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1、实实验验 1 简简单单基基带带传传输输系系统统分分析析举举例例一一、分分析析内内容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。二二、分分析析目目的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。三三、系系统统组组成成及及原原理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 1-1 简单基带传输系统组成框图四四、创创建建分分析
2、析第 1 步：进入 System View 系统视窗，设置 “时间窗”参数如下：运行时间： Start Time:0 秒；Stop Time:0.5 秒。采样频率： Sample Rate:10000Hz。第 2 步：调用图符块创建如下图所示的仿真分析系统：图 1-2 创建的简单基带传输仿真分系统系统中各图符块的设置如表1-1 所示：表格 1-1Token 编号Attribute属性Type类型Parameters参数设置 0SourcePN SeqAmp=1V，Offset=0V，Rate=100Hz，Levels=2，Phase=0 deg1CommPulse ShapeGaussian，
3、Time Offset=0，Phlse Width=0.01sec，Std Dev=0.15V2Adder-3SourceGauss NoiseStd Dev=0.3V，Mean=0V4OperatorLinear SysButterworth Lowpass IIR，5 Poles，Fc=200Hz5OperatorSamplerInterpolating，Rate=100Hz，Aperture=0 sec，Aperture Jitter=0 sec6OperatorHoldLast Value，Gain=27OperatorComparea=b，True Output=1V，False O
4、utput=1V，A input=token6 Output0，B input=token8 Output08SourceSinusoidAmp=0V，Freq=0Hz，Phase=0 deg9SinkAnalysisInput from token0 Output Port010SinkAnalysisInput from token1 Output Port011SinkAnalysisInput from token4 Output Port012SinkAnalysisInput from token7 Output Port0其中，Token1 为高斯脉冲形成滤波器； Token3
5、为高斯噪声发生器，设标准偏差 Std Deviation=0.3V，均值 Mean=0V；Token4 为模拟低通滤波器，它来自操作库中的 “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，进一步点击 “Filter PassBand”栏中 Lowpass 按钮，选择 Butterworth 型滤波器，设置滤波器极点数目： No.of Poles=5（5 阶） ，设置滤波器截止频率：LoCuttoff=200Hz。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-S
6、ink12 限时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。如下列波形图所示：图 1-3 Sink9_代表信源的 PN 码输出波形图 1-4 Sink10_经高斯脉冲形成滤波器后的码序列波形图 1-5 Sink11_信道输出的接收波形图 1-6 Sink12_判决比较输出波形第 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 “System Sink Calculator
7、”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“System Sink Calculator”对话框中单击 Operators 按钮和 Overlay Plots 按钮，在右侧窗口内按住左键选中 w4 和 w5 两个信息条，单击 OK 按钮即可显示出对比功率谱。如下图所示：图 1-7 PN 码和波形形成器输出功率谱对比第 5 步：观察信道输入和输出信号眼图。眼图仍然是时域波形，它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
8、和 w2:Sink11）后，点击 “System Sink Calculator”对话框中的 Style 和 Time Slice 按钮，设置好 “Start timesec”和“Lengthsec”栏内参数后单击该对话框内的OK 按钮即可。两个眼图如下图所示：SystemView0010.e-310.e-320.e-320.e-330.e-330.e-340.e-340.e-3-1-500.e-30500.e-31AmplitudeTime in SecondsSliced w1 (Ts=0s, dT=50.e-3s)图 1-8 信道输入眼图SystemView0010.e-310.e-32
9、0.e-320.e-330.e-330.e-340.e-340.e-3-1-500.e-30500.e-31AmplitudeTime in SecondsSliced w2 (Ts=0s, dT=50.e-3s)图 1-9 信道输出眼图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（如Std Dev=1V） ，眼图波形将发生明显畸变，接收端误码率肯定相应增大。 由此可见，基带传输系统中不应直接传送
10、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。实实验验 2 利利用用 Costas 环环解解调调 2PSK 信信号号分分析析举举例例一一、分分析析内内容容Costas 环是一个由同相与正交支路构成的锁相环路，对2PSK 信号进行解调是其主要功能之一。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 100Hz。以 PN 码作为基准，观测环路同相支路输出和正交支路输
11、出的时域波形。二二、分分析析目目的的通过分析理解 Costas 环的解调功能和特点。三三、系系统统组组成成及及原原理理2PSK 调制和 Costas 环解调系统组成如图 2-1 所示。图 2-10 2PSK 调制和 Costas 环解调系统其中：)2sin()sin(21)sin(cos)()()2cos()cos(21)cos(cos)()(cos)()(11eceecceceecccttmtttmtuttmtttmtuttmtx经过低通滤波器后，得到的同相分量和正交分量分别为：eQeItmtutmtusin)(21)(cos)(21)(通常，环路锁定后很小（在仿真分析时可设为0） 。显然，
12、同相分e量，正交分量近似为 0，这就是说，只有同相输入分量才)(5.0)(tmtuI包含解调信息。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。四四、创创建建分分析析第 1 步：进入 System View 系统视窗，设置 “时间窗”参数如下：运行时间： Start Time:0 秒；Stop Time:1 秒。采样频率： Sample Rate:5000Hz。第 2 步：调用图符块创建如图 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 “图符参数便签 ” 。生成“图符参数便签 ”的操作方法如下：在全部图符块参数确定后，执
13、行 “NotePadsCopy Token Parameters to NotePad”菜单命令，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 “图符便签参数 ” 。单击便签框使之激活，拉动四边上的“操作点”可调节其几何尺寸；用鼠标压住便签框，使之显示略微变暗，可移动其位置。图 2-11 创建的简单基带传输仿真分析系统系统中各图符块的设置如下表所示：表 2-2Token编号Attribute属性Type类型Parameters参数设置0SourcePN SeqAmp=1V，Offset=0V，Rate=100Hz，Levels=2，Phase=0 deg1,2,3,
14、11Multiplier-4,5OperatorLinear SysButterworth Lowpass IIR，4 Poles，Fc=100Hz6OperatorLinear SysButterworth Lowpass IIR，1 Poles，Fc=100Hz7FunctionFMAmp=1V，Freq=1000Hz，Phase=0 degMod Gain=5Hz/V8SinkAnalysisInput from token0 Output Port09SinkAnalysisInput from token4 Output Port010SinkAnalysisInput from t
15、oken5 Output Port012SourceSinusoidAmp=1V，Freq=1000Hz，Phase=0 deg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，如下图所示。图 2-12 Sink8_PN 码的时域波形图 2-13 Sink9_同相分量的时域波形图 2-14 Sink10_正交分量的时域波形由仿真结果明显看出， Costas 环的同相分量（同相支路低通滤波器输出）即为数据解调输出，而正交分量（正交支路低通滤波器输出）中没有解调信息。实实验验 3 二二进进制制差差分分编编码码 /
16、译译码码器器分分析析举举例例一一、分分析析内内容容创建一对二进制差分编码 /译码器，以 PN 码作为二进制绝对码，码速率 100bit/s。分析观测绝对码序列、差分编码序列、差分译码序列，并观察差分编码是如何克服绝对码全部反向的，以便为第三部分中2DPSK 原理分析的实验做铺垫。二二、分分析析目目的的通过分析理解差分编码 /译码的基本工作原理。三三、系系统统组组成成及及原原理理二进制差分编码器和译码器组成如图3-1 所示，其中： 为二进制na绝对码序列， 为差分编码序列。在实际差分编 /译码器中，将码序列nd延迟一个码元间隔通常是利用D 触发器完成的。图 3-15应当说明，在 System View 中，差分编码器中的延迟环节不直接使用D 触发器反而更为方便，而差分译码器中的延迟环节最好利用操作库中的“数字采样延迟图符块 ” 。四四、创创建建分分析析第 1 步：进入 System View 系统视窗，设置 “时间窗”参数如下：运行时间： Start
