北京邮电大学实验报告题目：基于SYSTEMVIEW通信原理实验报告班级：专业：姓名成绩：目录实验一验证抽样定理 (3)一、实验目的 (3)二、实验原理 (3)三、实验步骤 (4)四、实验结果 (5)4.1抽样速率fs=10Hz(小于2fm)： (5)4.2抽样速率fs=28Hz(等于2fm)： (6)4.3抽样速率fs=56Hz(大于2fm)： (7)五、实验讨论 (7)六、实验建议和意见 (8)实验二验证奈奎斯特第一准则 (8)一、实验目的 (8)二、实验原理 (8)2.1奈奎斯特第一准则 (8)2.2升余弦滤波器 (9)三、实验步骤 (9)四、实验结果 (10)4.1Rate为奈奎斯特速率（100Hz），无噪声 (11)4.2改变信源速率Rate，无噪声 (12)4.2.1Rate = 50 Hz (12)4.2.2Rate = 150 Hz (13)4.2.3Rate = 200 Hz (14)4.3Rate为奈奎斯特速率(100Hz)时，加入噪声 (15)4.3.1标准差Std Dev = 0.2V (15)4.3.2标准差Std Dev = 2V (16)4.3.3标准差Std Dev = 5V (17)五、实验讨论 (17)六、实验建议和意见 (18)实验三16QAM调制与解调 (18)一、实验目的 (18)二、实验原理 (18)2.1矩形MQAM信号星座 (19)2.2矩形星座MQAM信号的产生 (19)2.3矩形星座MQAM信号的解调 (19)三、实验步骤 (20)四、实验结果 (21)4.1带宽Fc=10Hz，无噪声 (21)4.2带宽Fc=10Hz，加入噪声 (22)4.2.1标准差Std Dev = 0.2V (22)4.2.2标准差Std Dev = 5V (23)4.3改变带宽，有噪声 (24)4.3.1带宽Fc=20Hz（2倍），噪声标准差Std Dev = 0.2V (24)4.4增大发送功率，有噪声 (25)4.4.1基带信号幅度Amp = 20v，噪声标准差Std Dev = 1V (25)五、实验讨论 (26)六、实验建议和意见 (27)实验一验证抽样定理一、实验目的1)验证抽样定理。

2)降低或提高抽样频率，观察对系统的影响。

二、实验原理抽样定理：设时间连续信号f（t），其最高截止频率为f m，如果用时间间隔为T<=1/2f m 的开关信号对f（t）进行抽样时，则f（t）就可被样值信号唯一地表示。

抽样定理示意图：不满足抽样定理，发生频域混叠现象：从图中可以看出，当fs≥2fm时，不会发生频域混叠现象，使用一个匹配的低通滤波器即可无失真的恢复出原信号，当fs<2fm时，会发生频域混叠现象，无法将原信号恢复出来。

三、实验步骤1)要求三个基带信号相加后抽样，然后通过低通滤波器恢复出原信号。

2)连接各模块完成系统，同时在必要输出端设置观察窗。

模块连线图：3)设置各模块参数。

4)观察基带信号、抽样后的信号、最终恢复的信号波形。

四、实验结果基带信号最高频率f m= 14Hz。

其中，最上面的图为基带信号波形，中间图为抽样后的信号波形，最下面的图为最终恢复的信号波形。

4.1抽样速率f s=10Hz(小于2f m)：s m低通滤波器阶数改为10时：s m五、实验讨论从实验结果可以看出：➢当fs < 2f m时，不满足抽样定理，可以看到输出信号发生较大的失真。

由于出现了频域混叠现象，已经无法恢复出原信号。

➢当fs = 2fm时，满足抽样定理，理论上可以无失真地恢复出原信号。

但观察结果图，低通滤波器的阶数为3时，恢复信号出现了明显的失真，为10阶时仍有部分失真的情况。

由于采样频率为临界值2fm，在滤波器的带外特性不好，衰减过慢的时候，高频的信号不能保证完全滤除，在非理想的条件下，恢复出的信号也会出现失真。

➢当fs > 2fm时，满足抽样定理，可以由抽样序列唯一地恢复出原信号，可以看到，恢复出的信号与原信号基本一致，只是幅度值存在微小的差异。

由于实验中，使用的抽样信号是用脉宽很小的方波去逼近冲激信号，但仍不是理想的冲激信号，能基本地恢复出原信号，但会存在微小差异。

可以得出结论：理想抽样应满足抽样定理，即fs≥2fm的要求。

抽样后的波形图近似为冲激信号，且其包络图形为原基带信号波形图。

抽样后的信号通过低通滤波器后，恢复出的信号波形与原基带信号相同。

本次实验使我加深了对抽样定理的理解，并且初步掌握了SystemView的使用，对于通信原理课程内容的理解带来很大的帮助。

六、实验建议和意见1)第一次课的时候，老师讲解了systemview软件的基本使用方法，并告诉了我们实验所用到的模块的参数设置方法、设计电路图的连线方式等，不需要提前预习实验内容。

但弊端是到了第二次课的时候，会把有些模块的参数设置方法忘了，虽然老师说如果有软件使用的问题可以随时问她，但是老麻烦老师，感觉挺不好意思的。

建议能像硬件实验那样，也出一本简略的软件使用手册。

2)实验中可以增加研究滤波器特性对恢复出的信号的影响。

3)实验是从时域的角度观察波形来验证抽样定理的，可以补充从频域的角度观察验证抽样定理的实验。

实验二验证奈奎斯特第一准则一、实验目的1)验证奈奎斯特第一准则，观察当系统不符合奈奎斯特准则时，出现的码间干扰现象2)理解无码间干扰数字基带信号的传输3)掌握升余弦滚降滤波器的特性；4)通过时域波形分析系统性能。

二、实验原理2.1奈奎斯特第一准则奈奎斯特第一准则提出：只要信号经过整形后能够在抽样点保持不变，即使其波形已经发生了变化，也能够在抽样判决后恢复原始的信号，因为信息完全携带在抽样点幅度上。

设从波形成形输入到接收端的滤波器输出的整个传送过程的传递函数为x(t)，则无码间干扰基带传输的奈奎斯特准则的充要条件为：x(nT S)={1 n=00 n≠0x(t)的傅里叶变换X(f)满足：∑X(f+mT s)=T s∞m=−∞奈奎斯特准则还指出了信道带宽W与符号速率R s的关系。

无码间干扰传输的最大符号速率R s=1T S=2W，称此传输速率为奈奎斯特速率。

所以，需满足R s<2W。

2.2升余弦滤波器在实际应用中，升余弦滤波器的严格限频特性，是物理不可实现的，然而由于0<a≤1升余弦滤波器频率特性的平滑性，使得有可能用物理可实现滤波器近似实现此频率特性，所以在实际的限带数字通信系统中广泛采用0<a≤1升余弦滤波器。

若a>0，x(t)的尾巴是随时间以1/t3衰减，所以在实际采样时刻与最佳采样时刻存在偏差，即具有定时误差时，它在实际采样点所引起的码间干扰比a=0时的小。

升余弦滤波器的带宽W与符号速率R s的关系：W=1+a2R s三、实验步骤1)根据奈奎斯特准则，设计实现验证奈奎斯特第一准则的仿真系统，同时在必要输出端设置观察窗。

基带数据在输入信道以前，先通过一个升余弦滚降滤波器（图符2）整型，以保证信号有较高的功率而无码间干扰；低通滤波器（图符5）来近似模拟理想的传输信道，为验证奈奎斯特第一准则，将传输带宽设置为信源速率的一半，即奈奎斯特带宽。

模块连线图：2) 设置各模块参数：3) 信道带宽不变（B=50Hz ），在无噪声的情况下，分别观察输入信号与输出信号的波形，并观察眼图； 4) 信道带宽不变，在无噪声的情况下，提高信源速率Rate ，观察输入与输出信号波形变化，并观察眼图；5) 信道带宽不变，加入噪声，逐渐加大噪声标准差Std Dev ，观察输入与输出信号波形变化，并观察眼图。

四、 实验结果其中，黄线为输入信号，绿线为输出信号。

图形编号 功能参数Token0 基带信号-PN 序列幅度Amp = 1 v ；信息速率Rate = 100Hz 维数Levels = 2；相位 Phase = 0 deg Token 1 延时器延时Delay=0.028 secToken 2 升余弦滤波器 带宽Symbol Rate = 100 Hz 升余弦系数Roll-Off Factor = 0Token 4 高斯噪声 标准差Std Dev = 0 v ；均值 Mean = 0 v ； Token 5 LowPass FIR 理想信道 带宽Fc = 50 Hz ； (取信源速率的一半) Token 6 采样 采样速率Rate=1000HzToken 7判决Gate Delay=0sec , Threshold=0V, TRUE OUTPUT=1V, FALSE OUTPUT=-1V4.1Rate为奈奎斯特速率（100Hz），无噪声4.2改变信源速率Rate，无噪声4.2.1Rate = 50 Hz4.3Rate为奈奎斯特速率(100Hz)时，加入噪声4.3.1标准差Std Dev = 0.2V五、实验讨论1)在信道带宽B = 50Hz条件下，Rate = 100Hz，即为奈奎斯特速率时，首先在无噪声的情况下，分别观察输入信号与输出信号特性，发现输入信号与输出信号波形基本一致，眼图的眼睛张开度很大，判决门限位置清晰，无码间干扰，验证了奈奎斯特第一准则。

2)只改变信源速率Rate，可以看到：➢Rate = 50Hz，即信源速率小于奈奎斯特速率时，输入信号与输出信号波形基本一致。

➢Rate = 150Hz、200Hz，即信源速率大于奈奎斯特速率时，输入信号与输出信号波形差别很大，有码间干扰造成的误码；Rate越大，眼图中的眼睛从大部分闭合，到几乎完全闭合，表明码间干扰十分严重。

3)只加入噪声，可以看到：➢噪声标准差Std Dev = 0.2V时，输入信号与输出信号波形没有出现太大的差别，但仍能看出有轻微的干扰；而从眼图中可以更直观地看出噪声干扰，最佳采样时刻处眼睛的张开度变小了一些。

➢噪声标准差Std Dev =2V、5V时，输入信号与输出信号波形有明显的差别，；眼图中，在最佳采样时刻处，眼睛完全闭合，表明系统受到的噪声干扰很大。

综上所述，可以得出结论：实验结果验证了奈奎斯特第一准则。

信源速率不大于2倍带宽时，基带信号通过限带信道不会受到码间干扰，可以无误码地恢复原信号；信源速率大于2倍带宽时，基带信号通过限带信道会受到码间干扰，无法恢复出无干扰的原信号。

加入噪声幅度较小时，信号仍能正常传输，当加入噪声幅度较大时，有明显的噪声干扰，信号不能正常传输。

噪声越严重，解调输出误码率越高。

六、实验建议和意见1)可在改变滚降系数a的情况下，观察输入输出波形的变化。

2)在做实验的过程中，我发现我和其他同学们普遍对眼图这部分知识不是很了解，可能因为理论课上老师并没有详细讲解。

我在调眼图波形的时候，不是很清楚理想的眼图波形应该是什么样的，问了周围的同学也没有得到确定的答案，费了不少时间。