北邮通原软件实验报告.doc

《通信原理软件》实验报告学院：信息与通信工程学院专业：通信工程姓名：学号：班级：班级序号：实验二时域仿真精度分析实验目的1.了解时域取样对仿真精度的影响2.学会提高仿真精度的方法实验原理一般来说任意信号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[-T/2+T/2]截短为St(t).按时间间隔△t均匀取样得到的取样点数为N=T/△t仿真时用这个样值集合来表示信号s(t)。△t反映了仿真系统对信号波形的分辨率△t越小则仿真的精确度越高。据通信原理所学信号被取样以后对应的频谱是频率的周期函数其重复周期是1/△t。如果信号的最高频率为fH那么必须有fH<=1/2△t才能保证不发生频域混叠失真这是奈奎斯特抽样定理。设Bs=1/2△t则称Bs为仿真系统的系统带宽。如果在仿真程序中设定的采样间隔是△t那么不能用此仿真程序来研究带宽大于Bs的信号或系统。换句话说就是当系统带宽一定的情况下信号的采样频率最小不得小于2*Bs如此便可以保证信号的不失真在此基础上时域采样频率越高其时域波形对原信号的还原度也越高信号波形越平滑。也就是说要保证信号的通信成功必须要满足奈奎斯特抽样定理如果需要观察时域波形的某些特性那么采样点数越多可得到越真实的时域信号。实验内容将模块按下图连接：参数设置：实验结果修改参数后结果为：思考题1.观察分析两图的区别解释其原因可以看出信号2的波形严重失真这是因为第二次的时钟设置是0.3第一次的时钟设置是0.01；在第一次的时候信号的采样频率是f=1/t=1/0.01=100每秒采样点数为100；第二次的采样频率为f=1/0.3=33.3每秒采样点数严重减少为33.3个；而由奈奎斯特抽样定理知道这个采样频率必须满足以下条件：fH<=1/2△t此时根据计算可知真实fH=20hzfH1=50hzfH2=0.5*33.3约为16.6.故信号失真了。2.将示波器的控制时钟的period的参数改为0.5观察仿真结果分析其原因当把周期设置为0.5的时候得到的结果如下：可见此时根本没有信号显示了。此时的的采样频率是f=1/0.5=20每秒的采样点变成了原始信号的零点并且零点连接成了一条直线故看起来就像没有信号了一样。由此得出的结论就是：如果信号的最高频率为fH那么必须有fH<=1/2△t才能保证不发生频域混叠失真奈奎斯特抽样定理得到了验证。遇到的问题和解决办法一开始没有设置终止的参数图像没有出来还是要细心将每个参数都设置正确。实验总结第一次实验模块比较简单主要是对奈奎斯特采样定律加深理解。实验三频域仿真精度分析实验目的1、理解DFT的数学定义及物理含义2、学会应用FFT模块进行频谱分析3、进一步加深对计算机频域仿真基本原理以及方法的学习掌握。实验原理在通信系统仿真中经常要用有限长序列来模拟实际的连续信号用有限长序列的DFT来近似实际信号的频谱。DFT只适用于有限长序列在进行信号的频谱分析时它的处理结果会含有一定的偏差。DFT对信号频谱分析的影响如下图所示：如上图基于上述方法所得到的结果只是对原信号频谱Xa(jΩ)的一种近似也就是说X(k)同Xa(jΩ)之间存在着幅度偏差而造成这一偏差的原因主要体现在如下两个方面：（1）时域混叠与频域混叠由取样定理可知在对xa(t)进行时域采样的过程中如果信号不具备限带的特点或者取样频率fs不能满足奈圭斯特条件那么其采样信号xa(nT)在频域中将存在混叠；在对X(ejw)在频域做频率间隔处理时若其频率间隔即DFT的频率分辨率△f没有足够小那么对应在时域做周期延拓处理的信号会发生时域混叠现象。时频域的混叠必然会导致X(k)和Xa(jΩ)之间的偏差由于在实际的应用中所遇到的信号往往是非限带的信号因此在利用DFT进行信号的频谱分析时混叠现象难以避免也就是说由混叠所导致的偏差总是存在的有必要对这一偏差进行抑制。常见的做法包括：①在时域取样前对信号进行滤波；②选取恰当的取样频率以降低混叠程度；③通过补零增大X(ejw)采样点的个数N降低DFT的频率分辨率。滤波器的设计以及取样频率的确定由信号特点和性能指标要求决定。（2）频谱泄露由于窗函数在时域上的长度是有限的因而其频谱中包含了较为丰富的高频分量所以即使错误!未找到引用源。为限带信号且取样