信息通信工程学院
通信原理软件实验报告
班 级:
姓 名:
学 号:
日 期 : 2013年X月
实验目
实验通信原理组成部分实验中软件工具MATLAB
实验目:
1掌握MATLAB软件基运
MATLAB种实数学软件易学易MATLAB许通信仿真类问题说较合适
2解计算机仿真基原理方法学掌握通仿真方法研究通信问题技
3结合通原教学巩固加深通信原理课关容理解
实验原理
数学角度信息传送整程者环节外码信号变换程例信源压缩编码纠错编码AMI编码扰码等属码层次变换基带成形滤波调制等信号层次码变换易软件仿真仿真信号变换必须解决信号信号系统软件中表示问题
实验八
实验求
假设基带信号 m(t)sin(2000πt)+2cos(1000πt)载波频率20kHz请仿真出AMDSBSCSSB信号观察已调波形频谱
实验目
研究基带信号AMDSBSCSSB调制波形频谱特性
仿真模型
1DSBSC(双边带抑制载波调幅信号)s(t)利均值零模拟基带信号m(t)正弦载波c(t)相图811
图811
DSB信号数学表达式
stmt∙ctm(t)Accos(ωct+φc)
幅度调制基带信号频谱搬移载频fc处f>fc频率分量S(f)边带f
2双边带抑制载波调幅基础加离散载波分量接收机解调包络检波器较济AM表达式
stAc[1+m(t)]cos2πfct
式中Accos2πfct载波分量该调幅说解调时包络检波失真恢复出基带信号求m(t)≤1AM信号包络Ac[1+m(t)]总正
3双边带抑制载波调幅求信道带宽B2W中W模拟基带信号带宽信息观点双边带剩余度利双边带中意边带传输接收机解调出原基带信号样减少传送已调信号信道带宽实验中SSB信号产生方法图812
图812
SSB信号表达式:s(t)Acm(t)coswct∓Acm(t)sinwct
m(t)m(t)希尔伯特变换频谱:M(f)jsign(f)M(f)
开始
流程图
分作出m(t)AMDSBSSB信号
分作出m(t)AMDSBSSB调制频谱
作图
结束
实验程序
实验8
global dt df N t f T
fs800
T200
NT*fs
dt1fs
t[T2dtT2dt]避零
df1T
f[fs2dffs2df]避零
fm05kHz
fc20kHz
mcos(4*pi*fm*t)+2*sin(2*pi*fm*t)
Mt2f(mfs)
MHj*sign(f)*M频域进行希尔伯特变换
mhreal(f2t(MHfs))变换信号
s1m*cos(2*pi*fc*t)+3*cos(2*pi*fc*t)AM信号
s2m*cos(2*pi*fc*t)DSB
s3m*cos(2*pi*fc*t)mh*sin(2*pi*fc*t)SSB信号
S1t2f(s1fs)
S2t2f(s2fs)
S3t2f(s3fs)
AM信号
figure(1)
plot(fabs(S1))观察AM已调信号幅度频谱
axis([30300max(abs(S1))])
xlabel('fkHz')
ylabel('|S1(f)|')
title('AM已调信号幅频特性')
figure(2)
plot(ts1)观察AM已调信号波形
axis([0488])
xlabel('tms')
ylabel('s1(t)')
title('AM已调信号波形图')
DSB信号
figure(3)
plot(fabs(S2)) 观察DSB已调信号波形
axis([30300max(abs(S2))])
xlabel('fkHz')
ylabel('|S2(f)|')
title('DSB已调信号幅频特性')
figure(4)
plot(ts2)观察DSB已调信号波形
axis([0444])
xlabel('tms')
ylabel('s2(t)')
title('DSB已调信号波形图')
SSB信号
figure(5)
plot(fabs(S3))观察SSB已调信号波形
axis([0300max(abs(S3))])
xlabel('fkHz')
ylabel('|S3(f)|')
title('SSB已调信号幅频特性')
figure(6)
plot(ts3)观察SSB已调信号波形
axis([0444])
xlabel('tms')
ylabel('s3(t)')
title('SSB已调信号波形图')
实验结果
分析讨
四中图情况理情况进行较DSBSC信号存边带信号边带信号致存定冗余载波分量AM信号DSBSC信号基础增加载波信号通包络检波进行解调SSB信号存边带边带信号保证信息量时减少信号传播信道带宽理分析作图结果致实验结果误效
思考题
1 仿真VSB系统?
答:残留边带滤波器M文件实现然做函数程序中调
2 SSB解调中果载波发送载波存固定相位误差seta等效基带方法仿真seta输出信噪影响?
答:seta零时输出信噪seta值增时输出信噪减
实验思考心体会
通次实验更加深刻理解AMDSBSSB波形特点频谱特点知道载波信号频谱影响单边带调制注意问题次MATLAB实验第新鲜趣学知识收获良
实验九
实验求
假设基带信号m(t)sin(2000πt)+2cos(1000πt)+4sin(500πt+π3)载波频率40kHz仿真产生FM信号观察波形频谱卡松公式做FM频率偏移常数5kHzV
实验目
学FM信号调制观察y频相位时FM信号频谱讨卡松公式适条件
仿真模型
调频系统中载波频率基带信号变化通牺牲带宽换取较高抗噪力性高逼真度音乐广播系统发射功率限点点通信系统中广泛应
FM已调信号表达式stAccos[2πfct+φ(t)] φt2πKf∞tmτdτ
调制指数βf∆fmaxWKfmaxm(t)W
离散时间表达式:siAcos[2πfcti+2πKfk1imk∆t]
开始
流程图
初始化
作出m(t)调频信号
作出m(t)调频信号频谱
作出m(t)调频信号功率谱
作图
结束
实验程序
实验9
fs 800
T 16
N T*fs
dt 1fs
t [T2dtT2dt]
df 1T
f [fs2dffs2df]
Kf 5
fc 40
m sin(2*pi*t)+2*cos(pi*t)+4*sin(05*pi*t+pi3)
phi 2*pi*Kf*cumsum(m)*dt
s cos(2*pi*fc*t+phi)
S t2f(sfs)
figure(1)
plot(fabs(S)) 观察已调信号频谱
axis([0800max(abs(S))])
xlabel('fkHz')
ylabel('|S(f)|')
title('FM信号频谱特性')
figure(2)
plot(fabs(S)^2T) 观察已调信号功率谱
axis([0800max(abs(S)^2T)])
xlabel('fkHz')
ylabel('|P(f)|')
title('FM信号功率谱特性')
figure(3)
plot(ts) 观察已调信号波形
axis([0422])
xlabel('tms')
ylabel('s(t)')
title('FM信号波形图')
figure(4)
plot(tm) 观察m(t)信号波形
axis([881010])
xlabel('tms')
ylabel('m(t)')
title('m(t)信号波形图')
实验结果
分析讨
FM信号波形疏密变化见FM信号频率基带信号变化幅度变化频谱见FM信号频谱fc+n*fm频率分量带宽应穷n值言分量幅度忽略通限取样点似仿真出时域频域限定定范围总体符合fc+nfm分布形式
波形理基相仿见仿真方法相较正确
m(t)sin(2000*pi*t)+2*cos(1000*pi*t)+4*sin(500*pi*t+pi3)fm250HzβKf*max(m(t))fm13232卡松公式计算出FM信号带宽Bs2*(1+β)*fm665 `kHz试验结果基相符卡松公式仅仅适输入调制信号单频率正弦信号输入调制信号单频正弦信号叠加情况FM调制信号带宽够卡松公式进行计算
m(t)非单频信号卡松公式实正确准确公式没出出似形式需断探索争取日解决难题
实验思考心体会
通次实验波形图出FM信号带宽更进步理解卡松公式时明显观察出FM信号特点幅度变频率变化体现波形疏密程度第次做实验时FM波形容易出特点知道选取坐标段问题改坐标范围明显观察结果
实验十
实验求
通仿真测量占空255075100单双极性零码波形功率谱
实验目
研究占空数字信号功率谱特点单双极性零码功率谱特点
仿真模型
PAM信号表示:s(t)i∞∞aigtiTs中Ts码元间隔g(t)成型脉
产生PAM原理
发送功率谱密度Psf1TsGf21TsH升(f)
流程图
实验程序
实验11
单极性
clear all
global dt df N t f T
L64码元间隔采样数
N512总采样点数
MNL总码元数
Rs5kbits
Ts1Rs码元间隔
TM*Ts
fsNT
dt1fs
df1T
t[(T2)dt(T2dt)]
f[fs2dffs2df]
EP1zeros(1N)
EP2zeros(1N)
EP3zeros(1N)
EP4zeros(1N)
产生单极性RZ功率谱
for loop11000
a1(randn(1M)>0)产生单极性数
tmp1zeros(LM)
tmp2zeros(LM)
tmp3zeros(LM)
tmp4zeros(LM)
L1L*025 25占空
L2L*05 50占空
L3L*075 75占空
L4L 100占空
25
tmp1([1L1])ones(L11)*a1
s1tmp1()'
S1t2f(s1fs)
P1abs(S1)^2T
EP1EP1*(11loop)+P1loop
50
tmp2([1L2])ones(L21)*a1
s2tmp2()'
S2t2f(s2fs)
P2abs(S2)^2T
EP2EP2*(11loop)+P2loop
75
tmp3([1L3])ones(L31)*a1
s3tmp3()'
S3t2f(s3fs)
P3abs(S3)^2T
EP3EP3*(11loop)+P3loop
100
tmp4([1L4])ones(L41)*a1
s4tmp4()'
S4t2f(s4fs)
P4abs(S4)^2T
EP4EP4*(11loop)+P4loop
end
单极性RZ波形
figure(1)
subplot(221)
plot(ts1)
axis equal
xlabel('t(ms)')
ylabel('s1(t)(V)')
grid ontitle('占空25单极性零码')
subplot(222)
plot(ts2)
axis equal
xlabel('t(ms)')
ylabel('s2(t)(V)')
grid ontitle('占空50单极性零码')
subplot(223)
plot(ts3)
axis equal
xlabel('t(ms)')
ylabel('s3(t)(V)')
grid ontitle('占空75单极性零码')
subplot(224)
plot(ts4)
axis equal
xlabel('t(ms)')
ylabel('s4(t)(V)')
grid ontitle('占空100单极性零码')
单极性RZ功率谱
figure(2)
subplot(221)
semilogy(fEP1)
axis([2002000max(EP1)])
grid on
title('占空25单极性RZ功率谱')
xlabel('f(khz)')
ylabel('功率谱P1(WkHz)')
subplot(222)
semilogy(fEP2)
axis([2002000max(EP2)])
grid on
title('占空50单极性RZ功率谱')
xlabel('f(khz)')
ylabel('功率谱P2(WkHz)')
subplot(223)
semilogy(fEP3)
axis([2002000max(EP3)])
grid on
title('占空75单极性RZ功率谱')
xlabel('f(khz)')
ylabel('功率谱P3(WkHz)')
subplot(224)
semilogy(fEP4)
axis([2002000max(EP4)])
grid on
title('占空100单极性RZ功率谱')
xlabel('f(khz)')
ylabel('功率谱P4(WkHz)')
双极性RZ
clear all
global dt df N t f T
L64码元间隔采样数
N512总采样点数
MNL总码元数
Rs5kbits
Ts1Rs码元间隔
TM*Ts
fsNT
dt1fs
df1T
t[(T2)dt(T2dt)]
f[fs2dffs2df]
EP1zeros(1N)
EP2zeros(1N)
EP3zeros(1N)
EP4zeros(1N)
产生双极性RZ功率谱
for loop11000
a1(randn(1M)>0)产生单极性数
a2(a112)*2产生双极性数码
tmp1zeros(LM)
tmp2zeros(LM)
tmp3zeros(LM)
tmp4zeros(LM)
L1L*025 25占空
L2L*05 50占空
L3L*075 75占空
L4L 100占空
25
tmp1([1L1])ones(L11)*a2
s1tmp1()'
S1t2f(s1fs)
P1abs(S1)^2T
EP1EP1*(11loop)+P1loop
50
tmp2([1L2])ones(L21)*a2
s2tmp2()'
S2t2f(s2fs)
P2abs(S2)^2T
EP2EP2*(11loop)+P2loop
75
tmp3([1L3])ones(L31)*a2
s3tmp3()'
S3t2f(s3fs)
P3abs(S3)^2T
EP3EP3*(11loop)+P3loop
100
tmp4([1L4])ones(L41)*a2
s4tmp4()'
S4t2f(s4fs)
P4abs(S4)^2T
EP4EP4*(11loop)+P4loop
end
双极性RZ码
figure(3)
subplot(221)
plot(ts1)
axis([111515])
xlabel('t(ms)')
ylabel('s1(t)(V)')
grid ontitle('占空25双极性零码')
subplot(222)
plot(ts2)
axis([111515])
xlabel('t(ms)')
ylabel('s2(t)(V)')
grid ontitle('占空50双极性零码')
subplot(223)
plot(ts3)
axis([111515])
xlabel('t(ms)')
ylabel('s3(t)(V)')
grid ontitle('占空75双极性零码')
subplot(224)
plot(ts4)
axis([111515])
xlabel('t(ms)')
ylabel('s4(t)(V)')
grid ontitle('占空100双极性零码')
双极性RZ功率谱
figure(4)
subplot(221)
semilogy(fEP1)
axis([2002000max(EP1)])
grid on
title('占空25双极性RZ功率谱')
xlabel('f(khz)')
ylabel('功率谱P1(WkHz)')
subplot(222)
semilogy(fEP2)
axis([2002000max(EP2)])
grid on
title('占空50双极性RZ功率谱')
xlabel('f(khz)')
ylabel('功率谱P2(WkHz)')
subplot(223)
semilogy(fEP3)
axis([2002000max(EP3)])
grid on
title('占空75双极性RZ功率谱')
xlabel('f(khz)')
ylabel('功率P3(WkHz)')
subplot(224)
semilogy(fEP4)
axis([2002000max(EP4)])
grid on
title('占空100双极性RZ功率谱')
xlabel('f(khz)')
ylabel('功率谱P4(WkHz)')
实验结果
分析讨
通占空功率谱密度观察出理致结占空越功率谱密度瓣宽度越时发现双极性零码功率谱密度曲线单极性零码功率谱密度少毛刺猜测应该双极性码均值0会少毛刺时知道产生ZR方法产生 PAM信号没理标准
实验思考心体会
零码功率谱密度曲线更清楚瓣旁瓣关系通次实验更加深刻理解占空功率谱瓣宽度关系更清晰解matlab仿真理相仿处
实验十二
实验求
仿真测量滚降系数α025根升余弦滚降系统发送功率谱密度眼图
实验目
探究根升余弦滚降系统功率谱密度解眼图意义绘制方法
仿真模型
1升余弦滚降系统模型:
H升(f)TsTs201+cosπTsαf1α2Ts 0≤f<1α2Ts1α2Ts
功率谱生成采累计均编程方法应序列{X1X2…}令Yn表示前n项均值
YnX1+X2+…Xnn
Yn+1X1+X2+…Xn+Xn+1n+1nYn+Xn+1n+1(1—1n+1) Yn+1n+1Xn+1
2眼图数字信号示波器重复扫描显示图形眼图提供关数字通信系统量信息:
l 眼睛张开度时刻采样时刻
l 眼图斜边斜率决定定时误差灵敏度斜边越陡定时误差越敏感求定时越准
l 眼睛特定采样时刻张开度决定系统噪声容限
l 眼图中央横轴位置应判决门限
l 码间干扰十分严重时眼睛会完全闭合系统误差严重
l 仿真中果幅图水点数Na长N点信号s分成NNa段重复画图眼图码元采样点数LNa应取L整倍数体现示波器输入信号步关系
流程图
实验程序
实验12
clear all
close all
global dt df N t f T
N2^13 采样点数
L16 码元采样点数
MNL 码元数
Rs2 码元速率
Ts1Rs特间隔
fsLTs采样速率
Bsfs2系统带宽
TNfs 截断时间
dt1fs
df1T
tT2+[0(N1)]fs时域采样点
fBs+[0(N1)]T 频域采样点
alpha025 升余弦滚降系数
Hcoszeros(1N)
iifind(abs(f)>(1alpha)(2*Ts)&abs(f)<(1+alpha)(2*Ts))中间段
Hcos(ii)Ts2*(1+cos(pi*Tsalpha*(abs(f(ii))(1alpha)(2*Ts))))
iifind(abs(f)<(1alpha)(2*Ts)) 零段
Hcos(ii)Ts
根升余弦特性
Hrcossqrt(Hcos)
EPzeros(1N)
for loop12000
产生数序列
asign(randn(1M))
产生PAM信号
s1zeros(1N)
s1(1LN)a*fs 生成激序列
S1t2f(s1fs)
S2S1*Hrcos
s2real(f2t(S2fs))发送PAM信号
Pabs(S2)^2T
EPEP*(11loop)+Ploop累计均
if rem(loop100)0
fprintf('\n d'loop)
end
end
figure(1) 信号功率谱
plot(fEP)图152中A点观测发送端功率谱
xlabel('f (KHz)')
ylabel('功率谱(WkHz)')
title('发送功率谱图')
axis([220max(EP)+001])
grid 眼图发送眼图
eyediagram(s23*L39)
title('眼图')
实验结果
分析讨
出模拟升余弦滚降滤波器定毛刺理想眼图非理眼图实际乱中间张开点说明佳采样点通仿真致似观察眼图
思考题
1 滚降系数升余弦滚降信号眼图什关系?信道带宽什关系
答:alpha时定时精度求严格占带宽宽眼图斜边越缓Alpha0时定时精度求严格占带宽时斜边陡
Alpha越信道带宽越alpha越信号带宽越
2 信源中1概率01逐步提高时AMI信号功率会什变化?
答:功率先变变概率05时功率
实验思考心体会
次实验掌握升余弦滚降滤波器仿真算法眼图算法实验奠定基础
选做题
实验目
仿真完整基带系统
实验求
1 画出发送端输入码序列波形发送滤波器输出波形功率谱
2 画出接收滤波器输出波形眼图接收端采样判决码序列波形
3 画出佳采样时刻系统实际误码曲线坐标显示理误码曲线(升余弦滚降系数a025)
仿真模型
系统模型:
误码率错误码元总数正确码元总数
流程图
实验程序
选做题
clear all
close all
global dt df N t f T
N2^13
L16
MNL
Rs2
Ts1Rs码元间隔
fsLTs
Bsfs2
TNfs
fBs+[(0N1)]T
t(T2)+[(0N1)]fs
a025
dt1fs
df1T
发送功率谱眼图
Hcoszeros(1N)
iifind(abs(f)>(1a)(2*Ts)&abs(f)<(1+a)(2*Ts))GTs*(1+cos(pi*Ts*(abs(f)(1a)(2*Ts))a))2
Hcos(ii)Ts2*(1+cos(pi*Tsa*(abs(f(ii))(1a)(2*Ts))))G(abs(f)>(1+a)(2*Ts))0
iifind(abs(f)<(1a)(2*Ts))G(abs(f)<(1a)(2*Ts))Ts
Hcos(ii)Ts
Hrcossqrt(Hcos)
EP1zeros(1N)
EP2zeros(1N)
for loop13000
输入码性序列
bsign(randn(1M))
tmpzeros(LM)
tmp([1L])ones(L1)*b
stmp()'双极性零码
s1zeros(1N)
s1(1LN)b*fs激序列
S1t2f(s1)
S2S1*Hrcos
s2real(f2t(S2))发送PAM序列
N0001
nwsqrt(N0*Bs)*randn(1N)白高斯噪声
rs2+nw接收信号
Rt2f(r)
YR*Hrcos
yreal(f2t(Y))采样前信号
P1abs(S2)^2T
EP1EP1*(11loop)+P1loop
P2abs(Y)^2T
EP2EP2*(11loop)+P2loop
end
y0zeros(1M)
y0y(1LN)
csign(y0)判决
tmp1zeros(LM)
tmp1([1L])ones(L1)*c
s0tmp1()'双极性零码
figure(1)
subplot(211)
plot(ts)
xlabel('t(ms)')
ylabel('s(t) (V)')
axis([441515])
grid
subplot(212)
plot(ts1)
xlabel('t(ms)')
ylabel('s(t) (V)')
axis([443333])
grid
figure(2)
subplot(211)
plot(fEP1)
xlabel('f(khz)')
ylabel('发送功率谱(Wkhz)')
axis([220max(EP1)])
grid
subplot(212)
plot(fEP2)
xlabel('f(khz)')
ylabel('接收功率谱(Wkhz)')
axis([220max(EP2)])
grid
eyediagram(s23*L39)发送眼图
eyediagram(y3*L39)接收眼图
figure(5)
subplot(211)
plot(ts)
xlabel('t(ms)')
ylabel('s(t) (V)')
axis([441515])
grid
subplot(212)
plot(ts0)
xlabel('t(ms)')
ylabel('s(t) (V)')
axis([441515])
grid
理误码率
SNR[100114]
Pb05*erfc(sqrt(SNR))
figure(6)
semilogy(10*log(SNR)Pb)
hold on
axis([01410^310^1])
实际误码率
N0[00100011]
Eerror0
for loop1length(N0)
输入码型序列
bsign(randn(1M))
tmpzeros(LM)
tmp([1L])ones(L1)*b
stmp()'双极性零码
s1zeros(1N)
s1(1LN)b*fs激序列
S1t2f(s1)
S2S1*Hrcos
s2real(f2t(S2))发送PAM信号
for ii110
nwsqrt(N0(loop)*Bs)*randn(1N)白高斯噪声
rs2+nw接收信号
Rt2f(r)
YR*Hrcos
yreal(f2t(Y))采样前信号
P1abs(S2)^2T
P2abs(Y)^2T
y0zeros(1M)
y0y(1LN)
csign(y0)判决
tmp1zeros(LM)
tmp1([1L])ones(L1)*c
s0tmp1()'双极性零码
errorPercentlength(find(s0s))N
EerrorEerror*(11ii)+errorPercentii
end
SNR1N0(loop)
semilogy(10*log(SNR)errorPercent'R+')
hold on
end
实验结果
输入序列码激序列
发送接收功率谱
发送眼图
接收眼图
发送码接收码
理误码率曲线实际误码率散点图
分析讨
出理相相发送眼图接收眼图略接收眼图较差发送眼图说明高斯白噪声加入造成理误码率曲线实际误码率散点图出实际误码率散点均匀分布理曲线周围证明仿真准确性
实验程中遇问题解决方案
实验
1问题:
matlab够熟悉总知道手时域采样量t设置合理波形
解决方案:
实验课认真理解matlab工作原理:通量抽样获取信号时刻值
实验二
2问题:
Matlab中基带信号m(t)频率设置没实际意义成例:实验求频率1000Hz500Hz250Hz完全分1 05 025代开始完全课设置1000500250导致波形非常密集
解决方案:
参考matlab相关文献学交流
实验三
3问题:
实验需产生单极性双极性机数然刚开始知道运函数
解决方案:
网查找出函数randrandn
4问题:
功率谱仿真时起初求单样功率谱发现谱线教材相差甚远
解决方案:
认真阅读体会教材明白功率谱仿真必须样功率谱数学期否仿真结果实际意义然通查阅相关资料理解完成功率谱仿真
5问题
通功率谱仿真结果观察发现谱线信号极性占空关系统计成表未作进步分析理解助教提示发现问题
解决方案:
认真阅读体会教材相关容结合试验仿真结果计算分析理解问题原
拓展实验
6问题:
实验中误码率曲线仿真飞少功夫误码率算?绘制误码率量关系曲线?仿真流程设计
解决方案:
先认真阅读体会教材相关容查阅相关文献资料时老师学交流讨理知识消化吸收参考文献资料中相关例程进严谨分析次调试完善解决问题
7问题:
实验求仿真结果较想次性仿真难度较样明智仿真部分仿真求精度程等相仿真参数相互关联理想仿真结果便分析理解必进行分步仿真
解决方案:
系统程仿真容相关性分析仿真容划分四部分:波形部分功率谱部分眼图部分误码率曲线部分然部分仿真设置相应合理参数结果样问题简化提高仿真效率
通信原理软件实验总结心
1 次试验深深体会matlab工具软件强强意味着功复杂必须花量时间试验课参考文献
2 模拟信号调制解调数字信号调制数字基带传输系统进步解课堂学理知识实践联系起加深理解
文档香网(httpswwwxiangdangnet)户传
《香当网》用户分享的内容,不代表《香当网》观点或立场,请自行判断内容的真实性和可靠性!
该内容是文档的文本内容,更好的格式请下载文档