通訊原理軟體實驗
實驗報告
班級：姓名：班內序號：
學號：** ：
北京郵電大學
beijing university of posts and telecommunications
【實驗目的】
本實驗是「通訊原理」的乙個組成部分。在本實驗中我們使用的軟體工具是matlab。設計本實驗的目的是希望你在以下幾方面有所收穫；
1 、會matlab軟體的最基本運用。
matlab是一種很實用的數學軟體，它易學易用。matlab對於許多的通訊**類問題來說是比較合適的。
2、了解計算機**的基本原理及方法，知道怎樣通過**的方法去研究通訊問題。
3、加深對通訊原理課有關內容的理解。
【實驗任務】
1、掌握matlab的基本操作及了解基本的**方法，分析執行範例程式。
2、按以下要求編制**程式並除錯執行，其中第四項為可選內容
（1）繪出正弦訊號波形及頻譜
（2）單極性歸零（rz）波形及其功率譜，占空比為50%
（3）公升余弦滾降波形的眼圖及其功率譜。滾降係數為0.5。傳送碼元取值為0、2。
（4）最佳基帶系統的pe~eb\no曲線，公升余弦滾降係數a=0.5，取樣值的偏差是ts/4。
（5）pe~eb\no，公升余弦滾降係數a=0.5，取樣時間無偏差，但通道是多徑通道，c(f)=abs(1-0.5*exp(-j*2*pi*f*dt))，dt=ts/2。
（6）**數字基帶傳輸系統，包括輸入、輸出訊號波形及其功率譜，眼圖（公升余弦滾降係數a=0.5），pe~eb\no曲線，取樣時間無偏差。
（7）自選題（部分相應系統、模擬調製、數字頻帶傳輸）。
【實驗原理】
從數學的角度來看，資訊從一地傳送到另一地的整個過程或者其各個環節不外乎是一些碼或訊號的變換過程。例如信源壓縮編碼、糾錯編碼、ami編碼、擾碼等屬於碼層次上的變換，而基帶成形、濾波、調製等則是訊號層次上的。碼的變換是易於用軟體來**的。
要**訊號的變換，必須解決訊號與訊號系統在軟體中表示的問題。
時域取樣及頻域取樣
一般來說，任意訊號是定義在時間區間上的連續函式，但所有計算機的cpu都只能按指令週期離散執行，同時計算機也不能處理這樣乙個時間段。即計算機處理訊號是離散執行，有限域的。
對s(t)的解決方法：我們把按區間截短為，再對按時間間隔均勻取樣得到個樣值。**時我們用這個樣值集合來表示訊號。
這樣，將會出現一系列新的問題，現在從頻域分析其頻譜的變化。顯然反映了**系統對訊號波形的解析度，越小則**的精確度越高。據通訊原理所學，訊號被取樣以後的頻譜是頻率的週期函式，其重將（-inf, inf）截短為[-t/2，t/2]，再將[-t/2，t/2]的訊號均勻取樣，取樣點數為n=t/dt
1.取樣訊號xs(i)及其頻譜xs(ω)
若連續時間訊號x(t)被數採卡daq中的取樣器以等時間間隔t取樣，則取樣時刻0、t、2t…所
取得訊號x(t)的瞬時值，就構成了連續訊號x(t)的離散時間序列xs(i)，i=0、1、2…如下圖所示。圖一：連續訊號與離散訊號
當x(t)的頻譜為x(ω)時，則xs(i)的頻譜xs(ω)，如下圖所示。
為保證不出現頻率混疊失真，要求： 即，
取 bs定義為**系統的頻寬。
從以上的推導可以看出：訊號的時間取樣間隔一定，則**訊號的頻寬也就相應定了，反之**訊號的頻寬一定，則訊號的時間取樣間隔也就相應定了。
2對頻譜s(f)的處理
將頻域為無限域的頻域訊號s(f)截短為[-bs，bs]域的訊號，再將頻寬為[-bs，bs]的訊號均勻取樣，取樣點數為nf=2bs/df。
為保證不出現時域波形重疊失真，要求 ， 取， 即
從以上的推導可以看出：訊號的頻率取樣間隔一定，則**訊號的週期也就相應定了，反之**訊號的週期一定，則訊號的頻率取樣間隔也就相應定了。
下面我們看看時域取樣點數和頻域取樣點數的關係：
時域取樣點數：
頻域取樣點數：
所以，時域取樣點數與頻域取樣點數取值相同，這樣就可以保證連續時間訊號及連續頻率訊號均不出現重疊失真。
以上是防止重疊失真。
另外，為了提高**精度，要求提高取樣點數n，其取值為2的冪次，
為了處理上的方便，我們今後規定取樣點數n為2的整冪。舉例來說，假如設計要求的系統頻寬為1mhz，頻域最小解析度為10khz。那麼據此可求得 ，取 。
對應的其它引數為 ， ， ， 。
頻域分析
限於篇幅，我們將不向大家介紹matlab中關於傅利葉變換的有關函式。為了方便**，我們利用matlab的提供的函式編寫了兩個函式t2f及f2t。t2f的功能是作傅氏變換，f2t的功能是作傅氏反變換，它們的引用格式分別為x=t2f(x)及x=f2t(x)，其中x是時域訊號截短並取樣所得的取樣值向量，x是對的傅氏變換截短並取樣所得的取樣值向量。
這兩個函式存放在\...\matlab\work\目錄中。
我們關心的另乙個指標是訊號的功率譜密度，任意訊號的功率譜的定義是 ，其中是截短後的傅氏變換， 是的能量譜， 是在截短時間內的功率譜。對於**系統，若x是時域取樣值向量，x是對應的傅氏變換，那麼x的功率譜便為向量p=(x.*conj(x))/t。
3.隨機訊號的產生
高斯雜訊的產生
由於函式randn(1,n)產生n個互不相關的、均值為零、方差為1的高斯隨機數，所以可用它來產生白高斯雜訊。設**系統的取樣點數是n，系統頻寬為 ，向量x=n0*bs*randn(1,n)的總功率為n0*bs，最高頻率分量為bs，並且各樣點的值互不相關，故它代表雙邊功率譜密度為的白雜訊。
4.隨機碼序列的產生
語句round(rand(1,m))產生m個取值1、0等概的隨機碼。函式round表示四捨五入。函式rand產生均勻分布於區間的隨機數。
語句sign(randn(1,m))產生m個取值 1等概的隨機碼。函式sign(x)對向量x的元素取正負號，而高斯數randn取正負值的概率是相等的.
5.數字基帶傳輸系統
6.產生隨機碼序列向量a。
為了方便起見，我們規定a的長度m是2的整冪。
1) 產生衝擊序列訊號 。
設向量imp代表訊號 。imp可如下產生：
imp=zeros(1,n);
imp(1:l:n)=a/dt;
其中n是imp的向量長度，m是碼元向量a中的碼元數，l是每碼元內的樣點數。我們規定m、n都是2的整冪，於是l自然也是2的整冪。
3) 產生數碼訊號
設向量s代表數碼訊號 ，向量g代表脈衝波形 ，向量g代表其頻譜 。那麼s的產生方法是：
s=conv(imp,g);
其中，函式conv表示卷擊。卷擊後s的長度是length(imp)+length(g)-1。扣除延遲時間及拖尾時間收，數碼訊號為：
ii=find(g==max(g));
s=s([1:n]+ii(1));
也可用頻域的方法產生數碼訊號 ：
s=f2t(t2f(imp).*g);
注意此時，imp的點數應與g或g相同。若g的寬度小於imp，則應用零補齊。
7.nrz及rz訊號的產生
對於採用歸零（rz）及不歸零（nrz）矩形脈衝波形的數碼訊號，可以用簡單的方法訊號向量s。設a是碼元向量，n是總取樣點數，m是總碼元數，l是每個碼元內的點數，那麼nrz訊號可這樣獲得：
s=zeros(1,n);
for ii=1:l, s(ii+[0:m-1]*l)=a;,end
對於，若rt是要求的占空比，dt是**系統的時域取樣間隔，則rz訊號的產生方法是
s=zeros(1,n);
for ii=1:rt/dt, s(ii+[0:m-1]*l)=a;,end
8.眼圖
眼圖是數碼訊號在示波器上重複掃瞄得到的顯示圖形。若示波器的掃瞄範圍是na個碼元，那麼畫眼圖的方法是：
tt=[0:dt:na*l*dt];
hold on
for ii=1:na*l:n-n*l
plot(tt,s(ii+[1:na*l]));
end9.誤位元速率
取樣判決
設向量a表示傳送的碼序列，向量y表示在判決點觀測到的疊加有雜訊的接收訊號，假設通道無時延。接收機在每隔乙個碼元間隔取乙個點作為判決量。所有取樣結果構成乙個向量b：
若取樣時刻無偏差則b=y(1:l:n)，若取樣時刻有的恆定偏差，則b=y(1＋k:
l:n)。
若判決門限為vth，則判決結果是c=sign(b-vth)（雙極性結果 1）或c=(sign(b-vth)+1)/2（單極性結果0、1）。
10.誤位元速率測量
若在一次試觀察中傳送的碼元是長度為m的向量a，對應的判決結果是向量c。誤碼數是a與c中不相同的符號數，即n_err=length(find(a~=c))，於是誤位元速率為pe=n_err/m。為了提高測量精度，可加大m或者重複多次觀察。
多次觀察時，誤位元速率為總誤碼數除以總碼元數。
【實驗結果及分析】
實驗一繪出正弦訊號波形及頻譜
源程式global dt df t f n
close all
k=input('取樣點數＝2^k, k=[10]');
if isempty(k), k=10; end
n=2^k
dt=0.02ms
df=1/(n*dt); %khz
t=n*dt截短時間
bs=n*df/2; %系統頻寬
figure(1)
set(1,'position',[30,100,450,300])
設定圖1的視窗位置及大小
figure(2)
set(2,'position',[530,100,450,300])
設定圖2的視窗位置及大小
t=linspace(-t/2,t/2,n); %時域橫座標
f=linspace(-bs,bs,n); %頻域橫座標
f0=1; %f0=1khz
s=sin(2*pi*f0*t);
s=t2f(s); %s是s的傅氏變換
a=f2t(s);
p=s.*conj(s)/t; %功率譜
figure(1)
plot(t,a,'b')
grid
axis([-2,+2,-1.5,1.5'])
xlabel('t (ms)')
ylabel('s(t) (v)')
title('正弦訊號波形')
figure(2)
北郵通原軟體報告
資訊與通訊工程學院 通訊原理軟體實驗報告 班級 2011211106 姓名吳淳 學號 2011210180 班內序號 27 日期 2013年 12 假設基帶訊號為，載波頻率為，請 出am dsb sc ssb訊號，觀察已調訊號的波形及頻譜。對於單音訊訊號 進行am調製的結果為 其中調幅係數，要求以免...
通原硬體實驗報告
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北京郵電大學通原軟體實驗報告
資訊與通訊工程學院 通訊原理軟體實驗報告 班級 2011211105 姓名 潘文斌 學號 2011210132 日期 2013年11月 實驗目的 本實驗是 通訊原理 的乙個組成部分。在本實驗中我們使用的軟體工具是matlab。實驗的主要目的是 1.掌握matlab軟體的最基本運用。matlab是一種...