四川大学现代电子技术实验 实验五解析Word文档格式.docx
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sendmessage=123Ihaveadream,haha,Iamdreaming4567890
reconstructed_message=123Ihaveadream,haha,Iamdreaming456789
可以看到，接收端重建序列和发送端序列之间有略微差异，那就是，接收端最后一位0不见了。
原因在于采样间隔太大，丢失了3位PAM符号，导致最后一位ASCII码不能重建。
3、解释程序运行后绘制的各个图的含义。
第一幅图：
可以看到这是在PAM调制后，经过低通滤波器后的信号时域图和频域图，可以看到，其频谱集中在低频附近。
第二张图：
第二张图表示接受端接收到信号通过混频器，低通滤波器，脉冲相关滤波器和减采样器之后，归一化到正负1和正负3的序列图。
4、改变载波的频率fc=50,30,3,1，有些能正常，有些不正常，其原因是什么？
由下图可知，基带频率最高频率Fm大概在1.5左右。
采样频谱应该大于等于Fm。
否则不能回复原始信号。
载波频率分别为30,3的时候，输出序列都正常。
输出为：
cluster_variance（方差）=4.5913和2.7570e-05和3.7647e-05
当载频为50和1时，虽然结果显示无异，但是在接收端归一化序列图有失真。
当载频为50时，cluster_variance（方差）=4.5913，可看到归一化到了正负2和正负6。
但是也能回复原始信号。
、当载频为1时，cluster_variance=0.0864，归一化值均有偏差。
但也能恢复原始信号。
而当载频为0.5时，产生混叠，不能恢复原始信号。
cluster_variance=0.2229
percentage_symbol_errors=45.4545
reconstructed_message=effeYeiefeeeeefeeiieieieieYeeieefeeiijfeeeffii
5、检测不同过采样的效果，改变M=1000,25,10，有些能正常，有些不正常，其限制因素是什么？
M=1000，25时，过采样频率大于原采样频率16，所以能接收到正确的序列，当M靠近16或者比16小的时候，就会出现方差变大的情况。
当M=10时
reconstructed_message=1330M0hqre0q0dseqm,0hqhq,0M0qm0dseqminc0453389
序列也更乱，不能恢复信号。
6、如何移除接收机前端的低通滤波器（LPF）是否能正常检测信号，如果同时存在别的用户会有什么影响？
发射端增加一个载频fc=30的用户，修改程序实现正常检测发射信号。
当去掉接收机前端低通滤波器后显然不能正常恢复信号，其恢复出的序列是：
sendmessage=
123Ihaveadream,haha,Iamdreaming4567890
reconstructed_message=
effeYeiefeeeeefeeiieieieieYeeieefeeiijfeeeffii
若同时存在其他用户，在同一载频上将无法区分两个信号，无法分离。
当在发送端加一个载频30的用户，可添加如下代码实现可实现正常发射：
fc=40;
%carrierfrequency
fc2=30;
c=cos（2*pi*fc*t）;
%carrier
c2=cos（2*pi*fc2*t）;
r=c.*x+c2.*x;
在接收端分别同两个载频的余弦波相剩，再分别通过低通滤波器后和分别获取到信号。
7、接收机前端低通滤波器（LPF）最低和最高截止频率是多少？
由上面第4小题可知，基带信号最高频率约在1.5左右。
则低通滤波器的截止频谱因大于1.5，小于2倍载频，即60。
8、将调制方式改为BPSK，修改发射和接收程序实现信息的正常检测。
将调制方式改为BPSK后的源代码如下：
-----------------------------发送端-----------------·
--------------
%%·
¢
Ë
Í
¶
clearall;
%BPSK
sendmessage='
123Ihaveadream,haha,Iamdreamingbecoming4567890'
;
%·
µ
Ä
Ð
Å
Ï
%%ASCII码转为8为2进制数
N=length（sendmessage）;
%lengthofstring
f=zeros（1,8*N）;
%´
æ
8Î
»
2½
ø
Ö
Æ
Ê
ý
fork=0:
N-1%changeto"
base2"
f（8*k+1:
8*k+8）=dec2base（sendmessage（k+1）,2,8）-48;
end
%%转换为双极性编码
N=length（f）;
%8Î
×
é
³
¤
È
m=zeros（1,N）;
%Ë
«
¼
Ô
±
à
Â
ë
fork=1:
N
iff（k）==1
m（k）=1;
end
iff（k）==0
m（k）=-1;
end
%%过采样
M=100;
mup=zeros（1,N*M）;
mup（1:
M:
end）=m;
%oversamplingfactor
%HammingpulsefilterwithT/M-spacedimpulseresponse
p=hamming（M）;
%blippulseofwidthM
x=filter（p,1,mup）;
%convolvepulseshapewithdata
figure
（1）,plotspec（x,1/M）%»
³
ö
ù
´
º
ñ
%%BPSK调制
N=length（mup）;
bpsk_m=zeros（1,N）;
%j=1;
k=1;
fori=1:
N
bpsk_m（i）=mup（i）*cos（2*pi*（length（m）/N）*i）;
%%---------------------------接收端----------------------------
%%接收端
%amdemodulationofreceivedsignalsequencer
%%相干解调
n=1:
1:
N;
bpsk_m2=bpsk_m.*cos（2*pi*（length（m）/N）*n）;
%Ï
¸
É
½
â
÷
%%滤波
fl=50;
%Â
²
¨
fbe=[00.40.51];
damps=[1100];
%µ
·
Ì
Ø
£
¬
fbeÎ
ª
ß
ç
ò
Á
¿
dampsÎ
Ó
¦
b=remez（fl,fbe,damps）;
%É
ú
¥
Î
å
ì
x3=2*filter（b,1,bpsk_m2）;
%¶
y=filter（fliplr（p）/（pow（p）*M）,1,x3）;
z=y（0.5*fl+M:
end）;
%½
Ñ
N=length（z）;
ifz（i）>
0&
z（i）<
1;
z（i）=1;
elseifz（i）>
-1&
0;
z（i）=-1;
figure（3）,plot（[1:
length（z）],z,'
.'
）%»
ó
á
¹
û
%%转换成2进制
mprime=quantalph（z,[-1,1]）'
%Á
¯
+/-1×
length（mprime）%Ó
þ
ifmprime（k）==1
mprime（k）=1;
ifmprime（k）==-1
mprime（k）=0;
%%由2进制转换为十进制
S=length（mprime）;
off=mod（S,8）;
ifoff~=0
sprintf（'
droppinglast%iPAMsymbols'
off）
mprime=mprime（1:
S-off）;
N=length（mprime）/8;
reconstructed=zeros（1,N）;
fork=0:
N-1
reconstructed（k+1）=base2dec（char（mprime（8*k+1:
8*k+8）+48）,2）;
%%重建信号
reconstructed_message=char（reconstructed）;
sendmessage
reconstructed_message
执行结果：
9、（选做，加10分）将调制方式改为QPSK，修改发射和接收程序实现信息的正常检测。
（2）非理想信道传输实验
在实际的通信中，理想环境是不可能存在的，实际的通信系统会由于各种失真引起性能的恶化，接收机会无法准确同步发射机的相关参数。
在实际的通信中需要考虑如下问题：
1、信道中的噪声对接收机会造成什么影响？
2、如果信道中存在反射或折射，同时有多条路径到达接收端，及存在多径干扰时会怎样？
3、如果接收机对发射机的载波初始相位未知，对接收信号会产生什么影响？
4、如果发射机的震荡频率有一点偏移（存在较小的频偏），即接收机的载波和发射机的载波不能完全同步，接收端能正常恢复信号吗？
5、如果采样间隔不准确导致接收信号的采样在“错误”的时间会有什么影响？
6、如果接收机对符号的采样个数与发射机的不同又有什么影响？
阅读程序代码main_nonideal_sys_tx_rx.m，程序中仿真了各种损害带来的影响。
1、根据程序说明每一个设置参数所代表的物理意义。
2、改变噪声增益，观察噪声对信号的影响，分析噪声增益超过多大时误码率明显上升，原因是什么？
3、分析第2个图和第3个图的异同，解析其中的原因？
4、分析三种多径干扰的异同和带来的影响。
5、利用通信原理的知识分析相位误差对接收信号的影响，取相位偏移分别为0.7和𝜋
𝜋
/2，观察误码率的变化。
6、利用通信原理的知识分析频偏对接收信号的影响，使用参数为0.01%的频偏，根据图和输出解码结果分析其原因。
7、由于信号从发射机传输到接收机存在传输延时，而实际上接收机是无法准确判断延时的大小，从而导致实际采样时刻偏离最佳采样时间，改变“采样延迟”，分析不同的采样偏移对接收机性能的影响。
8、如果发射机每个符号周期有M-1个采样信号，而接收机每个符号采样M次，则会发生类似于载波频偏时的情况，最初几个符号恢复正常，随后都无法正常解调信号，请分析其中的原因。
9、修改程序，不改变其它参数，只改变信道噪声增益，实现在不同的信噪比下，仿真画出误符号率随信噪比变化的曲线图。
三、结果分析
（1）理想信道仿真实验
（2）非理想信道仿真实验
四、实验总结
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