通信原理实验报告

通信原理实验报告

学 院 电子信息工程学院

专 业 通信工程

学生姓名

学 号

班级

二〇一五年一月

实验一 FM 调制及解调

一、实验目的

1、运用所学知识实现对简单信号的调整和解调。

2、在对信号的幅度，频率等的调制中，掌握方法，观察调制波形。

3、了解MATLAB有关信号调用的子函数

二、基本原理

单音频信号

经FM调制后的表达式为

其中

同实验一中相仿，定义必要的仿真参数，在此基础上可得到载波信号和调制信号。根据

可得到频偏，由此可写出最终的FM信号的表达式进行仿真计算。对FM信号进行傅里叶变换可得频谱特性，变换依旧使用实验一中给出的t2f.m函数。

三 仿真方案

四 、仿真代码

clear all

ts=0.001; %信号抽样时间间隔

t=0:ts:10-ts; %时间向量

fs=1/ts; %抽样频率

df=fs/length(t); %fft的频率分辨率 msg=randint(100,1,[-3,3],123); %生成消息序列,随机数种子为123

msg1=msg*ones(1,fs/10); %扩展成取样信号形式

msg2=reshape(msg1.',1,length(t));

Pm=fft(msg2)/fs; %求消息信号的频谱

f=-fs/2:df:fs/2-df;

subplot(2,1,1)

plot(t,fftshift(abs(Pm)))

title('消息信号频谱')

int_msg(1)=0; %消息信号积分

for ii=1:length(t)-1

int_msg(ii+1)=int_msg(ii)+msg2(ii)*ts;

end

kf=50;

fc=250; %载波频率

Sfm=cos(2*pi*fc*t+2*pi*kf*int_msg); %调频信号

Pfm=fft(Sfm)/fs; % FM信号频谱

subplot(2,1,2)

plot(f,fftshift(abs(Pfm))) % 画出已调信号频谱

title('FM信号频谱')

Pc=sum(abs(Sfm).^2)/length(Sfm) %已调信号功率

Ps=sum(abs(msg2).^2)/length(msg2) %消息信号功率

fm=50;

betaf=kf*max(msg)/fm % 调制指数

W=2*(betaf+1)*fm % 调制信号带宽

五、实验结果及分析

分析：Pc = 0.5000 Ps = 0.5000

betaf =1 W = 200

已调信号的功率：Pc =0.5007

消息信号的功率：Ps =0.4975

调制指数：betaf =1

调制信号的带宽：W =200

得出FM信号的解调采用的解调器是具有频率—电压转换特性的鉴频器，因而解调出的消息信号幅度是随着输入频率变化的。 如果调制信号通过AWGN信道，解调出的信号会叠加上噪声，而且是随着消息信号的幅度叠加的。

实验二 2PSK调制数字通信系统

一 、实验题目

设计一个采用2PSK调制的数字通信系统

1.设计系统整体框图及数学模型；

2.产生离散二进制信源，进行信道编码（汉明码），产生BPSK信号；

3.加入信道噪声（高斯白噪声）；

4.BPSK信号相干解调，信道解码；

5.系统性能分析（信号波形、频谱，白噪声的波形、频谱，信道编解

二 实验基本原理

数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输，在实际应用中，大多数信道具有带通特性而不能直接传输基带信号。为了使数字信号在带通信道中传输，必须使用数字基带信号对载波进行调制，以使信号与信道的特性相匹配。这种用数字基带信号控制载波，把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制。

数字调制技术的两种方法：①利用模拟调制的方法去实现数字式调制，即把数字调制看成是模拟调制的一个特例，把数字基带信号当做模拟信号的特殊情况处理；②利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波，从而实现数字调制。这种方法通常称为键控法，比如对载波的相位进行键控，便可获得相移键控（PSK）基本的调制方式。

图1 相应的信号波形的示例

调制原理

数字调相：如果两个频率相同的载波同时开始振荡，这两个频率同时达到正最大值，同时达到零值，同时达到负最大值，它们应处于"同相"状态；如果其中一个开始得迟了一点，就可能不相同了。如果一个达到正最大值时，另一个达到负最大值，则称为"反相"。一般把信号振荡一次（一周）作为360度。如果一个波比另一个波相差半个周期，我们说两个波的 相位差180度，也就是反相。当传输数字信号时，"1"码控制发0度相位，"0"码控制发180度相位。载波的初始相位就有了移动，也就带上了信息。

相移键控是利用载波的相位变化来传递数字信息，而振幅和频率保持不变。在2PSK中，通常用初始相位0和π分别表示二进制“1”和“0”。因此，2PSK信号的时域表达式为

解调原理

2PSK信号的解调方法是相干解调法。由于PSK信号本身就是利用相位传递信息的，所以在接收端必须利用信号的相位信息来解调信号。下图2-3中给出了一种2PSK信号相干接收设备的原理框图。图中经过带通滤波的信号在相乘器中与本地载波相乘，然后用低通滤波器滤除高频分量，在进行抽样判决。判决器是按极性来判决的。即正抽样值判为1，负抽样值判为0.

2PSK信号相干解调各点时间波形如图所示. 当恢复的相干载波产生180°倒相时,解调出的数字基带信号将与发送的数字基带信号正好是相反,解调器输出数字基带信号全部出错.

2PSK信号相干解调各点时间波形

这种现象通常称为"倒π"现象.由于在2PSK信号的载波恢复过程中存在着180°的相位模糊,所以2PSK信号的相干解调存在随机的"倒π"现象,从而使得2PSK方式在实际中很少采用.

三 、仿真边框图

四 、程序源代码

clear all;

close all;

clc;

max = 15;

s=randint(1,max); %长度为max的随机二进制序列

Sinput=[];

for n=1:length(s);

if s(n)==0;

A=zeros(1,2000);

else s(n)==1;

A=ones(1,2000);

end

Sinput=[Sinput A];

end

figure(1);

subplot(211);

plot(Sinput);

grid on

axis([0 2000*length(s) -2 2]);

title('输入信号波形');

Sbianma=encode (s,7,4,'hamming'); %汉明码编码后序列

a1=[];

b1=[];

f=1000;

t=0:2*pi/1999:2*pi;

for n=1:length(Sbianma);

if Sbianma(n)==0;

B=zeros(1,2000); %每个值2000个点

else Sbianma(n)==1; B=ones(1,2000);

end

a1=[a1 B]; %s(t),码元宽度2000

c=cos(2*pi*f*t); %载波信号

b1=[b1 c]; %与s(t)等长的载波信号，变为矩阵形式end

figure(2);

subplot(211) plot(a1);

grid on;

axis([0 2000*length(Sbianma) -2 2]);

title('编码后二进制信号序列');

a2=[];

b2=[];

for n = 1:length(Sbianma);

if Sbianma(n) == 0;

C = ones(1,2000); %每个值2000点

d = cos(2*pi*f*t); %载波信号

else Sbianma(n) == 1;

C = ones(1,2000);

d = cos(2*pi*f*t+pi); %载波信号

end

a2 = [a2 C]; %s(t)，码元宽度2000

b2 = [b2 d]; %与s(t)等长的载波信号

end

tiaoz = a2.*b2; %e(t)调制

figure(3);

subplot(211);

plot(tiaoz);

grid on;

axis([0 2000*length(Sbianma) -2 2]);

title('2psk已调制信号');

figure(2);

subplot(212);

plot(abs(fft(a1)));

axis([0 2000*length(Sbianma) 0 400]);

title('编码后二进制信号序列频谱');

figure(3);

subplot(212);

plot(abs(fft(tiaoz)));

axis([0 2000*length(Sbianma) 0 400]);

title('2psk信号频谱')

%-----------------带有高斯白噪声的信道----------------------

tz=awgn(tiaoz,10); %信号tiaoz加入白噪声，信噪比为10

figure(4);