通原实验数字基带系统
成绩
西安邮电大学
《通信原理》软件仿真实验报告
实验名称：数字基带系统
院系：通信与信息工程学院
专业班级：通工1005班
学生姓名：郑灏
学号：03101150 （班内序号）04
指导教师：张明远
报告日期：2012年9月8日
●实验目的：
1、熟悉仿真环境；
2、掌握数字基带信号的常用波形与功率谱密度；
3*、掌握奈奎斯特第一准则与码间干扰的消除；
4*、掌握眼图及其性能参数。
●仿真设计电路及系统参数设置：
1、模拟图一
时间参数：No. of Samples = 4096；Sample Rate = 2000Hz
Rate = 100Hz；
双极性码Amp = 10V；单极性码Amp = 10V，Offset = 10V；
功率谱密度选择（dBm/Hz 1 ohm）；
用于采样的矩形脉冲序列幅度1V，频率100Hz；脉宽0.005s（占空比50%）；
2、模拟图二
图符0为Rate = 100Hz，Amp = 10V的双极性不归零码
通带增益0dB，阻带增益-40dB；
归一化最低截止频率10Hz/2000Hz = 0.005；
归一化最高截止频率190Hz/2000Hz = 0.095；
分别记录信源与信宿的眼图，时间参数如下：
Start = 0.02s，Length = 0.05s；
仿真波形及实验分析：
1、记录单、双极性不归零码的波形与功率谱密度
（1）单极性不归零码的波形：矩形波不归零，幅度10V,频率100Hz，Offset=10V
（2）单极性不归零码的功率谱密度：第一零点带宽100H z，可看到明显的直流分量和谐波分量
（3）双极性不归零码的波形：矩形波幅度为10V,频率为100Hz，矩形波不归零
（4）双极性不归零码的功率谱密度：第一零点带宽和传码率在数值上相等，为100Hz
2、记录单、双极性归零码的波形与功率谱密度
（1）单极性归零码的波形与功率谱密度：矩形波归零，幅度10V，频率100Hz，Offset=10，第一零点带宽200Hz
（2）单极性归零码的功率谱密度
（3）双极性归零码的波形：矩形波归零，幅度10V，频率100Hz，占空比50%，第一零点带宽200Hz
（4）双极性归零码的功率谱密度
3、改变采样脉冲的占空比为25%，观察并记录归零码波形与功率谱密度的变化（1）单极性归零
（2）双极性归零
4、观察记录眼图信源眼图
信宿眼图
5.将归一化最低截止频率20Hz/2000Hz = 0.01；
归一化最高截止频率380Hz/2000Hz = 0.19所得信宿眼图。
6、在FIR低通滤波器前加入高斯白噪声Density in 1 ohm = 0.001W/Hz
7、改变高斯白噪声的功率谱密度Density in 1 ohm = 0.01W/Hz
改变高斯白噪声的功率谱密度Density in 1 ohm = 0.1W/Hz
实验心得
本次试验内容对上学期所学数字基带系统部分进行了复习和实际验证。
单极性波：用正和零电平脉冲分别表示代码“1”和“0”。
特点：极性单一。
缺点：有直流和丰富的低频分量，不适应有交流耦合的远距离传输；且抽样判决电平与信号幅度有关，易受信道特性变化的影响。
双极性波形：用正、负电平脉冲分别表示代码“1”和“0”。
特点：等概时无直流，有利于传输，且判决电平为零值，不受信道特性变化影响。
单极性归零波形：单极性波形的归零形式。
双极性归零波形：兼有双极性和归零波形的特点。
归零：脉冲宽度τ<码元宽度T S.当占空比（τ/T S）为50%时，信号带宽加倍。
非归零波形：脉冲宽度τ=码元宽度T S，即占空比（τ/T S）为100%。
由奈奎斯特第一准则，只要H(ω)在滚降段中心频率处呈奇对称的振幅特性，则必然可以实现无码间串扰传输。
滚降带来的好处：滚降系数α越大，h（t）的拖尾衰减越快，对位定时精度要求越低。
代价是系统带宽增大，频带利用率降低。
在做眼图时，定时误差灵敏度是眼图斜边的斜率，斜率越大，对位定时误差越敏感。
抽样失真反映了抽样时刻上信号受噪声干扰的畸变程度，噪声越强，畸变越严重。
另外，通过具体操作，初步掌握SystemView的基本操作方法。
实验成绩评定一览表
系统设计与模块布局
系统设计合理，模块布局合理，线迹美观清楚
系统设计合理，模块布局较合理，线迹清楚
系统设计、模块布局较合理，线迹较清楚
系统设计基本合理，模块布局较合理，线迹较清楚系统设计不够合理，模块布局较合理，线迹较清楚
参数设置与仿真波形
参数设置合理，仿真波形丰富、准确
参数设置合理，仿真波形较丰富、较准确参数设置较合理，仿真波形较丰富
参数设置较合理，仿真波形无缺失、无重大错误参数设置较合理，仿真波形有缺失
参数设置不够合理，仿真波形有缺失或重大错误
实验分析
实验分析全面、准确、表达流畅
实验分析较全面、基本无误、表述清楚实验分析基本正确、个别地方表述不清实验分析无原则性错误、表述不清楚
实验分析有缺失或存在严重错误
实验成绩。
通信原理 第6章_数字信号的基带传输
功率谱密度为：
T P(f) S
Sa2
fT
(S
)
S
4
2
0．6 0．4 0．25 0．2
0
2．0
单极性不归零
1．5
P= 0．5
1．0
0．5
0．4 0．8 1．2 1．6 2．0 f/fb
0
双极性不归零 P= 0．5
0．4 0．8 1．2 1．6 2．0 f/fb
0．12
0．08 0．0625
0．04
单极性归零 0．0507 半占空P= 0．5
1
Sa2 (m
)
(
f
16
2
16 m
2
mfs )
TS Sa2 (fTS ) 1 ( f ) 1 Sa2 (m ) ( f
16
2 16
16 m奇数
2
mfs )
4、双极性归零码
∵ g1(t)= Gτ(t)， g2(t)= － Gτ(t)，τ=TS /2，
∴
，G2(f)=－ G1(f)
且当信源等概 p=1/2时，单双极性归零码的
差分码或相对码（Differential encoding）： 差分码又称为相对码，特征是：不用电平的绝对值 而用电平的相对变化传0、1符号。
原始代码 1 1 0 1 0 0 1
传号差分码
“1变0不变”，
TS
空号差分码
“0变1不变”
TS
多电平波形
0 0 0 1 0 1 10 0 0 1 1 11
Ts Ts
习题6-1
设二进制符号序列为110010001110，试以 矩形脉冲为例，分别画出相应的单极性波 形，双极性波形，单极性归零波形，双极 性归零波形，二进制差分波形及八电平波 形。
通信原理硬件实验报告(最新-哈工程)
实验报告哈尔滨工程大学教务处制实验一、数字基带信号实验一、实验目的1、了解单极性码、双极性码、归零码、不归零码等基带信号波形特点2、掌握AMI、HDB2的编码规则3、了解HDB3(AMI）编译码集成电路CD22103.二、实验仪器双踪示波器、通信原理VI实验箱一台、M6信源模块三、实验内容1、用示波器观察单极性非归零码（NRZ)、传号交替反转码(AMI)、三阶高密度双极性码（HDB3)、整流后的AMI码及整流后的HDB3码。
2、用示波器观察从HDB3码中和从AMI码中提取位同步信号的电路中有关波形。
3、用示波器观察HDB3、AMI译码输出波形.四、基本原理1、单极性码、双极性码、归零码、不归零码对于传输数字信号来说，最常用的方法是用不同的电压电平来表示两个二进制数字，即数字信号由矩形脉冲组成。
a)单极性不归零码,无电压表示”0"，恒定正电压表示"1”，每个码元时间的中间点是采样时间,判决门限为半幅电平。
b)双极性不归零码，”1"码和"0”码都有电流，”1”为正电流，"0"为负电流，正和负的幅度相等,判决门限为零电平。
c)单极性归零码，当发”1"码时，发出正电流，但持续时间短于一个码元的时间宽度，即发出一个窄脉冲；当发"0"码时，仍然不发送电流。
d)双极性归零码，其中”1"码发正的窄脉冲，”0"码发负的窄脉冲，两个码元的时间间隔可以大于每一个窄脉冲的宽度，取样时间是对准脉冲的中心。
归零码和不归零码、单极性码和双极性码的特点：不归零码在传输中难以确定一位的结束和另一位的开始，需要用某种方法使发送器和接收器之间进行定时或同步；归零码的脉冲较窄，根据脉冲宽度与传输频带宽度成反比的关系,因而归零码在信道上占用的频带较宽。
单极性码会积累直流分量，这样就不能使变压器在数据通信设备和所处环境之间提供良好绝缘的交流耦合，直流分量还会损坏连接点的表面电镀层；双极性码的直流分量大大减少，这对数据传输是很有利的2、AMI、HDB3码特点(1)AMI码我们用“0"和“1”代表传号和空号。
通原实验4-数字调制PSK实验
常认为增加一倍；所以DPSK解调大多采用差厚分德相博干学接收追。求卓越
1.8 2DPSK信号解调
B.相干解调-码变换法电路工作原理
以数字序列 =[101001]为例
发送数据 0 1 0 1 0 0 1
2DPSK
0
载波
这就避免了2PSK中的倒π现象发生，为此得到了广泛的工程应用。 相乘输出
低通输出 由以上分析可知，2DPSK与2PSK的波形不同，他们的同一相位
厚德博学 追求卓越
三、实验应知知识
1.数字移相键控PSK调制的基本原理
数字相位调制又称移相键控，简记PSK,二 进制移相键控记作2PSK。它是利用载波相位 的变化来传送数字信息的。
通常有两种类型：
(1)绝对相移(2PSK或BPSK)
(2)相对相移(差分相移/2DPSK 或DBPSK)
厚德博学 追求卓越
1、2DPSK与2PSK信号有相同的功率谱
2、2DPSK与2PSK信号带宽相同，是基带信号带宽Bs的两倍， 即
3、2DPSK与2PSK信号频带利用率也相同，为
B 2DP SB K 2PS K 厚2德fs博学 追求卓越
1.8 2DPSK信号解调
差分相干解调和相干解调-码变换法，后者又称为极性比较－码 变换法。
Ø切忌无目的地拨弄仪器面板上的开关和按钮。
Ø仪器设备出现问题，请向老师寻求帮助，请勿随便调换配件。 Ø注意仪表允许安全电压（或电流），切勿超过！
当被测量的大小无法估计时，应从仪表的最大量程开始测试，然后逐 渐减小量程。
厚德博学 追求卓越
四、实验内容与步骤
实验用数字调制与解调电路模块的基本组成：
PSK调制解调单元模块电路
通信原理实验
数字通信原理-数字基带传输系统
信道信号 形成器
GT( )
信道 C( )
接收 滤波器
GR( )
同步 提取
抽样 判决器
信道信号形成器用来产生适合于信道传输的基带信号； 信道是允许基带信号通过的媒质； 接收滤波器是用来接收信号和尽可能排除信道噪声和其他干扰的； 抽样判决器则是在噪声背景下用来判定与再生基带信号。
信道信号形成器
把原始基带信号变换成适合于信道传输的基带信号，这种 变换主要是通过码型变换和波形变换来实现的，其目的是 与信道匹配，便于传输，减小码间串扰，利于同步提取和 抽样判决。
第五章
数字信号基带传输
第一节 数字基带传输系统
数字信号 传输方式
数字基带 传输方式
数字频带 传输方式
数字基带传输
• 数字基带传输：具有低通特性的有线信道中，特别是传输 距离不太远的情况下，数字基带信号可以直接传输。直接 传输数字基带信号的方式即数字基带传输。
基带脉冲输入
信道
基带脉冲输出
干扰
数字基带传输系统示意图
数字信号频带传输
数字频带传输：大多数带通型信道，如各种无线信道和光纤信道， 数中传 输。包括调制和解调过程的传输方式称为数字频带传输。
基带脉冲输入
调制器
信道
基带脉冲输出
解调器
干扰
数字频带传输系统示意图
数字基带传输系统组成模型
n(t)
数字 基带信号
信道
• 信道是允许基带信号通过的媒质，通常为有线信道。 • 信道的传输特性通常不满足无失真传输条件，甚至是随
机变化的，信道还会引入噪声。 • 在通信系统的分析中，常常把噪声n(t)等效，集中在信
道中引入。
接收滤波器
• 滤除带外噪声，对信道特性均衡，使输出的基带波形有 利于抽样判决。
湘潭大学通信原理实验第一次
湘潭大学通信原理实验报告书课程名称：通信原理题目：数字基带传输系统的MATLAB仿真模拟信号幅度调制仿真实验学生姓名：唐绪泉学号：2010964530班级：2010级通信工程班指导教师：王仕果2012年12 月实验一数字基带传输系统的MATLAB仿真一、实验目的：1、熟悉和掌握常用的用于通信原理时域仿真分析的MATLAB函数；2、掌握连续时间和离散时间信号的MATLAB产生；3、牢固掌握冲激函数和阶跃函数等函数的概念，掌握卷积表达式及其物理意义，掌握卷积的计算方法、卷积的基本性质；4、掌握利用MATLAB计算卷积的编程方法，并利用所编写的MATLAB程序验证卷积的常用基本性质；5、掌握MATLAB描述通信系统中不同波形的常用方法及有关函数，并学会利用MATLAB求解系统功率谱，绘制相应曲线。
二、实验内容1、编写MATLAB程序产生离散随机信号2、编写MATLAB程序生成连续时间信号3、编写MATLAB程序实现常见特殊信号三、实验原理：从通信的角度来看，通信的过程就是消息的交换和传递的过程。
而从数学的角度来看，信息从一地传送到另一地的整个过程或者各个环节不外乎是一些码或信号的交换过程。
例如信源压缩编码、纠错编码、AMI编码、扰码等属于码层次上的变换，而基带成形、滤波、调制等则是信号层次上的处理。
码的变换是易于用软件来仿真的。
要仿真信号的变换，必须解决信号与信号系统在软件中表示的问题。
3.1 信号及系统在计算机中的表示3.1.1 时域取样及频域取样一般来说，任意信号s(t)是定义在时间区间（-∞，+∞）上的连续函数，但所有计算机的CPU都只能按指令周期离散运行，同时计算机也不能处理（-∞，+∞）这样一个时间段。
为此将把s(t)按区间,22TT⎡⎤−⎢⎥⎣⎦截短为s T(t)，再对s T(t)按时间间隔Δt均匀取样，得到取样点数为：TNtt=Δ (3-1)仿真时用这个样值集合来表示信号s(t)。
显然Δt反映了仿真系统对信号波形的分辨率，Δt越小，则仿真的精确度越高。
通信原理实验报告实验四-时分复用数字基带通信系统
实验四时分复用数字基带通信系统电子二班 044 陈增贤一、实验目的1.掌握时分复用数字基带通信系统的基本原理及数字信号传输过程。
2.掌握位同步信号抖动、帧同步信号错位对数字信号传输的影响。
3.掌握位同步信号、帧同步信号在数字分接中的作用。
二、实验内容1.用数字信源模块、数字终端模块、位同步模块及帧同步模块连成一个理想信道时分复用数字基带通信系统，使系统正常工作。
2.观察位同步信号抖动对数字信号传输的影响。
3.观察帧同步信号错位对数字信号传输的影响。
4.用示波器观察分接后的数据信号、用于数据分接的帧同步信号、位同步信号。
三、基本原理本实验要使用数字终端模块。
1. 数字终端模块工作原理：原理框图如图4-1所示，电原理图如图4-2所示(见附录)。
它输入单极性非归零信号、位同步信号和帧同步信号，把两路数据信号从时分复用信号中分离出来，输出两路串行数据信号和两个8位的并行数据信号。
两个并行信号驱动16个发光二极管，左边8个发光二极管显示第一路数据，右边8个发光二极管显示第二路数据，二极管亮状态表示“1”，熄灭状态表示“0”。
两个串行数据信号码速率为数字源输出信号码速率的1/3。
延迟1延迟2整形延迟3FS-INBS-INS-INFD FD-7FD-15FD-8FD-16BD显示串/并变换串/并变换F2÷3并/串变换并/串变换D2B1F1D1SD-DBD显示B2图4-1 数字终端原理方框图延迟1、延迟2、延迟3、整形及÷3等5个单元可使串/并变换器和并/串变换器的输入信号SD 、位同步信号及帧同步信号满足正确的相位关系，如图4-3所示。
移位寄存器40174把FD 延迟7、8、15、16个码元周期，得到FD-7、FD-15、FD-8（即F1）和FD-16（即F2）等4个帧同步信号。
在FD-7及BD 的作用下，U65（4094）将第一路串行信号变成第一路8位并行信号，在FD-15和BD 作用下，U70（4094）将第二路串行信号变成第二路8位并行信号。
《通信原理实验》AMI、HDB3等实验报告
《通信原理》实验报告一、实验目的1、了解几种常用的数字基带信号的特征和作用。
2、掌握AMI码的编译规则。
3、掌握HDB３码的编译规则。
4、了解滤波法位同步在码变换过程中的作用。
二、实验器材1、主控&信号源模块，2号、3号、13号模块各一块2、双踪示波器一台3、连接线若干三、实验原理1、AMI编译码实验原理框图2、HDB3编译码实验原理框图四、实验步骤实验项目一AMI编译码（归零码实验）１、用示波器分别观测编码输入的数据TH３和编码输出的数据TH１１（AMI输出），观察记录波形，有数字示波器的可以观测编码输出信号频谱，验证AMI编码规则。
时域波形：编码输出信号频谱：注：CH1（上面的波形）为编码输入的数据，CH2（下面的波形）为编码输出的数据。
2、保持示波器测量编码输入数据TH3的通道不变，另一通道测量中间测试点TP5（AMI-A1），观察基带码元的奇数位的变换波形。
注：CH1（上面的波形）为编码输入的数据，CH2（下面的波形）为AMI-A1。
3、保持示波器测量编码输入数据TH3的通道不变，另一通道测量中间测试点TP6（AMI-B1），观察基带码元的偶数位的变换波形。
注：CH1（上面的波形）为编码输入的数据，CH2（下面的波形）为AMI-B1。
4、用示波器减法功能观察AMI-A1与AMI-B1相减后的波形情况，并与AMI编码输出波形相比较。
注：CH1（上面的波形）为AMI-A1，CH2（下面的波形）为AMI-B1，中间的波形为AMI-A1与AMI-B1相减后的情况。
5、用示波器对比观测编码输入的数据和译码输出的数据，观察记录AMI译码波形与输入信号波形。
注：CH1（上面的波形）为编码输入的数据，CH2（下面的波形）为译码输出的数据。
思考：译码过后的信号波形与输入信号波形相比延时多少？1个码元6、用示波器分别观测TP9（AMI-A2）和TP11（AMI-B2），从时域或频域角度了解AMI码经电平变换后的波形情况。
通信原理第5章数字基带传输系统
N
sT (t) sn (t)
n N
为了使频谱分析的物理概念清楚，推导过程简 化，将sT(t)分解成稳态波vT(t)和交变波uT(t)。
24
稳态波：是随机序列s(t)的统计平均分量，
取决于每个码元内出现g1(t)、 g2(t)的概率加 权平均，且每个码元统计平均波形相同，因
此可表示成：
13
2. 双极性不归零码波形（BNRZ）
脉冲的正、负电平分别对应于二进制代码1、0。
特点：当0、 1符号等概出现时无直流分量（幅度相 等、极性相反的双极性波形） 。 接收端判决电平为 0，不受信道特性变化的影响，抗干扰能力较强。双 极性波形有利于在信道中传输。
E
10
-E
14
3. 单极性归零波形（RZ）
f
s
Pg1(t) (1 P)g2 (t) e jms d
f s PG1(m s ) (1 P)G2 (ms )
28
式中
G1(ms ) g1(t)e jmstdt
G2 (ms ) g2 (t)e jmstdt
29
把得到的Cm代回v(t)表达式得
v(t) f s PG1(m s ) (1 P)G2 (m s )e jmst
代码
10
0
Ts
12
此波型不宜传输。因为：
1）有直流分量，一般信道难于传输零频附近的 频率分量。 2）收端判决门限电平与信号功率有关，受信道特 性变化影响，不方便。 3）不能直接用来提取位同步信号，因NRZ连0序 列中不含有位同步信号频率成分。 4）要求传输线路有直流传输能力，即有一根需要 接地。
此波形只适用于计算机内部或极近传输。
信道匹配， 便于传输，减小码间串扰，利于同步提取
通信原理——数字基带传输系统3
s s
系统带宽：
1 B 2Ts
华北水利水电学院信息工程系 王玲
无码间串扰的基带传输特性
冲激响应波形：
h(t)
-4T s
-3Ts -2Ts
-Ts
0
Ts
2Ts 3Ts
4T s
华北水利水电学院信息工程系 王玲
无码间串扰的基带传输特性
因而，通过分析，可以得到以下结论： (1)对于理想低通系统，若Tb=mTs，m∈N，则可实 现无码间干扰传输，则传码率RB=1/Tb=1/(mTs) ； (2)理想低通系统最大频带利用率为：
基带传输系统的抗噪声性能
二进制双极性基带系统 接收滤波器的输出是一混合波形，即 x(t)=s(t)+nR(t) s(t)：数字基带信号； nR(t) ：接收滤波器输出端噪声。 为了得到第k个码元，选取抽样时刻t=kTs，则抽样值：
1 ’ 时 A nR ( kTs ) 发 送 ‘ x( kTs ) 0’ 时 A nR ( kTs ) 发 送 ‘
s
0 (b)
1s 2T 4W1
t
华北水利水电学院信息工程系 王玲
无码间串扰的基带传输特性
滚降系统无码间串扰的传码率＝与之等效的理想低 通系统的无码间串扰的传码率；理想低通系统的截止 频率为滚降系统传输函数衰减到其最大值一半时对应 的频率点。
码元传输速率：RBMAX=1/Ts 频带利用率：ηmax＝RBmax/B=2/(1+α) 当 α ＝ 0 ，为理想低通特性，此时频带利用率最大， 2Bd/Hz； 当 α ＝ 1 ，称为升余弦特性，此时频带利用率最小， 1Bd/Hz。
t0 ＋ 2Ts
t
无码间串扰的基带传输特性
138_(精选)通信原理及System View仿真测试第6章 数字基带传输系统课件
第6章 数字基带传输系统
(1) 码型中应不含直流分量， 且低频分量尽量少。 (2) 码型中高频分量尽量少, 以便节省传输频带和减小串 扰。 所谓串扰， 是指同一电缆内不同线对之间的相互干扰。 基带信号的高频分量越大， 对邻近线产生的干扰越严重。 (3) 信号的抗噪声能力要强。 产生误码时， 在译码中产 生误码扩散的影响越小越好。 (4) 码型中应包含定时信息， 这样有利于提取位同步信 号。 (5) 编码方案要能适用于信源变化， 与信源的统计特性 无关。
第6章 数字基带传输系统
图6-3 双极性和单极性波形的SystemView仿真模型
第6章 数字基带传输系统
图6-4 双极性不归零和归零信号的波形
第6章 数字基带传输系统
图6-5 单极性不归零和归零信号的波形
第6章 数字基带传输系统
6.2 基带传输的常用码型
6.2.1 传输码的码型选择原则
传输码又称为线路码， 它的结构将取决于实际信道的 特性和系统工作的条件。 由于不同的码型具有不同的特性， 因此在设计适合于给定信道传输特性的码型时， 通常需要 遵循以下原则：
则
同理, 可以分析出RZ的功率谱为
第6章 数字基带传输系统
第6章 数字基带传输系统
例6-2 求双极性波形矩形脉冲序列的功率谱。 解： 对BNRZ， 设 则由式(6-5)和式(6-8)知， 其功率谱密度为
第6章 数字基带传输系统
当P=0.5时 Ps(f)=fs|G(f)|2 其中， G(f)是g(t)的傅里叶变换， 经计算
第6章 数字基带传输系统
图6-6 AMI码图形
第6章 数字基带传输系统
AMI码为三元码， 伪三进制。 其优点有： (1) “0”、 “1”不等概率出现时也无直流。 (2) 零频附近的低频分量小。 因此， 对具有变压器或 者其他交流耦合的传输信道来说， 不易受隔直特性的影响。 (3) 整流后即为RZ码。 (4) 若接收端收到的码元极性与发送端的完全相反， 也 能正确判决。 AMI码的缺点是， 连0码多时， AMI整流后的RZ码连0 也多， 不利于提取位同步信号。