通信原理实验报告.docx
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通信原理实验报告
实验一
实验目的:
假设基带信号为m(t)=sin(2000πt)+2cos(1000πt),载波频率为20kHz,请仿真出AM,DSB-SC,SSB信号,观察已调信号的波形和频谱。
1.AM信号:
(1)信号的表达式
(3)流程图
(2)源代码
%AM信号的产生
fs=800;%KHz
T=200;%ms
N=T*fs;
dt=1/fs;
t=[-T/2:
dt:
T/2-dt];
df=1/T;
f=[-fs/2:
df:
fs/2-df];
fm=1;%kHz
fc=20;%kHz
m=sin(2*pi*fm*t)+2*cos(1*fm*pi*t);
s=(1+0.3*m).*cos(2*pi*fc*t);%AMsignal
S=t2f(s,fs);
figure
(1)
plot(f,abs(S))%观察已调信号的幅度频谱
axis([10,30,0,max(abs(S))])
figure
(2)
plot(t,s)
axis([0,4,-max(abs(s)),max(abs(s))])
(4)实验结果
图一AM信号时域波形图
图二AM信号频谱
2.DSB-SC信号
(1)信号的产生和表达式
(2)流程图
(3)源代码
fs=800;%KHz
T=200;%ms
N=T*fs;
dt=1/fs;
t=[-T/2:
dt:
T/2-dt];
df=1/T;
f=[-fs/2:
df:
fs/2-df];
fm=1;%kHz
fc=20;%kHz
m=sin(2*pi*fm*t)+2*cos(1*fm*pi*t);
s=m.*cos(2*pi*fc*t);%dsb-scsignal
S=t2f(s,fs);
figure
(1)
plot(f,abs(S))%观察已调信号的幅度频谱
axis([10,30,0,max(abs(S))])
figure
(2)
plot(t,s)
axis([0,4,-max(abs(s)),max(abs(s))])
(4)实验结果
图三DSC-SB时域图
图四DSC-SB频谱
3.SSB信号
(1)信号的产生和表达式
(2)流程图
(3)源代码:
%SSB信号的产生
fs=800;%KHz
T=200;%ms
N=T*fs;
dt=1/fs;
t=[-T/2:
dt:
T/2-dt];
df=1/T;
f=[-fs/2:
df:
fs/2-df];
fm=1;%kHz
fc=20;%kHz
m=sin(2*pi*fm*t)+2*cos(1*fm*pi*t);
M=t2f(m,fs);
MH=-j*sign(f).*M;%在频域进行希尔伯特变换
mh=real(f2t(MH,fs));%希尔伯特变换后的信号
s=m.*cos(2*pi*fc*t)-mh.*sin(2*pi*fc*t);%SSBsignal
S=t2f(s,fs);
figure
(1)
plot(f,abs(S))%观察已调信号的幅度频谱
axis([10,30,0,max(abs(S))])
figure
(2)
plot(t,s)
axis([0,4,-max(s),max(s)])
(4)实验结果
图六SSB上边带频谱
图五上边带SSB时域图
分析讨论:
从几种波形级频谱观察,频谱都正确AM既有载频又有调制信号频率,DSC-SB没有载频,SSB只有边带频谱。
时域图体现出不同的特点,AM有包络,DSC-SB信号有相位翻转与理论基本相符。
实验二
实验目的:
假设基带信号为m(t)=sin(2000πt)+2cos(1000πt)+4sin(500πt=π/3),载波频率为40kHz,仿真产生FM信号,观察波形与频谱,并与卡松公式作对照。
FM的频率偏移常数是5kHz/V。
(1)信号表达式
(2)流程图
(3)源代码
fs=800;%kHz
T=16;%ms
N=T*fs;
dt=1/fs;
t=[-T/2:
dt:
T/2-dt];
df=1/T;
f=[-fs/2:
df:
fs/2-df];
fm=1;%kHz
Kf=5;%kHz/V
fc=40;%kHz
m=sin(2*pi*fm*t)+2*cos(1*pi*fm*t)+4*sin(0.5*pi*fm*t+pi/3);
phi=2*pi*Kf*cumsum(m)*dt;
s=cos(2*pi*fc*t+phi);
S=t2f(s,fs);
figure
(1);
plot(f,abs(S).^2)%观察已调信号的功率谱
axis([0,80,0,max(abs(S).^2)])
figure
(2)
plot(t,s)%观察已调信号的波形
axis([0,4,-2*max(s),2*max(s)])
(4)实验结果
图七FM信号时域图
图八FM信号频谱
分析讨论:
fm取1kHz,用卡松公式计算得到FM信号带宽:
Bfm=2*(Kf*max(abs(m))+1)%kHz
得到
Bfm=66.8325
与图八比较,基本相等,说明实验FM信号带宽与理论值基本相符。
时域图也可看到疏密不同的波形,符合FM信号的特点。
实验三
实验目的:
通过仿真测量占空比为25%、50%、75%以及100%的单、双极性归零码波形及其功率谱。
(1)流程图
(2)源代码
单极性归零码
clearall
closeall
L=64;%每码元采样点数
N=1024;%采样点数
M=N/L;%码元数
Rs=2;%码元速率
Ts=1/Rs;%比特间隔
fs=L/Ts;%采样速率
Bs=fs/2;%系统带宽
T=N/fs;%截短时间
t=[-(T/2):
1/fs:
(T/2-1/fs)];%时域采样点
f=-Bs+[0:
N-1]/T;%频域采样点
EP=zeros(1,N);
forloop=1:
1000
a=(randn(1,M)>0);%产生单极性数据
tmp=zeros(L,M);
L1=L*0.25;%0.25是占空比
tmp([1:
L1],:
)=ones(L1,1)*a;
s=tmp(:
)';
S=t2f(s,fs);
P=abs(S).^2/T;%样本信号的功率谱密度
%随机过程的功率谱是各个样本的功率谱的数学期望
EP=EP*(1-1/loop)+P/loop;
end
figure
(1)
plot(t,s)
axisequal
grid
figure
(2)
plot(f,EP)
axis([-20,20,0,max(EP)])
grid
实验结果:
图九占空比为25%的单极性归零码
图十占空比为25%的单极性归零码的功率谱
修改占空比可得到以下图形
图十一占空比为50%的单极性归零码
图十二占空比为50%的单极性归零码功率谱
图十三占空比为75%的单极性归零码
图十四占空比为50%的单极性归零码功率谱
图十五占空比为100%的单极性归零码
图十六占空比为100%的单极性归零码功率谱
双极性归零码
L=64;
N=512;
M=N/L;
Rs=2;
Ts=1/Rs;
fs=L/Ts;
Bs=fs/2;
T=N/fs;
t=[-(T/2):
1/fs:
(T/2-1/fs)];
f=-Bs+[0:
N-1]/T;
EP=zeros(1,N);
forloop=1:
1000
a=sign(randn(1,M));
tmp=zeros(L,M);
L1=L*0.25;
tmp([1:
L1],:
)=ones(L1,1)*a;
s=tmp(:
)';
S=t2f(s,fs);
P=abs(S).^2/T;
EP=EP*(1-1/loop)+P/loop;
end
figure
(1)
plot(t,s)
axisequal
grid
figure
(2)
plot(f,EP)
axis([-100,100,0,max(EP)])
grid
实验结果:
图十七占空比为25%的双极性归零码
图十八占空比为25%的双极性归零码功率谱
修改占空比后得到以下图形:
图十九占空比为50%的双极性归零码
图二十占空比为50%的双极性归零码功率谱
图二十一占空比为75%的双极性归零码
图二十二占空比为75%的双极性归零码功率谱
图二十三占空比为100%的双极性归零码
图二十四占空比为100%的双极性归零码功率谱
分析讨论:
单极性归零码和双极性归零码的图形由仿真得到,其功率谱有一定特点,单极性归零码的功率谱有支流分量,因为其均值不为零,双极性码均值为零,故没有直流分量。
占空比为100%时,相当于不归零码,功率谱符合部归零码的特点。
实验四
实验目的:
仿真测量滚降系数为α=0.25的根升余弦滚降系统的发送功率谱及眼图。
(1)仿真模型:
(2)流程图
(3)源代码
clearall
closeall
N=2^13;%采样点数
L=16;%每码元的采样点数
M=N/L;%码元数
Rs=2;%码元速率
Ts=1/Rs;%比特间隔
fs=L/Ts;%采样速率
Bs=fs/2;%系统带宽
T=N/fs;%截短时间
t=-T/2+[0:
N-1]/fs;%时域采样点
f=-Bs+[0:
N-1]/T;%频域采样点
alpha=0.25;%升余弦滚降系数
Hcos=zeros(1,N);
ii=find(abs(f)>(1-alpha)/(2*Ts)&abs(f)<=(1+alpha)/(2*Ts));
Hcos(ii)=Ts/2*(1+cos(pi*Ts/alpha*(abs(f(ii))-(1-alpha)/(2*Ts))));
ii=find(abs(f)<=(1-alpha)/(2*Ts));
Hcos(ii)=Ts;
%根升余弦特性
Hrcos=sqrt(Hcos);
EP=zeros(1,N);
forloop=1:
2000
%产生数据序列
a=sign(randn(1,M));
%产生PAM信号
s1=zeros(1,N);
s1(1:
L:
N)=a*fs;%冲激序列
S1=t2f(s1,fs);
S2=S1.*Hrcos;
s2=real(f2t(S2,fs));%发送的PAM信号
P=abs(S2).^2/T;
EP=EP*(1-1/loop)+P/loop;%累积平均
ifrem(loop,100)==0
fprintf('\n%d',loop)
end
end
%信道
N0=0.01;
nw=sqrt(N0*Bs)*randn(1,N);%白高斯噪声
r=s2+nw;%接收信号
R=t2f(r,fs);
Y=R.*Hrcos;%匹配滤波
y=real(f2t(Y,fs));%采样前的信号
plot(f,EP)
xlabel('f(kHz)')
ylabel('功率谱(kHz)')
axis([-2,2,0,max(EP)])
grid
eyediagram(y,3*L,3,9);
图十一α=0.25的根升余弦发送功率谱
图十二接收眼图
分析讨论:
从图十一的根升余弦功率谱可以看出,边缘比较陡峭,截止频率约为1.25,符合
W=(α+1)*Rs/2的公式,图形与理论基本相符。
眼图噪声容限约为1,张开较大,斜率较大,说明对定时误差的灵敏度较高,存在一定的峰值畸变和过零点畸变,判决门限应该为0,与理论相符。