通信原理MATLAB仿真
实验讲义
单位：物理与信息工程系
编写：宋庆恒
2012.10
目录
一、实验目的 (3)
二、实验题目 (3)
三、实验项目 (3)
实验一、单极性与双极性、归零码与不归零码 (3)
1.单极性不归零码 (3)
2.双极性不归零码 (4)
3.单极性归零码 (5)
4.双极性归零码 (6)
5.实验内容 (6)
实验二、进制数字调制ASK、PSK、FSK (7)
1.二进制数字幅度调制 (7)
2.二进制数字频率调制 (8)
3.二进制数字相位调制 (11)
4.实验内容 (12)
实验三HDB3编码仿真 (13)
1设计原理及设计思路 (13)
2程序流程图 (14)
3参考程序源代码 (14)
4.实验内容 (16)
一、实验目的
?学会MATLAB软件的最基本运用。MATLAB是一种很实用的数学软件，它易学易用。
MATLAB对于许多的通信仿真类问题来说是很合适的。
?了解计算机仿真的基本原理及方法，知道怎样通过仿真的方法去研究通信问题。
?加深对通信原理课程有关内容的理解。
二、实验题目
1)单极性与双极性、归零码与不归零码
2)2进制数字调制ASK、PSK、FSK
3)HDB3编码仿真
三、实验项目
实验一、单极性与双极性、归零码与不归零码
1.单极性不归零码
单极性不归零码是一种最简单、最常用的基带信号形式。这种信号脉冲的零电平和正电平分别对应着二进制代码0和1，或者说，它在一个码元时间内用脉冲的有或无来对应表示0或1码。其特点是极性单一，有直流分量，脉冲之间无间隔。另外位同步信息包含在电平的转换之中，但是当出现连0或连1序列时没有位同步信息。
生成单极性不归零码的流程图如图7-1所示。
图7-1 snrz程序流程图
MATLAB实现程序如下：
function y=snrz(x)
%本函数实现将输入的一段二进制代码编为相应的单极性
不归零码输出
%输入x为二进制码，输出y为编好的码
t0=200;
t=0:1/t0:length(x); %给出相应的时间序列
for i=1:length(x) %计算码元的值
if x(i)==1 %如果输入信息为1
for j=1:t0 %该码元对应的点值取1
y((i-1)*t0+j)=1;
end
else
for j=1:t0
%如果输入信息为0，码元对应的点值取0
y((i-1)*t0+j)=0;
end
end
end
y=[y,x(i)];
plot(t,y);
%采用title命令来实现标记出各码元对应的二元信息
title('1 0 1 1 0 0 1 0');
grid on;
axis([0,i, -0.1,1.1]);
在命令窗口中键入x的二进制代码和函数名，就可以得到所对应的单极性不归零码输出，如输入以下指令，将出现图7-2所示结果。
x=[1 0 1 1 0 0 1 0];
snrz(x)
图7-2 单极性不归零码
2.双极性不归零码
在双极性不归零码中，脉冲的正、负电平分别对应于二进制代码1、0，由于它是幅度相等极性相反的双极性波形，故当0、1符号等可能出现时无直流分量。这样，恢复信号的判决电平为0，因而不受信道特性变化的影响，抗干扰能力也较强。故双极性码较单极性码更有利于在信道中传输。
双极性非归零码的实现同单极性基本一样，只需将snrz.m中的判断得到0信息后的语
句y((i-1)*t0+j)=0;中的0改为-1即可，所以就不再给出MATLAB函数文件了，波形图如图7-3所示。
3.单极性归零码
单极性归零码与单极性不归零码的区别是电脉冲宽度小于码元宽度，每个电脉冲在小于码元长度内总要回到零电平，即输入信息为1时给出的码元前半时间为1，后半时间为0，输入为0时与不归零码则完全相同。单极性归零码可以直接提取定时信息，是其他波形提取位定时信号时需要采用的一种过渡波形。
其MA TLAB实现如下：（函数文件srz.m）
function y=srz(x)
%本函数实现将输入的一段二进制代码编为相应的单极性归零码输出
%输入x为二进制码，输出y为编好的码
t0=200;
t=0:1/t0:length(x); %给出相应的时间序列
for i=1:length(x) %计算码元的值
if x(i)==1 %如果输入信息为1
for j=1:t0/2
y((2*i-2)*t0/2+j)=1; %定义前半段时间值为1
y((2*i-1)*t0/2+j)=0; %定义后半段时间值为0
end
else
for j=1:t0 %如果输入信息为0
y((i-1)*t0+j)=0; %定义所有时间值为0
end
end
end
y=[y,x(i)];
plot(t,y);
title('1 0 1 1 0 0 1 0');
grid on;
axis([0,i, -0.1,1.1]);
同理，在命令窗口中键入x的二进制代码和函数名，就可以得到所对应的单极性归零码输出，如输入以下指令，将出现图7-4所示结果。
x=[1 0 1 1 0 0 1 0];
srz(x)
4.双极性归零码
它是双极性不归零码的归零形式，每个码元内的脉冲都回到零点平，表示信息1时前半时间为1后半时间为0，表示信息0时前半时间为-1后半时间为0，相邻脉冲之间必定留有零电位的间隔。它除了具有双极性不归零码的特点外，还有利于同步脉冲的提取。
双极性归零码的MATLAB实现同单极性也基本一样，只需将srz.m中的判断得到0信息后的语句
for j=1:t0
y((i-1)*t0+j)=0;
改为for j=1:t0/2
y((2*i-2)*t0/2+j)=-1;
y((2*i-1)*t0/2+j)=0;
即可，所以也就不再给出MATLAB函数文件了，其波形图如图7-5所示。
图7-5 双极性归零码
5.实验内容
求伪随机码x=[1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0]的单极性不归零码、双极性不归零码、单极性归零码、双极性归零码。
实验二、进制数字调制ASK 、PSK 、FSK
1.二进制数字幅度调制
一、一般原理与实现方法
数字幅度调制又称幅度键控（ASK ），二进制幅度键控记作2ASK 。2ASK 是利用代表数字信息“0”或“1”的基带矩形脉冲去键控一个连续的载波，使载波时断时续地输出。有载波输出时表示发送“1”，无载波输出时表示发送“0”。根据幅度调制的原理，2ASK 信号可表示为：
t t s t e c ωcos )()(0=
∑-=n
b n nT t g a t s )()(
2ASK 信号的产生方法（调制方法）有两种，如图所示。图（a ）是一般的模拟幅度调制方法，这里的由式（8-2）规定；图（b ）是一种键控方法，这里的开关电路受控制。图（c ）给出了及的波形示例。二进制幅度键控信号，由于一个信号状态始终为0，相当于处于断开状态，故又常称为通断键控信号（OOK 信号）
二、MATLAB 实现
以数字信号序列10110010为例，给出产生2ASK 信号的MA TLAB 程序如下（函数文件askdigital.m ），流程图如图所示。
图8-2 2ASK 流程图
%本函数实现将输入的一段二进制代码调制成相应的ask 信号输出 %s 为输入二进制码，f 为载波频率，ask 为调制后输出信号 t=0:2*pi/99:2*pi;
m1=[];
c1=[];
s=[1 0 1 1 0 0 1 0];
f=2;
for n=1:length(s)
if s(n)==0;
m=zeros(1,100);
else s(n)==1;
m=ones(1,100);
end
c=sin(f*t);
m1=[m1 m];
c1=[c1 c]
end
ask=c1.*m1;
subplot(211);
plot(m1)
title('原始信号');
axis([0 100*length(s) -0.1 1.1]);
subplot(212);
plot(ask)
title('ASK信号');
如输入以下指令:
Ask
2.二进制数字频率调制
数字频率调制又称频移键控（FSK），二进制频移键控记作2FSK。数字频移键控是用载波的频率来传送数字消息，即用所传送的数字消息控制载波的频率。2FSK信号便是符号“1”对应于载频f1，而符号“0”对应于载频f2（与f1不同的另一载频）的已调波形，而且f1与f2之间的改变是瞬间完成的。
从原理上讲，数字调频可用模拟调频法来实现，也可用键控法来实现。模拟调频法是利用一个矩形脉冲序列对一个载波进行调频，是频移键控通信方式早期采用的实现方法。2FSK 键控法则是利用受矩形脉冲序列控制的开关电路对两个不同的独立频率源进行选通。键控法的特点是转换速度快、波形好、稳定度高且易于实现，故应用广泛。
2FSK信号的产生方法及波形示例如图8-7所示。图中s（t）为代表信息的二进制矩形脉冲序列，e0（t）即是2FSK信号。
图8-8给出的是用键控法实现2FSK信号的电路框图，两个独立的载波发生器的输出受控于输入的二进制信号，按“1”或“0”分别选择一个载波作为输出。
二、MATLAB实现
以数字信号序列10110010为例，给出产生2FSK信号的MATLAB程序如下(函数文件fskdigital.m）：
function fskdigital(s,f1,f2)
%本函数实现将输入的一段二进制代码调制成相应的fsk信号输出
%s为输入二进制码，f1、f2分别为代码0、1对应的载波频率，
fsk为调制后输出信号
t=0:2*pi/99:2*pi;
m1=[];
c1=[];
b1=[];
s=[1 0 1 1 0 0 1 0];
f1=200;
f2=100;
for n=1:length(s)
if s(n)==0;
m=ones(1,100);
c=sin(f2*t);
b=zeros(1,100)
else s(n)==1;
m=ones(1,100);
c=sin(f1*t);
b=ones(1,100)
end
m1=[m1 m];
c1=[c1 c];
b1=[b1 b];
end
fsk=c1.*m1;
subplot(211);
plot(b1,'r')
title('原始信号');
axis([0 100*length(s) -0.1 1.1]);
grid on;
subplot(212);
plot(fsk)
title('2FSK信号');
grid on;
如输入以下指令:
fskdigital
输出波形如图8-9所示，其中0信号所对应的载波频率与码元速率相同，1信号所对应的载波频率为码元速率的两倍。
图8-9 2FSK 信号波形
3.二进制数字相位调制
一、一般原理及实现方法
绝对相移是利用载波的相位（指初相）直接表示数字信号的相移方式。二进制相移键控中，通常用相位0和180度来分别表示“0”或“1”。2PSK 已调信号的时域表达式为
t t s t s c PSK ωcos )()(2=
∑-=n
b n nT t g a t s )()(
???--+=)
1(11P P a n 概率为，概率为，
当码元宽度为载波周期的整数倍时，2PSK 信号的典型波形如图8-15所示。
图8-15 2PSK 信号的典型波形
图8-16 2PSK 调制器框图
2PSK 信号的调制方框图如图8-16示。图（a ）是产生2PSK 信号的模拟调制法框图；图（b ）是产生2PSK 信号的键控法框图。 二、MATLAB 实现
以数字信号序列10110010为例，给出产生2PSK 信号的MA TLAB 程序如下（函数文件pskdigital.m ）： function pskdigital(s,f)
%本函数实现将输入的一段二进制代码调制成相应的psk 信号输出 %s 为输入二进制码，f 为载波频率，psk 为调制后输出信号 t=0:2*pi/99:2*pi; m1=[]; c1=[]; b1=[];
s=[1 0 1 1 0 0 1 0]; f=100;
for n=1:length(s) if s(n)==0;
1 0 1 1 0 0
1
)
(t s (2t s PSK
(t) （a ）
m=-ones(1,100);
b=zeros(1,100)
else s(n)==1;
m=ones(1,100);
b=ones(1,100)
end
c=sin(f*t);
m1=[m1 m];
c1=[c1 c]
b1=[b1 b];
end
psk=c1.*m1;
subplot(211);
plot(b1)
title('原始信号');
axis([0 100*length(s) -0.2 1.1]);
subplot(212);
plot(psk);
title('PSK信号');
grid on;
如输入以下指令:
pskdigital
输出波形如图8-17所示，其中载波频率与码元速率相同。
图8-17 2PSK信号波形
4.实验内容
分别求伪随机码x=[1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0]的ASK、PSK、FSK调制。
实验三HDB3编码仿真
1设计原理及设计思路
在实际的传输系统中，并不是所有的代码电气波形都可以信道中传输。含有直流分量和较丰富的单极性基带波形就不适宜在低频传输特性差的信道中传输，因为它有可能造成信号的严重的畸变。
在传输码（或称线路吗）的结构将取决于实际信道特性和系统的工作条件。通常，传输码的结构应具有以下的特性：
（1）相应的基带信号无直流分理，且低频分量少:
（2）便于从信号中提取定时信息：
（3）信号中高频分应尽量少以节省传输频带并减少码间串扰。
（4）不受信号源统计特性影响，即能适应于信息源变化：
（5）具有内在的检错能力，传输的码型应具有一定的规律性，以便利用这一规律性进行宏观监测：
（6）编译码设备要尽可能简单，等等。
满足以上特性的传输码型种类繁多，这里使用HDB3。
要了解HDB3码的编码规则，首先要知道AMI码的构成规则，AMI码就是把单极性脉冲序列中相邻的“1”码(即正脉冲)变为极性交替的正、负脉冲。将“0”码保持不变，把“1”码变为+1、-1交替的脉冲。如：
AMI码：-10000 +10000-1 +10000-1 +1
HBD3码（3nd Order High Density Bipolar）的全称是三阶高密度双极性码，它是AMI 码的一种改进型，改进目的是为了保持AMI码的优点而克服其缺点，使连“0”个数不超过3个。其编码规则：
（1）检查消息码中连“0”的个数。当连“0”数目小于等于3时，HBD3码与AMI码一样（“1”交替的变换为“+1”和“-1”，“0”保持不变）。
（2）当连“0”数目超过3时，将每4个连“0”化作一小节，定义为“B00V"称为破坏节，其中V称为破坏脉冲，而B称为调节脉冲；
（3）V与前一个相邻的非“0”脉冲的极性相同（这破坏了极性交替的规则，所以V 称破坏脉冲），并且要求相邻的V码之间极性必须交替。V的取值为“+1”或“-1”；
（4）B的取值可选0、+1或-1，，以使V同时满足（3）中的两个要求；
（5）V码后面的传号码极性也要交替。例如：
消息码：1 000 0 1 000 0 1 1 000 0 000 0 1 1
AMI码：-1 000 0 +1 000 0 -1+1 000 0 000 0 -1+1
HDB3码：-1 000-V +1 000+V -1+1-B00-V +B00+V -1+1
其中的±B脉冲和±V脉冲与±1脉冲波形相同，用V或B表示的目的是为了示意其中的该非“0”码是由原信码的“0”变换而来的。
当相邻两个V码之间有奇数个“1”码时，能保证V码满足（3）的要求，B取“0”；当相邻两个V码之间有偶数个“1”码时，不能保证V码极性交替，B取“+1”或“-1”，B 码的符号与前相邻“1”相反，而其后面的V码与B码极性相同。
2程序流程图
实验编码原理框图如下所示：
（1）编码框图
译码规则：
在接收端，将接收到的HDB3码序列恢复为原输入二进制数字信息序列的过程称为译码。
对HDB3码而言，译码就是找到编码时插入的特殊序列并将它恢复为0000。根据编码原则，HDB3的译码可分为三个步骤：
（1）根据“V”的极性特点，找出特殊序列。由于编码时，每个“V”的极性都与其前一个“1”码的极性相同，所以，在接收序列中一旦出现连续两个同极性码时，两个同极性码的后一个即为“V”，此“V”与其前的三位码就是一个特殊序列；
（2）将所有的特殊序列都恢复为“0000”；
（3）将正、负脉冲都恢复为“1”码，零电平恢复为“0”码。
下图是译码的框图：
（4）译码框图
3参考程序源代码
xn=[ 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1];% 输入单极性码
yn=xn;% 输出yn初始化
num=0;% 计数器初始化
for k=1:length(xn)
if xn(k)==1
num=num+1; % "1"计数器
if num/2 == fix(num/2) % 奇数个1时输出-1,进行极性交替
yn(k)=1;
else
yn(k)=-1;
end
end
end
% HDB3编码
num=0; % 连零计数器初始化
yh=yn; % 输出初始化
sign=0; % 极性标志初始化为0
V=zeros(1,length(yn));% V脉冲位置记录变量
B=zeros(1,length(yn));% B脉冲位置记录变量
for k=1:length(yn)
if yn(k)==0
num=num+1; % 连“0”个数计数
if num==4 % 如果4连“0”
num=0; % 计数器清零
yh(k)=1*yh(k-4);
% 让0000的最后一个0改变为与前一个非零符号相同极性的符号 V(k)=yh(k); % V脉冲位置记录
if yh(k)==sign % 如果当前V符号与前一个V符号的极性相同
yh(k)=-1*yh(k); % 则让当前V符号极性反转,以满足V符号间相互极性反转要求 yh(k-3)=yh(k); % 添加B符号,与V符号同极性
B(k-3)=yh(k); % B脉冲位置记录
V(k)=yh(k); % V脉冲位置记录
yh(k+1:length(yn))=-1*yh(k+1:length(yn));
% 并让后面的非零符号从V符号开始再交替变化
end
sign=yh(k); % 记录前一个V符号的极性
end
else
num=0; % 当前输入为“1”则连“0”计数器清零
end
end % 编码完成
re=[xn',yn',yh',V',B']; % 结果输出: xn AMI HDB3 V&B符号
% HDB3解码
input=yh; % HDB3码输入
decode=input; % 输出初始化
sign=0; % 极性标志初始化
for k=1:length(yh)
if input(k) ~= 0
if sign==yh(k) % 如果当前码与前一个非零码的极性相同
decode(k-3:k)=[0 0 0 0];% 则该码判为V码并将*00V清零
end
sign=input(k); % 极性标志
end
end
decode=abs(decode); % 整流
error=sum([xn'-decode']); % 解码的正确性检验,作图
subplot(3,1,1);stairs([0:length(xn)-1],xn);axis([0 length(xn) -2 2]);
subplot(3,1,2);stairs([0:length(xn)-1],yh);axis([0 length(xn) -2 2]);
subplot(3,1,3);stairs([0:length(xn)-1],decode);axis([0 length(xn) -2 2]);
4.实验内容
求以下4种数据的HDB3码，前3种数据不少于20位。
1.全1码
2.全0码(全0码第一位数据为1，后面全为0)
3.1000码
4.31位伪随机码x=[1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0]
通信原理实验报告
作者: 日期:
通信原理实验报告 实验名称：实验一—数字基带传输系统的—MATLAB方真 实验二模拟信号幅度调制仿真实验班级：10通信工程三班_________ 学号：2010550920 ________________ 姓名：彭龙龙______________
指导老师：王仕果______________
实验一数字基带传输系统的MATLA仿真 一、实验目的 1、熟悉和掌握常用的用于通信原理时域仿真分析的MATLAB函数； 2、掌握连续时间和离散时间信号的MATLAB产生； 3、牢固掌握冲激函数和阶跃函数等函数的概念，掌握卷积表达式及其物理意义，掌握卷积的计算方法、卷积的基本性质； 4、掌握利用MATLAB计算卷积的编程方法，并利用所编写的MATLAB程序验证卷积的常用基本性质； 5、掌握MATLAB描述通信系统中不同波形的常用方法及有关函数，并学会利用MATLAB求解系统功率谱，绘制相应曲线。 基本要求：掌握用MATLAB描述连续时间信号和离散时间信号的方法，能够编写 MATLAB程序，实现各种常用信号的MATLA实现，并且以图形的方式再现各种信号的波形。 二、实验内容 1、编写MATLAB程序产生离散随机信号 2、编写MATLAB程序生成连续时间信号 3、编写MATLAB程序实现常见特殊信号 三、实验原理 从通信的角度来看，通信的过程就是消息的交换和传递的过程。而从数学的角度来看，信息从一地传送到另一地的整个过程或者各个环节不外乎是一些码或信号的交换过程。例如信源压缩编码、纠错编码、AMI编码、扰码等属于码层次上的变换，而基带成形、滤波、调 制等则是信号层坎上的处理。码的变换是易于用软件来仿真的。要仿真信号的变换，必须解 决信号与信号系统在软件中表示的问题。 3.1信号及系统在计算机中的表示 3.1.1时域取样及频域取样 一般来说，任意信号s(t)是定义在时间区间(-R, +R)上的连续函数，但所有计算机的CPU都只能按指令周期离散运行，同时计算机也不能处理( -R, + R)这样一个时间段。 为此将把s(t)按区间T, T截短为 2 2 S T(t)，再对S T(t)按时间间隔△ t均匀取样，得到取样 点数为: 仿真时用这个样值集合来表示信号 T Nt t s(t)。显然△ t反映了仿真系统对信号波形的分辨 率， (3-1) △ t越小则仿真的精确度越高。据通信原理所学，信号被取样以后，对应的频谱时频率的周期函数，其重复周期是—。如果信号的最高频率为f H，那么必须有f H W 丄才能保证不发 t 2 t 生频域混叠失真。设 1 B s 2 t 则称B s为仿真系统的系统带宽。如果在仿真程序中设定的采样间隔是△ (3-2) t,那么不能用
通信原理实验 辽宁大学信息学院 2005年5月
目录 实验一数字基带信号实验 (AMI/HDB3) (3) 实验二数字调制实验 (7) 实验三模拟锁相环与载波同步实验 (11) 实验四数字解调实验 (14) 实验五全数字锁相环与位同步实验 (18) 实验六帧同步实验 (22) 实验七数字基带通信系统实验 (25) 实验八2DPSK、2FSK通信系统实验 (29) 实验九AM调制解调通信系统实验 (30) 实验十PAM调制解调实验 (33) 实验十一PCM编译码实验 (36) 实验十二ADPCM编译码实验 (42) 实验十三CVSD调制解调实验 (47) 实验十四话音信号多编码通信系统实验 (51)
实验十五码型变换实验（CPLD开放模块实验） (53) 实验十六时分复用实验（CPLD开放模块实验） (56) 实验十七计算机通信实验（CPLD开放模块实验） (59) 实验十八5B6B编译码实验（CPLD开放模块实验）……………………………… 61 实验一数字基带信号实验 一、实验目的 1、了解单极性码、双极性码、归零码、不归零码等基带信号波形特点。 2、掌握AMI、HDB3的编码规则。 3、掌握从HDB3码信号中提取位同步信号的方法。 4、掌握集中插入帧同步码时分复用信号的帧结构特点。 5、了解HDB3（AMI）编译码集成电路CD22103。 二、实验内容 1、用示波器观察单极性非归零码（NRZ）、传号交替反转码（AMI）、三阶高密度双极性码（HDB3）、整流后的AMI码及整流后的HDB3码。 2、用示波器观察从HDB3码中和从AMI码中提取位同步信号的电路中有关波形。 3、用示波器观察HDB3、AMI译码输出波形。 三、基本原理 本实验使用数字信源模块、HDB3编译码模块和可编程逻辑器件模块。 1、数字信源 本模块是整个实验系统的发终端，其原理方框图如图1-1所示。本单元产生NRZ信号，信号码速率约为170.5KB，帧结构如图1-2所示。帧长为24位，其中首位无定义，第2位
通信原理课程设计报告
一. 2DPSK基本原理 1.2DPSK信号原理 2DPSK方式即是利用前后相邻码元的相对相位值去表示数字信息的一种方式。现假设用Φ表示本码元初相与前一码元初相之差，并规定：Φ＝0表示0码，Φ＝π表示1码。则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如2PSK信号是用载波的不同相位直接去表示相应的数字信号而得出的，在接收端只能采用相干解调，它的时域波形图如图2.1所示。 图1.1 2DPSK信号 在这种绝对移相方式中，发送端是采用某一个相位作为基准，所以在系统接收端也必须采用相同的基准相位。如果基准相位发生变化，则在接收端回复的信号将与发送的数字信息完全相反。所以在实际过程中一般不采用绝对移相方式，而采用相对移相方式。 定义?Φ为本码元初相与前一码元初相之差，假设： ?Φ=0→数字信息“0”； ?Φ=π→数字信息“1”。 则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如下： 数字信息： 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1
DPSK信号相位：0 π π 0 π π 0 π 0 0 π 或：π 0 0 π 0 0 π 0 π π 0 2. 2DPSK信号的调制原理 一般来说，2DPSK信号有两种调试方法，即模拟调制法和键控法。2DPSK 信号的的模拟调制法框图如图1.2.1所示，其中码变换的过程为将输入的单极性不归零码转换为双极性不归零码。 图1.2.1 模拟调制法 2DPSK信号的的键控调制法框图如图1.2.2所示，其中码变换的过程为将输入的基带信号差分，即变为它的相对码。选相开关作用为当输入为数字信息“0”时接相位0，当输入数字信息为“1”时接pi。 图1.2.2 键控法调制原理图 码变换相乘 载波 s(t)e o(t)
实验一：抽样定理实验 一、实验目的 1、熟悉TKCS—AS型通信系统原理实验装置； 2、熟悉用示波器观察信号波形、测量频率与幅度； 3、验证抽样定理； 二、实验预习要求 1、复习《通信系统原理》中有关抽样定理的内容； 2、阅读本实验的内容，熟悉实验的步骤； 三、实验原理和电路说明 1、概述 在通信技术中为了获取最大的经济效益，就必须充分利用信道的传输能力，扩大通信容量。因此，采取多路化制式是极为重要的通信手段。最常用的多路复用体制是频分多路复用(FDM)通信系统和时分多路复用(TDM)通信系统。频分多路技术是利用不同频率的正弦载波对基带信号进行调制，把各路基带信号频谱搬移到不同的频段上，在同一信道上传输。而时分多路系统中则是利用不同时序的脉冲对基带信号进行抽样，把抽样后的脉冲信号按时序排列起来，在同一信道中传输。 利用抽样脉冲把一个连续信号变为离散时间样值的过程称为“抽样”，抽样后的信号称为脉冲调幅(PAM)信号。在满足抽样定理的条件下，抽样信号保留了原信号的全部信息。并且，从抽样信号中可以无失真地恢复出原信号。 抽样定理在通信系统、信息传输理论方面占有十分重要的地位。数字通信系统是以此定理作为理论基础的。在工作设备中，抽样过程是模拟信号数字化的第一步。抽样性能的优劣关系到整个系统的性能指标。 作为例子，图1-1示意地画出了传输一路语音信号的PCM系统。从图中可以看出要实现对语音的PCM编码，首先就要对语音信号进行抽样，然后才能进行量化和编码。因此，抽样过程是语音信号数字化的重要环节，也是一切模拟信号数字化的重要环节。 图1-1 单路PCM系统示意图 为了让实验者形象地观察抽样过程，加深对抽样定理的理解，本实验提供了一种典型的抽样电路。除此，本实验还模拟了两路PAM通信系统，从而帮助实验者初步了解时分多路的通信方式。 2、抽样定理 抽样定理指出，一个频带受限信号m(t)如果它的最高频率为f H(即m(t)的频谱中没有f H以上的分量)，可以唯一地由频率等于或大于2f H的样值序列所决定。因此，对于一个最高频率为3400Hz的语音信号m(t)，可以用频率大于或等于6800Hz的样值序列来表示。抽样频率fs和语音信号m(t)的频谱如图1-2和图1-3所示。 由频谱可知，用截止频率为f H的理想低通滤波器可以无失真地恢复原始信号m(t)，这就说明了抽样定理的正确性。 实际上，考虑到低通滤波器特性不可能理想，对最高频率为3400Hz的语音信号，通常采用8KHz抽样频率，这样可以留出1200Hz的防卫带，见图1-4。如果fs<2f H，就会出现频谱混迭的现象，如图1-5所示。 在验证抽样定理的实验中，我们用单一频率f H的正弦波来代替实际的语音信号，采用标准抽样频率fs=8KHz，改变音频信号的频率f H，分别观察不同频率时，抽样序列和低通滤波器的输出信号，体会抽样定理的正确性。
通信原理 实验一 实 验 报 告 实验日期： 学院： 班级： 学号： 姓名： 指导老师：
实验一数字基带传输系统的MA TLAB仿真 一、实验目的 1、熟悉和掌握常用的用于通信原理时域仿真分析的MATLAB函数； 2、掌握连续时间和离散时间信号的MATLAB产生； 3、牢固掌握冲激函数和阶跃函数等函数的概念，掌握卷积表达式及其物理意义，掌握 卷积的计算方法、卷积的基本性质； 4、掌握利用MATLAB计算卷积的编程方法，并利用所编写的MA TLAB程序验证卷积的 常用基本性质； 5、掌握MATLAB描述通信系统中不同波形的常用方法及有关函数，并学会利用 MATLAB求解系统功率谱，绘制相应曲线。 基本要求：掌握用MATLAB描述连续时间信号和离散时间信号的方法，能够编写 MATLAB程序，实现各种常用信号的MA TLAB实现，并且以图形的方式再现各种信号的波形。 二、实验内容 1、编写MATLAB 程序产生离散随机信号 2、编写MATLAB 程序生成连续时间信号 3、编写MATLAB 程序实现常见特殊信号 三、实验原理 从通信的角度来看，通信的过程就是消息的交换和传递的过程。而从数学的角度来看， 信息从一地传送到另一地的整个过程或者各个环节不外乎是一些码或信号的交换过程。例如 信源压缩编码、纠错编码、AMI编码、扰码等属于码层次上的变换，而基带成形、滤波、调 制等则是信号层次上的处理。码的变换是易于用软件来仿真的。要仿真信号的变换，必须解 决信号与信号系统在软件中表示的问题。 四、实验步骤 （1）分析程序program1_1 每条指令的作用，运行该程序，将结果保存，贴在下面的空白 处。然后修改程序，将dt 改为0.2，并执行修改后的程序，保存图形，看看所得图形的效果 怎样。 dt=0.01 时的信号波形 Sinusoidal signal x(t) -2-1.5-1-0.500.51 1.52 Time t (sec) dt=0.2 时的信号波形
通信原理软件实验报告 学院：信息与通信工程学院 班级： 一、通信原理Matlab仿真实验 实验八 一、实验内容 假设基带信号为m(t)=sin(2000*pi*t)+2cos(1000*pi*t),载波频率为20kHz，请仿真出AM、DSB-SC、SSB信号，观察已调信号的波形和频谱。 二、实验原理 1、具有离散大载波的双边带幅度调制信号AM 该幅度调制是由DSB-SC AM信号加上离散的大载波分量得到，其表达式及时间波形图为： 应当注意的是，m(t)的绝对值必须小于等于1，否则会出现下图的过调制： AM信号的频谱特性如下图所示： 由图可以发现，AM信号的频谱是双边带抑制载波调幅信号的频谱加上离散的大载波分量。 2、双边带抑制载波调幅（DSB—SC AM）信号的产生 双边带抑制载波调幅信号s(t)是利用均值为0的模拟基带信号m(t)和正弦载波 c(t)相乘得到，如图所示： m(t)和正弦载波s(t)的信号波形如图所示：
若调制信号m(t)是确定的，其相应的傅立叶频谱为M(f)，载波信号c(t)的傅立叶频谱是C(f),调制信号s(t)的傅立叶频谱S(f)由M(f)和C(f)相卷积得到，因此经过调制之后，基带信号的频谱被搬移到了载频fc处，若模拟基带信号带宽为W，则调制信号带宽为2W，并且频谱中不含有离散的载频分量，只是由于模拟基带信号的频谱成分中不含离散的直流分量。 3、单边带条幅SSB信号 双边带抑制载波调幅信号要求信道带宽B=2W, 其中W是模拟基带信号带宽。从信息论关点开看，此双边带是有剩余度的，因而只要利用双边带中的任一边带来传输，仍能在接收机解调出原基带信号，这样可减少传送已调信号的信道带宽。 单边带条幅SSB AM信号的其表达式： 或 其频谱图为： 三、仿真设计 1、流程图：
通信实验指导书电气信息工程学院
目录 实验一AM调制与解调实验 (1) 实验二FM调制与解调实验 (5) 实验三ASK调制与解调实验 (8) 实验四FSK调制与解调实验 (11) 实验五时分复用数字基带传输 (14) 实验六光纤传输实验 (19) 实验七模拟锁相环与载波同步 (27) 实验八数字锁相环与位同步 (32)
实验一 AM调制与解调实验 一、实验目的 理解AM调制方法与解调方法。 二、实验原理 本实验中AM调制方法：原始调制信号为1.5V直流＋1KHZ正弦交流信号，载波为20KHZ正弦交流信号，两者通过相乘器实现调制过程。 本实验中AM解调方法：非相干解调（包络检波法）。 三、实验所需部件 调制板、解调板、示波器、计算机（数据采集设备）。 四、实验步骤 1.熟悉实验所需部件。 2.按下图接线。 3.用示波器（或计算机）分别测出上图所示的几个点的波形，并绘制于下面 各图中。 4.结合上述实验结果深入理解AM调制方法与解调方法。
实验一参考结果
实验二 FM调制与解调实验 一、实验目的 理解FM调制方法与解调方法。 二、实验原理 本实验中FM调制方法：原始调制信号为2KHZ正弦交流信号，让其通过V/F （电压/频率转换，即VCO压控振荡器）实现调制过程。 本实验中FM解调方法：鉴频法（电容鉴频＋包络检波＋低通滤波） 三、实验所需部件 调制板、解调板、示波器、计算机（数据采集设备）。 四、实验步骤 1.熟悉实验所需部件。 2.按下图接线。 3.用示波器（或计算机）分别测出上图所示的几个点的波形，并绘制于下面 各图中。 4.结合上述实验结果深入理解FM调制方法与解调方法。
信息与通信工程学院通信原理软件实验报告
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影响 2. 学会提高仿真精度的方法 二、实验原理 一般来说，任意信号s(t)是定义在时间区间(-无穷，+无穷)上的连续函数，但所有计算机的CPU 都只能按指令周期离散运行，同时计算机也不能处理这样一个时间段。为此将把s(t)按区间[-T/2 ,+T/2 ]截短为按时间间隔dert T均匀取样，得到的取样点数为N=T/dert T. 仿真时用这个样值集合来表示信号s(t)。Dert T反映了仿真系统对信号波形的分辨率，越小则仿真的精确度越高。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，其重复周期是1/t; 。如果信号的最高频率为 那么必须有 才能保证不发生频域混叠失真，这是奈奎斯特抽样定理。设 则称为仿真系统的系统带宽。如果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这的信号或系统。换句话说，就是当系统带宽一定的情况下，信号的采样频率最小不得小于2*Bs，如此便可以保证信号的不失真，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。也就是说，要保证信号的通信成功，必须要满足奈奎斯特抽样定理，如果需要观察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、实验步骤 1.将正弦波发生器模块、示波器模块、时钟模块按下图连接：
时钟设置0.01，得到的结果如下： 时钟设置0.3，以后得到的结果如下：
五、思考题 （1）观察分析两图的区别，解释其原因。 答：因为信号周期是1，而第一个图的采样周期是0.01，所以一个周期内能采样100个点，仿真出来的波形能较精确地显示成完整波形，而第二个图采样周期是0.3，所以一个周期内只有三个采样点，故信号失真了。 （2）将示波器的控制时钟的period的参数改为0.5，观察仿真结果，分析其原因。 结果如下：
实验一常用信号的表示 【实验目的】 掌握使用MATLAB的信号工具箱来表示常用信号的方法。 【实验环境】 装有MATLAB6.5或以上版本的PC机。 【实验内容】 1. 周期性方波信号square 调用格式：x=square(t,duty) 功能：产生一个周期为2π、幅度为1 ±的周期性方波信号。其中duty表示占空比，即在信号的一个周期中正值所占的百分比。 例1：产生频率为40Hz，占空比分别为25%、50%、75%的周期性方波。如图1-1所示。 clear; % 清空工作空间内的变量 td=1/100000; t=0:td:1; x1=square(2*pi*40*t,25); x2=square(2*pi*40*t,50); x3=square(2*pi*40*t,75); % 信号函数的调用subplot(311); % 设置3行1列的作图区，并在第1区作图plot(t,x1); title('占空比25%'); axis([0 0.2 -1.5 1.5]); % 限定坐标轴的范围 subplot(312); plot(t,x2); title('占空比50%'); axis([0 0.2 -1.5 1.5]); subplot(313); plot(t,x3); title('占空比75%'); axis([0 0.2 -1.5 1.5]);
图1-1 周期性方波 2. 非周期性矩形脉冲信号rectpuls 调用格式：x=rectpuls(t,width) 功能：产生一个幅度为1、宽度为width、以t=0为中心左右对称的矩形波信号。该函数横坐标范围同向量t决定，其矩形波形是以t=0为中心向左右各展开width/2的范围。Width 的默认值为1。 例2：生成幅度为2，宽度T=4、中心在t=0的矩形波x(t)以及x(t-T/2)。如图1-2所示。 t=-4:0.0001:4; T=4; % 设置信号宽度 x1=2*rectpuls(t,T); % 信号函数调用 subplot(121); plot(t,x1); title('x(t)'); axis([-4 6 0 2.2]); x2=2*rectpuls(t-T/2,T); % 信号函数调用
AM调制和解调的仿真原理：1）AM调制的原理是，发射信号的一侧将信号加到高频振荡上，然后通过天线发射出去。在此，高频振荡波是载波信号，也称为载波。调幅是通过调制信号来控制高频载波的幅度，直到其随调制信号线性变化。在线性调制系列中，第一幅度调制是全幅度调制或常规幅度调制，称为am。在频域中，调制频谱是基带调制信号频谱的线性位移；在时域中，调制包络与调制信号波形具有线性关系。设正弦载波为：C（T）= ACOS （WCT +φ0），其中a为载波幅度；WC是载波角频率；φ0是载波的初始相位（通常假设φ0 = 0）。调制信号（基带信号）为m（T）。根据调制的定义，幅度调制信号（调制信号）通常可以表示为：如果调制信号M（T）的频谱为m（W），则SM（T）= am（T）cos（WCT），则调制信号的频谱SM（T）：SM（W）= a [M（W + WC）+ m（w﹥6 ﹣1wc）] /22。从高频调制信号中恢复调制信号的过程称为解调。）也称为检测。对于幅度调制信号，解调是从幅度变化中提取调制信号的过程。解调是调制的逆过程。产品类型的同步检波器可用于解调振幅。可以将调制信号与本地恢复载波信号相乘，并且可以通过低通滤波来获得解调信号。下图显示了AM解调的原理：原理图和仿真结果：参数设置：正弦波WAVE1和正弦波WAVE2
模块分别在发送器和接收器处生成载波信号，并且角频率ωC设置为60 rad / s，并且调幅系数为1；调制信号M（T）由正弦波模块产生，为正弦波信号，角频率为5rad / s，幅度为1V。直流分量A0恒定。低通滤波器模块的截止频率设置为6rad / s。承运人：sin60t;调制信号：sin（5T）sin（60t）2 2. B DSB调制和解调模拟调制原理：在幅度调制的一般模型中，如果滤波器是全通网络（= 1），则滤波器中没有DC分量。调制信号，则输出调制信号是没有载波分量（DSB）的双边带调制信号。当源信号的极性改变时，调制信号的相位将突然改变π。SDSB （T）= m（T）coswct调制的目的是将调制信号的频谱移动到所需位置，从而提高系统信息传输的有效性和可靠性。DSB调制原理的框图如图4-3所示：图1：DSB信号本质上是基带信号和载波的乘法，而卷积在频域中。表达式为：调制后，s DSB（W）= [M（W + WC）+ m （W？6？1 WC）] / 2（1），已调制信号的带宽变为原始基带信号带宽的两倍：模拟基带信号的带宽为W。则调制信号的带宽为2W；（2）在调制信号中没有离散的载波频率分量，因为原始的模拟基带信号不包含离散的DC分量。（3）（4）某个信号的频谱或随机信号的功率谱是基带信号的频谱/功率谱的线性位移。因此，它称为线性调制。解调原理：DSB只能进
《通信原理》实验讲义 2012年2月
目录 实验一AM调制解调通信系统实验 (3) 实验二HDB3编译码实验 (14) 实验三2ASK、2FSK数字解调实验 (17)
实验一 AM 调制解调通信系统实验 一、 实验目的： 1、掌握集成模拟乘法器的基本工作原理； 2、掌握集成模拟乘法器构成的振幅调制电路的工作原理及特点； 3、学习调制系数m 及调制特性(m~Uωm )的测量方法，了解m<1 和m=1及 m>1时调幅波的波形特点。 4、掌握用集成电路实现同步检波的方法。 二、 预习要求： 1、预习幅度调制器的有关知识； 2、认真阅读实验指导书，分析实验电路中用MC1496乘法器调制的工作原理， 并分析计算各引脚的直流电压； 3、了解调制系数m 的意义及测量方法； 4、分析全载波调幅信号的特点； 5、了解实验电路中各元件作用。 6、复习用集成模拟乘法器构成的同步检波器的工作原理； 7、了解实验电路中各元件作用； 8、了解检波器电压传输系数Kd 的意义及测量方法 三、实验电路说明： （A ）幅度调制系统原理及抗噪性能 一、调制、解调方法 用滤波器产生AM 、DSB 、SSB 、VSB 信号方法。 AM: A+m(t) DSB,VSB,SSB: m(t) m(t)=0f L — f H )f (M )t (m F ?→? )f (M )f (A 2)t (m A 0F +?→? +δπ ()()[]c c F c f f f f )f (C t cos -++=?→? δδπω ()()[]c c F f f M f f M 2 1 )f (S )t (S -++=?→? ()()[]c c F f f M f f M )f (H 2 1)f (Sm )t (Sm -++=?→?
通信原理实验报告 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT
实验一常用信号的表示 【实验目的】 掌握使用MATLAB的信号工具箱来表示常用信号的方法。 【实验环境】 装有或以上版本的PC机。 【实验内容】 1. 周期性方波信号square 调用格式：x=square(t,duty) 功能：产生一个周期为2π、幅度为1±的周期性方波信号。其中duty表示占空比，即在信号的一个周期中正值所占的百分比。 例1：产生频率为40Hz，占空比分别为25%、50%、75%的周期性方波。如图1-1所示。 clear; % 清空工作空间内的变量 td=1/100000; t=0:td:1; x1=square(2*pi*40*t,25); x2=square(2*pi*40*t,50); x3=square(2*pi*40*t,75); % 信号函数的调用 subplot(311); % 设置3行1列的作图区，并在第1区作图 plot(t,x1); title('占空比25%'); axis([0 ]); % 限定坐标轴的范围 subplot(312); plot(t,x2); title('占空比50%'); axis([0 ]); subplot(313); plot(t,x3);
title('占空比75%'); axis([0 ]); 图1-1 周期性方波 2. 非周期性矩形脉冲信号rectpuls 调用格式：x=rectpuls(t,width) 功能：产生一个幅度为1、宽度为width、以t=0为中心左右对称的矩形波信号。该函数横坐标范围同向量t决定，其矩形波形是以t=0为中心向左右各展开width/2的范围。Width 的默认值为1。 例2：生成幅度为2，宽度T=4、中心在t=0的矩形波x(t)以及x(t-T/2)。如图1-2所示。 t=-4::4; T=4; % 设置信号宽度x1=2*rectpuls(t,T); % 信号函数调用 subplot(121); plot(t,x1);
通信原理实验报告 实验名称：数字信号的基带传输 一．实验目的 （1）理解无码间干扰数字基带信号的传输； （2）掌握升余弦滚降滤波器的特性；
（3）通过时域、频域波形分析系统性能。 二、仿真环境 SystemView 仿真软件 三、实验原理 （1）数字基带传输系统的基本结构 它主要由信道信号形成器、信道、接收滤滤器和抽样判决器组成。为了保证系统可靠有序地工作，还应有同步系统。 1.信道信号形成器 把原始基带信号变换成适合于信道传输的基带信号，这种变换主要是通过码型变换和波形变换来实现的。 2.信道 是允许基带信号通过的媒质，通常为有线信道，信道的传输特性通常不满足无失真传输条件，甚至是随机变化的。另外信道还会进入噪声。 3.接收滤波器 滤除带外噪声，对信道特性均衡，使输出的基带波形有利于抽样判决。 4.抽样判决器 在传输特性不理想及噪声背景下，在规定时刻（由位定时脉冲控制）对接收滤波器的输出波形进行抽样判决，以恢复或再生基带信号。而用来抽样的位定时脉冲则依靠同步提取电路从接收信号中提取。 (2) 奈奎斯特第一准则 奈奎斯特准则提出：只要信号经过整形后能够在抽样点保持不变， 即使其波形已经发生了变化，也能够在抽样判决后恢复原始的信号， 因为信息完全恢复携带在抽样点幅度上。 奈奎斯特准则要求在波形成形输入到接收端的滤波器输出的整个 传送过程传递函数满足： 令k′=j -k ， 并考虑到k′也为整数，可用k 表示： 在实际应用中，理想低通滤波器是不可能实现的，升余弦滤波器 是在实际中满足无码间干扰传输的充要条件，已获得广泛应用的滤波 器。 升余弦滤波器满足的传递函数为： ???=+-0)(1])[(0或其它常数t T k j h b k j k j ≠=???=+0 1)(0t kT h b 00≠=k k
通信原理 实 验 报 告
实验一 数字基带信号实验(AMI/HDB3) 一、 实验目的 1、了解单极性码、双极性码、归零码、不归零码等基带信号波形特点 2、掌握AMI 、HDB 3的编码规则 3、掌握从HDB 3码信号中提取位同步信号的方法 4、掌握集中插入帧同步码时分复用信号的帧结构特点 5、了解HDB 3（AMI ）编译码集成电路CD22103 二、 实验内容 1、用示波器观察单极性非归零码（NRZ ）、传号交替反转码（AMI ）、三阶高密度 双极性码（HDB 3）、整流后的AMI 码及整流后的HDB 3码 2、用示波器观察从HDB 3/AMI 码中提取位同步信号的波形 3、用示波器观察HDB 3、AMI 译码输出波形 三、 基本原理 本实验使用数字信源模块（EL-TS-M6）、AMI/HDB 3编译码模块（EL-TS-M6）。 BS S5S4S3S2S1 BS-OUT NRZ-OUT CLK 并 行 码 产 生 器 八选一 八选一八选一分 频 器 三选一 NRZ 抽 样 晶振 FS 倒相器 图1-1 数字信源方框图 010×0111××××××××× ×××××××数据2 数据1 帧同步码 无定义位 图1-2 帧结构 四、实验步骤 1、 熟悉信源模块和HDB3/AMI 编译码模块的工作原理。 2、 插上模块（EL-TS-M6），打开电源。用示波器观察数字信源模块上的各种信号波形。 用FS 作为示波器的外同步信号，进行下列观察： （1） 示波器的两个通道探头分别接NRZ-OUT 和BS-OUT ，对照发光二极管的发光状态，判断数字信源单元是否已正常工作（1码对应的发光管亮，0码对应的发光管熄）；
成绩 西安邮电大学 《通信原理》软件仿真实验报告 实验名称：实验三模拟调制系统——AM系统院系：通信与信息工程学院 专业班级：通工 学生姓名： 学号：（班内序号） 指导教师： 报告日期：2013年5月15日
实验三模拟调制系统——AM系统 ●实验目的： 1、掌握AM信号的波形及产生方法； 2、掌握AM信号的频谱特点； 3、掌握AM信号的解调方法； 4*、掌握AM系统的抗噪声性能。 ●仿真设计电路及系统参数设置： 图1 模拟调制系统——AM系统仿真电路 建议时间参数：No. of Samples = 4096；Sample Rate = 20000Hz 1、记录调制信号与AM信号的波形和频谱； 调制信号为正弦信号，Amp= 1V，Freq=200Hz； 直流信号Amp = 2V； 余弦载波Amp = 1V，Freq= 1000Hz； 频谱选择|FFT|； 2、采用相干解调，记录恢复信号的波形和频谱； 接收机模拟带通滤波器Low Fc = 750Hz，Hi Fc = 1250Hz，极点个数6；接收机模拟低通滤波器Fc = 250Hz，极点个数为9；
3、采用包络检波，记录恢复信号的波形和频谱； 接收机包络检波器结构如下： 其中图符0为全波整流器Zero Point = 0V； 图符1为模拟低通滤波器Fc = 250Hz，极点个数为9； 4、在接收机模拟带通滤波器前加入高斯白噪声； 建议Density in 1 ohm = 0.00002W/Hz； 观察并记录恢复信号波形和频谱的变化； 5*、改变高斯白噪声的功率谱密度，观察并记录恢复信号的变化。 仿真波形及实验分析： 1、记录调制信号与AM信号的波形和频谱； 图1-1 调制信号波形 图1-2 AM已调信号波形
通信原理实验讲义 实验一信号发生器系统实验 一、实验目的 1．了解多种时钟信号的产生方法。 2．掌握用数字电路产生伪随机序列码的实现方法。 3．了解PCM编码中的收、发帧同步信号的产生过程。 二、实验器材 1．双踪示波器一台 2．通信系统原理综合实验箱一台 三、实验原理 信号发生器原理框图如图所示，包括以下电路： 1．内时钟信号源 2．多级分频及脉冲编码调制系统收发帧同步信号产生电路 3．伪随机序列码产生电路 4．简易正弦信号发生器电路组成 四、实验内容和步骤 1．按下开关K2和K100,接通交流电源，相应的的发光二极管D2和D101亮，使电路工作。2．用内时钟信号源产生的信号作为总时钟输入，即把K101的①脚和②脚连接，分别分析各级分频电原理图并理解其工作过程，并测出各测量点TP101-TP104的波形。 3．观察简易正弦波信号时，按下K1和K4，相应的的发光二极管D5和D8亮。在测量TP105和TP106的波形时，应注意简易信号源频率选择开关K102的的作用： K102①-②：频率为2KHz K102②-③：频率为1KHz
K102④-⑤：频率为4KHz 同时注意调节W101 ,W102两个电位器观察输出波形的变化。 4．分析伪随机码发生器的工作原理。伪随机码时钟和伪随机码PN都受CPU控制，观察时钟不同时的输出波形： 1）顺序按下RESET，START，FSK，测量TP107和TP108的波形并记录。 2）顺序按下RESET，START，PSK，测量TP107和TP108的波形并记录。 5．在分析和测试PCM编码译码电路中使用的8KHz窄脉冲作收发分频同步信号时，先分析该电路的各点工作波形与时序关系，然后画出波形图，并用示波器对各个测试点进行测试，并作详细的分析验证。 五、实验报告要求和思考题 1．分析实验电路的工作原理，叙述其工作过程。 2．根据实验记录画出各测量点波形。 3．时钟信号的分频电路能否用其他方法产生，要求电路尽量简单清楚。有哪些方法？画出原理图。 4．理解并分析正弦信号发生器电路后，使试用其他方法产生正弦信号。举例说明并画出电原理图。
通信原理实验报告 一．实验目的 熟悉掌握MATLAB软件的应用，学会对一个连续信号的频谱进行仿真，熟悉sigexpand(x2,ts2/ts1)函数的意义和应用，完成抽样信号对原始信号的恢复。 二．实验内容 设低通信号x（t）=cos(4pi*t)+1.5sin(6pi*t)+0.5cos(20pi*t); (1)画出该低通信号的波形 (2)画出抽样频率为fs=10Hz（亚采样）、20Hz（临界采样）、50Hz（过采样）的抽样序列 (3)抽样序列恢复出原始信号 (4)三种抽样频率下，分别分析对比模拟信号、离散采样信号、恢复信号的时域波形的差异。 原始信号与恢复信号的时域波形之差有何特点？有什么样的发现和结论？ (5)三种抽样频率下，分别分析对比模拟信号、离散采样信号、恢复信号的频域特性的差异。 原始信号与恢复信号的频域波形之差有何特点？有什么样的发现和结论？ 实验程序及输出结果 clear; close all; dt=0.05; t=-2:dt:2 x=cos(4*pi*t)+1.5*sin(6*pi*t)+0.5*cos(20*pi*t); N=length(t); Y=fft(x)/N*2; fs=1/dt; df=fs/(N-1); f=(0:N-1)*df; subplot(2,1,1) plot(t,x) title('抽样时域波形') xlabel('t') grid; subplot(2,1,2) plot(f,abs(Y)); title('抽样频域信号 |Y|'); xlabel('f'); grid;
定义sigexpand函数 function[out]=sigexpand(d,M) N=length(d); out=zeros(M,N); out(1,:)=d; out=reshape(out,1,M*N); 频域时域分析fs=10Hz clear; close all; dt=0.1; t0=-2:0.01:2 t=-2:dt:2 ts1=0.01 x0=cos(4*pi*t0)+1.5*sin(6*pi*t0)+0.5*cos(20*pi*t0); x=cos(4*pi*t)+1.5*sin(6*pi*t)+0.5*cos(20*pi*t); B=length(t0); Y2=fft(x0)/B*2; fs2=1/0.01; df2=fs2/(B-1); f2=(0:B-1)*df2; N=length(t); Y=fft(x)/N*2;
实验报告 哈尔滨工程大学教务处制
实验一基带码型仿真 （一）单、双极性归零码仿真 一、实验原理 1.1归零码 归零码，是信号电平在一个码元之内都要恢复到零的编码方式，它包括曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码两种编码方式。 1.2单、双极性归零码 对于传输数字信号来说，最常用的方法是用不同的电压电平来表示两个二进制数字，即数字信号由矩形脉冲组成。 A)单极性不归零码，无电压表示”0”，恒定正电压表示”1”，每个码元时间的中间点是采样时间，判决门限为半幅电平。 单极性归零码（RZ）即是以高电平和零电平分别表示二进制码1 和0，而且在发送码1 时高电平在整个码元期间T 只持续一段时间τ，其余时间返回零电平．在单极性归零码中，τ/T 称为占空比．单极性归零码的主要优点是可以直接提取同步信号，因此单极性归零码常常用作其他码型提取同步信号时的过渡码型．也就是说其他适合信道传输但不能直接提取同步信号的码型，可先变换为单极性归零码，然后再提取同步信号 B)双极性不归零码，”1”码和”0”码都有电流，”1”为正电流，”0”为负电流，正和负的幅度相等，判决门限为零电平。 双极性归零码是二进制码0 和1 分别对应于正和负电平的波形的编码，在每个码之间都有间隙产生．这种码既具有双极性特性，又具有归零的特性．双极性归零码的特点是：接收端根据接收波形归于零电平就可以判决1 比特的信息已接收完毕，然后准备下一比特信息的接收，因此发送端不必按一定的周期发送信息．可以认为正负脉冲的前沿起了起动信号的作用，后沿起了终止信号的作用．因此可以经常保持正确的比特同步．即收发之间无需特别的定时，且各符号独立地构成起止方式，此方式也叫做自同步方式．由于这一特性，双极性归零码的应用十分广泛。 1.3 功率谱密度 求信号的功率谱，功率谱= 信号的频率的绝对平方/ 传输序列的持续时间，求得的 功率谱进行单位换算以dB值表示
实验一信号源实验 一、实验目的 1、了解通信系统的一般模型及信源在整个通信系统中的作用。 2、掌握信号源模块的使用方法。 二、实验内容 1、对应液晶屏显示，观测DDS信源输出波形。 2、观测各路数字信源输出。 3、观测正弦点频信源输出。 4、模拟语音信源耳机接听话筒语音信号。 三、实验仪器 1、信号源模块一块 2、20M双踪示波器一台 四、实验原理 信号源模块大致分为DDS信源、数字信源、正弦点频信源和模拟语音信源几部分。 1、DDS信源 DDS直接数字频率合成信源输出波形种类、频率、幅度及方波B占空比均可通过“DDS信源按键”调节（具体的操作方法见“实验步骤”），并对应液晶屏显示波形信息。 正弦波输出频率范围为1Hz～200KHz，幅度范围为200mV～4V。 三角波输出频率范围为1Hz～20KHz，幅度范围为200mV～4V。 锯齿波输出频率范围为1Hz～20KHz，幅度范围为200mV～4V。 方波A输出频率范围为1Hz～50KHz，幅度范围为200mV～4V，占空比50％不变。 方波B输出频率范围为1Hz～20KHz，幅度范围为200mV～4V，占空比以5％步进可调。 输出波形如下图1-1所示。
正弦波：1Hz-200KHz 三角波：1Hz－20KHz 锯齿波：1Hz－20KHz 方波A：1Hz－50KHz(占空比50％) 方波B：1Hz－20KHz（占空比0％－100％可调） 图1-1 DDS信源信号波形 2、数字信源 （1）数字时钟信号 24.576M：钟振输出时钟信号，频率为24.576MHz。 2048K：类似方波的时钟信号输出点，频率为2048 KHz。64K：方波时钟信号输出点，频率为64 KHz。 32K：方波时钟信号输出点，频率为32KHz。 8K：方波时钟信号输出点，频率为8KHz。 输出时钟如下图1-2所示。
通信原理仿真实验报告 实验一 功率谱密度 1.1功率谱密度简介 平稳过程的任何一个非零样本函数的持续时间为无限长，显然都不满足绝对可积和总能量有限的条件。因此，它的傅里叶变换不存在即没有频谱函数。所以我们用功率谱密度来表述其频谱特性。 随机过程的任一实现是一个确定的功率型信号。而对于任意的确定功率信号f(t)，它的功率谱密度为： 2 ()()lim T f T F P T ωω→∞ = 式中，()T F ω是f(t)的截短函数() T f t 对应的频谱函数。f(t)是平稳随机过程() t ξ的一个实现。而随机过程某一个实现的功率谱密度不能作为过程的功率谱密度。过程的功率谱密度应该看作是任一实现的功率谱密度的统计平均，即 2 () ()[()]lim T f T E F P E P T ξωωω→∞ == 虽然该式给出了平稳随机过程的功率谱密度，但我们通常都不利用这个式子来计算功率谱。我们知道，确知的非周期功率信号的自相关函数与功率谱密度是一对傅里叶变换。对于平稳随机过程，也有类似的关系，即 ()()j P R e d ωτ ξωττ ∞ --∞=?和 1 ()()2j R P e d ωτ ξτωωπ ∞ -∞ = ? 对于平稳随机过程我们通常先求出其自相关函数再利用上式求出其功率谱密度。 1.2实验要求 ? 1.了解平稳随机信号功率谱的概念及计算方法 ? 2.仿真不同占空比，等概、非等概双极性矩形随机信号的归一化功率谱密度 ? 3.分析不同信号（不同占空比，等概非等概）所包含的频谱分量，有无直流 分量和定时分量信息 1.3实验 1、随机的脉冲序列没有确定的频谱函数，所以只能用功率谱来描述它的频谱特征。随机序列的功率谱密度可能包含连续谱和离散谱，其中连续谱可以确定随机序列的带宽，离散谱可以确定随机序列是否包含直流分量和定时分量。 2、仿真图形
中南大学《通信原理》 实验设计报告 学院： 专业班级： 姓名： 学号： 指导老师： 设计时间：
目录 第一部分硬件部分实验报告 实验一：模拟锁相环与载波同步 (1) 实验五：数字锁相环与位同步 (6) 实验六：帧同步 (13) 实验七：时分复用数字基带通信系统 (17) 第二部分实验设计部分 设计任务与要求 (22) 方案设计与论证 (22) 源程序与仿真结果 (24) 系统性能分析 (29) 程序调试 (29) 结论与心得 (30) 参考文献 (31)
第一部分硬件部分实验报告 实验一：模拟锁相环与载波同步 一、实验目的 1. 掌握模拟锁相环的工作原理，以及环路的锁定状态、失锁状态、同步带、捕捉带等基本概念。 2. 掌握用平方环法从2DPSK信号中提取相干载波的原理及模拟锁相环的设计方法。 3. 了解相干载波相位模糊现象产生的原因。 二、实验内容 1. 观察模拟锁相环的锁定状态、失锁状态及捕捉过程。 2. 观察环路的捕捉带和同步带。 3. 用平方环法从2DPSK信号中提取载波同步信号，观察相位模糊现象。 三、基本原理 通信系统中常用平方环或同相正交环（科斯塔斯环）从2DPSK信号中提取相干载波。本实验系统的载波同步提取模块用平方环，原理方框图如图3-1所示，电原理图如图3-2所示（见附录）。模块内部使用+5V、+12V、-12V电压，所需的2DPSK输入信号已在实验电路板上与数字调制单元2DPSK输出信号连在一起。 图3-1 载波同步方框图 本模块上有以下测试点及输入输出点： ? MU平方器输出测试点，VP-P＞1V ? VCO VCO输出信号测试点，VP-P＞0.2V ? Ud鉴相器输出信号测试点 ? CAR-OUT 相干载波信号输出点/测试点 图3-1中各单元与电路板上主要元器件的对应关系如下： ? 平方器 U25：模拟乘法器MC1496