现代通信原理实验报告

太原理工大学现代科技学院现代通信原理课程实验报告专业班级通信17-3 学号 2017101086 姓名丁一帆指导教师李化实验名称 2ASK 调制与解调Matlab Simulink 仿真 同组人专业班级 通信17-3 学号 2017101086 姓名 丁一帆 成绩一、实验目的1．掌握 2ASK 的调制原理和 Matlab Simulink 仿真方法 2．掌握 2ASK 的解调原理和 Matlab Simulink 仿真方法 二、实验原理2ASK 二进制振幅调制就是用二进制数字基带信号控制正弦载波的幅度，使载波振幅随着二进制数字基带信号而变化，而其频率和初始相位保持不变。

信息比特是通过载波的幅度来传递的。

其信号表达式为：0()()cos c e t S t t ω=⋅，S(t)为单极性数字基带信号。

由于调制信号只有0或1两个电平，相乘的结果相当于将载频或者关断，或者接通，它的实际意义是当调制的数字信号“1”时，传输载波；当调制的数字信号为“0”时，不传输载波。

2ASK 信号的时间波形e2ASK(t)随二进制基带信号S(t)通断变化。

所以又被称为通断键控信号 三、实验内容、步骤1 Simulink 模型的建立通过Simulink 的工作模块建立2ASK 二级调制系统，用频谱分析仪观察调制前后的频谱，用示波器观察调制信号前后的波形……………………………………装………………………………………订…………………………………………线………………………………………正弦波源，这里使用的是Signal Processing Blockset\DSP Sources\Sine Wave，设定其幅度为2V，频率为2Hz。

基带信号源，使用的是Communications Blockset\Comm Sources\Random Data Sources\Bernoulli Binary Generator，可以产生随机数字波形。

设置其Probability of a zero为0.5，每个方波为1秒。

乘法器，用的是Simulink\Math Operations\Product。

2ASK解调电路设计2ASK解调电路使用相干解调法，电路的制作方法和调制电路一样，需要用到的模块有正弦波源，基带信号源，乘法器，示波器，这些和调制电路用的模块一样。

正弦波源频率为2Hz。

抽样判决器用的是Signal Processing Blockset\Quantizers\Scalar Quantizer Encoder，设置其小于0.5V的电压编码为0，大于0.5V就编码为1。

其设置如图。

此外还需用到低通滤波器，使用的是Signal Processing Blockset\Filtering\Filtering\Filter Designs\Digital Filter Design，其设置如图所示：调制电路的仿真从上到下依次为正弦波，2ASK波形，基带波形。

解调电路仿真四．实验问题1.本次实验遇到了哪些问题？你是怎么解决的？如何避免下次实验再遇到同样的问题？答：本次实验中我由于matlab部分内容遗忘，所以又复习了一边关于编程这部分的东西，同时查阅许多资料，了解了实验的原理，以后编程一定可以减少这方面的失误。

2.观察2ASK调制仿真，对比调制前后信号的幅度、相位和频率发生了哪些变化？什么叫数字调制？答：两个信号的相位相差180度，数字调制是现代通信的重要方法，它与模拟调制相比有许多优点。

数字调制具有更好的抗干扰性能，更强的抗信道损耗，以及更好的安全性；数字传输系统中可以使用差错控制技术，支持复杂信号条件和处理技术，如信源编码、加密技术以及均衡等。

3.观察2ASK解调仿真，对比解调前后信号的幅度、相位和频率发生了哪些变化？什么叫数字解调?答：2ASK信号的包络就是信源，乘以相干波以后信号频率放大，通过低通滤波器后基本恢复信源的波形，但是幅度上有毛刺是因为有噪声的存在，最后经过抽样与判决有完全恢复出除了信源的波形，数字调制是现代通信的重要方法，它与模拟调制相比有许多优点。

数字调制具有更好的抗干扰性能，更强的抗信道损耗，以及更好的安全性；数字传输系统中可以使用差错控制技术，支持复杂信号条件和处理技术，如信源编码、加密技术以及均衡等。

实验名称 数字基带信号的眼图实验 同组人专业班级 通信17-3 学号 2017101086 姓名 丁一帆 成绩一、实验目的1．掌握无码间干扰传输的基本条件和原理，掌握基带升余弦滚降系统的实现方法；2．通过观察眼图来分析码间干扰对系统性能的影响，并观察在输入相同码率的NRZ 基带信号下，不同滤波器带宽对输出信号码间干扰大小的影响程度； 3．熟悉MATLAB 语言编程。

二、实验原理所谓眼图就是将接收滤波器输出的，未经再生的信号，用位定时以及倍数作为同步信号在示波器上重复扫描所显示的波形（因传输二进制信号时，类似人的眼睛）。

干扰和失真所产生的畸变可以很清楚的从眼图中看出。

三、实验内容、步骤无码间干扰时：Ts=1e-2; %升余弦滚降滤波器的理想参考码元周期，单位sFs=1e3; %采样频率，单位Hz 。

注意：该数值过大将 %严重增加程序运行时间Rs=50; %输入码元速率，单位Baud M=2; %输入码元进制Num=100; %输入码元序列长度。

注意：该数值过大将 %严重增加程序运行时间……………………………………装………………………………………订…………………………………………线………………………………………Eye_num=2; %在一个窗口内可观测到的眼图个数。

从眼图张开程度可以得出没有发生码间干扰，这是因为基带信号的码元速率Rs为50Baud，而升余弦滚降滤波器和FIR滤波器的等效带宽B=60Hz（Ts=10ms），Rs<2B，满足了奈奎斯特第一准则的条件。

有码间干扰时：Ts=5*(1e-2); %升余弦滚降滤波器的参考码元周期，单位sFs=1e3; %采样频率，单位Hz。

注意：该数值过大将 %严重增加程序运行时间Rs=50; %输入码元速率，单位BaudM=2; %输入码元进制Num=100; %输入码元序列长度。

注意：该数值过大将 %严重增加程序运行时间Eye_num=2; %在一个窗口内可观测到的眼图个数。

眼图基本闭合，存在较为严重的码间干扰，这是因为码元速率Rs虽然仍为50Baud，但滤波器等效带宽已经变为12Hz（Ts=50ms），Rs>2B不再满足奈奎斯特第一准则。

多进制码元情况：实验名称 数字频带传输实验 同组人专业班级 通信17-3 学号 2017101086 姓名 丁一帆 成绩1、实验目的1.掌握数字频带传输系统调制解调的仿真过程 掌握数字频带传输系统误码率仿真分析方法2.掌握二维平面图形的绘制方法，能够使用这些方法进行常用的数据可视化处理 2、实验内容内容：对2ASK 、2FSK ，BPSK ，DPSK 信号的调制及相干解调过程进行仿真，研究各的时频特性。

要求：设基带信号周期Ts=1s,幅度为1的等概二进制信源，使用fs=50Hz 的正弦载波进行二进制调制（对2FSK 的另一载波可取fs=100Hz ）。

仿真并绘图展示在整个调制解调过程中信号的波形和频谱变化。

（假设信道为高斯白噪声信道）（1） 绘出基带信号波形和频谱；（2） 绘出调制信号波形和频谱；（3） 经过噪声信道后信号波形和频谱；（4） 与相干载波相乘后的信号波形和频谱；（5） 低通滤波后的信号波形与频谱；（6） 抽样判决后的信号波形与频谱。

（7） 绘制各调制方式误码率理论值与仿真值的比较。

3、基本原理（1）数字频带传输系统：也称数字带通系统，其包括调制和解调过程的数字传输系统。

（2）2ASK 信号的一般表达式：……………………………………装………………………………………订…………………………………………线………………………………………（3）2FSK信号的一般表达式：（4）2PSK信号的一般表达式：（5）2DPSK信号：利用前后相邻码元的载波相对相位变化传递数字信息，所以又称相对相移键控。

假设为当前码元与前一码元的载波相位差，定义数字信息与△ 之间的关系为：4、实验步骤①2FSK:②鉴于以下程序太长，下面就将仿真图像呈现在实验报告中，仿真源程序的.m 文件附带在压缩包中：1)输入信号及频谱：2）2ASK信号及频谱：3）2PSK信号及频谱：4）2FSK信号及频谱：5）DPSK信号及频谱：6）加了高斯白噪声的信号及频谱：7）经低通滤波后的信号及频谱：8）抽样判决后的信号及频谱：四、结果分析及心得在这次课程设计中，我了解到了通信仿真的重要性，我仿真出了QPSK在加性高斯白噪声下的最佳接收，比较并分析了QPSK及OQPSK的性能。

仿真后的得到的QPSK在加性高斯白噪声下的误比特率与理论值接近。

OQPSK的性能优于QPSK，结果与预想中的一样。

理解通信原理，能够对原理进行仿真，这对于我们专业的学生来说是非常重要的。

因为我们以后会经常用到系统仿真来设计我们所需的通信系统，需要从仿真结果检验出我们所设计的系统是否达到目标，从中及时发现并解决设计问题，收获很大，谢谢老师。

实验名称 信源编码-PCM 非均匀量化与编码实验 同组人 专业班级 通信17-3 学号 2017101086 姓名 丁一帆 成绩 1、 实验目的 (1). 了解模拟信号数字化的三个基本步骤：抽样、量化、编码。

(2). 抽样频率、量化级数对信号数字化的影响. (3). 加深对非均匀量化的理解。

(4). 理解信息速率与抽样量化编码的关系。

(5). 掌握MATLAB 语言的函数调用，提高编程编程能力,，为之后的学习做准备。

2、实验内容 对模拟信号进行抽样、量化并进行13折线PCM 编码，运用Matlab 软件实现PCM 编码全过程。

3、实验步骤与结果 1、抽样： 产生一个周期的正弦波x (t )=1024cos(2πt )mv ，分别以4HZ 和32Hz 的频率进行采样用plot 函数在绘出原信号和抽样后的信号序列(可用stem 函数)。

(4Hz 保存为图1，32Hz 保存为图2) function sample(f) t=0:1/f:1; y=1024*cos(2*pi*t); stem(t,y,'b','filled'); hold on;……………………………………装………………………………………订…………………………………………线………………………………………T=1:0.01:1;Y=1024*cos(2*pi*T); plot(T,Y,'r');2、均匀量化：对以32Hz的抽样频率进行抽样后的信号的绝对值分别进行8级和2048级均匀量化。