第一篇：通信原理實(shí)驗(yàn) FSK傳輸系統(tǒng)系統(tǒng)試驗(yàn)

通信原理實(shí)驗(yàn)

專

業(yè)：通信工程 班

級(jí)： 姓

名：

指導(dǎo)老師：

日

期：2014.6.9

實(shí)驗(yàn)一 FSK傳輸系統(tǒng)系統(tǒng)試驗(yàn)

一．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.熟悉 FSK 調(diào)制和解調(diào)基本工作原理； 2.掌握 FSK 數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程；

3.掌握 FSK 正交調(diào)制的基本工作原理與實(shí)現(xiàn)方法； 4.掌握 FSK 性能的測(cè)試；

5.了解 FSK 在噪聲下的基本性能。

二．實(shí)驗(yàn)儀器

1.JH5001通信原理綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 2.20MHz雙蹤示波器

三．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

測(cè)試前檢查：首先將通信原理綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)調(diào)制方式設(shè)置成“FSK 傳輸系統(tǒng)”；用示波器測(cè)量TPMZ07 測(cè)試點(diǎn)的信號(hào)，發(fā)現(xiàn)有脈沖波形，則說(shuō)明實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)已正常工作。

（一）FSK調(diào)制 1.FSK基帶信號(hào)觀測(cè)

(1).TPi03 是基帶FSK 波形（D/A 模塊內(nèi)）。通過(guò)菜單選擇為1 碼輸入數(shù)據(jù)信號(hào)，觀測(cè)TPi03 信號(hào)波形，測(cè)量其基帶信號(hào)周期。如圖1.1.1所示。

(2).通過(guò)菜單選擇為0 碼輸入數(shù)據(jù)信號(hào)，觀測(cè)TPi03 信號(hào)波形，測(cè)量其基帶信號(hào)周期。如圖1.1.2所示。將測(cè)量結(jié)果與1 碼比較。

圖1.1.1 全1碼的基帶信號(hào)

圖1.1.2 全0碼的基帶信號(hào) 分析：由圖可知，輸入全1碼時(shí)的基帶信號(hào)周期約為27us，輸入全0碼時(shí)的基帶信號(hào)周期約為54us，則輸入全0碼時(shí)的基帶信號(hào)周期約為全1碼時(shí)的2倍。

2.發(fā)端同相支路和正交支路信號(hào)時(shí)域波形觀測(cè)

TPi03和TPi04分別是基帶FSK 輸出信號(hào)的同相支路和正交支路信號(hào)。測(cè)量?jī)尚盘?hào)的時(shí)域信號(hào)波形時(shí)將輸入全0 碼，測(cè)量其兩信號(hào)是否滿足正交關(guān)系。波形如圖1.1.3所示。

圖1.1.3 TPi03 和TPi04波形

分析：由圖可以看出TPi03 和TPi04的波形相位相差π，滿足正交關(guān)系。思考：產(chǎn)生兩個(gè)正交信號(hào)去調(diào)制的目的是防止碼間串?dāng)_。

3.發(fā)端同相支路和正交支路信號(hào)的李沙育波形觀測(cè)

將示波器設(shè)置在（x-y）方式，可從相平面上觀察TPi03和TPi04的正交性，其李沙育應(yīng)為一個(gè)圓。通過(guò)菜單選擇在不同的輸入碼型下進(jìn)行測(cè)量。輸入碼型為全0碼、全1碼、0/1碼和特殊碼是的李沙育波形分別如圖1.1.4、圖1.1.5、圖1.1.6和圖1.1.7所示。

圖1.1.4 全0碼

圖1.1.5 全1碼

圖1.1.6 0/1碼

圖1.1.7 特殊碼

分析：輸入各種不同的碼序列得到的李沙育圖形都呈現(xiàn)出圓形。

4.連續(xù)相位FSK調(diào)制基帶信號(hào)觀測(cè)

TPM02是發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)（DSP+FPGA模塊左下腳），TPi03是基帶FSK 波形。測(cè)量時(shí)，通過(guò)菜單選擇為0/1碼輸入數(shù)據(jù)信號(hào)，并以TPM02作為同步信號(hào)。觀測(cè)TPM02與TPi03點(diǎn)波形應(yīng)有明確的信號(hào)對(duì)應(yīng)關(guān)系。并且，在碼元的切換點(diǎn)發(fā)送波形的相位連續(xù)。如圖1.1.8所示。通過(guò)菜單選擇為特殊序列碼輸入數(shù)據(jù)信號(hào)，重復(fù)上述測(cè)量步驟。記錄測(cè)量結(jié)果，如圖1.1.9所示。

圖1.1.8 0/1碼

圖1.1.9 特殊碼

思考：圖中，觀測(cè)兩重疊波形，TPM02為高時(shí)，TPi03的頻率高，TPM02為低時(shí)，TPi03的頻率低，但TPi03的波形連續(xù)，即非連續(xù)相位FSK調(diào)制在碼元切換點(diǎn)的相位是連續(xù)的。

5.FSK調(diào)制中頻信號(hào)波形觀測(cè)

(1).選擇0/1碼輸入數(shù)據(jù)信號(hào)，以TPM02作為同步信號(hào),觀測(cè)TPM02與TPK03點(diǎn)波形有明確的信號(hào)對(duì)應(yīng)關(guān)系,如圖1.1.10所示。

(2).選擇特殊序列碼輸入數(shù)據(jù)信號(hào)，重復(fù)上述測(cè)量步驟，如圖1.1.11所示。(3).斷開(kāi)跳線器Ki01或Ki02，重復(fù)上述測(cè)量步驟。觀測(cè)信號(hào)波形的變化，分析變化原因，如圖1.1.12和圖1.1.13所示。

圖1.1.10 0/1碼

圖1.1.11 特殊碼

圖1.1.12 0/1碼

圖1.1.13 特殊碼

分析：將正交調(diào)制輸入信號(hào)中的一路基帶調(diào)制信號(hào)斷開(kāi)后，由圖可知，波形總體上不變，但頻率分量有所增加。這是因?yàn)樵贔SK正交方式調(diào)制中，如果只采用一路同向FSK信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)FSK頻譜信號(hào)，使頻率分量增加。

（二）FSK解調(diào) 1.解調(diào)基帶FSK信號(hào)觀測(cè)

用中頻電纜連結(jié)KO02和JL02，測(cè)量解調(diào)基帶信號(hào)測(cè)試點(diǎn)TPJ05，用TPM02作同步。

(1).選擇1碼，觀測(cè)TPJ05測(cè)量其信號(hào)周期,如圖1.2.1所示；

(2).選擇為0/1碼，觀測(cè)TPJ05，如圖1.2.2所示。根據(jù)觀測(cè)結(jié)果，分析解調(diào)端的基帶信號(hào)與發(fā)送端基帶波形（TPi03）不同的原因。

圖1.2.1 全1碼

圖1.2.2 0/1碼

分析：全1碼輸入時(shí)，TPJ05的輸出波形的頻率不變；0/1碼輸入時(shí)，高電平處TPJ05的頻率高，低電平處TPJ05的頻率低。

思考：解調(diào)端的基帶信號(hào)與發(fā)送端基帶波形（TPi03）不同的原因是：存在噪聲的影響且信道特性不穩(wěn)定，存在著衰落。

2.解調(diào)基帶信號(hào)的李沙育（x-y）波形觀測(cè)

將示波器設(shè)置在（x-y）方式，觀察TPJ05和TPJ06的波形。(1).選擇1碼，仔細(xì)觀測(cè)其李沙育信號(hào)波形,如圖1.2.3所示；(2).選擇為0/1碼，仔細(xì)觀測(cè)李沙育信號(hào)波形，如圖1.2.4所示；

圖1.2.3 全1碼

圖1.2.4 0/1碼

分析：全1碼時(shí)，李沙育信號(hào)波形近似為一個(gè)圓環(huán)，更接近橢圓；0/1碼時(shí)，李沙育信號(hào)波形同樣近似為一個(gè)圓環(huán)，且環(huán)形粗一點(diǎn)。

思考：接收端與發(fā)送端李沙育波形不同的原因：存在噪聲的影響且信道特性不穩(wěn)定，存在著衰落。

3.接收位同步信號(hào)相位抖動(dòng)觀測(cè)

用發(fā)送時(shí)鐘TPM01信號(hào)作同步，選擇不同的測(cè)試序列測(cè)量接收時(shí)鐘TPMZ07的抖動(dòng)情況。輸入碼型為全1碼和全0碼，其波形分別如圖1.2.5和1.2.6所示：

圖1.2.5 全1碼

圖1.2.6 全0碼

分析：方波高電平初始端存在脈沖。

思考：全0或全1碼下觀察不到位定時(shí)的抖動(dòng)是因?yàn)椋涸谌?碼和全0碼的情況下，所有的輸入碼元均相同，無(wú)電平跳變，不存在相位的變化，因此觀察不到相位抖動(dòng)。

4.解調(diào)器位定時(shí)恢復(fù)與最佳抽樣點(diǎn)波形觀測(cè)

TPMZ07為接收端DSP調(diào)整之后的最佳抽樣時(shí)刻輸入m序列，觀察TPMZ07（以此信號(hào)作同步）和TPN04波形的之間的相位關(guān)系，如圖1.2.7所示。

圖1.2.7 解調(diào)器位定時(shí)恢復(fù)與最佳抽樣點(diǎn)波形

分析：最佳抽樣時(shí)刻位于抽樣判決點(diǎn)的中間時(shí)刻，也即具有最大能量處。

5.位定時(shí)鎖存和位定時(shí)調(diào)整觀測(cè)

(1).輸入為m序列時(shí)，觀察TPM01（以此信號(hào)作同步）和TPMZ07（收端最佳判決時(shí)刻）之間的相位關(guān)系，如圖1.2.8所示；

(2).不斷按確認(rèn)鍵，觀察TPMZ07的調(diào)整過(guò)程和鎖定后的相位關(guān)系，如圖1.2.9所示；

(3).輸入全1重復(fù)該實(shí)驗(yàn)，解釋原因。按確認(rèn)鍵前后波形如圖1.2.10和圖1.2.11所示；

(4).斷開(kāi)JL02接收中頻環(huán)路，觀測(cè)TPM01和TPMZ07之間的相位關(guān)系，并解釋測(cè)量結(jié)果的原因。

圖1.2.8 m序列確認(rèn)前

圖1.2.9 m序列確認(rèn)后

圖1.2.10 全1碼確認(rèn)前

圖1.2.11 全1碼確認(rèn)后

分析：

（1）輸入為m序列時(shí)，方波高電平初始端存在脈沖，發(fā)端時(shí)鐘和最佳判決時(shí)刻之間的相位同步。

（2）不斷按確認(rèn)鍵，波形總體上保持不變。

（3）輸入為全1碼時(shí)，按確認(rèn)鍵調(diào)整過(guò)程中脈沖位置發(fā)生了變化，即發(fā)端時(shí)鐘和最佳判決時(shí)刻之間的相位發(fā)生了變化，原因是全1碼時(shí)，輸入波形沒(méi)有變化，位定時(shí)失步；斷開(kāi)中頻環(huán)路，按確認(rèn)鍵，則脈沖位置發(fā)生變化，原因是斷開(kāi)中頻環(huán)路后，無(wú)法正確判斷出碼元的起止。

6.觀察在各種輸入碼字下FSK的輸入/輸出數(shù)據(jù)

通過(guò)菜單選擇為不同碼型輸入數(shù)據(jù)信號(hào)，觀測(cè)TPM04點(diǎn)輸出數(shù)據(jù)信號(hào)是否正確。觀測(cè)時(shí)用TPM02點(diǎn)信號(hào)同步。輸入碼型分別為特殊碼、全1碼和0/1碼是波形分別如圖1.2.12、圖1.2.13和圖1.2.14所示：

圖1.2.12 特殊碼

圖1.2.13 全1碼

圖1.2.14 0/1碼

分析：可以看出特殊碼和0/1碼輸出波形與輸入波形基本一致，只是相位上有一定的偏移，全1碼為直線。

四．實(shí)驗(yàn)思考題

1.FSK 正交調(diào)制方式與傳統(tǒng)的一般FSK 調(diào)制方式有什么區(qū)別? 其有哪些特點(diǎn)？

答：兩者區(qū)別:一般FSK調(diào)制方式產(chǎn)生FSK信號(hào)的方法是根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)比特是0還是1，在兩個(gè)獨(dú)立的振蕩器中切換。采用這種方法產(chǎn)生的波形在切換的時(shí)刻相位是不連續(xù)的，因此這種FSK信號(hào)稱為不連續(xù)FSK信號(hào)。而FSK正交調(diào)制方式產(chǎn)生FSK信號(hào)的方法是，首先產(chǎn)生FSK基帶信號(hào)，利用基帶信號(hào)對(duì)單一載波振蕩器進(jìn)行頻率調(diào)制。FSK正交調(diào)制方式可以消除各個(gè)頻率間的相互干擾，從而消除由于頻率干擾造成的誤碼。若頻率不正交，在抽樣時(shí)刻各支路信號(hào)波形是相關(guān)的，一條支路的誤碼必然導(dǎo)致判決結(jié)果的錯(cuò)誤，從而增大了誤碼率。

FSK正交調(diào)制方式的特點(diǎn)：隨著FSK碼長(zhǎng)的增加，F(xiàn)SK信號(hào)的帶寬增加，頻帶利用率降低。即以增加信號(hào)頻帶來(lái)?yè)Q取誤碼率的降低。

2.TPi03 和TPi04 兩信號(hào)具有何關(guān)系？

答：TPi03和TPi04分別為同向支路和正交支路，兩信號(hào)為正交關(guān)系。

五．心得體會(huì)

因?yàn)槭堑谝粋€(gè)實(shí)驗(yàn)，一開(kāi)始對(duì)找JH5001通信原理綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上的模塊以及測(cè)試點(diǎn)有點(diǎn)生疏，并且與雙蹤示波器有一根導(dǎo)線接觸不良，但是實(shí)驗(yàn)總體完成的還是相對(duì)比較順利的。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，加深了對(duì)FSK調(diào)制和解調(diào)的基本工作原理、FSK數(shù)據(jù)傳輸、FSK正交調(diào)制的基本工作原理與實(shí)現(xiàn)方法以及FSK性能測(cè)試的理解。并且增強(qiáng)了我們的動(dòng)手與合作能力。

第二篇：通信原理數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

目 錄

1技術(shù)要求..................................................................1 2基本原理..................................................................1 2.1 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的組成..............................................1 2.2 基帶傳輸?shù)某Ｓ么a型..................................................2 2.3 無(wú)碼間串?dāng)_的基帶傳輸特性............................................3 2.3.1 無(wú)碼間串?dāng)_的條件...............................................3 2.3.2 余弦滾降特性...................................................3 2.4 眼圖................................................................4 3 使用Matlab建立模型描述...................................................5 3.1 Simulink簡(jiǎn)介........................................................5 3.2 設(shè)計(jì)思路............................................................6 3.2.1 信源模塊.......................................................6 3.2.2 收發(fā)濾波器和信道模塊...........................................7 3.2.3 抽樣判決模塊...................................................9 3.2.4 誤碼率計(jì)算模塊.................................................9 3.2.5 整體設(shè)計(jì)電路圖................................................10 4 使用System View建立模型描述.............................................10 4.1 System View簡(jiǎn)介....................................................10 4.2 設(shè)計(jì)思路...........................................................11 5 模塊功能分析.............................................................12 5.1 用Simulink設(shè)計(jì)系統(tǒng).................................................12 5.2 用System View設(shè)計(jì)系統(tǒng)..............................................13 6 調(diào)試過(guò)程及結(jié)論...........................................................15 6.1 Simulink調(diào)試.......................................................15 6.1.1 Simulink調(diào)試結(jié)果..............................................15 6.1.2 Simulink調(diào)試結(jié)論..............................................17 6.2 System View調(diào)試....................................................17 6.2.1 System View調(diào)試結(jié)果...........................................17

武漢理工大學(xué)《通信原理》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

6.2.2 System View調(diào)試結(jié)論...........................................18 6.3 兩種方案性能對(duì)比...................................................19 7 心得體會(huì).................................................錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。8 參考文獻(xiàn).................................................................19

武漢理工大學(xué)《通信原理》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

數(shù)字基帶通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1技術(shù)要求

設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)，要求：（1）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；

（2）根據(jù)通信原理，設(shè)計(jì)出各個(gè)模塊的參數(shù)（例如碼速率，濾波器的截止頻率等）；（3）用Matlab或SystemView 實(shí)現(xiàn)該數(shù)字基帶通信系統(tǒng)；（4）觀察仿真并進(jìn)行波形分析；（5）系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)。

2基本原理

2.1 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的組成

在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，其傳輸?shù)膶?duì)象通常是二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，它可能是來(lái)自計(jì)算機(jī)、電傳打字機(jī)或其它數(shù)字設(shè)備的各種數(shù)字脈沖，也可能是來(lái)自數(shù)字電話終端的脈沖編碼調(diào)制（PCM）信號(hào)。這些二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)的頻帶范圍通常從直流和低頻開(kāi)始，直到某一頻率 m f，我們稱這種信號(hào)為數(shù)字基帶信號(hào)。在某些有線信道中，特別是在傳輸距離不太遠(yuǎn)的情況下，數(shù)字基帶信號(hào)可以不經(jīng)過(guò)調(diào)制和解調(diào)過(guò)程在信道中直接傳送，這種不使用調(diào)制和解調(diào)設(shè)備而直接傳輸基帶信號(hào)的通信系統(tǒng)，我們稱它為基帶傳輸系統(tǒng)。而在另外一些信道，特別是無(wú)線信道和光信道中，數(shù)字基帶信號(hào)則必須經(jīng)過(guò)調(diào)制過(guò)程，將信號(hào)頻譜搬移到高頻處才能在信道中傳輸，相應(yīng)地，在接收端必須經(jīng)過(guò)解調(diào)過(guò)程，才能恢復(fù)數(shù)字基帶信號(hào)。我們把這種包括了調(diào)制和解調(diào)過(guò)程的傳輸系統(tǒng)稱為數(shù)字載波傳輸系統(tǒng)。

系統(tǒng)基帶波形被脈沖變換器變換成適應(yīng)信道傳輸?shù)拇a型后，就送入信道，一方面受到信道特性的影響，使信號(hào)產(chǎn)生畸變；另一方面信號(hào)被信道中的加性噪聲所疊加，造成信號(hào)的隨即畸變。因此，在接收端必須有一個(gè)接收濾波器，使噪聲盡可能受到抑制，為了提高系統(tǒng)的可靠性，在安排一個(gè)有限整形器和抽樣判決器組成的識(shí)別電路，進(jìn)一步排除噪聲干擾和提取有用信號(hào)。對(duì)于抽樣判決，必須有同步信號(hào)提取電路。在基帶傳輸中，主要采用位同步。同步信號(hào)的提取方式采用自同步方式（直接法）。同步系統(tǒng)性能的好壞將直接影

武漢理工大學(xué)《通信原理》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

響通信質(zhì)量的好壞，甚至?xí)绊懲ㄐ拍芊裾＿M(jìn)行。

數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)主要由信道信號(hào)形成器、信道、接收濾波器和抽樣判決器組成，其模型如圖1所示。

圖1 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)方框圖

信道信號(hào)形成器：基帶傳輸系統(tǒng)的輸入是由終端設(shè)備或編碼器產(chǎn)生的脈沖序列，它不一定適合直接在信道中傳輸。信道信號(hào)形成器的作用就是把原始基帶信號(hào)變換成適合于信道傳輸?shù)幕鶐盘?hào)，這種變換主要是通過(guò)碼型變換和波形變換來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其目的是與信道匹配，便于傳輸，減小碼間串?dāng)_，利于同步提取和抽樣判決。

信道：允許基帶信號(hào)通過(guò)的媒質(zhì)。信道的傳輸特性通常不滿足無(wú)失真?zhèn)鬏敆l件，恒參信道如（明線、同軸電纜、對(duì)稱電纜、光纖通道、無(wú)線電視距中繼、衛(wèi)星中繼信道）對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊懼饕蔷€形畸變；隨參信道如（短波電離層反射、對(duì)流層散射信道等）對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊懼饕蓄l率彌散現(xiàn)象（多徑傳播）、頻率的選擇性衰落。信道的線性噪聲和加性噪聲的影響。在通信系統(tǒng)的分析中，常常把噪聲n(t)等效，集中在信道中引入。

接收濾波器：主要作用是濾除帶外噪聲，對(duì)信道特性均衡，使輸出的基帶波形有利于抽樣判決。

抽樣判決器：它是在傳輸特性不理想及噪聲背景下，在由位定時(shí)脈沖控制的特殊點(diǎn)對(duì)接收濾波器的輸出波形進(jìn)行抽樣判決，以恢復(fù)或再生基帶信號(hào)。

自同步法的同步提取電路：有兩部分組成，包括非線型變換處理電路和窄帶濾波器或鎖相環(huán)。非線型變換處理電路的作用是使接收信號(hào)或解調(diào)后的數(shù)字基帶信號(hào)經(jīng)過(guò)非線型變換處理電路后含有位同步分量或位同步信息。窄帶濾波器或鎖相環(huán)的作用是濾除噪聲和其他頻譜分量，提取純凈的位同步信號(hào)。

2.2 基帶傳輸?shù)某Ｓ么a型

為了在傳輸信道中獲得優(yōu)良的傳輸特性，一般要將信碼信號(hào)變化為適合于信道傳輸特性的傳輸碼，即進(jìn)行適當(dāng)?shù)拇a型變換。

武漢理工大學(xué)《通信原理》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

對(duì)傳輸碼型的要求如下：

（1）傳輸信號(hào)的頻譜中不應(yīng)有直流分量，低頻分量和高頻分量也要小；（2）碼型中應(yīng)包含定時(shí)信息，有利于定時(shí)信息的提取，盡量減小定時(shí)抖動(dòng)；（3）功率譜主瓣寬度窄，以節(jié)省傳輸頻帶；

（4）不受信息源統(tǒng)計(jì)特性的影響，即能適應(yīng)于信息源的變化；

（5）具有內(nèi)在檢錯(cuò)能力，即碼型應(yīng)具有一定規(guī)律性，以便于利用這一規(guī)律性進(jìn)行宏觀監(jiān)測(cè)；

（6）編譯碼簡(jiǎn)單，以降低通信延時(shí)和成本。

常用的碼型有AMI碼、HDB3碼、曼徹斯特雙相碼、差分雙相碼、密勒碼、CMI碼等。2.3 無(wú)碼間串?dāng)_的基帶傳輸特性

所謂碼間串?dāng)_是由于系統(tǒng)傳輸總特性（包括收、發(fā)濾波器和信道的特性）不理想，導(dǎo)致前后碼元的波形畸變、展寬，并使前面波形出現(xiàn)很長(zhǎng)的拖尾，蔓延到當(dāng)前碼元的抽樣時(shí)刻上，從而對(duì)當(dāng)前碼元的判決造成干擾。

2.3.1 無(wú)碼間串?dāng)_的條件

無(wú)碼間串?dāng)_的時(shí)域條件為：h(t)的抽樣值除了在t=0時(shí)不為零外，在其他所有的抽樣點(diǎn)上均為零，就是不存在碼間串?dāng)_。表達(dá)式如下：

h(kTs)?

1k=0

h(kTs)?0

k為其他整數(shù)

（1）

無(wú)碼間串?dāng)_的頻域條件為：

Heq(ω)?∑H(ω?2π i RB)?常數(shù)

（2）

2.3.2 余弦滾降特性

升余弦滾降傳輸特性H(ω)可表示為

H(?)?H0(?)?H1(?)

（3）

H(ω)是對(duì)截止頻率ωb的理想低通特性H0(ω)按H１(ω)的滾降特性進(jìn)行“圓滑”得到的，H1(ω)對(duì)于ωb具有奇對(duì)稱的幅度特性，其上、下截止角頻率分別為ωb+ω

1、ωb-ω1。它的選取可根據(jù)需要選擇，升余弦滾降傳輸特性H1(ω)采用余弦函數(shù)，此時(shí)H(ω)為

武漢理工大學(xué)《通信原理》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

升余弦滾降函數(shù)： h?t??sin?pi*T/Tb?cos(2*pi*T/Tb)

（5）*2pi*T/Tb1?(2*?T/Tb)（4）

其中α為滾降系數(shù)。α值越大，h(t)的拖尾衰減越快，對(duì)定位精度要求越低。但是滾降系數(shù)使帶寬增大，所以頻帶利用率低。

2.4 眼圖

眼圖是指利用實(shí)驗(yàn)的方法估計(jì)和改善（通過(guò)調(diào)整）傳輸系統(tǒng)性能時(shí)在示波器上觀察到的一種圖形。觀察眼圖的方法是：用一個(gè)示波器跨接在接收濾波器的輸出端，然后調(diào)整示波器掃描周期，使示波器水平掃描周期與接收碼元的周期同步，這時(shí)示波器屏幕上看到的圖形像人的眼睛，故稱為“眼圖”。從“眼圖”上可以觀察出碼間串?dāng)_和噪聲的影響，從而估計(jì)系統(tǒng)優(yōu)劣程度。另外也可以用此圖形對(duì)接收濾波器的特性加以調(diào)整，以減小碼間串?dāng)_和改善系統(tǒng)的傳輸性能。眼圖的“眼睛”張開(kāi)的大小反映著碼間串?dāng)_的強(qiáng)弱。“眼睛”張的越大，且眼圖越端正，表示碼間串?dāng)_越??；反之表示碼間串?dāng)_越大。當(dāng)存在噪聲時(shí)，噪聲將疊加在信號(hào)上，觀察到的眼圖的線跡會(huì)變得模糊不清。若同時(shí)存在碼間串?dāng)_，“眼睛”將張開(kāi)得更小。與無(wú)碼間串?dāng)_時(shí)的眼圖相比，原來(lái)清晰端正的細(xì)線跡，變成了比較模糊的帶狀線，而且不很端正。噪聲越大，線跡越寬，越模糊；碼間串?dāng)_越大，眼圖越不端正。眼圖對(duì)于展示數(shù)字信號(hào)傳輸系統(tǒng)的性能提供了很多有用的信息：可以從中看出碼間串?dāng)_的大小和噪聲的強(qiáng)弱，有助于直觀地了解碼間串?dāng)_和噪聲的影響，評(píng)價(jià)一個(gè)基帶系統(tǒng)的性能優(yōu)劣；可以指示接收濾波器的調(diào)整，以減小碼間串?dāng)_。

眼圖的一般描述如圖2所示。

圖2 眼圖的一般描述

武漢理工大學(xué)《通信原理》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

對(duì)于該圖可獲得以下信息：

（1）最佳抽樣時(shí)刻應(yīng)在“眼睛”張開(kāi)最大的時(shí)刻。

（2）對(duì)定時(shí)誤差的靈敏度可由眼圖斜邊的斜率決定。斜率越大，對(duì)定時(shí)誤差就越靈敏。

（3）在抽樣時(shí)刻上，眼圖上下兩分支陰影區(qū)的垂直高度，表示最大信號(hào)畸變。（4）眼圖中央的橫軸位置應(yīng)對(duì)應(yīng)判決門(mén)限電平。

（5）在抽樣時(shí)刻上，上下兩分支離門(mén)限最近的一根線跡至門(mén)限的距離表示各相應(yīng)電平的噪聲容限，噪聲瞬時(shí)值超過(guò)它就可能發(fā)生錯(cuò)誤判決。

（6）對(duì)于利用信號(hào)過(guò)零點(diǎn)取平均來(lái)得到定時(shí)信息的接收系統(tǒng)，眼圖傾斜分支與橫軸相交的區(qū)域的大小，表示零點(diǎn)位置的變動(dòng)范圍，這個(gè)變動(dòng)范圍的大小對(duì)提取定時(shí)信息有重要的影響。使用Matlab建立模型描述

3.1 Simulink簡(jiǎn)介

Simulink是Matlab最重要的組件之一，它提供一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境。在該環(huán)境中，無(wú)需大量書(shū)寫(xiě)程序，而只需要通過(guò)簡(jiǎn)單直觀的鼠標(biāo)操作，就可構(gòu)造出復(fù)雜的系統(tǒng)。Simulink具有適應(yīng)面廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰及仿真精細(xì)、貼近實(shí)際、效率高、靈活等優(yōu)點(diǎn)，并基于以上優(yōu)點(diǎn)Simulink已被廣泛應(yīng)用于控制理論和數(shù)字信號(hào)處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計(jì)。

Simulink是用于動(dòng)態(tài)系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)的多領(lǐng)域仿真和基于模型的設(shè)計(jì)工具。對(duì)各種時(shí)變系統(tǒng)，包括通訊、控制、信號(hào)處理、視頻處理和圖像處理系統(tǒng)，Simulink提供了交互式圖形化環(huán)境和可定制模塊庫(kù)來(lái)對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)、仿真、執(zhí)行和測(cè)試。

Simulink模塊庫(kù)按功能進(jìn)行分類，包括以下8類子庫(kù)：Continuous（連續(xù)模塊）、Discrete（離散模塊）、Function&Tables（函數(shù)和平臺(tái)模塊）、Math（數(shù)學(xué)模塊）、Nonlinear（非線性模塊）、Signals&Systems（信號(hào)和系統(tǒng)模塊）、Sinks（接收器模塊）、Sources（輸入源模塊）。

啟動(dòng)Simulink只需在Matlab窗口中輸入指令Simulink即可打開(kāi)。

武漢理工大學(xué)《通信原理》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

3.2 設(shè)計(jì)思路

根據(jù)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)方框圖，在設(shè)計(jì)時(shí)整個(gè)系統(tǒng)可分為信源模塊、收發(fā)濾波器和信道模塊、抽樣判決輸出模塊、誤碼率計(jì)算模塊這四個(gè)模塊，下面介紹每個(gè)模塊的設(shè)計(jì)思路。

3.2.1 信源模塊

常見(jiàn)的基帶信號(hào)波形有：?jiǎn)螛O性波形、雙極性波形、單極性歸零波形和雙極性歸零波形。雙極性波形可用正負(fù)電平的脈沖分別表示二進(jìn)制碼“0”和“1”，故當(dāng)“1”和“0”等概率出現(xiàn)時(shí)無(wú)直流分量，有利于在信道中傳輸，且在接收端恢復(fù)信號(hào)的判決電平為0，抗干擾能力較強(qiáng)。故單極性波形的極性單一，雖然易于用TTL，CMOS電路產(chǎn)生，但直流分量大，要求傳輸線路具有直流傳輸能力，不利于信道傳輸。歸零信號(hào)的占空比小于1，即：電脈沖寬度小于碼元寬度，每個(gè)有電脈沖在小于碼元長(zhǎng)度內(nèi)總要回到零電平，這樣的波形有利于同步脈沖的提取。

基于以上考慮，本次課程設(shè)計(jì)我采用的碼型為曼徹斯特雙相碼，其編碼規(guī)則為：將二進(jìn)制碼“1”編成“10”，將二進(jìn)制碼“0”編成“01”。在這里采用了二進(jìn)制雙極性碼，則將“1”編成“+1-1”碼，將“0”編成“-1+1”碼。采用Simulink中的Bernoulli Binary Generator(不歸零二進(jìn)制碼生成器)、Unipolar to Bipolar Converter(單極性向雙極性轉(zhuǎn)換器)、Pulse Generator(脈沖生成器)、Constant（常數(shù)源模塊）、Add（加法器）、Product（乘法器）、Scope（示波器）構(gòu)成曼徹斯特碼生成電路。模塊連接圖如圖3所示。

圖3 信源模塊連接圖

武漢理工大學(xué)《通信原理》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

Bernoulli Binary Generator用于產(chǎn)生“1”和“0”的隨機(jī)信號(hào)，經(jīng)過(guò)Unipolar to Bipolar Converter變?yōu)殡p極性信號(hào)；Pulse Generator用于產(chǎn)生占空比為1/2的單極性歸零脈沖（2020），經(jīng)過(guò)Add加法器減一后成為雙極性脈沖（+1-1+1-1）。兩路雙極性信號(hào)作為乘法器的輸入，相乘后結(jié)果為：第1路不歸零碼的1碼與第2路（+1-1）相乘得到（+1-1），第1路-1碼與第2路（+1-1）相乘得到（-1+1）碼，形成了曼徹斯特碼。

該模塊參數(shù)設(shè)置：原信號(hào)頻率設(shè)置為1000Hz,抽樣脈沖信號(hào)頻率為2000Hz。因?yàn)橛汕懊娴脑砜芍谠盘?hào)的一個(gè)碼元寬度對(duì)應(yīng)抽樣的兩個(gè)碼元寬度。具體參數(shù)設(shè)計(jì)如圖4所示。Bernoulli Binary Generator設(shè)置（左），Pulse Generator設(shè)置（右）。

圖4 參數(shù)設(shè)置1

3.2.2 收發(fā)濾波器和信道模塊

本模塊由發(fā)送濾波器、傳輸信道、接受濾波器組成。1）發(fā)送、接受濾波器的設(shè)計(jì)

基帶系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心問(wèn)題是濾波器的選取，為了使系統(tǒng)沖激響應(yīng)h(t)拖尾收斂速度加快，減小抽樣時(shí)刻偏差造成的碼間干擾問(wèn)題，要求發(fā)送濾波器應(yīng)具有升余弦滾降特性；要得到最大輸出信噪比，就要使接受濾波器特性與其輸入信號(hào)的頻譜滿足共軛匹配式如下：

GR(w)?GT(w)e^(?jwt0)（6）

?GT(w)（7）同時(shí)系統(tǒng)函數(shù)滿足H(w)?GT(w)GR(w)考慮在t0時(shí)刻取樣，上述方程改寫(xiě)為：

GR(w)于是有：

GR(w)?GT(w)?[H(w)]*（8）

因此，在構(gòu)造系統(tǒng)時(shí)收發(fā)濾波器均采用平方根升余弦濾波器。

武漢理工大學(xué)《通信原理》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

2）信道的設(shè)計(jì)

信道是允許基帶信號(hào)通過(guò)的媒介，通常為有線信道。信道的傳輸特性通常不滿足無(wú)失真?zhèn)鬏敆l件，且含有加性噪聲。因此本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用高斯白噪聲信道。

為了減小碼間干擾，在最大輸出信噪比時(shí)刻輸出信號(hào)，減小噪聲干擾，傳輸模塊由Upsample（內(nèi)插函數(shù)）、Discrete Filter（根升余弦發(fā)送濾波器）、AWGN Channel（高斯信道）、Discrete Filter（根升余弦接收濾波器）組成。

信號(hào)通過(guò)Upsample升采樣在相同的采樣時(shí)間內(nèi)將頻率變?yōu)樵瓉?lái)的10倍，再依次通過(guò)發(fā)送濾波器、信道、接受濾波器傳輸信號(hào)。

整個(gè)模塊的連接圖如圖5所示。

圖5 收發(fā)濾波器和信道模塊連接圖

該模塊參數(shù)設(shè)置：根升余弦滾降收、發(fā)濾波器的參數(shù)為rcosine(2,10,'fir/sqrt',0.5,10)；參數(shù)的含義為rcosine(Fd,Fs,type_flag,r,delay)，其中Fd/2為截止頻率，fir/sqrt為均方根FIR濾波器，delay為延時(shí)時(shí)間。信道采用高斯信道，噪聲大小為50dB，此數(shù)值為最佳噪聲大小。具體參數(shù)設(shè)置如圖6所示。左為濾波器參數(shù)，右為信道參數(shù)。

圖6 參數(shù)設(shè)置2

武漢理工大學(xué)《通信原理》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

3.2.3 抽樣判決模塊

由于采用的為雙極性碼，所以抽樣電平為“0”，抽樣判決規(guī)則為：大于“0”判“1”，小于“0”判“-1”。

利用Pulse Generator（脈沖生成器）、Product（乘法器）、Relay（滯環(huán)比較器）、Triggered Subsystem（觸發(fā)子系統(tǒng)）、Downsample（內(nèi)插函數(shù)）構(gòu)成抽樣判決電路，并通過(guò)Pulse Generator（脈沖生成器）、Constant（常數(shù)）、Add（加法器）、Product（乘法器）對(duì)接收到的曼徹斯特碼進(jìn)行解碼。整個(gè)抽樣判決模塊電路圖如圖7所示。

圖7 抽樣判決模塊電路圖

如圖可知本模塊的設(shè)計(jì)思路：將接收到的信號(hào)與脈沖信號(hào)相乘，相當(dāng)于進(jìn)行了采樣，之后通過(guò)Relay比較器進(jìn)行判決，大于“0”判“1”，小于“0”判“-1”；之后通過(guò)Triggered Subsystem（觸發(fā)子系統(tǒng)）進(jìn)行時(shí)機(jī)采集，每段時(shí)間內(nèi)只采集一次，最后通過(guò)內(nèi)插函數(shù)恢復(fù)到原來(lái)的頻率上。此時(shí)得到的為曼徹斯特碼，要得到原來(lái)的雙極性碼必須經(jīng)過(guò)解碼電路，即圖中所示：按照曼徹斯特碼的編寫(xiě)過(guò)程對(duì)其進(jìn)行反變換，應(yīng)為+1與-1本身極性相反所以逆變換的過(guò)程就是其編碼的過(guò)程。

該模塊參數(shù)設(shè)置：脈沖信號(hào)頻率為20000Hz，因?yàn)椴蓸狱c(diǎn)頻率需要遠(yuǎn)大于信號(hào)頻率；Delay判決門(mén)限電平為“0”，大于“0”判“+1”，小于“0”判“-1”。參數(shù)設(shè)置在此不再截圖。

3.2.4 誤碼率計(jì)算模塊

為了計(jì)算整個(gè)系統(tǒng)的性能，在最后加了一個(gè)誤碼率計(jì)算的模塊，因?yàn)闇y(cè)試下來(lái)最后的解碼相對(duì)于原碼有一定的延遲，所以對(duì)原碼加上一個(gè)延遲函數(shù)再對(duì)于解碼做誤碼率的計(jì)

武漢理工大學(xué)《通信原理》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

算。模塊電路圖如圖8所示。

圖8 誤碼率計(jì)算模塊

3.2.5 整體設(shè)計(jì)電路圖

綜合了以上的四個(gè)模塊，并在相應(yīng)的地方添加示波器以便于波形的觀察，在接受濾波器后添加眼圖來(lái)觀察系統(tǒng)是否存在碼間串?dāng)_和噪聲，用以判別系統(tǒng)的整體性能。系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)電路圖如圖9所示。

圖9 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)電路圖 使用System View建立模型描述

4.1 System View簡(jiǎn)介

System View 是一個(gè)用于現(xiàn)代工程與科學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)分析平臺(tái)。從濾

武漢理工大學(xué)《通信原理》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

波器設(shè)計(jì)、信號(hào)處理、完整通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真，直到一般的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型建立等各個(gè)領(lǐng)域，System View 在友好而且功能齊全的窗口環(huán)境下，為用戶提供了一個(gè)精密的嵌入式分析工具。

利用System View，可以構(gòu)造各種復(fù)雜的模擬、數(shù)字、數(shù)?；旌舷到y(tǒng)和各種多速率系統(tǒng)，因此，它可用于各種線性或非線性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和仿真。用戶在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，只需從System View配置的圖標(biāo)庫(kù)中調(diào)出有關(guān)圖標(biāo)并進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，完成圖標(biāo)間的連線，然后運(yùn)行仿真操作，最終以時(shí)域波形、眼圖、功率譜等形式給出系統(tǒng)的仿真分析結(jié)果。

4.2 設(shè)計(jì)思路

System View整個(gè)系統(tǒng)框圖較為簡(jiǎn)單，信號(hào)直接通過(guò)與隨機(jī)噪聲相加的信道，再通過(guò)巴特沃斯濾波器，再經(jīng)過(guò)抽樣判決輸出。整個(gè)系統(tǒng)框圖如圖10所示。

圖10 System View整個(gè)系統(tǒng)框圖

參數(shù)設(shè)置如下：

Token0：Source――Noise/PN――Pn Seg（幅度1V，頻率10HZ，電平數(shù)2，偏移0V，產(chǎn)生單極性不歸零碼，隨機(jī)產(chǎn)生）

Token1：在專業(yè)庫(kù)中選擇Comm——Processors——P shape（Select pulse Shape＝ Rectangular，Time offset＝0，Width＝0.01s，產(chǎn)生矩形脈沖基帶信號(hào)）

Token3：Source――Noise/PN――Gauss Noise（均值為0，均方差為0.1的高斯白噪聲）Token4：Operator――Filters/systems――Liner Sys Filters（Analog，Butterworth，階數(shù)5，截止頻率10Hz）

Token5：Operator――Sample/Hold――Sample（Sample rate=10HZ，用于對(duì)濾波后的波 形進(jìn)行抽樣，抽樣速率等于碼元速率）

Token6：Operator――Sample/Hold――Hold（Hold Value=Last Sample，Gain＝1，對(duì)抽 樣后的值延時(shí)一段時(shí)間，得到恢復(fù)后的數(shù)字基帶信號(hào)）

武漢理工大學(xué)《通信原理》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

Token7：Operator——Logic——Compare（Select comparison：a>=b True Output=1V，F(xiàn)alse Output＝-1V，對(duì)抽樣值進(jìn)行判決比較，得到輸出碼元波形）

Token8：產(chǎn)生正弦信號(hào)，作為比較器的另一個(gè)比較輸入（振幅＝0V，頻率＝10Hz）這里采用的濾波器為巴特沃斯數(shù)字濾波器，其特性也具有尾部收斂速度較快的特點(diǎn)，只要設(shè)置相應(yīng)的階數(shù)和頻率，就可以消除信道中的噪聲和碼間串?dāng)_，但依舊會(huì)有延時(shí)產(chǎn)生，但延時(shí)較小，可以忽略。在System View中依舊可以采用眼圖來(lái)觀察系統(tǒng)的性能設(shè)計(jì)是否滿足傳輸條件。整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想跟Simulink基本一致，只是在System View中運(yùn)用的較為直白，這里不再敘述。模塊功能分析

5.1 用Simulink設(shè)計(jì)系統(tǒng)

模塊的分類以及功能設(shè)計(jì)已在第3部分中加以說(shuō)明，下面結(jié)合每部分的波形來(lái)對(duì)相應(yīng)模塊進(jìn)行分析。

1）信源模塊：調(diào)試點(diǎn)波形如圖11所示。

圖11 信源模塊調(diào)試點(diǎn)波形

由波形可知該模塊可產(chǎn)生曼徹斯特雙相碼。

2）收發(fā)濾波器和信道模塊：本模塊包含了兩個(gè)濾波器和一個(gè)信道，為了展現(xiàn)個(gè)部分功能，共引入了4路信號(hào)波形，用來(lái)觀察信號(hào)從發(fā)送到接收的整個(gè)狀態(tài)，包括延時(shí)、波形轉(zhuǎn)換，同時(shí)可以觀察到濾波器和信道的性能是否滿足設(shè)計(jì)要求。這四個(gè)信號(hào)波形分別為發(fā)送濾波器前的發(fā)送信號(hào)

1、經(jīng)過(guò)發(fā)送濾波器的信號(hào)

2、經(jīng)過(guò)信道的信號(hào)

3、經(jīng)過(guò)接收濾波器的信號(hào)4。調(diào)試點(diǎn)波形如圖12所示。

武漢理工大學(xué)《通信原理》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

圖12 收發(fā)濾波器和信道模塊調(diào)試點(diǎn)波形

通過(guò)各點(diǎn)波形可以看出發(fā)送接收濾波器相比較前一個(gè)波形均有延時(shí)，經(jīng)過(guò)高斯信道后波形明顯增加了噪聲，有一些雜波，在經(jīng)過(guò)接受濾波器后被消除。該模塊大大減弱了信號(hào)傳輸過(guò)程中所會(huì)遇到的碼間串?dāng)_和噪聲問(wèn)題的影響。這一性能可通過(guò)眼圖觀察出來(lái)。

3）抽樣判決模塊：將信道接收到的信號(hào)通過(guò)抽樣判決輸出，各點(diǎn)波形如圖13所示。

圖13 抽樣判決模塊調(diào)試點(diǎn)波形

通過(guò)各點(diǎn)的波形可以看出在接收到的信號(hào)經(jīng)過(guò)判決門(mén)限判決后需要經(jīng)過(guò)不止一次的分時(shí)分頻，為了結(jié)果的更精確，需進(jìn)行多次采集，最后可判決出正確的波形。

5.2 用System View設(shè)計(jì)系統(tǒng)

采用此種方法的中間點(diǎn)波形如圖14所示。

武漢理工大學(xué)《通信原理》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

圖14 System View各點(diǎn)調(diào)試波形圖

通過(guò)各個(gè)調(diào)試點(diǎn)的波形可以看出其對(duì)應(yīng)的功能，因?yàn)榍懊婊窘榻B，這里不再述說(shuō)。通過(guò)波形可以發(fā)現(xiàn)，信號(hào)在通過(guò)巴特沃斯濾波器后產(chǎn)生了一些延時(shí)，這可能是由濾波器本身的特性而導(dǎo)致的。而通過(guò)采樣后的波形可以看出明顯的門(mén)限電平為“0”，可以判別出信號(hào)的原始碼型。

武漢理工大學(xué)《通信原理》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 調(diào)試過(guò)程及結(jié)論

6.1 Simulink調(diào)試

6.1.1 Simulink調(diào)試結(jié)果

系統(tǒng)最終解碼與原碼波形如圖15所示。

圖15 最終調(diào)試波形1

在原碼后添加一個(gè)10ms的延時(shí)函數(shù)器件，輸出波形如圖16所示。

圖16 最終調(diào)試波形2

武漢理工大學(xué)《通信原理》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

用眼圖來(lái)觀察信道傳輸后的性能，在接收濾波器后添加眼圖，視圖如圖17所示。

圖17 眼圖示意圖

最后輸出信號(hào)的頻譜圖如圖18所示。

圖18 輸出信號(hào)頻譜圖

誤碼率的計(jì)算值如圖19所示，此時(shí)高斯噪聲的大小約為50dB。

武漢理工大學(xué)《通信原理》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

圖19 誤碼率計(jì)算

6.1.2 Simulink調(diào)試結(jié)論

通過(guò)波形比較、眼圖以及信號(hào)頻譜圖可以得出以下結(jié)論：

1）系統(tǒng)解碼相對(duì)原碼延時(shí)了10ms的時(shí)長(zhǎng)，延時(shí)主要受兩個(gè)升余弦濾波器的影響； 2）在信道傳輸信號(hào)后，眼圖的眼睛張開(kāi)較大，沒(méi)有過(guò)零點(diǎn)失真，噪聲也基本沒(méi)有，說(shuō)明信道模塊設(shè)計(jì)性能基本滿足要求；

3）系統(tǒng)的誤碼率為0.004498，在2001個(gè)碼元中有9個(gè)錯(cuò)碼，誤碼率很小但不為零，說(shuō)明在解碼的過(guò)程中受到了系統(tǒng)噪聲的干擾，由于誤碼率較小，基本可認(rèn)為達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

6.2 System View調(diào)試

6.2.1 System View調(diào)試結(jié)果

系統(tǒng)最后輸出的解碼與原碼波形如圖20所示。

圖20 最終調(diào)試波形

武漢理工大學(xué)《通信原理》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

在濾波器后觀察眼圖，視圖如圖21所示。

圖21 眼圖示意圖

輸出信號(hào)頻譜圖如圖22所示。

圖22 輸出信號(hào)頻譜圖

6.2.2 System View調(diào)試結(jié)論

通過(guò)波形和眼圖，可以得出以下結(jié)論：

1）系統(tǒng)解碼相對(duì)原碼有延時(shí)，但時(shí)長(zhǎng)很短，為10e-3級(jí)別，延時(shí)主要受巴特沃斯濾波器的影響；

2）通過(guò)對(duì)眼圖的觀察，可以發(fā)現(xiàn)眼圖張開(kāi)較大，但有少部分雜亂的線，說(shuō)明存在噪聲，但通過(guò)波形來(lái)看，幾乎沒(méi)有失真。

3）整個(gè)系統(tǒng)性能調(diào)節(jié)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

武漢理工大學(xué)《通信原理》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

6.3 兩種方案性能對(duì)比

通過(guò)調(diào)試觀察波形、眼圖以及頻譜圖，對(duì)比兩個(gè)方案的總體系統(tǒng)性能，可以發(fā)現(xiàn)，在Simulink中設(shè)計(jì)的系統(tǒng)性能較為良好，我認(rèn)為原因在于濾波器的設(shè)計(jì)，在Simulink中采用的是升余弦濾波器，更有助于實(shí)現(xiàn)無(wú)碼間串?dāng)_傳輸，巴特沃斯濾波器雖然尾部收斂也比較快，但是對(duì)于數(shù)字基帶傳輸?shù)男阅懿蝗缟嘞覟V波器。參考文獻(xiàn)

[1] 樊昌信，曹麗娜.《通信原理（第6版）》.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2008.[2] 陳星，劉斌.SystemView通信原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo).北京航空航天大學(xué)電子工程系內(nèi)部講義，1997.

第三篇：801_通信系統(tǒng)原理

801--《通信系統(tǒng)原理》

一、基本要求

通信原理是通信和信號(hào)處理等專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程，它系統(tǒng)講述了通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論和應(yīng)用知識(shí)。本課程要求考生掌握通信的基礎(chǔ)理論、原理框圖和基本計(jì)算分析能力，具有一定的解決實(shí)際問(wèn)題的能力。重點(diǎn)考查考生對(duì)通信系統(tǒng)各組成部分、原理框圖、基本概念和常識(shí)的理解及掌握情況，要求考生掌握基本的系統(tǒng)性能分析和計(jì)算方法。

二、考試范圍

1、通信系統(tǒng)模型和主要性能指標(biāo)（通信的常識(shí)和框圖）;

2、隨機(jī)過(guò)程（廣義平穩(wěn)性，功率譜，自相關(guān)，高斯噪聲）；

3、信道模型和特性、信息論基本概念和信道容量的概念(恒參信道、隨參信道、香農(nóng)公式)；

4、模擬調(diào)制（AM,DSB,SSB,VSB,FM）；

5、數(shù)字基帶傳輸(無(wú)碼間干擾條件、線路碼、均衡常識(shí))；

6、數(shù)字載波調(diào)制（二進(jìn)制調(diào)制、QPSK、QAM）；

7、模擬信號(hào)的數(shù)字化(均勻量化、非均勻量化、A律13折線量化編碼)；

8、數(shù)字信號(hào)的最佳接收（最佳接收準(zhǔn)則、匹配濾波器）；

9、差錯(cuò)控制編碼（線性分組碼常識(shí)）；

10、同步原理（載波同步、位同步及幀同步常識(shí)）。

三、出題形式

1、選擇題(涵蓋較廣,包括通信常識(shí)、小計(jì)算、概念)；

2、簡(jiǎn)答題（簡(jiǎn)要回答通信原理的知識(shí)，包括分析、作圖等）；

3、綜合性大題（包括框圖、計(jì)算分析、應(yīng)用題等）。

第四篇：通信原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告(FSK)

2FSK系統(tǒng)的調(diào)制與解調(diào)

（一）課程設(shè)計(jì)目的：

1.培養(yǎng)自己綜合運(yùn)用理論知識(shí)解決問(wèn)題的能力。

2.學(xué)會(huì)應(yīng)用Matlab的Simulink工具對(duì)通信系統(tǒng)進(jìn)行仿真。3.培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力與創(chuàng)新思維。4.讓學(xué)生初步掌握如何撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告。

（二）設(shè)計(jì)要求與內(nèi)容：

1).設(shè)計(jì)內(nèi)容：

完成2FSK系統(tǒng)，調(diào)制方法為開(kāi)關(guān)法，解調(diào)法為相干解調(diào)。

2).設(shè)計(jì)要求：

（1）設(shè)計(jì)2FSK系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)的原理圖。

（2）根據(jù)通信原理，設(shè)計(jì)出各個(gè)模塊的參數(shù)（包括低通濾波器、帶通濾波器、基帶信號(hào)、載波信號(hào)、高斯白噪聲等）。

（3）觀察仿真結(jié)果并進(jìn)行波形分析（中間波形變化、眼圖）。（4）分析計(jì)算影響系統(tǒng)性能的因素。

（三）設(shè)計(jì)步驟

1).2FSK系統(tǒng)原理圖：

2).各個(gè)模塊具體參數(shù)：

（1）.正弦波發(fā)生器1：

（2）.正弦波發(fā)生器2：

（3）.高斯白噪聲：

（5）帶通通濾波器2：

4）.帶通通濾波器1：

6）.低通通濾波器1：

（（（7）帶通濾波器2：

（8）.判決器：

3).仿真結(jié)果及波形分析：

（1）基帶信號(hào)：

（2）調(diào)制信號(hào)1：

（3）調(diào)制信號(hào)2：

（4）調(diào)制后信號(hào)：

（5）加了噪聲的信號(hào)：

（6）經(jīng)過(guò)帶通濾波器1后：

（7）經(jīng)過(guò)帶通濾波器2后：

（8）經(jīng)過(guò)低通濾波器1后：

（9）經(jīng)過(guò)低通濾波器2后：

（10）解調(diào)后的信號(hào)：

（11）經(jīng)判決器解調(diào)后的信號(hào)：

（12）眼圖：

（四）分析誤碼率：

1r Pe?erfc()22r =A2?22

由A=1

?=0.05

? r =10 2pe=8.50036660252034*10?4

（五）設(shè)計(jì)心得體會(huì)：

從設(shè)計(jì)中檢驗(yàn)我所學(xué)的理論知識(shí)到底有多少，鞏固已經(jīng)學(xué)會(huì)的，不斷學(xué)習(xí)我們所遺漏的新知識(shí)，把這門(mén)課學(xué)的扎實(shí)。

第五篇：通信原理教案 實(shí)驗(yàn)五 FSK調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)五 FSK 調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)

(理論課:教材第七章P180--185）

實(shí) 驗(yàn) 內(nèi) 容

1.頻率鍵控（FSK）調(diào)制實(shí)驗(yàn) 2.頻率鍵控（FSK）解調(diào)實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.理解FSK調(diào)制的工作原理及電路組成。2.理解利用鎖相環(huán)解調(diào)FSK的原理和實(shí)現(xiàn)方法。

二、實(shí)驗(yàn)電路工作原理

TP901 TP904TP90832KHz選頻 32KHz方波12TP906TP907輸出時(shí)鐘K901D/A TP902模相FSKTP909擬加12解調(diào)整 開(kāi)器(4046形16KHz方波12關(guān)FSK調(diào)制輸出鎖相環(huán)輸 K902D/AK906解調(diào))出 TP903TP90

5PN2K1 F832K904WMCLK 213WMDATA

K903

圖2-1 FSK調(diào)制解調(diào)電原理框圖

數(shù)字頻率調(diào)制是數(shù)據(jù)通信中使用較早的一種通信方式。由于這種調(diào)制解調(diào)方式容易實(shí)現(xiàn)，抗噪聲和抗衰減性能較強(qiáng)，因此在中低速數(shù)據(jù)傳輸通信系統(tǒng)中得到了較為廣泛的應(yīng)用。

數(shù)字調(diào)頻又可稱作移頻鍵控FSK，它是利用載頻頻率變化來(lái)傳遞數(shù)字信息。數(shù)字調(diào)頻信號(hào)可以分為相位離散和相位連續(xù)兩種情形。若兩個(gè)振蕩頻率分別由不同的獨(dú)立振蕩器提供，它們之間相位互不相關(guān)，這就叫相位離散的數(shù)字調(diào)頻信號(hào)；若兩個(gè)振蕩頻率由同一振蕩信號(hào)源提供，只是對(duì)其中一個(gè)載頻進(jìn)行分頻，這樣產(chǎn)生的兩個(gè)載頻就是相位連續(xù)的數(shù)字調(diào)頻信號(hào)。

本實(shí)驗(yàn)電路中，由實(shí)驗(yàn)一提供的載頻頻率經(jīng)過(guò)本實(shí)驗(yàn)電路分頻而得到的兩個(gè)不同頻率的載頻信號(hào)，則為相位連續(xù)的數(shù)字調(diào)頻信號(hào)。

（一）FSK調(diào)制電路工作原理

FSK調(diào)制解調(diào)電原理框圖，如圖2-1所示；圖2-2是它的調(diào)制電路電原理圖。

輸入的基帶信號(hào)由轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)K904轉(zhuǎn)接后分成兩路，一路控制f1=32KHz的載頻，另一路經(jīng)倒相去控制f2=16KHz的載頻。當(dāng)基帶信號(hào)為“1”時(shí)，模擬開(kāi)關(guān)1打開(kāi)，模擬開(kāi)關(guān)2關(guān)閉，此時(shí)輸出f1=32KHz，當(dāng)基帶信號(hào)為“0”時(shí)，模擬開(kāi)關(guān)1關(guān)閉，模擬開(kāi)關(guān)2開(kāi)通。此時(shí)輸出f2=16KHz，于是可在輸出端得到已調(diào)的FSK信號(hào)。

電路中的兩路載頻(f1、f2）由內(nèi)時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生，經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)K901，K902送入。兩路載頻分別經(jīng)射隨、選頻濾波、射隨、再送至模擬開(kāi)關(guān)U901∶A與U901∶B(4066)。

（二）FSK解調(diào)電路工作原理 FSK集成電路模擬鎖相環(huán)解調(diào)器由于性能優(yōu)越，價(jià)格低廉，體積小，所以得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。解調(diào)電路電原理圖如圖2-3所示。

FSK集成電路模擬鎖相環(huán)解調(diào)器的工作原理是十分簡(jiǎn)單的，只要在設(shè)計(jì)鎖相環(huán)時(shí)，使

它鎖定在FSK的一個(gè)載頻f1上，對(duì)應(yīng)輸出高電平，而對(duì)另一載頻f2失鎖，對(duì)應(yīng)輸出低電平，那末在鎖相環(huán)路濾波器輸出端就可以得到解調(diào)的基帶信號(hào)序列。

FSK鎖相環(huán)解調(diào)器中的集成鎖相環(huán)選用了MC14046。

壓控振蕩器的中心頻率設(shè)計(jì)在32KHz。圖2-3中R924、R925、CA901主要用來(lái)確定壓控振蕩器的振蕩頻率。R929、C904構(gòu)成外接低通濾波器，其參數(shù)選擇要滿足環(huán)路性能指標(biāo)的要求。從要求環(huán)路能快速捕捉、迅速鎖定來(lái)看，低通濾波器的通帶要寬些；從提高環(huán)路的跟蹤特性來(lái)看，低通濾波器的通帶又要窄些。因此電路設(shè)計(jì)應(yīng)在滿足捕捉時(shí)間前提下，盡量減小環(huán)路低通濾波器的帶寬。

當(dāng)輸入信號(hào)為16KHz時(shí)，環(huán)路失鎖。此時(shí)環(huán)路對(duì)16KHz載頻的跟蹤破壞?？梢?jiàn)，環(huán)路對(duì)32KHz載頻鎖定時(shí)輸出高電平，對(duì)16KHz載頻失鎖時(shí)就輸出低電平。只要適當(dāng)選擇環(huán)路參數(shù)，使它對(duì)32KHz鎖定，對(duì)16KHz失鎖，則在解調(diào)器輸出端就得到解調(diào)輸出的基帶信號(hào)序列。關(guān)于FSK調(diào)制原理波形見(jiàn)圖2-4所示。

三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

測(cè)試FSK調(diào)制解調(diào)電路TP901—TP909各測(cè)量點(diǎn)波形，并作詳細(xì)分析。

1．按下按鍵開(kāi)關(guān)： K01、K02、K900。

2．跳線開(kāi)關(guān)設(shè)置： K9012–

3、K9022–3。K903:1-2 3 K9041–

2、2KHz的偽隨機(jī)碼，碼序列為：*** 做FSK解調(diào)實(shí)驗(yàn)時(shí)，K9041–

2、K9031–2。K905：1－2 3－4K906:2-3 K907:1-2 3．在CA901插上電容，使壓控振蕩器工作在32KHz，電容在1800Pf?2400Pf之間。

4．注意選擇不同的數(shù)字基帶信號(hào)的速率。有1110010碼(2KHz)、1010交替碼(8KHz)。由信號(hào)轉(zhuǎn)接開(kāi)關(guān)K904進(jìn)行選擇。

5．接通開(kāi)關(guān)K906“2”和“3”腳，輸入FSK信號(hào)給解調(diào)電路，注意觀察“1”“0”碼內(nèi)所含載波的數(shù)目。

6．觀察FSK解調(diào)輸出TP907～TP909波形，并作記錄，并同時(shí)觀察FSK調(diào)制端的基帶信號(hào)，比較兩者波形，觀察是否有失真。

四、測(cè)量點(diǎn)說(shuō)明

TP901：32KHz載頻信號(hào)，由K901的1與2相連，可調(diào)節(jié)電位器W901改變幅度。

TP902：16KHz載頻信號(hào)，由K902的1與2相連，可調(diào)節(jié)電位器W902改變幅度。

TP903：作為F = 2KHz或8KHz的數(shù)字基帶信碼信號(hào)輸入，由開(kāi)關(guān)K904決定。K904 的1與2相連：碼元速率為2KHz的***碼；K904的2與3相連：碼元速率為8KHz的10101010碼。

TP904：32KHz基帶FSK調(diào)制信號(hào)輸出。TP905：16KHz基帶FSK調(diào)制信號(hào)輸出。

TP906：FSK調(diào)制信號(hào)疊加后輸出，送到FSK解調(diào)電路的由輸入開(kāi)關(guān)K905控制。

TP907：FSK解調(diào)信號(hào)輸入。由FSK解調(diào)電路的輸入開(kāi)關(guān)K906的2與3腳接入

TP908：FSK解調(diào)電路工作時(shí)鐘，正常工作時(shí)應(yīng)為32KHz左右，頻偏不大于2KHz，若有偏差，可調(diào)節(jié)電位器W903或W904和改變CA901的電容4 值。

TP909：FSK解調(diào)信號(hào)輸出，即數(shù)字基帶信碼信號(hào)輸出，波形同TP903。注：在FSK解調(diào)時(shí)，K904只能是1與2相連，即解調(diào)出碼元速率為2KHz的***碼。K904的2與3腳不能相連，否則FSK解調(diào)電路解調(diào)不出此時(shí)的數(shù)字基帶信碼信號(hào)，因?yàn)榇藭r(shí)F = 8KHz，fc2 = 16KHz，所以不滿足4F ≤ fc1的關(guān)系，因?yàn)榇藭r(shí)它們的頻譜重疊了。所以在此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)做完后，應(yīng)注意把開(kāi)關(guān)K904設(shè)置成1與2相連接的位置上。

五、討論思考題

1.畫(huà)出測(cè)試點(diǎn)的各點(diǎn)波形。

2.寫(xiě)出改變4046的哪些外圍元件參數(shù)對(duì)其解調(diào)正確輸出有影響? 3.采用鎖相環(huán)解調(diào)時(shí)，其輸出信號(hào)序列與發(fā)送信號(hào)序列相比有否產(chǎn)生延遲?

六、實(shí)測(cè)各點(diǎn)波形

1、FSK頻率鍵控調(diào)制電路的工作波形

（上圖）：TP901：32KHz載頻信號(hào)（下圖）：TP902：16KHz載頻信號(hào)

TP903： 2KHz數(shù)字基帶信碼信號(hào)

圖理原電路電制調(diào)KSF 2－2圖 8

圖理原電路電調(diào)解KSF 3－2圖 TP9010t32KHz載頻fC1輸入TP9020t16KHz載頻fC2輸入TP9030TP9041110010tt信碼032KHz載頻fC1輸出TP9050t16KHz載頻fC2輸出TP9060t合路后FSK輸出 圖2-4 FSK調(diào)制原理波形圖

上圖 TP904：32KHz載頻FSK調(diào)制信號(hào) K905 1-2 3-4 全部斷開(kāi)后測(cè)出 下圖 TP905：16KHz載頻FSK調(diào)制信號(hào)

TP906：FSK調(diào)制疊加后輸出信號(hào) K905 1-2 3-4 測(cè)出

2、FSK頻率鍵控解調(diào)電路的工作波形 K906 2-3

TP907：FSK解調(diào)信號(hào)輸入。同TP906 10

TP908：FSK解調(diào)電路32KHz工作時(shí)鐘，TP909：FSK解調(diào)輸出 的2KHz數(shù)字基帶信碼 同TP903