通信原理matlab课程设计报告.docx

通信原理matlab课程设计报告.docx

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通信原理matlab课程设计报告

一．问题描述-----------------------------------------3

二．实验原理-----------------------------------------4

三．源程序-------------------------------------------6

四．数据测试----------------------------------------16

五．调试分析----------------------------------------22

六．用户使用手册------------------------------------23

七．心得体会----------------------------------------24

一、问题描述

1.使用matlab编程完成HDB3的编码与解码。

2.课程设计需要运用MATLAB编程实现2ASK,2FSK,2PSK，2DPSK调制解调过程，并且输出其源码，调制后码元以及解调后码元的波形。

二、实验原理

1.HDB3编码解码原理

HDB3码：

三阶高密度双极性码。

HDB3码与二进制序列的关系：

（1）二进制信号序列中的“0”码在HDB3码中仍编为“0”码，二进制信号中“1”码，在HDB3码中应交替地成+1和-1码，但序列中出现四个连“0”码时应按特殊规律编码（引入传号交替反转码的“破坏点”V码）；

（2）二进制序列中四个连“0”按以下规则编码：

信码中出现四个连“0”码时，要将这四个连“0”码用000V或B00V取代节来代替（B和V也是“1”码，可正、可负）。

这两个取代节选取原则是，使任意两个相邻v脉冲间的传号数为奇数时选用000V取代节，偶数时则选用B00V取代节。

2.二进制数字调制技术原理

数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输，在实际应用中，大多数信道具有带通特性而不能直接传输基带信号。

为了使数字信号在带通信道中传输，必须使用数字基带信号对载波进行调制，以使信号与信道的特性相匹配。

这种用数字基带信号控制载波，把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制。

通常使用键控法来实现数字调制，比如对载波的振幅、频率和相位进行键控。

（1）2ASK信号的产生方法通常有两种：

模拟调制和键控法。

解调有相干解调和非相干解调。

P=1时f（t）=Acoswt;p=0时f（t）=0;其功率谱密度是基带信号功率谱的线性搬移

（2）一个2FSK信号可以看成是两个不同载波的2ASK信号的叠加。

其解调和解调方法和ASK差不多。

2FSK信号的频谱可以看成是f1和f2的两个2ASK频谱的组合。

（3）2PSK以载波的相位变化作为参考基准的，当基带信号为0时相位相对于初始相位为0，当基带信号为1时相对于初始相位为180°。

（4）2DPSK调制原理方框图如下图。

S（t）

兰州交通大学

间接法信号调制器原理方框图

2DPSK信号的解调，主要有两种方法，即相位比较法和相干解调法。

相干解调法原理方框图如下图：

相干解调法原理方框图

三、源程序

clear

clc

a=20;%a表示元素个数，可以修改码元为任意个数如1024

r=unidrnd（2,1,a-1）;%随机产生离散均匀二值分布（1，2），共a-1个

rn=r-1;%每个元素减1变为（0，1）二值随机数列

rn=[1,rn];%跟书上一致，从1开始随机产生离散均匀二值分布（1，2），共a个

ori=rn;%将原序列保存起来，便于后面解码后比较

ori

l=1;

fork=1:

a-3

ifabs（rn（k））==1

m=rn（k）;%m记录可能存在的连续4个0前面非零码元的符号

end

ifrn（k）==0

ifrn（k+1）==0

ifrn（k+2）==0

ifrn（k+3）==0%检测是否连续4个码元都是0

rn（k+3）=2*m;%用2表示书上的V

end

end

end

end

end

rn;%插入V

（2）后checked

l=1;%l=1表示两个V之间有偶数个非零码，0是偶数，所以初始为1，l=-1表示两个V之间有奇数个非零码

fors=1:

a

ifabs（rn（s））==2

ford=s+1:

a

ifabs（rn（d））==1%V之间的非零码只有+1，-1遇到一个一使l变一次号，表示偶数或奇数

l=-l;

end

ifabs（rn（d））==2

ifl~=1

l=1;%不需要插入B时若检测到V也应把计数器清零

%最初版本的升级处1

else%检测到下一个V时，若为偶数个，则插入B

rn（d-3）=3*（-（rn（d-4））/（abs（rn（d-4））））;%3代表B,插入不带符号的B

rn（d:

a）=-rn（d:

a）;

end%V后的符号再交替

end

end

end

end

rn%到此处完成了插入不带符号的B

%fors=1:

a

%ifabs（rn（s））==3%找到B

%rn（s）=rn（s）*（-（rn（s-1））/（abs（rn（s-1））））;%B（3）与前一个位置的带符号的归一值相乘再取反，实现符号B（3）的极性与前一非符号的相反

%B后面第三个就是接下来的V,从它开始非零码正负号交替变化

%end

%end

HDB=rn;%给B（3）添加了符号，并且实现了V后的符号再交替

HDB

%以上便实现了HDB3的编码

%下面进行解码

fork=1:

a

ifabs（rn（k））==2

rn（k-3）=0;rn（k）=0;%每个V

（2）都变成0，V前面第三个有可能是B（3）有可能是0也恢复为0

end

ifabs（rn（k））==1

rn（k）=1;

end

end

rn%解码后的恢复序列

rn-ori%解码与原码比较全为0则解码正确

s=menu（'通信原理','2ASK','2PSK','2FSK','2DPSK'）

switchs

case1,scolor='2ASK';

n=8;N=100;K=4;

a=randint（1,n）;

bita=[];sl=[];

bitRate=1e3;fc=1e3;%载频1KHZ

t=linspace（0,1/bitRate,N）;

fori=1:

length（a）

ifa（i）==0

bit1=zeros（1,N）;

else

bit1=ones（1,N）;

end

bita=[bita,bit1];

c=sin（2*pi*t*fc）;

sl=[slc];

end

figure

（1）;

subplot（K,1,1）;plot（bita,'LineWidth',1.5）,title（'基带信号'）,gridon;axis（[0,N*length（a）,-2.5,2.5]）;

tz=bita*6.*sl;

subplot（K,1,2）;plot（tz,'LineWidth',1.5）;title（'ASK调制后信号'）;gridon;

signal=awgn（tz,80,'measured'）;

subplot（K,1,3）;plot（signal,'LineWidth',1.5）,gridon;title（'信号+噪声'）

Fs=3e3;

[b,a]=ellip（4,0.1,40,[999.9,1000.1]*2/Fs）;%设计IIR带通滤波器，阶数为4，通带纹波0.1，阻带衰减40DB

sf=filter（b,a,signal）;%信号通过该滤波器

figure

（2）;

K1=4;

subplot（K1,1,1）;plot（sf,'LineWidth',1.5）,gridon;title（'BPF'）

signal2=abs（sf）;%乘同频同相sin

subplot（K1,1,2）;plot（signal2,'LineWidth',1.5）,gridon;title（'全波整流器'）;

Fs=3e3;%抽样频率400HZ

[b,a]=ellip（4,0.1,40,[50]*2/Fs）;%设计IIR低通滤波器

sf1=filter（b,a,signal2）;%信号通过该滤波器，输出信号sf

subplot（K1,1,3）;plot（sf1,'LineWidth',1.5）,gridon;title（'LPF'）;

sf2=[];

LL=fc/bitRate*N;

i=LL/2;

bitb=[];

while（i<=length（sf1））%判决

sf2=[sf2,sf1（i）>=0.001];

i=i+LL;

end

fori=1:

length（sf2）

ifsf2（i）==0

bit1=zeros（1,N）;

else

bit1=ones（1,N）;

end

bitb=[bitb,bit1];

end

figure

（1）;

subplot（K,1,4）;plot（bitb,'LineWidth',1.5）,gridon;title（'解调后信号'）;axis（[0,N*length（sf2）,-2.5,2.5]）;

case2,scolor='2PSK';

l=linspace（0,pi,50）;%数据初始化

t=linspace（0,9*pi,450）;

b=1:

1:

9;

out=1:

1:

450;

f=1:

1:

450;

g=1:

1:

450;

w1=2%正弦波f1的频率,可以根据自己想要的频率在此改写

%正弦波f2的频率,可以根据自己想要的频率在此改写

f1=sin（w1*l）;

figure

（1）;

f2=sin（w1*l+pi）;

figure

（1）;

subplot（2,1,1）,plot（l,f1）,axis（[0pi-1.21.2]）,xlabel（'t'）,ylabel（'f1'）;%画出f1信号波形

subplot（2,1,2）,plot（l,f2）,axis（[0pi-1.21.2]）,xlabel（'t'）,ylabel（'f2'）;%画出f2信号波形

a=[010001101]

fori=1:

9%2pSK编码

ifa（i）==0

fork=1:

50%如果二进制原码为0则输出f1波形

out（k+50*（i-1））=f1（k）;

end

else

forj=1:

50

out（j+50*（i-1））=f2（j）;%r如果二进制原码为1则输出f2波形

end

end

end

fori=1:

9%2PSK解码

n=0;m=0;

forj=1:

50

ifout（j+50*（i-1））-f1（j）==0

n=n+1;

elseifout（j+50*（i-1））-f2（j）==0

m=m+1;

end

end

end

ifn>m

b（i）=0;

elseb（i）=1;

end

end

b

fori=1:

9%画出解码后的波形,包括原码和解码出的码,进行对比

forj=1+50*（i-1）:

50*i

f（j）=a（i）;

g（j）=b（i）;

end

end

figure

（2）;

subplot（3,1,1