2022年通信课程方案matlab实习报告.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用石家庄铁道高校电气与电子工程学院课 程 设 计 报 告实习类别：通信原理课程设计专业：通信工程 班级：姓名：学号：实习时间： 2022 年 3 月 16 日 4 月 13 日正文：一试验目的获：在本试验中使用的软件工具是 MATLAB；设计本试验的目的是期望在以下几方面有所收1. 会 MATLAB软件的最基本运用MATLAB是一种很有用的数学软件,它易学易用；说是比较合适的；MATLAB对于很多的通信仿真类问题来2. 明白运算机仿真的基本原理及方法,知道怎样通过仿真的方法去讨论通信问题；3. 加深对信号与系统和通信原理

2、及其相关课程内容的懂得；二试验特点与硬件试验相比,软件试验具如下一些特点：1. 软件试验具有广泛的有用性和极好的敏捷性；在硬件试验中转变系统参数或许意味着 要重做硬件,而在软件试验中这只是该一两个数据,或者只是在屏幕上按几下鼠标；2. 软件试验更有助于我们较为全面地讨论通信系统；有很多问题,通过硬件试验来讨论 可能特别困难,但在软件试验中却易于解决；3. 硬件试验的精确度取决于元器件及工艺水平,软件实现的精确度取决于 CPU的运算速 度或者说是程序的运算量；4. 软件试验开发周期短,成本低；名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - -

3、 - - 个人资料整理 仅限学习使用三上机试验要求1 2把握 matlab 的基本操作及明白基本的仿真方法,分析运行范例程序；按以下要求编制仿真程序并调试运行（1） 基本信号的仿真（2） 模拟调制与解调的仿真（3） 数字基带传输码型的仿真（4） 数字基带系统的仿真（5） 数字调制与解调的仿真（6）脉冲编码调制仿真四试验内容1、编程实现基本信号的仿真 e周期方波 square n f 实指数序列 yn=2g sin2 f1t*cos2 f 2t f1=50Hz f2=2000Hz 曲线；3）产生下面信号,并绘出频谱 t 0t= -t+ t0/4 t0/4t 3t0/4 t-t0 3t0/4t的表

4、达式为： 1 0tt0/3 mt= -2 t0/3t2t0/3 0 其他DSB 必做, SSBAMFM 挑选其中一种 也可自己选用其它的信号）=mtct=Ac*mtcos2 fct 假设用信号 mt以 DSB 方式调制载波ct=cos2 fct,所得到的已调信号记为ut；并假设 t0=0.15s 和 fc=250Hz；绘制调制信号、已调信号和解调信号等各相关点处的时域波形和名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用频谱；2）以上例中供应的信号进行 SSB 调制,试绘制调制信号、已调信号和解调信号等

5、各相关处的时域波形和频谱；.*b ；下边带调制信号： lssb=m.*c+imaghilbertm.*b ；）= A C1+amntcos2 f ct 这里 a是调制指数, mnt是经过归一化处理的消息信号,式中mnt=m/maxabsm；=cos2 f ct进行调频, fc=200Hz, t0=0.15s,偏移常数 K F=50；试绘制调制信号、已调信号和解调信号等各相关点处的时域波形和频谱；调频信号的时域表达式为：Mt=A ccos5）高斯噪声的产生设高斯噪声限带为 *randn1,M M 为随机码元个数在模拟调制中加上噪声后波形作对比；3、编程实现数字基带信号的码型的仿真1）试做单极性归

6、零码、双极性非归零码、单极性非归零码、双极性归零码,占空比 50%挑选其中 2 种）；2）双相码、 AMI 码、 HDB3 码等的仿真 选其中 2 种）；4、数字基带通信系统的仿真1）一个升余弦频谱的滤波器,已知,画出 等于 0.1,0.5,1 时的波形；参数要求：,在 内仿真 10个点,仿真区间为 -10ms 10ms； 后,才能运行该模型；第 3 页,共 25 页3）建立基带接收机模型,观看判决输出,与发送数码进行比较； 依据 2FSK、2PSK、2DPSK 等的调制和解调的原理框图,绘出的各点波形及其频谱或功率谱；加上噪声作对比；发送的二进制信息序列可自己设定,例如假设发送的二进制信息序

7、列为 100110000101,一个码元周期内含有两个载波周期；）6、脉冲编码调制仿真 =sin1600 t, 抽 样 序 列 为xn=sin0.2 n,n=0,1,2 ,10,将其进行 PCM 编码,给出编码器的输出码组序列；绘出译码后的波形 选作）；二.程序及运行结果1、编程实现基本信号的仿真 ；x1,n0=1 ； stemx ；title 单位脉冲序列 单位脉冲序列b 单位阶跃序列程序如下：ns=0；nf=10；n0=1；n=ns:nf ；x=n-n0=0 ；stemx；title 单位阶跃序列 ；名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 25 页精选学习资料 - - -

8、- - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用单位阶跃序列 c 正弦信号及其频谱 程序如下 : t=-1:0.01:1； grid；grid；x=5*sin2*pi*10*t；N=lengthx；fx=fftx；df=100/N；n=0:N/2；f=n*df；subplot2,1,1；plott,x；subplot2,1,2；plotf,absfxn+1*2/N正弦信号及其频谱 d 周期锯齿波 sawtooth Fs=10000；t=0:1/Fs:1；名师归纳总结 x1=sawtooth2*pi*50*t,0；title 锯齿波 1；第 5 页,共 25 页x2=sawtooth2*pi*

9、50*t,1；subplot2,1,1,plott,x1,axis0,0.2,-1,1subplot2,1,2,plott,x2,axis0,0.2,-1,1；title 锯齿波 2- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - e.周期方波square 个人资料整理仅限学习使用程序如下：Fs=10000；t=0:1/Fs:1；x1=square2*pi*50*t,20；plott,x1 ；title 周期方波 ；axis0,0.2,-1.5,1.5 ；f 实指数序列yn=2na=2；x=a.n ；stemn,x；title 实指数序列 名师归纳总结 - - - -

10、 - - -第 6 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - g sin2 f1t*cos2 f2t f1=50Hz f2=2000Hz 个人资料整理仅限学习使用f1=50 ；f2=2000 t=0:0.01:10；b=cos2*pi*f2*t；a=sin2*pi*f1*ty=a.*b ；plott,y ；titlesin2pif1t*cos2pif2t 曲线；t=linspace-2,2 ；y=sinc200*t ；plott,y ；titley=sa200t 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - -

11、 - 个人资料整理 仅限学习使用z=ffty plotabsz 3）产生下面信号,并绘出频谱 t 0t= -t+ t 0/4 t0/4t 3t 0/4 t-t 0 3t0/4t0&t+-t+t0/4.*t=t0/4&t+t-t0.*t=3*t0/4&t；plott,s 2模拟调制与解调的仿真 ；%载波信号fm=10 ；fun = t1.*t=0&t+-2.*t=t0/3&t+0.*t=2*t0/3；mt=funt；ut=1.5*mt.*ct；figure1 subplot3,1,1,plott,mt,title mt-调制信号 subplot3,1,2,plott,ct,title ct- 载

12、波信号 subplot3,1,3,plott,ut,title ut-已调信号 m,n=sizeut；ni=0.05*randnm,n；u0=ut+ni；figure2 subplot3,1,1,plott,ni,title ni- 高斯白噪声 subplot3,1,2,plott,u0,title u0=ut+ni-已调信号 + 高斯白噪声 w1=2*dt*fc-2*fm；w2=2*dt*fc+2*fm；b,a=butter4,w1,w2, bandpass ；u1=filterb,a,u0；subplot3,1,3,plott,u1,title u1- 信号进入带通滤波器 figure3

13、u2=u1.*ct；subplot3,1,1,plott,u2,title u2- 与载波相乘后的波形 B=2*fm ；wn3=2*dt*B；b,a=butter4,wn3, low ；u3=filterb,a,u2；subplot3,1,2,plott,-u3,title u3- 解调后的信号 subplot3,1,3,plott,-u3,hold on ,title 解调后的信号与原调制信号比较 plott,mt, r ；dt=t2-t1；% 采样周期f=1/dt；% 采样频率 HzX=fftut；% 运算x的快速傅立叶变换 XN=1/dt；F=X1:N/2+1；% Fk=Xkk=1:N/

14、2+1f=f*0:N/2/N；% 使频率轴 f从零开头figure4 名师归纳总结 plotf,absF,titledsb 调制信号频谱图 ；xlim0,fc*2；第 9 页,共 25 页xlabel Frequency ；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用ylabel |Fk| 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用；%载波信号fm=10；fun = t1.*t=0&t+-2.*t=t0/3&t+0.*t=2*t0/3；m

15、t=funt；mh=imaghilbertmt；b=sin2*pi*fc.*tussb=mt.*ct-imaghilbertmt.*b；lssb=mt.*ct+imaghilbertmt.*b；figure1名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - subplot3,1,1,plott,mt,titlemt-调制信号 个人资料整理仅限学习使用subplot3,1,2,plott,ussb,titleussb-载波信号 subplot3,1,3,plott,lssb,titlelssb-已调信号 dt=t2-t1；% 采样

16、周期f=1/dt；% 采样频率 HzX1=fftussb； % 运算 x的快速傅立叶变换 XX2=fftlssb；N=1/dt；F1=X11:N/2+1；% Fk=Xkk=1:N/2+1F2=X21:N/2+1；f=f*0:N/2/N；% 使频率轴 f从零开头figure4subplot3,1,1,plotf,absF1,hold on ,title ussb 调制信号频谱图 ；plot-f,absF1；xlim-fc*2,fc*2；on ,title lssb ；plot-f,absF2；xlim-fc*2,fc*2；subplot3,1,2,plotf,absF2,hold xlabel

17、Frequency ；ylabel |Fk| 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用；M=lengthu ；名师归纳总结 x=sqrt4*n0*randn1,M；plott,x1:lengtht第 13 页,共 25 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用3、编程实现数字基带信号的码型的仿真1单极性非归零码 function y=snrzx %本函数实现将输入的一段二进制代码编为相应的单极性非归零码输出 %输入 x 为二进制码

18、,输出 y 为编好的码 %给出运算每一个码元的点数,由于我们只有用离散的点来得出连续的函数表示；grid=300；t=0:1/grid:lengthx ；for i=1:lengthx, % 运算码元的值 ifxi=1, % 假如信息为 1 for j=1:grid, %该码元对应的点值取 1 yi-1*grid+j=1 ； end else for j=1:grid； %反之,信息为 0,该码元对应的点值取 0 yi-1*grid+j=0 ； end； end； end y=y,xi ；M=maxy ；m=miny ；subplot2,1,1；plott,y；axis0,i,m-0.1,M+

19、0.1 ；%采纳 title 命令来实现标记出各码元对应的二进制信息 title1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1；制与解调方式 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用2、双极性归零码：源程序：%双极性归零码 function y=drzx %本函数实现将输入的一段二进制代码编为相应的双极性归零码输出 %输入 x 为二进制码,输出 y 为编好的码 grid=300 ；t=0: 1/grid: lengthx % 定义对应时间序列 for i=1: lengthx, % 进行编码

20、ifxi=1, % 假如信息为 1 for j=1: grid/2 , ygrid/2*2*i-2+j=1；%定义前半时间为1 ygrid/2*2*i-1+j=0；%定义后半时间为0 end else for j=1: grid/2 % 反之,信息为 0,该码元对应的点值取 0 ygrid/2*2*i-2+j=-1；%定义前半时间为-1 ygrid/2*2*i-1+j=0；%定义后半时间为 0 end； end； end y=y,xi ；M=maxy ；m=miny ；plott,y ；axis0,i,m-0.1,M+0.1 ；%采纳 title 命令来实现标记出各码元对应的二进制信息 tit

21、le1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 ；名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用3.ami 码 x=1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 程序如下function y=amix grid=300；t=0: 1/grid: lengthx ；k=-1；%定义对应时间序列 for i=1: lengthx, % 进行编码 ifxi=1, k=-k；%假如信息为 1 for j=1: grid/2 , ygrid/2*2*i-2+j=k ；%定义前半时间为 1 ygrid/2

22、*2*i-1+j=k ；%定义后半时间为 0 end else for j=1: grid/2 %反之,信息为 0,该码元对应的点值取 0 ygrid/2*2*i-2+j=0 ；%定义前半时间为 -1 ygrid/2*2*i-1+j=0 ；%定义后半时间为 0 end； end； end y=y,xi ；M=maxy ；名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用m=miny ；plott,y；axis0,i,m-0.1,M+0.1 ；%采纳 title 命令来实现标记出各码元对应的二进制信息ti

23、tle1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1；4. 双相码 x=1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 程序如下 : %双相码 function y=mechesterx %本函数实现将输入的一段二进制代码编为相应的双相码输出 %输入 x 为二进制码,输出 y 为编好的码 grid=300 ；t=0: 1/grid: lengthx % 定义对应时间序列 for i=1: lengthx, % 进行编码 ifxi=1, % 假如信息为 1 for j=1: grid/2 , ygrid/2*2*i-2+j=1；%定义前半时间为1 ygrid/2*2*i-1+j=0；%定义后半时

24、间为0 end else for j=1: grid/2 % 反之,信息为 0,该码元对应的点值取 0 ygrid/2*2*i-2+j=1； %定义前半时间为 1 ygrid/2*2*i-1+j=0；%定义后半时间为 0 end； end； end y=y,xi ；名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用M=maxy ；m=miny ；plott,y ；axis0,i,m-0.1,M+0.1 ；%采纳 title 命令来实现标记出各码元对应的二进制信息 title1 0 0 1 1 0 0 0

25、 0 1 0 1 ；4、利用 SIMULINK 实现 数字调制与解调的仿真 挑选两种调制与解调方式 2PSK调制采纳图 b）所示方法,当源信号为时传送载波,当源信号为时传 送相移 180 度的载波,即产生 2PSK信号；2PSK解调采纳如图所示方法,将 滤波,然后进行抽样判决得到解调信号；2PSK信号在频域上与载波相乘,再经过低通2PSK调制和解调各环节仿真波形如下各图所示；图 源信号、载波时间波形和频谱源信号和载波如图所示,其中源信号是随机产生的二进制码元,载波频为fc=200Hz,幅度为的余弦波；名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页,共 25 页精选学习资料 - - - -

26、 - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用图 噪声、未加噪声调制、加噪声调制时间波形和频谱源信号经过 2PSK 调制后产生未加噪声调制信号,从频域上看是源信号中心频率经调制后搬移到了载波频率上；调制后信号的时间波形由两种相位不同的波形组成,而且两种波形是反相的,即相位相差180 度,且相位变化随着源信号变化而变化异变同不变）,但振幅和频率保持不变； 2PSK 信号后经过加性高斯白噪声信道后得到加噪声调制信号,设信噪比为 SNR=10dB,各时间波形和频谱如图所示,由图可见,高斯白噪声信道后的波形有明显的毛刺显现；2PSK信号经过 SNR=10dB加性名师归纳总结 - - - - - -

27、-第 19 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用图 相干解调后、低通后、抽样判决后及源信号时间波形和频谱解调时加有SNR=10dB噪声的 2PSK信号与同步载波在频域相乘再经过70Hz 低通滤波后,再经过抽样判决后复原出原始数字信号,各时间波形和频谱如图所示,抽样判决名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用后信号时域波形和频谱与源信号相比是一样的,说明没有产生误码；图 SNR=1dB 时抽样判决后及源信号时间波形和频谱当加性高斯白噪声信道

28、信噪比 SNR=1dB时,抽样判决后信号时域波形和频谱与源信号相 比仍是一样的,说明也没有产生误码,如图所示；2DPSK调制采纳如图所示方法,先对源信号进行差分编码 码变换）,再依据相对码肯定调相,从而产生二进制差分相移键控信号；2DPSK解调采纳如图所示方法,对2DPSK信号进行相干解调,复原出相对码,再经码反变换器变换为肯定码,从而复原动身送的二进制数字信息；2DPSK调制和解调各环节仿真波形如下各图所示；名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用图 源信号、码变换后、载波时间波形和频谱源信

29、号是随机产生二进制码元,载波频为fc=200Hz,幅度为的余弦波,源信号经过码变换 差分编码）产生码变换后信号,各时间波形和频谱如图所示；图 噪声、未加噪声调制、加噪声调制时间波形和频谱名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用源信号经过 2DPSK调制后产生调制波信号,从频域上看是源信号中心频率经调制后搬移到了载波频率上；调制后的信号时间波形由两种相位不同的波形组成,当源信号为时,2DPSK信号相位反转 ,当源信号为时,相位保持不变 加性高斯白噪声信道后得到加噪声调制信号,设信噪比为变不变）；

30、 2DPSK信号后经过 SNR=10dB,各时间波形和频谱如图所示,由图可见,2DPSK信号经过SNR=10dB加性高斯白噪声信道后的波形有明显的毛刺显现；名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用图 相干解调后、低通后、抽样判决后、码反变换后及源信号时间波形和频谱解调时加有SNR=10dB 噪声 2DPSK 信号与同步载波在频域相乘后经过70Hz 低通滤波后,再经过抽样判决得到相对码,然后进行码反变换得到肯定码,从而复原出原始数字信号,与源信号相比是一样的,说明没有产生误码,各时间波形和频谱如

31、图所示；名师归纳总结 - - - - - - -第 24 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用图 SNR=1dB 时码反变换后及源信号时间波形和频谱当加性高斯白噪声信道信噪比SNR=1dB时,码反变换后信号时域波形和频谱与源信号相比仍是一样的,说明也没有产生误码,如图所示；五、小结通过本次学校期,我不仅巩固了课堂上学到的 GUI 设计方法,也学到了很多新的有用MATLAB技能,加深了对 MATLAB的熟识程度,同时也复习了学过的信号调制解调学问,可谓一箭双雕,对以后的学习和工作都会有很大的帮忙；六、参考文献通信原理基于 Matlab 的运

32、算机仿真 郭文彬等编著 北京邮电出版社Matlab/Simulink 通信系统建模与仿真实例分析 邵玉斌 北京 : 清华高校出版社 ,2022 现代通信试验系统的运算机仿真 陈公平编著 国防工业出版社 2003 Matlab 电子仿真与应用 韩利竹等编著 国防工业出版社Matlab 及其在电子信息类课程中的应用 唐向宏等主编 电子工业出版社MATLAB仿真技术与实例应用教程张森主编 机械工业出版社 2004.1 MATLAB 仿真技术与应用张葛祥主编 清华高校出版社 2003.6 通信原理 樊昌信,误成柯等编著 国防工业出版社 2001 现代通信原理与技术 张辉等 西安电子工业出版社 2007 实习成果评定：指导老师签字 章）：名师归纳总结 - - - - - - -第 25 页,共 25 页