通信原理软件实验报告Word格式.docx
- 文档编号:21290357
- 上传时间:2023-01-29
- 格式:DOCX
- 页数:38
- 大小:882.11KB
通信原理软件实验报告Word格式.docx
《通信原理软件实验报告Word格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《通信原理软件实验报告Word格式.docx(38页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
另外,对时域信号进行FFT变换,此处使用预先定义的t2f.m函数替代,进行傅立叶变换,得到频谱,在频域作图即可。
四、程序框图
五、仿真源代码
%Assumebasebandsignal:
m(t)=sin(2000*pi*t)+2*cos(1000*pi*t)
%carrierfrequencyisfc=20kHz,thatiscos(2*pi*fc*t)
%prepareworkspace
Clearall
closeall
%-------------------------------------------------------------------
%Commondefinitions
fs=800;
%samplingfrequency
T=200;
%Time-domaintruncation
N=T*fs;
%samplepoints
dt=1/fs;
%timeresolution
t=-T/2:
dt:
T/2-dt;
df=1/T;
%minimumfrequency-domainresolution
f=-fs/2:
df:
fs/2-df;
%-------------------------------------------------------------------
fm1=1;
%kHz
fm2=0.5;
mt=sin(2*pi*fm1*t)+2*cos(2*pi*fm2*t);
mt1=mt/3;
%normalization
fc=20;
ct=cos(2*pi*fc*t);
Ac=1;
%%SimulateAM
a=0.8;
st1=Ac*(1+a*mt1).*ct;
%AMEquation
Sf1=t2f(st1,fs);
%FourierTransform
surf1=abs(hilbert(st1));
%envelope
figure
(1)
%plotModulatingSignal
subplot(2,2,1),plot(t,mt),gridon,axis([0,+4,-3,+3]),
title('
ModulatingSignal'
),xlabel('
t'
),ylabel('
m(t)'
)
%plotCarrierSignal
subplot(2,2,2),plot(t,ct),gridon,axis([0,2/fc,-1,1]),
CarrierSignal'
c(t)'
%plotModulatedSignalanditsenvelope
subplot(2,2,3),plot(t,st1,t,surf1,'
r:
'
),gridon,
axis([0,60/fc,-2*Ac,+2*Ac]),
ModulatedSignal'
s(t)'
%plotFrequencySpectrum
subplot(2,2,4),plot(f,abs(Sf1)),
axis([-30,+30,0,max(abs(Sf1))]),gridon,
FrequencySpectrum'
f'
S(f)'
%%SimulateDSB-SC
st2=Ac*mt.*ct;
Sf2=t2f(st2,fs);
surf2=abs(hilbert(st2));
figure
(2)
%plotModulatedSignal
subplot(2,2,3),plot(t,st2),gridon,axis([0,60/fc,-3*Ac,+3*Ac]),
subplot(2,2,4),plot(f,abs(Sf2)),axis([-30,+30,0,max(abs(Sf2))]),
gridon,title('
%%SimulateSSB
%uset2fandf2tfunctiontodohilberttransform
%ormayusemh=hilbert(mt);
Mt=t2f(mt,fs);
Mh=-1j*sign(f);
mh=real(f2t(Mh,fs));
%GernerateSSBSignal(rightside)
st3=mt.*cos(2*pi*fc*t)-mh.*sin(2*pi*fc*t);
Sf3=t2f(st3,fs);
figure(3)
subplot(2,2,3),plot(t,st3),gridon,axis([0,60/fc,-6*Ac,+6*Ac]),
subplot(2,2,4),plot(f,abs(Sf3)),
axis([-30,+30,0,max(abs(Sf3))]),gridon,
%Endofprogram
附注t2f.m函数代码,此函数在后续实验中也有使用:
%傅里叶正变换
functionS=t2f(s,fs)%s代表输入信号,S代表s的频谱,fs是采样频率
N=length(s);
%样点总数
T=1/fs*N;
%观察时间
f=[-N/2:
(N/2-1)]/T;
%频率采样点
tmp1=fft(s)/fs;
tmp2=N*ifft(s)/fs;
S(1:
N/2)=tmp2(N/2+1:
-1:
2);
S(N/2+1:
N)=tmp1(1:
N/2);
S=S.*exp(j*pi*f*T);
end
六、实验结果及分析
图1.1仿真AM波形和频谱
图1.1为AM调制的波形和频谱图,从仿真的结果看出,AM调制系数定义为
时信号包络清晰,包络已显式绘出,可利用包络检波恢复原信号,接收设备较为简单。
其频谱含有离散大载波,从理论分析可知,此载波占用了较多发送功率,使得发送设备功耗较大。
图1.2仿真DSB-SC波形和频谱
图1.2为双边带抑制载波调幅信号波形和频谱,其时域波形有相位翻转,频谱不含离散大载波。
必须使用相干解调,可用多种方法提取载波,常用方式为在发端加入离散导频分量,在收端利用调谐于载频
的窄带滤波器滤出导频分量。
图1.3仿真SSB波形和频谱
图1.3为SSB信号波形和频谱仿真图。
SSB信号比DSB信号节省一半带宽,适合于语声信号的调制,因为其没有直流分量,也没有很低频的成分。
解调时可采用相干解调或者在发端加入离散大载波进行包络检波。
实验二调频信号波形频谱仿真
假设基带信号
,载波频率为40kHz,仿真产生FM信号,观察波形与频谱,并与卡松公式做对照。
FM的频率偏移常数为5kHz/V。
单音频信号
经FM调制后的表达式为
其中
调制指数
。
由卡松公式可知FM信号的带宽为
同实验一中相仿,定义必要的仿真参数,在此基础上可得到载波信号和调制信号。
根据
可得到频偏,由此可写出最终的FM信号的表达式进行仿真计算。
对FM信号进行傅里叶变换可得频谱特性,变换依旧使用实验一中给出的t2f.m函数。
%m(t)=sin(2000*pi*t)+2*cos(1000*pi*t)+4*sin(500*pi*t+pi/3)
%carrierfrequencyisfc=40kHz,thatiscos(2*pi*fc*t)
clearall
%--------------------------------------------------------------------
%%Commondefinitions
%samplingfrequency(kHz)
T=16;
%Time-domaintruncation(ms)
%kHz
fm3=0.25;
fc=40;
%Basebandsignal
mt=sin(2*pi*fm1*t)+2*cos(2*pi*fm2*t)+4*sin(2*pi*fm3*t+pi/3);
%Carriersignal
Kf=5;
%kHz/V
phi=2*pi*Kf*cumsum(mt)*dt;
%phasedeviation
%%GenerateFMsignal
st=cos(2*pi*fc*t+phi);
%FMsignal
Sf=t2f(st,fs);
%%Plotfigures
figure
(1)%plotModulatingSignal
subplot(1,2,1),plot(t,mt),gridon,axis([0,+8,-7,+7]),
subplot(1,2,2),plot(t,ct),gridon,axis([0,2/fc,-1,1]),
figure
(2)%plotModulatedSignalanditsenvelope
plot(t,st),gridon,axis([0,180/fc,-1.5,+1.5]),
figure(3)%plotFrequencySpectrum
plot(f,abs(Sf)),axis([-90,+90,0,max(abs(Sf))]),gridon,
图2.1基带信号和载波信号波形
如图2.2为仿真FM信号波形,其形状为疏密波,最大频偏5kHz/V。
图2.2仿真FM信号波形
如图2.3所示为仿真FM信号频谱图,由图可以读出并计算带宽为
由图2.1读出
,频偏为
利用卡松公示进行理论计算为:
仿真与理论计算值基本相符。
验证了卡松公式的有效性。
图2.3仿真FM信号频谱
实验三单双极性归零码波形及功率谱仿真
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、单极性归零码
当发
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;
码时,仍然不发送电流。
单极性归零码在符号等概出现且互不相关的情况下,功率谱主瓣宽度为
,其频谱含有连续谱、直流分量、离散始终分量及其奇次谐波分量。
2、双极性归零码
码发正的窄脉冲,
码发负的窄脉冲,两个码元的时间间隔可以大于每一个窄脉冲的宽度,取样时间是对准脉冲的中心。
双极性归零码在符号等概且不相关的情况下,功率谱仅含有连续谱,其主瓣宽度为
3、各种码的比较
不归零码(NoneReturnZeroCode)在传输中难以确定一位的结束和另一位的开始,需要用某种方法使发送器和接收器之间进行定时或同步。
归零码(NoneReturnZeroCode)的脉冲较窄,根据脉冲宽度与传输频带宽度成反比的关系,因而归零码在信道上占用的频带较宽。
单极性码会积累直流分量;
双极性码的直流分量大大减少,这对数据传输是很有利的。
1、产生RZ码
采用归零矩形脉冲波形的数字信号,可以用以下方法产生信号矢量
设
是码元矢量,N是总取样点数,M是总码元数,L是每个码元内的点数,
是要求的占空比,
是仿真系统的时域采样间隔,则RZ信号的产生方法是
2、仿真功率谱密度
任意信号
的功率谱的定义是
是
截短后的傅氏变换,
的能量谱,
在截短时间内的功率谱。
对于仿真系统,若
是时域取样值矢量,X是对应的傅氏变换,那么
的功率谱便为
针对随机过程
,其平均功率谱密度定义为各样本功率谱密度的数学期望
3、作出仿真图
由于需要作出的图形较多,且图形间需要对比,故采用了两种视图进行绘图,一是各个占空比的RZ码波形图和其功率谱进行横向对比,二是分别作出各占空比下的单双极性归零码波形,以便于观察。
另外,各个占空比的RZ码波形和其频谱变换后的结果使用多行的矩阵进行存储,方便最后作图,因而代码显得有些冗余。
可改用定义函数,输入参数的方式给出不同占空比下的计算与绘图。
对于单极性归零码:
对于双极性归零码:
%%Thisisexp11ofcommunicationmatlabexperiment.
%Simulatedigitalcodingwaveanditspowerspectrum
%dutyratio25%,50%,75%,100%
%bothbipolarandunipolarRZcode
%Prepareworkspace
%commondefinitions
ratio=[0.25,0.5,0.75,1];
L=128;
%samplepointseverybitinterval
N=2^14;
%totalsamplepoints
M=N/L;
%totalbits
Rs=10;
%kbit/s
Ts=1/Rs;
%bits'
timeinterval
T=M*Ts;
%period
fs=N/T;
%samplingrate
1/fs:
T/2-1/fs;
%timedomain
%frequecydomain
%%generateunipolarRZcode
%prelocatespaceforspeed
ratiolen=length(ratio);
Frz_unipolar=zeros(ratiolen,length(f));
Frz_bipolar=zeros(ratiolen,length(f));
rz_unipolar=zeros(ratiolen,L*M);
rz_bipolar=zeros(ratiolen,L*M);
%looptogenerateRZcodeindifferentdutyratio
EP1=zeros(size(f))+eps;
EP2=zeros(size(f))+eps;
forii=1:
ratiolen
forloop=1:
200
%generateunipolardata
unip=(randn(1,M)>
0);
%generatebipolardata
bip=sign(randn(1,M));
tmp1=zeros(L,M);
%zeromatrix:
LbyM
tmp2=zeros(L,M);
Lii=L*ratio(ii);
%applydutyratio
tmp1(1:
Lii,:
)=ones(Lii,1)*unip;
%unipolarRZcodematrix
tmp2(1:
)=ones(Lii,1)*bip;
%bipolarRZcodematrix
rz_tmp1=tmp1(:
)'
;
%unipolarrzcodearray
rz_tmp2=tmp2(:
%bipolarrzcodearray
Frz_tmp1=t2f(rz_tmp1,fs);
%FourierTransform
Frz_tmp2=t2f(rz_tmp2,fs);
%P1=abs(Frz_tmp1).^2/T;
P1=Frz_tmp1.*conj(Frz_tmp1)/T;
%PowerSpectrum
P2=Frz_tmp2.*conj(Frz_tmp2)/T;
EP1=(EP1*(loop-1)+P1+eps)/loop;
EP2=(EP2*(loop-1)+P2+eps)/loop;
end
%differentdutyratiocodeindifferentrow
EP11=10*log10(EP1);
EP22=10*log10(EP2);
rz_unipolar(ii,:
)=rz_tmp1;
Frz_unipolar(ii,:
)=EP11;
%frequecydomain
rz_bipolar(ii,:
)=rz_tmp2;
Frz_bipolar(ii,:
)=EP22;
%%visualizeunipolarRZcode
picnum=1;
%%firstview
%allinonefugure,subplot4by2
forjj=1:
%plotwavei
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 通信 原理 软件 实验 报告