通信原理实验报告.docx
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通信原理实验报告
实验一
实验目的：
假设基带信号为m（t）=sin（2000πt）+2cos（1000πt），载波频率为20kHz,请仿真出AM，DSB-SC，SSB信号，观察已调信号的波形和频谱。
1．AM信号：
（1）信号的表达式
（3）流程图
（2）源代码
%AM信号的产生
fs=800;%KHz
T=200;%ms
N=T*fs;
dt=1/fs;
t=[-T/2:
dt:
T/2-dt];
df=1/T;
f=[-fs/2:
df:
fs/2-df];
fm=1;%kHz
fc=20;%kHz
m=sin（2*pi*fm*t）+2*cos（1*fm*pi*t）;
s=（1+0.3*m）.*cos（2*pi*fc*t）;%AMsignal
S=t2f（s,fs）;
figure
（1）
plot（f,abs（S））%观察已调信号的幅度频谱
axis（[10,30,0,max（abs（S））]）
figure
（2）
plot（t,s）
axis（[0,4,-max（abs（s））,max（abs（s））]）
（4）实验结果
图一AM信号时域波形图
图二AM信号频谱
2．DSB-SC信号
（1）信号的产生和表达式
（2）流程图
（3）源代码
fs=800;%KHz
T=200;%ms
N=T*fs;
dt=1/fs;
t=[-T/2:
dt:
T/2-dt];
df=1/T;
f=[-fs/2:
df:
fs/2-df];
fm=1;%kHz
fc=20;%kHz
m=sin（2*pi*fm*t）+2*cos（1*fm*pi*t）;
s=m.*cos（2*pi*fc*t）;%dsb-scsignal
S=t2f（s,fs）;
figure
（1）
plot（f,abs（S））%观察已调信号的幅度频谱
axis（[10,30,0,max（abs（S））]）
figure
（2）
plot（t,s）
axis（[0,4,-max（abs（s））,max（abs（s））]）
（4）实验结果
图三DSC-SB时域图
图四DSC-SB频谱
3．SSB信号
（1）信号的产生和表达式
（2）流程图
（3）源代码：
%SSB信号的产生
fs=800;%KHz
T=200;%ms
N=T*fs;
dt=1/fs;
t=[-T/2:
dt:
T/2-dt];
df=1/T;
f=[-fs/2:
df:
fs/2-df];
fm=1;%kHz
fc=20;%kHz
m=sin（2*pi*fm*t）+2*cos（1*fm*pi*t）;
M=t2f（m,fs）;
MH=-j*sign（f）.*M;%在频域进行希尔伯特变换
mh=real（f2t（MH,fs））;%希尔伯特变换后的信号
s=m.*cos（2*pi*fc*t）-mh.*sin（2*pi*fc*t）;%SSBsignal
S=t2f（s,fs）;
figure
（1）
plot（f,abs（S））%观察已调信号的幅度频谱
axis（[10,30,0,max（abs（S））]）
figure
（2）
plot（t,s）
axis（[0,4,-max（s）,max（s）]）
（4）实验结果
图六SSB上边带频谱
图五上边带SSB时域图
分析讨论：
从几种波形级频谱观察，频谱都正确AM既有载频又有调制信号频率，DSC-SB没有载频，SSB只有边带频谱。
时域图体现出不同的特点，AM有包络，DSC-SB信号有相位翻转与理论基本相符。
实验二
实验目的：
假设基带信号为m（t）=sin（2000πt）+2cos（1000πt）+4sin（500πt=π/3）,载波频率为40kHz，仿真产生FM信号，观察波形与频谱，并与卡松公式作对照。
FM的频率偏移常数是5kHz/V。
（1）信号表达式
（2）流程图
（3）源代码
fs=800;%kHz
T=16;%ms
N=T*fs;
dt=1/fs;
t=[-T/2:
dt:
T/2-dt];
df=1/T;
f=[-fs/2:
df:
fs/2-df];
fm=1;%kHz
Kf=5;%kHz/V
fc=40;%kHz
m=sin（2*pi*fm*t）+2*cos（1*pi*fm*t）+4*sin（0.5*pi*fm*t+pi/3）;
phi=2*pi*Kf*cumsum（m）*dt;
s=cos（2*pi*fc*t+phi）;
S=t2f（s,fs）;
figure
（1）;
plot（f,abs（S）.^2）%观察已调信号的功率谱
axis（[0,80,0,max（abs（S）.^2）]）
figure
（2）
plot（t,s）%观察已调信号的波形
axis（[0,4,-2*max（s）,2*max（s）]）
（4）实验结果
图七FM信号时域图
图八FM信号频谱
分析讨论：
fm取1kHz,用卡松公式计算得到FM信号带宽:
Bfm=2*（Kf*max（abs（m））+1）%kHz
得到
Bfm=66.8325
与图八比较，基本相等，说明实验FM信号带宽与理论值基本相符。
时域图也可看到疏密不同的波形，符合FM信号的特点。
实验三
实验目的：
通过仿真测量占空比为25%、50%、75%以及100%的单、双极性归零码波形及其功率谱。
（1）流程图
（2）源代码
单极性归零码
clearall
closeall
L=64;%每码元采样点数
N=1024;%采样点数
M=N/L;%码元数
Rs=2;%码元速率
Ts=1/Rs;%比特间隔
fs=L/Ts;%采样速率
Bs=fs/2;%系统带宽
T=N/fs;%截短时间
t=[-（T/2）:
1/fs:
（T/2-1/fs）];%时域采样点
f=-Bs+[0:
N-1]/T;%频域采样点
EP=zeros（1,N）;
forloop=1:
1000
a=（randn（1,M）>0）;%产生单极性数据
tmp=zeros（L,M）;
L1=L*0.25;%0.25是占空比
tmp（[1:
L1],:
）=ones（L1,1）*a;
s=tmp（:
）';
S=t2f（s,fs）;
P=abs（S）.^2/T;%样本信号的功率谱密度
%随机过程的功率谱是各个样本的功率谱的数学期望
EP=EP*（1-1/loop）+P/loop;
end
figure
（1）
plot（t,s）
axisequal
grid
figure
（2）
plot（f,EP）
axis（[-20,20,0,max（EP）]）
grid
实验结果：
图九占空比为25%的单极性归零码
图十占空比为25%的单极性归零码的功率谱
修改占空比可得到以下图形
图十一占空比为50%的单极性归零码
图十二占空比为50%的单极性归零码功率谱
图十三占空比为75%的单极性归零码
图十四占空比为50%的单极性归零码功率谱
图十五占空比为100%的单极性归零码
图十六占空比为100%的单极性归零码功率谱
双极性归零码
L=64;
N=512;
M=N/L;
Rs=2;
Ts=1/Rs;
fs=L/Ts;
Bs=fs/2;
T=N/fs;
t=[-（T/2）:
1/fs:
（T/2-1/fs）];
f=-Bs+[0:
N-1]/T;
EP=zeros（1,N）;
forloop=1:
1000
a=sign（randn（1,M））;
tmp=zeros（L,M）;
L1=L*0.25;
tmp（[1:
L1],:
）=ones（L1,1）*a;
s=tmp（:
）';
S=t2f（s,fs）;
P=abs（S）.^2/T;
EP=EP*（1-1/loop）+P/loop;
end
figure
（1）
plot（t,s）
axisequal
grid
figure
（2）
plot（f,EP）
axis（[-100,100,0,max（EP）]）
grid
实验结果：
图十七占空比为25%的双极性归零码
图十八占空比为25%的双极性归零码功率谱
修改占空比后得到以下图形：
图十九占空比为50%的双极性归零码
图二十占空比为50%的双极性归零码功率谱
图二十一占空比为75%的双极性归零码
图二十二占空比为75%的双极性归零码功率谱
图二十三占空比为100%的双极性归零码
图二十四占空比为100%的双极性归零码功率谱
分析讨论：
单极性归零码和双极性归零码的图形由仿真得到，其功率谱有一定特点，单极性归零码的功率谱有支流分量，因为其均值不为零，双极性码均值为零，故没有直流分量。
占空比为100%时，相当于不归零码，功率谱符合部归零码的特点。
实验四
实验目的：
仿真测量滚降系数为α=0.25的根升余弦滚降系统的发送功率谱及眼图。
（1）仿真模型：
（2）流程图
（3）源代码
clearall
closeall
N=2^13;%采样点数
L=16;%每码元的采样点数
M=N/L;%码元数
Rs=2;%码元速率
Ts=1/Rs;%比特间隔
fs=L/Ts;%采样速率
Bs=fs/2;%系统带宽
T=N/fs;%截短时间
t=-T/2+[0:
N-1]/fs;%时域采样点
f=-Bs+[0:
N-1]/T;%频域采样点
alpha=0.25;%升余弦滚降系数
Hcos=zeros（1,N）;
ii=find（abs（f）>（1-alpha）/（2*Ts）&abs（f）<=（1+alpha）/（2*Ts））;
Hcos（ii）=Ts/2*（1+cos（pi*Ts/alpha*（abs（f（ii））-（1-alpha）/（2*Ts））））;
ii=find（abs（f）<=（1-alpha）/（2*Ts））;
Hcos（ii）=Ts;
%根升余弦特性
Hrcos=sqrt（Hcos）;
EP=zeros（1,N）;
forloop=1:
2000
%产生数据序列
a=sign（randn（1,M））;
%产生PAM信号
s1=zeros（1,N）;
s1（1:
L:
N）=a*fs;%冲激序列
S1=t2f（s1,fs）;
S2=S1.*Hrcos;
s2=real（f2t（S2,fs））;%发送的PAM信号
P=abs（S2）.^2/T;
EP=EP*（1-1/loop）+P/loop;%累积平均
ifrem（loop,100）==0
fprintf（'\n%d',loop）
end
end
%信道
N0=0.01;
nw=sqrt（N0*Bs）*randn（1,N）;%白高斯噪声
r=s2+nw;%接收信号
R=t2f（r,fs）;
Y=R.*Hrcos;%匹配滤波
y=real（f2t（Y,fs））;%采样前的信号
plot（f,EP）
xlabel（'f（kHz）'）
ylabel（'功率谱（kHz）'）
axis（[-2,2,0,max（EP）]）
grid
eyediagram（y,3*L,3,9）;
图十一α=0.25的根升余弦发送功率谱
图十二接收眼图
分析讨论：
从图十一的根升余弦功率谱可以看出，边缘比较陡峭，截止频率约为1.25，符合
W=（α+1）*Rs/2的公式，图形与理论基本相符。
眼图噪声容限约为1，张开较大，斜率较大，说明对定时误差的灵敏度较高，存在一定的峰值畸变和过零点畸变，判决门限应该为0，与理论相符。
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