通信原理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1、通信原理MATLAB仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一 模擬調(diào)制的仿真實(shí)驗(yàn) 一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖煜ATLAB軟件的使用，并學(xué)會(huì)用MATLAB來產(chǎn)生信號(hào)并實(shí)現(xiàn)信號(hào)模擬調(diào)制的可視化。 二、 實(shí)驗(yàn)原理1、 理論原理AM調(diào)制就是由調(diào)制信號(hào)去控制高頻載波的幅度，使之隨調(diào)制信號(hào)作線性變化的過程。在波形上，幅度已調(diào)信號(hào)的幅度隨基帶信號(hào)的規(guī)律而呈正比地變化；在頻譜結(jié)構(gòu)上，它的頻譜完全是基帶信號(hào)頻譜在頻域內(nèi)的簡(jiǎn)單搬移（精確到常數(shù)因子）。由于這種搬移是線性的，因此，幅度調(diào)制通常又稱為線性調(diào)制。 解調(diào)方法利用相干解調(diào)。解調(diào)就是實(shí)現(xiàn)頻譜搬移，通過相乘器與載波相乘來實(shí)現(xiàn)。相干解調(diào)時(shí)，接收端必須提供一個(gè)與接受的已調(diào)載波嚴(yán)格同步的本地載波，它與

2、接受的已調(diào)信號(hào)相乘后，經(jīng)低通濾波器取出低頻分量，得到原始的基帶調(diào)制信號(hào)。 通過信號(hào)的功率譜密度的公式，得到功率譜密度。即：在AM信號(hào)中，載波分量并不攜帶信息，信息完全由邊帶傳送。如果將載波抑制，只需在將直流去掉，即可輸出抑制載波雙邊帶信號(hào)，簡(jiǎn)稱雙邊帶信號(hào)（DSB）。 DSB調(diào)制器模型如圖1所示。圖1 DSB調(diào)制器模型 其中，設(shè)正弦載波為式中，為載波幅度；為載波角頻率；為初始相位（假定為0）。調(diào)制過程是一個(gè)頻譜搬移的過程，它是將低頻信號(hào)的頻譜搬移到載頻位置。而解調(diào)是將位于載頻的信號(hào)頻譜再搬回來，并且不失真地恢復(fù)出原始基帶信號(hào)。雙邊帶解調(diào)通常采用相干解調(diào)的方式，它使用一個(gè)同步解調(diào)器，即由

3、相乘器和低通濾波器組成。在解調(diào)過程中，輸入信號(hào)和噪聲可以分別單獨(dú)解調(diào)。相干解調(diào)的原理框圖如圖2所示：圖2 相干解調(diào)器的數(shù)學(xué)模型信號(hào)傳輸信道為高斯白噪聲信道，其功率為。即 三、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1、 用Matlab產(chǎn)生一個(gè)頻率為2Hz、功率為10的余弦信源，設(shè)載波頻率為10Hz，試畫出（1）DSB調(diào)制信號(hào)；（2）該調(diào)制信號(hào)的功率譜密度；（3）相干解調(diào)后的信號(hào)波形。圖形顯示。2、 用Matlab產(chǎn)生一個(gè)頻率為2Hz、功率為10的余弦信源，設(shè)載波頻率為10Hz，A=5，試畫出（1）AM調(diào)制信號(hào)；（2）該調(diào)制信號(hào)的功率譜密度；（3）相干解調(diào)后的信號(hào)波形。圖形顯示。四、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果AM調(diào)制：DSB調(diào)制：五、實(shí)驗(yàn)

4、總結(jié) 通過本次實(shí)驗(yàn)，我理解了AM和DSB調(diào)制的原理，及用MATLAB仿真的方法。實(shí)驗(yàn)二 基帶信號(hào)眼圖的仿真實(shí)驗(yàn) 一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖煜ATLAB軟件的使用，并學(xué)會(huì)用MATLAB來產(chǎn)生信號(hào)并實(shí)現(xiàn)基帶信號(hào)眼圖的可視化。 二、 實(shí)驗(yàn)原理1、 理論原理2、 重要函數(shù)說明三、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（第2、3題選一題）1、 畫出單極性碼型或雙極性碼的眼圖。2、 設(shè)基帶傳輸系統(tǒng)響應(yīng)是a=0.5的升余弦滾降系統(tǒng)，畫出在接收端的基帶數(shù)字信號(hào)波形及其眼圖。3、 設(shè)二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)，設(shè)加性高斯白噪聲的雙邊功率譜密度為，畫出眼圖。（1） 經(jīng)過理想低通后的眼圖（2） 經(jīng)過理想低通后的眼圖四、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)三 數(shù)字頻帶信號(hào)調(diào)制的仿真

5、實(shí)驗(yàn) 一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖煜ATLAB軟件的使用，并學(xué)會(huì)用MATLAB來產(chǎn)生信號(hào)并實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制的可視化。 二 實(shí)驗(yàn)原理1、二進(jìn)制振幅鍵控（1）2ASK調(diào)制原理二進(jìn)制振幅鍵控記作2ASK，2ASK是利用代表數(shù)字信息（“0”或“1”）的基帶矩形脈沖去鍵控一個(gè)連續(xù)的正弦型載波的振幅，使載波時(shí)斷時(shí)續(xù)地輸出。有載波輸出時(shí)表示發(fā)送“1”，無載波輸出時(shí)表示發(fā)送“0”。 數(shù)字基帶信號(hào)式中g(shù)(t)是寬度為Ts、高度為A的矩形脈沖，an為數(shù)字序列an的第n個(gè)碼元的電平值。載波 c(t)=COS(ct+ j0 )， 初始相位j0 0則2ASK 信號(hào)的表達(dá)式為：（2）2ASK信號(hào)波形如下：（3）2ASK功率譜密度如

6、下：2、二進(jìn)制數(shù)字頻移鍵控（1）2FSK調(diào)制二進(jìn)制頻移鍵控記作2FSK，2FSK系統(tǒng)是利用二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)控制載波頻率進(jìn)行頻譜變換的過程。二進(jìn)制基帶信號(hào)只有兩種代碼，所以調(diào)頻時(shí)，載波頻率只能被置于兩種頻率，即： 即用頻率為f1的載波代表“1”碼，用頻率為f2的載波代表“0”碼，或相反。（2）2FSK調(diào)制框圖以及波形（3）2FSK功率譜3、二進(jìn)制數(shù)字相移鍵控（1）2PSK調(diào)制原理二進(jìn)制相移鍵控記作2PSK，用載波的兩種相位（0和）去對(duì)應(yīng)基帶信號(hào)的“0” 與 “1”兩種碼元。因此二元數(shù)字調(diào)相就是讓載波在兩種相位間切換，故稱相移鍵控。2PSK還可以看作雙極性不歸零碼基帶信號(hào)的數(shù)字調(diào)幅，即基帶信號(hào)與

7、載波 cosc t 的乘積。（2）2PSK信號(hào)頻譜三實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、 用Matlab產(chǎn)生獨(dú)立等概率的二進(jìn)制信源。（1） 畫出OOK信號(hào)波形及其功率譜（2） 畫出2PSK信號(hào)波形及其功率譜（3） 畫出2FSK信號(hào)波形及其功率譜（）四實(shí)驗(yàn)源代碼、仿真結(jié)果及分析1、產(chǎn)生單極性不歸零的二進(jìn)制基帶信號(hào)，最大幅度歸一化為。畫出基帶信號(hào)信號(hào)波形及其功率譜圖形；（1）源代碼k=10 %k表示產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)的個(gè)數(shù) m=rand(1,k); %產(chǎn)生k個(gè)在（0,1）之間的均勻分布的隨機(jī)數(shù)for i=1:k if (m(i)>0) && (m(i)< 0.5) s(i)=0; else s(i)

8、=1; end end %根據(jù)產(chǎn)生的均勻隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生二進(jìn)制單極性不歸零信號(hào)subplot(2,1,1); stairs(s) %畫出二進(jìn)制單極性歸零信號(hào)title('二進(jìn)制單極性信號(hào)');grid on axis(1,k+1,0,2);subplot(2,1,2);Y = fft(s,1024);Z=fftshift(Y);Pyy = Z.* conj(Z) /(1024);f = 1000*(0:1000)/(1024);plot(f,Pyy(1:1001);axis(0 1000,0 0.05);title('二進(jìn)制單極性信號(hào)的頻譜');xlabel('

9、;頻率f (Hz)');grid on（2）基帶信號(hào)信號(hào)波形及其功率譜圖形2、對(duì)產(chǎn)生的基帶信號(hào)進(jìn)行2ASK調(diào)制，畫出2ASK信號(hào)波形及其功率譜圖形；fb =1 %輸入的二進(jìn)制基帶信號(hào)的頻率fc = 3 %載波頻率A=1 %載波幅度 M=25; %每比特符號(hào)用M個(gè)點(diǎn)來表示tb=1/fb %輸入的二進(jìn)制基帶信號(hào)的碼元周期tc=1/fc %載波周期Nc=floor(M*tc/tb) %每個(gè)載波周期內(nèi)的采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù) step=tb/M %采樣間隔%fstart = start frequency for spectrum plot.%fend = end frequency for spect

10、rum plot.for i = 1:k if s(i) = 1 for j = 1:M Ask(i-1)*M+j)=A*cos(2*pi*(j-1)/Nc); end else for j = 1:M Ask(i-1)*M+j)=0; end end endAskfor i=1:M*kt(i)=i*step;endsubplot(2,2,3); plot(t,Ask)title('2ASK信號(hào)波形');grid onsubplot(2,2,4);Y1 = fft(Ask,1024);Z1=fftshift(Y1);Pyy1 = Z1.* conj(Z1) /(1024);f

11、= 1000*(0:1000)/(1024);plot(f,Pyy1(1:1001);axis(0 1000,0 1);title('2Ask信號(hào)的頻譜');xlabel('頻率f (Hz)');grid on（2）2ASK信號(hào)波形及其功率譜圖形3、對(duì)產(chǎn)生的基帶信號(hào)進(jìn)行2FSK調(diào)制，畫出2FSK信號(hào)波形及其功率譜圖形；（1）源代碼fb =1 %輸入的二進(jìn)制基帶信號(hào)的頻率fc0 = 3,fc1=5 %兩個(gè)載波頻率，實(shí)驗(yàn)中基帶信號(hào)的0對(duì)應(yīng)于載波頻率fc0，基帶信號(hào)的1對(duì)應(yīng)于載波頻率fc1A=1 %載波幅度 M=25; %每比特符號(hào)用M個(gè)點(diǎn)來表示tb=1/fb %輸入

12、的二進(jìn)制基帶信號(hào)的碼元周期tc0=1/fc0, tc1=1/fc1, %兩個(gè)載波周期Nc0=floor(M*tc0/tb),Nc1=floor(M*tc1/tb), %每個(gè)載波周期內(nèi)的采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù) step=tb/M %采樣間隔%fstart = start frequency for spectrum plot.%fend = end frequency for spectrum plot.for i = 1:k if s(i) = 1 for j = 1:M Fsk(i-1)*M+j)=A*cos(2*pi*(j-1)/Nc0); end else for j = 1:M Fsk(i-1)

13、*M+j)=A*cos(2*pi*(j-1)/Nc1); end end end % 2FSK調(diào)制for i=1:M*kt(i)=i*step;endsubplot(2,2,3); plot(t,Fsk)title('2FSK信號(hào)波形'); %畫出2FSK的波形grid onsubplot(2,2,4);Y1 = fft(Fsk,1024);Z1=fftshift(Y1);Pyy1 = Z1.* conj(Z1) /(1024);f = 1000*(0:1000)/(1024);plot(f,Pyy1(1:1001);axis(0 1000,0 5);title('2F

14、sk信號(hào)的頻譜');xlabel('頻率f (Hz)'); %畫出2Fsk信號(hào)的頻譜grid on（2）仿真結(jié)果4、對(duì)產(chǎn)生的基帶信號(hào)進(jìn)行2PSK調(diào)制，畫出2PSK信號(hào)波形及其功率譜圖形。（1）源代碼fb =1 %輸入的二進(jìn)制基帶信號(hào)的頻率fc =1 %載波頻率A=1 %載波幅度 M=25; %每比特符號(hào)用M個(gè)點(diǎn)來表示tb=1/fb %輸入的二進(jìn)制基帶信號(hào)的碼元周期tc=1/fc %載波周期Nc=floor(M*tc/tb) %每個(gè)載波周期內(nèi)的采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù) step=tb/M %采樣間隔for i = 1:k if s(i) = 1 for j = 1:M Psk(i-1

15、)*M+j)=A*cos(2*pi*(j-1)/Nc); end else for j = 1:M Psk(i-1)*M+j)=-A*cos(2*pi*(j-1)/Nc); end end endPskfor i=1:M*kt(i)=i*step;endsubplot(2,2,3); plot(t,Psk)title('2PSK信號(hào)波形');grid onsubplot(2,2,4);Y1 = fft(Psk,1024);Z1=fftshift(Y1);Pyy1 = Z1.* conj(Z1) /(1024);f = 1000*(0:1000)/(1024);plot(f,Pyy1(1:1001);axis(0 1000,0 5);title('2Psk信號(hào)的頻譜');xlabel('頻率f (Hz)');grid on（2）仿真結(jié)果五實(shí)驗(yàn)心得：1、通過這次實(shí)驗(yàn)，對(duì)matlab的使用有了一個(gè)更加熟練的掌握和了解，熟練掌握了畫頻譜的的方法，以及怎么用matlab來進(jìn)行數(shù)字調(diào)制信號(hào)的仿真，我覺得，2ASK、2PSK，2FSK在matlab上實(shí)現(xiàn)仿真的方法是相近的，只