现代通信原理 课程 实验报告

现代通信原理 课程 实验报告专业班级学 号姓 名指导教师实验名称AM调制与解调仿真同组人专业班级学号姓名成绩 一、实验目的：1. 掌握 A.M 的调一制原理和一 Matlab S.imulink仿真方法2. 掌握 A.M 的解调原理和一 Matlab S.imulink仿真方法二、实验愿理: 1.AM调制原理所谓调制原理，就是在传送信号的一方将所要传送的信号附加在高频振荡上，再由天线发射出去。这 里高频振荡波就是携带信号的运载工具，也叫载波。振幅调制就是由调制信号去控制高频载波的振幅，直 至随调制信号做线性变化。在线性调制系列中，最先应用的一种幅度调制是全週幅或常规条幅，简称为调 幅(AM)。在频域中已调波频谱是基带调制信号频谱的线性位移，在时域中，已调波包络与调制信号波形 呈线性关系。一m(t_)为取值连续的调制信号，c(t)为正弦载波。下图 为am 一调制原理图;2.AM调制原理从高频已週信号中恢复出一调制信号的过程称为调 解( demodulation)，又称 为检波一(detection)。一对于 振幅调制 信号，解-调(demodulatio n)就是从它的幅度变化上提取週制信号的过程。解週-(demodulation)是 週制1的逆过程。可利用乘积型同步检波器实现振幅的调解，让已调信号与本地恢复载波信号相乘并通过低通滤波可获得解 调信号。下图为AM解调原理图三、实验内容与步骤:虫英文注释；_ine wave三正弦发生器，Produke=乘 法器，一 Scoped 波器，Constant=常用或 直流分量,一一加 法器可用 Math Operation中的 Sum.替代,Analog. F吐er Designs模拟-滤波器-设计-。图一 1.中的Sne wave.1和Sine Wave2模块分别产生发送端和接收端的载波信号，角频率3C都设为60ra/s,调幅系数为一L；週制信号一一 m（t）一由一 一 Sine Wave摸块产生，其为正弦信号，一角频率为5rad/s,幅度为1V；直流 分量一一AQ 一由.Constant.模块产生，为2V；低通滤波器摸块的截止角频 率设为6rad/s。此处一 一 Sine一一 Wave2 producti和低通滤波器为下节解调过程所用。其中一 1rad/sec（弧度每秒）除以一 .2Pi就等于丄HZ（赫兹） 四、实验数据记录与处理 各个模块参数如下列图所示二Sine Waveq cfTiput i orial t e chixi que us.：d_TLl 吃 piu. Hie iters in the twotypes ure鳴a lhrvuhiQyLjii-L . inq *r *v*n wiltliHl-a?- mi xib s iliabTijiriljr of offset samples. * Fbu亡 Sut-ples ptf period / IIOKtime) ocaui.Use the sunple-b&td. siite tyjie if elwieii cpr oblens dae *t 4far 1事密 4-jlx per Difiod 2*ji /t lf-sJtfiiriter of offs-*?. 3-slea - Th-iK *jr feriod /Hl & th. .wpl i b- l：3ji-i E许枣 l i.xr er c . obl-atix d. Lm r-un.mE for 1*尸 fe.3nv l】 dvbf Lot m abaal-ata tln&) diCIF.Puri5in tjpt II。芒SEdo tiflk .V Iftttrprat vctw p wtar as l-JJ五、实验结果与分析依据实验原理，通过仿真可得到仿真结果为：一丿 nntillEd/SpectniK ScopeJ untitled/SpectruiL ScopelFile kes Ckamigh WindtiY KelpFile Aioe Chaim els IVariiltw Kelp1010p aJPFIM LlmNIAI-1(150Frame 8DFrequency (Hz 5C101-50Frame: 30frequency Hz)50分析一：调制后幅度基本上没仕么变化，就是频率比较于调制一前高了很多。调制就是让载波的某个或多个参 量随调制信号的变化而变化的过程或方式。解调后的信号幅度会有所减小，频率较原始信号相上匕没变化， 解週就是丛已调信号中恢复出原始信号。原始信号加偏置之后，频谱多了一个在零点的冲击，而且改点的 冲击强度要-比原始信号冲击强度要大得多，所以相对来说偏置之后，一零点的冲击两边会有一个冲击强度较 小的冲击。专业班级学号姓名成绩二、实验目的: _ _1. 掌握PCM 一的编码原理一和一 Matlab Simulink仿真方法一2. 掌握PCM-的解码原理和一 Matlab Simulink仿真方法二、实验原理: PC.M的优点是:抗干扰性强、失真小，传输特性稳定远距离再生中继时噪声丕积累，而且可以采用有效编 码、纠错编码和保密编码来提高系统通信的有效性、可靠性和保密性。由于PCM 一可以把各种消息都变换成 数字信号来传输，因此可以实现传输和交换二体化的综合通信方式，而且还可以实现数据传输与数据处理 一体化的综合信息处理，所以它能较妊地适应信息化社会对通信的要求。PC.M的缺点是;传输带宽宽、系统较复杂。但是，随着技术的发展，这些缺点已经丕重要，所以PCM.是一 种使用土分广泛的通信方式。一发送瑞 接收端在发送端对输入的模拟信号进行抽样、量化和编码。编码后的PCM信号是一个二进制数字序列其传输方式 可以采用数字基带传输，也可以是对载波调制后的带通传输。在接收端，PCM 一信号经译码后还原为量化值 序列，再经低通滤波器滤出高频分量，便可得到重建的模拟信号m(t)butter010三、实验内容和步骤ScopeFlchaiingjP rad uctArLdW “EpUMS勺 tA-LawuExpanderEnoodarUni farmD昭a彳曹irQ-OrderPulseGenerate rA-IAva expanderA-lawQua n tizerUrti-fg rmAn jI ogFilterW-r1.1 -信源.在通信系统中假定我们仅用来传送语音信号，因因信号的频带范围为-30QHz340QHz亠为了更妊地体现 人的语音的频率的变换以及观察所采用的音频带范围内的信号恢复程度，我们采用了 Chirp函数。Chirp函 数是其频率时间线性增长的函数，在雷达系统中这样的信号称为线性调频信号，并用专用词汇Chirp 表示 1.2 一模拟低通滤波器按照采样定理的要求选择采样频率，即，但考虑到信号的频谱丕是锐止的，最高截止频率以上还有较小的高频分量为此可选金s=324)2c。另处可以在采样之前加二保护性的低通滤波器滤去高于2s/. 2 的一些无用的高频分-量,以及其他的一些杂散信-号,因此在采样前加入一低通滤波器。.1.3 .矩形脉冲序列由于产生和传输单位冲激函数难以实现因此实际中通常采用矩形脉冲抽样,根据工CTT标准，留一定一一一的防卫带则采样频率一 f .S . = 8000.Hz T . = .1/8000 =.125us用占空上比为一 5Q%的矩形脉冲序列丄。1.4 相乘器通过相乘器使语音信号与矩形脉冲相乘丛而获得时域离散信号此即信号的抽样过程由于实现困难,因此工程上通常用十三折.曲线来近似地表示A律曲线.1.6 一均匀 量化和编码一根据语音信号的统计结果:在信号动态范围_E_40dB 一的情一况下信噪比丕应低于一26dB。因此用一 &位一量化器，量化间隔为一 125 us9 1.7编码器编码器是将量化后信号编成适合信道传输的信号1.8解码器.将从信道接受到信息进行解码一一 A 率解压： 对鯉码后的信号量化值进行扩展得至11重建信号。零阶保持完成将重建信号一转换为一连续信一号。浮点示 波器.(日oating Scope)：将产生的信号波形显示出来。在本实验中将原信号波形与恢复后的信号波形同时-显示在同一滤波器中这样可以直观的比较信号的恢复程度。四、实验数据记录与处理HelpjJ block Paraaeters: Chirp丄各部分参数设置(其他未列出的用默认设置)如下：Target tizie- seci :二豆弓_k.1二吐OutDiUt di line at shirr 赴 wi.e 京亡圧芒vjltiewithFreaLLen.er at tara-=-t ttse 覺工17 inttrprtt vtcton pariatt trt u 1DCancel五、实验结果与分析*) Scope回感肘隔型S同根据实验原理的仿真结果如下:20Q0268Tinei dket 0Scope的显示.波形.Floating Scope 的显示波形.一五、实验结果和分析输入Chirp信号输出的信号波形是正弦波丄一而经过编码器输出的信号是一个部分失真的矩形脉冲波九而 经过解码器输岀的信号是一个矩形脉冲波，解码器把PCM信号还原成量化后的原样信号，也就是进行D/A 转换。模拟信号转换为数字信号二般需要抽样、量化、编码三个步骤。误差产生原-因分析; 由于实际取样脉冲不可能是理想的冲激函数而引入的孔径失真;由于无穷内插公式和一许多高频 分量而混入了插入噪声;以及因解码端再生取样脉冲时而导致的定时抖动失真等。表现在恢复的图 像成阶梯形，而丕圆滑。实验名称2ASK调制与解调仿真同组人专业班级学号姓名成绩、实验目的：1 一.掌握一 2ASK的调制原理和Matlab一一 Simulin.k仿真方法.2 一.掌握一 2ASK的解调原理和Matlab一一 Simulink仿真方法.二、实验原理:12ASK週制和解调原理详细见教材，调制框图和解调框图见下面两幅图;0)(b)(c)禅调器/时脉种三、实验内容和步骤:1.L2ASK 的调制U仿真建立一Matlab Simulink 摸型方框图2ASK信号週制的摸型方框图一由一DSP摸块中的sinwave源作为载波信号、BernoullLGenerator方波作一一 为信号源，-Simulink摸型图如下所示;一-其中-一Sine, wave -模块在一一 -DSP-Blockset的DSP source。图 丄2ASK 一信号週制的摸型方框图其中正弦信是载波信号，方波代表S(t)序列的信号塬。2.)2AS.K解调仿真.2ASK的解调分为相干解调和非相干解调法，下面采用非相干解调法对.2ASK信号进行解调(1)建立simuLink 模型方框图经过整流，低通滤波器-Digital Filter 和抽样判决器模块恢复出S(t)信号，simuLink模型图如下：Swikhl0BernQulli BiharyConantcoftstdftiiSint Wjue*Const那足SwitchSdkralionAnalog Fi-ltctBernoulliBinjiy四、一实验数据记录与处理1)2ASK的调一制仿真参数设置一 建立妊模型之后就要设置系统参数,以达到系统的最佳仿真亠从正弦信号源开始依次的仿真参数设置如下：BloclcSina Wave (maec Qink)Help-Par ameter eAmpli tude :Output samplas of 4d T*at mere tKaxi onesinusaid eimul.tiulcp-udy,. ntr a v-actor of vaIuae for tha mplir equency 4lhxI, pKae p imti e t. er s.C-ancel图为正弦信号参数设置一 一其中一-sin函数是幅度为2频率为-1HZ-采样周期为0.QQ2的双精度DSP信号。Bl a clc Fu-&attJ HdE-iLd sJLl i Biif GEamaull i Bi n-tryy dkl0&百麗Ir) Q s rhJc)G曹豆爸护戟吐社 轧 Ei一图为方波信号源的参数设置寸曰bt- H llfnh rd truit hi -txt: t -1 * r MW爲t ;曰 A.3H 严 U.L.:hLh 3 X t L i L2.2ASK解週仿真参数设置Bl FvuLr%： SflLtsrails &SaturatisonLimit input si-goal Io the upp-r anud. lower turation.Far anet ersUpper Lmi t:Lotsst 11411 tp活 Treat as gsdn irh疊压 li nari lingOKCancelH*lpAipplyI? Enable srero erEOSsing detectionKLdfik:utl-eri; AiLtldt Filter Uci匕心。盂 Filtir Utiign ijhuk) Cli;UdDtifn on4 sAvtril f-tULdirtl stle. fLltiTs. ioipl4ftantd tnforaTirwliriDm BmtthodVFilterFiLUrt4OKCnc1ELpSwlttfkF 監m thrmLgh impuil ! irhm iripiit 2ifiti th* elteledera.OtK-s-rwa 3;p咗 throQK上 3- The inpu4玄0-4 fiumbfl-rd lp l业 biKm Ur lfl 14 Tighl). Tht TFptit 1 p(hrUigh itrat we2 悴【* Ihm w rfu.aljpl td lh$ Ihr昶Uudd- Tha firstmd third ihput porRu are dal poirt% aAd Ih-t second 11ul port ii UvepdLFar awflt feCri lr l L far pass first utThr e shoLd：pSh-w tdnhl p wL#fie参数设置图五、实验结果与分析_ 1.2ASK的调制仿真结果方波信号是基于采样的2 一一其幅度设置为一 2,周期为一 3,占 1比为一 2/3。系统仿真及各点波形图：经过上面参数的设 置后，就可以进行系统的仿真下面是示波器显示的各点的波形图：依次为载波信号，二进制方波信号源，2ASK信号（调制信号）图转下页一一2恵111 1H AA鼻 .je. u. u.a. a. - :八；1 iA：! /1. /1 -：八 Ay AAji1-2 3J1024&310T ime offset: 0*Scope回冈|号自Q必0 |22. 2ASK解调仿真结果系统仿.真及各点时间波形图依次为信号源，载波，2.ASK.信号,LPF解调输出，输出p.20-d1巧r -戸，订 代J 1 iTlr r i i0iadTnnrT*BraT i 尸丁 r S airh i i i * T i i d hmm 2- - _1 J L 10245e10Tinneolhet； Q根据时域：2ASK信号的包络就是信源，乘以相干波以后信号频率放大，通过低通滤波器后基本恢复信 源的波形，但是幅度上有毛刺是因为有噪声的存在，最后经过抽样与判决有完全恢复出除了信源的波形。 一一根据时域：信源乘以载波后频谱发生了搬移，并且移到了载域处，又乘以相干波以后频谱搬移到了更 高频率处，经过低通滤波去高配后又恢复出了信源的频谱。实验名称DSB调制与解调仿真同组人专业班级学号姓名成绩 一、实验目的：1 一.掌握一 DSB 一的调制原一理和Matlab一一.Simullnk仿真方法2 一.掌握一 DSB 一的解週原一理和 M.tlab一一.Simulink仿真方法三、实验原理1. DSB信号的调制解调原理: .1.1.调制原理：一在幅度週制的一般模型中，若假设滤波器为全通网络（H（2）三1）调制信号.m（t ）中无直流分量，则输出的已调信号就是无载波分量的双边带调制信号（DSB）。每当信源信号极性发生变化时，调制信号的相位都会发生一次突变n。一站“)=fl：/ )cos一一週制的目的就是进行频谱搬移，把週制信号的频谱搬移到所希望的位置上，从而提高系统信息传输的 有效性和可.靠性.DSB-调制原理框图如图；DSB 一信一号一实一质一上 就星基一带一信一号一与一载一波直一一接一相一一乘一频一域上一就一是一卷一积一，表一示 式一为一：一一 丄仍.Joj） = A/（oj + 叫.）+ M（oj -叫）（一1）经调制后，调制信号的带宽变为原基带信号的2倍：模拟基带信号带宽为W,则调制信号的带宽 为一 2W；一（2）週制信号中丕含离散的载频分量;因为原模拟基带信号中不含离散直流分量。（3）包含上下两个边带，且携带相同信息（双边带）丕论是确定信号的频谱，还是随机信号的功率谱，都是基带信号频遭功率谱的线性搬移。因而被称为线性调制。1.2 解週原理XegDSB 一只能进行相干解週，其原理框图与AM信号相壬解週时完全相同，利用恢复的载波与信号相乘，一将频谱搬移到基带，还原出原基带信号(1)当恢复载波与原载波频率丕完全一样时，解週信号是原基带信号与低频正弦波的乘积一；若恢复载波与原载波频率相同，而相位丕同时，输出信号达丕到最大值。三、实验内容和步骤1.DSB调制-相壬解週MatLab-S-imulink-仿真框图Sine Wavebutterbutflei.信源一 Sine . Wave一参数:幅度丄频率一丄Qrad/sOjussian NoiseS4n 电Sine Wave 1I jl I*1! fc戸耦p IJGiusiinProduct:An FiiHer DesignPlOdllGlIAnlojnFiH:i Dign1载波.Sine Wavel .和 .Sine 一 Wave.2 参数:幅度. .1 频率Q0rad/s一BPF.(Analog .Filter Design)参数：下限频率一9Qra_d/s上限频率一 llQrad/sLPF (An alog. F吐e_r .Design)参数一：截止频率 1Qrad/s 高斯白噪声模块(Gaussian. Noise)参数;均值Q标准差一 Q.Q1-_2. .DSB模拟系统调制器仿真2.1上述仿真框图各个模块哪些部分属于DS B-週制器? 22用示波器一.Scope观察一DSB.调制器的输入信号和输出信号的仿真波形，对比週制前后信号的幅度和 频率发生了哪些变化一?一一Scope连接方法和参数设置参考实验4 AM週制与解週仿真相关实验部分。3. .DSB 一解调方式的一 Matlab-simuLink 一仿真3.1上述框图各个模块哪些部分属于 DSB解调器？3.2用示波器Scope观察DS.B解调仿真，对比解调前后信号的幅度和频率发生了哪些变化?示波器-Scope连接方法和参数设置参考实验-.4 AM週制与解调仿真相关实验部分。4.用示波器Scope观察DSB调制解调输入和输出信号波形四、实验数据记录和处理 .用 Zero-Order Hold和Spectrum Scope观察DSB週制仿真调制前后的频谱图丄对比调制前后信号的频谱变化为了便于观察频遭图，请把一sine一一 一wave和.AnalogFi丄ter_Design模块频率改为.500rad/s,Sine Wave.1五、实验结果与分析Sins卜口e产 rod Lidl2Dk -2此r.-J V ii J V J 4. J V ” 1 V： 10 123E78910SLir-e M! v已p grFil：fD4 5ia-J分析-比较调制前后两幅频谱图,有什么异同？说明了什么？对比AM-调制后的信号频谱图和. DSB调制后的频谱图，有仕么异同？可以得出什么结论？ 答：频谱相同，说明OSB调制效率更高，一没有载频分量,而一AM 一频谱中含有载频分量，调制效率相对较低，这说明了 DSB的调制效率要比一AM的高/