通信原理实验六报告.docx

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通信原理实验六报告

《通信原理》实验六

实验报告

一、实验目的：

1.观察OOK、BPSK、BFK信号波形及功率谱特点；

2.学会编写BPSK相干解调的MATLAB程序；

3.学会编写DBPSK信号产生和相干解调的MATLAB程序；

4.学会编写QPSK信号产生的MATLAB程序。

二、实验设备：

MATLAB软件

三、仿真内容：

1）运行样例程序，观察OOK、BPSK、BFSK信号的时域波形和功率谱，求已调信号的带宽。

2）采用相干解调法对BPSK信号解调，绘制解调后的波形，并与原始信号进行比较，对仿真结果进行分析说明。

2）编写DBPSK信号产生和解调程序，绘制DBPSK信号的时域波形和功率谱，绘制解调后的信号波形并与原始信号波形进行比较。

3）编写四进制相移键控信号QPSK的产生程序，绘制信号波形与功率谱。

4、实验结果

内容1）：

clearall;closeall;

A=1;%载波幅度

fc=2;%载波频率

N_sample=8;%每个码元采样点数

N=500;%码元数

Ts=1;%码元长度

dt=Ts/（fc*N_sample）;%波形采样间隔

fs=1/dt;%采样频率

t=0:

dt:

N*Ts-dt;

T=length（t）;

%产生二进制信源

d=（sign（randn（1,N））+1）/2;

dd=upsample（d,fc*N_sample）;

gt=ones（1,fc*N_sample）;

d_NRZ=conv（dd,gt）;

%载波信号

ht=A*cos（2*pi*fc*t）;

%%**********OOK信号******************

s_BASK=d_NRZ（1:

T）.*ht;

[f1,s_BASKf]=myt2f（s_BASK,fs）;

figure

subplot（211）

plot（t,s_BASK）;

axis（[010-1.21.2]）;

ylabel（'OOK'）;

subplot（212）

plot（f1,10*log10（abs（s_BASKf）.^2/T））;

axis（[-fc-4fc+4-5010]）;

ylabel（'OOK功率谱密度（dB/Hz）'）;

%%**************************************

%%**********BPSK信号******************

d_BPSK=2*d_NRZ-1;

s_BPSK=d_BPSK（1:

T）.*ht;

[f2,s_BPSKf]=myt2f（s_BPSK,fs）;

figure

subplot（211）

plot（t,s_BPSK）;

axis（[010-1.21.2]）;

ylabel（'BPSK'）;

subplot（212）

plot（f2,10*log10（abs（s_BPSKf）.^2/T））;

axis（[-fc-4fc+4-5010]）;

ylabel（'BPSK功率谱密度（dB/Hz）'）;

%%**************************************

%%**********BFSK信号******************

d_BFSK=2*d_NRZ-1;

s_BFSK=A*cos（2*pi*fc*t+2*pi*d_BFSK（1:

T）.*t）;

[f3,s_BFSKf]=myt2f（s_BFSK,fs）;

figure

subplot（211）

plot（t,s_BFSK）;

axis（[010-1.21.2]）;

ylabel（'BFSK'）;

subplot（212）

plot（f3,10*log10（abs（s_BFSKf）.^2/T））;

axis（[-fc-4fc+4-5010]）;

ylabel（'BFSK功率谱密度（dB/Hz）'）;

xlabel（'f'）;

运行结果：

实验分析：

OOK信号的解调与AM信号的解调相似，可采用非相干解调和相干解调。

内容2）源程序及运行结果：

clearall;closeall;

A=1;%载波幅度

B=1;

fc=2;%载波频率

N_sample=8;%每个码元采样点数

N=500;%码元数

Ts=1;%码元长度

dt=Ts/（fc*N_sample）;%波形采样间隔

fs=1/dt;%采样频率

t=0:

dt:

N*Ts-dt;

T=length（t）;

%产生二进制信源

d=（sign（randn（1,N））+1）/2;

dd=upsample（d,fc*N_sample）;

gt=ones（1,fc*N_sample）;

d_NRZ=conv（dd,gt）;

%载波信号

ht=A*cos（2*pi*fc*t）;

%%**********BPSK信号******************

d_BPSK=2*d_NRZ-1;

s_BPSK=d_BPSK（1:

T）.*ht;

[f2,s_BPSKf]=myt2f（s_BPSK,fs）;

subplot（211）

plot（t,s_BPSK）;

axis（[010-1.21.2]）;

ylabel（'BPSK'）;

%%**************************************

rt=s_BPSK.*cos（2*pi*fc*t）;%相干解调

rt=rt-mean（rt）;

[f1,sf1]=myt2f（rt,fs）;

[t0,rt0]=lpf（f1,sf1,B）;

rt0=sign（rt0/2）;

subplot（212）

plot（t0,rt0）;holdon

axis（[020-23]）;

plot（t,s_BPSK/2,'r--'）;

title（'相干解调后的信号波形与输入信号的比较'）;

xlabel（'t'）;

分析分析：

ＢＰＳＫ可以表述为一个双极性基带信号与一个正弦波的相乘，而它的解调采用想干解调法进行。

解调时，接受端必须提供一个和载波同频同相的本地载波。

（3）编写DBPSK信号产生和解调程序，绘制DBPSK信号的时域波形和功率谱，绘制解

调后的信号波形并与原始信号波形进行比较。

内容3）源程序及运行结果：

clearall;

closeall;

fs=4000000;%设定系统的抽样频率

k=20000;%设定数字基带信号的频率

fc=200000;%设定正弦载波频率

t=0:

1/fs:

4000/fs;%仿真时间范围

p=21;

s=randint（1,p,2）;%设定需要产生的码元个数

m=s（ceil（k*t+0.01））;%将基带生成时域信号

figure

（1）

subplot（211）

plot（t,m）;

axis（[00.0002-0.21.2]）;

gridon;

title（'数字基带信号'）;

b=randint（1,p,2）;

%将生成的基带转换为差分码

fori=1:

p

if（i==1）

if（s（i）==0）

b（i）=0;

else

b（i）=1;

end

elseif（s（i）==b（i-1））

b（i）=0;

else

b（i）=1;

end

end

n=b（ceil（k*t+0.01））;%将差分码生成时域信号

subplot（212）

plot（t,n）;

axis（[00.0002-0.21.2]）;

gridon;

title（'差分码'）

x=（n-0.5）.*2

car=sin（2*pi*fc*t）;%定义载波

dpsk=x.*car;%2dpsk信号的载波调制

%subplot（313）;

%plot（t,car）;

%axis（[010e-4-1.21.2]）;

%title（'正弦载波'）;

figure

（2）

subplot（211）;

plot（t,dpsk）;

axis（[00.0002-1.21.2]）;

title（'2DPSK信号'）;

gridon;

vn=0.05;

noise=vn.*（randn（size（t）））;%产生噪音

[f2,s_2BPSKf]=myt2f（dpsk,fs）;

subplot（212）;

plot（f2,10*log10（abs（s_2BPSKf）.^2/length（t）））;

gridon;

title（'2DPSK功率谱'）;

axis（[-700000700000-200-100]）;

dpskn=（dpsk+noise）;%调制后加噪

%subplot（313）;

%plot（t,dpskn）;

%axis（[fc-410e-4-1.21.2]）;

%title（'加噪后信号'）;

%gridon;

%带通滤波器

fBW=40e3;

f=[0:

3e3:

4e5];

w=2*pi*f/fs;

z=exp（w*j）;

BW=2*pi*fBW/fs;

a=.8547;

p=（j^2*a^2）;

gain=.135;

Hz=gain*（z+1）.*（z-1）./（z.^2-（p））;

Hz（Hz==0）=10^（8）;

a=[100.7305];

b=[0.1350-0.135];

dait=filter（b,a,dpskn）;

dait=dait.*10;

cm=dpsk.*car;%2dpsk相干解调

%低通滤波器

p=0.72;

gain1=0.14;

Hz1=gain1*（z+1）./（z-（p））;

a1=[1-0.72];

b1=[0.140.14];

dit=filter（b1,a1,cm）;

dit=dit-mean（dit）;

%抽样判决器

H=1;

L=0;

Z=0;

len=length（dit）;

forii=1:

len

ifdit（ii）>=Z

Vs（ii）=H;

else

Vs（ii）=L;

end

end

figure（3）

subplot（311）

plot（t,Vs）

title（'解调后差分信号'）

axis（[010e-4-0.21.2]）

gridon;

c=randint（1,22,2）;%产生解调后的差分码元

forf=0:

19

c（f+1）=fix（Vs（f*200+50）+0.2）

end

d=randint（1,21,2）;%定义差分译码后的码元

forl=1:

21%得到差分译码后的码元

if（l==1）

if（s

（1）==0）

d

（1）=0;

else

d

（1）=1;

end

elseif（c（l）==c（l-1））

d（l）=0;

else

d（l）=1;

end

end

y=d（ceil（k*t+0.01））;

subplot（313）;

plot（t,y）;

axis（[010e-4-0.21.2]）;

title（'码反变换输出'）;%基带信号与解调后的信号对比

subplot（312）

plot（t,m）;

axis（[010e-4-0.21.2]）;

title（'原始基带信号'）;

实验分析：

DPSK信号的调制方法是先进行差分编码，然后进行绝对调相。

首先对接收的信号进行相干解调，经抽样判决输出相对码然后进行差分译码把相对码还原为绝对码。

内容4）源程序及运行结果：

A=1;%载波幅度

fc=2;%载波频率

N_sample=8;%每个码元采样点数

N=500;%码元数

Ts=1;%码元长度

dt=Ts/（fc*N_sample）;%波形采样间隔

fs=1/dt;%采样频率

t=0:

dt:

N*Ts-dt;

T=length（t）;

%产生二进制信源

d1=（sign（randn（1,N））+1）/2;

dd1=upsample（d1,fc*N_sample）;

gt1=ones（1,fc*N_sample）;

d_NRZ1=conv（dd1,gt1）;

d2=（sign（randn（1,N））+1）/2;

dd2=upsample（d2,fc*N_sample）;

gt2=ones（1,fc*N_sample）;

d_NRZ2=conv（dd2,gt2）;

%载波信号

ht1=A*cos（2*pi*fc*t）;

ht2=A*sin（2*pi*fc*t）;

%%**************************************

%%**********BPSK信号******************

d_QPSK1=2*d_NRZ1-1;

d_QPSK2=2*d_NRZ2-1;

s_QPSK1=d_QPSK1（1:

T）.*ht1;

s_QPSK2=d_QPSK2（1:

T）.*ht2;

s_QPSK=s_QPSK1+s_QPSK2;

[f2,s_QPSKf]=myt2f（s_QPSK,fs）;

figure

（1）

subplot（311）

plot（t,s_QPSK1）;

axis（[010-1.21.2]）;

ylabel（'QPSK1'）;

subplot（312）

plot（t,s_QPSK2）;

axis（[010-1.21.2]）;

ylabel（'QPSK2'）;

subplot（313）

plot（t,s_QPSK）;

axis（[010-1.21.2]）;

ylabel（'QPSK'）;

figure

（2）

plot（f2,10*log10（abs（s_QPSKf）.^2/T））;

axis（[-fc-4fc+4-5010]）;

ylabel（'QPSK功率谱密度（dB/Hz）'）;

%%**************************************

实验分析：

四进制绝对相移键控利用载波的4种不同相位来表示数字信息的。

它的每一种载波相位代表两个比特的一种可能组合，QPSK信号的产生方法是正交调相法，把QPSK信号视为两个互为正交的2PSK信号的合成。