通信原理实验二

欢迎下载 HUNANHUNAN UNIVERSITYUNIVERSITY 通信原理 课程实验报告 题 目： 数字基带信号的波形和功率谱密度 学生姓名： 龙景强 学生学号： 201308080228 专业班级： 物联 2 班 指导老师： 杜青松 欢迎下载 目目 录录 1.实验目的实验目的.1 2.实验要求实验要求.1 3.实验原理实验原理.2 3.1 单极性不归零码.2 3.2 单极性归零码.3 3.3 双极性不归零码.3 3.4 双极性归零码.3 4.实验方法与实验步骤实验方法与实验步骤.4 4.1 单极性不归零二进制信号.4 4.2 单极性归零二进制信号.4 4.3 双极性不归零二进制信号.5 4.4 双极性归零二进制信号.5 4.5 单极性不归零四进制信号. 6 4.6 单极性不归零八进制信号.6 5.实验结果与分析实验结果与分析.9 5.1 单极性不归零二进制基带信号.9 5.2 单极性归零二进制基带信号.11 5.3 双极性不归零二进制基带信号.13 5.4 双极性归零二进制基带信号.15 5.5 单极性不归零四进制基带信号.17 5.6 单极性不归零八进制基带信号.19 6.心得与体会心得与体会.20 欢迎下载 1.实验目的实验目的 1、通过实验深入理解常用数字基带信号的波形和功率谱密度； 2、掌握用 MATLAB 绘制常用数字基带信号的波形和功率谱密 度的方法； 3、练习根据理论分析自行设计实验方法的能力。 2.实验要求实验要求 1、产生单极性不归零二进制基带信号，画出该信号的时域波形 图及其功率谱密度图形。（单极性基带信号的高电平为 1V，表示二 进制码元“1”；低电平为 0V，表示二进制码元“0”） 2、产生占空比为 50%的单极性归零二进制基带信号，画出该信 号的时域波形图及其功率谱密度图形。（单极性基带信号的高电平 为 1V，低电平为 0V；一个码元周期内包含高电平脉冲表示二进制 码元“1”，否则表示二进制码元“0”）。 3、产生双极性不归零二进制基带信号，画出该信号的时域波形 图及其功率谱密度图形。（双极性基带信号的正电平为 1V，表示二 进制码元“1”；负电平为-1V，表示二进制码元“0”）。 4、产生占空比为 50%的双极性归零二进制基带信号，画出该信 号的时域波形图及其功率谱密度图形。（双极性基带信号的正电平 为 1V，负电平为-1V；一个码元周期内包含正电平脉冲表示二进制 码元“1”，包含负电平脉冲表示二进制码元“0”）。 欢迎下载 5、产生单极性不归零四进制基带信号，画出该信号的时域波形 图及其功率谱密度图形。（四进制单极性基带信号共有 0V，1V，2V，3V 四个电平，分别表示四进制码元“0”，“1”， “2”，“3”） 6、产生单极性不归零八进制基带信号，画出该信号的时域波形 图及其功率谱密度图形。（八进制单极性基带信号共有 0V7V 八个 电平，分别表示八进制码元“0”“7”） 3.实验原理实验原理 数字信号可以直接采用基带传输,所谓基带就是指基本频带。基带传输就是 在线路中直接传送数字信号的电脉冲。 基带传输时,对于传输数字信号来说,使 用的方法是用不同的电压电平来表示两个二进制数字,也即数字信号由矩形脉冲 组成。我们将其划分为单极性码和双极性码，单极性码使用正的电压表示数据； 而根据信号是否归零，还可以划分为归零码和非归零码，归零码码元中间的信 号回归到 0 电平，而非归零码遇 1 电平翻转，零时不变。 数字基带信号除了二进制信号，还有四进制信号，八进制信号等。 数字基带系统的组成： 1、单极性不归零码 特点：发送能量大、接收信噪比较高，占用频带较窄；具有较高的直流和低频 成分，不利于信道传输，受到信道传输特性和噪声的影响，接收端抽样判决器 难以稳定在最佳判决门限，在出现长连“0”或者长连“1”时不利于接收端位同步 定时提取。 欢迎下载 2、双极性不归零码 特点：发送能量大、接收信噪比较高，占用频带较窄，直流和低频成分较少， 接收端抽样判决器始终保持最佳判决门限；在出现长连“0”或者长连“1”时不利 于接收端位同步定时提取。 3、单极性归零码 特点：发送能量较小、接收信噪比较低，占用频带较宽，具有较高的直流和低 频成分，不利于信道传输，受到信道传输特性和噪声的影响，接收端抽样判决 器难以稳定在最佳判决门限；在出现长连“0”时不利于接收端位同步定时提取， 但长连“1”时可以实现接收端位同步定时提取。 4、双极性归零码 特点：发送能量较小、接收信噪比较低，占用频带较宽；直流和低频成分较少， 接收端抽样判决器始终保持最佳判决门限，具有良好的自同步特性，即使在出 现长连“0”或者长连“1”时也可以实现接收端位同步定时提取。 除此之外本次实验还画了单极性不归零四进制码信号和单极性不归零八进 制码信号，这些都跟单极性不归零二进制码信号差不多，只是表示信号的进制 变了一下。 4.实验方法与实验步骤实验方法与实验步骤 基带信号的时间分辨率为 0.001s（即采样频率为 1000Hz），共 欢迎下载 产生 2000 个二进制码元，每个码元的持续时间为 1 秒。 4.1 单极性不归零二进制基带信号单极性不归零二进制基带信号 主要代码： % 画时域信号波形 figure(1); plot(t,st1,LineWidth,1.5);grid on; axis(0 20 -0.1 1.1); xlabel(时间(s);ylabel(电压值(V); title(title_str1); %计算功率谱并画图 figure(2) fmt=fft(st1); % 对时域信号进行 FFT 变换，计算其频谱 fmt=fftshift(fmt); fmt=abs(fmt); fmt_dB=fmt.2/Ts; maxF=max(fmt_dB); fmt_dB=fmt_dB/maxF; fmt_dB= 10*log10(fmt_dB +eps); plot(f,fmt_dB);grid on; axis(-6 6 -80 0); xlabel(频率(Hz);ylabel(功率谱幅度值(dB); title(title_str2); 4.2 单极性归零二进制基带信号单极性归零二进制基带信号 主要代码： % 画时域信号波形 figure(3); plot(t,st2,LineWidth,1.5);grid on; axis(0 20 -0.1 1.1); xlabel(时间(s);ylabel(电压值(V); title(title_str3); %计算功率谱并画图 figure(4) fmt=fft(st2); % 对时域信号进行 FFT 变换，计算其频谱 fmt=fftshift(fmt); fmt=abs(fmt); fmt_dB=fmt.2/Ts; maxF=max(fmt_dB); fmt_dB=fmt_dB/maxF; 欢迎下载 fmt_dB= 10*log10(fmt_dB +eps); plot(f,fmt_dB);grid on; axis(-6 6 -80 0); xlabel(频率(Hz);ylabel(功率谱幅度值(dB); title(title_str4); 4.3 双极性不归零二进制基带信号双极性不归零二进制基带信号 主要代码： % 画时域信号波形 figure(5); plot(t,st3,LineWidth,1.5);grid on; axis(0 20 -1.1 1.1); xlabel(时间(s);ylabel(电压值(V); title(title_str5); %计算功率谱并画图 figure(6) fmt=fft(st3); % 对时域信号进行 FFT 变换，计算其频谱 fmt=fftshift(fmt); fmt=abs(fmt); fmt_dB=fmt.2/Ts; maxF=max(fmt_dB); fmt_dB=fmt_dB/maxF; fmt_dB= 10*log10(fmt_dB +eps); plot(f,fmt_dB);grid on; maxF = max(fmt); minF = min(fmt); axis(-6 6 -55 25); xlabel(频率(Hz);ylabel(功率谱幅度值(dB); title(title_str6); 4.4 双极性归零二进制基带信号双极性归零二进制基带信号 主要代码： % 画时域信号波形 figure(7); plot(t,st4,LineWidth,1.5);grid on; axis(0 20 -1.1 1.1); xlabel(时间(s);ylabel(电压值(V); title(title_str7); %计算功率谱并画图 figure(8) 欢迎下载 fmt=fft(st4); % 对时域信号进行 FFT 变换，计算其频谱 fmt=fftshift(fmt); fmt=abs(fmt); fmt_dB=fmt.2/Ts; maxF=max(fmt_dB); fmt_dB=fmt_dB/maxF; fmt_dB= 10*log10(fmt_dB +eps); plot(f,fmt_dB);grid on; axis(-6 6 -55 25); xlabel(频率(Hz);ylabel(功率谱幅度值(dB); title(title_str8); 4.5 单极性不归零四进制基带信号单极性不归零四进制基带信号 主要代码： % 画时域信号波形 figure(9); plot(t,st5,LineWidth,1.5);grid on; axis(0 20 -0.9 3.1); xlabel(时间(s);ylabel(电压值(V); title(title_str9); %计算功率谱并画图 figure(10) fmt=fft(st5); % 对时域信号进行 FFT 变换，计算其频谱 fmt=fftshift(fmt); fmt=abs(fmt); fmt_dB=fmt.2/Ts; maxF=max(fmt_dB); fmt_dB=fmt_dB/maxF; fmt_dB= 10*log10(fmt_dB +eps); plot(f,fmt_dB);grid on; axis(-6 6 -80 0); xlabel(频率(Hz);ylabel(功率谱幅度值(dB); title(title_str10); 4.6 单极性不归零二八制基带信号单极性不归零二八制基带信号 主要代码： % 画时域信号波形 figure(11); plot(t,st6,LineWidth,1.5);grid on; axis(0 20 -0.9 7.1); xlabel(时间(s);ylabel(电压值(V); 欢迎下载 title(title_str11); %计算功率谱并画图 figure(12) fmt=fft(st6); % 对时域信号进行 FFT 变换，计算其频谱 fmt=fftshift(fmt); fmt=abs(fmt); fmt_dB=fmt.2/Ts; maxF=max(fmt_dB); fmt_dB=fmt_dB/maxF; fmt_dB= 10*log10(fmt_dB +eps); plot(f,fmt_dB);grid on; maxF = max(fmt); minF = min(fmt); axis(-6 6 -80 0); xlabel(频率(Hz);ylabel(功率谱幅度值(dB); title(title_str12); 欢迎下载 欢迎下载 5.实验结果与分析实验结果与分析 5.1 单极性不归零二进制基带信号单极性不归零二进制基带信号 图 5.1 单极性不归零二进制信号波形 时域波形图显示的横坐标时间范围为 020s，纵坐标范围为-0.1V1.1V，波形线 宽为 1.5。 欢迎下载 图 5.2 单极性不归零二进制信号功率谱 功率谱密度采用归一化 dB 形式，显示的横坐标频率范围为-66Hz，纵坐标范 围为-80dB0dB。 欢迎下载 5.2单极性归零二进制基带信号单极性归零二进制基带信号 图 5.3 单极性归零二进制信号波形 时域波形图显示的横坐标时间范围为 020s，纵坐标范围为-0.1V1.1V，注意横 坐标、纵坐标及 Title，波形线宽为 1.5。 欢迎下载 图 5.4 单极性归零二进制信号功率谱 功率谱密度采用归一化 dB 形式，显示的横坐标频率范围为-66Hz，纵坐标范 围为-80dB0dB。 欢迎下载 5.3 双极性不归零二进制基带信号双极性不归零二进制基带信号 图 5.5 双极性不归零二进制信号波形 时域波形图显示的横坐标时间范围为 020s，纵坐标范围为-1.1V1.1V，注意横 坐标、纵坐标及 Title，波形线宽为 1.5。 欢迎下载 图 5.6 双极性不归零二进制信号功率谱 功率谱密度采用归一化 dB 形式，显示的横坐标频率范围为-66Hz，纵坐标范 围为-55dB25dB。 欢迎下载 5.4 双极性归零二进制基带信号双极性归零二进制基带信号 图 5.7 双极性归零二进制信号波形 时域波形图显示的横坐标时间范围为 020s，纵坐标范围为-1.1V1.1V，注意横 坐标、纵坐标及 Title，波形线宽为 1.5。 欢迎下载 图 5.8 双极性归零二进制信号功率谱 功率谱密度采用归一化 dB 形式，显示的横坐标频率范围为-66Hz，纵坐标范 围为-55dB25dB。 欢迎下载 5.5 单极性不归零四进制基带信号单极性不归零四进制基带信号 图 5.9 单极性不归零四进制信号波形 时域波形图显示的横坐标时间范围为 020s，纵坐标范围为-0.9V3.1V 欢迎下载 图 5