通信原理实验(重邮)

通信与信息工程学院雷维嘉通信原理实验说明实验一模拟线性调制系统仿真2实验一模拟线性调制系统仿真实验目的掌握模拟调制系统的调制和解调原理理解相干解调实验内容编写AM、DSB、SSB调制，并画出时域波形和频谱图完成DSB调制和相干解调实验一模拟线性调制系统仿真3实验步骤线性调制假定调制信号为，载波为，fm=1kHz，fc=10kHz；绘制调制信号和载波的时域波形。(必做)进行DSB调制，；进行AM调制，；绘制DSB已调信号和AM已调信号的波形，并与调制信号波形进行对照。(绘制DSB波形必做)()cos2πmmtft()cos2πcctftDSB()()()stmtctAM()1()()stmtct实验一模拟线性调制系统仿真4用相移法进行SSB调制，分别得到上边带和下边带信号：其中，，。对载波、调制信号、DSB已调信号、AM已调信号和SSB已调信号进行FFT变换，得到其频谱，并绘制出幅度谱。(绘制载波、调制信号、DSB已调信号频谱必做)SSB11ˆ()()()()()22Qstmtctmtct()sin2πQcctftˆ()sin2πmmtft实验一模拟线性调制系统仿真5DSB信号的解调用相干解调法对DSB信号进行解调，解调所需相干载波可直接采用调制载波。(必做)将DSB已调信号与相干载波相乘。(必做)设计低通滤波器，将乘法器输出中的高频成分滤除，得到解调信号。(必做)绘制低通滤波器的频率响应。实验一模拟线性调制系统仿真6对乘法器输出和滤波器输出进行FFT变换，得到频谱。(必做)绘制解调输出信号波形；绘制乘法器输出和解调器输出信号幅度谱。(必做)绘制解调载波与发送载波同频但不同相时的解调信号的波形，假定相位偏移分别为。ππππ,,,8432实验一模拟线性调制系统仿真7提示Matlab的函数、变量名、文件名由英文字母、数字和下划线组成，且必须以英文字母开头。不能有汉字和其它符号，否则不能正常运行！Matlab只能处理离散值，所以调制信号、载波、已调信号和解调信号都是用离散序列表示的。载波信号频率fc应是调制信号频率fm五倍以上，否则解调时对低通滤波器的要求太高。实验一模拟线性调制系统仿真8提示抽样频率fs应大于整个调制解调过程中出现的最高频率(为2fc+fm)的两倍，但为了使最后绘出的曲线较平滑，又不使对低通滤波器的要求过高，建议选择抽样频率为载波频率的8～10倍。注意调制解调时的乘法为点乘：.*。实验一模拟线性调制系统仿真9低通滤波器用下面的函数实现：B=fir1(16,wc/pi)16－滤波器阶数wc－截止频率(数字域)wc=1.5*2*pi*fm/fsfm：模拟截止频率(Hz)fs：抽样频率(Hz)该函数的返回值B即为FIR型LPF的系统函数的系数。用函数filter(B,1,x)实现对输入信号x进行滤波的功能，B是FIR滤波器的系统函数的系数。实验一模拟线性调制系统仿真10采用FFT求信号频谱时，函数为fft(x,N)x：时域信号N：FFT的点数然后绘制图形，横坐标为[0:N-1]/N*fs，纵坐标为abs(fft(x,N))。实验一模拟线性调制系统仿真11绘制LBF的频率响应时，先求出其频率响应，函数为：[h,w]=freqz(B,1,N)h：频率响应w：数字角频率B：LBF的系统函数的系数N：频率响应的点数然后绘制图形，横坐标为w*fs/(2*pi)，纵坐标为20*log10(abs(h))。实验一模拟线性调制系统仿真12绘图窗口控制命令figure(n)：新建一个绘图窗口，窗口序号为n，并激活该窗口；若已存在序号为n的绘图窗口，则激活该窗口。subplot(m,n,p)：将绘图窗口分割成m×n个子窗口，并在其中的第p个子窗口中绘图。实验一模拟线性调制系统仿真13仿真结果示例调制信号与载波00.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.01-1-0.500.51调制信号t(s)00.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.01-10.500.51载波t(s)实验一模拟线性调制系统仿真14DSB与AM已调信号00.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.01-202DSB已调信号t(s)00.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.01-202AM已调信号t(s)00.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.01-202调制信号t(s)实验一模拟线性调制系统仿真15信号频谱051015200200400调制信号频谱f(kHz)051015200200400载波信号频谱f(kHz)051015200200400DSB已调信号频谱f(kHz)051015200200400AM已调信号频谱f(kHz)051015200200400SSB已调信号，上边带频谱f(kHz)051015200200400SSB已调信号，下边带频谱f(kHz)实验一模拟线性调制系统仿真16低通滤波器频率响应10-1100101-100-90-80-70-60-50-40-30-20-100Frequenceresponse-LBFf(kHz)HLPF(dB)实验一模拟线性调制系统仿真17解调信号频谱02468101214161820220100200解调乘法器输出信号频谱f(kHz)02468101214161820220100200解调器输出信号频谱f(kHz)00.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.01-0.500.5解调器输出信号t(s)实验一模拟线性调制系统仿真18解调载波有相差时的解调输出00.0050.01-0.500.5解调器输出信号，解调载波相差/8t(s)00.0020.0040.0060.0080.01-0.500.5解调器输出信号，解调载波相差/4t(s)00.0050.01-0.500.5解调器输出信号，解调载波相差/3t(s)00.0020.0040.0060.0080.01-0.500.5解调器输出信号，解调载波相差/2t(s)实验二PCM系统仿真19实验二PCM系统仿真实验目的掌握脉冲编码调制原理理解量化级数、量化方法与量化信噪比的关系。实验内容对模拟信号进行抽样、均匀量化和压缩量化，并仿真得到量化信噪比。实验二PCM系统仿真20实验步骤均匀量化产生一个周期的正弦波，以500Hz以上频率进行采样，并进行8级均匀量化，用plot函数在同一张图上绘出原信号和量化后的信号。以32Hz的抽样频率对x(t)进行抽样，并进行8级均匀量化。绘出正弦波波形(用plot函数)、样值图，量化后的样值图、量化误差图(后三个用stem函数)。()cos2πxtt实验二PCM系统仿真21均匀量化以2000Hz对x(t)进行采样，改变量化级数，分别仿真得到编码位数为2～8位时的量化信噪比，绘出量化信噪比随编码位数变化的曲线。另外绘出理论的量化信噪比曲线进行比较。实验二PCM系统仿真22A律压缩量化对信号按A律进行压缩，然后以32Hz的抽样频率进行抽样，再进行8级均匀量化。压扩参数A=87.6。绘出压缩前后的信号波形图(用plot函数)、样值图、量化后的样值图(后两个用stem函数)。实验二PCM系统仿真23A律压缩量化在编码位数为8和12时均匀量化、编码位数为8时A律压扩量化，在输入信号衰减为0～50dB时，以均匀间隔5dB仿真得到量化信噪比，绘出量化信噪比随信号衰减变化的图形。另外绘出8和12位编码时采用均匀量化的理论量化信噪比曲线进行比较。注意，输入信号减小时，量化范围不变；抽样频率为2000Hz。选作部分编出按A律13折线进行压缩编码的编码程序。实验二PCM系统仿真24提示进行量化时，可以采用取整的方法进行。先将样值转换为以最小量化间隔为单位的数值，然后进行取整。Matlab中的取整的函数有：ceil(x)：求大于或等于x的最接近的整数，如：ceil(1.4)=2,ceil(1.5)=2,ceil(-1.4)=-1,ceil(-1.5)=-1floor(x)：求小于或等于x的最接近的整数，如：floor(1.4)=1,floor(1.5)=1,floor(-1.4)=-2,floor(-1.5)=-2round(x)：求最接近x的整数，即四舍五入，如：round(1.4)=1,round(1.5)=2,round(-1.4)=-1,round(-1.5)=-2fix(x)：求向0方向最接近x的整数，如：fix(1.4)=1,fix(1.5)=1,fix(-1.4)=-1,fix(-1.5)=-1实验二PCM系统仿真25求对数的函数log(x)：求x的自然对数，即ln(x)。log2(x)：求x的以2为底的对数，即log2(x)。log10(x)：求x的以10为底的对数，即lg(x)。在样值数较多时，量化噪声平均功率和信号功率时，可通过用mean函数求均方值来计算：2q():mean(e.^2Net）2o():mean(s.^2Sst）实验二PCM系统仿真26绘制离散序列样值的函数为stem(x,y,‘filled’)，最后一个参数“‘filled’”为可选参数，表示填充样值顶端的圆圈。在图上标出图例的函数为legend，详细用法请查阅帮助信息。在同一张图上绘制多个图形时，先输入“holdon”，保持原有图形不变。输入样值衰减量（单位dB）对信号x(t)的衰减作用的计算如下：若信号衰减为L(dB)，则衰减后的信号为/20()()10Lxtyt实验二PCM系统仿真27进行A律压缩时，先取出信号的符号，函数为sign()，然后用公式进行压缩，再将符号赋给压缩后的信号（将y乘以符号）。取绝对值的函数为abs()。,01ln1ln1,1lnAxxAAyAxxaAA实验二PCM系统仿真28仿真结果示例均匀量化00.10.20.30.40.50.60.70.80.91-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81t(s)输入信号和量化信号实验二PCM系统仿真29均匀量化00.10.20.30.40.50.60.70.80.91-1-0.500.51t(s)采样样值和8级均匀量化后的样值输入信号采样样值量化后样值00.10.20.30.40.50.60.70.80.91-0.2-0.100.10.2t(s)量化误差实验二PCM系统仿真30均匀量化2345678101520253035404550编码位数量化信噪比(dB)均匀量化信噪比随编码位数变化仿真值理论值实验二PCM系统仿真31A律压缩量化00.10.20.30.40.50.60.70.80.91-1-0.500.51t(s)A律压缩后的信号原信号A律压缩后的信号00.10.20.30.40.50.60.70.80.91-1-0.500.51t(s)A律压缩信号样值和8级量化后的样值A律压缩信号样值量化的样值实验二PCM系统仿真32A律压缩量化05101520253035404550-1001020304050607080信号衰减(dB)量化信噪比(dB)量化信噪比随信号衰减的变化情况均匀量化(8bits)均匀量化(12bits)A律压缩量化(8bits)均匀量化理论值(8bits)均匀量化理论值(12bits)