北京理工大学通信电路软件实验.docx
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北京理工大学通信电路软件实验.docx
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北京理工大学通信电路软件实验
本科实验报告
实验名称:
北理工通信电路软件实验
课程名称:
北理工通信电路软件实验
实验时间:
2016年11.22
任课教师:
南方
实验地点:
4-342
实验教师:
南方
实验类型:
□原理验证
□综合设计
□自主创新
学生姓名:
学号/班级:
组号:
学院:
信息与电子学院
同组搭档:
专业:
电子信息类(实验班)
成绩:
实验1数字通信系统仿真分析
第一部分简单基带传输系统分析
1分析内容
构造一个简单示意性基带传输系统。
以双极性PN码发生器来模拟一个数据信源,码速率为100bit/s,低通型信道噪声为加性高斯噪声(标准差=0.3v)。
要求:
1.观测接收输入和滤波输出的时域波形;
2.观测接收滤波器输出的眼图。
2分析目的
掌握观察系统时域波形,重点学习和掌握观察眼图的操作方法。
3系统组成及原理
简单的基带传输系统原理框图如下所示,该系统并不是无码间干扰设计的,为使基带信号能量更集中,形成滤波器采用高斯滤波器。
图1简单基带传输系统组成框图
4实验步骤
第1步:
进入SystemView系统视窗,设置“时间窗”参数如下:
1运行时间:
StartTime:
0秒;StopTime:
0.5秒;
②采样频率:
SampleRate:
10000Hz。
第2步:
调用图符块创建如图2-1-2所示的仿真分析系统:
其中,Token1为高斯脉冲形成滤波器;Token3为高斯噪声产生器,设标准偏差StdDeviation=0.3v,均值Mean=0v;Token4为模拟低通滤波器,来自选操作库中的“LinearSys”图符按钮,在设置参数时,将出现一个设置对话框,在“Design”栏中单击Analog…按钮,进一步单击“FilterPassBand”栏中Lowpass按钮,选择Butterworth型滤波器,设置滤波器极点数目:
No.ofPoles=5(5阶),设置滤波器截止频率:
LoCuttoff=200Hz。
表2-1-1
编
号
图符块属性
(Attribute)
类型
(Type)
参数设置
(Parameters)
0
Source
PNSeq
Amp=1v,Offset=0v,Rate=100Hz,Levels=2,
Phase=0deg
1
Comm
PulseShape
Gaussian,TimeOffset=0sec,PulseWidth=0.01sec,StdDev=0.3v.
2
Adder
--
--
3
Source
GaussNoise
StdDev=0.3v,Mean=0v.
4
Operator
LinearSys
ButterworthLowpassIIR,5Poles,Fc=200Hz.
5
Operator
Sampler
Interpolating,Rate=100Hz,Aperture=0sec,
ApertureJitter=0sec,
6
Operator
Hold
LastValue,Gain=2,OutRate=10.e+3Hz
7
Operator
Compare
Comparison=’>=’,TrueOutput=1V,FalseOutput
=0v,Ainput=t6Output0,Binput=t8Output0
8
Source
Sinusoid
Amp=0v,Freq=0Hz,Phase=0deg
9
Sink
Analysis
Inputfromt0OutputPort0
10
Sink
Analysis
Inputfromt1OutputPort0
11
Sink
Analysis
Inputfromt4OutputPort0
12
Sink
Analysis
Inputfromt7OutputPort0
第3步:
单击运行按钮,运算结束后按“分析窗”按钮,进入分析窗后,单击“绘制新图”按钮,则Sink9~Sink12显示活动窗口分别显示出“PN码输出”、“信道输入”、“信道输出”和“判决比较输出”时域波形。
第4步:
观察信源PN码和波形形成输出的功率谱。
通过两个信号的功率谱可以看出,
波形形成后的信号功率谱主要集中在低频端,能量相对集中,而PN码的功率谱主瓣外的分量较大。
在分析窗下,单击信宿计算器按钮,在出现的“SystemSinkCalculator”对话框中单击Spectrum按钮,分别得到Sink9和Sink10的功率谱窗口(w4:
和w5:
)后,可将这两个功率谱合成在同一个窗口中进行对比,具体操作为:
在“SystemSinkCalculator”对话框中单击Operators按钮和OverlayPlots按钮,在右侧窗口内压住左键选中“w4:
PowerSpectrumofSink9”和“w5:
PowerSpectrumofSink10”信息条,使之变成反白显示,最后单击OK按钮即可显示出对比功率谱。
第5步:
观察信道输入和输出信号眼图。
眼图是衡量基带传输系统性能的重要实验手段。
当屏幕上出现波形显示活动窗口(w1:
Sink10和w2:
Sink11)后,单击“SystemSinkCalculator”对话框中的Style和TimeSlice按钮,设置好“StartTime[sec]”和“Length[sec]”栏内参数后单击该对话框内的OK按钮即可。
5实验模块图
6实验结果
6.1代表信源的PN码输出波形
6.2经高斯脉冲形成滤波器后的码序列波形
分析:
PN码序列经过高斯脉冲形成滤波器后,其高频成分被滤除很大一部分,滤波输出信号明显比原信号平滑很多,表明其高频分量大量减少。
6.3信道输出的接收波形
6.4判决比较输出波形
分析:
加入高斯噪声后,信号仍能基本反映原信号的规律,但明显多了很多不规律的成分。
反映在最后的判决比较输出波形,就产生了几处毛刺。
并且,最后的波形与输入波形相比,在相位上有一定的延迟。
6.5PN码和波形形成器输出功率谱对比
分析:
由功率谱可见,高斯滤波形成输出信号的能量集中在低频附近。
频率在500Hz左右时,功率谱线就有较大的下降,而PN码功率谱在高频段并没有明显衰减,能量比较分散。
在经过低通滤波时,前者的大部分能量能通过滤波器,而后者在滤波器处的能量损耗较大。
6.6信道输入信号眼图
6.7信道输出信号眼图
分析:
由于加入的高斯噪声,信道输出眼图相对于输入眼图发生了一定的畸变,使得误码率上升。
但因为加入噪声较小,此实验中信道输出眼图波形仍能较为准确地进行判决。
7实验结论
从上述仿真分析可以看出:
经高斯滤波器形成处理后的基带信号波形远比PN码信号平滑,信号能量主要集中于10倍码率以内,经低通型限带信道后信号能量损失相对较小,由于信道的不理想和叠加噪声的影响,信道输出眼图将比输入的差些,改变信道特性和噪声强度,眼图波形将发生明显畸变,接收端误码率肯定相应增大。
可见,基带传输系统中不应直接传送方波码序列信号,应经过波形形成,从而使信号能量更为集中,并通过均衡措施达到或接近无码间干扰系统设计要求。
另外,眼图观察法的确是评测基带系统传输质量的简便有效实验方法。
第二部分利用Costas环解调2PSK信号
1分析内容
构造一个2PSK信号调制解调系统,利用Costas环对2PSK信号进行解调,以双极性PN码发生器模拟一个数据信源,码速率为50bit/s,载波频率为1000Hz。
以PN码作为基准,观测环路同相支路输出和正交支路输出的时域波形,
2分析目的
通过分析理解Costas环的解调功能。
3系统组成及原理
2PSK调制和Costas环解调系统组成如图2-2-1所示:
其中:
经过低通滤波器后,得到的同相分量和正交分量分别为:
通常,环路锁定后很小(在仿真分析时可设为0)。
显然,同相分量,正交分量近似为0。
实际上,Costas环可以同时完成载波同步提取和2PSK信号解调,这与常用的平方环有所不同。
4创建分析
第1步:
进入SystemView系统视窗,设置“时间窗”参数如下:
1运行时间:
StartTime:
0秒;StopTime:
1秒;
②采样频率:
SampleRate=5000Hz。
第2步:
调用图符块创建如图2-2-2所示的仿真分析系统。
与前边创建的仿真系统比较,出现了几个“图符参数便笺”。
生成“图符参数便笺”的操作方法如下:
在全部图符参数确定后,执行“NotePads>>CopyTokenParameterstoNotePad”命令,再用附着了“Select”条框的鼠标单击某个图符块,立刻生成该图符块的“图符参数便笺”。
单击便笺框使之被激活,拉动四边上的“操作点”可调节其几何尺寸;用鼠标压住便笺框,使之显示略微变暗,可移动其位置。
第3步:
创建完仿真系统后,单击运行按钮,分别由Sink8、Sink9和Sink10显示PN码、同相分量和正交分量的时域波形。
5实验模块图
6实验结果
6.1
PN码
6.2
同相分量
6.3
正交分量
7实验结论
由上3图可以看出,COSTAS环的同相分量包含了调制信号的信息,正交分量中没有解调信息。
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- 关 键 词:
- 北京理工大学 通信 电路 软件 实验