通信原理軟件實(shí)驗(yàn)

1、實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告課程名稱通信原理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱通信原理軟件實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)類型實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)班級(jí)學(xué)號(hào)姓名指導(dǎo)教師實(shí)驗(yàn)室名稱實(shí)驗(yàn)時(shí)間實(shí)驗(yàn)成績(jī)實(shí)驗(yàn)原理（1分）實(shí)驗(yàn)步驟（2分）實(shí)驗(yàn)結(jié)果（2分）總成績(jī)教師簽字日期哈爾濱工程大學(xué)教務(wù)處 制通信原理軟件仿真實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)題目1、基帶碼型仿真1) 通過(guò)仿真觀察占空比為50%、75%以及100%的單、雙極性歸零碼波形以及其功率譜，分析不同占空比對(duì)仿真結(jié)果的影響。2) 通過(guò)仿真產(chǎn)生一隨機(jī)消息碼序列，將其分別轉(zhuǎn)換為AMI碼和HDB3碼，觀察它們的波形及其功率譜密度。2、 數(shù)字帶通調(diào)制仿真設(shè)計(jì)一個(gè)采用2DPSK調(diào)制的數(shù)字通信系統(tǒng)：產(chǎn)生二進(jìn)制隨機(jī)數(shù)據(jù)，并仿真其對(duì)應(yīng)的2DPSK調(diào)制波形，分

2、析其頻譜。所產(chǎn)生的調(diào)制波形加入不同信噪比的白噪聲，選取合適的接收方案，畫(huà)出系統(tǒng)誤碼率曲線，并與理論誤碼率進(jìn)行對(duì)比。2、 實(shí)驗(yàn)基本原理1、基帶碼型仿真想要產(chǎn)生不同占空比的單、雙極性歸零碼波形，首先要確定碼元序列，其次要對(duì)碼元序列進(jìn)行采樣并輸出到圖表上。確定碼元序列的原理很簡(jiǎn)單，對(duì)于單極性碼元，只需要產(chǎn)生一系列隨機(jī)數(shù)并判斷隨機(jī)數(shù)是否大于零即可。若大于等于零則碼元為1，若小于零則碼元為0。對(duì)于雙極性碼元，可以通過(guò)判斷隨機(jī)數(shù)的極性來(lái)產(chǎn)生碼元。AMI碼為傳號(hào)交替反轉(zhuǎn)碼，為1反轉(zhuǎn)，否則歸零。而HDB3碼則是在AMI的基礎(chǔ)上進(jìn)行變換。通過(guò)檢測(cè)4個(gè)及以上的連零來(lái)插入破壞符號(hào)（V）。倘若兩個(gè)相鄰破壞符號(hào)間的非零

3、符號(hào)有偶數(shù)個(gè)時(shí)，還要插入B符號(hào)。2、數(shù)字帶通調(diào)制仿真2DPSK數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的調(diào)制過(guò)程可以認(rèn)為成差分雙極性非歸零矩形脈沖與高頻載波的乘積。至于解調(diào)過(guò)程，我在本次實(shí)驗(yàn)中選取的為相位比較法?；驹硎菍⒔邮盏降恼{(diào)制波形延遲一個(gè)碼元周期，再與未延遲的調(diào)制波形相乘，分析該信號(hào)，從而解調(diào)碼元。3、 仿真方案1、基帶碼型仿真2、數(shù)字帶通調(diào)制仿真4、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果1、基帶碼型仿真1）占空比為0.5占空比為0.75占空比為1分析：由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，隨著占空比的增大，碼元信號(hào)的直流分量會(huì)逐漸增多，頻譜變窄。而且，相較于單極性，雙極性的功率譜要更寬一些。2）（參數(shù)：HDB3碼中V為1.5，B為2）分析：通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果可

4、見(jiàn)，AMI和HDB3碼波形正確，而二者的功率譜在如此有限的碼元數(shù)量?jī)?nèi)看不出來(lái)太多的區(qū)別。相比之下，HDB3的功率譜成分要更復(fù)雜，更多。2、數(shù)字帶通調(diào)制仿真上圖為綜合了調(diào)制和解調(diào)結(jié)果的總圖。（僅取了一種信噪比）分析可得：調(diào)制完成后的2DPSK波形是正確的，疊加噪聲后，送入解調(diào)器，得到的碼元序列如圖，可見(jiàn)解調(diào)結(jié)果還是比較正確和穩(wěn)定的。上圖為選取了100000個(gè)碼元情況下的解調(diào)器信噪比和誤碼率之間的關(guān)系。欲要求誤碼率在，則只需保證信噪比即可。上圖為選取100000個(gè)碼元情況下的誤碼率理論曲線?？梢?jiàn)仿真得到的曲線要比理論曲線的誤碼率更小。原因可能是該處的信噪比較小，與書(shū)中理論公式所要求的大信噪比條件不

5、符，故而誤差較大。5、 程序源代碼1、單雙極性碼元序列及可調(diào)的占空比：function output_args = exam_1( D )L=64;%每碼元采樣點(diǎn)數(shù)N=512;%采樣點(diǎn)數(shù)M=N/L;%碼元數(shù)Rs=2;%碼元速率(個(gè))/sTs=1/Rs;%比特間隔fs=L/Ts;%采樣速率T=N/fs;%截短時(shí)間t=-(T/2):1/fs:(T/2-1/fs);%時(shí)域采樣點(diǎn)fin=zeros(1,N);fin1=zeros(1,N);for loop=1:1000 a=(randn(1,M)>0);%產(chǎn)生單極性數(shù)據(jù) a1=sign(randn(1,M);%產(chǎn)生雙極性數(shù)據(jù) tmp=zeros

6、(L,M); tmp1=zeros(L,M); L1=L*D;%D是占空比 tmp(1:L1,:)=ones(L1,1)*a; tmp1(1:L1,:)=ones(L1,1)*a1; s=tmp(:)' s1=tmp1(:)' f,S=T2F(t,s); f1,S1=T2F(t,s1); P=abs(S).2/T;%樣本信號(hào)的功率譜密度 P1=abs(S1).2/T; fin=fin*(1-1/loop)+P/loop; fin1=fin1*(1-1/loop)+P1/loop; endsubplot(2,2,1)plot(t,s);axis(-2,2,-2,2);title(

7、'單極性');grid on; subplot(2,2,2)plot(t,s1);axis(-2,2,-2,2);title('雙極性');grid on; subplot(2,2,3)plot(f,fin);title('單極性功率譜'); subplot(2,2,4)plot(f1,fin1);title('雙極性功率譜'); end 2、AMI和HDB3碼的產(chǎn)生：function output_args = AMI_HDB3( D )L=64;%每碼元采樣點(diǎn)數(shù)N=1280;%采樣點(diǎn)數(shù)M=N/L;%碼元數(shù)Rs=2;%碼元速率(

8、個(gè))/sTs=1/Rs;%比特間隔fs=L/Ts;%采樣速率T=N/fs;%截短時(shí)間t=-(T/2):1/fs:(T/2-1/fs);%時(shí)域采樣點(diǎn) tmp=zeros(L,M);a=(randn(1,M)>0);%產(chǎn)生單極性數(shù)據(jù)L1=L*D;%D是占空比tmp(1:L1,:)=ones(L1,1)*a;s=tmp(:)' a_AMI=zeros(1,M);k=1;m=0;tmp_AMI=zeros(L,M);%產(chǎn)生AMI碼元數(shù)據(jù)for i=1:M if(a(i)=1) if(k=1) a_AMI(i)=1; m=i; k=k+1; else a_AMI(i)=-a_AMI(m);

9、 m=i; k=k+1; end else a_AMI(i)=0; endendtmp_AMI(1:L1,:)=ones(L1,1)*a_AMI;s_AMI=tmp_AMI(:)' %產(chǎn)生HDB3碼數(shù)據(jù)a_HDB3=a_AMI;V=1.5;B=2;m=0;k0=0;%連零計(jì)數(shù)f0=0;%V之間的非零計(jì)數(shù)v0=0;%V計(jì)數(shù)flag=0;%是否有B出現(xiàn)for i=1:M a_HDB3(i)=a_HDB3(i)*(-1)(flag); if(a_HDB3(i)=0) k0=k0+1; if(k0=4) if(m=0) a_HDB3(i)=V; k0=0; v0=1; f0=0; else a

10、_HDB3(i)=a_HDB3(m)*V; v0=v0+1; k0=0; if(v0=1) f0=0; else if(mod(f0,2)=0) f0=0; i1=m+1; a_HDB3(i1)=-a_HDB3(m)*B; i1=m+4; a_HDB3(i1)=sign(a_HDB3(m+1)*V; flag=flag+1; else f0=0; end end end end else k0=0; f0=f0+1; m=i; end endtmp_HDB3=zeros(L,M);tmp_HDB3(1:L1,:)=ones(L1,1)*a_HDB3;s_HDB3=tmp_HDB3(:)'

11、; %求取功率譜f,S_AMI=T2F(t,s_AMI);f1,S_HDB3=T2F(t,s_HDB3);P=abs(S_AMI).2/T;P1=abs(S_HDB3).2/T; figure(1) subplot(3,1,1)plot(t,s);axis(-5,5,-2,2);title('單極性');grid on; subplot(3,1,2)plot(t,s_AMI);axis(-5,5,-2,2);title('AMI碼');grid on; subplot(3,1,3)plot(t,s_HDB3);axis(-5,5,-2,2);title('

12、;HDB3碼');grid on; figure(2) subplot(2,1,1)plot(f,P);title('AMI碼功率譜');grid on; subplot(2,1,2)plot(f1,P1);title('HDB3碼功率譜');grid on;end 3、2DPSK調(diào)制：function wm,xzb = DPSK( D,M )L=64;%每碼元采樣點(diǎn)數(shù)N=L*M;%采樣點(diǎn)數(shù)% M=N/L;Rs=2;%碼元速率(個(gè))/sTs=1/Rs;%比特間隔fs=L/Ts;%采樣速率T=N/fs;%截短時(shí)間t=-(T/2):1/fs:(T/2-1/f

13、s);%時(shí)域采樣點(diǎn)f0=2;zb=cos(2*pi*f0*t-pi/2);%產(chǎn)生載波數(shù)據(jù) tmp=zeros(L,M);a=(randn(1,M)>0);%產(chǎn)生單極性數(shù)據(jù)L1=L*1;tmp(1:L1,:)=ones(L1,1)*a;s=tmp(:)' a_AMI=zeros(1,M);tmp_AMI=zeros(L,M);a_AMI(1)=1;%產(chǎn)生差分雙極性非歸零碼元數(shù)據(jù)for i=2:M if(a(i)=1) a_AMI(i)=-a_AMI(i-1); else a_AMI(i)=a_AMI(i-1); endendtmp_AMI(1:L1,:)=ones(L1,1)*a_

14、AMI;s_AMI=tmp_AMI(:)' s_jt=zeros(1,N);tz_DPSK=s_AMI.*zb;%產(chǎn)生調(diào)制波形noise=randn(1,N)*D;%D為噪聲比例P_noise=(sum(noise.2)/T;%求出噪聲功率P_sig=(sum(tz_DPSK.2)/T;%求出信號(hào)功率tz_noise=tz_DPSK+noise;%加入噪聲xzb=P_sig/P_noise; for n=65:N s_jt(n)=tz_noise(n-64);endjt_DPSK=s_jt;%產(chǎn)生解調(diào)波形(攜帶噪聲) %-相位比較法解調(diào)-fx=tz_noise.*jt_DPSK;jt_

15、sig=zeros(1,N);%解調(diào)出的碼元數(shù)據(jù)jt=zeros(1,M);%解調(diào)出的碼元序列for loop=1:N if(fx(loop)<0) jt_sig(loop)=1; endendk=1;cnt0=0;cnt1=0;m=1;for loop=1:N if(jt_sig(loop)=0) cnt0=cnt0+1; k=k+1; if(k=65) k=1; if(cnt0>cnt1) jt(m)=0; m=m+1; cnt0=0; cnt1=0; else jt(m)=1; m=m+1; cnt0=0; cnt1=0; end end else cnt1=cnt1+1;

16、k=k+1; if(k=65) k=1; if(cnt0>cnt1) jt(m)=0; m=m+1; cnt0=0; cnt1=0; else jt(m)=1; m=m+1; cnt0=0; cnt1=0; end end endendtmp_DPSK=zeros(L,M);tmp_DPSK(1:L1,:)=ones(L1,1)*jt;s_DPSK=tmp_DPSK(:)' %計(jì)算誤碼率x1=0;for x=1:M if(jt(x)=a(x) x1=x1+1; endendwm=x1/M; figure(1) subplot(4,1,1)plot(t,s);axis(-T/2,T

17、/2,-2,2);title('單極性碼元');grid on; subplot(4,1,2)plot(t,tz_DPSK);axis(-T/2,T/2,-2,2);title('2DPSK調(diào)制波形');grid on; subplot(4,1,3)plot(t,tz_noise);title('2DPSK調(diào)制波形+噪聲 信噪比=',num2str(xzb);grid on; subplot(4,1,4)plot(t,s_DPSK);axis(-T/2,T/2,-2,2);title('相位比較法解調(diào)出的碼元 誤碼率(dB)=',num2str(wm);grid on;end 3、計(jì)算誤碼率圖表：function output_args = cul( M )h=waitbar(0,'Please wait.');%創(chuàng)建進(jìn)度條P=19; x=zeros(1,P);y=zeros(1,P);k=1;for i=1:-0.02