中南大学
通信原理课程设计报告
学院：信息科学与工程学院
班级：通信
学号：
姓名：
指导老师：彭春华
完成时间： 2011年10月26号
目录
一、《硬件实验》
1、实验三《模拟锁相环与载波同步》 (4)
2、实验五《数字锁相环与位同步》 (9)
3、实验六《帧同步》 (15)
4、实验七《时分复用数字基带通信系统》 (18)
二、《软件设计实验》
1、实验目的 (23)
2、实验基本要求 (23)
3、实验原理分析 (23)
4、仿真程序代码及分析 (26)
5、波形图结果显示 (30)
6、心得体会 (33)
7、参考文献 (33)
《一》硬件实验
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、基本原理
通信系统中常用平方环或同相正交环（科斯塔斯环）从2DPSK信号中提取相干载波。本实验系统的载波同步提取模块用平方环，原理方框图如图3-1所示，电原理图如图3-2所示（见附录）。模块内部使用+5V、+12V、-12V电压，所需的2DPSK输入信号已在实验电路板上与数字调制单元2DPSK输出信号连在一起。
下面介绍模拟锁相环原理及平方环载波同步原理。
锁相环由鉴相器（PD）、环路滤波器（LF）及压控振荡器（VCO）组成，如图3-3所示。
图3-3 锁相环方框图
模拟锁相环中，PD是一个模拟乘法器，LF是一个有源或无源低通滤波器。锁相环路是一个相位负反馈系统，PD检测ui(t)与uo(t)之间的相位误差并进行运算形成误差电压ud(t)，LF用来滤除乘法器输出的高频分量（包括和频及其他的高频噪声）形成控制电压uc(t)，在uc(t)的作用下、uo(t)的相位向ui(t)
的相位靠近。设ui(t)=Uisin[ωit+θi(t)]，uo(t)=Uocos[ωit+θo(t)]，则ud(t)=Udsinθe(t)，θe(t)=θi(t)-θo(t)，故模拟锁相环的PD是一个正弦PD。设uc(t)=ud(t)F(P)，F(P)为LF的传输算子，VCO的压控灵敏度为K o，则环路的数学模型如图3-4所示。
图3-5 环路线性化数学模型
由上述数学模型进行数学分析，可得到以下重要结论：
?当ui(t)是固定频率正弦信号(θi(t)为常数)时，在环路的作用下，VCO输出信号频率可以由固有振荡频率ωo（即环路无输入信号、环路对VCO无控制
作用时VCO的振荡频率），变化到输入信号频率ωi，此时θo(t)也是一个常数，ud(t)、uc(t)都为直流。我们称此为环路的锁定状态。定义Δωo=ωi-ωo为环路固有频差，Δωp表示环路的捕捉带，ΔωH表示环路的同步带，模拟锁相环中Δωp<ΔωH。当|Δωo|<ΔωP时，环路可以进入锁定状态。当|Δωo|<ΔωH时环路可以保持锁定状态。当|Δωo|>ΔωP时，环路不能进入锁定状态，环路锁定后若Δωo发生变化使|Δωo|>ΔωH，环路不能保持锁定状态。这两种情况下，环路都将处于失锁状态。失锁状态下ud(t)是一个上下不对称的差拍电压，当ωi>ωo，ud(t)是上宽下窄的差拍电压；反之ud(t)是一个下宽上窄的差拍电压。
?环路对θi(t)呈低通特性，即环路可以将θi(t)中的低频成分传递到输出端，θi(t)中的高频成分被环路滤除。或者说，θo(t)中只含有θi(t)的低频成分，θ
i(t)中的高频成分变成了相位误差θe(t)。所以当ui(t)是调角信号时，环路对
ui(t)等效为一个带通滤波器，离ωi较远的频率成分将被环路滤掉。
?环路自然谐振频率ωn及阻尼系数ζ(具体公式在下文中给出)是两个重要
参数。ωn越小，环路的低通特性截止频率越小、等效带通滤波器的带宽越窄；ζ越大，环路稳定性越好。
?当环路输入端有噪声时，θi(t)将发生抖动，ωn越小，环路滤除噪声的能力越强。实验一中的电荷泵锁相环4046的性能与模拟环相似，所以它可以将一个周期不恒定的信号变为一个等周期信号。
对2DPSK信号进行平方处理后得，此信号中只含有直流和2ωc频率成分，理论上对此信号再进行隔直流和二分频处理就可得到相干载波。锁相环似乎是多余的，当然并非如此。实际工程中考虑到下述问题必须用锁相环：?平方电路不理想，其输出信号幅度随数字基带信号变化，不是一个标准的
二倍频正弦信号。即平方电路输出信号频谱中还有其它频率成分，必须滤除。
?接收机收到的2DPSK信号中含有噪声（本实验系统为理想信道，无噪声），因而平方电路输出信号中也含有噪声，必须用一个窄带滤波器滤除噪声。
?锁相环对输入电压信号和噪声相当于一个带通滤波器，我们可以选择适当的环路参数使带通滤波器带宽足够小。
对于本模拟环，ωn、ζ、环路等效噪声带宽BL及等效带通滤波器的品质因数的计算公式如下：
设计环路时通过测量得到Kd、Ko，一般选ζ值为0.5~1，根据任务要求选定ωn后即可求得环路滤波器的元件值。
当固有频差为0时，模拟环输出信号的相位超前输入相位90 ，必须对除2电路输出信号进行移相才能得到相干载波。移相电路由两个单稳态触发器
U28:A和U28:B构成。U28:A被设置为上升沿触发，U28:B为下降沿触发，故改变U28:A输出信号的宽度即可改变U28:B输出信号的相位，从而改变相干载波的相位。此移相电路的移相范围小于90 。在锁定状态下微调C34也会改变输出信号与输入信号的相位关系（为什么，请思考）。
可对相干载波的相位模糊作如下解释。在数学上对cos2ωct进行除2运算的结果是cosωct或-cosωct。实际电路也决定了相干载波可能有两个相反的相位，因二分频器的初始状态可以为“0”也可以是“1”。
四、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.检查数字信源单元和数字调制单元是否正常工作（用示波器观察NRZ(AK)和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。
环路锁定时ud为直流、环路输入信号频率等于反馈信号频率（此锁相环中即等于VCO信号频率）。环路失锁时ud为差拍电压，环路输入信号频率与反馈信号频率不相等。本环路输入信号频率等于2DPSK载频的两倍，即等于调制单元CAR信号频率的两倍。环路锁定时VCO信号频率等于CAR-OUT信号频率的两倍。所以环路锁定时调制单元的CAR和载波同步单元的CAR-OUT频率完全相等。
根据上述特点可判断环路的工作状态，具体实验步骤如下：
（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。
（2）测量同步带与捕捉带
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）；继续增大C34，ud变为交流（上宽下窄的周期信号），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，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；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。
令ΔV1=ud1- ud3，ΔV2=ud2- ud4，它们分别为同步范围内及捕捉范围内环路控制电压的变化范围，可以发现ΔV1＞ΔV2。设VCO的灵敏度为
K0(HZ/V)，则环路同步带ΔfH及捕捉带ΔfP分别为：ΔfH =K0ΔV1/2 ，ΔfP =K0ΔV2/2 。
应说明的是，由于VCO是晶体压控振荡器，它的频率变化范围比较小，调节
C34时环路可能只能从一个方向由锁定状态变化到失锁状态，此时可用ΔfH
=K0(ud1-6）或ΔfH =K0(6-ud3）、ΔfP =K0(ud2-6）或ΔfP =K0(6-ud4）来计算同步带和捕捉带，式中6为ud变化范围的中值（单位：V）。
作上述观察时应注意：
?ud差拍频率低但幅度大，而CAR和CAR-OUT的频率高但幅度很小，用示波器观察这些信号时应注意幅度旋钮和频率旋钮的调整。
?失锁时，CAR和CAR-OUT频率不相等，但当频差较大时，在鉴相器输出端电容的作用下，ud幅度较小。此时向某一方向改变C34，可使ud幅度逐步变大、频率逐步减小、最后变为直流，环路进入锁定状态。
?环路锁定时，ud不是一个纯净的直流信号，在直流电平上叠加有一个很小的交流信号。这种现象是由于环路输入信号不是一个纯净的正弦信号所造成的。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。
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，调节电位器P1或微调电容C34使两者成为反相或同相。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。
五、实验报告要求
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：112v = v ，则186108H f Hz =?= ；28v = v ，则18472p f Hz =?=
答：436218 6.5111(210510) 2.210
n rad πω-??==?+??? ；17.62n n f Hz ωπ==远小于码速率170.5（波特）；36
510 2.2101110.62
ξ-???=?= 4. 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2c f 离散谱，模拟环输出信号频率等于2c f ，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C 34，使u d 增大到锁定状态下的最大值u d1（此值不大于+12V ）；
① u d 增大到锁定状态下的最大值u d1值为： 4.8 V ② 继续增大C 34，u d 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C 34，u d 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u d2；
继续减小C34，使u d减小到锁定状态下的最小值u d3；
环路刚刚由失锁状态进入锁定状态时鉴相器输出电压为u d2为：2.4 V
u d减小到锁定状态下的最小值u d3为：1.6 V
⑤再继续减小C34，u d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u d4。
环路刚刚由失锁状态进入锁定状态时鉴相器输出电压为u d4的值为：4.4 V
实验五：数字锁相环与位同步
一、实验目的
1. 掌握数字锁相环工作原理以及触发式数字锁相环的快速捕获原理。
2. 掌握用数字环提取位同步信号的原理及对信息代码的要求。
3. 掌握位同步器的同步建立时间、同步保持时间、位同步信号同步抖动等概念。
二、实验内容
1. 观察数字环的失锁状态、锁定状态。
2. 观察数字环锁定状态下位同步信号的相位抖动现象及相位抖动大小与固
有频差、信息代码的关系。
3. 观察数字环位同步器的同步保持时间与固有频差之间的关系。
三、基本原理
可用窄带带通滤波器，锁相环来提取位同步信号。实验一中用模数混合锁相环（电荷泵锁相环）提取位同步信号，它要求输入信号是一个准周期数字信号。实验三中的模拟环也可以提取位同步信号，它要求输入准周期正弦信号。本实验使用数字锁相环提取位同步信号，它不要求输入信号一定是周期信号或准周期信号，其工作频率低于模数环和模拟环。
用于提取位同步信号的数字环有超前滞后型数字环和触发器型数字环，此实验系统中的位同步提取模块用的是触发器型数字环，它具有捕捉时间短、抗噪能力强等特点。位同步模块原理框图如图5-1所示，电原理图如图5-2所示（见
附录）。其内部仅使用+5V电压。
位同步器由控制器、数字锁相环及脉冲展宽器组成，数字锁相环包括数字鉴相器、量化器、数字环路滤波器、数控振荡器等单元。
下面介绍位同步器的工作原理。
数字锁相环是一个单片机系统，主要器件是单片机89C51及可编程计数器8254。环路中使用了两片8254，共六个计数器，分别表示为8254A0、8254A1、8254A2、8254B0、8254B1、8254B2。它们分别工作在M0、M1、M2三种工作模式。M0为计数中断方式，M1为单稳方式，M2为分频方式。除地址
线、数据线外，每个8254芯片还有时钟输入端C 、门控信号输入端G 和输出端O 。
数字鉴相器电原理图及波形图如图5-3（a ）、图5-3（b ）所示。输出信号宽度正比于信号ui 及uo 上升沿之间的相位差，最大值为ui 的码元宽度。称此鉴相器为触发器型鉴相器，称包含有触发器型鉴相器的数字环路为触发器型数字锁相环。
E
c u i
(b) 波形(a) 电路u
d
u o
u d
u o Q D R D R D cp D cp E c u i Q
图5-3 数字鉴相器
量化器把相位误差变为多进制数字信号，它由工作于M0方式、计数常数为N0的8254 B2完成（N0为量化级数，此处N0=52）。ud 作为8254B2的门控信号，ud 为高电平时8254B2进行减计数，ud 为低电平时禁止计数，计数结束后从8254B2读得的数字为
Nd= N0-N ’d
式中N ’d 为ud 脉冲宽度的量化值（下面用量化值表示脉冲宽度和时间间隔），N0≥N ’d ，读数结束后再给8254B2写入计数常数N0。读数时刻由8254A2控制，它工作在M1模式，计数常数为N0，ui 作为门控信号。一个ui 脉冲使8254A2产生一个宽度为N0的负脉冲，倒相后变为正脉冲送到89C51的 端，而89C51的外中断1被设置为负跳变中断申请方式。由于8254A2产生的脉冲宽度不小于ud 脉冲宽度且它们的前沿处于同一时刻，所以可以确保中断申请后对8254B2读数时它已停止计数。
数字环路滤波器由软件完成。可采用许多种软件算法，一种简单有效的方法是对一组N0作平均处理。设无噪声时环路锁定后ui 与uo 的相位差为N0/2，则在噪声的作用下，锁定时的相位误差可能大于N0/2也可能小于N0/2。这两种情况出现的概率相同，所以平均处理可以减小噪声的影响，m 个Nd 值的平均值为
∑==m
i di d m N N 1 （5-2）
数字滤波器的输出为
N c = N o / 2 + N d (5-3）
数控振荡器由四个8254计数器及一些门电路构成，其原理框图如图5-4所示，图中已注明了各个计数器的工作方式和计数常数。
以下分析环路的锁定状态及捕捉过程，此时不考虑噪声的影响。
u o G 4N c -2u 4C
u 5
N c -2C N o
G O G
O 8254B 0M 1 N c -28254A 1
M 2 N o G 2G 3N o
u 3P 1.4G
u 2O C 8254A 0M 1 N o G 1N o C
G O 8254B 1M 2 N c -3u 6+G 6G 5u 1
图5-4 数控振荡器 环路开始工作时，软件使8254B0和8254B1输出高电平，从而使8254A1处于计数工作状态、8254B1处于停止计数状态，G6处于开启状态，8254A1输出一个周期为N0的周期信号。若环路处于锁定状态，则N ’d=N0/2，由式（5-1）及式（5-2）得Nd=N0/2。此时89c51的P1.4口不输出触发脉冲，8254A0输出端仍保持初始化时的高电平，从而使8254B0的门控端G 保持低电平、输出端O 保持高电平。这样可保持8254A1、8254B1的工作状态不变、环路仍处于锁定状态。若环路失锁，则N ’d ≠N0/2，Nd ≠N0/2，P1.4口输出一个正脉冲u2，在u2作用下，8254A0输出一个宽度为N0的负脉冲，倒相后变为正脉冲u3送给与门G2。G2的另一个输入信号u1来自8254A1。在G1输出的宽度为N 0的正脉冲持续时间内，8254A1一定有（也只有）一个负脉冲信号输入，此负脉冲经G4倒相后与G1输出的正脉冲相与后给8254B0的G 端送一个触发信号u4。在u4的作用下，8254B0输出一个宽度为N0-2的负脉冲。在这段时间内，8254A1停止计数工作，8254B1进行减计数且在此时间内的最后一个时钟周期输出一个负脉冲。8254B0输出的负脉冲的后沿重新启动8254A1，使它重新作÷N0分频。设m=1，上述过程的有关波形如图5-5所示，图中u O 为环路锁定状态下数控振荡器的输出信号。由图5-5可见，不管失锁时相位误差多少（不会大于N0），只要对数控振荡器作一次调整，就可使环路进入锁定状态，从而实现快速捕捉。
程序流程如图5-6所示，输入信号ui 使IE1置“1”，且使8254B2计数，对IE1进行位操作时又使之置“0”。由于量化误差，故当Nd 为N0／2，N0/2＋1或N0/2－1时，环路皆处于锁定状态，不对数控振荡器进行调整。程序中令m=16，进行16次鉴相后做一次平均运算，若发现环路失锁，则对数控振荡器进行一次调整。
控制器的作用是保证每次对8254B2进行读操作之前鉴相器只输出一个正脉冲，它由或门7432（U5:B ）及16分频器74190（U13）组成。
图5-5 捕获过程波形
当数字环输入信号的码速率与数控振荡器的固有频率完全相同时，环路锁定后输入信号与反馈信号（即位同步信号）的相位关系是固定的且符合抽样判决器的要求（当然开环时它们的相位误差也是固定的，但不符合抽样判决器的要求）。输入信号码速率决定于发送端的时钟频率，数控振荡器固有频率决定于位同步器的时钟频率和数控振荡器固有分频比。由于时钟信号频率稳定度是有限的，故这两个时钟信号的频率不可能完全相同，因此锁相环输入信号码速率与数控振荡器固有频率不可能完全相等（即环路固有频差不为0）。数字环位同步器是一个离散同步器，只有当输入信号的电平发生跳变时才可能对输入信号的相位和反馈信号的相位进行比较从而调整反馈信号的相位，在两次相位调整的时间间隔内，反馈信号的相位相对于输入信号的相位是变化的，即数字环位同步器提取的位同步信
号的相位是抖动的，即使输入信号无噪声也是如此。 IE1=1?
LOOP
LOOP LOOP
LOOP1是是是
否否
否开 始
置8254B 2工作方式,
计数常数,P1.7=0
累加运算
P1.7=1读8254B 2
m=16,IE1=0
求平均值N d
初始化读数大于N 0?
累加了m 次?
N N N N d o o o =+-?????//?
/22121N N N c o d =+12 置8254B 0和8254B 1工作方式,计数常数P 1.4口输出一个正脉冲是否
图5-6 锁相环程序流程
显然，收发时钟频率稳定度越高，数字环的固有频差就越小，提取的位同步信号的相位抖动范围越小。反之，对同步信号的相位抖动要求越严格，则收发时钟的频率稳定度也应越高。
位同步信号抖动范围还与数字位同步器输入信号的连“1”或“0”个数有关，连“1”或“0”个数越多，两次相位调整之间的时间间隔越长，位同步信号的
相位抖动越大。
对于NRZ码来说，允许其连“1”、连“0”的个数决定于数字环的同步保持时间tc。tc与收发时钟频率稳定度 、码速率RB、允许的同步误差最大值的关系为：
tC =η/（2RBε）
tC的定义是：位同步器输入信号断开后，收发位同步信号相位误差不超过的时间。
关于数字环位同步器的工作原理，可参考文献[3]、[4]、[5]。
用模拟环位同步器或模数环位同步器提取的位同步信号的相位抖动与固有频差
无关，但随信息码连“1”、连“0”的个数增多而增大。
四、实验步骤
本实验使用数字信源单元和位同步单元。
1、熟悉位同步单元工作原理。将数字信源单元的NRZ-OUT连接到位同步单元的S-IN点，接通实验箱电源。调整信源模块的K1、K
2、K3开关，使NRZ-OUT的连“0”和连“1”个数较少。
2、观察数字环的锁定状态和失锁状态。
将示波器的两个探头分别接数字信源单元的NRZ-OUT和位同步单元的
BS-OUT，调节位同步单元上的可变电容C2，观察数字环的锁定状态和失锁状态。锁定时BS-OUT信号上升沿位于NRZ-OUT信号的码元中间且在很小范围内抖动；失锁时，BS-OUT的相位抖动很大，可能超出一个码元宽度范围，变
得模糊混乱。
3、观察位同步信号抖动范围与位同步器输入信号连“1”或连“0”个数的关系。
调节可变电容使环路锁定且BS-OUT信号相位抖动范围最小（即固有频差最小），增大NRZ-OUT信号的连“0”或连“1”个数，观察BS-OUT信号的相位抖动变化情况。
4、观察位同步器的快速捕捉现象、位同步信号相位抖动大小及同步保持时
间与环路固有频差的关系。
先使BS-OUT信号的相位抖动最小，按一下复位键，观察NRZ-OUT与
BS-OUT信号的之间的相位关系变化快慢情况，再按一下复位键，观察快速捕
捉现象（位同步信号BS-OUT的相位一步调整到位）。再微调位同步单元上的
可变电容（即增大固有频差）当BS-OUT相位抖动增大时按一下复位键，观察NRZ-OUT信号与BS-OUT信号的相位关变化快慢情况并与固有频差最小时进行定性比较。
五、 实验报告要求
1、数字环位同步器输入NRZ 码连“1”或连“0”个数增加时，提取的位同步信号相位抖动增大，试解释此现象。
答：输入NRZ 码连“1”或连“0”个数增加时，鉴相器输出脉冲的平均周期增大，数字环路滤波器输出的控制信号平均周期增大，即需要经过更长的时间才对DCO 的相位调整一次。而DCO 输出的位同步信号重复频率与环路输入的NRZ 码的码速率之间有一定误差，当对DCO 不进行相位的调整时，其输出信号的上升沿与码元中心之间的偏差将不断增大，相位调节时间间隔越长这种偏差越大，即位同步信号相位抖动越大。
2、设数字环固有频差为Δf ，允许同步信号相位抖动范围为码元宽度TS 的η倍，求同步保持时间tC 及允许输入的NRZ 码的连“1”或“0”个数最大值。
答：c t 时间内有固有频差产生的相位误差为,4c ft Ts πη 时间可等效为相位位
值为2πη，故422c c ft t f ηππη==∴ ；即在c t 时间内不对DCO 进行相位调节，
位同步信号抖动范围小于c T π。设允许输入的NRZ 码的连“1”或连“0”最大
个数为M ，鉴相N 次后DLF 才有一个输出信号即对DCO 进行一次相位调节，则2s c mNT t f η== ，2s m NT f η
=
3、数字环同步器的同步抖动范围随固有频差增大而增大，试解释此现象。 答：固有频差越大，DCO 输出位同步信号与环路输入信号之间的相位误差增大的越快，而环路对DCO 的相位调节时间间隔，平均值是不变的（当输入信号一定时），故当固有频差增大时，位同步信号的同步抖动范围增大。
4、若将AMI 码或HDB3码整流后作为数字环位同步器的输入信号，能否提取出位同步信号？为什么？对这两种码的信息代码中连“1”个数有无限制？对AMI 码的信息代码中连“0”个数有无限制？对HDB3码的信息代码中连“0”个数有无限制？为什么？
答：能。因为将AMI 码或HDB3码整流后得到的是一个单极性归零码，其上升沿使鉴相器输出高电平，从而使同步正常工作。对这种码的信息代码连“1”个数无限制，因为连“1”代码对应AMI 码及HDB3码为宽度等于码元宽度一半的正脉冲或负脉冲，整流后全为占空比为0.5的正脉冲，脉冲上升沿的个数等于信息代码“1”码的个数；对AMI 码的信息代码中连“0”个数有限制，因AMI 码连“0”个数等于信息代码连“0”个数，不产生脉冲，也就没有上升沿；对HDB3码的信息代码中连“0”个数无限制，因为不管信息代码连“0”个数有多大，HDB3码中连“0”个数最多为3.即鉴相器在四个码元内至少工作一次。
6、试解释本实验使用的数字锁相环快速捕捉机理，并与超前滞后型数字环进行比较。
答：这个实验中可对DCO的分频比任意调节，一次调节就可以使环路锁定，而在超前滞后型数字环中每次调节只能使DCO的分频比增大1或者减1，需多次调节才能使环路锁定。
实验六：帧同步
一、实验目的
1. 掌握巴克码识别原理。
2. 掌握同步保护原理。
3. 掌握假同步、漏同步、捕捉态、维持态概念。
二、实验内容
1. 观察帧同步码无错误时帧同步器的维持态。
2. 观察帧同步码有一位错误时帧同步器的维持态和捕捉态。
3. 观察同步器的假同步现象和同步保护作用。
三、基本原理
在时分复用通信系统中，为了正确地传输信息，必须在信息码流中插入一定数量的帧同步码，可以集中插入、也可以分散插入。本实验系统中帧同步识别码为7位巴克码，集中插入到每帧的第2至第8个码元位置上。帧同步模块的原理框图如图6-1所示，电原理图如图6-2所示（见附录），其内部只使用+5V 电压。
从总体上看，本模块可分为巴克码识别器及同步保护两部分。巴克码识别器包括移位寄存器、相加器和判决器，图6-1中的其余部分完成同步保护功能。移位寄存器由两片74175组成，移位时钟信号是位同步信号。当7位巴克码全部进入移位寄存器时，U50的Q1、Q2、Q3、Q4及U51的Q2、Q3、Q4都为1，它们输入到相加器U52的数据输入端D0~D6，U52的输出端Y0、Y1、Y2都为1，表示输入端为7个1。若Y2Y1Y0=100时，表示输入端有4个1，依此类推，Y2Y1Y0的不同状态表示了U52输入端为1的个数。判决器U53
有6个输入端。IN2、IN1、IN0分别与U52的Y2、Y1、Y0相连，L2、L1、L0与判决门限控制电压相连，L2、L1已设置为1，而L0由同步保护部分控制，可能为1也可能为0。在帧同步模块电路中有三个发光二极管指示灯P1、P2、P3与判决门限控制电压相对应，即从左到右与L2、L1、L0一一对应，灯亮对应1，灯熄对应0。判决电平测试点TH就是L0信号，它与最右边的指示灯P3状态相对应。当L2L1L0=111时门限为7，三个灯全亮，TH为高电平；当
L2L1L0=110时门限为6，P1和P2亮，而P3熄，TH为低电平。当U52输入端为1的个数（即U53的IN2IN1IN0）大于或等于判决门限于L2L1L0，识别器就会输出一个脉冲信号。
当基带信号里的帧同步码无错误时(七位全对)，把位同步信号和数字基带信号输入给移位寄存器，识别器就会有帧同步识别信号GAL输出，各种信号波形及时
序关系如图6-3所示，GAL信号的上升沿与最后一位帧同步码的结束时刻对齐。图中还给出了÷24信号及帧同步器最终输出的帧同步信号FS-OUT，FS-OUT 的上升沿稍迟后于GAL的上升沿。
图6-3 帧同步器信号波形
÷24信号是将位同步信号进行24分频得到的，其周期与帧同步信号的周期相同（因为一帧24位是确定的），但其相位不一定符合要求。当识别器输出一个GAL脉冲信号时（即捕获到一组正确的帧同步码），在GAL信号和同步保护器的作用下，÷24电路置零，从而使输出的÷24信号下降沿与GAL信号的上升沿对齐。÷24信号再送给后级的单稳电路，单稳设置为下降沿触发，其输出信号的上升沿比÷24信号的下降沿稍有延迟。
同步器最终输出的帧同步信号FS是由同步保护器中的与门3对单稳输出的信号及状态触发器的Q端输出信号进行“与”运算得到的。
电路中同步保护器的作用是减小假同步和漏同步。
当无基带信号输入（或虽有基带信号输入但相加器输出低于门限值）时，识别器没有输出（即输出为0），与门1关闭、与门2打开，单稳输出信号通过与门2后输入到÷3电路，÷3电路的输出信号使状态触发器置“0”，从而关闭与门3，同步器无输出信号，此时Q的高电平把判决器的门限置为7（P3灯亮）、且关闭或门、打开与门1，同步器处于捕捉态。只要识别器输出一个GAL信号（因为判决门限比较高，这个GAL信号是正确的帧同步信号的概率很高），与门4就可以输出一个置零脉冲使÷24分频器置零，÷24分频器输出与GAL信号同频同相的的周期信号（见图6-3）。识别器输出的GAL脉冲信号通过与门1后使状态触发器置“1”，从而打开与门3，输出帧同步信号FS-OUT，同时使判决器门限降为6（P3灯熄）、打开或门、同步器进入维持状态。在维持状态下，因为判决门限较低，故识别器的漏识别概率减小，假识别概率增加。但假识别信号与单稳输出信号不同步，故与门1、与门4不输出假识别信号，从而使假识别信号不影响÷24电路的工作状态，与门3输出的仍是正确的帧同步信号。实验中可根据判决门限指示灯P3判断同步器处于何种状态，P3亮为捕捉态，P3熄为同步态。
在维持状态下，识别器也可能出现漏识别。但由于漏识别概率比较小，连续几帧出现漏识别的概率更小。只要识别器不连续出现三次漏识别，则÷3电路不输出脉冲信号，维持状态保持不变。若识别器连续出现三次漏识别，则÷3电路输出一个脉冲信号，使维持状态变为捕捉态，重新捕捉帧同步码。
不难看出，若识别器第一次输出的脉冲信号为假识别信号（即首次捕获到的是信息数据中与帧同步码完全相同的码元序列），则系统将进入错误的同步维持状态，由于本实验系统是连续传输以一帧为周期的周期信号，所以此状态将维持下去，但在实际的信息传输中不会连续传送这种周期信号，因此连续几帧都输出假识别
信号的概率极小，所以这种错误的同步维持状态存在的时间是短暂的。
当然，同步保护器中的÷3电路的分频比也可以设置为其它值，此值越大，在维持状态下允许的识别器的漏识别概率也越大。
在维持态下对同步信号的保护措施称为前方保护，在捕捉态下的同步保护措施称后方保护。本同步器中捕捉态下的高门限属于后方保护措施之一，它可以减少假同步概率，当然还可以采取其它电路措施进行后方保护。低门限及÷3电路属于前方保护，它可以保护已建立起来的帧同步信号，避免识别器偶尔出现的漏识别造成帧同步器丢失帧同步信号即减少漏同步概率。同步器中的其它保护电路用来减少维持态下的假同步概率。
四、实验步骤
本实验使用数字信源单元及帧同步单元。
1、熟悉帧同步单元的工作原理，将信源单元的NRZ-OUT、BS-OUT分别与帧同步单元的S-IN、BS-IN对应相连，接通实验箱电源。
2、观察同步器的维持态（同步态）
将数字信源单元的K1（左边的8位微动开关）置于×111 0010状态(110010为帧同步码，×是无定义位，可任意置“1”或置“0”)，K2置为1000 0000状态、K3则置为全0状态，示波器CH1接信源单元的NRZ-OUT，CH2分别接帧同步单元的GAL、÷24、TH及FS，观察并纪录上述信号波形以及与NRZ-OUT的相位关系（注意：TH为0电平，帧同步模块的P3指示灯熄，P1、P2亮，表示识别门限为6）。使信源的帧同步码（注意是K1的第2位到第8位）中错一位，重新观察上述信号，此时GAL、÷24、TH、FS应不变。使信源帧同步码再错一位重作上述观察。（此时同步器应转入捕捉态，仅÷24波形不变，请根据原理框图分析思考此过程）。
3、观察同步器的捕捉态（失步态）
上步中电路已经由同步态变为捕捉态，示波器仍观察÷24信号，此时断开电源，再接通电源，可看到÷24波形的下降沿已不再对准第一个数据位（相位随机），观察其他信号可见TH为高电平，FS无输出。将信源K1从刚才错两位状态还原为仅错一位状态，观察÷24信号相位是否变化。再将信源K1还原为正确的帧同步码(×1110010) ，观察÷24信号相位是否变化。分析÷24信号相位变化原因，从而理解同步器从失步态转为同步态的过程。
4、观察识别器假识别现象及同步保护器的保护作用。
上步中同步器转为同步状态后，使信源单元的K2或K3中出现1110010状态（与1110010状态有一位不同的状态也可），示波器CH1接NRZ-OUT，CH2分别接GAL和FS，观察识别器假识别现象，理解同步保护电路的保护作用。
五、实验报告要求
1. 根据实验结果，画出同步器处于同步状态及失步状态时同步器各点波形。
答：
2. 本实验中同步器由同步态转为捕捉态时÷24信号相位为什么不变？
答：因为判决器无输入，与门4无输出，故24分频电路无复位脉冲，其输出的24分频信号相位保持不变。
3. 同步保护电路是如何使假识别信号不形成假同步信号的？
答：假识别信号与或门输出信号不同步，与门1输出中无假识别信号。因而，假识别信号不能通过与门4，所以单稳输出信号仅与负同步码对应的识别信号有关，而与假识别无关，这样假识别信号就不能形成假同步信号。
4. 试设计一个后方保护电路，使识别器连续两帧有信号输出且这两个识别脉冲的时间间隔为一帧时，同步器由失步态转为同步态。
实验七：时分复用数字基带通信系统
一、实验目的
1.掌握时分复用数字基带通信系统的基本原理及数字信号传输过程。
2.掌握位同步信号抖动、帧同步信号错位对数字信号传输的影响。
3.掌握位同步信号、帧同步信号在数字分接中的作用。
二、实验内容
1.用数字信源模块、数字终端模块、位同步模块及帧同步模块连成一个理想信道时分复用数字基带通信系统，使系统正常工作。
2.观察位同步信号抖动对数字信号传输的影响。
3.观察帧同步信号错位对数字信号传输的影响。
4.用示波器观察分接后的数据信号、用于数据分接的帧同步信号、位同步信号。
三、基本原理
本实验要使用数字终端模块。
1. 数字终端模块工作原理：
原理框图如图7-1所示，电原理图如图7-2所示(见附录)。它输入单极性非归零信号、位同步信号和帧同步信号，把两路数据信号从时分复用信号中分离出来，输出两路串行数据信号和两个8位的并行数据信号。两个并行信号驱动16个发光二极管，左边8个发光二极管显示第一路数据，右边8个发光二极管显示第二路数据，二极管亮状态表示“1”，熄灭状态表示“0”。两个串行数据信号
码速率为数字源输出信号码速率的1/3。 延迟1
延迟2
整形延迟3FS-IN
BS-IN
S-IN
FD
FD-7
FD-15
FD-8
FD-16
BD 显示串/并变换串/并变换F2÷3并/串变换并/串变换D2B1F1D1SD-D BD
显示B2
图7-1 数字终端原理方框图
图7-1中各单元与电路板上元器件对的应关系如下：
? 延迟1 U63：单稳态多谐振荡器4528
? 延迟2 U62:A ：D 触发器4013
? 整形 U64:A ：单稳态多谐振荡器4528；U62:B ：D 触发器4013 ? 延迟3 U67、U68、U69：移位寄存器40174
? ÷3 U72：内藏译码器的二进制寄存器4017
? 串/并变换 U65、U70：八级移位寄存器4094
? 并/串变换 U66、U71：八级移位寄存器4014(或4021)
? 显示 三极管9013；发光二极管
延迟1、延迟2、延迟3、整形及÷3等5个单元可使串/并变换器和并/串变换器的输入信号SD 、位同步信号及帧同步信号满足正确的相位关系，如图7-3所示。
移位寄存器40174把FD 延迟7、8、15、16个码元周期，得到FD-7、FD-15、FD-8（即F1）和FD-16（即F2）等4个帧同步信号。在FD-7及 的作用下，U65（4094）将第一路串行信号变成第一路8位并行信号，在FD-15和 作用下，U70（4094）将第二路串行信号变成第二路8位并行信号。在F1及B1的作用下，U66（4014）将第一路并行信号变为串行信号D1，在F2及B2的作用下，U71（4014）将第二路并行信号变为串行信号D2。B1和B2的频率为位同步信号BS 频率的1/3，D1信号、D2信号的码速率为信源输出信号码速率的1/3。
U65、U70输出的并行信号送给显示单元。根据数字信源和数字终端对应的发光二极管的亮熄状态，可以判断数据传输是否正确。
串/并变换及并/串变换电路都有需要位同步信号和帧同步信号，还要求帧同步信号的宽度为一个码元周期且其上升沿应与第一路数据的起始时刻对齐，因而送给移位寄存器U67的帧同步信号也必须符合上述要求。但帧同步模块提供的帧同步信号脉冲宽度大于两个码元的宽度，且帧同步脉冲的上升沿超前于数字信
源输出的基带信号第一路数据的起始时刻约半个码元（帧同步脉冲上升沿略迟后于位同步信号的上升沿，而位同步信号上升沿位于位同步器输入信号的码元中间，由帧同步器工作原理可得到上述结论），故不能直接将帧同步器提取的帧同步信号送到移位寄存器U67的输入端。
终端模块将帧同步器提取的帧同步信号送到单稳U64的输入端，单稳U64设为上升沿触发状态，其输出脉冲宽度略小于一个码元宽度，然后用位同步信号BD对单稳输出抽样后得到FD，如图7-3所示。
图7-3 变换后的信号波形
应指出的是，当数字终端采用其它电路或分接出来的数据有其它要求时，对位同步信号及帧同步信号的要求将有所不同，但不管采用什么电路，都需要符合某种相位关系的帧同步信号和位同步信号才能正确分接出时分复用的各路信号。
2. 时分复用数字基带通信系统
图7-5为时分复用数字基带通信系统原理方框图。复接器输出时分复用单极性不归零码（NRZ码），码型变换器将NRZ码变为适于信道传输的传输码（如HDB3码等），发滤波器主要用来限制基带信号频带，收滤器可以滤除一部分噪声，同时与发滤波器、信道一起构成无码间串扰的基带传输特性。复接器和分接器都需要位同步信号和帧同步信号。
通信原理实验报告
作者: 日期:
通信原理实验报告 实验名称：实验一—数字基带传输系统的—MATLAB方真 实验二模拟信号幅度调制仿真实验班级：10通信工程三班_________ 学号：2010550920 ________________ 姓名：彭龙龙______________
指导老师：王仕果______________
实验一数字基带传输系统的MATLA仿真 一、实验目的 1、熟悉和掌握常用的用于通信原理时域仿真分析的MATLAB函数； 2、掌握连续时间和离散时间信号的MATLAB产生； 3、牢固掌握冲激函数和阶跃函数等函数的概念，掌握卷积表达式及其物理意义，掌握卷积的计算方法、卷积的基本性质； 4、掌握利用MATLAB计算卷积的编程方法，并利用所编写的MATLAB程序验证卷积的常用基本性质； 5、掌握MATLAB描述通信系统中不同波形的常用方法及有关函数，并学会利用MATLAB求解系统功率谱，绘制相应曲线。 基本要求：掌握用MATLAB描述连续时间信号和离散时间信号的方法，能够编写 MATLAB程序，实现各种常用信号的MATLA实现，并且以图形的方式再现各种信号的波形。 二、实验内容 1、编写MATLAB程序产生离散随机信号 2、编写MATLAB程序生成连续时间信号 3、编写MATLAB程序实现常见特殊信号 三、实验原理 从通信的角度来看，通信的过程就是消息的交换和传递的过程。而从数学的角度来看，信息从一地传送到另一地的整个过程或者各个环节不外乎是一些码或信号的交换过程。例如信源压缩编码、纠错编码、AMI编码、扰码等属于码层次上的变换，而基带成形、滤波、调 制等则是信号层坎上的处理。码的变换是易于用软件来仿真的。要仿真信号的变换，必须解 决信号与信号系统在软件中表示的问题。 3.1信号及系统在计算机中的表示 3.1.1时域取样及频域取样 一般来说，任意信号s(t)是定义在时间区间(-R, +R)上的连续函数，但所有计算机的CPU都只能按指令周期离散运行，同时计算机也不能处理( -R, + R)这样一个时间段。 为此将把s(t)按区间T, T截短为 2 2 S T(t)，再对S T(t)按时间间隔△ t均匀取样，得到取样 点数为: 仿真时用这个样值集合来表示信号 T Nt t s(t)。显然△ t反映了仿真系统对信号波形的分辨 率， (3-1) △ t越小则仿真的精确度越高。据通信原理所学，信号被取样以后，对应的频谱时频率的周期函数，其重复周期是—。如果信号的最高频率为f H，那么必须有f H W 丄才能保证不发 t 2 t 生频域混叠失真。设 1 B s 2 t 则称B s为仿真系统的系统带宽。如果在仿真程序中设定的采样间隔是△ (3-2) t,那么不能用
实验一常用信号的表示 【实验目的】 掌握使用MATLAB的信号工具箱来表示常用信号的方法。 【实验环境】 装有MATLAB6.5或以上版本的PC机。 【实验内容】 1. 周期性方波信号square 调用格式：x=square(t,duty) 功能：产生一个周期为2π、幅度为1 ±的周期性方波信号。其中duty表示占空比，即在信号的一个周期中正值所占的百分比。 例1：产生频率为40Hz，占空比分别为25%、50%、75%的周期性方波。如图1-1所示。 clear; % 清空工作空间内的变量 td=1/100000; t=0:td:1; x1=square(2*pi*40*t,25); x2=square(2*pi*40*t,50); x3=square(2*pi*40*t,75); % 信号函数的调用subplot(311); % 设置3行1列的作图区，并在第1区作图plot(t,x1); title('占空比25%'); axis([0 0.2 -1.5 1.5]); % 限定坐标轴的范围 subplot(312); plot(t,x2); title('占空比50%'); axis([0 0.2 -1.5 1.5]); subplot(313); plot(t,x3); title('占空比75%'); axis([0 0.2 -1.5 1.5]);
图1-1 周期性方波 2. 非周期性矩形脉冲信号rectpuls 调用格式：x=rectpuls(t,width) 功能：产生一个幅度为1、宽度为width、以t=0为中心左右对称的矩形波信号。该函数横坐标范围同向量t决定，其矩形波形是以t=0为中心向左右各展开width/2的范围。Width 的默认值为1。 例2：生成幅度为2，宽度T=4、中心在t=0的矩形波x(t)以及x(t-T/2)。如图1-2所示。 t=-4:0.0001:4; T=4; % 设置信号宽度 x1=2*rectpuls(t,T); % 信号函数调用 subplot(121); plot(t,x1); title('x(t)'); axis([-4 6 0 2.2]); x2=2*rectpuls(t-T/2,T); % 信号函数调用
通信原理 实验报告 课程名称：通信原理 实验三：二进制数字信号调制仿真实验实验四：模拟信号数字传输仿真实验姓名： 学号： 班级： 2012年12 月
实验三二进制数字信号调制仿真实验 一、实验目的 1.加深对数字调制的原理与实现方法； 2.掌握OOK、2FSK、2PSK功率谱密度函数的求法； 3.掌握OOK、2FSK、2PSK功率谱密度函数的特点及其比较； 4.进一步掌握MATLAB中M文件的调试、子函数的定义和调用方法。 二、实验内容 1. 复习二进制数字信号幅度调制的原理 2. 编写MATLAB程序实现OOK调制； 3. 编写MATLAB程序实现2FSK调制； 4. 编写MATLAB程序实现2PSK调制； 5. 编写MATLAB程序实现数字调制信号功率谱函数的求解。 三、实验原理 在数字通信系统中，需要将输入的数字序列映射为信号波形在信道中传输，此时信源输出数字序列，经过信号映射后成为适于信道传输的数字调制信号。数字序列中每个数字产生的时间间隔称为码元间隔，单位时间内产生的符号数称为符号速率，它反映了数字符号产生的快慢程度。由于数字符号是按码元间隔不断产生的，经过将数字符号一一映射为响应的信号波形后，就形成了数字调制信号。根据映射后信号的频谱特性，可以分为基带信号和频带信号。 通常基带信号指信号的频谱为低通型，而频带信号的频谱为带通型。 调制信号为二进制数字基带信号时，对应的调制称为二进制调制。在二进制数字调制中，载波的幅度、频率和相位只有两种变化状态。相应的调制方式有二进制振幅键控(OOK/2ASK)、二进制频移键控(2FSK)和二进制相移键控(2PSK)。 下面分别介绍以上三种调制方法的原理，及其MATLAB实现： 本实验研究的基带信号是二进制数字信号，所以应该首先设计MATLAB程序生成二进制数字序列。根据实验一的实践和第一部分的介绍，可以很容易的得到二进制数字序列生成的MATLAB程序。 假定要设计程序产生一组长度为500的二进制单极性不归零信号，以之作为后续调制的信源，并求出它的功率谱密度，以方便后面对已调信号频域特性和基带信号频域特性的比较。整个过程可用如下程序段实现： %定义相关参数 clear all; close all; A=1 fc=2; %2Hz; N_sample=8; N=500； %码元数 Ts=1; %1 Baud/s dt=Ts/fc/N_sample; %波形采样间隔 t=0:dt:N*Ts-dt; Lt=length(t);
通信原理 实验一 实 验 报 告 实验日期： 学院： 班级： 学号： 姓名： 指导老师：
实验一数字基带传输系统的MA TLAB仿真 一、实验目的 1、熟悉和掌握常用的用于通信原理时域仿真分析的MATLAB函数； 2、掌握连续时间和离散时间信号的MATLAB产生； 3、牢固掌握冲激函数和阶跃函数等函数的概念，掌握卷积表达式及其物理意义，掌握 卷积的计算方法、卷积的基本性质； 4、掌握利用MATLAB计算卷积的编程方法，并利用所编写的MA TLAB程序验证卷积的 常用基本性质； 5、掌握MATLAB描述通信系统中不同波形的常用方法及有关函数，并学会利用 MATLAB求解系统功率谱，绘制相应曲线。 基本要求：掌握用MATLAB描述连续时间信号和离散时间信号的方法，能够编写 MATLAB程序，实现各种常用信号的MA TLAB实现，并且以图形的方式再现各种信号的波形。 二、实验内容 1、编写MATLAB 程序产生离散随机信号 2、编写MATLAB 程序生成连续时间信号 3、编写MATLAB 程序实现常见特殊信号 三、实验原理 从通信的角度来看，通信的过程就是消息的交换和传递的过程。而从数学的角度来看， 信息从一地传送到另一地的整个过程或者各个环节不外乎是一些码或信号的交换过程。例如 信源压缩编码、纠错编码、AMI编码、扰码等属于码层次上的变换，而基带成形、滤波、调 制等则是信号层次上的处理。码的变换是易于用软件来仿真的。要仿真信号的变换，必须解 决信号与信号系统在软件中表示的问题。 四、实验步骤 （1）分析程序program1_1 每条指令的作用，运行该程序，将结果保存，贴在下面的空白 处。然后修改程序，将dt 改为0.2，并执行修改后的程序，保存图形，看看所得图形的效果 怎样。 dt=0.01 时的信号波形 Sinusoidal signal x(t) -2-1.5-1-0.500.51 1.52 Time t (sec) dt=0.2 时的信号波形
实验一信号源实验 一、实验目的 1、了解通信系统的一般模型及信源在整个通信系统中的作用。 2、掌握信号源模块的使用方法。 二、实验内容 1、对应液晶屏显示，观测DDS信源输出波形。 2、观测各路数字信源输出。 3、观测正弦点频信源输出。 4、模拟语音信源耳机接听话筒语音信号。 三、实验仪器 1、信号源模块一块 2、20M双踪示波器一台 四、实验原理 信号源模块大致分为DDS信源、数字信源、正弦点频信源和模拟语音信源几部分。 1、DDS信源 DDS直接数字频率合成信源输出波形种类、频率、幅度及方波B占空比均可通过“DDS信源按键”调节（具体的操作方法见“实验步骤”），并对应液晶屏显示波形信息。 正弦波输出频率范围为1Hz～200KHz，幅度范围为200mV～4V。 三角波输出频率范围为1Hz～20KHz，幅度范围为200mV～4V。 锯齿波输出频率范围为1Hz～20KHz，幅度范围为200mV～4V。 方波A输出频率范围为1Hz～50KHz，幅度范围为200mV～4V，占空比50％不变。 方波B输出频率范围为1Hz～20KHz，幅度范围为200mV～4V，占空比以5％步进可调。 输出波形如下图1-1所示。
正弦波：1Hz-200KHz 三角波：1Hz－20KHz 锯齿波：1Hz－20KHz 方波A：1Hz－50KHz(占空比50％) 方波B：1Hz－20KHz（占空比0％－100％可调） 图1-1 DDS信源信号波形 2、数字信源 （1）数字时钟信号 24.576M：钟振输出时钟信号，频率为24.576MHz。 2048K：类似方波的时钟信号输出点，频率为2048 KHz。64K：方波时钟信号输出点，频率为64 KHz。 32K：方波时钟信号输出点，频率为32KHz。 8K：方波时钟信号输出点，频率为8KHz。 输出时钟如下图1-2所示。
通信原理实验报告 一．实验目的 熟悉掌握MATLAB软件的应用，学会对一个连续信号的频谱进行仿真，熟悉sigexpand(x2,ts2/ts1)函数的意义和应用，完成抽样信号对原始信号的恢复。 二．实验内容 设低通信号x（t）=cos(4pi*t)+1.5sin(6pi*t)+0.5cos(20pi*t); (1)画出该低通信号的波形 (2)画出抽样频率为fs=10Hz（亚采样）、20Hz（临界采样）、50Hz（过采样）的抽样序列 (3)抽样序列恢复出原始信号 (4)三种抽样频率下，分别分析对比模拟信号、离散采样信号、恢复信号的时域波形的差异。 原始信号与恢复信号的时域波形之差有何特点？有什么样的发现和结论？ (5)三种抽样频率下，分别分析对比模拟信号、离散采样信号、恢复信号的频域特性的差异。 原始信号与恢复信号的频域波形之差有何特点？有什么样的发现和结论？ 实验程序及输出结果 clear; close all; dt=0.05; t=-2:dt:2 x=cos(4*pi*t)+1.5*sin(6*pi*t)+0.5*cos(20*pi*t); N=length(t); Y=fft(x)/N*2; fs=1/dt; df=fs/(N-1); f=(0:N-1)*df; subplot(2,1,1) plot(t,x) title('抽样时域波形') xlabel('t') grid; subplot(2,1,2) plot(f,abs(Y)); title('抽样频域信号 |Y|'); xlabel('f'); grid;
定义sigexpand函数 function[out]=sigexpand(d,M) N=length(d); out=zeros(M,N); out(1,:)=d; out=reshape(out,1,M*N); 频域时域分析fs=10Hz clear; close all; dt=0.1; t0=-2:0.01:2 t=-2:dt:2 ts1=0.01 x0=cos(4*pi*t0)+1.5*sin(6*pi*t0)+0.5*cos(20*pi*t0); x=cos(4*pi*t)+1.5*sin(6*pi*t)+0.5*cos(20*pi*t); B=length(t0); Y2=fft(x0)/B*2; fs2=1/0.01; df2=fs2/(B-1); f2=(0:B-1)*df2; N=length(t); Y=fft(x)/N*2;
通信原理 实验报告 实验名称：实验一码型变换实验 姓名：xxxx 专业班级：电信xxxxx班 学号：xxxxxxxxxxxxx 中南大学物理与电子学院 X2013年下学期 xx月xx号
码型变换实验: 一、实验目的 1、了解几种常用的数字基带信号。 2、掌握常用数字基带传输码型的编码规则。 3、掌握常用CPLD实现码型变换的方法。 二、实验内容 1、观察NRZ码、RZ码、AMI码HDB3码CMI 码BPH码的波形。 2、观察全0码或者全1码时各码型的波形。 3、观察HDB3码、AMI码的正负极性波形。 4、观察RZ码、AMI码、HDB3码、CMI码、 BPH码经过码型反变换后的输出波形。5、自行设计码型变换电路，下载并观察波 形。 三、实验器材 1、信号源模块 2、编码、译码模块 3、20M双示踪示波器 4、连接线 四、实验结果分析 1、CMI、RZ、BPH码遍解码电路观测
信号源： S1:01110010 S2:01010101 S3:00110011 CMI码： DOUT1波形：1110010 NRZ-OUT输出波形：01010101001100110111 RZ码： DOUT1：11001101
NRZ-OUT输出波形：001100110111001001 DOUT1：10111001001010101
NRZ-OUT输出波形：010110010110011 2、AMI、HDB3码编解码电路观测 S1：01110010 S2：00011000 S3：01000011 AMI码： DOUT1：
DOUT2： AMI-OUT：101001100100110111010011001
通信原理课程设计报告
一. 2DPSK基本原理 1.2DPSK信号原理 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Φ表示本码元初相与前一码元初相之差，并规定：Φ＝0表示0码，Φ＝π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，它的时域波形图如图2.1所示。 图1.1 2DPSK信号 在这种绝对移相方式中，发送端是采用某一个相位作为基准，所以在系统接收端也必须采用相同的基准相位。如果基准相位发生变化，则在接收端回复的信号将与发送的数字信息完全相反。所以在实际过程中一般不采用绝对移相方式，而采用相对移相方式。 定义?Φ为本码元初相与前一码元初相之差，假设： ?Φ=0→数字信息“0”； ?Φ=π→数字信息“1”。 则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如下： 数字信息： 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1
DPSK信号相位：0 π π 0 π π 0 π 0 0 π 或：π 0 0 π 0 0 π 0 π π 0 2. 2DPSK信号的调制原理 一般来说，2DPSK信号有两种调试方法，即模拟调制法和键控法。2DPSK 信号的的模拟调制法框图如图1.2.1所示，其中码变换的过程为将输入的单极性不归零码转换为双极性不归零码。 图1.2.1 模拟调制法 2DPSK信号的的键控调制法框图如图1.2.2所示，其中码变换的过程为将输入的基带信号差分，即变为它的相对码。选相开关作用为当输入为数字信息“0”时接相位0，当输入数字信息为“1”时接pi。 图1.2.2 键控法调制原理图 码变换相乘 载波 s(t)e o(t)
通信原理 实 验 报 告
实验一 数字基带信号实验(AMI/HDB3) 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 、HDB 3的编码规则 3、掌握从HDB 3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HDB 3（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（HDB 3）、整流后的AMI 码及整流后的HDB 3码 2、用示波器观察从HDB 3/AMI 码中提取位同步信号的波形 3、用示波器观察HDB 3、AMI 译码输出波形 三、 基本原理 本实验使用数字信源模块（EL-TS-M6）、AMI/HDB 3编译码模块（EL-TS-M6）。 BS S5S4S3S2S1 BS-OUT NRZ-OUT CLK 并 行 码 产 生 器 八选一 八选一八选一分 频 器 三选一 NRZ 抽 样 晶振 FS 倒相器 图1-1 数字信源方框图 010×0111××××××××× ×××××××数据2 数据1 帧同步码 无定义位 图1-2 帧结构 四、实验步骤 1、 熟悉信源模块和HDB3/AMI 编译码模块的工作原理。 2、 插上模块（EL-TS-M6），打开电源。用示波器观察数字信源模块上的各种信号波形。 用FS 作为示波器的外同步信号，进行下列观察： （1） 示波器的两个通道探头分别接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）；
实 验 报 告 实验名称：PAM编译码器系统 姓名： 学号： 日期： 一．实验名称：PAM编译码器系统 二、实验仪器 1、J H5001通信原理综合实验系统一台 2、20MHz双踪示波器一台
3、函数信号发生器一台 三、实验目的 1、验证抽样定理 2、观察了解PAM信号形成的过程 3、了解混迭效应形成的原因 四、实验内容 准备工作：将交换模块内的抽样时钟模式开关KQ02设置在NH位置（右端），将测试信号选择开关KQ01设置在外部测试信号输入2_3位置（右端）。 1.近似自然抽样脉冲序列测量 （1）首先将输入信号选择开关K701设置在T（测试状态）位置，将低通滤波器选择开关K702设置在F（滤波位置），为便于观测，调整函数信号发生器正弦波输出频率为200～1000Hz、输出电平为2Vp-p的测试信号送入信号测试端口J005和J006（地）。 （2）用示波器同时观测正弦波输入信号（J005）和抽样脉冲序列信号（TP703），观测时以TP703做同步。调整示波器同步电平和微调调整函数信号发生器输出频率，使抽样序列与输入测试信号基本同步。测量抽样脉冲序列信号与正弦波输入信号的对应关系。 2.重建信号观测 TP704为重建信号输出测试点。保持测试信号不变，用示波器同时观测重建信号输出测试点和正弦波输入信号，观测时以J005输入信号做同步。 3.平顶抽样脉冲序列测量 将交换模块内的抽样时钟模式开关KQ02设置在H位置（左端）。 方法同1测量，请同学自拟测量方案。记录测量波形，与自然抽样测量结果做比较。 4.平顶抽样重建信号观测 将交换模块内的抽样时钟模式开关KQ02设置在H位置（左端）。 方法同2测量，请同学自拟测量方案。记录测量波形，与自然抽样测量结果对比分析平顶抽样的测试结果。 5.信号混迭观测 （1）当输入信号频率高于4KHz（1/2抽样频率）时，重建信号将出现混迭效应。观测时，将跳线开关K702设置在NF（无输入滤波器）位置。调整函数信号发生器正
实验一、PCM编译码实验 实验步骤 1. 准备工作：加电后，将交换模块中的跳线开关KQ01置于左端PCM编码位置，此时MC145540工作在PCM编码状态。 2. PCM串行接口时序观察 （1）输出时钟和帧同步时隙信号观测：用示波器同时观测抽样时钟信号（TP504）和输出时钟信号（TP503），观测时以TP504做同步。分析和掌握PCM编码抽样时钟信号与输出时钟的对应关系（同步沿、脉冲宽度等）。 （2）抽样时钟信号与PCM编码数据测量：用示波器同时观测抽样时钟信号（TP504）和编码输出数据信号端口（TP502），观测时以TP504做同步。分析和掌握PCM编码输出数据与抽样时钟信号（同步沿、脉冲宽度）及输出时钟的对应关系。 3. PCM编码器 （1）方法一： （A）准备：将跳线开关K501设置在测试位置，跳线开关K001置于右端选择外部信号,用函数信号发生器产生一个频率为1000Hz、电平为2Vp-p的正弦波测试信号送入信号测试端口J005和J006（地）。 （B）用示波器同时观测抽样时钟信号（TP504）和编码输出数据信号端口（TP502），观测时以TP504做同步。分析和掌握PCM编码输出数据与抽样时钟信号（同步沿、脉冲宽度）及输出时钟的对应关系。分析为什么采用一般的示波器不能进行有效的观察。 （2）方法二： （A）准备：将输入信号选择开关K501设置在测试位置，将交换模块内测试信号选择开关K001设置在内部测试信号（左端）。此时由该模块产生一个1KHz的测试信号，送入PCM编码器。（B）用示波器同时观测抽样时钟信号（TP504）和编码输出数据信号端口（TP502），观测时以内部测试信号（TP501）做同步（注意：需三通道观察）。分析和掌握PCM编码输出数据与帧同步时隙信号、发送时钟的对应关系。 4. PCM译码器 （1）准备：跳线开关K501设置在测试位置、K504设置在正常位置，K001置于右端选择外部信号。此时将PCM输出编码数据直接送入本地译码器，构成自环。用函数信号发生器产生一个频率为1000Hz、电平为2Vp-p的正弦波测试信号送入信号测试端口J005和J006（地）。 （2） PCM译码器输出模拟信号观测：用示波器同时观测解码器输出信号端（TP506）和编码器输入信号端口（TP501），观测信号时以TP501做同步。定性的观测解码信号与输入信号的关系：质量、电平、延时。 5. PCM频率响应测量：将测试信号电平固定在2Vp-p，调整测试信号频率，定性的观测解码恢复出的模拟信号电平。观测输出信号信电平相对变化随输入信号频率变化的相对关系。
通信原理实验报告 实验一抽样定理 实验二 CVSD编译码系统实验 实验一抽样定理 一、实验目的 所谓抽样。就是对时间连续的信号隔一定的时间间隔T 抽取一个瞬时幅度值（样值），即x(t)*s(t)=x(t)s(t)。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。 抽样定理告诉我们：如果对某一带宽有限的时间连续信号（模拟信号）进行抽样，且抽样速率达到一定数值时，那么根据这些抽样值就能准确地还原信号。这就是说，若要传输模拟信号，不一定要传输模拟信号本身，可以只传输按抽样定理得到的抽样值。 二、功能模块介绍 1.DDS 信号源：位于实验箱的左侧 （1）它可以提供正弦波、三角波等信号，通过连接P03 测试点至PAM 脉冲调幅模块的32P010 作为脉冲幅度调制器的调制信号x(t)。抽样脉冲信号则是通过P09 测试点连至PAM 脉冲调幅模块。 （2）按下复合式按键旋钮SS01，可切换不同的信号输出状态，例如D04D03D02D01=0010 对应的是输出正弦波，每种LED 状态对应一种信号输出，具体实验板上可见。 （3）旋转复合式按键旋钮SS01，可步进式调节输出信号的频率，顺时针旋转频率每步增加100Hz,逆时针减小100Hz。 （4）调节调幅旋钮W01，可改变P03 输出的各种信号幅度。 2.抽样脉冲形成电路模块 它提供有限高度，不同宽度和频率的抽样脉冲序列，可通过P09 测试点连线送到PAM 脉冲调幅模块32P02，作为脉冲幅度调制器的抽样脉冲s(t)。P09 测试点可用于抽样脉冲的连接和测量。该模块提供的抽样脉冲频率可通过旋转SS01 进行调节，占空比为50%。 3.PAM 脉冲调幅模块 它采用模拟开关CD4066 实现脉冲幅度调制。抽样脉冲序列为高电平时，模拟开关导通，有调制信号输出；抽样脉冲序列为低电平，模拟开关断开，无信号输出。因此，本模块实现的是自然抽样。在32TP01 测试点可以测量到已调信号波形。 调制信号和抽样脉冲都需要外接连线输入。已调信号经过PAM 模拟信道（模拟实际信道的惰性）的传输，从32P03 铆孔输出，可能会产生波形失真。PAM 模拟信道电路示意图如下图所示，32W01（R1）电位器可改变模拟信道的传输特性。
通信原理软件实验报告 学院：信息与通信工程学院 班级： 一、通信原理Matlab仿真实验 实验八 一、实验内容 假设基带信号为m(t)=sin(2000*pi*t)+2cos(1000*pi*t),载波频率为20kHz，请仿真出AM、DSB-SC、SSB信号，观察已调信号的波形和频谱。 二、实验原理 1、具有离散大载波的双边带幅度调制信号AM 该幅度调制是由DSB-SC AM信号加上离散的大载波分量得到，其表达式及时间波形图为： 应当注意的是，m(t)的绝对值必须小于等于1，否则会出现下图的过调制： AM信号的频谱特性如下图所示： 由图可以发现，AM信号的频谱是双边带抑制载波调幅信号的频谱加上离散的大载波分量。 2、双边带抑制载波调幅（DSB—SC AM）信号的产生 双边带抑制载波调幅信号s(t)是利用均值为0的模拟基带信号m(t)和正弦载波 c(t)相乘得到，如图所示： m(t)和正弦载波s(t)的信号波形如图所示：
若调制信号m(t)是确定的，其相应的傅立叶频谱为M(f)，载波信号c(t)的傅立叶频谱是C(f),调制信号s(t)的傅立叶频谱S(f)由M(f)和C(f)相卷积得到，因此经过调制之后，基带信号的频谱被搬移到了载频fc处，若模拟基带信号带宽为W，则调制信号带宽为2W，并且频谱中不含有离散的载频分量，只是由于模拟基带信号的频谱成分中不含离散的直流分量。 3、单边带条幅SSB信号 双边带抑制载波调幅信号要求信道带宽B=2W, 其中W是模拟基带信号带宽。从信息论关点开看，此双边带是有剩余度的，因而只要利用双边带中的任一边带来传输，仍能在接收机解调出原基带信号，这样可减少传送已调信号的信道带宽。 单边带条幅SSB AM信号的其表达式： 或 其频谱图为： 三、仿真设计 1、流程图：
部分响应系统 一、实验目的 1．通过实验掌握第一类部分响应系统的原理及实现方法； 2．掌握基带信号眼图的概念及绘制方法。 二、实验原理 1.部分响应系统 为了提高系统的频带利用率，减小定时误差带来的码间干扰，升余弦传输特性在这两者的选择是有矛盾的。理想低通传输特性可以有最高的频带利用率 2=s η，但拖尾的波动比较大，衰减也比较慢。若能改善这种情况，并保留系统 的带宽等于奈奎斯特带宽，就能在保证一定的传输质量前提下显著地提高传输速率。这是有实际意义的，特别是在高速大容量传输系统中。部分响应传输系统就具有这样的特点。 部分响应传输系统是通过对理想低通滤波器冲激响应的线性加权组合，来控制整个传输系统冲激响应拖尾的波动幅度和衰减。当然，这样做会引入很强的码间干扰，但这种码间干扰是可控制的，是已知的，因此很容易从接收信号的抽样值中减去。由于这种组合并不影响系统的传输带宽，因此频带利用率高。 第一类部分响应系统是在相邻的两个码元间引入码间干扰。由于理想低通系统的传递函数为 其冲激响应为s s T t T t t h //sin )(ππ= ，如果用)(t h 以及)(t h 的时延s T 的波形作为系统的 冲激响应，那么它的系统带宽肯定限制在??? ? ? ?-s s T T 21,21，也就是说，系统的频带利用率为2bit/Hz 。 接着来看系统的冲激响应函数)(t g ： s s s s s s s T t T t T t T T t c T t c T t h t h t g /11 sin )(sin sin )()()(-= ?? ????-+=-+=ππππ s T f 21 ||< 其他 ???=0 )(s T f H
通信原理实验报告 实验名称：数字信号的基带传输 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、仿真环境 SystemView 仿真软件 三、实验原理 （1）数字基带传输系统的基本结构 它主要由信道信号形成器、信道、接收滤滤器和抽样判决器组成。为了保证系统可靠有序地工作，还应有同步系统。 1.信道信号形成器 把原始基带信号变换成适合于信道传输的基带信号，这种变换主要是通过码型变换和波形变换来实现的。 2.信道 是允许基带信号通过的媒质，通常为有线信道，信道的传输特性通常不满足无失真传输条件，甚至是随机变化的。另外信道还会进入噪声。 3.接收滤波器 滤除带外噪声，对信道特性均衡，使输出的基带波形有利于抽样判决。 4.抽样判决器 在传输特性不理想及噪声背景下，在规定时刻（由位定时脉冲控制）对接收滤波器的输出波形进行抽样判决，以恢复或再生基带信号。而用来抽样的位定时脉冲则依靠同步提取电路从接收信号中提取。 (2) 奈奎斯特第一准则 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。 奈奎斯特准则要求在波形成形输入到接收端的滤波器输出的整个 传送过程传递函数满足： 令k′=j -k ， 并考虑到k′也为整数，可用k 表示： 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，已获得广泛应用的滤波 器。 升余弦滤波器满足的传递函数为： ???=+-0)(1])[(0或其它常数t T k j h b k j k j ≠=???=+0 1)(0t kT h b 00≠=k k
通信原理实验报告 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】
学院 实验报告 课程名称： 姓名： 学号： 班级： 指导教师： 2017年6月1日
目录 实验网络和实验板简介 (3) 实验1 数字基带信号与 AMI/HDB3编译码 (4) 1.1 实验目的 (4) 1.2 基本原理 (4) 1.3 实验步骤及实验结果 (5) 1.4 实验思考题 (10) 实验2 数字调制 (12) 2.1 实验目的 (12) 2.2 实验原理 (12) 2.3 实验步骤及实验结果 (12) 2.4 实验思考题 (14) 实验3 模拟锁相环与载波同步 (15) 3.1 实验目的 (15) 3.2 实验原理 (15) 3.3 实验步骤及实验结果 (15) 3.4 实验思考题 (18) 实验4 数字解调与眼图 (18) 4.1 实验目的 (18) 4.2 实验原理 (18) 4.3 实验步骤及实验结果 (19) 4. 2FSK解调实验 (21) 4.4 实验思考题 (22) 实验5 数字锁相环与位同步 (22) 5.1 实验目的 (22) 5.2 实验原理 (22) 5.3 实验步骤及实验结果 (23) 5.4 实验思考题 (24) 实验6 帧同步 (25) 6.1 实验目的 (25) 6.2 实验原理 (25) 6.3 实验步骤及实验结果 (26) 6.4 实验思考题 (28) 实验 7 时分复用数字基带通信系统 (28) 7.1 实验目的 (28) 7.2 实验原理 (29) 7.3 实验步骤及实验结果 (30) 7.4 实验思考题 (31) 实验 8 时分复用 2DPSK、2FSK 通信系统 (31) 8.1 实验目的 (31) 8.2 实验原理 (32) 8.3 实验步骤及实验结果 (32) 8.4 实验思考题 (33)
《通信原理软件》实验报告专业通信工程 班级 2011211118 姓名朱博文 学号 2011210511 报告日期 2013.12.20
基础实验： 第一次实验 实验二时域仿真精度分析 一、实验目的 1. 了解时域取样对仿真精度的影响 2. 学会提高仿真精度的方法 二、实验原理 一般来说，任意信号s(t)是定义在时间区间上的连续函数，但所有计算机的CPU 都只能按指令周期离散运行，同时计算机也不能处理这样一个时间段。为此将把s(t)截短，按时间间隔均匀取样，仿真时用这个样值集合来表示信号 s(t)。△t反映了仿真系统对信号波形的分辨率，△t越小则仿真的精确度越高。据通信原理所学，信号被取样以后，对应的频谱是频率的周期函数，才能保证不发生频域混叠失真，这是奈奎斯特抽样定理。设为仿真系统的系统带宽。如果在仿真程序中设定的采样间隔是，那么不能用此仿真程序来研究带宽大于的信号或系统。换句话说，就是当系统带宽一定的情况下，信号的采样频率最小不得小于2*f，如此便可以保证信号的不失真，在此基础上时域采样频率越高，其时域波形对原信号的还原度也越高，信号波形越平滑。也就是说，要保证信号的通信成功，必须要满足奈奎斯特抽样定理，如果需要观察时域波形的某些特性，那么采样点数越多，可得到越真实的时域信
号。 三、实验内容 1、方案思路： 通过改变取点频率观察示波器显示信号的变化 2、程序及其注释说明： 3、仿真波形及频谱图： Period=0.01 Period=0.3 4、实验结果分析： 以上两图区别在于示波器取点频率不同，第二幅图取点频率低于第一幅图，导致示波器在画图时第二幅图不如第一幅图平滑。 四、思考题 1.两幅图中第一幅图比第二幅图更加平滑，因为第一幅图中取样点数更 多 2.改为0.5后显示为一条直线，因为取点处函数值均为0 实验三频域仿真精度分析 一、实验目的
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：
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)
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。
电子科技大学 通信抗干扰技术国家级重点实验室 实验报告 课程名称移动通信原理 实验内容无线信道特性分析； BPSK/QPSK通信链路搭建与误码性能分析； SIMO系统性能仿真分析 课程教师胡苏 成员姓名成员学号成员分工 独立完成必做题第二题，参与选做题SIMO仿 真中的最大比值合并模型设计 参与选做题SIMO仿真中的 等增益合并模型设计 独立完成必做题第一题 参与选做题SIMO仿真中的 选择合并模型设计
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：
1.1.3实验仿真 (1)实验框图 （2）图表及说明 图一：Before Rayleigh Fading1 #上图为QPSK相位图，由图可以看出2比特码元有四种。
图二：After Rayleigh Fading #从上图可以看出，信号通过瑞利信道后，满足瑞利分布，相位和幅度发生随机变化，所以图三中的相位不是集中在四点，而是在四个点附近随机分布。 图三：Impulse Response #从冲激响应的图可以看出相位在时间上发生了偏移。
信息与通信工程学院通信原理硬件实验报告 指导教师：** 实验日期：2019-5-8
目录 必做： 实验一：双边带抑制载波调幅（DSB-SC AM）实验二：具有离散大载波的双边带调幅 实验三：调频（FM） 实验六：眼图 实验七：采样、判决 实验八：二进制通断键控（OOK） 实验十二：低通信号的采样与重建 选作： 实验九：二进制移频键控（2FSK） 实验十一：信号星座
实验一：双边带抑制载波调幅（DSB-SC AM） 一、实验目的 1、了解DSB-SC AM信号的产生以及相干解调的原理和实现方法。 2、了解DSB-SC AM信号波形以及振幅频谱特点,并掌握其测量方法。 3、了解在发送DSB-SC AM信号加导频分量的条件下,收端用锁相环提取载波的原理及其实现方法。 4、掌握锁相环的同步带和捕捉带的测量方法,掌握锁相环提取载波的调试方法。 二、实验原理 DSB-SC AM信号的产生及相干解调原理 图2.2.1表示 DSB-SC AM信号的产生及相干解调原理框图。
将均值为零的模拟基带信号m(t)与正弦载波c(t)相乘得到 DSB-SC AM信号,其频谱不包含离散的载波分量。DSB-SC AM信号的解调只能采用相干解调。为了能在接收端获取载波,一种方法是在发送端加导频,如图2.2.1所示。收端可用锁相环来提取导频信号作为恢复载波。此锁相环必须是窄带锁相,仅用来跟踪导频信号。 在锁相环锁定时,VCO输出信号sin(2πft+ψ)与输入的导频信号 cos2πft的频率相同,但二者的相位差为(ψ+90°),其中ψ很小。锁相环中乘法器(相当于鉴相器)的两个输入信号分别为发来的信号s(t)(已调信号加导频)与锁相环中VCO的输出信号,二者相乘得到 锁相环中的LPF带宽窄，能通过分量，滤除m(t)的频率分量及四倍频载频分量。 因为ψ很小，所以sinψ≈ψ的输出亏以负反馈的方式控制VCO，使其保持在锁定状态。锁定后的VCO输出信号经90°移相后，以作为相干解调的恢复载波，它与输人的导频信号同频，几乎同相。 相干解调是将发来的信号s(t)与恢复载波相乘，再经过低通滤波后输出模拟基带信号 经过低通滤波可以滤除四倍载频分量。而是直流分量，可通过隔直流电路滤除，于是输出为。 三、电路 DSB-SC AM信号的产生原理图如下图2.2.2
验 报 告 告 实验名称：PAM编译码器系统 姓名：________________ 学号：____________ 日期：__________ .实验名称：PAM编译码器系统
、实验仪器 1、JH5001通信原理综合实验系统一台 2、20MHz双踪示波器一台 3、函数信号发生器 三、实验目的 1、验证抽样定理 2、观察了解PAMI信号形成的过程 3、了解混迭效应形成的原因 四、实验内容 准备工作：将交换模块内的抽样时钟模式开关KQ02设置在NH位置（右端），将测试信号选择开关KQ01设置在外部测试信号输入2_3位置（右端）。 1. 近似自然抽样脉冲序列测量 （1）首先将输入信号选择开关K701设置在T （测试状态）位置，将低通滤波器选择开关 K702设置在F （滤波位置），为便于观测，调整函数信号发生器正弦波输出频率为200? 1000Hz、输出电平为2Vp-p的测试信号送入信号测试端口J005和J006 （地）。 （2）用示波器同时观测正弦波输入信号（J005）和抽样脉冲序列信号（TP703）,观测时以TP703做同步。调整示波器同步电平和微调调整函数信号发生器输出频率，使抽样序 列与输入测试信号基本同步。测量抽样脉冲序列信号与正弦波输入信号的对应关系。 2. 重建信号观测 TP704为重建信号输出测试点。保持测试信号不变，用示波器同时观测重建信号输出测试点和正弦波输入信号，观测时以J005 输入信号做同步。 3. 平顶抽样脉冲序列测量 将交换模块内的抽样时钟模式开关KQ02设置在H位置（左端）。 方法同 1 测量，请同学自拟测量方案。记录测量波形，与自然抽样测量结果做比较。 4. 平顶抽样重建信号观测 将交换模块内的抽样时钟模式开关KQ02设置在H位置（左端）。 方法同 2 测量，请同学自拟测量方案。记录测量波形，与自然抽样测量结果对比分析平顶抽样的测试结果。