通信系统仿真实验报告

学    院 计算机与通信工程学院    

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20##年10月

一、设计目的

学习通信系统仿真基本知识，搭建包含：随机数生成、调制、编码、AWGN信道、解码、解调、差错统计等模块的通信系统仿真M文件或是Simulink仿真模型，最终得出评估通信系统性能的SNR/BER曲线、频谱利用率等曲线。

二、设计原理

如下图所示。信号流程可以表示为先由Bernoulli Binary Generator（贝努利二进制序列产生器）产生一个0，1等概序列，经过Convolutional Encoder（卷积编码器）对输入的二进制序列进行卷积编码，并用BPSK调制方式调制信号。加入信道噪声（高斯白噪声）后再经过BPSK解调制后送入Viterbi Decoder（Viterbi译码器）进行硬判决译码。最后经过Error Rate Calculation（误码统计）后由Display（显示）输出。然后通过Selector（数据选通器）将BER结果输出到To workspace（工作区间）。

三、设计内容

（1）.         随机数生成器

第一项probability of a zero取值为0.5，表示0和1出现的概率相等。Initial seed 表示随机种子数。不同的随机种子数将产生不同的二进制序列，特定的随机种子数可以产生一个特定的二进制序列。Sample time=0.0001表示抽样时间，也就是说输出序列中每个二进制符号的持续时间是0.0001秒。Samples per frame 表示每帧的抽样数用来确定每帧的抽样点的数目。Frame-based outputs 是用来确定帧的输出格式。

（2）.         卷积编码器

Trellis structure（ Trellis结构）中通过poly2trellis()函数把卷积码的约束长度，生成多项式以及反馈多项式转换成Trellis结构的形式。如上面是（2，1，3）卷积码的参数设置。（3，[6，7]）说明约束长度是3，生成多项式是（八进制）6和7，无反馈多项式。Operation mode工作模式设置为Truncated(reset every frame)， 在截断（重置每帧）模式，该块独立的处理每个输入数据，在每个输入的开始，编码器状态重置为全零状态。

（3）.         卷积码译码器

Trellis structure: Trellis结构。Decision  type是指判决类型，有3种：（1）Unquantized（非量化）（2）Hard Decision（硬判决），（3）Soft Decision（软判决） Traceback depth表示反馈深度。它的值会影响译码精度和解码延迟。Operation mode是指操作模式。在Truncated模式下，没有输出延迟并在回溯深度参数必须小于或等于在每个输入码元数。

（4）.         BPSK调制器

Phase offset(rad)（相位偏移），这里设置为0。

（5）.         BPSK解调器

Phase offset(rad)（相位偏移），这里设置为0。

（6）.         误比特率统计

Receive delay表示接收延迟，意思是在通信接收端口需要对接收到的信号进行解调，解码或解交织而带来一定的延迟，使得到达误码统计模块接收端的信号滞后于发送端的信号，这里设置为0。Computation delay表示计算延迟，在仿真过程中，有时间需要忽略最初的若干个输入数据就通过计算延迟来实现。这里设置为0。Computation mode表示计算模式，帧的计算模式(Entire frame)，误码统计模块对发送端和接收端的所有输入数据进行统计。output data是输出数据，这里设置为Port的意思是表示把统计数据从端口中输出。workspace表示把统计数据输出到工作区。

（7）.         数据选通器

将误码率统计模块的3路输出的误码率输出到workspace。

（8）.         加性高斯白噪声信道

这里信噪比设置为变量EbNo，将在在bertool中使用，范围为[-6,6]。Symbol period设置为0.0001与Bernoulli Binary Generator中的sample time保持一致。

（9）.         Bertool

选择Monte carlo，设置Eb/No的范围为-6:0.25:6，选择自己的模型文件，更改BER变量名为自定义。点击run就能做出SNR/BER图。

四、实验结果

五、实验总结

第二篇：通信系统仿真实验指导书

《通信系统仿真》实验指导书

信息工程学院电子工程系 黎玉玲编

实验要求：

1、预习要求：实验前必须充分预习，完成指定的预习任务。

1）认真阅读实验指导书，分析掌握各实验的基本原理；

2）完成各实验“预习要求”中指定的内容，按要求编写程序。

2、实验后每个同学必须按要求独立完成实验报告。

实验一 高频小信号放大器的MULTISIM仿真

实验目的：

1、了解MULTISIM的基本功能、窗口界面、元器件库及工具栏等；

2、掌握MULTISIM的基本仿真分析方法、常用仿真测试仪表等；

3、掌握高频小信号放大器MULTISIM仿真的建模过程。 预习要求：

1、熟悉高频小信号放大器的工作原理及主要性能；

2、掌握高频小信号放大器MULTISIM仿真的建模过程。 实验内容及步骤：

（一）单频正弦波小信号放大器的MULTISIM仿真。

1）根据图一所示高频小信号放大器电路，创建仿真电路原理图。要求输入信号的幅度在2mV---1V之间、频率在1MHz---20MHz之间；

2）根据实际情况设置好电路图选项，接入虚拟仪器并设置合适的参数。打开仿真开关，运行所设计好的电路，给出输入输出信号的波形图和频谱图。根据初步仿真结果改变电路元器件的型号和参数，使输 1

出信号波形无失真、幅度放大10倍以上；

3）用交流分析方法和波特仪分别估计电路的谐振频率，给出可视化仿真结果。改变输入信号的频率，再用交流分析方法和波特仪观察电路谐振频率的变化情况；

4）改变输入信号的幅度，用示波器观察输出电压波形，测量输出波形不失真情况下输入信号幅度的变化范围；

5）改变输入信号的频率，用示波器观察输出电压幅度的变化，计算通频带B和矩形系数K0.1，绘制通频带曲线；

6）改变R1的值，用示波器观察输出电压波形，在波形不失真的情况下，用直流分析法记录三极管基极的直流电压和通过VCC的直流电流，分别绘制R1和它们关系曲线；

5）改变R5（负载）的值，用示波器观察输出电压波形和峰峰值的变化情况，在波形不失真的情况下，绘制R5和峰峰值的关系曲线。

（二）多频正弦波合成小信号放大器的MULTISIM仿真。

1）根据图一所示高频小信号放大器电路，创建仿真电路原理图。要求输入为幅度在2mV---1V之间（各不相同）、频率在1MHz---20MHz之间（各不相同）三个以上的正弦波合成小信号；

2）根据实际情况设置好电路图选项，接入虚拟仪器并设置合适的参数。打开仿真开关，运行所设计好的电路，给出输入输出信号的波形图和频谱图。根据初步仿真结果改变电路元器件的型号和参数，使输出信号波形无失真、幅度放大10倍以上；

3）用瞬态分析法观察电路运行之初输出信号的变化情况；去掉R5， 2

再次用瞬态分析法观察输出信号的变化情况，分析仿真结果。

图一 高频小信号放大器电路

实验报告要求：

1、绘制输入输出信号的波形图和频谱图；

2、绘制通频带曲线；

3、研究R1（直流偏置电压）变化对电路的影响（用坐标纸绘出拟合曲线）；

4、研究R5（负载）变化对电路的影响（用坐标纸绘出拟合曲线）；

5、分析各种仿真结果，并与理论知识进行对比验证。

实验二 振幅调制与解调制电路的MATLAB仿真

实验目的：

1、深入理解各种振幅调制与解调制电路的工作原理；

2、掌握振幅调制与解调制电路的MATLAB仿真方法。

预习要求：

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1、熟悉振幅调制与解调制电路的工作原理及主要性能；

2、掌握振幅调制与解调制电路MATLAB仿真的建模过程。 实验内容及步骤：

1、编写matlab程序实现AM振幅调制与解调制的设计与仿真；

1）设计AM振幅调制与解调制仿真电路，要求调制信号的幅度A和频率F可变；载波信号的幅度A和频率F可变，调制度ma可变；

2）绘制调制信号u11、载波信号uc1和已调波信号uam1的时域波形图和频谱图（要求谱线清晰）；

3）要求调制信号为三个以上正弦波信号的合成，幅度和频率均可变，绘制调制信号u12、载波信号uc1和已调波信号uam2的时域波形图和频谱图（要求谱线清晰）；

4）用同步检波对已调波信号uam1进行解调制，在同一幅图中绘制原调制信号u11和解调后的信号y11，并绘制这两个信号的频谱图；

5）用同步检波对已调波信号uam2进行解调制，在同一幅图中绘制原调制信号u12和解调后的信号y12，并绘制这两个信号的频谱图。

2、编写matlab程序实现DSB振幅调制与解调制的设计与仿真；

1）设计DSB振幅调制与解调制仿真电路，要求调制信号的幅度A和频率F可变；载波信号的幅度A和频率F可变；

2）绘制调制信号u21、载波信号uc2和已调波信号udsb1的时域波形图和频谱图（要求谱线清晰）；

3）要求调制信号为三个以上正弦波信号的合成，幅度和频率均可变，绘制调制信号u22、载波信号uc2和已调波信号udsb2的时域波形图 4

和频谱图（要求谱线清晰）；观察相位突变点处的波形；

4）用同步检波对已调波信号udsb1进行解调制，在同一幅图中绘制原调制信号u21和解调后的信号y21，并绘制这两个信号的频谱图；

5）用同步检波对已调波信号udsb2进行解调制，在同一幅图中绘制原调制信号u22和解调后的信号y22，并绘制这两个信号的频谱图。 实验报告要求：

1、给出AM、DSB振幅调制与解调制仿真电路的设计思想；

2、绘制各种振幅调制与解调制仿真电路的输入输出波形对比图；

3、绘制各种振幅调制与解调制仿真电路的输入输出频谱图；

4、根据仿真结果，和理论知识进行对比分析，得出仿真结论。

实验三 振幅调制与解调制电路的SIMULINK仿真

实验目的：

1、深入理解各种振幅调制与解调制电路的工作原理；

2、掌握振幅调制与解调制电路的SIMULINK仿真方法。 预习要求：

1、熟悉振幅调制与解调制电路的工作原理及主要性能；

2、掌握振幅调制与解调制电路SIMULINK仿真的建模过程。 实验内容及步骤：

1、用SIMULINK建模实现AM振幅调制与解调制的设计与仿真；

1）设计AM振幅调制与解调制仿真电路，要求调制信号的幅度为0.3V、频率为1kHz；载波信号的幅度为1V、频率为1MHz，调制度为0.3；绘制调制信号、载波信号和已调波信号的时域波形；

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2）要求调制信号为三个正弦波信号的合成，幅度分别为0.3V、0.8V、0.2V；频率分别为1kHz、2kHz、5kHz；载波信号的幅度为1V、频率为1MHz，调制度分别为0.3、0.8、0.2；绘制调制信号、载波信号和已调波信号的时域波形；

3）用同步检波对已调波信号进行解调制，在同一示波器中绘制原调制信号和解调后的信号，比较它们的异同。

2、用SIMULINK建模实现DSB振幅调制与解调制的设计与仿真；

1）设计DSB振幅调制与解调制仿真电路，要求调制信号的幅度为0.3V、频率为1kHz；载波信号的幅度为1V、频率为1MHz；绘制调制信号、载波信号和已调波信号的时域波形；

2）要求调制信号为三个正弦波信号的合成，幅度分别为0.3V、0.8V、0.2V；频率分别为1kHz、20kHz、500kHz；载波信号的幅度为1V、频率为1MHz，调制度分别为0.3、0.8、0.2；绘制调制信号、载波信号和已调波信号的时域波形；

3）用同步检波对已调波信号进行解调制，在同一示波器中绘制原调制信号和解调后的信号，比较它们的异同。

实验报告要求：

1、给出AM、DSB振幅调制与解调制仿真电路的设计思想；

2、绘制各种振幅调制与解调制仿真电路的输入输出波形对比图；

3、根据仿真结果，和理论知识进行对比分析，得出仿真结论。

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