通信技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)SystemView

1、前言1實(shí)驗(yàn)一 圖符庫(kù)的使用2實(shí)驗(yàn)二 信號(hào)的時(shí)域與頻域分析6實(shí)驗(yàn)三 信號(hào)的運(yùn)算12實(shí)驗(yàn)四 分析窗信號(hào)的分解與合成15實(shí)驗(yàn)五 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)17實(shí)驗(yàn)六 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)19實(shí)驗(yàn)七 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸仿真22實(shí)驗(yàn)八 差錯(cuò)控制編碼仿真24 30前言 本課程要求學(xué)生能有利用仿真軟件Systemview進(jìn)行通信系統(tǒng)的相關(guān)仿真實(shí)驗(yàn)。首先要求學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握仿真軟件的應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括信號(hào)的時(shí)域與頻域分析實(shí)驗(yàn)、信號(hào)的運(yùn)算、信號(hào)的分解與合成、模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸仿真、數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)、差錯(cuò)控制編碼仿真、數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涵蓋了通信技術(shù)的很多關(guān)鍵技術(shù)，是對(duì)通信理論知識(shí)的綜合檢驗(yàn)

2、。實(shí)驗(yàn)一 圖符庫(kù)的使用一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 了解SystemVue圖符庫(kù)的分類(lèi)2、 掌握SystemVue各個(gè)功能庫(kù)常用圖符的功能及其使用方法二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容按照實(shí)例使用圖符構(gòu)建簡(jiǎn)單的通信系統(tǒng)，并了解每個(gè)圖符的功能。三、 基本原理SystemVue的圖符庫(kù)功能十分豐富，一共分為以下幾個(gè)大類(lèi)1. 基本庫(kù)SystemView的基本庫(kù)包括信源庫(kù)、算子庫(kù)、函數(shù)庫(kù)、信號(hào)接收器庫(kù)等，它為該系統(tǒng)仿真提供了最基本的工具。（信源庫(kù)）：SystemView為我們提供了16種信號(hào)源，可以用它來(lái)產(chǎn)生任意信號(hào)（算子庫(kù)）功能強(qiáng)大的算子庫(kù)多達(dá)31種算子，可以滿(mǎn)足您所有運(yùn)算的要求（函數(shù)庫(kù)）32種函數(shù)盡顯函數(shù)庫(kù)的強(qiáng)大庫(kù)容?。ㄐ盘?hào)接

3、收器庫(kù)）12種信號(hào)接收方式任你挑選，要做任何分析都難不倒它2. 擴(kuò)展功能庫(kù)擴(kuò)展功能庫(kù)提供可選擇的能夠增加核心庫(kù)功能的用于特殊應(yīng)用的庫(kù)。它允許通信、DSP、射頻/模擬和邏輯應(yīng)用。（通信庫(kù)）：包含有大量的通信系統(tǒng)模塊的通信庫(kù)，是快速設(shè)計(jì)和仿真現(xiàn)代通信系統(tǒng)的有力工具。這些模塊從糾錯(cuò)編碼、調(diào)制解調(diào)、到各種信道模型一應(yīng)俱全。（DSP庫(kù)）：DSP庫(kù)能夠在你將要運(yùn)行DSP芯片上仿真DSP系統(tǒng)。該庫(kù)支持大多DSP芯片的算法模式。例如乘法器、加法器、除法器和反相器的圖標(biāo)代表真正的DSP算法操作符。還包括高級(jí)處理工具：混合的Radix FFT、FIR和IIR濾波器以及塊傳輸?shù)?。（邏輯運(yùn)算庫(kù)）：邏輯運(yùn)算自然離不開(kāi)邏

4、輯庫(kù)了，它包括象與非門(mén)這樣的通用器件的圖標(biāo)、74系列器件功能圖標(biāo)及用戶(hù)自己的圖標(biāo)等。（射頻/模擬庫(kù)）：射頻/模擬庫(kù)支持用于射頻設(shè)計(jì)的關(guān)鍵的電子組件，例如：混合器、放大器和功率分配器等。3. 擴(kuò)展用戶(hù)庫(kù)擴(kuò)展的用戶(hù)庫(kù)包括有擴(kuò)展通信庫(kù)2、IS95/CDMA、數(shù)字視頻廣播DVB等。通信庫(kù)2: 擴(kuò)展的通信庫(kù)2主要對(duì)原來(lái)的通信庫(kù)加了時(shí)分復(fù)用、OFDM調(diào)制解調(diào) 、QAM編碼與調(diào)制解調(diào)、卷積碼收縮編解碼、GOLD碼以及各種衰落信道等功能。4.5版中，通信庫(kù)2已被合并到基本通信庫(kù)中。IS95庫(kù):IS95庫(kù)為設(shè)計(jì)CDMA和個(gè)人通信系統(tǒng)提供了一個(gè)快捷的工具。除了產(chǎn)生CDMA所需的信號(hào)發(fā)生器模型、調(diào)制解調(diào)信號(hào)模型外，

5、還設(shè)計(jì)了復(fù)合IS95建議的CDMA所有信道模型，可按兩種速率工作。四、 實(shí)驗(yàn)步驟第一部分：計(jì)算信號(hào)的平方信號(hào)源平方接收器接收器1) 從基本圖符庫(kù)中選擇信號(hào)源圖符，選擇正弦波信號(hào)，參數(shù)設(shè)定中設(shè)置幅度為1，頻率為10Hz，相位為0。2) 選擇函數(shù)庫(kù)，并選擇Algebraic標(biāo)簽下的圖符。在參數(shù)設(shè)定中設(shè)置a=2，表示進(jìn)行x2運(yùn)算。3) 放置兩個(gè)接收器圖符，分別接收信號(hào)源圖符的輸出和函數(shù)算術(shù)運(yùn)算的輸出，并選擇Graphic標(biāo)簽下的圖符，表示在系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)束后才顯示接收到的波形。4) 將圖符進(jìn)行連接，運(yùn)行仿真，最終結(jié)果如下圖所示： 第二部分 常規(guī)雙邊帶條幅（AM）1) 按快捷鍵  &#

6、160;  切換到通信圖符庫(kù)Comm，從圖符庫(kù)中拖動(dòng)一個(gè)圖符    至設(shè)計(jì)窗口，雙擊該圖符，選擇調(diào)制器“Modulators”中的“DSB-AM”，并在參數(shù)設(shè)置窗口中的文字框中輸入幅度1V，頻率1000Hz，調(diào)制度0.5，確認(rèn)退出，圖符變成     。2) 放置兩個(gè)接收器圖符，用于接收調(diào)制信號(hào)和已調(diào)信號(hào)波形。3) 對(duì)圖符進(jìn)行連線(xiàn)，如下圖所示： 4) 設(shè)置仿真參數(shù)：i. 仿真時(shí)間102.3msii. 采樣點(diǎn) 1024iii. 采樣頻率 10kHz5) 運(yùn)行仿真，并得到各個(gè)接收器的波形。五、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果1、 畫(huà)出以上兩個(gè)

7、部分的調(diào)制信號(hào)和已調(diào)信號(hào)的波形以及算術(shù)表達(dá)式實(shí)驗(yàn)二 信號(hào)的時(shí)域與頻域分析實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 掌握信號(hào)的時(shí)域與頻域的分析方法2、 掌握SystemVue分析窗口的使用。3、 能利用分析窗口對(duì)波形進(jìn)行時(shí)域與頻域的分析二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、 建立簡(jiǎn)單的調(diào)制系統(tǒng)，并使用分析窗口對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行時(shí)域與頻域的分析，得出分析結(jié)果。三、 基本原理分析窗口是用戶(hù)觀察SystemVue數(shù)據(jù)輸出的基本工具。如圖所示。有多種選項(xiàng)可以增強(qiáng)顯示的靈活性和用途。這些功能可以通過(guò)單擊分析窗工具條上的快捷按鈕或通過(guò)下拉菜單來(lái)激活。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)窗口中單擊分析窗口按鈕，即可訪問(wèn)分析窗口。在分析窗口中單擊系統(tǒng)按鈕即可返回系統(tǒng)設(shè)計(jì)窗口。分

8、析窗口包括標(biāo)題欄、菜單欄、工具條、滾動(dòng)條、活動(dòng)圖形窗口和提示信息區(qū)。同設(shè)計(jì)窗口一樣，滾動(dòng)條包括用于左右滾動(dòng)的水平滾動(dòng)條和用于上下滾動(dòng)的垂直滾動(dòng)條；提示信息區(qū)顯示分析窗口的狀態(tài)信息、坐標(biāo)信息和分析的進(jìn)度指示；活動(dòng)圖形窗顯示輸出的各種圖形，如波形圖、功率譜、眼圖等。四、 實(shí)驗(yàn)步驟1、 點(diǎn)擊菜單欄的File，選擇New System建立一個(gè)新文件。2、 建立一個(gè)常規(guī)雙邊帶的調(diào)制系統(tǒng)，如實(shí)驗(yàn)一所示。3、 單擊   “Analysis”快捷按鈕進(jìn)入分析窗口，這時(shí)應(yīng)該可以看到兩個(gè)圖形，一個(gè)是100Hz的正弦信號(hào)，另一個(gè)是調(diào)制后的信號(hào)?？蓞⒖挤治龃翱诠ぞ邨l，根據(jù)個(gè)人習(xí)慣重新調(diào)整窗口顯示排

9、列。4、 對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行譜分析。單擊    接收計(jì)算器按鈕，出現(xiàn)如圖1.12所示的接收計(jì)算器選擇窗口，選擇“Spectrum”分析按鈕，并分兩次選中W0、W1，就會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)新的圖形W2、W3，分別對(duì)應(yīng)前面兩個(gè)波形的頻譜圖，其中一個(gè)出現(xiàn)在100Hz的位置上（對(duì)應(yīng)未調(diào)制的正弦波），另一個(gè)在中心頻率為1000 Hz的位置上顯示出載波和上下兩個(gè)邊帶的頻譜。如下圖所示。5、 對(duì)調(diào)制信號(hào)和已調(diào)信號(hào)的頻譜進(jìn)行疊繪。五、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果1、 分別讀取已調(diào)信號(hào)頻譜中的上下邊帶的峰值點(diǎn)。2、 修改雙邊帶調(diào)制信號(hào)的調(diào)制參數(shù)，觀察調(diào)制參數(shù)的變化對(duì)已調(diào)信號(hào)時(shí)域和頻域上施加的影響，并作好記錄。實(shí)

10、驗(yàn)三 信號(hào)的運(yùn)算一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 掌握SystemVue中函數(shù)庫(kù)與算子庫(kù)的使用2、 進(jìn)一步熟悉SystemVue中分析窗口的使用二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、 熟悉函數(shù)庫(kù)中常用圖符的功能，并使用相應(yīng)的圖符完成信號(hào)的運(yùn)算操作三、 基本原理要求設(shè)計(jì)的串具有以下功能：1、 串連接2、 串比較3、 求子串四、 實(shí)驗(yàn)步驟第一部分：實(shí)現(xiàn)高斯函數(shù)1. 選擇信源圖符庫(kù)，并選擇Aperiodic下的Time圖符，增益參數(shù)設(shè)定為1，表示一個(gè)線(xiàn)性增加的信號(hào)。2. 選擇函數(shù)庫(kù)的Polynomial(多項(xiàng)式)圖符，對(duì)信號(hào)代入多項(xiàng)式。設(shè)定多項(xiàng)式為t-4，即系數(shù)均設(shè)定為0，而X和X0系數(shù)分別設(shè)定為1和-4。3. 選擇Function

11、圖符庫(kù)下的Xa圖符，用來(lái)表示信號(hào)的a次方，按照函數(shù)式，a=2。4. 在Operator(算子庫(kù))中選擇Negate圖符，表示負(fù)號(hào)。5. 選擇Function圖符庫(kù)下的ax圖符，用來(lái)表示a的x次方，按照函數(shù)式，a=e=2.71828。第二部分 實(shí)現(xiàn)函數(shù)1. 設(shè)定仿真時(shí)間參數(shù)，設(shè)定仿真時(shí)間為20秒，采樣頻率20Hz。2. 選擇信源圖符庫(kù)，并選擇Aperiodic下的Time圖符，增益參數(shù)設(shè)定為1，表示一個(gè)線(xiàn)性增加的信號(hào)。3. 選擇函數(shù)庫(kù)的Polynomial(多項(xiàng)式)圖符，對(duì)信號(hào)代入多項(xiàng)式。設(shè)定多項(xiàng)式為t+e-10（防止出現(xiàn)仿真時(shí)間為0時(shí)的分母為0的情況）。4. 選擇Function圖符庫(kù)下的Xa

12、圖符，用來(lái)表示信號(hào)的a次方，按照函數(shù)式，a=-1。5. 選擇信源圖符庫(kù)，并選擇一正弦信號(hào)，設(shè)定其幅度為1，頻率為0.15Hz。6. 將兩路信號(hào)通過(guò)相乘器相乘得到信號(hào)，并通過(guò)接收器顯示，最終仿真結(jié)果如下圖所示：五、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果1、 畫(huà)出程序的流程圖2、 給出程序執(zhí)行的結(jié)果U1實(shí)驗(yàn)四 信號(hào)的分解與合成一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 了解光纖接入網(wǎng)波分復(fù)用原理。2、 掌握波分復(fù)用技術(shù)及實(shí)現(xiàn)方法。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容編寫(xiě)一個(gè)具有基本功能的二叉樹(shù)三、 基本原理 為了便于研究信號(hào)傳輸和信號(hào)處理等問(wèn)題，往往將一些信號(hào)分解為比較簡(jiǎn)單（基本）的信號(hào)分量之和。分解的方法有多種，常見(jiàn)的分析方法有：直流分量與交流分量，偶分量與奇分量，脈

13、沖分量與正交函數(shù)集等。其中將信號(hào)分解為正交函數(shù)集的研究方法在信號(hào)與系統(tǒng)理論中占有重要地位。傅立葉分析法是常見(jiàn)的一種，一個(gè)矩形信號(hào)可分解為： 由此可看出，其傅立葉展開(kāi)式只含有奇次諧波分量1，3，5.2n-1,于是可按照下圖對(duì)方波信號(hào)進(jìn)行分解，然后再通過(guò)相加器進(jìn)行信號(hào)的合成。10Hz方波信號(hào)10Hz帶通濾波器30Hz帶通濾波器50Hz帶通濾波器70Hz帶通濾波器90Hz帶通濾波器1次諧波3次諧波5次諧波7次諧波9次諧波相加器合成后的信 號(hào)四、 實(shí)驗(yàn)步驟1、 設(shè)定系統(tǒng)的仿真時(shí)間參數(shù)：仿真時(shí)間為20秒，采樣頻率為1KHz，采樣點(diǎn)數(shù)為20480個(gè)。2、 從信源圖符中選擇脈沖信號(hào)，設(shè)定其為方波，頻率為10

14、Hz3、 分別設(shè)定6個(gè)帶通濾波器，通帶頻率分別為10Hz，30Hz，50Hz，70Hz，90Hz，帶寬都為2Hz，通帶增益為0dB，阻帶增益為-60dB。信號(hào)通過(guò)這6個(gè)帶通濾波器以后分別得到1,3,5,7,9次諧波分量。4、 為每個(gè)諧波分量連接一個(gè)接收器，觀察6個(gè)諧波分量的波形5、 將6個(gè)諧波分量通過(guò)加法器進(jìn)行疊加，得到合成以后的信號(hào)波形。五 實(shí)驗(yàn)結(jié)果1、 畫(huà)出原方波信號(hào)的頻譜圖，并與合成以后的波形信號(hào)頻譜圖進(jìn)行比較2、 給出程序執(zhí)行的結(jié)果U2實(shí)驗(yàn)五 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 加深對(duì)數(shù)字基帶信號(hào)傳輸?shù)臒o(wú)失真條件的了解。2、 熟悉奈奎斯特第一準(zhǔn)則的驗(yàn)證方法3、 掌握眼圖的仿真方

15、法并了解其在數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)中的作用。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 驗(yàn)證奈奎斯特第一準(zhǔn)則。2. 觀察眼圖。三、 基本原理傳輸數(shù)字基帶信號(hào)受到約束的主要因素是系統(tǒng)的頻率特性，當(dāng)基帶脈沖信號(hào)通過(guò)系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)的濾波作用使脈沖拖寬，在時(shí)域上，它們重疊到附近的時(shí)隙中去。接收端按約定的時(shí)隙對(duì)各點(diǎn)進(jìn)行抽樣，并以抽樣時(shí)刻測(cè)定的信號(hào)幅度為依據(jù)進(jìn)行判決，來(lái)導(dǎo)出原脈沖的消息，若重疊到臨近時(shí)隙內(nèi)的信號(hào)太強(qiáng)，就可能發(fā)生錯(cuò)誤判決，從而產(chǎn)生碼間串?dāng)_。奈奎斯特第一準(zhǔn)則給出了消除這種碼間干擾的方法，并指出了信道帶寬與碼速率的基本關(guān)系，即其中Rb為傳碼率，單位為B/s（波特/秒）。fN和BN分別為理想信道的低通截止頻率和奈奎斯特帶寬。假定

16、有一數(shù)字基帶信號(hào)，其碼速率為100b/s，則按照奈奎斯特第一準(zhǔn)則，為保證數(shù)字基帶信號(hào)的無(wú)失真?zhèn)鬏?，傳輸信道的帶寬必須要?0Hz以上。同理，如果數(shù)字基帶信號(hào)的碼速率高于100b/s，則在50Hz的帶寬下不能保證信號(hào)的無(wú)失真?zhèn)鬏?。四?實(shí)驗(yàn)步驟第一部分：驗(yàn)證奈奎斯特第一準(zhǔn)則1、 設(shè)定系統(tǒng)的仿真時(shí)間參數(shù)：采樣頻率設(shè)定為1000Hz，采樣點(diǎn)位512個(gè)2、 放置信號(hào)源：碼速率為100b/s的偽隨機(jī)信號(hào)3、 放置用于整型的升余弦滾降低通濾波器，其截止頻率設(shè)定為50Hz，在60Hz處有-60dB的衰落，相當(dāng)于一個(gè)帶寬為50Hz的信道4、 為了模擬傳輸?shù)脑肼?，將低通濾波器的輸出疊加上一個(gè)高斯噪聲，設(shè)定其標(biāo)準(zhǔn)

17、差為0.1。5、 接收端由一個(gè)低通FIR濾波器、一個(gè)抽樣器、一個(gè)保持器和一個(gè)緩沖器組成，分別完成信號(hào)的濾波，抽樣，判決以及整型輸出。其中抽樣器的抽樣頻率與數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)率一致，設(shè)為100Hz。為了比較發(fā)送端和接收端的波形，在發(fā)送端的接收器前和升余弦滾降濾波器后各加入了一個(gè)延遲圖符。最終的仿真系統(tǒng)如下圖所示： 6、 關(guān)閉噪聲信號(hào)，運(yùn)行仿真，將輸入信號(hào)波形與輸出信號(hào)波形進(jìn)行疊加，觀察方正結(jié)果。7、 開(kāi)啟噪聲信號(hào)，比較輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的波形8、 改變?cè)肼暦?，觀察輸出信號(hào)的變化。9、 將偽隨機(jī)信號(hào)的碼速率修改為110b/s，運(yùn)行仿真，再次觀察輸入輸出信號(hào)波形的差別。第二部分：眼圖的觀測(cè)1、五、 實(shí)

18、驗(yàn)結(jié)果1. 畫(huà)出仿真過(guò)程中的相關(guān)波形2. 分析實(shí)驗(yàn)六 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 掌握ASK，PSK（DPSK）和多進(jìn)制數(shù)字鍵控等數(shù)字調(diào)制技術(shù)的原理2、 掌握數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)仿真的方法二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、 設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)2、 編寫(xiě)一個(gè)帶有拓?fù)渑判蚬δ艿挠邢驘o(wú)環(huán)圖三、 基本原理當(dāng)調(diào)制信號(hào)位二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)時(shí)，這種調(diào)制稱(chēng)為二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制。在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中，載波的幅度、頻率或相位只有兩種變化狀態(tài)，常用的二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制方式有以下幾種：二進(jìn)制振幅鍵控調(diào)制（2ASK）、二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）、二進(jìn)制移相鍵控（2PSK）和二進(jìn)制相對(duì)（或差分）相位鍵控（2DPSK）。1、 二進(jìn)制振幅鍵控（2A

19、SK）1) 調(diào)制方法 2ASK信號(hào)可表示為：式中，g(t)是持續(xù)時(shí)間為T(mén)s的矩形脈沖，即：產(chǎn)生2ASK的方法有兩種，如圖所示。相應(yīng)的調(diào)制輸出如下圖所示：2) 2ASK信號(hào)的解調(diào)相干解調(diào)法：包絡(luò)檢波法2、 二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）1) 調(diào)制方法 2FSK信號(hào)可表示為：式中，g(t)是持續(xù)時(shí)間為T(mén)s的矩形脈沖，即：產(chǎn)生2FSK的方法有兩種，如圖所示。FSK調(diào)制信號(hào)的輸出如下圖所示：2) 解調(diào)方法2FSK信號(hào)有兩種基本解調(diào)方法：非相干解調(diào)和相干解調(diào)，此外，還有鑒頻法、過(guò)零檢測(cè)法和差分檢波法。包絡(luò)檢波法相干解調(diào)法四、 實(shí)驗(yàn)步驟2ASK仿真部分：1、 根據(jù)2ASK調(diào)制原理，采用相乘器或者開(kāi)關(guān)電路產(chǎn)生2

20、ASK信號(hào)，用SystemVue仿真實(shí)現(xiàn)，觀察輸出的2ASK波形。2、 計(jì)算ASK信號(hào)的帶寬，并與利用分析窗口得到的信號(hào)功率譜進(jìn)行對(duì)比。3、 根據(jù)信號(hào)的帶寬設(shè)定合適的帶通濾波器，并采用非相干解調(diào)法（包絡(luò)檢波法）或者相干解調(diào)法對(duì)產(chǎn)生的2ASK信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，注意緩沖器中判決門(mén)限電平的設(shè)置，觀察解調(diào)后的信號(hào)的波形，并與原波形進(jìn)行比較。4、 具體的仿真系統(tǒng)如下圖所示：FSK仿真部分：1、 根據(jù)2FSK調(diào)制原理，采用相乘器或者開(kāi)關(guān)電路產(chǎn)生2FSK信號(hào)，用SystemVue仿真實(shí)現(xiàn)，觀察輸出的2FSK波形。2、 計(jì)算2FSK信號(hào)的帶寬，并與利用分析窗口得到的信號(hào)功率譜進(jìn)行對(duì)比。3、 根據(jù)信號(hào)的帶寬設(shè)定合適

21、的帶通濾波器，（若基帶信號(hào)的碼速率為10b/s，載波頻率為150Hz和100Hz,則可設(shè)定帶通濾波器的兩個(gè)截止頻率分別為120Hz和170Hz）并采用非相干解調(diào)法（包絡(luò)檢波法）或者相干解調(diào)法對(duì)產(chǎn)生的2FSK信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，（其中包絡(luò)檢波器可采用截止頻率為5Hz的低通濾波器表示）觀察解調(diào)后的信號(hào)的波形，并與原波形進(jìn)行比較。4、 具體的仿真系統(tǒng)如下圖所示：五、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果1、 假定數(shù)字基帶信號(hào)的碼速率為10b/s，采用頻率為30Hz的載波進(jìn)行2ASK調(diào)制，試畫(huà)出2ASK信號(hào)的頻譜圖。2、 修改ASK中緩沖器的判決門(mén)限電平，解調(diào)輸出的波形將發(fā)生什么變化？3、 假定數(shù)字基帶信號(hào)的碼速率為10b/s，采用頻

22、率為100Hz和150Hz的載波進(jìn)行2FSK調(diào)制，試畫(huà)出2FSK信號(hào)的頻譜圖。實(shí)驗(yàn)七 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸仿真一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 掌握PCM的編碼原理。2、 掌握PCM編碼信號(hào)的壓縮與擴(kuò)張的實(shí)現(xiàn)方式二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、 設(shè)計(jì)一個(gè)PCM調(diào)制系統(tǒng)的仿真模型2、 采用信號(hào)的壓縮與擴(kuò)張方式來(lái)提高信號(hào)的信噪比三、 基本原理在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中，以PCM（脈沖編碼調(diào)制）為代表的編碼調(diào)制技術(shù)被廣泛地應(yīng)用于模擬信號(hào)和數(shù)字傳輸中，所謂脈沖編碼調(diào)制，就是將模擬信號(hào)的抽樣量化值變換成代碼，其編碼方式如下圖所示：PCM編碼經(jīng)過(guò)抽樣、量化、編碼三個(gè)步驟將連續(xù)變化的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字編碼。為了便于用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)，其量化電平數(shù)一般

23、為2的整數(shù)次冪，這樣可以將模擬信號(hào)量化為二進(jìn)制編碼形式。其量化方式可分為兩種：均勻量化編碼：常用二進(jìn)制編碼，主要有自然二進(jìn)碼和折疊二進(jìn)碼兩種。非均勻量化編碼：常用13折線(xiàn)編碼，它用8位折疊二進(jìn)碼來(lái)表示輸入信號(hào)的抽樣量化值，第一位表示量化值的極性，第二至第四位（段落碼）的8種可能狀態(tài)分別代表8個(gè)段落的起始電平，其它4位碼（段內(nèi)碼）的16種狀態(tài)用來(lái)分別代表每一段落的16個(gè)均勻劃分的量化級(jí)。通常情況下，我們采用信號(hào)壓縮與擴(kuò)張技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)非均勻量化，就是在保持信號(hào)固有的動(dòng)態(tài)范圍的前提下，在量化前將小信號(hào)放大，而將大信號(hào)進(jìn)行壓縮。采用信號(hào)壓縮后，用8位編碼就可以表示均勻量化11位編碼是才能表示的動(dòng)態(tài)范圍，

24、這樣能有效地提高校信號(hào)編碼時(shí)的信噪比。四、 實(shí)驗(yàn)步驟在SystemVue系統(tǒng)仿真軟件中，系統(tǒng)提供了A律和律兩種標(biāo)準(zhǔn)的壓縮氣和擴(kuò)張器，用戶(hù)可以根據(jù)需要選取其中一種進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。1、 設(shè)置一個(gè)均值為0，標(biāo)準(zhǔn)差為0.5的具有高斯分布的隨機(jī)信號(hào)作為仿真用的模擬信號(hào)源。2、 在信號(hào)源的后方放置一個(gè)巴特沃思低通濾波器，設(shè)置其截止頻率為10Hz，濾除高頻分量。3、 在濾波器右側(cè)放置一個(gè)A律13折線(xiàn)的壓縮器（在通信庫(kù)的Processors標(biāo)簽下），對(duì)信號(hào)進(jìn)行壓縮，并設(shè)定最大輸入為1v。4、 放置一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器（在邏輯庫(kù)下的Mix Signal中），對(duì)壓縮的模擬信號(hào)進(jìn)行抽樣量化，并編碼為數(shù)字信號(hào)，根據(jù)PCM的要

25、求，設(shè)定編碼位數(shù)為8位，輸出真假值為1和0，閾值為0.5，最大最小輸入為正負(fù)1.28v；并放置一個(gè)100Hz的采樣時(shí)鐘信號(hào)對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行抽樣。由此可得出8位編碼的PCM信號(hào)。5、 放置一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器，將編碼好的PCM信號(hào)重新還原為模擬信號(hào)。數(shù)模轉(zhuǎn)換器的參數(shù)設(shè)置與模數(shù)轉(zhuǎn)換器基本相同6、 將模數(shù)轉(zhuǎn)換器的8個(gè)數(shù)據(jù)位與數(shù)模轉(zhuǎn)換器相對(duì)應(yīng)的8個(gè)數(shù)據(jù)位相連，將數(shù)字信號(hào)送入數(shù)模轉(zhuǎn)換器。7、 放置一個(gè)擴(kuò)張器，接收從數(shù)模轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的經(jīng)過(guò)壓縮的模擬信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)張，還原為原始信號(hào)，參數(shù)的設(shè)置與壓縮器基本相同。最終的仿真系統(tǒng)如下圖所示：五、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果1、 畫(huà)出仿真系統(tǒng)中各個(gè)接收器的波形U4實(shí)驗(yàn)八 差錯(cuò)控制編碼仿真

26、一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆詹铄e(cuò)控制編碼的實(shí)現(xiàn)技術(shù)以及仿真方法二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3、 設(shè)計(jì)一個(gè)PCM調(diào)制系統(tǒng)的仿真模型4、 采用信號(hào)的壓縮與擴(kuò)張方式來(lái)提高信號(hào)的信噪比三、 基本原理1、 線(xiàn)性分組碼的基本概念：線(xiàn)性分組碼（n，k）中許用碼字（組）為2k個(gè)。定義線(xiàn)性分組碼的加法為模2和，乘法為二進(jìn)制乘法。即1+1=0、1+0=1、0+1=1、0+0=0；1×1=1、1×0=0、0×0=0、0×1=0。且碼字與碼字的運(yùn)算在各個(gè)相應(yīng)比特位上符合上述二進(jìn)制加法運(yùn)算規(guī)則。線(xiàn)性分組碼具有如下性質(zhì)（n，k）的性質(zhì)：1） 封閉性。任意兩個(gè)碼組的和還是許用的碼組。2） 碼的最小距離等于非

27、零碼的最小碼重。對(duì)于碼組長(zhǎng)度為n、信息碼元為k位、監(jiān)督碼元為rnk位的分組碼，常記作（n，k）碼，如果滿(mǎn)足2r1n，則有可能構(gòu)造出糾正一位或一位以上錯(cuò)誤的線(xiàn)性碼。下面我們通過(guò)（7，4）分組碼的例子來(lái)說(shuō)明如何具體構(gòu)造這種線(xiàn)性碼。設(shè)分組碼（n，k）中，k = 4，為能糾正一位誤碼，要求r3?，F(xiàn)取r3，則nkr7。我們用a0ala2a3a4a5a6表示這7個(gè)碼元，用S1、S2、S3表示由三個(gè)監(jiān)督方程式計(jì)算得到的校正子，并假設(shè)三位S1、S2、S3校正子碼組與誤碼位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表12.2所示。（7，4）碼校正子與誤碼位置S1S2S3誤碼位置S1S2S3誤碼位置001a0101a4010a1110a5

28、100a2111a6011a3000無(wú)錯(cuò)由表可知，當(dāng)誤碼位置在a2、a4、a5、a6時(shí)，校正子S11；否則S10。因此有S1a6a5a4a2，同理有S2a6a5a3a1和S3a6a4a3a0。在編碼時(shí)a6、a5、a4、a3為信息碼元，a2、a1、a0為監(jiān)督碼元。則監(jiān)督碼元可由以下監(jiān)督方程唯一確定即 由上面方程可得到表12.3所示的16個(gè)許用碼組。在接收端收到每個(gè)碼組后，計(jì)算出S1、S2、S3，如果不全為0，則表示存在錯(cuò)誤，可以由表12.2確定錯(cuò)誤位置并予以糾正。例如收到碼組為0000011，可算出S1S2S3=011,由表12.2可知在a3上有一誤碼。通過(guò)觀察可以看出，上述（7，4）碼的最小碼

29、距為dmin3，它能糾正一個(gè)誤碼或檢測(cè)兩個(gè)誤碼。如果超出糾錯(cuò)能力則反而會(huì)因“亂糾”出現(xiàn)新的誤碼。（7，4）許用碼組信 息 位監(jiān) 督 位信 息 位監(jiān) 督 位a6a5a4a3a2a1a0a6a5a4a3a2a1a00000000100100011010001010110011100001110111011010101100010001001101010111100110111101111111100010001001010100111上述方法構(gòu)造的能糾正單個(gè)誤碼的線(xiàn)性分組碼又稱(chēng)為漢明碼。它具有以下一些特點(diǎn)：碼長(zhǎng)n2m1，最小碼距為d3，信息碼長(zhǎng)k2nm1，糾錯(cuò)能力t1，監(jiān)督碼長(zhǎng)rnkm。這里m為2

30、的正整數(shù)。給定m后，就可構(gòu)造出漢明碼（n，k）。2、 （7，4）漢明碼的編譯碼仿真：圖12.1所示為（7，4）漢明碼的編碼器電路原理圖，圖12.2為對(duì)應(yīng)的譯碼器電路原理圖。根據(jù)上述兩圖可構(gòu)建如圖12.3所示的仿真原理圖。該仿真原理圖包含兩個(gè)子系統(tǒng)，分別是（7，4）漢明碼的編碼器和譯碼器。仿真時(shí)的信號(hào)源采用了一個(gè)PROM，并由用戶(hù)自定義數(shù)據(jù)內(nèi)容，數(shù)據(jù)的輸出由一個(gè)計(jì)數(shù)器來(lái)定時(shí)驅(qū)動(dòng)，每隔一秒輸出一個(gè)4位數(shù)據(jù)（PROM的8位僅用了其中4位），由編碼器子系統(tǒng)編碼轉(zhuǎn)換后成為7位漢明碼，經(jīng)過(guò)并串轉(zhuǎn)換后傳輸，其中的并串、串并轉(zhuǎn)換電路使用了擴(kuò)展通信庫(kù)2中的時(shí)分復(fù)用合路器和分路器圖符，該合路器和分路器最大為16位長(zhǎng)度的時(shí)隙轉(zhuǎn)換，這里定義為7位時(shí)隙。此時(shí)由于輸入輸出數(shù)據(jù)的系統(tǒng)數(shù)據(jù)率不同，因此必須在子系統(tǒng)的輸入端重新設(shè)置系統(tǒng)采樣率，將系統(tǒng)設(shè)置為多速率系統(tǒng)。因?yàn)樵?位數(shù)據(jù)的刷新率為1Hz，因此編碼器的輸入端可設(shè)置重采樣率位10Hz，時(shí)分復(fù)用合路器和分