哈工程通信原理软件仿真实验报告材料

1、实用标准实验报告课程名称通信原理实验项目名称数字基带信号MATLAB件仿真实验数字调制解调MATLAB件仿真实验实验类型实验学时班级学号姓名指导教师实验室名称实验时间实验成绩实验原理（1分）实验步骤（2分）实验结果（2分）总成绩教师签字日期哈尔滨工程大学教务处制实验一基带码型仿真（一）单、双极性归零码仿真一、实验原理1.1归零码归零码，是信号电平在一个码元之内都要恢复到零的编码方式，它包括曼彻斯特编码 和差分曼彻斯特编码两种编码方式。1.2单、双极性归零码对于传输数字信号来说， 最常用的方法是用不同的电压电平来表示两个二进制数字，即数字信号由矩形脉冲组成。A）单极性不归零码，无电压表示”0”，

2、恒定正电压表示” 1”，每个码元时间的中间点是采样时间，判决门限为半幅电平。单极性归零码（RZ）即是以高电平和零电平分别表示二进制码 1和0,而且在发送码1时 高电平在整个码元期间 T只持续一段时间T,其余时间返回零电平在单极性归零码中， T /T称为占空比单极性归零码的主要优点是可以直接提取同步信号，因此单极性归零码常常用作其他码型提取同步信号时的过渡码型.也就是说其他适合信道传输但不能直接提取 同步信号的码型，可先变换为单极性归零码，然后再提取同步信号B）双极性不归零码，” 1”码和” 0”码都有电流，”1”为正电流，” 0”为负电流，正和负的 幅度相等，判决门限为零电平。双极性归零码是二

3、进制码 0和1分别对应于正和负电平的 波形的编码，在每个码之间都 有间隙产生.这种码既具有双极性特性，又具有归零的 特性双极性归零码的特点是： 接收端根据接收波形归于零电平就可以判决1比特的信息已接收完毕，然后准备下一比特信息的接收，因此发送端不必按一定的周期发送 信息.可以认为正负脉冲的前沿起了起动信号的 作用，后沿起了终止信号的作用.因此可以经常保持正确的比特同步.即收发之间无需特别的定时，且各 符号独立地构成起止方式， 此方式也叫做 自同步方式.由于这一特性，双极性 归零码的应用十分广泛。1.3功率谱密度求信号的功率谱，功率谱=信号的频率的绝对平方/传输序列的持续时间，求得的功率谱进行单

4、位换算以 dB值表示-T：传输序列持续时间，hi*Ts-sT（n：伯号频谱，可便用上次实验课的傅里叶变换以dB值表示文案大全二融斶僧码O D 1 II O U 1 NKZHMP l n m1 f4 nrCt) R迟肌战性)JL-TLflRTLW KZ 0-J(cl 阿RXfVI)0(D wttf估】1.4占空比(Duty Ratio) 在电信领域中有如下含义：例如：脉冲宽度1卩s,信号周期4卩s的脉冲序列占空比为 0.25。在一段连续工作时间内脉冲占用的时间与总时间的比值。二、仿真方案2.1程序流程图/X定义占空比定义其他变量产生单极性归零 码并计算功率绘制图形2.2参数设计分别设置占空比为

5、0.5、0.75、1.0采样点数为2Ak，k取正整数每码元采样点数为 64码元速率为2Mb/s3.实验程序global dt t df Nclose allk=14;Rt=0.5;N=2Ak;L=64;M=N/L;Rb=2;Ts=1/Rb; dt=Ts/L; df=1/(N*dt); T=N*dt;%占空比%采样点数%每码元的采样点数 %码元数%码速率为2Mb/s%码元间隔%时寸域采样间隔%频域采样间隔 %截短时间Bs=N*df/2;%系统带宽t=li nspace(-T/2,T/2,N);%时域横坐标f=li nspace(-Bs,Bs,N);%频域横坐标EP=zeros(1,N);for

6、jj=1:1OOa=rou nd(ra nd(1,M); s=zeros(1,N);for ii=1:Rt*Ts/dts(ii+0:M-1*L)=a;endQ=t2f(s);P=Q.*conj(Q)/T;EP=(EP*(ii-1)+P)/ii; aa=30+10*log10(EP+eps);%产生M个取值0，1等概的随机码%产生一个N个元素的零序列%产生单极性归零码%傅氏变换%P为单极性归零码的功率%累计平均%加eps以避免除以零end subplot(2,2,2)plot(f,aa, r)title(单极性归零码的功率谱)xlabel( f/MHZ)ylabel(卩 s(f)/MHZ)axi

7、s(-15,+15,-50,50)gridsubplot(2,2,1)plot(t,s, g)title(单极性归零码) xlabel( t(ms)ylabel( s(t)(V)axis(-5,5,-0.5,1.5) grid沪生M个取值0, 1等概的随机码%产生一个N个元素的零序列沪生双极性归零码%寸氏变换%P为双极性归零码的功率%累计平均%加eps以避免除以零for jj=1:1OOa=rou nd(ra nd(1,M); a=1-2*a;s=zeros(1,N);for ii=1:Rt*Ts/dts(ii+0:M-1*L)=a;endQ=t2f(s);P=Q.*conj(Q)/T;EP=

8、(EP*(ii-1)+P)/ii; aa=30+10*log10(EP+eps); end设定窗口位置及大小subplot(2,2,4)%set(2,positio n,10,50,750,350) % plot(f,aa, r)title(双极性归零码的功率) xlabel( f(MHZ) ylabel(卩 s(f)(MHZ) axis(-15,+15,-50,50) gridsubplot(2,2,3) plot(t,s, g) title(双极性归零码) xlabel( t(ms) ylabel( s(t)(V)axis(-5,5,-1.5,1.5) grid子程序fun ctio n

9、X=t2f(x)global dt df N t f T%X=t2f(x)%灼x长度相同，并为2的整幕。%本函数需要一个全局变量dt(时域取样间隔)H=fft(x);X=H(N/2+1:N),H(1:N/2)*dt;end讹极性归零码1.5 50廉极阿零码的功率谱-0.5 1-505t(ms)双极性心番码1 l 仃 n n tt rl n n O)(寻-10t(ms)0-50-10 0 10f/MHZ双极性归零码的功率500-50-10 0 10f(MHZ)图一占空比为0.5的波形单根性归柔码1.5 50单极性归零码的功柚)(/15 00.-0.5-5OZHIA1&臣10-10t(ms) 双极

10、性门零码-505-10C10f/MHZ双极性归零码的功率50O-50t(ms)图二占空比为0.75的波形-505-10010f(MHZ)单极性归零码f/MHZt（ms）双极怦屮席码双战性归爭码的功率50O)(寻-1-500-10 0 10f(MHZ)-505t（ms）图三占空比为1.0的波形（二） AMI码和HDB3码仿真一、实验原理1.1 AMI 码1码通常称为传号，0码则叫空号，这是沿用了早期电报通信中的叫法。从形态上看, 它已是三状态信号，所以 AMI码是伪三进制码。（1）编码规则：消息代码中的0传输码中的0消息代码中的1传输码中的+1、-1交替例如：消息代码:1 0 1 0 1 0 0

11、 0 1 0 1 1 1AMI 码:+1 0 -1 0 +1 0 0 0 -1 0 +1 -1 +1（2）AMI码的特点:1由AMI码确定的基带信号中正负脉冲交替，而0电位保持不变；所以由AMI码确定的基带信号无直流分量，且只有很小的低频分量；2在接收端不易提取定时信号，由于它可能出现长的连3具有检错能力，如果在整个传输过程中，因传号极性交替规律受到破坏而出现误码时, 在接收端很容易发现这种错误。（3）解码规则从收到的符号序列中将所有的 -1变换成+1后，就可以得到原消息代码1.2 HDB3 码三阶高密度双极性码（英语：High Den sity Bipolar of Order 3，简称：H

12、DB3码）是一种适用于基带传输的编码方式，它是为了克服AMI码的缺点而出现的，具有能量分散，抗 破坏性强等特点。三阶高密度双极性码用于所有层次的欧洲E-carrier 系统，HDB3码将4个连续的0”位元取代成000V”或B00V。这个做法可以确保连续的violations are of differingpolarity ，即是相隔单数的一般B记号。1先将消息代码变换成 AMI码，若AMI码中连0的个数小于4,此时的AMI码就是HDB3 码；2若AMI码中连0的个数大于3,则将每4个连0小段的第4个0变换成与前一个非 0 符号（+1或-1）同极性的符号，用表示（+1 + ,-1-）；3为了不

13、破坏极性交替反转，当相邻V符号之间有偶数个非 0符号时，再将该小段的第1个0变换成+B或-B,符号的极性与前一非零符号的相反，并让后面的非零符号从符号开始 再交替变化。例如：消息代码:1 0 0 0 0 10 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1AMI 码:+1 0 0 0 0 -10 0 0 0 +1 -1 0 0 0 0 +1 -1HDB3码：+1 0 0 0 +V -100 0 -V +1 -1 +B 0 0 +V -1 +1二、实验程序%采样点数%每码元的采样点数%码元数global dt df t f N close allN=2A14;L=64;M=N/L;Rb=2;Ts=0

14、.5; dt=Ts/L;?码元宽度是0.5usdf=1/(N*dt);%MHzRT=0.5;T=N*dtBs=N*df/2; t=-T/2+dt/2:dt:T/2; f=-Bs+df/2:df:Bs;%占空比%截短时间%系统带宽%时域横坐标%频域横坐标EPAMI=zeros(size(f);EPHDB=zeros(size(f);for ii=1:8ami=zeros(1,M);hdb=zeros(1,M);a=rou nd(ra nd(1,M);b=3; %表示0000之间循环个数c=-1; %记载相邻V之间的1元素个数sign仁-1;9标志前一个信号sig n2=-1;痂志前一个信号for

15、 ii=1:Mif a(ii)=1sig n1=0-sig n1;ami(ii)=sig n1;endendfor ii=1:Mif b=3%表示非 0000if a(ii)=1sig n2=0-sig n2;hdb(ii)=sig n2;if c=0%表示不是第一个0000c=c+1;%用来计算相邻 v之间的非0元素个数endelseif ii=M-3 & a(ii)+a(ii+1)+a(ii+2)+a(ii+3)=0if mod(c,2)=1%000Vhdb(ii+3)=sig n2;else%B00Vsig n2=0-sig n2;hdb(ii)=sig n2;hdb(ii+3)=sig

16、 n2;endc=0;b=0;end%对0000的循环elseif b= Z%z即为阈值Vs(ii)=H; elseVs(ii)=L;endendfigure(4)subplot(311)plot(t,Vs)title(解调后差分信号)axis(0 10e-4 -0.2 1.2)grid on;c=ra ndi(1,22,2);%产生解调后的差分码元for f=0:19c(f+1)=fix(Vs(f*200+50)+0.2)end%基带信号与解调后的信号对比d=ra ndin t(1,21,2);for l=1:21if (l=1)if (s(1)=0)d(1)=0;else d(1)=1;e

17、ndelseif (c(l)=c(l-1)d(l)=0;else d(l)=1;endendy=d(ceil(k*t+0.01);subplot(313);plot(t,y);axis(0 10e-4 -0.2 1.2);title(码反变换输岀);subplot(312)plot(t,m);axis(0 10e-4 -0.2 1.2);%定义差分译码后的码元%#到差分译码后的码元title(原始基带信号);%误码率与信噪比关系figure(5)grid onin itial_s nr = 0;fin al_s nr = 9;%snr 信噪比sn r_step = 0.01;snr_in_dB

18、 = in itial_s nr:sn r_step:fi nal_s nr;for i = 1:length(snr_in_dB)snr = 10A(snr_in_dB(i)/10);%将信噪比单位 dB 转化一下Pe(i) =erfc(sqrt(s nr)*(1-1/2*erfc(sqrt(s nr);%2dpSK相干解调endsemilogy(s nr_in_dB,Pe);%言噪比取对数，单位变为dBtitle(2DPSK误码率曲线);hold onyima=y;ran=m;snr_in_ dB=8;sn r=10A(s nr_in_dB/10);%言噪比取对数，单位变为dBErr=le ngth(fi nd(yima=ra n)%计算解调信号中错误码元个数Pe_fact=Err/10000;%计算实际误码率semilogy(snr_in_dB,Pe_fact,*);Pe_throry=erfc(sqrt(s nr)*(1-1/2*erfc(sqrt(s nr);%计算理论误码率数宁基带佶号1 0 0J 0.20.30.40.50.60.70.80.91止弦戟波10-100.10.20.30.40.50.60.70.80.91x 10将2DPSKfi 母0 0J 0.20.30.40.50.60.70.8