通信网络实验报告通信网络信号仿真.docx
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通信网络实验报告通信网络信号仿真
天津理工大学
通信网络基础实验报告
通信网络信号仿真
姓名施俊超
学号20102074
专业通信工程
班级2010级1班
指导老师王俊峰
1.实验目的：
1、理解不同调制方法的通信网络的物理信号
2、学习MATLAB软件，掌握MATLAB各种函数的使用。
2.实验原理；
数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输，在实际应用中，大多数信道具有带通特性而不能直接传输基带信号。
为了使数字信号在带通信道中传输，必须使用数字基带信号对载波进行调制，以使信号与信道的特性相匹配。
这种用数字基带信号控制载波，把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制。
通常使用键控法来实现数字调制，比如对载波的振幅、频率和相位进行键控。
（1）2ASK信号的产生方法通常有两种：
模拟调制和键控法。
解调有相干解调和非相干解调。
P=1时f（t）=Acoswt;p=0时f（t）=0;其功率谱密度是基带信号功率谱的线性搬移
（2）一个2FSK信号可以看成是两个不同载波的2ASK信号的叠加。
其解调和解调方法和ASK差不多。
2FSK信号的频谱可以看成是f1和f2的两个2ASK频谱的组合。
（3）2PSK以载波的相位变化作为参考基准的，当基带信号为0时相位相对于初始相位为0，当基带信号为1时相对于初始相位为180°。
（4）2DPSK调制原理方框图如下图。
S（t）
间接法信号调制器原理方框图
3.实验内容及步骤；
clear
clc
a=20;%a表示元素个数，可以修改码元为任意个数如1024
r=unidrnd（2,1,a-1）;%随机产生离散均匀二值分布（1，2），共a-1个
rn=r-1;%每个元素减1变为（0，1）二值随机数列
rn=[1,rn];%跟书上一致，从1开始随机产生离散均匀二值分布（1，2），共a个
ori=rn;%将原序列保存起来，便于后面解码后比较
ori
l=1;
fork=1:
a-3
ifabs（rn（k））==1
m=rn（k）;%m记录可能存在的连续4个0前面非零码元的符号
end
ifrn（k）==0
ifrn（k+1）==0
ifrn（k+2）==0
ifrn（k+3）==0%检测是否连续4个码元都是0
rn（k+3）=2*m;%用2表示书上的V
end
end
end
end
end
rn;%插入V
（2）后checked
l=1;%l=1表示两个V之间有偶数个非零码，0是偶数，所以初始为1，l=-1表示两个V之间有奇数个非零码
fors=1:
a
ifabs（rn（s））==2
ford=s+1:
a
ifabs（rn（d））==1%V之间的非零码只有+1，-1遇到一个一使l变一次号，表示偶数或奇数
l=-l;
end
ifabs（rn（d））==2
ifl~=1
l=1;%不需要插入B时若检测到V也应把计数器清零
%最初版本的升级处1
else%检测到下一个V时，若为偶数个，则插入B
rn（d-3）=3*（-（rn（d-4））/（abs（rn（d-4））））;%3代表B,插入不带符号的B
rn（d:
a）=-rn（d:
a）;
end%V后的符号再交替
end
end
end
end
rn%到此处完成了插入不带符号的B
%fors=1:
a
%ifabs（rn（s））==3%找到B
%rn（s）=rn（s）*（-（rn（s-1））/（abs（rn（s-1））））;%B（3）与前一个位置的带符号的归一值相乘再取反，实现符号B（3）的极性与前一非符号的相反
%B后面第三个就是接下来的V,从它开始非零码正负号交替变化
%end
%end
HDB=rn;%给B（3）添加了符号，并且实现了V后的符号再交替
HDB
%以上便实现了HDB3的编码
%下面进行解码
fork=1:
a
ifabs（rn（k））==2
rn（k-3）=0;rn（k）=0;%每个V
（2）都变成0，V前面第三个有可能是B（3）有可能是0也恢复为0
end
ifabs（rn（k））==1
rn（k）=1;
end
end
rn%解码后的恢复序列
rn-ori%解码与原码比较全为0则解码正确
s=menu（'通信原理','2ASK','2PSK','2FSK'）
switchs
case1,scolor='2ASK';
n=8;N=100;K=4;
a=randint（1,n）;
bita=[];sl=[];
bitRate=1e3;fc=1e3;%载频1KHZ
t=linspace（0,1/bitRate,N）;
fori=1:
length（a）
ifa（i）==0
bit1=zeros（1,N）;
else
bit1=ones（1,N）;
end
bita=[bita,bit1];
c=sin（2*pi*t*fc）;
sl=[slc];
end
figure
（1）;
subplot（K,1,1）;plot（bita,'LineWidth',1.5）,title（'基带信号'）,gridon;axis（[0,N*length（a）,-2.5,2.5]）;
tz=bita*6.*sl;
subplot（K,1,2）;plot（tz,'LineWidth',1.5）;title（'ASK调制后信号'）;gridon;
Fs=3e3;
[b,a]=ellip（4,0.1,40,[999.9,1000.1]*2/Fs）;%设计IIR带通滤波器，阶数为4，通带纹波0.1，阻带衰减40DB
sf=filter（b,a,signal）;%信号通过该滤波器
figure
（2）;
K1=4;
subplot（K1,1,1）;plot（sf,'LineWidth',1.5）,gridon;title（'BPF'）
signal2=abs（sf）;%乘同频同相sin
subplot（K1,1,2）;plot（signal2,'LineWidth',1.5）,gridon;title（'全波整流器'）;
Fs=3e3;%抽样频率400HZ
[b,a]=ellip（4,0.1,40,[50]*2/Fs）;%设计IIR低通滤波器
sf1=filter（b,a,signal2）;%信号通过该滤波器，输出信号sf
subplot（K1,1,3）;plot（sf1,'LineWidth',1.5）,gridon;title（'LPF'）;
sf2=[];
LL=fc/bitRate*N;
i=LL/2;
bitb=[];
while（i<=length（sf1））%判决
sf2=[sf2,sf1（i）>=0.001];
i=i+LL;
end
fori=1:
length（sf2）
ifsf2（i）==0
bit1=zeros（1,N）;
else
bit1=ones（1,N）;
end
bitb=[bitb,bit1];
end
figure
（1）;
subplot（K,1,4）;plot（bitb,'LineWidth',1.5）,gridon;title（'解调后信号'）;axis（[0,N*length（sf2）,-2.5,2.5]）;
case2,scolor='2PSK';
l=linspace（0,pi,50）;%数据初始化
t=linspace（0,9*pi,450）;
b=1:
1:
9;
out=1:
1:
450;
f=1:
1:
450;
g=1:
1:
450;
w1=2%正弦波f1的频率,可以根据自己想要的频率在此改写
%正弦波f2的频率,可以根据自己想要的频率在此改写
f1=sin（w1*l）;
figure
（1）;
f2=sin（w1*l+pi）;
figure
（1）;
subplot（2,1,1）,plot（l,f1）,axis（[0pi-1.21.2]）,xlabel（'t'）,ylabel（'f1'）;%画出f1信号波形
subplot（2,1,2）,plot（l,f2）,axis（[0pi-1.21.2]）,xlabel（'t'）,ylabel（'f2'）;%画出f2信号波形
a=[010001101]
fori=1:
9%2pSK编码
ifa（i）==0
fork=1:
50%如果二进制原码为0则输出f1波形
out（k+50*（i-1））=f1（k）;
end
else
forj=1:
50
out（j+50*（i-1））=f2（j）;%r如果二进制原码为1则输出f2波形
end
end
end
fori=1:
9%2PSK解码
n=0;m=0;
forj=1:
50
ifout（j+50*（i-1））-f1（j）==0
n=n+1;
elseifout（j+50*（i-1））-f2（j）==0
m=m+1;
end
end
end
ifn>m
b（i）=0;
elseb（i）=1;
end
end
b
fori=1:
9%画出解码后的波形,包括原码和解码出的码,进行对比
forj=1+50*（i-1）:
50*i
f（j）=a（i）;
g（j）=b（i）;
end
end
figure
（2）;
subplot（3,1,1）,plot（t,f）,axis（[09*pi-0.21.2]）,xlabel（'t'）,ylabel（'数字基带调制原码'）;
subplot（3,1,2）,plot（t,out）,axis（[09*pi-1.21.2]）,xlabel（'t'）,ylabel（'调制好的波形'）;
[Num,Rat]=biterr（f,g）
case3,scolor='2FSK';
%==生成随机码元、基带信号、调制================%
n=8;%随机码元个数
N=100;%模拟一个码元的点数
K=4;%figure1画四个小图
a=randint（1,n）%码元生成
bita=[];%定义空数组，存放基带信号
fori=1:
length（a）
ifa（i）==0
bit1=zeros（1,N）;
else
bit1=ones（1,N）;
end
bita=[bita,bit1];%基带信号
end
figure
（1）;
subplot（K,1,1）;plot（bita,'LineWidth',1.5）,title（'基带信号'）,gridon;axis（[0,N*length（a）,-2.5,2.5]）;
bitRate=1e3;%每一个码元中采样点的间隔宽度0.001s
fc=1e3;%载频1KHZ
t=linspace（0,1/bitRate,N）;
tz=[];
c1=sin（2*pi*t*fc）;%载波
c2=sin（2*pi*t*fc*2）;%载波
fori=1:
length（a）
ifa（i）==1
tz=[tz,c1];
else
tz=[tz,c2];
end
end
subplot（K,1,2）;plot（tz,'LineWidth',1.5）;title（'2FSK已调信号'）;gridon;
%===========解调============%
Fs=5e3;%采样频率
[b1,a1]=ellip（4,0.1,40,[999.9,1000.1]*2/Fs）;%设计IIR带通滤波器，阶数为4，通带纹波0.1，阻带衰减40DB
[b2,a2]=ellip（4,0.1,40,[1999.9,2000.1]*2/Fs）;
sa=filter（b1,a1,signal）;%信号通过该滤波器
sb=filter（b2,a2,signal）;
figure
（2）;
K1=3;%figure2画（3*2）幅图表示解调过程
subplot（K1,2,1）;plot（sa,'LineWidth',1.5）,gridon;title（'BPF'）
subplot（K1,2,2）;plot（sb,'LineWidth',1.5）,gridon;title（'BPF'）
%======相乘器=============%
t=linspace（0,1/bitRate,N）;
c1=sin（2*pi*t*fc）;
c2=sin（2*pi*t*fc*2）;
sia=[];
sib=[];
fori=1:
n
sia=[sia,c1];
sib=[sib,c2];
end
siga=sa.*sia;%乘同频同相sia
sigb=sb.*sib;%乘同频同相sib
subplot（K1,2,3）;plot（siga,'LineWidth',1.5）,gridon;title（'相乘器'）;
subplot（K1,2,4）;plot（sigb,'LineWidth',1.5）,gridon;title（'相乘器'）;
%========LPF================%
Fs=5e3;%抽样频率400HZ
[b1,a1]=ellip（4,0.1,40,[50]*2/Fs）;%设计IIR低通滤波器
[b2,a2]=ellip（4,0.1,40,[50]*2/Fs）;%设计IIR低通滤波器
sfa=filter（b1,a1,siga）;%信号通过该滤波器，输出信号sfa
sfb=filter（b2,a2,sigb）;%信号通过该滤波器，输出信号sfb
subplot（K1,2,5）;plot（sfa,'LineWidth',1.5）,gridon;title（'LPF'）;
subplot（K1,2,6）;plot（sfb,'LineWidth',1.5）,gridon;title（'LPF'）;
%===========抽样判决==================%
s2a=[];s2b=[];
LL=fc/bitRate*N;
i1=LL/2;i2=LL;
bitb=[];
while（i1<=length（sfa））%判决过程
s2a=[s2a,sfa（i1）>=0];
i1=i1+LL;
end
while（i2<=length（sfb））
s2b=[s2b,sfb（i2）<=0];
i2=i2+LL;
end
fori=1:
n
ifs2a（i）>s2b（i）
bit1=zeros（1,N）;
else
bit1=ones（1,N）;
end
bitb=[bitb,bit1];
end
figure
（1）;
subplot（K,1,4）;plot（bitb,'LineWidth',1.5）,gridon;title（'解调后信号'）;axis（[0,length（bitb）,-2.5,2.5]）;
case4,scolor='2DPSK';
%-2DPSK调制与解调
%---------------------------------------------------
%>>>>>>>>>>>>>>>>>>Initial_Part>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
%---------------------------------------------------
fs=30000;
Time_Hold_On=0.1;
Num_Unit=fs*Time_Hold_On;
High_Level=ones（1,Num_Unit）;
Low_Level=zeros（1,Num_Unit）;
w=300;
A=1;
%---------------------------------------------------
%>>>>>>>>>>>>>>>>>>Initial_The_Signal>>>>>>>>>>>>>>>
%---------------------------------------------------
Sign_Set=[0,1,1,0,1,0,0,1]
Lenth_Of_Sign=length（Sign_Set）;
st=zeros（1,Num_Unit*Lenth_Of_Sign）;
sign_orign=zeros（1,Num_Unit*Lenth_Of_Sign）;
sign_result=zeros（1,Num_Unit*Lenth_Of_Sign）;
t=0:
1/fs:
Time_Hold_On*Lenth_Of_Sign-1/fs;
%---------------------------------------------------
%>>>>>>>>>>>产生基带信号>>>>>>>>>>>>
%---------------------------------------------------
forI=1:
Lenth_Of_Sign
ifSign_Set（I）==1
sign_orign（（I-1）*Num_Unit+1:
I*Num_Unit）=High_Level;
else
sign_orign（（I-1）*Num_Unit+1:
I*Num_Unit）=Low_Level;
end
end
%---------------------------------------------------
%>>>>>>>>>>>>>>>>>>调制部分>>>>>>>>>>>>>>>>>>
%---------------------------------------------------
forI=1:
Lenth_Of_Sign
ifSign_Set（I）==1
st（（I-1）*Num_Unit+1:
I*Num_Unit）=A*cos（2*pi*w*t（（I-1）*Num_Unit+1:
I*Num_Unit）+（pi/2））;
else
st（（I-1）*Num_Unit+1:
I*Num_Unit）=A*cos（2*pi*w*t（（I-1）*Num_Unit+1:
I*Num_Unit））;
end
end
figure
subplot（2,1,1）
plot（t,sign_orign）;
axis（[0,Time_Hold_On*（Lenth_Of_Sign+1）,-（A/2）,A+（A/2）]）;
title（'原始信号'）;
grid
subplot（2,1,2）;
plot（t,st）;
axis（[0,Time_Hold_On*（Lenth_Of_Sign+1）,-3*（A/2）,3*（A/2）]）;
title（'调制后的信号'）;
grid
%---------------------------------------------------
%>>>>>>>>>>>>>>>>>>相乘>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
%---------------------------------------------------
dt=st.*cos（2*pi*w*t）;
figure
plot（t,dt）;
axis（[0,Time_Hold_On*（Lenth_Of_Sign+1）,-3*（A/2）,3*（A/2）]）;
title（'相乘后的波形'）;
grid
%---------------------------------------------------
%>>>>>>>>>>>>>>>>>>>低通滤波部分>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
%---------------------------------------------------
[N,Wn]=buttord（2*pi*50,2*pi*150,3,25,'s'）;%临界频率采用角频率表示
[b,a]=butter（N,Wn,'s'）;
[bz,az]=impinvar（b,a,fs）;%映射为数字的
dt=filter（bz,az,dt）;
figure
plot（t,dt）;
axis（[0,Time_Hold_On*（Lenth_Of_Sign+1）,-3*（A/2）,3*（A/2）]）;
title（'低通滤波后的波形'）;
grid
%---------------------------------------------------
%>>>>>>>>>>>>>抽样判决&逆码变换部分>>>>>>>>>>>>>>>
%---------------------------------------------------
forI=1:
Lenth_Of_Sign
ifdt（（2*I-1）*Num_Unit/2）<0.25
sign_result（（I-1）*Num_Unit+1:
I*Num_Unit）=High_Level;
else
sign_result（（I-1）*Num_Unit+1:
I*Num_Unit）=Low_Level;
end
end
figure
plot（t,sign_result）;
axis（[0,Time_Hold_On*（Lenth_Of_Sign+1）,-3*（A/2）,3*（A/2）]）;
title（'解调后信号'）;
grid
end
4.实验结果与分析；
选择2ASK进行调制解调
图1
可以看到随机得基带信号，2ASK调制后的信号
进入菜单栏重新选择2FSK调制解调
图2
可以看到随机产生得2PSK基带信号，2PSK调制后的信号
进入菜单栏重新选择2FSK调制解调
图3
可以看到随机产生得基带信号，使用2FSK调制后的信号
5.实验总结。
通过这次试验，我学习了MATLAB编程语言的基本概念、语法、语义和数据类型的使用特点，加深了对课堂所学理论知
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