通信原理实验内容概要

1、通信原理 MATLAB仿真实验实验一 模拟调制的仿真实验一、实验目的熟悉 MATLAB软件的使用，并学会用 MATLAB来产生信号并实现信号模拟调制的可 视化。实验原理1、理论原理AM调制就是由调制信号去控制高频载波的幅度，使之随调制信号作线性变 化的过程。 在波形上，幅度已调信号的幅度随基带信号的规律而呈正比地变化； 在频谱结构上，它的频谱完全是基带信号频谱在频域内的简单搬移(精确到常 数因子)。由于这种搬移是线性的，因此，幅度调制通常又称为线性调制。解调方法利用相干解调。解调就是实现频谱搬移，通过相乘器与载波相乘 来实现。相干解调时，接收端必须提供一个与接受的已调载波严格同步的本地 载波，

2、它与接受的已调信号相乘后，经低通滤波器取出低频分量，得到原始的 基带调制信号。通过信号的功率谱密度的公式，得到功率谱密度。即：sAM (t) A0 f (t) cos ct1sAM ( ) A0 ( c) (c) 1F(c) F(c)2调制器模型如图图 1 DSB调制器模型c(t) Acos( ct 0)在 AM信号中，载波分量并不携带信息， 信息完全由边带传送。 如果将载波抑制， 只需在将直流 A0 去掉，即可输出抑制载波双边带信号， 简称双边带信号(DSB)。 DSB其中，设正弦载波为00式中， A为载波幅度； c为载波角频率； 0为初始相位(假定 0为 0)。 调制过程是一个频谱搬移的过

3、程，它是将低频信号的频谱搬移到载频位置。而 解调是将位于载频的信号频谱再搬回来，并且不失真地恢复出原始基带信号。双边带解调通常采用相干解调的方式，它使用一个同步解调器，即由相乘器和 低通滤波器组成。在解调过程中，输入信号和噪声可以分别单独解调。相干解调的 原理框图如图 2 所示：图 2 相干解调器的数学模型 信号传输信道为高斯白噪声信道，其功率为 2 。即sDSB (t) f (t)cos Ctc) F ( c )1sDSB ( ) F (2三、实验内容1、用 Matlab 产生一个频率为 2Hz、功率为 10 的余弦信源，设载波频率为 10Hz， 试画出（ 1）DSB调制信号；（2）该调制信

4、号的功率谱密度； （3）相干解调后的信号 波形。图形显示。2、用 Matlab 产生一个频率为 2Hz、功率为 10 的余弦信源，设载波频率为 10Hz， A=5，试画出（1）AM调制信号；（2）该调制信号的功率谱密度； （3）相干解调后的 信号波形。图形显示。四、实验结果AM调制：DSB调制：五、实验总结通过本次实验，我理解了 AM和 DSB调制的原理，及用 MATLAB仿真的方法。实验二 基带信号眼图的仿真实验实验目的熟悉 MATLAB软件的使用，并学会用 MATLAB来产生信号并实现基带信号眼图的可 视化。二、实验原理1、 理论原理2、重要函数说明三、实验内容（第 2、3 题选一题）1、

5、 画出单极性码型或双极性码的眼图。2、 设基带传输系统响应是 =0.5 的升余弦滚降系统，画出在接收端的基带数字信 号波形及其眼图。3、设二进制数字基带信号 an1, 1 ，g t 1 0 t Ts ，设加性高斯白n 0 其它 噪声的双边功率谱密度为 N0 2 ，画出眼图。（ 1） 经过理想低通 H f 1 f 5 2Ts 后的眼图0其它（2） 经过理想低通 H f 1 f 1 Ts 后的眼图0其它四、实验结果升氽兹成形昵图O实验三 数字频带信号调制的仿真实验实验目的熟悉 MATLAB软件的使用，并学会用 MATLAB来产生信号并实现二进制数字调制的 可视化。实验原理1、二进制振幅键控(1)2

6、ASK调制原理进制振幅键控记作 2ASK，2ASK是利用代表数字信息(“ 0”或“ 1”)的基带矩形脉冲去键控一个连续的正弦型载波的振幅， 使载波时断时续地输出。 有 载波输出时表示发送“ 1”，无载波输出时表示发送“ 0”。 数字基带信号式中 g(t) 是宽度为 Ts、高度为 A的矩形脉冲， an 为数字序列 an 的第 n 个 码元的电平值。载波 c(t ) =COS(ct+ 0 )， 初始相位 0 0 则 2ASK 信号的表达式为：3)2ASK功率谱密度如下：2、二进制数字频移键控(1)2FSK调制 二进制频移键控记作 2FSK，2FSK系统是利用二进制数字基带信号控制载波频率 进行频谱

7、变换的过程。二进制基带信号只有两种代码，所以调频时，载波频率只能被置于两种频率，即用频率为 f 1的载波代表“ 1”码，用频率为 f 2的载波代表“ 0”码，或相反。 2)2FSK调制框图以及波形3)2FSK功率谱（1）2PSK调制原理二进制相移键控记作 2PSK，用载波的两种相位（0和）去对应基带信号的“ 0” 与“1”两种码元。因此二元数字调相就是让载波在两种相位间切换，故称相移键 控。2PSK还可以看作双极性不归零码基带信号的数字调幅，即基带信号与载波 cosc t 的乘积2）2PSK信号频谱三实验内容1、用 Matlab 产生独立等概率的二进制信源1）画出 OOK信号波形及其功率谱2）

8、画出 2PSK信号波形及其功率谱3）画出 2FSK信号波形及其功率谱四实验源代码、仿真结果及分析1、产生单极性不归零的二进制基带信号， 最大幅度归一化为。画出基带信号 信号波形及其功率谱图形；（1）源代码k=10 %k 表示产生的随机数的个数 m=rand（1,k）; % 产生 k个在（ 0,1 ）之间的均匀分布的随机数 for i=1:kif (m(i)>0) && (m(i)< 0.5) s(i)=0;else s（i）=1;endend % 根据产生的均匀随机数产生二进制单极性不归零信号subplot(2,1,1);stairs(s) % 画出二进制单极性归零

9、信号 title(' 二进制单极性信号 ');grid on axis(1,k+1,0,2); subplot(2,1,2);Y = fft(s,1024);Z=fftshift(Y);Pyy = Z.* conj(Z) /(1024);f = 1000*(0:1000)/(1024); plot(f,Pyy(1:1001);axis(0 1000,0 0.05);title(' 二进制单极性信号的频谱 '); xlabel(' 频率 f (Hz)');grid on (2)基带信号信号波形及其功率谱图形输入的二进制基带信号的频率载波频率载波幅度

10、每比特符号用 M个点来表示 输入的二进制基带信号的码元周期 载波周期 每个载波周期内的采样点的个数%Nc=floor(M*tc/tb) %2、对产生的基带信号进行 2ASK调制，画出 2ASK信号波形及其功率谱图形； fb =1 fc = 3 A=1 M=25; tb=1/fb tc=1/fcstep=tb/M % 采样间隔%fstart = start frequency for spectrum plot.%fend = end frequency for spectrum plot.for i = 1:kif s(i) = 1for j = 1:MAsk(i-1)*M+j)=A*cos(

11、2*pi*(j-1)/Nc);endelsefor j = 1:MAsk(i-1)*M+j)=0;endendendAskfor i=1:M*k t(i)=i*step; end subplot(2,2,3); plot(t,Ask) title('2ASK 信号波形 '); grid on subplot(2,2,4);Y1 = fft(Ask,1024); Z1=fftshift(Y1);Pyy1 = Z1.* conj(Z1) /(1024); f = 1000*(0:1000)/(1024); plot(f,Pyy1(1:1001); axis(0 1000,0 1);

12、 title('2Ask 信号的频谱 '); xlabel(' 频率 f (Hz)'); grid on3、对产生的基带信号进行 2FSK调制，画出 2FSK信号波形及其功率谱图形； （1）源代码fb =1 % 输入的二进制基带信号的频率fc0 = 3,fc1=5 % 两个载波频率，实验中基带信号的 0 对应于载波频率 fc0 ，基带信号的 1 对应于载波频率 fc1A=1 % 载波幅度M=25; % 每比特符号用 M个点来表示tb=1/fb % 输入的二进制基带信号的码元周期tc0=1/fc0, tc1=1/fc1, % 两个载波周期Nc0=floor(M*t

13、c0/tb),Nc1=floor(M*tc1/tb), % 每个载波周期内的采样点的个 数step=tb/M % 采样间隔%fstart = start frequency for spectrum plot.%fend = end frequency for spectrum plot.for i = 1:kif s(i) = 1for j = 1:MFsk(i-1)*M+j)=A*cos(2*pi*(j-1)/Nc0);endelsefor j = 1:MFsk(i-1)*M+j)=A*cos(2*pi*(j-1)/Nc1);endendend % 2FSK 调制for i=1:M*kt(

14、i)=i*step;endsubplot(2,2,3);plot(t,Fsk)title('2FSK 信号波形 '); % 画出 2FSK的波形 grid onsubplot(2,2,4);Y1 = fft(Fsk,1024);Z1=fftshift(Y1);Pyy1 = Z1.* conj(Z1) /(1024);f = 1000*(0:1000)/(1024);plot(f,Pyy1(1:1001);axis(0 1000,0 5);title('2Fsk 信号的频谱 ');xlabel(' 频率 f (Hz)'); % 画出 2Fsk 信号

15、的频谱 grid on2)仿真结果4、对产生的基带信号进行 2PSK调制，画出 2PSK信号波形及其功率谱图形(1)源代码fb =1 % 输入的二进制基带信号的频率 fc =1 % 载波频率A=1 % 载波幅度M=25; % 每比特符号用 M个点来表示 tb=1/fb % 输入的二进制基带信号的码元周期 tc=1/fc % 载波周期Nc=floor(M*tc/tb) % 每个载波周期内的采样点的个数 step=tb/M % 采样间隔for i = 1:kif s(i) = 1 for j = 1:MPsk(i-1)*M+j)=A*cos(2*pi*(j-1)/Nc); end elsefor

16、j = 1:MPsk(i-1)*M+j)=-A*cos(2*pi*(j-1)/Nc); endend endPsk for i=1:M*kt(i)=i*step;end subplot(2,2,3); plot(t,Psk) title('2PSK 信号波形 '); grid on subplot(2,2,4);Y1 = fft(Psk,1024); Z1=fftshift(Y1);Pyy1 = Z1.* conj(Z1) /(1024); f = 1000*(0:1000)/(1024); plot(f,Pyy1(1:1001); axis(0 1000,0 5); title('2Psk 信号的频谱 '); xlabel(' 频率 f (Hz)'); grid on1、通过这次实验，对 matlab 的使用有了一个更加熟练的掌握和了解，熟练掌 握了画频谱的的方法，以及怎么用 matlab 来进行数字调制信号的仿真，我觉得， 2ASK、2PSK，2FSK在 matlab 上实现仿真的方法是相近的，