第一篇：Matlab在《現代通信原理與系統》實驗中的應用

Matlab在《現代通信原理與系統》實驗中的應用

摘要：為了提高研究生教學質量，提高學生學習興趣和學習熱情，使學生更加透徹地理解所學知識，拓展學生向研究性發展的外延培養，訓練學生創新能力的培養，開發了《現代通信原理與系統》課程相關的仿真演示實驗。教學實踐中，通過Matlab仿真實驗演示，有效地激發了學生學習的主動性和積極性，增強了學生的感性認識，提高了?n程教學效果，提高了人才培養質量。

關鍵詞：通信原理；Matlab；實驗教學；系統仿真

中圖分類號：TN911 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）25-0267-03

一、引言

《現代通信原理與系統》課程是光纖通信、移動通信、衛星通信等等課程的重要基礎，該門課程數學知識復雜，理論性內容較多，部分涉及非線性電子線路，比較抽象，缺乏直觀性，學生難以想象，不好理解，相關實驗也是驗證性實驗，學生對實驗的感受不深，對設備的運行原理、運行情況了解不深，這對培養學生綜合思維能力、創新能力沒有起到任何作用。為了提高學生學習興趣和學習熱情，使學生更加透徹地理解所學知識，拓展學生向研究性發展的外延培養，訓練學生創新能力的培養，筆者通過該門課程典型實驗仿真，動態演示，在課堂上形象生動展現波形，幫助學生深入了解課程內容，提高學習效率。

二、模擬調制實驗仿真

讓載波的某個參量隨模擬調制信號的變化而變化的方式叫作模擬調制，模擬調制有線性模擬調制與非線性模擬調制。通過線性模擬調制與非線性模擬調制，利用Matlab仿真，加深學生對于調制、解調概念的理解，掌握線性調制與非線性調制的區別。通俗地講，線性模擬調制就是將調制信號“放”到了載波的振幅參量上，在頻域發生頻譜的搬移，經過解調，將調制信號從載波的振幅參量上“取”出來，恢復成原始的調制信號。這樣做的目的有三：第一方面，把低頻信號變換成利于無線發送或在信道中傳輸的高頻信號；第二方面，使得多路信號在一個信道中同時傳輸，實現信道多路復用；第三方面，可以改善傳輸系統的性能。基于這樣的優勢，信號傳輸的過程中可以采用模擬線性調制，但是我們日常觀察到的波形或者學生腦子里想象的基本都是信號的幅值隨時間的變化，都是時域里的波形，而調制、解調所說的對于信號的“放”和“取”，發生了頻譜搬移，從時域到頻域，再從頻域到時域，學生很難理解如何實現頻譜搬移以及頻域的圖形是什么樣子。通過實驗仿真，動態演示，學生實實在在看到了載波、調制信號、已調信號以及解調信號的時域波形和頻域的頻譜，便于理解學習內容。線性調制各波形如圖1所示。

由圖1仿真圖形學生很容易理解：模擬線性調制，已調信號的頻譜與調制信號的頻譜在形狀上沒有變化，只在幅值上差一個倍數，信號在時域是重疊的，在頻域是不重疊的，通過解調，可以很容易在頻域把所需要的信號分離出來，從而實現信道多路復用，提高傳輸效率。

三、脈沖編碼調制實驗仿真

現實生活中，人類感覺器官可以接受的信息，如語言、圖像等大多數都是以模擬形式出現的，也就是說信源與信宿處理的都是模擬信號，但在數字通信系統中，信道傳輸的卻是數字信號。為了解決這樣的問題，需要經過抽樣（模擬信號離散化）、量化（離散信號數字化）和編碼（數字信號二值化）三個處理步驟，將模擬信號轉換為數字信號，這種通信方式，稱之為脈沖編碼調制。脈沖編碼調制抗干擾能力強，在數字程控電話機交換系統、光纖通信、數字微波通信、衛星通信等方面得到了較為廣泛的應用。雖然數字程控電話機交換系統、光纖通信等等與我們的生活息息相關，但是具體的原理不好理解，通過仿真實驗，學生切實看到了模擬信號被取樣，變成離散信號，見圖2，并且掌握了模擬信號離散化的原理；再經過量化，將原來任意取值的離散信號經四舍五入變成了有限個值，也就是沒有在實線上的點經過四舍五入變成了實線上有限的點，理解了量化的概念，見圖3；再經過編碼成為用0和1表示的信號，見圖4。

通過實驗仿真，學生真正理解了：抽樣的作用是“模擬信號離散化”，量化的作用是“離散信號數字化”，編碼的作用是“數字信號二值化”。

四、升余弦滾降系統性能仿真

數字通信系統中，基帶信號的頻譜較寬，容易產生碼間串擾，信號通過這樣的信道，不可避免地產生畸變。因此，在信道帶寬有限的條件下，為了降低誤碼率需要對基帶信號進行脈沖成形處理，改善平鋪特性，產生適合信道傳輸的波形。升余弦滾降系統的傳輸特性表達式：

其中，α為滾降系數，Ts為碼元間隔。由圖5可以看出，滾降特性所形成的波形在采樣點上均為零，從而抑制了碼間串擾，并且“拖尾”現象隨著α的增大而振蕩幅度減小、衰減速度加快。

為了對數字通信系統性能有一個直觀的了解，利用眼圖法能夠方便地估計系統性能。所謂眼圖是一種定性分析系統特性的方法。將待測的基帶信號加到示波器的輸入端，同時把位定時信號作為掃描同步信號，使其與接收碼元同步，觀察示波器上顯示的圖形，由于在傳播二進制代碼時，很像人的眼睛，稱之為眼圖法。圖6為升余弦滾降系統信號傳輸過程中觀察到的眼圖。改變噪聲的功率譜密度，“眼睛”的張開角度發生變化，從而反映噪聲對系統性能的影響，使教學內容更加直觀生動有趣。

五、結束語

仿真軟件在《現代通信原理與系統》課程實驗教學中的應用，不但將課程中較難理解的內容形象生動地展示出來，使學生對理論知識的理解更加透徹，提高了學生學習的興趣和效率，從而提高了教學質量和效果，而且從根本上提高了學生分析問題和解決實際問題的能力，培養了學生的創新能力，是課程教學改革中有益的探索。

參考文獻：

[1]李芳，李征，等.“現代通信原理與系統”課程建設與教學實踐[J].現代電子技術，2012，35（4）：135-136.[2]張鳴，李白萍.Matlab仿真在通信原理課程中的應用[J].實驗技術與管理，2012，29（11）：87-89.[3]夏江濤，孫冬嬌.Matlab在現代通信原理課程中的應用[J].實驗技術與管理，2014，31（1）：110-113.[4]肖珂，張月清.Matlab在《通信原理》課程實驗中的應用[J].河北農業大學學報：農林教育版，2009，11（2）：243-246.[5]張衛鋼.通信原理與通信系統[M].第3版.西安：西安電子科技大學出版社，2012.

第二篇：現代通信原理實驗教案

現代通信原理

實驗教案

楊 斌

實驗一 數字基帶信號及傳輸

一、實驗目的：

1．了解單極性碼、雙極性碼、歸零碼、非歸零碼等基帶信號的產生原理及其波形的特點。

2．掌握ＡＭＩ碼、ＨＤＢ３碼、雙相碼的編碼規則。3．掌握插入幀同步碼時分復用信號的幀結構特點。4．學會設計簡單的時分多路信號傳輸系統。

二、實驗內容：

1．用示波器觀察單極性非歸零碼（ＮＲＺ），傳號交替反轉碼（ＡＭＩ），三階高密度雙極性碼(HDB3)。

2．改變碼序列，比較其單極性碼，ＡＭＩ碼，ＨＤＢ３碼波形，并驗證是否符合其編碼規則。3．觀察ＨＤＢ３編碼中的四連零檢測、補Ｖ、加Ｂ補奇、單／雙極性變換的波形，并驗證是否符合編碼規則。

4．觀察并比較單、雙極性碼（非歸零、歸零）、時鐘信號、時序信號及雙相碼的波形和相位特點。

5．分析電路，設計實驗方案，產生100％占空比的AMI碼，比較100％占空比AMI碼與50％占空比AMI碼的功率譜。（選作）6．分析電路，設計實驗方案，產生不同碼速率的信息。（選作）7．嘗試用信源電路的組合，產生其它碼型。（選作）

三、預習要求：

1．復習教材中有關基帶信號及時分復用的內容。2．認真預習本實驗指導書的工作原理和實驗內容。

3．熟悉有關器件的功能及其應用方法以及兩模塊框圖的信號流程和設計原理。4．對于選作實驗，自行設計實驗方案及測試步驟。

四、實驗儀器：、兩路3A直流穩壓電源

一臺

2、雙蹤示波器

一臺

3、頻率計

一臺

4、數字信源模塊

一塊

5、HDB3編譯碼模塊

一塊

6、頻譜儀

一臺（選做）2

五、基本實驗參考實驗步驟： 1．熟悉信源模塊的工作原理。

2．調整直流電源輸出分別為＋１２Ｖ，－１２Ｖ。3．用示波器觀察數字信源模塊上的各種波形。

（1）接通電源

用示波器觀察兩個通道探頭分別接Ｐ１０的２５６kHZ時鐘和Ｔ２０的單極性歸零碼并觀察其波形。

（2）用Ｕ２１產生Ｘ１１１００１０（Ｘ為任意碼，１１１００１０為７位幀同步碼）、Ｕ２２、Ｕ２３、Ｕ２４產生任意信息代碼，并觀察本實驗中集中插入幀同步碼時分復用信號幀結構以及ＮＲＺ碼的特點。

（3）用示波器觀察P１９~P２１，P２２，P２３各點的波形。

（4）用示波器觀察AMI碼與單極性歸零碼的關系。（5）觀察T１、T２、T３、T４四路時序信號的相位關系。（6）觀察單極性非歸零碼與雙相碼的波形關系。

七、實驗報告要求：

１．根據實驗觀察和記錄各點波形（用座標紙繪），并分析波形與理論是否相符。２．比較不同信碼中的ＡＭＩ碼與ＨＤＢ３碼波形是否相同，為什么？

３．什么是時序信號，比較各時序信號的相位關系，并分析時序信號在信號合路時的作用。

實驗二

HDB3編、譯碼實驗

一、實驗目的： １． 加深對HDB3編、譯碼的工作原理的理解。２． 了解HDB3編碼與譯碼器的電路組成及工作過程。３． 了解HDB3碼信號中提取位同步信號（時鐘）的方法。

二、實驗內容： １． 觀察HDB3編碼器中的四連零檢測、補V、加B補奇、單／雙極性變換以及

HDB3碼的波形，并驗證是否符合編碼規則。２． 觀察HDB3譯碼器中的雙／單極性變換、Ｖ碼檢測及扣Ｖ扣Ｂ后的譯碼波形以及時鐘提取電路輸出的位同步信號波形。３． 手動加入誤碼時，觀察解碼輸入和檢錯顯示。４． 當輸入信碼為外加偽隨機信碼時，設計實驗方案觀察輸入信碼和HDB3碼的功率頻譜。（選做）５． 設計實驗方案，觀察與比較100％占空比HDB3碼與50％占空比HDB3碼的功率譜。（選做）

三、預習及預習報告要求： １． 預習本實驗的工作原理和實驗內容。２． 對于選作實驗，自行設計實驗方案及測試步驟。

四、實驗儀器：、兩路3A直流穩壓電源

一臺

2、雙蹤示波器

一臺

3、頻率計

一臺

4、數字調制模塊

一塊

5、數字解調模塊

一塊

6、頻譜儀

一臺（選做）

五、實驗報告要求：

１．根據實驗觀察和記錄各點波形（用座標紙繪），要求繪出３２位碼的完整波形，并分析波形與理論上的是否相符。

２．若把對應的ＡＭＩ碼送入ＨＤＢ３譯碼中會出現什么現象？并說明道理。３．本實驗的誤碼檢測電路只能檢測哪類誤碼差錯，為什么？ ４．對本實驗有何體會，有何改進意見？

實驗三 數字調制與解調

2FSK調制與解調

一、實驗目的：

1、了解二進制移頻鍵控2FSK信號的產生過程及電路的實現方法。

2、了解非相干解調器過零檢測的工作原理及電路的實現方法。

3、了解相干解調器鎖相解調法的工作原理及電路的實現方法。

二、實驗內容：

1、了解相位不連續2FSK信號的頻譜特性，了解頻偏△f=(f1-f2)/2不同時，傳輸2FSK信號所需帶寬的情況與2ASK信號帶寬進行比較。

2、了解2FSK（相位不連續）調制，非相干、相干解調電路的組成及工作原理。

3、觀察2FSK調制，非相干、相干解調各點波形。

4、了解畸變信道模擬電路的原理，畸變信號送入過零檢測電路與鎖相解調電路，會產生如何結果。（選作）5、2FSK信號保持f1=1024KHz.改變f2使f2-f1=3fs時，改變f2使f2-f1=2fs時解調器解調效果。（選作）

6、改變f1、f2的頻率大小，觀察不同調制指數下的調制解調效果。（選作）

7、利用實驗模塊的電路，設計出其它解調方法，并自行驗證。（選作）

三、預習要求：

1、復習教材有關2FSK調制與解調的理論。

2、復習模擬鎖相環的原理和實驗方法。

3、認真預習本實驗指導書的工作原理和實驗內容。

1、對于選作實驗，自行設計實驗方案及測試步驟。

四、實驗儀器：、兩路3A直流穩壓電源

一臺

2、雙蹤示波器

一臺

3、頻率計

一臺

4、數字調制模塊

一塊

5、數字解調模塊

一塊

7、頻譜儀

一臺（選做）

五、實驗報告要求

1、將數字調制器、過零檢測器、鎖相解調器觀察輸出波形畫出，并給以必要的 說 明。

2、畫圖時將波形的相位關系正確表示出來，若波形之間產生相位差說明原因。

3、通過實驗說明各種解調方法各有什么優缺點。

4、本實驗有何收獲，請提出改進意見。

2PSK、2DPSK調制與解調

一、實驗目的

1、了解2PSK、2DPSK的調制原理及電路的實現方法；

2、掌握絕對碼、相對碼相互變換方法；

3、了解2PSK調制與解調存在的相位含糊問題；

4、了解2PSK、2DPSK的相干解調原理及電路的實現方法

二、實驗內容

1、用示波器觀察2PSK、2DPSK調制器信號波形與絕對碼比較是否符合調制規律；

2、用示波器觀察2PSK、2DPSK信號頻譜；

3、用示波器觀察2PSK、2DPSK信號解調器信號波形；

4、觀察相位含糊所產生的后果；

5、觀測絕/相、相/絕變換的規律，設計出另一種定義的絕/相、相/絕變換電路，并測試。（選作）

6、設計實驗方案，比較不同信道帶寬下調制解調的性能。（選作）

7、利用各種實驗模塊的電路，自行組合出差分非相干解調的實驗。（選作）

8、加入噪聲后，設計實驗方案測試誤碼情況。（選作）

三、預習要求：

1、復習教材有關2PSK、2DPSK的調制與解調的理論。

2、復習絕/相、相/絕變換的原理。

3、認真預習本實驗指導書的工作原理和實驗內容。

4、對于選作實驗，自行設計實驗方案及測試步驟。

四、實驗儀器

1、兩路3A直流穩壓電源一臺

2、頻率計一臺

3、雙蹤示波器一臺

4、數字調制模塊一塊

5、數字解調模塊一塊

6、頻譜儀一臺

7、連接線若干

五、實驗報告要求

1、畫出2DPSK調制器、相干解調器詳細方框圖。

2、根據實驗測試記錄依次畫絕對碼為11101100時2DPSK調制器、相干解調器各點波形，并作必要說明。

實驗四 P CM 基帶通話系統設計

一、實驗目的

1、將所做過的獨立實驗內容綜合運用，組成兩個采用PCM的2人可通話的基帶傳輸系統。

2、了解獨立實驗模塊在系統實驗中所起的作用。改變獨立實驗模塊的參數，直觀感受對系統的影響。

3、掌握獨立實驗模塊之間正確的連接方法。

二、實驗內容

1、掌握獨立實驗模塊之間正確的連接方法。

2、連接不用時域均衡器的PCM兩人通話的基帶傳輸系統。

3、連接使用時域均衡器的PCM兩人通話的基帶傳輸系統。（選作）

4、設計實驗方案，用其它線路碼進行基帶傳輸系統。（選作）

注意：以上實驗信號的流程是單向的。要實現2人通話，將耳機交叉后。

三、預習要求

1、復習教材前面相關各章節的理論。

2、認真預習本實驗指導書的工作原理和實驗內容。

3、對于選作實驗，自行設計實驗方案及測試步驟。

四、實驗儀器

1、兩路3A直流電源一臺

2、頻率計一臺

3、示波器一臺

4、數字信源模塊、數字調制模塊、載波、時鐘提取模塊、數字解調模塊、幀同步提取模塊、終端模塊、PCM編譯碼模塊各一塊。

5、連接線若干

五、實驗原理

1、不使用時域均衡器模塊的基帶傳輸系統：

該系統傳輸的HDB3碼是理想碼，即不產生畸變、也不需采取均衡措施。基帶傳輸系統發端：包括PCM編碼器、HDB3編碼器、復接器等。這些電路都以數字信源模塊的時鐘相位作為基準，因此PCM編碼器所需的時鐘、幀同步信號、主時鐘都是由信源模塊提供。其信號流程圖如下：

基帶傳輸系統收端：包括HDB3譯碼器、時鐘提取電路、幀同步提取模塊、終端模塊，這些電路都是后面模塊以前面模塊的時鐘相位作為基準。因此，PCM譯碼器需要外時鐘、外幀同步信號。而主時鐘可根據集成電路的要求，采用異步時鐘。我們采用PCM模塊自身的主時鐘2048KHz。其信號流程如下圖：

2、使用時域均衡器的基帶傳輸系統：

該系統所傳輸的HDB 3碼產生畸變。這是模擬傳輸線傳輸中的由于時延、衰減等等造成的信碼畸變。在收端必須采用均衡的辦法加以彌補。其信號流程如下圖：

基帶傳輸系統發端時相同的，收端則增加了時域均衡器。在時域均衡器內有信碼畸變電路，它應該屬于傳輸線部分。除此之外還有時鐘提取電路，它真實的反映了收端時鐘的產生過程。在收端同樣是后面的模塊以前面模塊的時鐘相位為基準。

使用時域均衡器模塊的基帶傳輸系統實驗，應該復習時域均衡器模塊實驗的內容和方法，當信碼畸變電路固定后，正確調整可變系數求和電路，使得眼圖波形張開最大。改變時鐘延時使其處于最佳取樣時刻，否則會產生大量誤碼使信號中斷。

六、實驗步驟

1、連接好整個系統的電源線和信號線

2、連接不使用時域均衡器的基帶傳輸系統

3、采用數等襯言源模塊、時域均衡器模塊，復習正確調試時域均衡器的方法

4、連接使用時域均衡器的基帶傳輸系統

七、實驗報告

1、畫出發端、收端關鍵波形，且繪出相位關系

2、畫出可通話2DPSK方框原理圖

3、分析聯調時所遇問題，寫出是如何解決。

第三篇：通信原理實驗 FSK傳輸系統系統試驗

通信原理實驗

專

業：通信工程 班

級： 姓

名：

指導老師：

日

期：2014.6.9

實驗一 FSK傳輸系統系統試驗

一．實驗目的

1.熟悉 FSK 調制和解調基本工作原理； 2.掌握 FSK 數據傳輸過程；

3.掌握 FSK 正交調制的基本工作原理與實現方法； 4.掌握 FSK 性能的測試；

5.了解 FSK 在噪聲下的基本性能。

二．實驗儀器

1.JH5001通信原理綜合實驗系統 2.20MHz雙蹤示波器

三．實驗內容

測試前檢查：首先將通信原理綜合實驗系統調制方式設置成“FSK 傳輸系統”；用示波器測量TPMZ07 測試點的信號，發現有脈沖波形，則說明實驗系統已正常工作。

（一）FSK調制 1.FSK基帶信號觀測

(1).TPi03 是基帶FSK 波形（D/A 模塊內）。通過菜單選擇為1 碼輸入數據信號，觀測TPi03 信號波形，測量其基帶信號周期。如圖1.1.1所示。

(2).通過菜單選擇為0 碼輸入數據信號，觀測TPi03 信號波形，測量其基帶信號周期。如圖1.1.2所示。將測量結果與1 碼比較。

圖1.1.1 全1碼的基帶信號

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

2.發端同相支路和正交支路信號時域波形觀測

TPi03和TPi04分別是基帶FSK 輸出信號的同相支路和正交支路信號。測量兩信號的時域信號波形時將輸入全0 碼，測量其兩信號是否滿足正交關系。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，滿足正交關系。思考：產生兩個正交信號去調制的目的是防止碼間串擾。

3.發端同相支路和正交支路信號的李沙育波形觀測

將示波器設置在（x-y）方式，可從相平面上觀察TPi03和TPi04的正交性，其李沙育應為一個圓。通過菜單選擇在不同的輸入碼型下進行測量。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出圓形。

4.連續相位FSK調制基帶信號觀測

TPM02是發送數據信號（DSP+FPGA模塊左下腳），TPi03是基帶FSK 波形。測量時，通過菜單選擇為0/1碼輸入數據信號，并以TPM02作為同步信號。觀測TPM02與TPi03點波形應有明確的信號對應關系。并且，在碼元的切換點發送波形的相位連續。如圖1.1.8所示。通過菜單選擇為特殊序列碼輸入數據信號，重復上述測量步驟。記錄測量結果，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，觀測兩重疊波形，TPM02為高時，TPi03的頻率高，TPM02為低時，TPi03的頻率低，但TPi03的波形連續，即非連續相位FSK調制在碼元切換點的相位是連續的。

5.FSK調制中頻信號波形觀測

(1).選擇0/1碼輸入數據信號，以TPM02作為同步信號,觀測TPM02與TPK03點波形有明確的信號對應關系,如圖1.1.10所示。

(2).選擇特殊序列碼輸入數據信號，重復上述測量步驟，如圖1.1.11所示。(3).斷開跳線器Ki01或Ki02，重復上述測量步驟。觀測信號波形的變化，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：將正交調制輸入信號中的一路基帶調制信號斷開后，由圖可知，波形總體上不變，但頻率分量有所增加。這是因為在FSK正交方式調制中，如果只采用一路同向FSK信號進行調制，會產生兩個FSK頻譜信號，使頻率分量增加。

（二）FSK解調 1.解調基帶FSK信號觀測

用中頻電纜連結KO02和JL02，測量解調基帶信號測試點TPJ05，用TPM02作同步。

(1).選擇1碼，觀測TPJ05測量其信號周期,如圖1.2.1所示；

(2).選擇為0/1碼，觀測TPJ05，如圖1.2.2所示。根據觀測結果，分析解調端的基帶信號與發送端基帶波形（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，TPJ05的輸出波形的頻率不變；0/1碼輸入時，高電平處TPJ05的頻率高，低電平處TPJ05的頻率低。

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

2.解調基帶信號的李沙育（x-y）波形觀測

將示波器設置在（x-y）方式，觀察TPJ05和TPJ06的波形。(1).選擇1碼，仔細觀測其李沙育信號波形,如圖1.2.3所示；(2).選擇為0/1碼，仔細觀測李沙育信號波形，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，李沙育信號波形近似為一個圓環，更接近橢圓；0/1碼時，李沙育信號波形同樣近似為一個圓環，且環形粗一點。

思考：接收端與發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定，存在著衰落。

3.接收位同步信號相位抖動觀測

用發送時鐘TPM01信號作同步，選擇不同的測試序列測量接收時鐘TPMZ07的抖動情況。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的抖動是因為：在全1碼和全0碼的情況下，所有的輸入碼元均相同，無電平跳變，不存在相位的變化，因此觀察不到相位抖動。

4.解調器位定時恢復與最佳抽樣點波形觀測

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

圖1.2.7 解調器位定時恢復與最佳抽樣點波形

分析：最佳抽樣時刻位于抽樣判決點的中間時刻，也即具有最大能量處。

5.位定時鎖存和位定時調整觀測

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

(2).不斷按確認鍵，觀察TPMZ07的調整過程和鎖定后的相位關系，如圖1.2.9所示；

(3).輸入全1重復該實驗，解釋原因。按確認鍵前后波形如圖1.2.10和圖1.2.11所示；

(4).斷開JL02接收中頻環路，觀測TPM01和TPMZ07之間的相位關系，并解釋測量結果的原因。

圖1.2.8 m序列確認前

圖1.2.9 m序列確認后

圖1.2.10 全1碼確認前

圖1.2.11 全1碼確認后

分析：

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

（2）不斷按確認鍵，波形總體上保持不變。

（3）輸入為全1碼時，按確認鍵調整過程中脈沖位置發生了變化，即發端時鐘和最佳判決時刻之間的相位發生了變化，原因是全1碼時，輸入波形沒有變化，位定時失步；斷開中頻環路，按確認鍵，則脈沖位置發生變化，原因是斷開中頻環路后，無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/輸出數據

通過菜單選擇為不同碼型輸入數據信號，觀測TPM04點輸出數據信號是否正確。觀測時用TPM02點信號同步。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．實驗思考題

1.FSK 正交調制方式與傳統的一般FSK 調制方式有什么區別? 其有哪些特點？

答：兩者區別:一般FSK調制方式產生FSK信號的方法是根據輸入的數據比特是0還是1，在兩個獨立的振蕩器中切換。采用這種方法產生的波形在切換的時刻相位是不連續的，因此這種FSK信號稱為不連續FSK信號。而FSK正交調制方式產生FSK信號的方法是，首先產生FSK基帶信號，利用基帶信號對單一載波振蕩器進行頻率調制。FSK正交調制方式可以消除各個頻率間的相互干擾，從而消除由于頻率干擾造成的誤碼。若頻率不正交，在抽樣時刻各支路信號波形是相關的，一條支路的誤碼必然導致判決結果的錯誤，從而增大了誤碼率。

FSK正交調制方式的特點：隨著FSK碼長的增加，FSK信號的帶寬增加，頻帶利用率降低。即以增加信號頻帶來換取誤碼率的降低。

2.TPi03 和TPi04 兩信號具有何關系？

答：TPi03和TPi04分別為同向支路和正交支路，兩信號為正交關系。

五．心得體會

因為是第一個實驗，一開始對找JH5001通信原理綜合實驗系統上的模塊以及測試點有點生疏，并且與雙蹤示波器有一根導線接觸不良，但是實驗總體完成的還是相對比較順利的。通過實驗，加深了對FSK調制和解調的基本工作原理、FSK數據傳輸、FSK正交調制的基本工作原理與實現方法以及FSK性能測試的理解。并且增強了我們的動手與合作能力。

第四篇：Matlab在控制工程中的應用

Matlab在控制工程中的應用

摘要：

簡要介紹MATLAB軟件及其控制系統工具箱的功能，并通過具體實例說明MATLAB軟件在《機械控制工程基礎》課程教學中的優越性，從多方面探討在教學過程中，如何更好地利用MATLAB軟件.主要從系統的時間響應及頻率特性、穩定性分析和系統校正的設計、線性離散系統的分析及系統模型的估計等方面使MATLAB得圖形化和交換功能充分的體現了出來，使抽象復雜的理論變得生動形象、加深了對某些概念的理解、激發了我們的學習興趣。最后總結了關于怎樣學好MATLAB的心得體會。

1.MATLAB簡介

MATLAB是矩陣實驗室（Matrix Laboratory）的簡稱，是美國MathWorks公司出品的商業數學軟件，用于算法開發、數據可視化、數據分析以及數值計算的高級技術計算語言和交互式環境，主要包括MATLAB和Simulink兩大部分。到目前為止，已經經發展成為優秀的適合多學科的功能強大的科技應用軟件之一，在30多個面向不同領域而擴展的工具箱的支持下，MATLAB在許多領域中成為計算機輔助設計與分析、算法研究和應用開發的基本工具和首選平臺。

MATLAB的發展經歷了以下幾個重要的發展時期：

1）20世紀70年代后期，時任美國新墨西哥大學計算機科學系主任的Cleve?Moler教授為學生開發了矩陣特征值求解及線性方程求解的FORTRAN程序庫及接口程序，取名為MATLAB，并開始流傳。

2）1983年春，Cleve?Moler博士與John?Little等人用c語言開發了MATLAB的第二代專業版，具有數值計算及數據圖形化功能。3）1984年，Cleve?Moler與John?Little成立了MathWorks公司，正式把MATLAB推向市場。4）1993年～1995年，MathWorks公司推出了MATLAB?4.0版，充分支持Microsoft?Win—dows下的界面編程，1995年推出4.2C版。

5）1997年，MathWorks公司推出了MATLAB?5.0版，支持更多的數據結構，無論界面還是功能都較4.x版有長足進展。1999年推出了5.3版，進一步改善了MATLAB的功能。

6）2000年10月，MathWorks公司推出了MATLAB?6.0版，該版的推出是MATLAB軟件的一次飛躍，它的可視化界面煥然一新，風格更加平易近人，而且還添加了對JAVA的支持，函數庫也進一步進行了擴充，運算速度更快、性能更好。2001年6月，MathWorks公司推出了MATLAB?6.1版。2002年8月，MathWorks公司推出了MATLAB?6.5版。

2.MATLAB與控制工程及實例說明

Nyquist圖和Bode圖是系統頻率特性的兩種重要的圖形表示形式，也是對系統進行頻率特性分析的重要方法。無論是Nyquist圖還是Bode圖，都非常適于用計算機進行繪制，Matlab提供了繪制系統頻率特性極坐標圖的nyquist函數和繪制對數坐標圖的bode函數。

24(0.25s+0.5)例如：傳遞函數為G(s)=的系統的Nyquist圖及Bode圖的求取。

(5s+2)(0.05s+2)1)Matlab文本及Nquist圖形如下：

k=24,nunG1=k*[0.25,0.5];denG1=conv([5 2],[0.05 2]);[re,im]=nyquist(nunG1,denG1);plot(re,im);grid k=24,nunG1=k*[0.25,0.5];denG1=conv([5 2],[0.05 2]);[re,im]=nyquist(nunG1,denG1);plot(re,im);grid

0-0.2-0.4-0.6-0.8-1-1.2-1.400.511.522.53

2)Matlab文本及Bode圖如下：

k=24;numG1=k*[0.25 0.5];denG1=conv([5 2],[0.05 2]);w=logspace(-2,3,100);bode(numG1,denG1,w);

Bode Diagram100Magnitude(dB)Phase(deg)-10-20-30-400-45-9010-210-1100101102103Frequency(rad/sec)

在MATLAB中，可以用impulse函數、step函數和lsim函數對線性連續系統的時間響應進行仿真計算。其中impulse函數用于生成單位脈沖響應；step函數用于生成單位階躍響應；lsim函數用于生成對任意輸入的時間響應。

例如：已知某高階系統的傳遞函數為

2S2?20S?50G(S)?6 S?15S5?84S4?223S3?309S2?240S?100

求該系統的單位脈沖響應、單位階躍響應和單位速度響應和單位加速度響應。

獲得單位脈沖響應程序語句及圖形: >> num=[2 20 50];>> den=[1 15 84 223 309 240 100];>> impulse(num,den)

獲得單位階躍響應程序語句及圖形： >> num=[2 20 50];>> den=[1 15 84 223 309 240 100];>> step(num,den)

獲得單位速度響應程序語句及圖形： >> num=[2 20 50];>> den=[1 15 84 223 309 240 100];>> t=[0:0.01:1];>> u=(t);>> lsim(num,den,u,t)

獲得單位加速度響應程序語句及圖形： > num=[2 20 50];>> den=[1 15 84 223 309 240 100];>> t=[0:0.01:1];>> u=(0.5*t.*t);>> lsim(num,den,u,t)

3，總結: MATLAB其實很簡單,只有自己親自思考,多動手,不怕失敗,我們才能好真正的掌握這門技術.其實我們學習Matlab的時候不要試著掌握它的每一個功能，熟悉和你專業最相關的部分就可以了.另外我感覺在MATLAB很好玩,從剛開始的什么都不懂到最后自己寫程序并且到處相應的結果,真的是一件很開始的事情.所以說這次學到了很多有用的東西.

第五篇：移動通信原理與系統-教學大綱

《 移動通信 》課程教學大綱

一、課程名稱：（移動通信原理與系統）(32學時）

二、先修課程： 通信原理、通信網基礎

三、適用專業：通信工程專業

四、課程教學目的

本課程是通信工程本科專業課。移動通信是當今通信領域發展最快、應用最廣和最前沿的通信技術。移動通信的最終目標是實現任何人可以在任何地點、任何時間與其他任何人進行任何方式的通信。移動通信技術包括了組網技術、多址技術、語音編碼技術、抗干擾抗衰落技術、調制解調技術、交換技術以及各種接口協議和網管等等多方面的技術。因此從某種意義上可以說，移動通信系統匯集了當今通信領域內各種先進的技術。通過本課程的學習使學生了解和掌握移動通信的基本理論，了解和掌握移動通信的發展、蜂窩移動通信系統的基本概念、移動通信的信道、移動通信系統的調制和抗干擾技術、語音編碼技術、移動通信中的多址接入、移動通信網以及GSM系統、CDMA系統和3G技術以及未來無線通信的發展等。

五、課程教學基本要求

1．理解和掌握無線信道和傳播、傳播損耗模型；

2．掌握移動通信中的信源編碼的基本概念和調制解調技術； 3．理解和掌握移動通信中的各種抗衰落抗干擾技術； 4．掌握移動通信系統的組網技術；

5．掌握GSM移動通信系統、理解GPRS系統的基本原理以及EDGE的基本原理； 6．掌握基于CDMA20001X系統、WCDMA系統和TD－SCDMA系統的基本原理和應用； 7．了解未來移動通信的發展。

六、教學內容及學時分配（不含實驗）

第一章 概述 1學時 第二章 移動通信電波傳播環境與傳播預測模型 內容： ? ? ? ? ? ? 無線傳播的特點以及對無線通信的影響； 無線信道的特性，研究方法

無線信道的分析基礎（分布，特性參數等）簡單介紹建模技術和仿真技術基礎 介紹常見的幾種傳播預測模型 說明應用范圍和應用方法

4學時 ? 介紹傳播模型校正方法和校正實例

第三章 信源編碼和調制技術 3學時

內容： ? 信源編碼技術的概念 ? 數字調制的基本概念與回顧 ? 移動通信中對調制技術的特殊要求 ? GMSK調制技術 ? QPSK調制技術 ? 高階調制 ? 多載波調制 ? OFDM技術與應用

第四章 抗衰落和鏈路性能增強技術 4內容： ? 無線通信中衰落概念回顧和抗衰落的基本概念 ? 分集、合并技術，瑞克接收機技術

? 信道編碼技術（側重卷積碼技術和Turbo碼技術介紹）? 均衡技術的原理和維特比均衡的原理 ? 擴頻、跳頻技術抗衰落的基本原理 ? 多天線和空時編碼

? AMC和HARQ兩種自適應鏈路增強技術的基本原理

第五章 蜂窩組網技術 5 內容： ? 組網概述

? 蜂窩小區和頻率復用 ? 切換、位置更新 ? 多址接入

? 碼分多址關鍵技術

? 蜂窩移動通信系統的容量分析 ? 功率控制技術 ? 切換、位置更新 ? 網絡結構

學時

學時 第六章 GSM系統和GPRS系統 5學時

內容： ? 概述

? GSM的業務及分類 ? GSM系統結構 ? GSM的信道 ? GSM的無線傳輸 ? GSM的語音處理 ? GSM系統的信令協議 ? 接續和移動性管理 ? GPRS概述 ? GPRS的業務 ? GPRS的網絡結構 ? GPRS協議結構

? GPRS的會話和移動性管理 ? GPRS空中接口介紹

? EDGE技術的基本原理和關鍵技術

第七章 第三代移動通信CDMA系統

內容： ? 3G概述

? IS－95和CDMA20001X技術 ? WCDMA技術 ? TD－SCDMA技術

第八章 未來發展 2內容： ? LTE ,LTE+等的基本概念和技術 ? IMT-advance一些概念 ? 技術發展趨勢

期中考試

機動

學時

學時

2學時

2學時

4七、教學重點、難點

重點：移動通信的基本理論、技術；移動通信系統的理論和網絡

難點：移動通信無線傳播理論；抗衰落技術、移動通信網絡和基于CDMA技術的3G網絡

八、使用教材及參考書目

教材：移動通信原理與系統，啜鋼、王文博、常永宇、李宗豪.2005.9，北京郵電大學出版社.參考書目：

1．[美] Theodore S.Rappaport.Wireless communications principles and practice.電子工業出版社影印版.1998.9 2．郭梯云等.數字移動通信.人民郵電出版社.1995.3 3．啜鋼，王文博，常永宇等 移動通信原理與應用 北京：北京郵電大學出版社，2002 4．吳志忠 移動通信無線傳播 北京：人民郵電出版社，2002 5．楊大成等 移動傳播環境 北京：機械工業出版社，2003 6．許希斌等譯 Jhong Sam Lee Leonard E.Miller 著.CDMA 系統工程手冊.人民郵電出版社.2001.2 7．張平，王衛東，陶小峰等編著.WCDMA移動通信系統.人民郵電出版社.2001.3 8．啜鋼等 CDMA無線網絡規劃與優化 北京：機械工業出版社，2004 9．李建東，楊家瑋 個人通信.北京：人民郵電出版社，1998 10．Wi1lliam C.Y.Lee 著，宋維模，姜煥成等譯.移動通信工程理論和應用.北京：人民郵電出版社，2002 11．孫孺石，丁懷元，穆萬里，王澤權著.GSM數字移動通信工程.人民郵電出版社，1996 12．The GSM System for Mobile Communications.Michel Mouly and Marie-Bernadette Pauter, 1992 13．鐘章隊，蔣文怡，李紅君等編著.GPRS 通用分組無線業務.人民郵電出版社.2001.12 14．楊大成等.cdma2000 1x移動通信系統.北京：機械工業出版社，2003

執筆人: 啜鋼