通信原理實驗報告二

1、通信原理實驗報告實驗三 二進制數(shù)字信號調(diào)制仿真實驗實驗四 模擬信號數(shù)字傳輸仿真實驗姓 名：張 力班 級：通信工程三班學(xué) 號：2011551326實驗三 二進制數(shù)字信號調(diào)制仿真實驗（1）按照如上介紹的方法，分別產(chǎn)生一組長度為500的二進制單極性不歸零信號和歸零信號，存檔名為Q3_1。并求分別求出它們的功率譜密度。請寫出相應(yīng)的MATLAB程序，將不歸零信號波形及功率譜和歸零信號波形及功率譜分別畫在同一圖形的四個子圖中，將結(jié)果圖保存，貼在下面的空白處。編寫的MATLAB程序為：clear all; close all; A=1 fc=2; %2Hz; N_sample=8; N=500; %碼元數(shù)

2、Ts=1; %1 Baud/s dt=Ts/fc/N_sample; %波形采樣間隔 t=0:dt:N*Ts-dt; Lt=length(t); %產(chǎn)生二進制信源 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/fig

3、ure(1) subplot(221);%輸入 NRZ信號波形（單極性） d_NRZ=conv(dd,gt); plot(t,d_NRZ(1:length(t); axis(0 10 0 1.2); ylabel ('輸入信號'); subplot(222);%輸入NRZ頻譜 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*

4、log10(abs(d_NRZf).2/T); axis(-2 2 -50 10);ylabel('輸入信號功率譜密度（dB/Hz)'); %/subplot(223);%輸入 NRZ信號波形（單極性） d_RZ=conv(dd,gt2); plot(t,d_RZ(1:length(t); axis(0 10 0 1.2); ylabel ('輸入信號'); subplot(224);%輸入NRZ頻譜 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

5、; 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(-2 2 -50 10);ylabel('輸入信號功率譜密度（dB/Hz)');（2）對剛才產(chǎn)生的長度為500的不歸零波形對載波頻率為2Hz，幅度為1的余弦信號進行OOK調(diào)制，并求出調(diào)制信號的功率譜密度。編寫程序?qū)崿F(xiàn)之，存檔名為Q3_2。要求將不歸零信號波形及功率譜和OOK調(diào)制信號波形及功率譜分別畫在同一圖形的四個子圖中，圖形名為圖2，將結(jié)果圖保存，貼在下面的空白處。編寫的程序為：clear

6、 all; close all; A=1 fc=2; %2Hz; N_sample=8; N=500; %碼元數(shù) Ts=1; %1 Baud/s dt=Ts/fc/N_sample; %波形采樣間隔 t=0:dt:N*Ts-dt; Lt=length(t); %產(chǎn)生二進制信源 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

7、*N_sample);%NRZ 波形 figure(1) subplot(221);%輸入 NRZ信號波形（單極性） d_NRZ=conv(dd,gt); plot(t,d_NRZ(1:length(t); axis(0 10 0 1.2); ylabel ('輸入信號'); subplot(222);%輸入NRZ頻譜 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*fftshi

8、ft(d_NRZf); plot(f,10*log10(abs(d_NRZf).2/T); axis(-2 2 -50 10);ylabel('輸入信號功率譜密度（dB/Hz)'); ht=A*cos(2*pi*fc*t); s_2ask=d_NRZ(1:Lt).*ht; subplot(223) plot(t,s_2ask); axis(0 10 -1.2 1.2); 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=

9、fft(s_2ask); s_2askf=T/N*fftshift(s_2askf); subplot(224) plot(f,10*log10(abs(s_2askf).2/T); axis(-fc-4 fc+4 -50 10); ylabel('OOK功率譜密度（dB/Hz）');（3）按照3.3所提供的2FSK調(diào)制的思路和范例程序，運用（1）產(chǎn)生的不歸零碼組對載波頻率為2Hz，幅度為1的余弦信號進行2FSK調(diào)制，存檔為Q3_3，并將所得的結(jié)果存盤，貼在下面空格處。編寫的程序為：clear all; close all; A=1 fc=2; %2Hz; N_sample=8

10、; N=500; %碼元數(shù) Ts=1; %1 Baud/s dt=Ts/fc/N_sample; %波形采樣間隔 t=0:dt:N*Ts-dt; Lt=length(t); %產(chǎn)生二進制信源 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);%

11、輸入 NRZ信號波形（單極性） d_NRZ=conv(dd,gt); plot(t,d_NRZ(1:length(t); axis(0 10 0 1.2); ylabel ('輸入信號'); subplot(222);%輸入NRZ頻譜 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

12、); axis(-2 2 -50 10);ylabel('輸入信號功率譜密度（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(0 10 -1.2 1.2 ); xlabel('t'); ylabel('2FSK') subplot(224) %f,s_2fsk=T2F(t,s

13、_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-4 fc+4 -50 10);xlabel('f'); ylabel('2FSK 功率譜密度(dB/Hz)');（4）按照3.4所提供的2PSK調(diào)制的思路和范例程序，運用（1）產(chǎn)生的不歸零碼組對載波頻率為2Hz，幅度為1

14、的余弦信號進行2PSK調(diào)制，存檔為Q3_4，并將所得的結(jié)果存盤，貼在下面空格處。編寫的程序為：clear all; close all; A=1 fc=2; %2Hz; N_sample=8; N=500; %碼元數(shù) Ts=1; %1 Baud/s dt=Ts/fc/N_sample; %波形采樣間隔 t=0:dt:N*Ts-dt; Lt=length(t); %產(chǎn)生二進制信源 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

15、+1)/2; dd=reshape(dd,1,fc*N_sample*N1); gt=ones(1,fc*N_sample);%NRZ 波形 figure(1) subplot(221);%輸入 NRZ信號波形（單極性） d_NRZ=conv(dd,gt); plot(t,d_NRZ(1:length(t); axis(0 10 0 1.2); ylabel ('輸入信號'); subplot(222);%輸入NRZ頻譜 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

16、-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(-2 2 -50 10);ylabel('輸入信號功率譜密度（dB/Hz)'); ht=A*cos(2*pi*fc*t); %2PSK 信號 d_2psk=2*d_NRZ-1; s_2psk=d_2psk(1:Lt).*ht; subplot(223) plot(t,s_2psk); axis(0 10 -1.2 1.2); ylabel('2PSK'); s

17、ubplot(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-4 fc+4 -50 10); ylabel('PSK 功率譜密度（dB/Hz）');（5）按照3.4所提供用兩路不同頻率的2ASK信號合成一路2FSK信號的思想，設(shè)計

18、相關(guān)程序?qū)崿F(xiàn)之，存檔為Q3_5，并將所得的結(jié)果存盤，貼在下面空格處。程序為：clear all;close all;clc;%隨機產(chǎn)生一個包含十個元素的數(shù)組，該數(shù)組中的元素非0即1，用作FSK信號的輸入數(shù)據(jù)。 x=1 0 1 1 0 0 0 1 0 1; %產(chǎn)生10個非零數(shù)N=length(x); %碼元個數(shù)fl=100; %載頻低頻fh=500; %載頻高頻fs=10000; %采樣頻率ts=1/100; %碼元速率100波特，即每秒傳遞100個碼元，ts為傳遞一個碼元的時間 N1=ts*fs/fh; %傳遞一個碼元的時間間隔含有的采樣波形數(shù)為5個，高頻的N2=ts*fs/fl; %傳遞一個

19、碼元的時間間隔含有的采樣波形數(shù)為1個，低頻的tt=(0:1/fs:ts-1/fs); %傳遞一個碼元的時間間隔內(nèi)，以每一個采樣波形的周期為間隔劃分時間,采樣N_tt=length(tt); %一個碼元時間間隔內(nèi)的采樣點數(shù),100t=0:1/fs:N*ts-1/fs; %時間間隔串，以一個碼元傳遞時間為時間間隔%對該輸入信號FSK調(diào)制%循環(huán)語句實現(xiàn)調(diào)制for i=1:1:N for j=1:1:N_tt y(i,j)=x(i)*cos(2*pi*fh*tt(j)+x(i)*cos(2*pi*fl*tt(j); end end%改變矩陣大小y=reshape(y',1,)'%繪制圖

20、形%調(diào)制前的二進制隨機序列圖subplot(311)stem(0:N-1,x(1:N),'bx');title('調(diào)制前的二進制隨機序列')xlabel('Time');ylabel('Amplitude');hold on subplot(312)plot(t,y);title('FSK信號的時域圖形'); N_y=length(y); %時域調(diào)制信號長度1000y_fft=fft(y)/N_y; %傅里葉變換 y_fft=fftshift(y_fft); f=linspace(-fs/2,fs/2,N_y);

21、%頻域向量（-5000Hz-5000Hz）hold onsubplot(313)plot(f,abs(y_fft); %繪圖title('FSK信號的頻域圖形'); set(gca,'XTick',-fs/2:5000:fs/2); （6）根據(jù)上面的介紹，我們可以獲得基帶信號、2ASK調(diào)制信號、2FSK調(diào)制信號和2PSK調(diào)制信號的功率譜，請分析并比較這四個信號功率譜曲線的異同。實驗四 模擬信號數(shù)字傳輸仿真實驗（1）按照3.1介紹的抽樣原理，運行提供的范例程序，將得到的結(jié)果圖貼在如下的空白處。clear all; close all; dt=0.01; t=0:d

22、t:10; xt=0.1*cos(0.15*pi*t)+1.5*sin(2.5*pi*t)+0.5*cos(4*pi*t); f,xf=T2F(t,xt); %抽樣信號，抽樣速率為4Hz fs=4; sdt=1/fs; t1=0:sdt:10; st=0.1*cos(0.15*pi*t1)+1.5*sin(2.5*pi*t1)+0.5*cos(4*pi*t1); f1,sf=T2F(t1,st); t2=-50:dt:50; gt=sinc(fs*t2); stt=sigexpand(st,sdt/dt); xt_t=conv(stt,gt); figure(1) subplot(311);

23、plot(t,xt); axis(0 10 -4 4); title('原始信號'); xlabel('t'); hold on; plot(t1,st,'go'); axis(0 10 -4 4); subplot(312); plot(t1,st,'ro'); axis(0 10 -4 4); title('抽樣信號'); xlabel('t1'); subplot(313); t3=-50:dt:60+sdt-dt; plot(t3,xt_t); title('抽樣恢復(fù)信號')

24、; hold on; plot(t,xt,'r-'); axis(0 10 -4 4); （2）修改3.1中的范例，將其抽樣速率降低到4Hz以下，在同一圖形的三個子圖中分別畫出原低通信號波形、抽樣序列和從抽樣序列中恢復(fù)出的信號。修改后的程序為：clear all; close all; dt=0.01; t=0:dt:10; xt=0.1*cos(0.15*pi*t)+1.5*sin(2.5*pi*t)+0.5*cos(4*pi*t); f,xf=T2F(t,xt); %抽樣信號，抽樣速率為4Hz fs=2; sdt=1/fs; t1=0:sdt:10; st=0.1*cos(

25、0.15*pi*t1)+1.5*sin(2.5*pi*t1)+0.5*cos(4*pi*t1); f1,sf=T2F(t1,st); t2=-50:dt:50; gt=sinc(fs*t2); stt=sigexpand(st,sdt/dt); xt_t=conv(stt,gt); figure(1) subplot(311); plot(t,xt); axis(0 10 -4 4); title('原始信號'); xlabel('t'); hold on; plot(t1,st,'go'); axis(0 10 -4 4); subplot(3

26、12); plot(t1,st,'ro'); axis(0 10 -4 4); title('抽樣信號'); xlabel('t1'); subplot(313); t3=-50:dt:60+sdt-dt; plot(t3,xt_t); title('抽樣恢復(fù)信號'); hold on; plot(t,xt,'r-'); axis(0 10 -4 4);（3）運行3.2中的程序program4_1，改實驗結(jié)果圖貼在下面。clear all; close all; dx=0.01; x=-1:dx:1; u=255;

27、 A=87.6; % u law yu=sign(x).*log(1+u*abs(x)/log(1+u); % A law for i=1:length(x) if abs(x)<1/A ya(i)=A*x(i)/(1+log(A); else ya(i)=sign(x(i)*(1+log(A*abs(x(i)/(1+log(A); end end %program 4_1 figure(1) plot(x,ya,'k.:'); title('A law'); xlabel('x'); ylabel('y'); grid o

28、n; hold on; xx=-1,-1/2,-1/4,-1/8,-1/16,-1/32,-1/64,-1/128,1/128,1/64,1/32,1/16,1/8,1/4,1/2,1;yy=-1,-7/8,-6/8,-5/8,-4/8,-3/8,-2/8,-1/8,1/8,2/8,3/8,4/8,5/8,6/8,7/8,1; plot(xx,yy,'r'); stem(xx,yy,'b-.'); legend('A律壓縮折線','折線近似A律');（4）修改3.2中的程序program4_2，使之畫出第一、三象限內(nèi)的u律壓縮特性和15折線近似曲線。修改后的程序為：clear all; close all; dx=0.01; x=-1:dx:1; u=255; %A=87.6; % u law yu=sign(x).*log(1+u*abs(x)/log(1+u); %program 4_2 figure(2) plot(x,yu,'k.:'