四川大學(xué)現(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)五

1、現(xiàn)代電子技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告課 程 現(xiàn)代電子技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)題目 matlab信道仿真實(shí)驗(yàn) 一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解matlab如何編程模擬信道的傳輸。2. 了解通信系統(tǒng)構(gòu)成的具體模塊。3. 了解各種編碼和解碼方式。4. 了解噪聲對(duì)于通信系統(tǒng)的影響。5. 了解各種參數(shù)對(duì)于通信信道傳輸系統(tǒng)的影響。二、 實(shí)驗(yàn)分析（1）理想信道傳輸實(shí)驗(yàn) 一個(gè)理想無(wú)噪聲的數(shù)字收發(fā)系統(tǒng)如圖 1 所示：閱讀程序代碼 main_ideal_system_tx_rx.m，根據(jù)上述原理框圖理解并學(xué)習(xí)程序。 實(shí)驗(yàn)要求： 1、 詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)驗(yàn)的調(diào)制類型。 答：本實(shí)驗(yàn)采用的調(diào)制類型是pam脈沖幅度調(diào)制，實(shí)驗(yàn)輸入信號(hào)是若干的asci

2、i碼，通過(guò)函數(shù)ascii2pam4將信號(hào)編碼為4位的4進(jìn)制序列，通過(guò)過(guò)采樣器和低通濾波器，再在混頻器中與載波相剩，得以調(diào)制。脈沖編碼調(diào)制實(shí)質(zhì)就是采樣。2、 運(yùn)行實(shí)驗(yàn)例程，解釋接收端重建的符號(hào)序列和發(fā)送的符號(hào)序列之間的差異及原因。答：運(yùn)行結(jié)果如下： main_ideal_system_tx_rxcluster_variance = 2.7570e-05percentage_symbol_errors = 0ans =dropping last 3 pam symbolssendmessage =123 i have a dream, haha, i am dreaming 4567890reco

3、nstructed_message =123 i have a dream, haha, i am dreaming 456789 可以看到，接收端重建序列和發(fā)送端序列之間有略微差異，那就是，接收端最后一位0不見(jiàn)了。原因在于采樣間隔太大，丟失了3位pam符號(hào)，導(dǎo)致最后一位ascii碼不能重建。3、 解釋程序運(yùn)行后繪制的各個(gè)圖的含義。答：第一幅圖：可以看到這是在pam調(diào)制后，經(jīng)過(guò)低通濾波器后的信號(hào)時(shí)域圖和頻域圖，可以看到，其頻譜集中在低頻附近。第二張圖：第二張圖表示接受端接收到信號(hào)通過(guò)混頻器，低通濾波器，脈沖相關(guān)濾波器和減采樣器之后，歸一化到正負(fù)1和正負(fù)3的序列圖。4、 改變載波的頻率 fc=5

4、0,30,3,1，有些能正常，有些不正常，其原因是什么？ 答：由下圖可知，基帶頻率最高頻率fm大概在1.5左右。采樣頻譜應(yīng)該大于等于fm。否則不能回復(fù)原始信號(hào)。載波頻率分別為30,3的時(shí)候，輸出序列都正常。輸出為： cluster_variance（方差） = 4.5913和2.7570e-05和3.7647e-05percentage_symbol_errors = 0ans =dropping last 3 pam symbolssendmessage =123 i have a dream, haha, i am dreaming 4567890reconstructed_message

5、 =123 i have a dream, haha, i am dreaming 456789當(dāng)載頻為50和1時(shí)，雖然結(jié)果顯示無(wú)異，但是在接收端歸一化序列圖有失真。當(dāng)載頻為50時(shí)，cluster_variance（方差） = 4.5913，可看到歸一化到了正負(fù)2和正負(fù)6。但是也能回復(fù)原始信號(hào)。、當(dāng)載頻為1時(shí)，cluster_variance =0.0864，歸一化值均有偏差。但也能恢復(fù)原始信號(hào)。而當(dāng)載頻為0.5時(shí)，產(chǎn)生混疊，不能恢復(fù)原始信號(hào)。cluster_variance =0.2229percentage_symbol_errors = 45.4545ans =dropping last

6、 3 pam symbolssendmessage =123 i have a dream, haha, i am dreaming 4567890reconstructed_message =effeyeiefeeeeefeeiieieieieyeeieefeeiijfeeeffii5、 檢測(cè)不同過(guò)采樣的效果，改變 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時(shí)，過(guò)采樣頻率大于原采樣頻率16，所以能接收到正確的序列，當(dāng)m靠近16或者比16小的時(shí)候，就會(huì)出現(xiàn)方差變大的情況。當(dāng)m=10時(shí)reconstructed_message =1330m0hq

7、re0q0dseqm,0hqhq,0m0qm0dseqminc0453389序列也更亂，不能恢復(fù)信號(hào)。6、 如何移除接收機(jī)前端的低通濾波器（lpf）是否能正常檢測(cè)信號(hào)，如果同時(shí)存在別的用 戶會(huì)有什么影響？發(fā)射端增加一個(gè)載頻 fc=30 的用戶，修改程序?qū)崿F(xiàn)正常檢測(cè)發(fā)射信號(hào)。 答：當(dāng)去掉接收機(jī)前端低通濾波器后顯然不能正?；謴?fù)信號(hào)，其恢復(fù)出的序列是：sendmessage =123 i have a dream, haha, i am dreaming 4567890reconstructed_message =effeyeiefeeeeefeeiieieieieyeeieefeeiijfeeef

8、fii若同時(shí)存在其他用戶，在同一載頻上將無(wú)法區(qū)分兩個(gè)信號(hào)，無(wú)法分離。當(dāng)在發(fā)送端加一個(gè)載頻30的用戶，可添加如下代碼實(shí)現(xiàn)可實(shí)現(xiàn)正常發(fā)射：fc=40; % carrier frequencyfc2 = 30;c=cos(2*pi*fc*t); % carrier c2 = cos(2*pi*fc2*t);r=c.*x + c2.*x; 在接收端分別同兩個(gè)載頻的余弦波相剩，再分別通過(guò)低通濾波器后和分別獲取到信號(hào)。7、 接收機(jī)前端低通濾波器（lpf）最低和最高截止頻率是多少？ 答：由上面第4小題可知，基帶信號(hào)最高頻率約在1.5左右。則低通濾波器的截止頻譜因大于1.5，小于2倍載頻，即60。8、 將調(diào)制

9、方式改為 bpsk，修改發(fā)射和接收程序?qū)崿F(xiàn)信息的正常檢測(cè)。 答：將調(diào)制方式改為bpsk后的源代碼如下：-發(fā)送端-% clear all;% bpsksendmessage=123 i have a dream, haha, i am dreaming becoming 4567890;% % ascii碼轉(zhuǎn)為8為2進(jìn)制數(shù)n=length(sendmessage); % length of stringf=zeros(1,8*n); % 82for k=0:n-1 % change to base 2 f(8*k+1:8*k+8)=dec2base(sendmessage(k+1),2,8)-4

10、8;end % 轉(zhuǎn)換為雙極性編碼n=length(f); % 82m=zeros(1,n); % for k=1:n if f(k)=1 m(k)=1; end if f(k)=0 m(k)=-1; end end % 過(guò)采樣m=100; mup=zeros(1,n*m); mup(1:m:end)=m; % oversampling factor% hamming pulse filter with t/m-spaced impulse responsep=hamming(m); % blip pulse of width mx=filter(p,1,mup); % convolve pul

11、se shape with datafigure(1), plotspec(x,1/m) % bpsk調(diào)制n=length(mup);bpsk_m=zeros(1,n);% j=1;k=1;for i=1:n bpsk_m(i)=mup(i)*cos(2*pi*(length(m)/n)*i);end% - 接收端- %接收端% am demodulation of received signal sequence r% 相干解調(diào)n=1:1:n;bpsk_m2=bpsk_m.*cos(2*pi*(length(m)/n)*n);% % 濾波fl=50; %fbe=0 0.4 0.5 1; da

12、mps=1 1 0 0 ; % fbedampsb=remez(fl,fbe,damps); %x3=2*filter(b,1,bpsk_m2); %y=filter(fliplr(p)/(pow(p)*m),1,x3);z=y(0.5*fl+m:m:end); %n=length(z);for i=1:n if z(i)0&z(i)-1&z(i)0; z(i)=-1; endendfigure(3), plot(1:length(z),z,.) % % 轉(zhuǎn)換成2進(jìn)制mprime=quantalph(z,-1,1); %+/-1 for k=1:length(mprime) % if mpri

13、me(k)=1 mprime(k)=1; end if mprime(k)=-1 mprime(k)=0; end end % 由2進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制s = length(mprime);off = mod(s,8);if off = 0sprintf(dropping last %i pam symbols,off)mprime = mprime(1:s-off);endn = length(mprime)/8;reconstructed=zeros(1,n);for k = 0:n-1reconstructed(k+1) = base2dec(char(mprime(8*k+1:8*k+8)

14、+48),2); end% 重建信號(hào)reconstructed_message = char(reconstructed);sendmessagereconstructed_message執(zhí)行結(jié)果：9、 （選做，加 10 分）將調(diào)制方式改為 qpsk，修改發(fā)射和接收程序?qū)崿F(xiàn)信息的正常檢測(cè)。（2）非理想信道傳輸實(shí)驗(yàn) 在實(shí)際的通信中，理想環(huán)境是不可能存在的，實(shí)際的通信系統(tǒng)會(huì)由于各種失真引起性能的惡 化，接收機(jī)會(huì)無(wú)法準(zhǔn)確同步發(fā)射機(jī)的相關(guān)參數(shù)。在實(shí)際的通信中需要考慮如下問(wèn)題： 1、 信道中的噪聲對(duì)接收機(jī)會(huì)造成什么影響？ 2、 如果信道中存在反射或折射，同時(shí)有多條路徑到達(dá)接收端，及存在多徑干擾時(shí)會(huì)怎樣？

15、 3、 如果接收機(jī)對(duì)發(fā)射機(jī)的載波初始相位未知，對(duì)接收信號(hào)會(huì)產(chǎn)生什么影響？ 4、 如果發(fā)射機(jī)的震蕩頻率有一點(diǎn)偏移（存在較小的頻偏），即接收機(jī)的載波和發(fā)射機(jī)的載 波不能完全同步，接收端能正常恢復(fù)信號(hào)嗎？ 5、 如果采樣間隔不準(zhǔn)確導(dǎo)致接收信號(hào)的采樣在“錯(cuò)誤”的時(shí)間會(huì)有什么影響？ 6、 如果接收機(jī)對(duì)符號(hào)的采樣個(gè)數(shù)與發(fā)射機(jī)的不同又有什么影響？ 閱讀程序代碼 main_nonideal_sys_tx_rx.m，程序中仿真了各種損害帶來(lái)的影響。 實(shí)驗(yàn)要求： 1、 根據(jù)程序說(shuō)明每一個(gè)設(shè)置參數(shù)所代表的物理意義。 2、 改變?cè)肼曉鲆?，觀察噪聲對(duì)信號(hào)的影響，分析噪聲增益超過(guò)多大時(shí)誤碼率明顯上升，原 因是什么？ 3、 分析第 2 個(gè)圖和第 3 個(gè)圖的異同，解析其中的原因？ 4、 分析三種多徑干擾的異同和帶來(lái)的影響。 5、 利用通信原理的知識(shí)分析相位誤差對(duì)接收信號(hào)的影響，取相位偏移分別為 0.7 和/2， 觀察誤碼率的變化。 6、 利用通信原理的知識(shí)分析頻偏對(duì)接收信號(hào)的影響，使用參數(shù)為 0.01%的頻偏，根據(jù)圖和 輸出解碼結(jié)果分析其原因。 7、 由于信號(hào)從發(fā)射機(jī)傳輸?shù)浇邮諜C(jī)存在傳輸延時(shí)，而實(shí)際上接收機(jī)是無(wú)法準(zhǔn)