通原实验报告

通信原理实验报告指导老师：上课时间：班级：姓名学号：实验一模拟线型调制系统仿真一实验目的：1.掌握模拟调制系统的调制和调制原理；2.理解相干解调。二实验内容：1.编写DSB，SSB调制，并画出时域波形和频谱图。2.完成DSB调制和相干解调。三实验步骤：1.线性调制2.假定调制信号为，载波,fm=1kHz，fc=10kHz；绘制调制信号和频域波形。3.进行DSB调制，SDSB(t)=m(t)*c(t);绘制调制信号和频域波形。4.用相移法进SSB调制，分别得到上边带和下边带信号,,。5.解调DSB信号用相干解调法对DSB信号进行解调，解调所需相干载波可直接采用调制载波，将DSB已调信号与相干载波相乘。设计低通滤波器，得到解调信号。对乘法器输出和滤波器输出进行FFT变换，得到频谱。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。四实验思考题：1.与调制信号比较，AM、DSB和SSB的时域波形和频谱有何不同？答：AM时域波形的上包络变化能够反映调制信号的波形变化，只是幅度有所增大；而DSB，SSB时域波形的上包络则不再与调制信号相同，频域内DSB带宽展宽为原来2倍,SSB带宽不变。调制信号的频谱频率相对较低，只有一个冲击，功率较大；AM已调信号频谱集中出现在10kHz附近，有三个冲击，中间一个功率较大，且与调制信号的功率接近，其余两个大约为其一半；DSB已调信号频谱也是集中在10kHz左右，只有两个冲击，以10kHz为对称轴对称分布，功率为调制信号的一半左右；SSB已调信号频谱就是DSB的一半，功率是AM的1/4,DSB的1/2。2.低通滤波器设计时应考虑哪些因素？答：，低通滤波器的带宽应略大于DSB信号带宽，考虑滚降特性和滤波器对镜像频率的抑制。3.采用相干解调时的关键是什么？答：载波提取要同频同相，或者同频且相位差值固定（注意不能为π/2的整数倍）.实验二PCM系统仿真一实验目的1.掌握脉冲编码调制原理；2.理解量化级数、量化方法与量化信噪比的关系。二实验内容1.对模拟信号进行抽样和均匀量化，改变量化级数（或者编码位数）和信号大小，根据MATLAB仿真获得量化误差和量化信噪比。2.对模拟信号进行抽样、A律压缩量化，改变量化级数（或者编码位数）和信号大小，根据MATLAB仿真获得量化误差和量化信噪比。三实验步骤1.均匀量化2.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。3.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。4.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。5.在编码位数为8和12时采用均匀量化，在输入信号衰减为0～50dB时，以均匀间隔5dB仿真得到均匀量化的量化信噪比，绘出量化信噪比随信号衰减变化的图形。注意，输入信号减小时，量化范围不变；抽样频率为2000Hz。四实验思考题1.图2-3表明均匀量化信噪比与量化级数(或编码位数)的关系是怎样的？答：量化信噪比理论值为SNR=M2,随着量化级数的增加而提高，当量化级数较小是不能满足通信质量的将得不到保证。2分析图2-5，A律压缩量化相比均匀量化的优势是什么？答：量化信噪比随着量化级数的增加而提高，当量化级数较小是不能满足通信质量的要求,非均匀量化扩小缩大，有两个突出的优势(1)当输入量化器的信号具有非均匀分布的概率密度函数时，非均匀量化器输出端可以得到较高的平均信号量化噪声功率比；（2）非均匀量化时，量化噪声功率的均方根值基本上与信号抽样值成比例，因此，量化噪声对大、小信号的影响大致相同，即改善了小信号是的量化信噪比。实验三数字基带传输系统一实验目的1.掌握数字基带传输系统的误码率计算；2.理解信道噪声和码间干扰对系统性能的影响；3.掌握最佳基带传输系统中的“无码间干扰传输”和“匹配滤波器”的设计方法；4.理解眼图的作用，理解码间干扰和信道噪声对眼图的影响。二实验原理对于双极性二进制基带信号，设它在抽样时刻的电平取值为+A或-A（分别对应于信码“1”或“0”），当发“1”码和发“0”码等概率时，可以求得其最佳判决门限电平，此时基带传输系统的总误码率为，上式也可写为，其中，为抽样时刻的信噪比。三实验步骤1.分别绘制=1、a=0.1时的升余弦滚降系统的时域图、频域图。2.随机产生周期Ts=1s的单位幅度双极性冲击，分别绘制a=1,a=0.1时的升余弦滚降系统的输出时域波形图和眼图。3.随机产生104个二进制信息数据，采用双极性码，映射为±1【即双极性码】，基带波形采用根升余弦。随机产生信道高斯白噪声(要求为-2～8dB)，叠加在发送信号上，通过匹配滤波器后，按判决规则进行判决，得到误码率。画出0bEn和误码率之间的性能曲线。四实验思考题1.数字基带传输系统的误码率与哪些因素有关？答：信道中存在噪声，以及信道，接收发机，滤波器的传输特性的不理想性，还有抽样误差引入的噪声。2.码间干扰和信道噪声对眼图有什么影响？答：眼图的睁开度与码间干扰成负相关性，与信道噪声成正相关性，最佳抽样时刻应是”眼睛”睁的最大时刻。3.观察图3－5和图3－6，观察不同滚降系数对时域波形的影响。答：滚降系数越大，时域波形拖尾振荡起伏越小，衰减越快。4.图3-4可以得出什么结论？答：眼图的睁开度，与信道噪声成正相关性。5.比较图3-8、3－9和图3－10，可以得出什么结论？答：当抽样的截止频率大于周期TB并且为TB的整数倍时，可以实现无码间干扰，否则会存在严重的码间干扰。6.图3－3可以得出什么结论？答：传输带宽越大，误码率越小。实验四BPSK系统仿真一实验目的：1.掌握BPSK调制和解调原理；2.掌握BPSK的星座图。二实验内容：1.BPSK系统的调制和解调原理、抗噪性能分析。2.BPSK发送信号和接收信号的星座图。三实验步骤1.BPSK信号的波形：设基带波形为矩形波，设载波频率为3Hz，每符号采样点数为100，仿真符号总数为1000，画出BPSK信号的时域波形和频谱图。四实验思考题1.随着Eb|n0的增大，误码率如何变化？为什么？答：随着的增大，误码率减小，因为二进制数字调制系统的，2ASK的Pe中的K为4；2FSK的Pe中的K为2；2PSK、2DPSK的Pe中的K为1；而erfc(x)为减函数，因而随着的增大，误码率减小。2.试从BPSK系统的接收信号星座图来解释如何进行判决？答：点数越密集，码元出错的概率减小，误码率越小。3.试从BPSK系统的接收信号星座图来解释如何进行判决？答：星座图中相邻点的距离代表抗噪声性能。在上述仿真条件下，得到了在不同信噪比下BPSK系统的接收信号星座图：在10db信噪比时，受干扰较小，有部分星座点出现畸变，但总体的星座图仍然比较清晰；在5db信噪比时，干扰大些，很多星座点都偏离了最佳判决点，使得整个星座图变得模糊，从而也导致在最后的判决接收时产生很高的的误比特率。具体地，随着进制数M的增加，信号空间中各点的距离减小，相应的判决区随之减小。当信号受到噪声和干扰损害时，接受信号的概率将随之增大。