重郵通信基礎(chǔ)學(xué)習(xí)知識原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、通信原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)院：通信與信息工程學(xué)院專業(yè)：通信工程班級:姓名：學(xué)號：實(shí)驗(yàn)二：模擬線性調(diào)制系統(tǒng)仿真一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握模擬調(diào)制系統(tǒng)的調(diào)制和解調(diào)原理；2、理解相干解調(diào)。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、編寫AM、DSB、SSB調(diào)制，并畫出時(shí)域波形和頻譜；2、完成DSB調(diào)制和相干解調(diào)。三、實(shí)驗(yàn)步驟1、線性調(diào)制1 )假定調(diào)制信號為m(t) cos2和,載波c(t) cos2 fct， fm 1kHz，fc 10kHz ;繪制調(diào)制信號和載波的時(shí)域波形。2) 進(jìn)行 DSB 調(diào)制，SDSB(t) m(t) c(t)；進(jìn)行 AM 調(diào)制，Sam (t) 1 m(t) c(t)；繪制DSB已調(diào)信號和AM已調(diào)信號的波形，并與調(diào)制

2、信號波形進(jìn)行對照。3) 用相移法進(jìn)行SSB調(diào)制，分別得到上邊帶和下邊帶信號，1 1Sssb(Um(t) c(t)m m(t) CQ(t)， m(t) sin2 fmt， cQ(t) sin2 fct。2 24) 對載波、調(diào)制信號、DSB已調(diào)信號、AM已調(diào)信號和SSB已調(diào)信號進(jìn)行FFT變換，得到其頻譜，并繪制出幅度譜。2、DSB信號的解調(diào)1 ）用相干解調(diào)法對DSB信號進(jìn)行解調(diào)，解調(diào)所需相干載波可直接采用調(diào)制載波；2 ）將DSB已調(diào)信號與相干載波相乘；3 ）設(shè)計(jì)低通濾波器，將乘法器輸出中的高頻成分濾除，得到解調(diào)信號;4 ）繪制低通濾波器的頻率響應(yīng)；5）對乘法器輸出和濾波器輸出進(jìn)行 FFT變換，得到

3、頻譜；6 ）繪制解調(diào)輸出信號波形，繪制乘法器輸出和解調(diào)器輸出信號幅度譜;7）繪制解調(diào)載波與發(fā)送載波同頻但不同相時(shí)的解調(diào)信號的波形實(shí)驗(yàn)代碼：DSB的源程序 fm=1000;fc=10000; fs=100000;ts=1/fs;tp=10/fm;t=0:ts:(tp-ts); m_sig=cos(2*pi*fm*t); c_sig=cos(2*pi*fc*t); y_sig=m_sig.*c_sig;y1_sig=y_sig.*c_sig; subplot(5,1,1);plot(t,m_sig); subplot(5,1,2);plot(t,c_sig); subplot(5,1,3);plo

4、t(t,y_sig);subplot(5,1,4);plot(t,y1_sig);fLPF=3000;Wn=fLPF/(fs/2);N=16;B=fir1(N,Wn);NFFT=2A20;M_sig=fft(m_sig,NFFT); f=(0:NFFT-1)/NFFT*fs; subplot(5,1,5); plot(f,abs(M_sig);axis(0 3000 0 500);2思考題：1、與調(diào)制信號比較，AM、DSB和SSB的時(shí)域波形和頻譜有何不同？答：AM時(shí)域波形的上包絡(luò)其形狀與調(diào)制信號的波形相同，只是幅度有所增大；而DSB時(shí)域波形的上包絡(luò)則不再與調(diào)制信號相同，但幅度卻不變。調(diào)制信號的

5、頻譜頻率相對較低，只有一個(gè)沖擊，功率較大；AM已調(diào)信號頻譜集中出現(xiàn)在10kHz附近，有三個(gè)沖擊，中間一個(gè)功率較大，且與調(diào)制信號的功率 接近，其余兩個(gè)大約為其一半；DSB已調(diào)信號頻譜也是集中在10kHz左右，只 有兩個(gè)沖擊，以10kHz為對稱軸對稱分布，功率為調(diào)制信號的一半左右；SSB已調(diào)信號頻譜就是DSB已調(diào)信號兩個(gè)沖擊的分解。3、采用相干解調(diào)時(shí)，接收端的本地載波與發(fā)送載波同頻不同相時(shí)，對解調(diào)性能 有何影響？答：導(dǎo)致載波失真，不能完好的解調(diào)原波形。實(shí)驗(yàn)二：PCM系統(tǒng)仿真一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、掌握脈沖編碼調(diào)制原理；2、理解量化級數(shù)、量化方法與量化信噪比的關(guān)系。3、理解非均勻量化的優(yōu)點(diǎn)。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：

6、1、對模擬信號進(jìn)行抽樣和均勻量化，改變量化級數(shù)和信號大小，根據(jù)MATLAB仿真獲得量化誤差和量化信噪比誤差和量化信噪比。三、實(shí)驗(yàn)步驟1、均勻量化1) 產(chǎn)生一個(gè)周期的正弦波x(t) = cos (2 * pi *t )，以1000Hz頻率進(jìn)行采樣，并進(jìn)行8級均勻量化，用plot函數(shù)在同一張圖上繪出原信號和量化后的信號。2) 以32Hz的抽樣頻率對x(t)進(jìn)行抽樣，并進(jìn)行8級均勻量化。繪出正弦波波形(用plot函數(shù))、樣值圖，量化后的樣值圖、量化誤差圖(后三個(gè)用stem函數(shù))3) 以2000Hz對x(t)進(jìn)行采樣，改變量化級數(shù)，分別仿真得到編碼位數(shù)為28位時(shí)的量化信噪比，繪出量化信噪比隨編碼位數(shù)變

7、化的曲線。另外繪出理論的量化信噪比曲線進(jìn)行比較。4) 在編碼位數(shù)為8和12時(shí)采用均勻量化，在輸入信號衰減為050 dB時(shí)，以均間 隔5 dB仿真得到均勻量化的量化信噪比，繪出量化信噪比隨信號衰減變化的圖形。注意，輸入信號減小時(shí)，量化范圍不變；抽樣頻率為2000 Hz 。實(shí)驗(yàn)代碼：un iform 函數(shù):fun ctio nxqv,xqe,s nr=un iform(xt, n)m=2.A n a=2/m y=ceil(abs(xt/a) x=sig n( xt) xqv=x.*(y*a-1/2*a) xqe=xt-xqv s=mea n( xt.*xt) n=mea n( xqe.*xqe)

8、sn r=10*log10(s/n)主程序：close all;clc;clear all;t=0:1/1000:1;xt=si n(2*pi*t);figure(1);subplot(1,1,1);plot(t,xt);hold on;xqv,xqe,s nr=u ni form(xt,3);plot(t,xqv);t2=0:1/32:1;xt2=si n(2*pi*t2);figure(2);subplot(2,1,1);stem(t2,xt2);hold on;xqv,xqe,s nr=uni form(xt2,3);stem(t2,xqv);hold on;subplot(2,1,2)

9、;stem(t2,xqe);hold on;QSNR_N=zeros(1,7);QSNR_T=zeros(1,7);for n=2:1:8;XQV,XQE,QSNR_N( n-1)=u niform(xt, n);QSNR_T( n-1)=n*6.02+1.76;endfigure(3);subplot(1,1,1);plot(QSNR_N);hold on;plot(QSNR_T,red);fs=30t=0:1/fs:1xt=0.9*si n(2*pi*t)xqv,xqe,s nr=uni form(xt,8)k=0:5:50figure(4)plot (k,s nr-k,b,l in ew

10、idth,2)axis(0 50 0 80)xqv,xqe,s nr=u ni form(xt,12)k=0:5:50hold onplot (k, s nr-k,r,li newidth,5)axis(0 50 0 80) grid on xt=0.9*cos(2*pi*t);A=87.6;cc=sig n( xt)for k=1:1:size(xt,2)if abs(xt(k)v=1/A c(k)=cc(k)*A*abs(xt(k)/(1+log(A);else c(k)=cc(k)*(1+log(A*abs(xt(k)/(1+log(A);endendxqv,xqe,SNR=u nifo

11、rm(xt,3);figure(5)stem(t,xt);hold onstem(t,xqv,r*);stem(t,xqe,g+)plot(t,c);axis(0 1-1 1)結(jié)果圖:H.1 dj a.a uj 臥 ci.baa d.9、實(shí)驗(yàn)思考題:1、圖2-3表明均勻量化信噪比與量化級數(shù)（或編碼位數(shù)）的關(guān)系是怎樣的？答：量化信噪比隨著量化級數(shù)的增加而提高，當(dāng)量化級數(shù)較小是不能滿足通信質(zhì)量 的要求。實(shí)驗(yàn)三：數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的誤碼率計(jì)算；理解信道噪聲和碼間干擾對系統(tǒng)性能的影響；2、掌握最佳基帶傳輸系統(tǒng)中的“無碼間干擾傳輸”和“匹配濾波器”的設(shè)計(jì)方法;3、理解眼圖

12、的作用，理解碼間干擾和信道噪聲對眼圖的影響。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、誤碼率的計(jì)算(1)A/ c和誤碼率之間的性能曲線2、眼圖的生成(1) 基帶信號采用矩形脈沖波形(2) 基帶信號采用滾降頻譜特性的波形三、實(shí)驗(yàn)步驟及結(jié)果1、誤碼率的計(jì)算1)隨機(jī)產(chǎn)生1000000個(gè)二進(jìn)制信息數(shù)據(jù)，采用雙極性碼，映射為土 A。隨機(jī)產(chǎn)生 高斯噪聲(要求A/ c為)12dB)，疊加在發(fā)送信號上，直接按判決規(guī)則進(jìn)行判決， 然后與原始數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，統(tǒng)計(jì)出錯(cuò)的數(shù)據(jù)量，與發(fā)送數(shù)據(jù)量相除得到誤碼率。畫出A/ c和誤碼率之間的性能曲線，并與理論誤碼率曲線相比較。程序代碼：close all;clc;clear all;N=10A6;A=1

13、;ber=zeros(13);A_sigma=0:1:12;sigma=A./(10.A(A_sigma/20);a=A.*ra ndin t(1,N)*2-1;for i=1:le ngth(sigma);rk=a+sigma(i)*ra ndn( 1,N);dec_a=sig n(rk);ber(i)=le ngth(fi nd(dec_a=a)/N;end;p=1/2*erfc(A./(sqrt(2)*sigma);figuresemilogy(A_sigma,ber,b-*,A_sigma,p,red);lege nd(p,A_sigma);grid on;2 )隨機(jī)產(chǎn)生10000個(gè)二

14、進(jìn)制信息數(shù)據(jù)，采用雙極性碼，映射為土 1,基帶波形采用 根升余弦頻譜。隨機(jī)產(chǎn)生信道高斯白噪聲(要求0 nEb為-28dB)，疊加在發(fā)送 信號上，通過匹配濾波器后，按判決規(guī)則進(jìn)行判決，得到誤碼率。畫出0 nEb和 誤碼率之間的性能曲線。x=ra ndin t(1,100)*2-1;xt=rcosflt(x,1,100,f,1);eyediagram(xt,300);sn r_db=30,20,10,0;sn r=10.A(s nr_db/10);no ise=1./s nr;for i=1:4;n=sqrt (no ise(i)*ra ndn (le ngth(xt),1);eyediagram

15、(xt+n,300);end2、繪制眼圖2)設(shè)基帶信號波形為滾降系數(shù)為1的升余弦波形，符號周期1 s T =，試?yán)L出不 同滾降系數(shù)(a =1, 0.75, 0.5, 0.25 )時(shí)的時(shí)域脈沖波形(保存為圖3-5 )。隨機(jī) 生成一系列二進(jìn)制序列，選擇a =1的升余弦波形，畫出多個(gè)信號的波形，(保 存為圖3-6 )。通過高斯白噪聲信道，選擇a =1的升余弦波形，分別繪制出無噪 聲干擾以及信噪比為30、20、10、0dB時(shí)的眼圖。clear all;clc;close all;h1=rcosflt(1,1,100,fir,1,5);h2=rcosflt(1,1,100,fir,0.75,5);h3=

16、rcosflt(1,1,100,fir,0.5,5);h4=rcosflt(1,1,100,f,0.25,5);figure()plot(h1);hold on;plot(h3);hold on;plot(h4);hold on;plot(h2);hold on;實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖：Ejfa Diayifn m 百l-5 4 3 5- 1 D-I-2AJ *-5遲總曳0.5叫 5bma四、實(shí)驗(yàn)思考題1、數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的誤碼率與哪些因素有關(guān)？答：數(shù)字基帶的誤碼率與輸入的信噪比有關(guān)，信噪比又與輸入信號的能量以 及噪聲的能量有關(guān)。2、碼間干擾和信道噪聲對眼圖有什么影響？答;碼間干擾和信道噪聲可以看做同一類

17、型，都是對信號起負(fù)面作用的，只是 來源不同。碼間干擾來自信號自身，是可以通過優(yōu)化信號來避免的，而信道噪聲 是無法避免的，始終存在。對眼圖的影響無非就是：會使眼圖比較閉合，幅度畸 變范圍變大，噪聲容限變小，過零點(diǎn)畸變時(shí)間變久。3、觀察圖3 5和圖3 6，觀察不同滾降系數(shù)對時(shí)域波形的影響。答：當(dāng)1 a=時(shí)，是實(shí)際中常采用的升余弦頻譜特性，它的波形最瘦，拖尾按3t-速率衰減，抑制碼間串?dāng)_的效果最好。當(dāng)滾降系數(shù)a越小時(shí)，波形越來越胖，尾巴的衰減速率越來越小4、圖3 7可以得出什么結(jié)論?答：右圖3-7可以看出，信噪比越高，眼圖的效果越好，當(dāng)無噪聲干擾時(shí)，眼 圖形狀清晰可見，“眼睛”張開較大，當(dāng)信噪比為0

18、時(shí)，眼圖徹底混亂，看不清楚 形狀。實(shí)驗(yàn)四：BPSK系統(tǒng)仿真一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、掌握BPSK調(diào)制和解調(diào)原理；2、理解數(shù)字基帶信號和BPSK號的功率譜密度的關(guān)系。3、理解星座圖的作用二、實(shí)驗(yàn)原理三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1、生成基帶信號和頻帶信號的時(shí)域波形和功率譜（必做）3、BPSK發(fā)送信號和接收信號的星座圖。（必做）四、實(shí)驗(yàn)步驟1、繪制時(shí)頻波形1）設(shè)基帶波形為矩形波，設(shè)載波頻率為10Hz，符號速率為IBaud，畫出BPSK 信號的時(shí)域波形和功率譜。2）設(shè)基帶波形為滾降波形，設(shè)載波頻率為10Hz，符號速率為1Baud，畫出BPSK 信號的時(shí)域波形和功率譜；要求對比滾降系數(shù)分別為 0.5和1時(shí)的情況。3、BPSK

19、發(fā)送信號和接收信號的星座圖繪制發(fā)送端BPSK信號的星座圖；繪制出信噪比為10dB和5dB時(shí)的接收信號星座圖實(shí)驗(yàn)代碼：close all;clc;clear all;ts=1;fc=2;n _sample=200;n_num=1000; dt=ts/n_sample;t=0:dt:n_nu m*ts-dt;d=2*ra ndin t(1,n_num)-1; st_bb=rectpulse(d ,n _sample); st_2psk=st_bb.*cos(2*pi*fc*t); figure();subplot(2,1,1);plot(t,st_2psk);axis(0,10,-1,1);nlo

20、 op=20;wi ndow=boxcar(le ngth(st_2psk);NFFT=2M6;sp_p=0;for in d=1: nlo op;px,f=periodogram(st_2psk,wi ndow,NFFT,1/dt);sp_p=sp_p+px;d=2*ra ndin t(1,n_num)-1;st_bb=rectpulse(d,n_sample); st_2psk=st_bb.*cos(2*pi*fc*t); endst_pp=sp_p/20;subplot(2,1,2);plot(f,st_pp);axis(0,4,0,1);close all;clc;clear all;ts=1;fc=10;r=1;n _sample=100;n_num=500;dt=ts/n_sample;delay=10;t=0:dt:n_num*ts+delay*2-dt;d=2*ra ndin t(1,n_num)-1