通信原理实验报告实验三四

1、.通信原理实验三实验报告实验日期 ：2014 年 12 月 18 日学院：信息工程学院专业 .专注.班级：12 级电子信息工程二班学号：2012600119姓名：张正洁指导老师 ：彭思齐实验三二进制数字信号调制仿真实验一、实验目的1.加深对数字调制的原理与实现方法；2. 掌握 OOK 、2FSK、 2PSK 功率谱密度函数的求法 ；3.掌握 OOK 、2FSK、 2PSK 功率谱密度函数的特点及其比较；4.进一步掌握 MATLAB 中 M 文件的调试 、子函数的定义和调用方法 。二、实验内容1. 复习二进制数字信号幅度调制的原理2. 编写 MATLAB 程序实现 OOK 调制 ；3. 编写 M

2、ATLAB 程序实现 2FSK 调制 ；4. 编写 MATLAB 程序实现 2PSK 调制；5. 编写 MATLAB 程序实现数字调制信号功率谱函数的求解 。三、实验原理在数字通信系统中 ，需要将输入的数字序列映射为信号波形在信道中传输，此时信源输出数字序列 ，经过信号映射后成为适于信道传输的数字调制信号。数字序列中每个数字产生的时间间隔称为码元间隔，单位时间内产生的符号数称为符号速率，它反映了数字符号产生的快慢程度 。 由于数字符号是按码元间隔不断产生的，经过将数字符号一一映射为响应的信专业 .专注. .号波形后 ，就形成了数字调制信号。根据映射后信号的频谱特性，可以分为基带信号和频带信号

3、。通常基带信号指信号的频谱为低通型，而频带信号的频谱为带通型。调制信号为二进制数字基带信号时，对应的调制称为二进制调制。在二进制数字调制中，载波的幅度 、频率和相位只有两种变化状态。相应的调制方式有二进制振幅键控(OOK/2ASK) 、二进制频移键控 (2FSK)和二进制相移键控 (2PSK)。四、实验内容（ 1）按照如上介绍的方法 ，分别产生一组长度为500 的二进制单极性不归零信号和归零信号 ，存档名为Q3_1 。并求分别求出它们的功率谱密度。请写出相应的MATLAB程序，将不归零信号波形及功率谱和归零信号波形及功率谱分别画在同一图形的四个子图中，将结果图保存 ，贴在下面的空白处 。编写的

4、 MATLAB程序为 ：clear all;close all;A=1fc=2;%2Hz;N_sample=8;N=500;% 码元数Ts=1;%1 Baud/sdt=Ts/fc/N_sample;% 波形采样间隔t=0:dt:N*Ts-dt;Lt=length(t);%产生二进制信源专业 .专注.d=sign(randn(1,N);%dd=sigexpand(d+1)/2,fc*N_sample);N1=length(d+1)/2);dd=zeros(fc*N_sample,N1);dd(1,:)=(d+1)/2;dd=reshape(dd,1,fc*N_sample*N1);gt=ones

5、(1,fc*N_sample);%NRZ波形gt2=ones(1,fc*N_sample/2)%RZboxing/figure(1)subplot(221);%输入NRZ 信号波形 （单极性 ）d_NRZ=conv(dd,gt);plot(t,d_NRZ(1:length(t);axis(0 10 0 1.2); ylabel (输入信号 );subplot(222);%输入 NRZ 频谱dt=t(2)-t(1);T=t(end);df=1/T;N=length(d_NRZ(1:length(t);f=-N/2*df:df:N/2*df-df;d_NRZf=fft(d_NRZ(1:length

6、(t);d_NRZf=T/N*fftshift(d_NRZf);plot(f,10*log10(abs(d_NRZf).2/T);axis(-2 2 -50 10);ylabel(输入信号功率谱密度（ dB/Hz);专业 .专注.%/subplot(223);%输入NRZ 信号波形 （单极性 ）d_RZ=conv(dd,gt2);plot(t,d_RZ(1:length(t);axis(0 10 0 1.2); ylabel (输入信号 );subplot(224);%输入 NRZ 频谱dt=t(2)-t(1);T=t(end);df=1/T;N=length(d_RZ(1:length(t)

7、;f=-N/2*df:df:N/2*df-df;d_RZf=fft(d_RZ(1:length(t);d_RZf=T/N*fftshift(d_RZf);plot(f,10*log10(abs(d_RZf).2/T);axis(-2 2 -50 10);ylabel(输入信号功率谱密度（ dB/Hz);结果图为 ：专业 .专注. .)zH10/B1d0（号 0.8度 -10信 0.6密谱 -20入率 -30输 0.4功0.2号 -400信-50510入-10120-2输)zH10/B1d0（号 0.8度 -10信 0.6密-20谱入率 -30输 0.4功0.2号 -400信-50510入-10

8、120-2输（ 2）对刚才产生的长度为500的不归零波形对载波频率为2Hz ，幅度为1 的余弦信号进行OOK调制 ，并求出调制信号的功率谱密度。编写程序实现之，存档名为Q3_2 。 要求将不归零信号波形及功率谱和OOK 调制信号波形及功率谱分别画在同一图形的四个子图中，图形名为图2，将结果图保存 ，贴在下面的空白处。编写的程序为 ：clear all;close all;A=1fc=2;%2Hz;N_sample=8;N=500;% 码元数Ts=1;%1 Baud/sdt=Ts/fc/N_sample;% 波形采样间隔t=0:dt:N*Ts-dt;Lt=length(t);专业 .专注.%产生

9、二进制信源d=sign(randn(1,N);%dd=sigexpand(d+1)/2,fc*N_sample);N1=length(d+1)/2);dd=zeros(fc*N_sample,N1);dd(1,:)=(d+1)/2;dd=reshape(dd,1,fc*N_sample*N1);gt=ones(1,fc*N_sample);%NRZ波形figure(1)subplot(221);%输入NRZ 信号波形 （单极性 ）d_NRZ=conv(dd,gt);plot(t,d_NRZ(1:length(t);axis(0 10 0 1.2); ylabel (输入信号 );subplot

10、(222);%输入 NRZ 频谱dt=t(2)-t(1);T=t(end);df=1/T;N=length(d_NRZ(1:length(t);f=-N/2*df:df:N/2*df-df;d_NRZf=fft(d_NRZ(1:length(t);d_NRZf=T/N*fftshift(d_NRZf);plot(f,10*log10(abs(d_NRZf).2/T);axis(-2 2 -50 10);ylabel(输入信号功率谱密度（ dB/Hz);专业 .专注.ht=A*cos(2*pi*fc*t);s_2ask=d_NRZ(1:Lt).*ht;subplot(223)plot(t,s_2

11、ask);axis(0 10 -1.2 1.2);ylabel(OOK);dt=t(2)-t(1);T=t(end);df=1/T;N=length(s_2ask);f=-N/2*df:df:N/2*df-df;s_2askf=fft(s_2ask);s_2askf=T/N*fftshift(s_2askf);subplot(224)plot(f,10*log10(abs(s_2askf).2/T);axis(-fc-4 fc+4 -50 10);ylabel(OOK功率谱密度 （ dB/Hz ） );专业 .专注. .)zH10/B1d0（号 0.8度 -10信 0.6密-20谱入率 -30

12、输 0.4功0.2号 -400信-50510 入-10120-2输）101zH/0B0.5d（ -10K度O0-20O密-0.5谱 -30率-1功 -40K-5005O-50510 O结果图为 ：（ 3）按照3.3 所提供的2FSK 调制的思路和范例程序，运用 （ 1）产生的不归零码组对载波频率为2Hz ，幅度为 1 的余弦信号进行2FSK 调制 ，存档为Q3_3 ，并将所得的结果存盘，贴在下面空格处。编写的程序为 ：clear all;close all;A=1fc=2;%2Hz;N_sample=8;N=500;% 码元数Ts=1;%1 Baud/sdt=Ts/fc/N_sample;%

13、波形采样间隔t=0:dt:N*Ts-dt;Lt=length(t);%产生二进制信源专业 .专注.d=sign(randn(1,N);%dd=sigexpand(d+1)/2,fc*N_sample);N1=length(d+1)/2);dd=zeros(fc*N_sample,N1);dd(1,:)=(d+1)/2;dd=reshape(dd,1,fc*N_sample*N1);gt=ones(1,fc*N_sample);%NRZ波形figure(1)subplot(221);%输入NRZ 信号波形 （单极性 ）d_NRZ=conv(dd,gt);plot(t,d_NRZ(1:length

14、(t);axis(0 10 0 1.2); ylabel (输入信号 );subplot(222);%输入 NRZ 频谱dt=t(2)-t(1);T=t(end);df=1/T;N=length(d_NRZ(1:length(t);f=-N/2*df:df:N/2*df-df;d_NRZf=fft(d_NRZ(1:length(t);d_NRZf=T/N*fftshift(d_NRZf);plot(f,10*log10(abs(d_NRZf).2/T);axis(-2 2 -50 10);ylabel(输入信号功率谱密度（ dB/Hz);专业 .专注.%2FSK%s_2fsk=A*cos(2*

15、pi*fc*t+int(2*d_NRZ-1);sd_2fsk=2*d_NRZ-1;s_2fsk=A*cos(2*pi*fc*t+2*pi*sd_2fsk(1:length(t).*t);subplot(223)plot(t,s_2fsk);axis(0 10 -1.2 1.2 );xlabel(t);ylabel(2FSK)subplot(224)%f,s_2fsk=T2F(t,s_2fsk);dt=t(2)-t(1);T=t(end);df=1/T;N=length(s_2fsk);f=-N/2*df:df:N/2*df-df;s_2fsk=fft(s_2fsk);s_2fsk=T/N*ff

16、tshift(s_2fsk);plot(f,10*log10(abs(s_2fsk).2/T);axis(-fc-4 fc+4 -50 10);xlabel(f);ylabel(2FSK功率谱密度 (dB/Hz);结果为 ：专业 .专注. .)zH10/B1d0（号 0.8度 -10信 0.6密谱 -20入率输 0.4-30功0.2号 -400信-50510入-10120-2输)101zH/0Bd0.5(度 -10K密 -20S0F谱2-0.5率 -30功-40-1KSF-5005102-505tf（ 4）按照3.4 所提供的2PSK 调制的思路和范例程序，运用 （ 1）产生的不归零码组对载波

17、频率为2Hz ，幅度为 1 的余弦信号进行2PSK 调制 ，存档为Q3_4 ，并将所得的结果存盘，贴在下面空格处。编写的程序为 ：clear all;close all;A=1fc=2;%2Hz;N_sample=8;N=500;% 码元数Ts=1;%1 Baud/sdt=Ts/fc/N_sample;% 波形采样间隔t=0:dt:N*Ts-dt;Lt=length(t);专业 .专注.%产生二进制信源d=sign(randn(1,N);%dd=sigexpand(d+1)/2,fc*N_sample);N1=length(d+1)/2);dd=zeros(fc*N_sample,N1);dd

18、(1,:)=(d+1)/2;dd=reshape(dd,1,fc*N_sample*N1);gt=ones(1,fc*N_sample);%NRZ波形figure(1)subplot(221);%输入NRZ 信号波形 （单极性 ）d_NRZ=conv(dd,gt);plot(t,d_NRZ(1:length(t);axis(0 10 0 1.2); ylabel (输入信号 );subplot(222);%输入 NRZ 频谱dt=t(2)-t(1);T=t(end);df=1/T;N=length(d_NRZ(1:length(t);f=-N/2*df:df:N/2*df-df;d_NRZf=

19、fft(d_NRZ(1:length(t);d_NRZf=T/N*fftshift(d_NRZf);plot(f,10*log10(abs(d_NRZf).2/T);axis(-2 2 -50 10);ylabel(输入信号功率谱密度（ dB/Hz);专业 .专注.ht=A*cos(2*pi*fc*t);%2PSK 信号d_2psk=2*d_NRZ-1;s_2psk=d_2psk(1:Lt).*ht;subplot(223)plot(t,s_2psk);axis(0 10 -1.2 1.2);ylabel(2PSK);subplot(224)%f,s_2pskf=T2F(t,s_2psk);d

20、t=t(2)-t(1);T=t(end);df=1/T;N=length(s_2psk);f=-N/2*df:df:N/2*df-df;s_2pskf=fft(s_2psk);s_2pskf=T/N*fftshift(s_2pskf);plot(f,10*log10(abs(s_2pskf).2/T);axis(-fc-4 fc+4 -50 10);ylabel(PSK功率谱密度 （ dB/Hz ）);结果为 ：专业 .专注. .)zH10/B1d0（号0.8度 -10密信 0.6谱 -20入率 -30输 0.4功0.2号 -400信-50510 入-10120-2输）101zH/0B0.5d

21、K（ -10度S0-20P密2-0.5谱 -30率-1功 -40K-5005S-50510 P（ 5）按照 3.4 所提供用两路不同频率的 2ASK 信号合成一路 2FSK 信号的思想 ，设计相关程序实现之 ，存档为 Q3_5 ，并将所得的结果存盘 ，贴在下面空格处 。程序为 ：clear all;close all;clc;%随机产生一个包含十个元素的数组，该数组中的元素非0 即 1，用作 FSK 信号的输入数据。x=1 0 1 1 0 0 0 1 0 1; %产生 10 个非零数N=length(x);%码元个数fl=100;% 载频低频fh=500;%载频高频fs=10000;% 采样频

22、率ts=1/100;% 码元速率100 波特，即每秒传递100 个码元 ， ts 为传递一个码元的时间N1=ts*fs/fh;%传递一个码元的时间间隔含有的采样波形数为5 个，高频的N2=ts*fs/fl;%传递一个码元的时间间隔含有的采样波形数为1 个，低频的专业 .专注.tt=(0:1/fs:ts-1/fs);% 传递一个码元的时间间隔内，以每一个采样波形的周期为间隔划分时间,采样N_tt=length(tt);% 一个码元时间间隔内的采样点数,100t=0:1/fs:N*ts-1/fs;%时间间隔串 ，以一个码元传递时间为时间间隔%对该输入信号FSK 调制%循环语句实现调制for i=1

23、:1:Nfor j=1:1:N_tty(i,j)=x(i)*cos(2*pi*fh*tt(j)+x(i)*cos(2*pi*fl*tt(j);endend%改变矩阵大小y=reshape(y,1,);%绘制图形%调制前的二进制随机序列图subplot(311)stem(0:N-1,x(1:N),bx);title( 调制前的二进制随机序列)xlabel(Time);ylabel(Amplitude);hold onsubplot(312)plot(t,y);专业 .专注.title(FSK 信号的时域图形);N_y=length(y);% 时域调制信号长度1000y_fft=fft(y)/N_

24、y;%傅里叶变换y_fft=fftshift(y_fft);f=linspace(-fs/2,fs/2,N_y);%频域向量 （ -5000Hz-5000Hz）hold onsubplot(313)plot(f,abs(y_fft);% 绘图title(FSK 信号的频域图形);set(gca,XTick,-fs/2:5000:fs/2);实验结果为 ：调制前的二进制随机序列e1dutil0.5pmA01234567890Time1FSK信号的时域图形0-10.010.020.030.040.050.060.070.080.090.100.4FSK信号的频域图形0.2005000-5000（

25、6 ）根据上面的介绍，我们可以获得基带信号、 2ASK 调制信号 、2FSK 调制信号和 2PSK 调制信号的功率谱，请分析并比较这四个信号功率谱曲线的异同。专业 .专注.通信原理实验四实验报告实验日期 ：2014 年 12 月 18 日学院：信息工程学院专业 .专注.班级：12 级电子信息工程二班学号：2012600119姓名：张正洁指导老师 ：彭思齐实验四模拟信号数字传输仿真实验一、实验目的1.进一步理解抽样定理的原理和实现方法；2.掌握非均匀量化的原理和实现方法；3.掌握编码的原理和实现方法；4.掌握MATLAB 中 M 文件的调试方法及子函数的定义与调用。二、实验内容1. 编写 MAT

26、LAB 程序实现对模拟信号的抽样2 编写MATLAB程序实现运用A 律 13 折线法对抽样后的信号进行量化3 编写MATLAB程序实现运用u 律对抽样后的信号进行量化4 编写MATLAB程序实现PCM 编码三、实验原理实验中的信源通常都是模拟的，如电视信号 、麦克风拾取的语音信号等。为了能够利用数字通信的方式，需要将模拟信号进行数字化。数字化的过程一般由抽样、量化和编码组成。其中 ，抽样要保证不丢失原始数据，量化要满足一定的质量，编码解决信号的表示。四、实验步骤（ 1）按照3.1 介绍的抽样原理，运行提供的范例程序，将得到的结果图贴在如下的空专业 .专注.白处 。实验结果图为 ：（ ）420-

27、2-4012345678910t（ ）420-2-4012345678910t1（ ）420-2-4012345678910（ 2）修改3.1 中的范例 ，将其抽样速率降低到4Hz 以下 ，在同一图形的三个子图中分别画出原低通信号波形、抽样序列和从抽样序列中恢复出的信号。修改后的程序为：clear all;close all;dt=0.01;t=0:dt:10;xt=0.1*cos(0.15*pi*t)+1.5*sin(2.5*pi*t)+0.5*cos(4*pi*t);f,xf=T2F(t,xt);%抽样信号 ，抽样速率为4Hzfs=2;专业 .专注.sdt=1/fs;t1=0:sdt:10

28、;st=0.1*cos(0.15*pi*t1)+1.5*sin(2.5*pi*t1)+0.5*cos(4*pi*t1);f1,sf=T2F(t1,st);t2=-50:dt:50;gt=sinc(fs*t2);stt=sigexpand(st,sdt/dt);xt_t=conv(stt,gt);figure(1)subplot(311);plot(t,xt);axis(0 10 -4 4);title( 原始信号 );xlabel(t);hold on;plot(t1,st,go);axis(0 10 -4 4);subplot(312);plot(t1,st,ro);axis(0 10 -4 4);title( 抽样信号 );专业 .专注.xlabel(t1);subplot(313);t3=-50:dt:60+sdt-dt;plot(t3,xt_t);title( 抽样恢复信号);hold on;plot(t,xt,r-);axis(0 10 -4 4);实验结果图为 ：原始信号420-2-4012345678910t抽样信号420-2-40123456