北京邮电大学通信原理软件实验报告

北京邮电大学通信原理软件实验报告《通信原理软件》实验报告专业通信工程班级2018211118姓名朱博文学号2018210511报告日期2019.12.20基础实验：实验二时域仿真精度分析一、实验目的1.了解时域取样对仿真精度的阻碍2.学会提高仿真精度的方法二、实验原理一样来讲，任意信号s(t)是定义在时刻区间上的连续函数，但所有运算机的CPU都只能按指令周期离散运行，同时运算机也不能处理如此一个时刻段。为此将把s(t)截短，按时刻间隔平均取样，仿真时用那个样值集合来表示信号s(t)。△t反映了仿真系统对信号波形的辨论率，△t越小则仿确实精确度越高。据通信原理所学，信号被取样以后，对应的频谱是频率的周期函数，才能保证不发生频域混叠失真，这是奈奎斯特抽样定理。设为仿真系统的系统带宽。假如在仿真程序中设定的采样间隔是，那么不能用此仿真程序来研究带宽大于的信号或系统。换句话讲，确实是当系统带宽一定的情形下，信号的采样频率最小不得小于2*f，如此便能够保证信号的不失真，在此基础上时域采样频率越高，其时域波形对原信号的还原度也越高，信号波形越平滑。也确实是讲，要保证信号的通信成功，必须要满足奈奎斯特抽样定理，假如需要观看时域波形的某些特性，那么采样点数越多，可得到越真实的时域信号。三、实验内容1、方案思路：通过改变取点频率观看示波器显示信号的变化2、程序及其注释讲明：3、仿真波形及频谱图：Period=0.01Period=0.34、实验结果分析：四、摸索题1.改为0.5后显示为一条直线，因为取点处函数值均为0实验三频域仿真精度分析一、实验目的明白得DFT的数学定义及物理含义；学会应用FFT模块进行频谱分析；进一步加深对运算机频域仿真差不多原理以及方法的学习把握。二、实验原理在通信系统仿真中，经常要用有限长序列来模拟实际的连续信号，用有限长序列的DFT来近似实际信号的频谱。DFT只适用于有限长序列，在进行信号的频谱分析时，它的处理结果会含有一定的偏差。下面分析一下DFT对信号频谱分析的阻碍。注意处理好时域混叠和频域混叠；注意频谱泄露。三、实验内容1、方案思路1、将正弦波发生器（sinusoidgenerator）、触发时钟（CLOCK_c）和频谱示波器模块按图5.13所示连接。参数设置见讲义。2、设计模板三、实验结果1、输入缓冲区大小为4096，窗口类型:12、输入缓冲区大小为40960窗口类型：13、输入缓冲区大小为40960，窗口类型：3实验结论：窗函数的类型和宽度是阻碍插值FFT算法分析精度的要紧缘故．那个地点的宽度表达为FFTsize，也确实是讲义中所讲的sizeofinputbuffer。具体为:当窗口类型一致的情形下，FFTsize越大，得到的频谱的谐波重量越多，频谱主瓣变得专门尖锐；而FFTsize一致的时候，窗口类型对频谱的阻碍不太大，主瓣宽度差不多一致，幅度差不多一样，谐波重量也差不多一样。然而，这些都有不同程度的频谱泄露现象，只是加窗不同，对泄露的处理结果也就不同。也确实是讲，FFTsize是要紧阻碍因素。摸索题：1、取样点数增加，窗口宽度变长，导致更多的谐波重量进入频谱中。2、频谱的主瓣宽度增加，高频谐波重量减少。因为采纳了不同的窗函数，不同的窗函数对信号的滤波特性是不一致的。3.将FFT模块中的参数Typeofwindow改成2和4，观看仿真结果的变化，讲明其缘故。答：频谱变得越来越平滑，要紧是因为滤去了更多的谐波重量。2号窗4号窗实验五取样和重建一、实验目的了解取样定理的原理，取样后的信号如何复原原信号；了解取样时钟的选取。二、实验原理数字信号是通过对模拟信号进行采样、量化和编码得到的，模拟信号是时刻和幅度都连续的信号，记作x(t)。采样的结果是产生幅度连续而时刻离散的信号，如此的信号常被称为采样数据信号。原理如下：低通采样定理：假如采样频率，那么带限信号就能够无差错地通过其采样信号复原。模型：具体原理见讲义。在满足采样定理条件的情形下，初始输入信号能够从这些抽样值中复原出来。三、实验内容1、方案思路1.脉冲信号产生器（Pulsegenerator,来自Scicom_sources元件库）、正弦波发生器（sinusoidgenerator）、模拟低通滤波器（analoglowpassfilter）、直流发生器DC、触发时钟（CLOCK_c）、乘法器、示波器模块（MScope）、频谱示波器（FFT）模块按图5.26所示连接。参数设置：Scicom_sources:clock_c①Period:0.0005Inittime:0.1Scicom_sources:clock_c②Period:0.0005Inittime:0.1Scicom_sources:PulsegeneratorTimeinHighState:0.00001Period:0.25其他参数缺省设置Scicom_sources:sinusoidgeneratorMagnitude:1Frequency:0.4*2*%piphase:0Scicom_Filter:analoglowpassfilterOrder:7cutofffrequency:0.5*2*%pi其他参数缺省设置Scicom_sources:ConstantConstant:100Scicom_sinks:MScopeInputportssize:111Ymin:-2-2-2Ymax:222Refrashperiod:101010其他参数缺省设置Scicom_sinks:FFT①Outputwindownumber:1;Sampleperiod:0.005;Sizeofinputbuffer:409600;其他参数缺省设置Scicom_sinks:FFT②Outputwindownumber:2;Sampleperiod:0.000005;Sizeofinputbuffer:4096;其他参数缺省设置二、程序模块分析：三、实验结果及其分析：时域仿真波形：FFT(2)重建信号的频谱：FFT（1）取样信号频谱：第二次验证：实验参数的设置，脉冲发生器高电平常刻0.1，常数5；时域仿真波形FFT（1）取样信号频谱FFT（2）重建信号频谱：四、实验结果分析及摸索题1、前者幅度不变，后者随着频率增大有衰减。因为随着取样脉冲宽度的增大，其频域Sa函数的衰减将越明显。2、频域周期延拓的周期为43、占空比越大，频域Sa函数的衰减将会越明显，使得取样信号功率谱衰减更大。占空比为0.2时4、第二次实验一、实验目的1、了解产生SSB调制的差不多原理2、了解SCICOS中的超级模块3、了解利用相干解调法解调幅度调制信号的方法4、编程实现基带信号为()sin(2000)2cos(1000)mttt，载波频率为20KHz，仿真出SSB信号，观看已调信号的波形及频谱。二、实验原理SSB调制SSBAM产生方法一：SSBAM产生方法二：单边带调制信号表达式为：SSB解调用相干解调或同步解调来还原幅度调制信号。其解调框图如下：如图5.45所示，载波应该提取自输入信号，通过平方环法或COSTAS环方法提取。由于这次实验是验证解调方法，假定差不多获得了解调所用的载波的频率，因此直截了当使用调制端正弦波发生器产生的载波信号充当解调载波。三、实验内容1、方案思路：SSB调制1．将正弦波发生器（sinusoidgenerator）、组合希尔伯特变换器（来自Scicom_signalprocess元件库）、组合移相器（来自Scicom_signalprocess元件库）、加法器模块、乘法器模块、触发时钟（CLOCK_c）、示波器模块(MScope)、和频谱示波器（FFT）模块按图5.46连接。SSB解调1.SSB解调实验步骤与实验七中DSB解调步骤相同，只是将生成DSB超级模块（Modulator）换成生成SSB超级模块（Modulator）。2、程序及其注释讲明：exect2f.sci;execf2t.sci;N=2^12;//采样点数fs=64;//采样速率Bs=fs/2;//系统带宽T=N/fs;//截短时刻t=-T/2+[0:N-1]/fs;//时域采样点f=-Bs+[0:N-1]/T;//频域采样点fm1=1;fm2=0.5;fc=20;m=sin((2*%pi)*fm1*t)+2*cos((2*%pi)*fm2*t);//待观测波形M=t2f(m,fs);//傅里叶变换MH=-%i*sign(f).*M;//频域希尔伯特变换mh=real(f2t(MH,fs));//希尔伯特变换后时域信号s=m.*cos((2*%pi)*fc*t)-mh.*sin((2*%pi)*fc*t);//上边带SSB信号S=t2f(s,fs);//傅里叶变换xset(window,1)plot(t,s)title(t,s)//SSB时域信号图xset(window,2)plot(f,abs(S))title(f,abs(S))//SSB频域信号图xset(window,3)plot(t,m)title(t,m)//原函数时域信号图xset(window,4)plot(f,abs(M))title(f,abs(M))//原函数频域信号图END3、仿真波形及频谱图：(1)模块实现SSB调制此项调制为下边带SSB调制，调制后信号频率为15HZ，故频谱在15HZ处有一个冲激函数。SSB解调(2)编程实现4、实验结果分析：SSB调制：SSB解调：编程：摸索题：1、频谱特点为单边带，只有下边带，没有上边带2、点数与时钟一的两个参数乘积应为整数，使得希尔伯特变换较为准确第三次实验实验十二ASK调制与解调一、实验目的1．了解幅度键控（ASK）调制与解调的差不多组成和原理。二、实验原理用数字基带信号去操纵正弦型载波的幅度称为振幅键控（ASK）。2ASK是指二进制振幅键控又名OOK，它以单极性不归零码序列来操纵正弦载波的开启与关闭。其产生框图如图5.82所示：图5.1OOK信号的产生框图图5.83显示二进制信源信号和ASK调制信号的波形图。图5.84显示其功率谱图。图5.2ASK调制信号图5.3二进制信源以及ASK调制信号的功率谱图在加性高斯白噪声信道条件下，OOK信号的解调方法有相干解调和非相干解调。两种解调方法的原理框图，如图5.85和5.86所示。图5.4OOK信号的相干解调图5.5OOK信号的非干解调三、实验内容一、方案分析调制1．将正弦波发生器（sinusoidgenerator）、二进制随机数产生器（binaryrandomgenerator，来自Scicom_sources）、乘法器模块、触发时钟（CLOCK_c）、示波器模块(MSCOPE)、按图5.87连接。2．设置正弦波模块SourceSignal，产生频率为1HZ的信号。设置二进制序列产生器的时钟频率,产生周期为2s的二进制序列。图5.6ASK信号的产生1.所有模块的参数设置如下表所示：表5.1模块的参数设置库/模块名称参数Scicom_sources:clock_c①Period:2Inittime:0.1Scicom_sources:clock_c②缺省设置Scicom_sources:binaryrandomgenerator缺省设置Scicom_sources:sinusoidgeneratorMagnitude:1Frequency:1*2*%piphase:0Scicom_sinks:MScopeYminvector:-2-2Ymaxvector:22其他参数缺省设置解调方法一：1．将正弦波发生器（sinusoidgenerator）、二进制随机数产生器(binaryrandomgenerator)、乘法器模块、整流器（rectifier,修改自mathematicalexpressions模块）、模拟低通滤波器（analoglowpassfilter）、比较判定模块（switch，来自Branching元件库）、触发时钟（CLOCK_c）、示波器模块(MSC