北邮通原软件实验报告

北京邮电大学实验报告

题目：基于SYSTEMVIEW通信原理实验报告

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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=0

0 n≠0

x(t)的傅里叶变换X(f)满足：

∑X(f+m

T s

)=T s

∞

m=−∞