通信原理軟件實驗

1、實驗報告課程名稱通信原理實驗項目名稱通信原理軟件實驗實驗類型實驗學時班級學號姓名指導教師實驗室名稱實驗時間實驗成績實驗原理（1分）實驗步驟（2分）實驗結果（2分）總成績教師簽字日期哈爾濱工程大學教務處制通信原理軟件仿真實驗一、實驗題目1、基帶碼型仿真1）通過仿真觀察占空比為50%、75%以及100%的單、雙極性歸零碼波形 以及其功率譜，分析不同占空比對仿真結果的影響。2）通過仿真產生一隨機消息碼序列，將其分別轉換為AMI碼和HDB3碼,觀察它們的波形及其功率譜密度。2、數(shù)字帶通調制仿真設計一個采用2DPSK調制的數(shù)字通信系統(tǒng)：產生二進制隨機數(shù)據(jù)，并 仿真其對應的2DPSK調制波形，分析其頻譜。

2、所產生的調制波形加入不同 信噪比的白噪聲，選取合適的接收方案，畫出系統(tǒng)誤碼率曲線，并與理論誤 碼率進行對比。二、實驗基本原理1、基帶碼型仿真想要產生不同占空比的單、雙極性歸零碼波形，首先要確定碼元序列，其次 要對碼元序列進行采樣并輸出到圖表上。確定碼元序列的原理很簡單，對于單極性碼元，只需要產生一系列隨機數(shù)并 判斷隨機數(shù)是否大于零即可。若大于等于零則碼元為1，若小于零則碼元為0。對于雙極性碼元，可以通過判斷隨機數(shù)的極性來產生碼元。AMI碼為傳號交替反轉碼，為1反轉，否則歸零。而HDB3碼則是在AMI的基礎上進行變換。通過檢測4個及以上的連零來插入破壞符號（V）。倘若兩個相鄰破壞符號間的非零符號

3、有偶數(shù)個時，還要插 入B符號。2、數(shù)字帶通調制仿真2DPSK數(shù)字調制系統(tǒng)的調制過程可以認為成差分雙極性非歸零矩形脈沖與咼頻載波的乘積。至于解調過程，我在本次實驗中選取的為相位比較法?；驹硎菍⒔邮盏?的調制波形延遲一個碼元周期，再與未延遲的調制波形相乘，分析該信號，從而 解調碼元。三、仿真方案1、基帶碼型仿真將該數(shù)列米樣， 輸出到時域圖表上采樣結果進行頻 域處理，計算隨 機碼元的功率譜2、數(shù)字帶通調制仿真四、實驗結果1、基帶碼型仿真1)單極性雙極性占空比為0.5J 1nuB1 -2 *1 0 1 2210-120.20.150.10.050雙極性*2 *1 0 1 20.080.060.04

4、0.020-200 -100 0 100 200200 -1DO 0100200占空比為0.750.30.20 10-200 -100 0 100 200從械性功:篌諾占空比為1分析：由實驗結果可知，隨著占空比的增大，碼元信號的直流分量會逐漸增多，頻譜變窄。而且，相較于單極性，雙極性的功率譜要更寬一些。2）（參數(shù)：HDB3碼中V為1.5，B為2）AIWI碼功申誼分析：通過以上實驗結果可見，AMI和HDB3碼波形正確，而二者的功率譜在如此有限的碼元數(shù)量內看不出來太多的區(qū)別。相比之下，HDB3的功率譜成分要更復雜，更多。2、數(shù)字帶通調制仿真單極性碼元riiiii_L I L L !LIIIIiII

5、II&-4-3-2-1012：J42DPSK£MJ 波喑MvWvWWvWVWvVWWjIIIIIIIII-3-2-101234520-22DPSKiffl制膠殛*噪聲(0=46.5388Iiiiiiiii陽位比皎沐帕訓出的碼兀 溟例-(dB)=0.05iiiiiiirI *" IJI I II r-5-4-3-2-101234520-2-5-4-3-2-1012345上圖為綜合了調制和解調結果的總圖。（僅取了一種信噪比）分析可得：調制完成后的2DPSK波形是正確的，疊加噪聲后，送入解調器,得到的碼元序列如圖，可見解調結果還是比較正確和穩(wěn)定的。上圖為選取了 10000

6、0個碼元情況下的解調器信噪比和誤碼率之間的關系 欲要求誤碼率在10 4，則只需保證信噪比0.5dB即可。上圖為選取100000個碼元情況下的誤碼率理論曲線。可見仿真得到的曲線 要比理論曲線的誤碼率更小。 原因可能是該處的信噪比較小， 與書中理論公式所 要求的大信噪比條件不符，故而誤差較大。五、程序源代碼1、單雙極性碼元序列及可調的占空比：function output_args = exam_1( D )L=64; % 每碼元采樣點數(shù)N=512; % 采樣點數(shù)M=N/L; % 碼元數(shù)Rs=2; %碼元速率 (個 )/sTs=1/Rs; %比特間隔 fs=L/Ts; % 采樣速率 T=N/fs;

7、 % 截短時間 t=-(T/2):1/fs:(T/2-1/fs);% 時域采樣點fin=zeros(1,N);fin1=zeros(1,N);for loop=1:1000a=(randn(1,M)>0); % 產生單極性數(shù)據(jù) a1=sign(randn(1,M); % 產生雙極性數(shù)據(jù)tmp=zeros(L,M); tmp1=zeros(L,M);L1=L*D; %D 是占空比tmp(1:L1,:)=ones(L1,1)*a;tmp1(1:L1,:)=ones(L1,1)*a1;s=tmp(:)'s1=tmp1(:)'f,S=T2F(t,s);f1,S1=T2F(t,s1

8、);P=abs(S).A2/T;%樣本信號的功率譜密度P1=abs(S1).A2/T;fin=fin*(1-1/loop)+P/loop;fin1=fin1*(1-1/loop)+P1/loop;endsubplot(2,2,1)plot(t,s);axis(-2,2,-2,2);title( '單極性 ');grid on;subplot(2,2,2)plot(t,s1);axis(-2,2,-2,2); title( '雙極性 ');grid on;subplot(2,2,3)plot(f,fin);title( '單極性功率譜 ');sub

9、plot(2,2,4)plot(f1,fin1);title( '雙極性功率譜 ');end2、 AMI 和 HDB3 碼的產生：function output_args = AMI_HDB3( D )L=64; % 每碼元采樣點數(shù)N=1280; % 采樣點數(shù)M=N/L; % 碼元數(shù)Rs=2; %碼元速率 (個 )/sTs=1/Rs; %比特間隔fs=L/Ts; % 采樣速率T=N/fs; % 截短時間 t=-(T/2):1/fs:(T/2-1/fs);% 時域采樣點 tmp=zeros(L,M);a=(randn(1,M)>0); % 產生單極性數(shù)據(jù) L1=L*D; %

10、D 是占空比 tmp(1:L1,:)=ones(L1,1)*a;s=tmp(:)'a_AMI=zeros(1,M);k=1;m=0;tmp_AMI=zeros(L,M);% 產生 AMI 碼元數(shù)據(jù)for i=1:Mif (a(i)=1)if (k=1)a_AMI(i)=1;m=i;k=k+1;elsea_AMI(i)=-a_AMI(m);m=i;k=k+1;elsea_AMI(i)=0;end endtmp_AMI(1:L1,:)=ones(L1,1)*a_AMI; s_AMI=tmp_AMI(:)'% 產生 HDB3 碼數(shù)據(jù)a_HDB3=a_AMI;V=1.5;B=2;m=0

11、;k0=0; %連零計數(shù)f0=0; %V 之間的非零計數(shù)v0=0; %V 計數(shù)flag=0; % 是否有 B 出現(xiàn)for i=1:Ma_HDB3(i)二a_HDB3(i)*(-1F(flag);if (a_HDB3(i)=0)k0=k0+1;if(k0=4)if(m=0)a_HDB3(i)=V;k0=0;v0=1;f0=0;elsea_HDB3(i)=a_HDB3(m)*V;v0=v0+1;k0=0;if (v0=1)f0=0;elseif(mod(f0,2)=0)f0=0;i1=m+1;a_HDB3(i1)=-a_HDB3(m)*B;i1=m+4;a_HDB3(i1)=sign(a_HDB3

12、(m+1)*V; flag=flag+1;elsef0=0;endendendelsek0=0;f0=f0+1;m=i;endendtmp_HDB3=zeros(L,M);tmp_HDB3(1:L1,:)=ones(L1,1)*a_HDB3;s_HDB3=tmp_HDB3(:)'%求取功率譜f,S_AMI=T2F(t,s_AMI);f1,S_HDB3=T2F(t,s_HDB3);P二abs(S_AMIF2/T;P1二abs(S_HDB3F2/T;figure(1)subplot(3,1,1)plot(t,s);axis(-5,5,-2,2);title( '單極性 ')

13、;grid on; subplot(3,1,2) plot(t,s_AMI); axis(-5,5,-2,2); title( 'AMI 碼'); grid on;subplot(3,1,3) plot(t,s_HDB3); axis(-5,5,-2,2); title( 'HDB3 碼 '); grid on;figure(2)subplot(2,1,1) plot(f,P);title( 'AMI 碼功率譜 '); grid on;subplot(2,1,2) plot(f1,P1);title( 'HDB3 碼功率譜 ');

14、 grid on;3 、2DPSK 調制：function wm,xzb = DPSK( D,M )L=64; % 每碼元采樣點數(shù)N=L*M; % 采樣點數(shù)% M=N/L;Rs=2; %碼元速率 (個 )/sTs=1/Rs; %比特間隔fs=L/Ts; % 采樣速率T=N/fs; % 截短時間 t=-(T/2):1/fs:(T/2-1/fs);% 時域采樣點f0=2;zb=cos(2*pi*f0*t-pi/2);%產生載波數(shù)據(jù)tmp=zeros(L,M);a=(randn(1,M)>0); % 產生單極性數(shù)據(jù)L1=L*1;tmp(1:L1,:)=ones(L1,1)*a;s=tmp(:)

15、'a_AMI=zeros(1,M);tmp_AMI=zeros(L,M);a_AMI(1)=1;%產生差分雙極性非歸零碼元數(shù)據(jù)for i=2:Mif (a(i)=1)a_AMI(i)=-a_AMI(i-1);elsea_AMI(i)=a_AMI(i-1);endend tmp_AMI(1:L1,:)=ones(L1,1)*a_AMI; s_AMI=tmp_AMI(:)'s_jt=zeros(1,N);tz_DPSK=s_AMI.*zb;% 產生調制波形noise=randn(1,N)*D;%D 為噪聲比例P_noise=(sum( noise42)/T;% 求出噪聲功率P_si

16、g=(sum(tz_DPSK.A2)/T;% 求出信號功率tz_noise=tz_DPSK+noise;%加入噪聲xzb=P_sig/P_noise;for n=65:Ns_jt(n)=tz_noise(n-64);endjt_DPSK=s_jt; %產生解調波形 (攜帶噪聲 )% 相位比較法解調 fx=tz_noise.*jt_DPSK;jt_sig=zeros(1,N); % 解調出的碼元數(shù)據(jù)jt=zeros(1,M); % 解調出的碼元序列 for loop=1:Nif (fx(loop)<0)jt_sig(loop)=1;endendk=1;cnt0=0;cnt1=0;m=1;f

17、or loop=1:Nif (jt_sig(loop)=0)cnt0=cnt0+1;k=k+1;if (k=65)k=1;if (cnt0>cnt1)jt(m)=0;m=m+1;cnt0=0;cnt1=0;elsejt(m)=1; m=m+1;cnt0=0;cnt1=0;endelseendcnt1=cnt1+1;k=k+1;if (k=65)k=1;if (cnt0>cnt1) jt(m)=0; m=m+1; cnt0=0; cnt1=0;elsejt(m)=1; m=m+1;cnt0=0;cnt1=0;endendendendtmp_DPSK=zeros(L,M);tmp_DP

18、SK(1:L1,:)=ones(L1,1)*jt;s_DPSK=tmp_DPSK(:)'%計算誤碼率x1=0;for x=1:Mif (jt(x)=a(x)x1=x1+1;endendwm=x1/M;figure(1)subplot(4,1,1)plot(t,s);axis(-T/2,T/2,-2,2);title( ' 單極性碼元 ');grid on;subplot(4,1,2) plot(t,tz_DPSK);axis(-T/2,T/2,-2,2);title( '2DPSK 調制波形 '); grid on;subplot(4,1,3) plot

19、(t,tz_noise);title( '2DPSK 調制波形 +噪聲 信噪比 =' ,num2str(xzb); grid on;subplot(4,1,4) plot(t,s_DPSK);axis(-T/2,T/2,-2,2);title( '相位比較法解調出的碼元誤碼率 (dB)=' ,num2str(wm);grid on;end3、計算誤碼率圖表：function output_args = cul( M ) h=waitbar(0, 'Please wait.' );% 創(chuàng)建進度條 P=19;x=zeros(1,P);y=zeros(