通信原理大作业报告

通信原理

学院：电子工程学院

专业：信息对抗技术

班级： 021231

姓名：王政02123063 姚霖煜02123114 李像群02123009 安坤02123086

牛家乐02123085 鲁听宽02123036

李乾02123027 邢辉02123002

奈永奇02123034 陆绍益02123018

陈恩虎02123082 林鸿波02123007

实验一单极性码与双极性码的仿真结果与分析

一、实验名称：

仿真分析单极性码与双极性码的功率谱密度，分析仿真结果并比较。

二、实验目的：

（1）通过实验，了解并掌握数字基带传输系统中数字基带信号在信道中的的传输等问题。

（2）通过实验，理解并掌握数字基带传输系统中数字基带信号的不同形式的编码以及各种编码方式的比较。

(3)通过实验，了解数字基带传输系统中数字基带信号的波形及频谱特性。

（4）通过实验，分析仿真时域的波形与频域的频谱，并与理论的波形及频谱密度进行比较，分析二者的异同。

三、实验任务

（1）全班同学自由分组，各组选定题目，各组成员分配任务，协调合作。

（2）对通信系统有整体的较深入的理解，深入理解自己仿真部分的原理的基础，画出对应的通信子系统的原理框图。

（3）提出仿真方案。

（4）完成仿真软件的编制。

（5）仿真软件的演示。

（6）提交详细的设计报告。

四、实验资料

计算机、Matlab软件、相关资料

五、实验设计及结果分析

数字基带传输系统

（1）概念：未经调制的数字信号所占据的频谱是从零频或者很低频率开始，称为数字基带信号；

不经载波调制而直接传输数字基带信号的系统，称为数字基带传输系统；

（2）数字基带传输的研究的意义：

第一：在利用对称电缆构成的近程数据通信系统中广泛采用这种传输方式；

第二：数字基带传输方式迅速发展，不仅应用于低速数据传输，而且还用于告诉数据传输；

第三：基带传输系统的许多问题也是带通传输系统必须考虑的问题；第四：任何一个采用线性调制的带通传输系统，可以等效为一个基带传输系统来研究。

（3）基带传输码型：

在实际的基带传输系统中，对传输码型的要求：

①不含直流分量。且低频分量尽量少；

②应含有丰富的定时信息，以便于从接受码流中提取定时信号；

③功率谱的主瓣宽度窄，以节省传输频带；

④不受信息源统计特性的影响，即能适应于信息源的变化；

⑤具有内在的检错能力，即码型应具有一定的规律性，以便宏观监测；

⑥编译码简单，已降低通信延时和成本。

（4）基带数字信号的常用波形：

单极性波形，双极性波形，单极性归零波形，双极性归零波形，差分波形，多电平波形

本次试验主要仿真分析单极性码与双极性码的功率谱密度，分析仿真结果并比较异同。

（5）仿真结果及分析

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.

①单极性不归零（ＮＲＺ）波形，设０，１等概率

时域波形及功率谱密度如下：

0102030405060708090100-1.5-1-0.500.51

1.5单极性N R Z 时域波形-8-6-4-202468-40-200

20单极性N R Z 功率谱密度(d B /H z )时域上看，单极性不归零码,无电压用来表示"0",而恒定的正电压用来表示"1"。从功率谱密度函数来看，单极性不归零函数根据表达式

21()()()44

s S s T P f Sa fT f πδ=+

可知，其功率谱函数值在0点含有冲击。

②单极性归零（ＲＺ）波形，设０，１等概率

时域波形及功率谱密度如下：

0102030405060708090100

-1.5-1

-0.500.51

1.5

单极性R Z 时域波形-8-6-4-202468

-40-200

20单极性R Z 功率谱密度(d B /H z )

时域上分析，单极性归零码，当发"1"码时，发出正电流，但持续时间短于一个码元的时间宽度，即发出一个窄脉冲；当发"0"码时，仍然不发送电流；从功率谱密度函数来看，单极性归零函数根据表达式

21()()()()162162s s s s m T fT m P f Sa Sa f mf ππδ∞

=-∞=+-∑

可知，其功率谱函数值在f=m*fs 点含有冲击。

③双极性归零码

由两个信号图像的对比不难看出，每一个码型显示之后都会跳变为0，利用1和-1分别表示1和0，符合双极性归零码的规则。

④双极性不归零码

由两个信号图像的对比不难看出，与基带信号基本相似，它们的差别仅仅是下限为-1还是0，符合双极性不归零码的规则。

⑤仿真单极性和双极性信号的功率谱密度曲线与理想功率谱密度函数曲线的异同:

仿真情况下的频谱密度曲线是由一系列的冲击取样组成，在时间上是不连续的。当取样频率很高的情况下，其频谱密度曲线在视图上是由大量取样信号的包络构成。

书上的频谱密度函数是矩形脉冲信号直接通过傅里叶变换求得，在取值上包含了所有的频谱，在时间上是连续的，是理想情况下的频谱函数。