发现直接序列扩频通信系统对Eb/No的改善近似为13dB，这和理论分析出的值接近。

第五篇：南理工通信原理实验思考题答案

思考题

第三章

数字调制技术

实验一 FSK 传输系统实验、FSK 正交调制方式与传统的一般 FSK 调制方式有什么区别? 其有哪些特点?

一般FSK调制方式产生FSK信号的方法根据输入的数据比特是0还是1，在两个独立的振荡器中切换。采用这种方法产生的波形在切换的适合相位是不连续的。正交FSK调制方式产生FSK信号的方法是：首先产生FSK基带信号，利用基带信号对单一载波振荡器进行频率调制。

传统的FSK调制方式采用一个模拟开关在两个独立振荡器中间切换，这样产生的波形在码元切换点的相位是不连续的，而且在不同的频率下还需采用不同的滤波器，在应用上不方便。采用正交调制的优点在于 在不同的频率下可以自适应的将一个边带抑制掉，不需要专门设计滤波器，而且产生的波形相位也是连续的，从而具有良好的频谱特性。、TPi03 和TPi04 两信号具有何关系？

TPi03 和TPi04 分别是基带 FSK 输出信号的同相支路和正交支路信号。测量两信号的时域信号波形时将输入全 1 码（或全 0 码），两信号是满足正交关系。即：TPi03的信号与TPi04信号频率相同，相位相差90︒

3、分析解调端的基带信号与发送端基带波形（TPi03）不同的原因？

这是由于解调端和发送端的本振源存在频差，实验时可以将解调器模块中的跳线置于右端，然后调节电位器，可以看出解调端基带信号与发送端趋于一致。

4、（思考）为什么在全 0 或全 1 码下观察不到位定时的抖动？ 因为在全0全1码下接收数据没有跳变沿，译码器无论何时开始从译码均能正确译码，因此译码器无需调整，当然就看不到抖动了。

实验二 BPSK 传输系统实验

1、写出眼图正确的观察方法；

对眼图的测试方法如下：用示波器的同步输入通道接收码元的时钟信号，用示波器的另一通道接在系统接收滤波器的输出端（例如 I 支路），然后调整示波器的水平扫描周期（或扫描频率），使其与接收码元的周

期同步。这时就可以在荧光屏上看到显示的图型很像人的眼睛，所以称为眼图 1）“眼睛”张开最大的时刻是最佳抽样时刻；（2）中间水平横线表示最佳判决门限电平；

（3）阴影区的垂直高度表示接收信号振幅失真范围。

（4）“眼睛”的斜率表示抽样时刻对定时误差的灵敏度，斜率越陡，对定时误差的灵敏度要求越高，即要求抽样时刻越准确。

（5）在无噪声情况下，“眼睛”张开的程度，即在抽样时刻的上下两阴影区间的距离之半，为噪声容限；若在抽样时刻的噪声超过这个容限，就可能发生错误判决。所以利用眼图可大致估计系统性能的优劣。

2、叙述 Nyquit 滤波作用。

一种截止频率fc等于采样率f的理想低通滤波器。通过Nyquist滤波，可以滤除2f、3f……附近的频率

在实际通信系统中，通常采用 Nyquist 波形成形技术，它具有以下三方面的优点：

1、发送频谱在发端将受到限制，提高信道频带利用率，减少邻道干扰；

2、在接收端采用相同的滤波技术，对 BPSK 信号进行最佳接收；

3、获得无码间串扰的信号传输；

3.思考：怎样的系统才是最佳的？匹配滤波器最佳接收机性能如何从系统指标中反映出来？采用什么手段测量？

匹配滤波器的最佳接收机性能可以通过系统的传输的信噪比，信道误码率等指标反映出来。

第四章

语音编码技术

实验一 PAM 编译码器系统

1、当fs＞2fh 和fs＜2fh 时，低通滤波器输出的波形是什么？总结一般规律。

一般规律：当Fs>2Fh时，通过低通滤波器能无失真的恢复原始信号波形，而当Fs<2Fh时，则不能恢复出原始信号

实验三 CVSD 编码器和CVSD 译码器系统

1、CVSD 编译码器系统由哪些部分组成？各部分的作用是什么？

CVSD 编码系统分别由 CVSD 发送模块和 CVSD 译码模块模块完成。CVSD 编码器模块将拟信号进行 CVSD 编码，转换为数字信号在信道上进行传输。CVSD 译码器模块将信道上接收到的数字信号进行 CVSD 码字译码处理，还原出模拟信号。

CVSD编码器主要由编码集成电路、运放、本地译码器、音节滤波器和非线性网络组成。

其中，运放的作用是将输入信号调整到需要的范围再进行信号处理；本地译码器是通过R806、R807、R808、C805和C804组成的积分网络完成本地译码；R813、R814和C806构成音节滤波器，用于对连码一致性脉冲进行平滑；U802B、D801、D802和周围电阻组成非线性网络，使得在大信号输入时，量化阶自适应的增加，实现斜率连续可变的自适应增量调制。

2、CVSD与△M相比性能有哪些提高？

△M是将信号瞬时值与前一个取样时刻的量化值之差进行量化，而且只对这个差值的符号进行编码，而不对差值的大小编码。它存在一个过载限制，那就是如果信号的斜率错误！未找到引用源。大于了错误！未找到引用源。，调制器将跟踪不上信号的变化，出现过载。

而CVSD在一定程度上缓解了这种过载情况的出现。它能自动检测增量并且自适应的调整量化阶电平（通过一致性检测实现），尽量使得调制器能够跟得上信号的变化。

3、根据实验结果，阐述可变斜率的调整过程。起初，系统设定一个默认的量化阶电平。如果信号增加，那么对应编码位为1，如果信号连续增加使得编码为连续出现了3个1，那么系统通过一致性脉冲检测到这种情况之后，自动的增加量化阶电平，争取信号的增加在量化阶电平的范围之内。如果之后信号的增加小于了量化阶电平，那么对应的编码输出为0，如果信号的增加仍然大于量化阶电平，那么对应编码输入仍为1，系统仍要增加量化阶电平，直到信号的增加小于量化阶电平为止。如果信号变化的频率足够快，系统可能会跟踪不上信号的变化，使得输出编码会出现连续的1或连续的0，甚至出现拖尾，即与原来的信号出现了时间上的延迟。信号连续减小对应调整过程也是如此。

第五章

码型变换技术

实验一 AMI/HDB3 码型变换实验

1、总结 HDB3 码的信号特征

答：HDB3 码的全称是三阶高密度双极性码。没有直流分量，易于提取定时信号，译码简单。

2、（思考）AMI数据延时量测量因考虑到什么因素？

应该考虑数据周期的长短，采用周期性的短序列测量到的延时都是不准确的，因而很可能此时的延时t=nT+t1,但是用示波器测量到得延时仅为t1，因此示波器测量的延时都是不准确的，而实际传输的数据都具有随机性，而且周期都很长，测量时不会出现上述错误。

3、（思考）具有长连 0 码格式的数据在 AMI 编译码系统中传输会带来什么问题，如何解决？

会造成收端无法提取位定时，因而不利于收端同步，在实际传输中需要将其转化成HDB3码才能进行传输。

4、（思考）为什么在实际传输系统中使用HDB3 码？用其他方法行吗（如扰码）？

HDB3码具有良好的抗连0特性，有利于收端定时的提取，采用扰码也可以。