数据通信原理实验指导书
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实验一编码与译码一、实验学时：2学时二、实验类型：验证型三、实验仪器：安装Matlab软件的PC机一台四、实验目的：用MA TLAB仿真技术实现信源编译码、差错控制编译码,并计算误码率。
在这个实验中我们将观察到二进制信息是如何进行编码的。
我们将主要了解：1．目前用于数字通信的基带码型2．差错控制编译码五、实验内容：1．常用基带码型（1）使用MATLAB 函数wave_gen 来产生代表二进制序列的波形,函数wave_gen 的格式是：wave_gen(二进制码元,…码型‟,Rb)此处Rb 是二进制码元速率,单位为比特/秒（bps）。
产生如下的二进制序列：>> b = [1 0 1 0 1 1];使用Rb=1000bps 的单极性不归零码产生代表b的波形且显示波形x，填写图1-1：>> x = wave_gen(b,…unipolar_nrz‟,1000);>> waveplot(x)（2）用如下码型重复步骤（1）（提示：可以键入“help wave_gen”来获取帮助），并做出相应的记录：a 双极性不归零码b 单极性归零码c 双极性归零码d 曼彻斯特码(manchester)x 10-3x 10-3x 10-3x 10-32．差错控制编译码（1） 使用MATLAB 函数encode 来对二进制序列进行差错控制编码, 函数encode 的格式是：A ．code = encode(msg,n,k,'linear/fmt',genmat)B ．code = encode(msg,n,k,'cyclic/fmt',genpoly)C ．code = encode(msg,n,k,'hamming/fmt',prim_poly)其中A ．用于产生线性分组码，B ．用于产生循环码，C ．用于产生hamming 码，msgx 10-3图1-5曼彻斯特码图1-1 单极性不归零码 图1-3单极性归零码 图1-4双极性归零码图1-2双极性不归零码为待编码二进制序列，n为码字长度，k为分组msg长度，genmat为生成矩阵，维数为k*n，genpoly为生成多项式,缺省情况下为cyclpoly(n,k)。
其说明参见matlab帮助。
（2）产生如下的二进制序列：>> b=[1 0 1 0 1 1 0 0 0 1 0 1];使用Rb=1000bps 的单极性不归零码产生代表b 的波形且显示波形，在图1-6中记录其波形：>> x = wave_ge n(b,…unipolar_nrz‟,1000);>> waveplot(x)（3）产生生成矩阵：>> genmat=[1 0 0 0;0 1 0 0;0 0 1 0;0 0 0 1;0 1 0 1;0 1 1 0;0 1 1 1]‟;（4）对b进行分组码编码：>> linear =encode(b,7,4,' linear/binary'，genmat);使用Rb=1000bps 的单极性不归零码产生代表linear的波形且显示波形，填写表1-1并在图1-7中记录波形：>> x = wave_gen(linear,…unipolar_nrz‟,1000);>> waveplot(x)（5）对生成的线性码译码，并使用Rb=1000bps 的单极性不归零码产生和显示译码后的波形，填写表1-1并在图1-8中记录波形：>> code=decode(linear,7,4,'cyclic/binary',genmat)>> x = wave_gen(code,…unipolar_nrz‟,1000);>> waveplot(x)（6）参考以上步骤验证循环码的编译码原理，并做出相应的实验记录。
表1-1差错控制编译码图1-6 b波形图1-7 线性分组码编码后波形图1-8线性分组码译码后波形图1-9 循环码编码后波形图1-10 循环码译码后波形实验二随机信道噪声仿真实验一、实验学时：2学时二、实验类型：验证型三、实验仪器：安装Matlab软件的PC机一台四、实验目的：了解信道概念及常见的随机信道，用MA TLAB仿真噪声信号，了解噪声的概念及对信道的影响，用MA TLAB仿真产生噪声信号，分析其数字特征、分布特性和功率谱密度。
五、实验内容：代表信道响应的MATLAB 函数是channel,形式如下（提示：我们可以键入help channel 来获取channel 函数的帮助）:channel(输入,增益,噪声功率,带宽)（1）创建一个有10 个抽样值的二进制序列b 且用双极性不归零信号格式产生代表b 的波形,其中Rb=1kbps。
>> b = binary(10);>> x = wave_gen(b,‟polar_nrz‟,1000);根据系统参数设置确定x 的传输带宽BT：BT = __________Hz.（2）考虑一个具有归一化增益和加性白高斯噪声(AWGN)的基带数字传输信道(噪声功率为0.01w,信道带宽为4.9KHZ),在此信道上传输波形x,并显示输入和输出波形并记录在图2-1和图2-2中:>> y = channel( x,1,0.01,4900 );>> subplot(211),waveplot(x);>> subplot(212),waveplot(y);根据显示的输出波形估计b:b = _____________________________________________________把你的估计和原序列b比较。
图2-1 输入波形图2-2 通过信道后的输出波形（3）信道噪声对传输波形的影响。
逐渐地增加信道噪声功率，并保持信道带宽不变，观察信道输出的变化:>> subplot(212),waveplot( channel(x,1,sigma,4900));sigma 取0.1,0.5,1,2,5 等值，在下列图中记录其波形。
在噪声功率为多少时，传输的信号将淹没在噪声之中?图2-3 sigm=0.1时的输出波形时图2-4 sigm=0.5时的输出波形图2-5 sigm=1时的输出波形图2-6 sigm=2时的输出波形图2-7 sigm=5时的输出波形（4）通过看信道输出的功率谱密度来观察增加信道噪声功率的影响: >> b = binary(1000);>> x = wave_gen(b,…polar_nrz‟,1000);>> clf,subplot(121),psd(x),a = axis;>> subplot(122),psd(channel(x,1,0.01,4900));>> axis(a),hold on>> psd(channel(x,1,1,4900));>> psd(channel(x,1,5,4900));分别在下图中记录功率谱密度波形（5）产生高斯白噪声信号，噪声功率为0dBW ：>> awgn_noise=wgn(100000,1,0);>> plot(awgn_noise);（6）计算噪声信号awgn_noise 的数字特征（均值、自相关函数、功率谱密度）>> mean(awgn_noise)； >> acf(awgn_noise)；>> psd(awgn_noise);噪声信号awgn_noise 均值为__________，分别在图2-11和图2-12中记录噪声信号awgn_noise 的自相关函数和功率谱密度波形。
x 10-3RxxTime [sec]101010101010PSD FunctionFrequency [kHz]图2-11 awgn_noise 的自相关函数波形 图2-12 awgn_noise 的功率谱密度波形（7）计算awgn_noise 概率密度函数，打印出该概率密度函数波形并记录在图2-13中：>> pdf(awgn_noise);图2-8 x 功率谱密度 图2-9 x 通过sigm=0.01的信道后功率谱密度 图2-10 x 通过sigm=1,5的信道后功率谱密度Sample PDF图2-13 awgn_noise概率密度函数波形实验三数字调制与解调一、实验学时：4学时二、实验类型：综合型三、实验仪器：安装Matlab软件的PC机一台四、实验目的：用MA TLAB仿真技术实现数字调制与解调、基带数字调制与解调。
掌握绝对码、相对码概念及它们之间的变换关系；掌握用键控法产生2ASK、2FSK、2DPSK信号的方法；了解2ASK、2FSK、2DPSK信号的频谱与数字基带信号频谱之间的关系。
在该实验中你将对数字信号的频带传输进行研究，你可以学习到：1．数字调制波形的产生；2．相干和非相干（包络检测）接收机；3．在强噪声下系统的性能分析。
五、实验内容：1．ASK（振幅键控）的产生（1）产生初始5 比特信息为[1 0 0 1 0]的二进制序列:>> b = [1 0 0 1 0 binary(455)]；（2）产生一载频为8kHZ 的ASK 信号sa，A．由序列b 得到单极性不归零信号xu，B．用xu 与振荡器产生的8kHZ 载波混频（相乘）,得到信号sa。
>> xu = wave_gen(b,'unipolar_nrz');>> sa = mixer(xu,osc(8000));（3）显示代表b 的初始5 比特信息的xu 和sa 的波形,并比较两种波形。
>> tt = [1:500];>> subplot(211),waveplot(xu(tt))>> subplot(212),waveplot(sa(tt))图3-1 xu(tt)波形图3-1 xu(tt)波形再把它们在频率范围0～20kHZ 内的功率谱密度显示出来,并分别记录在图3-3和图3-4 中。
>> fr = [0,20000];>> subplot(211),psd(xu ,fr)>> subplot(212),psd(sa,fr)图3-3 xu(t)功率谱密度图3-4 sa(t)功率谱密度2．FSK （频移键控）的产生（1）产生一相位连续的FSK 信号sf ,其1 和0 载频分别为4kHZ 和8kHZ:A ．由序列b 得到双极性不归零基带信号xf ；B ．用该双极性脉冲作为VCO （压控振荡器）的输入,在该实验中VCO 的中心频率为6kHZ ，频偏为2kHZ / V 。
