通信原理实验报告实验三四.docx
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通信原理实验报告实验三四.docx
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通信原理实验报告实验三四
通信原理
实验三
实
验
报
告
实验日期:
2014年12月18日
学院:
信息工程学院
班级:
12级电子信息工程二班
学号:
2012600119
姓名:
张正洁
指导老师:
彭思齐
实验三二进制数字信号调制仿真实验
一、实验目的
1.加深对数字调制的原理与实现方法;
2.掌握OOK、2FSK、2PSK功率谱密度函数的求法;
3.掌握OOK、2FSK、2PSK功率谱密度函数的特点及其比较;
4.进一步掌握MATLAB中M文件的调试、子函数的定义和调用方法。
二、实验内容
1.复习二进制数字信号幅度调制的原理
2.编写MATLAB程序实现OOK调制;
3.编写MATLAB程序实现2FSK调制;
4.编写MATLAB程序实现2PSK调制;
5.编写MATLAB程序实现数字调制信号功率谱函数的求解。
三、实验原理
在数字通信系统中,需要将输入的数字序列映射为信号波形在信道中传输,此时信源输
出数字序列,经过信号映射后成为适于信道传输的数字调制信号。
数字序列中每个数字产生
的时间间隔称为码元间隔,单位时间内产生的符号数称为符号速率,它反映了数字符号产生的快慢程度。
由于数字符号是按码元间隔不断产生的,经过将数字符号一一映射为响应的信号波形后,就形成了数字调制信号。
根据映射后信号的频谱特性,可以分为基带信号和频带信号。
通常基带信号指信号的频谱为低通型,而频带信号的频谱为带通型。
调制信号为二进制数字基带信号时,对应的调制称为二进制调制。
在二进制数字调制中,
载波的幅度、频率和相位只有两种变化状态。
相应的调制方式有二进制振幅键控
(OOK/2ASK)、
二进制频移键控(2FSK)和二进制相移键控(2PSK)。
四、实验内容
(1)按照如上介绍的方法,分别产生一组长度为500
的二进制单极性不归零信号和归
零信号,存档名为
Q3_1。
并求分别求出它们的功率谱密度。
请写出相应的MATLAB程序,将不归零信号波形及功率
谱和归零信号波形及功率谱分别画在同一图形的四个子图中,将结果
图保存,贴在下面的空白处。
编写的MATLAB程序为:
clearall;
closeall;
A=1
fc=2;
%2Hz;
N_sample=8;
N=500;
%
码元数
Ts=1;
%1Baud/s
dt=Ts/fc/N_sample;
%波形采样间隔
t=0:
dt:
N*Ts-dt;
Lt=length(t);
%产生二进制信源
d=sign(randn(1,N));
%dd=sigexpand((d+1)/2,fc*N_sample);
N1=length((d+1)/2);
dd=zeros(fc*N_sample,N1);
dd(1,:
)=(d+1)/2;
dd=reshape(dd,1,fc*N_sample*N1);
gt=ones(1,fc*N_sample);%NRZ
波形
gt2=ones(1,fc*N_sample/2)%RZboxing/////
figure
(1)
subplot(221);%
输入NRZ信号波形(单极性)
d_NRZ=conv(dd,gt);
plot(t,d_NRZ(1:
length(t)));
axis([01001.2]);ylabel('
输入信号');
subplot(222);%
输入NRZ频谱
dt=t
(2)-t
(1);
T=t(end);
df=1/T;
N=length(d_NRZ(1:
length(t)));
f=-N/2*df:
df:
N/2*df-df;
d_NRZf=fft(d_NRZ(1:
length(t)));
d_NRZf=T/N*fftshift(d_NRZf);
plot(f,10*log10(abs(d_NRZf).^2/T));
axis([-22-5010]);ylabel('
输入信号功率谱密度(
dB/Hz)');
%/////////
subplot(223);%
输入NRZ信号波形(单极性)
d_RZ=conv(dd,gt2);
plot(t,d_RZ(1:
length(t)));
axis([01001.2]);ylabel('
输入信号');
subplot(224);%
输入NRZ频谱
dt=t
(2)-t
(1);
T=t(end);
df=1/T;
N=length(d_RZ(1:
length(t)));
f=-N/2*df:
df:
N/2*df-df;
d_RZf=fft(d_RZ(1:
length(t)));
d_RZf=T/N*fftshift(d_RZf);
plot(f,10*log10(abs(d_RZf).^2/T));
axis([-22-5010]);ylabel('
输入信号功率谱密度(
dB/Hz)');
结果图为:
)
z
H
10
/
B
1
d
0
(
号
0.8
度
-10
密
信
0.6
-20
谱
入
率
输
0.4
-30
功
0.2
号
-40
0
信
-50
10入
0
5
-2
-1
0
1
2
输
)
z
H
10
/
B
1
d
0
(
号
0.8
度
-10
密
信
0.6
-20
谱
入
率
输
0.4
-30
功
0.2
号
-40
0
信
-50
5
10入
-1
0
1
2
0
-2
输
(2)对刚才产生的长度为500的不归零波形对载波频率为2Hz,幅度为1的余弦信号
进行OOK调制,并求出调制信号的功率谱密度。
编写程序实现之,存档名为Q3_2。
要求将
不归零信号波形及功率谱和OOK调制信号波形及功率谱分别画在同一图形的四个子图中,图
形名为图2,将结果图保存,贴在下面的空白处。
编写的程序为:
clearall;
closeall;
A=1
fc=2;
%2Hz;
N_sample=8;
N=500;%码元数
Ts=1;%1Baud/s
dt=Ts/fc/N_sample;%波形采样间隔
t=0:
dt:
N*Ts-dt;
Lt=length(t);
%产生二进制信源
d=sign(randn(1,N));
%dd=sigexpand((d+1)/2,fc*N_sample);
N1=length((d+1)/2);
dd=zeros(fc*N_sample,N1);
dd(1,:
)=(d+1)/2;
dd=reshape(dd,1,fc*N_sample*N1);
gt=ones(1,fc*N_sample);%NRZ波形
figure
(1)
subplot(221);%输入NRZ信号波形(单极性)
d_NRZ=conv(dd,gt);
plot(t,d_NRZ(1:
length(t)));
axis([01001.2]);ylabel('输入信号');
subplot(222);%输入NRZ频谱
dt=t
(2)-t
(1);
T=t(end);
df=1/T;
N=length(d_NRZ(1:
length(t)));
f=-N/2*df:
df:
N/2*df-df;
d_NRZf=fft(d_NRZ(1:
length(t)));
d_NRZf=T/N*fftshift(d_NRZf);
plot(f,10*log10(abs(d_NRZf).^2/T));
axis([-22-5010]);ylabel('
输入信号功率谱密度(
dB/Hz)');
ht=A*cos(2*pi*fc*t);
s_2ask=d_NRZ(1:
Lt).*ht;
subplot(223)
plot(t,s_2ask);
axis([010-1.21.2]);
ylabel('OOK');
dt=t
(2)-t
(1);
T=t(end);
df=1/T;
N=length(s_2ask);
f=-N/2*df:
df:
N/2*df-df;
s_2askf=fft(s_2ask);
s_2askf=T/N*fftshift(s_2askf);
subplot(224)
plot(f,10*log10(abs(s_2askf).^2/T));
axis([-fc-4fc+4-5010]);
ylabel('OOK功率谱密度(dB/Hz)');
)
z
H
/
10
B
1
d
0
(
号
0.8
度
-10
密
信
0.6
-20
谱
入
0.4
率
-30
输
功
0.2
号
-40
0
信
-50
5
10入
-1
0
1
2
0
-2
输
)
10
1
z
H
/
0
B
0.5
d
-10
(
K
0
度-20
O
O
密
-0.5
谱-30
率
-1
功-40
K
-50
O
0
5
10O
-5
0
5
结果图为:
(3)按照3.3所提供的载波频率为2Hz,幅度为贴在下面空格处。
编写的程序为:
2FSK调制的思路和范例程序,运用(
1的余弦信号进行2FSK调制,存档为
1)产生的不归零码组对
Q3_3,并将所得的结果存盘,
clearall;
closeall;
A=1
fc=2;%2Hz;
N_sample=8;
N=500;%码元数
Ts=1;%1Baud/s
dt=Ts/fc/N_sample;%波形采样间隔
t=0:
dt:
N*Ts-dt;
Lt=length(t);
%产生二进制信源
d=sign(randn(1,N));
%dd=sigexpand((d+1)/2,fc*N_sample);
N1=length((d+1)/2);
dd=zeros(fc*N_sample,N1);
dd(1,:
)=(d+1)/2;
dd=reshape(dd,1,fc*N_sample*N1);
gt=ones(1,fc*N_sample);%NRZ波形
figure
(1)
subplot(221);%输入NRZ信号波形(单极性)
d_NRZ=conv(dd,gt);
plot(t,d_NRZ(1:
length(t)));
axis([01001.2]);ylabel('输入信号');
subplot(222);%输入NRZ频谱
dt=t
(2)-t
(1);
T=t(end);
df=1/T;
N=length(d_NRZ(1:
length(t)));
f=-N/2*df:
df:
N/2*df-df;
d_NRZf=fft(d_NRZ(1:
length(t)));
d_NRZf=T/N*fftshift(d_NRZf);
plot(f,10*log10(abs(d_NRZf).^2/T));
axis([-22-5010]);ylabel('输入信号功率谱密度(dB/Hz)');
%2FSK
%s_2fsk=A*cos(2*pi*fc*t+int(2*d_NRZ-1));
sd_2fsk=2*d_NRZ-1;
s_2fsk=A*cos(2*pi*fc*t+2*pi*sd_2fsk(1:
length(t)).*t);
subplot(223)
plot(t,s_2fsk);
axis([010-1.21.2]);
xlabel('t');
ylabel('2FSK')
subplot(224)
%[f,s_2fsk]=T2F(t,s_2fsk);
dt=t
(2)-t
(1);
T=t(end);
df=1/T;
N=length(s_2fsk);
f=-N/2*df:
df:
N/2*df-df;
s_2fsk=fft(s_2fsk);
s_2fsk=T/N*fftshift(s_2fsk);
plot(f,10*log10(abs(s_2fsk).^2/T));
axis([-fc-4fc+4-5010]);xlabel('f');
ylabel('2FSK功率谱密度(dB/Hz)');
结果为:
)
z
H
10
/
B
1
d
0
(
号
0.8
度
-10
信
0.6
密
-20
谱
入
率
输
0.4
-30
功
0.2
号
-40
0
信
-50
5
10入
-1
0
1
2
0
-2
输
)
10
1
z
H
/
0
B
d
0.5
(
-10
度
K
密
S
0
-20
F
谱
2
-0.5
率
-30
功
-40
-1
K
S
-50
0
5
F
-5
0
5
102
t
f
(4)按照3.4所提供的载波频率为2Hz,幅度为贴在下面空格处。
编写的程序为:
2PSK调制的思路和范例程序,运用(
1的余弦信号进行2PSK调制,存档为
1)产生的不归零码组对
Q3_4,并将所得的结果存盘,
clearall;
closeall;
A=1
fc=2;
%2Hz;
N_sample=8;
N=500;%码元数
Ts=1;%1Baud/s
dt=Ts/fc/N_sample;%波形采样间隔
t=0:
dt:
N*Ts-dt;
Lt=length(t);
%产生二进制信源
d=sign(randn(1,N));
%dd=sigexpand((d+1)/2,fc*N_sample);
N1=length((d+1)/2);
dd=zeros(fc*N_sample,N1);
dd(1,:
)=(d+1)/2;
dd=reshape(dd,1,fc*N_sample*N1);
gt=ones(1,fc*N_sample);%NRZ波形
figure
(1)
subplot(221);%输入NRZ信号波形(单极性)
d_NRZ=conv(dd,gt);
plot(t,d_NRZ(1:
length(t)));
axis([01001.2]);ylabel('输入信号');
subplot(222);%输入NRZ频谱
dt=t
(2)-t
(1);
T=t(end);
df=1/T;
N=length(d_NRZ(1:
length(t)));
f=-N/2*df:
df:
N/2*df-df;
d_NRZf=fft(d_NRZ(1:
length(t)));
d_NRZf=T/N*fftshift(d_NRZf);
plot(f,10*log10(abs(d_NRZf).^2/T));
axis([-22-5010]);ylabel('输入信号功率谱密度(
dB/Hz)');
ht=A*cos(2*pi*fc*t);
%2PSK信号
d_2psk=2*d_NRZ-1;
s_2psk=d_2psk(1:
Lt).*ht;
subplot(223)
plot(t,s_2psk);
axis([010-1.21.2]);
ylabel('2PSK');
subplot(224)
%[f,s_2pskf]=T2F(t,s_2psk);
dt=t
(2)-t
(1);
T=t(end);
df=1/T;
N=length(s_2psk);
f=-N/2*df:
df:
N/2*df-df;
s_2pskf=fft(s_2psk);
s_2pskf=T/N*fftshift(s_2pskf);
plot(f,10*log10(abs(s_2pskf).^2/T));
axis([-fc-4fc+4-5010]);
ylabel('PSK功率谱密度(dB/Hz)');
结果为:
)
z
H
10
/
B
1
d
0
(
号
0.8
度
-10
密
信
0.6
-20
谱
入
0.4
率
-30
输
功
0.2
号-40
0
信
-50
5
10入
-1
0
1
2
0
-2
输
)
10
1
z
H
/
0
B
0.5
d
-10
K
(
度
S
0
-20
P
密
2
-0.5
谱
-30
率
-1
功-40
K
-50
0
5
S
-5
0
5
10P
(5)按照3.4所提供用两路不同频率的2ASK信号合成一路2FSK信号的思想,设计相关程序实现之,存档为Q3_5,并将所得的结果存盘,贴在下面空格处。
程序为:
clearall;
closeall;
clc;
%随机产生一个包含十个元素的数组,该数组中的元素非
0即1,用作FSK信号的输入数据。
x=[1011000101];%
产生10个非零数
N=length(x);
%
码元个数
fl=100;
%
载频低频
fh=500;
- 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 实验 报告 三四