四川大学现代电子技术实验 实验五解析.docx
- 文档编号:3268446
- 上传时间:2022-11-21
- 格式:DOCX
- 页数:12
- 大小:451.58KB
四川大学现代电子技术实验 实验五解析.docx
《四川大学现代电子技术实验 实验五解析.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《四川大学现代电子技术实验 实验五解析.docx(12页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
四川大学现代电子技术实验实验五解析
现代电子技术专业实验
实验报告
课程现代电子技术专业实验
实验题目matlab信道仿真实验
一、实验目的
1.了解matlab如何编程模拟信道的传输。
2.了解通信系统构成的具体模块。
3.了解各种编码和解码方式。
4.了解噪声对于通信系统的影响。
5.了解各种参数对于通信信道传输系统的影响。
二、实验分析
(1)理想信道传输实验
一个理想无噪声的数字收发系统如图1所示:
阅读程序代码main_ideal_system_tx_rx.m,根据上述原理框图理解并学习程序。
实验要求:
1、详细说明本实验的调制类型。
答:
本实验采用的调制类型是PAM脉冲幅度调制,实验输入信号是若干的ASCII码,通过函数ASCII2pam4将信号编码为4位的4进制序列,通过过采样器和低通滤波器,再在混频器中与载波相剩,得以调制。
脉冲编码调制实质就是采样。
2、运行实验例程,解释接收端重建的符号序列和发送的符号序列之间的差异及原因。
答:
运行结果如下:
>>main_ideal_system_tx_rx
cluster_variance=2.7570e-05
percentage_symbol_errors=0
ans=droppinglast3PAMsymbols
sendmessage=123Ihaveadream,haha,Iamdreaming4567890
reconstructed_message=123Ihaveadream,haha,Iamdreaming456789
可以看到,接收端重建序列和发送端序列之间有略微差异,那就是,接收端最后一位0不见了。
原因在于采样间隔太大,丢失了3位PAM符号,导致最后一位ASCII码不能重建。
3、解释程序运行后绘制的各个图的含义。
答:
第一幅图:
可以看到这是在PAM调制后,经过低通滤波器后的信号时域图和频域图,可以看到,其频谱集中在低频附近。
第二张图:
第二张图表示接受端接收到信号通过混频器,低通滤波器,脉冲相关滤波器和减采样器之后,归一化到正负1和正负3的序列图。
4、改变载波的频率fc=50,30,3,1,有些能正常,有些不正常,其原因是什么?
答:
由下图可知,基带频率最高频率Fm大概在1.5左右。
采样频谱应该大于等于Fm。
否则不能回复原始信号。
载波频率分别为30,3的时候,输出序列都正常。
输出为:
cluster_variance(方差)=4.5913和2.7570e-05和3.7647e-05
percentage_symbol_errors=0
ans=droppinglast3PAMsymbols
sendmessage=123Ihaveadream,haha,Iamdreaming4567890
reconstructed_message=123Ihaveadream,haha,Iamdreaming456789
当载频为50和1时,虽然结果显示无异,但是在接收端归一化序列图有失真。
当载频为50时,cluster_variance(方差)=4.5913,可看到归一化到了正负2和正负6。
但是也能回复原始信号。
、当载频为1时,cluster_variance=0.0864,归一化值均有偏差。
但也能恢复原始信号。
而当载频为0.5时,产生混叠,不能恢复原始信号。
cluster_variance=0.2229
percentage_symbol_errors=45.4545
ans=droppinglast3PAMsymbols
sendmessage=123Ihaveadream,haha,Iamdreaming4567890
reconstructed_message=effeYeiefeeeeefeeiieieieieYeeieefeeiijfeeeffii
5、检测不同过采样的效果,改变M=1000,25,10,有些能正常,有些不正常,其限制因素是什么?
答:
M=1000,25时,过采样频率大于原采样频率16,所以能接收到正确的序列,当M靠近16或者比16小的时候,就会出现方差变大的情况。
当M=10时
reconstructed_message=1330M0hqre0q0dseqm,0hqhq,0M0qm0dseqminc0453389
序列也更乱,不能恢复信号。
6、如何移除接收机前端的低通滤波器(LPF)是否能正常检测信号,如果同时存在别的用户会有什么影响?
发射端增加一个载频fc=30的用户,修改程序实现正常检测发射信号。
答:
当去掉接收机前端低通滤波器后显然不能正常恢复信号,其恢复出的序列是:
sendmessage=
123Ihaveadream,haha,Iamdreaming4567890
reconstructed_message=
effeYeiefeeeeefeeiieieieieYeeieefeeiijfeeeffii
若同时存在其他用户,在同一载频上将无法区分两个信号,无法分离。
当在发送端加一个载频30的用户,可添加如下代码实现可实现正常发射:
fc=40;%carrierfrequency
fc2=30;
c=cos(2*pi*fc*t);%carrier
c2=cos(2*pi*fc2*t);
r=c.*x+c2.*x;
在接收端分别同两个载频的余弦波相剩,再分别通过低通滤波器后和分别获取到信号。
7、接收机前端低通滤波器(LPF)最低和最高截止频率是多少?
答:
由上面第4小题可知,基带信号最高频率约在1.5左右。
则低通滤波器的截止频谱因大于1.5,小于2倍载频,即60。
8、将调制方式改为BPSK,修改发射和接收程序实现信息的正常检测。
答:
将调制方式改为BPSK后的源代码如下:
-----------------------------发送端-----------------·--------------
%%·¢ËͶË
clearall;
%BPSK
sendmessage='123Ihaveadream,haha,Iamdreamingbecoming4567890';%·¢Ë͵ÄÐÅÏ¢
%%ASCII码转为8为2进制数
N=length(sendmessage);%lengthofstring
f=zeros(1,8*N);%´æ8λ2½øÖÆÊý
fork=0:
N-1%changeto"base2"
f(8*k+1:
8*k+8)=dec2base(sendmessage(k+1),2,8)-48;
end
%%转换为双极性编码
N=length(f);%8λ2½øÖÆÊýÊý×éµÄ³¤¶È
m=zeros(1,N);%Ë«¼«ÐÔ±àÂë
fork=1:
N
iff(k)==1
m(k)=1;
end
iff(k)==0
m(k)=-1;
end
end
%%过采样
M=100;mup=zeros(1,N*M);mup(1:
M:
end)=m;%oversamplingfactor
%HammingpulsefilterwithT/M-spacedimpulseresponse
p=hamming(M);%blippulseofwidthM
x=filter(p,1,mup);%convolvepulseshapewithdata
figure
(1),plotspec(x,1/M)%»³ö»ù´øÐźŵÄͼÏñ
%%BPSK调制
N=length(mup);
bpsk_m=zeros(1,N);
%j=1;k=1;
fori=1:
N
bpsk_m(i)=mup(i)*cos(2*pi*(length(m)/N)*i);
end
%%---------------------------接收端----------------------------
%%接收端
%amdemodulationofreceivedsignalsequencer
%%相干解调
n=1:
1:
N;
bpsk_m2=bpsk_m.*cos(2*pi*(length(m)/N)*n);%Ïà¸É½âµ÷
%%滤波
fl=50;%Â˲¨Æ÷½×Êý
fbe=[00.40.51];damps=[1100];%µÍͨÂ˲¨Æ÷µÄ·ù¶ÈÌØÐÔ£¬fbeΪ±ß½çƵÂÊÏòÁ¿£¬dampsΪ¶ÔÓ¦µÄ·ù¶ÈÏòÁ¿
b=remez(fl,fbe,damps);%Éú³ÉµÍͨÂ˲¨Æ÷µÄµ¥Î»Âö³åÏìÓ¦ÏòÁ¿
x3=2*filter(b,1,bpsk_m2);%¶Ô»ìƵÐźŽøÐеÍͨÂ˲¨
y=filter(fliplr(p)/(pow(p)*M),1,x3);
z=y(0.5*fl+M:
M:
end);%½µ²ÉÑù
N=length(z);
fori=1:
N
ifz(i)>0&z(i)<1;
z(i)=1;
elseifz(i)>-1&z(i)<0;
z(i)=-1;
end
end
figure(3),plot([1:
length(z)],z,'.')%»³ö½µ²ÉÑùºóµÄ½á¹û
%%转换成2进制
mprime=quantalph(z,[-1,1])';%Á¿»¯Îª+/-1×Ö·û
fork=1:
length(mprime)%ÓÉÁ¿»¯½á¹ûת»»Îª¶þ½øÖÆÊý
ifmprime(k)==1
mprime(k)=1;
end
ifmprime(k)==-1
mprime(k)=0;
end
end
%%由2进制转换为十进制
S=length(mprime);
off=mod(S,8);
ifoff~=0
sprintf('droppinglast%iPAMsymbols',off)
mprime=mprime(1:
S-off);
end
N=length(mprime)/8;
reconstructed=zeros(1,N);
fork=0:
N-1
reconstructed(k+1)=base2dec(char(mprime(8*k+1:
8*k+8)+48),2);
end
%%重建信号
reconstructed_message=char(reconstructed);
sendmessage
reconstructed_message
执行结果:
9、(选做,加10分)将调制方式改为QPSK,修改发射和接收程序实现信息的正常检测。
(2)非理想信道传输实验
在实际的通信中,理想环境是不可能存在的,实际的通信系统会由于各种失真引起性能的恶化,接收机会无法准确同步发射机的相关参数。
在实际的通信中需要考虑如下问题:
1、信道中的噪声对接收机会造成什么影响?
2、如果信道中存在反射或折射,同时有多条路径到达接收端,及存在多径干扰时会怎样?
3、如果接收机对发射机的载波初始相位未知,对接收信号会产生什么影响?
4、如果发射机的震荡频率有一点偏移(存在较小的频偏),即接收机的载波和发射机的载波不能完全同步,接收端能正常恢复信号吗?
5、如果采样间隔不准确导致接收信号的采样在“错误”的时间会有什么影响?
6、如果接收机对符号的采样个数与发射机的不同又有什么影响?
阅读程序代码main_nonideal_sys_tx_rx.m,程序中仿真了各种损害带来的影响。
实验要求:
1、根据程序说明每一个设置参数所代表的物理意义。
2、改变噪声增益,观察噪声对信号的影响,分析噪声增益超过多大时误码率明显上升,原因是什么?
3、分析第2个图和第3个图的异同,解析其中的原因?
4、分析三种多径干扰的异同和带来的影响。
5、利用通信原理的知识分析相位误差对接收信号的影响,取相位偏移分别为0.7和𝜋𝜋/2,观察误码率的变化。
6、利用通信原理的知识分析频偏对接收信号的影响,使用参数为0.01%的频偏,根据图和输出解码结果分析其原因。
7、由于信号从发射机传输到接收机存在传输延时,而实际上接收机是无法准确判断延时的大小,从而导致实际采样时刻偏离最佳采样时间,改变“采样延迟”,分析不同的采样偏移对接收机性能的影响。
8、如果发射机每个符号周期有M-1个采样信号,而接收机每个符号采样M次,则会发生类似于载波频偏时的情况,最初几个符号恢复正常,随后都无法正常解调信号,请分析其中的原因。
9、修改程序,不改变其它参数,只改变信道噪声增益,实现在不同的信噪比下,仿真画出误符号率随信噪比变化的曲线图。
三、结果分析
(1)理想信道仿真实验
(2)非理想信道仿真实验
四、实验总结
- 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:
- 四川大学现代电子技术实验 实验五解析 四川大学 现代 电子技术 实验 解析