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1、数字通信基础实验指导书辽宁工业大学2013年9月目 录实验一 图符库的使用1实验二 信号的时域与频域分析实验5实验三 信号的运算11实验四 信号的分解与合成14实验五 数字基带传输系统仿真实验一17实验六 模拟信号的数字传输仿真20实验七 用户自定义滤波器的设计29实验八 通信系统仿真39实验九 信号的幅度调制1实验十 信号抽样及恢复5实验十一 数字基带传输系统仿真实验二11实验十二 匹配滤波器14实验十三 幅移键控ASK17实验十四 频移键控FSK20实验十五 相移键控 PSK29实验十六 16QAM39实验十七 接收信号中载波的提取1实验十八 标准调幅5实验十九 双边带调制(DSB)11实
2、验二十 单边带调制(SSB)14实验二十一 窄带角度调制(NBFM、NBPM)17实验一 图符库的使用一、 实验目的1、 了解SystemVue图符库的分类2、 掌握SystemVue各个功能库常用图符的功能及其使用方法二、 实验内容按照实例使用图符构建简单的通信系统，并了解每个图符的功能。三、 基本原理SystemVue的图符库功能十分丰富，一共分为以下几个大类1. 基本库SystemView的基本库包括信源库、算子库、函数库、信号接收器库等，它为该系统仿真提供了最基本的工具。（信源库）：SystemView为我们提供了16种信号源，可以用它来产生任意信号（算子库）功能强大的算子库多达31种
3、算子，可以满足您所有运算的要求（函数库）32种函数尽显函数库的强大库容！（信号接收器库）12种信号接收方式任你挑选，要做任何分析都难不倒它2. 扩展功能库扩展功能库提供可选择的能够增加核心库功能的用于特殊应用的库。它允许通信、DSP、射频/模拟和逻辑应用。（通信库）：包含有大量的通信系统模块的通信库，是快速设计和仿真现代通信系统的有力工具。这些模块从纠错编码、调制解调、到各种信道模型一应俱全。（DSP库）：DSP库能够在你将要运行DSP芯片上仿真DSP系统。该库支持大多DSP芯片的算法模式。例如乘法器、加法器、除法器和反相器的图标代表真正的DSP算法操作符。还包括高级处理工具：混合的Radix
4、 FFT、FIR和IIR滤波器以及块传输等。（逻辑运算库）：逻辑运算自然离不开逻辑库了，它包括象与非门这样的通用器件的图标、74系列器件功能图标及用户自己的图标等。（射频/模拟库）：射频/模拟库支持用于射频设计的关键的电子组件，例如：混合器、放大器和功率分配器等。3. 扩展用户库扩展的用户库包括有扩展通信库2、IS95/CDMA、数字视频广播DVB等。通信库2: 扩展的通信库2主要对原来的通信库加了时分复用、OFDM调制解调 、QAM编码与调制解调、卷积码收缩编解码、GOLD码以及各种衰落信道等功能。4.5版中，通信库2已被合并到基本通信库中。IS95库:IS95库为设计CDMA和个人通信系统
5、提供了一个快捷的工具。除了产生CDMA所需的信号发生器模型、调制解调信号模型外，还设计了复合IS95建议的CDMA所有信道模型，可按两种速率工作。四、 实验步骤第一部分：计算信号的平方信号源平方接收器接收器1) 从基本图符库中选择信号源图符，选择正弦波信号，参数设定中设置幅度为1，频率为10Hz，相位为0。2) 选择函数库，并选择Algebraic标签下的图符。在参数设定中设置a=2，表示进行x2运算。3) 放置两个接收器图符，分别接收信号源图符的输出和函数算术运算的输出，并选择Graphic标签下的图符，表示在系统运行结束后才显示接收到的波形。4) 将图符进行连接，运行仿真，最终结果如下图所
6、示：第二部分 常规双边带条幅（AM）1) 按快捷键 切换到通信图符库Comm，从图符库中拖动一个图符 至设计窗口，双击该图符，选择调制器“Modulators”中的“DSB-AM”，并在参数设置窗口中的文字框中输入幅度1V，频率1000Hz，调制度0.5，确认退出，图符变成 。2) 放置两个接收器图符，用于接收调制信号和已调信号波形。3) 对图符进行连线，如下图所示：4) 设置仿真参数：i. 仿真时间102.3msii. 采样点 1024iii. 采样频率 10kHz5) 运行仿真，并得到各个接收器的波形。五、 实验结果1、 画出以上两个部分的调制信号和已调信号的波形以及算术表达式实验二 信号
7、的时域与频域分析实验 一、 实验目的1、 掌握信号的时域与频域的分析方法2、 掌握SystemVue分析窗口的使用。3、 能利用分析窗口对波形进行时域与频域的分析二、 实验内容1、 建立简单的调制系统，并使用分析窗口对输出信号进行时域与频域的分析，得出分析结果。三、 基本原理分析窗口是用户观察SystemVue数据输出的基本工具。如图所示。有多种选项可以增强显示的灵活性和用途。这些功能可以通过单击分析窗工具条上的快捷按钮或通过下拉菜单来激活。在系统设计窗口中单击分析窗口按钮，即可访问分析窗口。在分析窗口中单击系统按钮即可返回系统设计窗口。分析窗口包括标题栏、菜单栏、工具条、滚动条、活动图形窗口
8、和提示信息区。同设计窗口一样，滚动条包括用于左右滚动的水平滚动条和用于上下滚动的垂直滚动条；提示信息区显示分析窗口的状态信息、坐标信息和分析的进度指示；活动图形窗显示输出的各种图形，如波形图、功率谱、眼图等。四、 实验步骤1、 点击菜单栏的File，选择New System建立一个新文件。2、 建立一个常规双边带的调制系统，如实验一所示。3、 单击 “Analysis”快捷按钮进入分析窗口，这时应该可以看到两个图形，一个是100Hz的正弦信号，另一个是调制后的信号。可参考分析窗口工具条，根据个人习惯重新调整窗口显示排列。4、 对输入的信号进行谱分析。单击 接收计算器按钮，出现接收计算器选择窗口
9、，选择“Spectrum”分析按钮，并分两次选中W0、W1，就会出现两个新的图形W2、W3，分别对应前面两个波形的频谱图，其中一个出现在100Hz的位置上（对应未调制的正弦波），另一个在中心频率为1000 Hz的位置上显示出载波和上下两个边带的频谱。5、 对调制信号和已调信号的功率谱进行叠绘。单击，operators下overlayplots,再Ctrl同时选中要叠加的多个窗口 OK6、 绘制瀑布（WaterFall）图： 单击 接收计算器按钮，出现接收计算器选择窗口，选择“Style”下的WaterFall按钮，并在右边的窗口中选中W1（AM调制信号），然后设置Y Offset的值为-3，即
10、表示将AM调制信号的波形向上垂直移动3个单位，得到新的信号波形。然后将移动后的信号波形与调制信号波形叠绘，得到如下波形窗口：五、 实验结果1、 分别读取已调信号频谱中的上下边带的峰值点。2、 修改双边带调制信号的调制参数，观察调制参数的变化对已调信号时域和频域上施加的影响，并作好记录。实验三 信号的运算一、 实验目的1、 掌握SystemVue中函数库与算子库的使用2、 进一步熟悉SystemVue中分析窗口的使用二、 实验内容1、 熟悉函数库中常用图符的功能，并使用相应的图符完成信号的运算操作三、 实验步骤第一部分：实现高斯函数1. 选择信源图符库，并选择Aperiodic下的Time图符，
11、增益参数设定为1，表示一个线性增加的信号。2. 选择函数库的Polynomial(多项式)图符，对信号代入多项式。设定多项式为t-4，即系数均设定为0，而X和X0系数分别设定为1和-4。3. 选择Function图符库下的Xa图符，用来表示信号的a次方，按照函数式，a=2。4. 在Operator(算子库)中选择Negate图符，表示负号。5. 选择Function图符库下的ax图符，用来表示a的x次方，按照函数式，a=e=2.71828。第二部分 实现函数1. 设定仿真时间参数，设定仿真时间为20秒，采样频率20Hz。2. 选择信源图符库，并选择Aperiodic下的Time图符，增益参数设
12、定为1，表示一个线性增加的信号。3. 选择函数库的Polynomial(多项式)图符，对信号代入多项式。设定多项式为t+e-10（防止出现仿真时间为0时的分母为0的情况）。4. 选择Function图符库下的Xa图符，用来表示信号的a次方，按照函数式，a=-1。5. 选择信源图符库，并选择一正弦信号，设定其幅度为1，频率为0.15Hz。6. 将两路信号通过相乘器相乘得到信号，并通过接收器显示，最终仿真结果如下图所示：四、 实验结果1. 画出相应的信号输出波形2. 利用SystemView绘制实指数信号，给出系统模型，并画出波形图实验四 信号的分解与合成一、 实验目的1、 了解信号的分解与合成原
13、理。2、 掌握FIR滤波器的设计方法。二、 实验内容1、 通过设计一个仿真模型，进行信号的分解与合成。三、 基本原理 为了便于研究信号传输和信号处理等问题，往往将一些信号分解为比较简单（基本）的信号分量之和。分解的方法有多种，常见的分析方法有：直流分量与交流分量，偶分量与奇分量，脉冲分量与正交函数集等。其中将信号分解为正交函数集的研究方法在信号与系统理论中占有重要地位。傅立叶分析法是常见的一种，一个矩形信号可分解为： 由此可看出，其傅立叶展开式只含有奇次谐波分量1，3，5.2n-1,于是可按照下图对方波信号进行分解，然后再通过相加器进行信号的合成。10Hz带通滤波器30Hz带通滤波器50Hz带
14、通滤波器70Hz带通滤波器90Hz带通滤波器1次谐波3次谐波5次谐波10Hz方波信号7次谐波9次谐波相加器合成后的信 号四、 实验步骤1、 设定系统的仿真时间参数：仿真时间为20秒，采样频率为1KHz，采样点数为20480个。2、 从信源图符中选择脉冲信号，设定其为方波，频率为10Hz3、 分别设定6个带通滤波器，通带频率分别为10Hz，30Hz，50Hz，70Hz，90Hz，110Hz带宽都为4Hz。信号通过这6个带通滤波器以后分别得到1,3,5,7,9，11次谐波分量。4、 为每个谐波分量连接一个接收器，观察6个谐波分量的波形5、 将6个谐波分量通过加法器进行叠加，得到合成以后的信号波形。
15、五、 实验结果1、 画出原方波信号的频谱图以及合成信号的频谱图，并对两者进行比较，分析得到的结果。实验五 数字基带传输系统仿真实验 一、 实验目的1、 加深对数字基带信号传输的无失真条件的了解。2、 熟悉奈奎斯特第一准则的验证方法二、 实验内容1. 验证奈奎斯特第一准则。三、 基本原理传输数字基带信号受到约束的主要因素是系统的频率特性，当基带脉冲信号通过系统时，系统的滤波作用使脉冲拖宽，在时域上，它们重叠到附近的时隙中去。接收端按约定的时隙对各点进行抽样，并以抽样时刻测定的信号幅度为依据进行判决，来导出原脉冲的消息，若重叠到临近时隙内的信号太强，就可能发生错误判决，从而产生码间串扰。奈奎斯特第一准则给出了消除这
