四川大学现代电子技术实验实验五概述

1、现代电子技术专业实验实验报告课 程现代电子技术专业实验实验题目 matlab 信道仿真实验实验目的1. 了解matlab如何编程模拟信道的传输。2. 了解通信系统构成的具体模块。3. 了解各种编码和解码方式。4. 了解噪声对于通信系统的影响。5. 了解各种参数对于通信信道传输系统的影响。、实验分析(1)理想信道传输实验一个理想无噪声的数字收发系统如图1所示:怙息字in碍 AfW基耶愕号接坡闻紀为叭的佶号厂一二7；通带信号 1f 11沏隔为T；的 :基覆佶号4I_ IVI* I IIIIII1 1 -ML mm no |1 T1-1k*5-i解厲為间隔为MT.间佛術“山f的做判fe的礦料快tn传

2、枚机阅读程序代码 main_ideal_system_tx_rx.m ，根据上述原理框图理解并学习程序。实验要求：1、详细说明本实验的调制类型。答:本实验采用的调制类型是PAM脉冲幅度调制，实验输入信号是若干的 ASCII码，通过函数ASCII2pam4将信号编码为4位的4进制序列，通过过采样器和低 通滤波器，再在混频器中与载波相剩，得以调制。脉冲编码调制实质就是采样。2、运行实验例程，解释接收端重建的符号序列和发送的符号序列之间的差异及原 因。答：运行结果如下： main _ideal_system_tx_rx cluster_varia nee = 2.7570e-05 perce nta

3、ge_symbol_errors =0ans =dropp ing last 3 PAM symbols sen dmessage =123 I have a dream, haha, I am dream ing 4567890 recon structed_message =123 I have a dream, haha, I am dream ing 456789 可以看到，接收端重建序列和发送端序列之间有略微差异，那就是，接收 端最后一位0不见了。原因在于采样间隔太大，丢失了 3位PAM符号，导致最后一位 ASCII码不能重建。3、解释程序运行后绘制的各个图的含义。 答：第一幅图：*

4、J 阳*# 1File- Edtt View Insert TobfeWndow Help-X* d j t 野直过金-建1因口1时堆图，冏五上午nu俎4 $1 1 1 u訥細1 111111i111 1h -0游神聞鮒10CF140W1-B0seconds频城图岡 m 鋸4俎0000 0MO - 葺 4OTD -E SOOD -1 1 11 1 11iiL ,1 11-SO圈閃Q01&iqairency304Q可以看到这是在 PAM调制后，经过低通滤波器后的信号时域图和频域图, 可以看到，其频谱集中在低频附近。第二张图： Figure 2 XFile Edik View Insert Tk

5、Desktop Window Helpw已H省息| 函 Q3TT TTT pT|T-*1 BF寸0第二张图表示接受端接收到信号通过混频器，低通滤波器，脉冲相关滤波 器和减采样器之后，归一化到正负1和正负3的序列图。4、改变载波的频率 fc=50,30,3,1，有些能正常，有些不正常，其原因是什么？ 答：由下图可知，基带频率最高频率Fm大概在1.5左右。采样频谱应该大于等于Fm否则不能回复原始信号。频域图，周五上午第4绒6000! 4000? 20000-Z5-2-1.5/-0.500.511.52frequency载波频率分别为30,3的时候，输出序列都正常。输出为:# Figure 2Fil

6、e Edit View Insert Tools Desktop Window Help S| O 1 1 1 1 -11 1 1 -| I - -i- i* -mb * Aiv m * m H ar - I- *4-L - 1I L .IL L .1亠一. L 102040-600100120140160 W 2OTcluster_varianee（方差）=4.5913 和 2.7570e-05 和 3.7647e-05perce ntage_symbol_errors =0ans =dropp ing last 3 PAM symbolssen dmessage =123 I have a

7、 dream, haha, I am dream ing 4567890recon structed_message =123 I have a dream, haha, I am dream ing 456789当载频为50和1时，虽然结果显示无异，但是在接收端归一化序列图有失真。当载频为50时，cluster_varianee（方差）=4.5913，可看到归一化到了正负2和正负6。但是也能回复原始信号。File Edrt Vww Irwert Tools; Desktop Window Help W沙心Y 口 囲 石、当载频为1时，cluster_varianee=0.0864，归一化值均

8、有偏差。但也能恢复原始信号。Figure 2= XFile Edrt View Insert Took Desktop Window Help叮凸 NA 縣 C1 *J X - S 口用口1而当载频为0.5时，产生混叠，不能恢复原始信号cluster_varia nee =0.2229perce ntage_symbol_errors = 45.4545ans =dropp ing last 3 PAM symbolssen dmessage =123 I have a dream, haha, I am dream ing 4567890 recon structed_message =ef

9、feYeiefeeeeefeeiieieieieYeeieefeeiijfeeeffii5、检测不同过采样的效果，改变M=1000,25,10，有些能正常，有些不正常，其限制因素是什么？答：M=1000, 25时，过采样频率大于原采样频率16,所以能接收到正确的序列，当M靠近16或者比16小的时候，就会出现方差变大的情况。当M=10时recon structed_message =1330M0hqre0q0dseqm,0hqhq,0M0qm0dseqmi nc0453389 序列也更乱，不能恢复信号。* figure 2 XAle Edt Vsew Insert Took Deskteip W

10、indow Help6、如何移除接收机前端的低通滤波器( LPF是否能正常检测信号，如果同时存在 别的用 户会有什么影响？发射端增加一个载频fc=30的用户，修改程序实现正常检测发射信号。答：当去掉接收机前端低通滤波器后显然不能正常恢复信号，其恢复出的序列是：sen dmessage =123 I have a dream, haha, I am dreami ng 4567890 recon structed_message =effeYeiefeeeeefeeiieieieieYeeieefeeiijfeeeffii承 Figure 2 XFile Edit View Insert Too

11、ls Desktop Window Help口已k|電耳巴動渥T盘| 口目|口1.510.50-0.5-1-1.5020406000100120140160100200若同时存在其他用户，在同一载频上将无法区分两个信号，无法分离。当在发送端加一个载频30的用户，可添加如下代码实现可实现正常发射：fc=40;% carrier freque ncyfc2 = 30;c=cos(2*pi*fc*t);% carrierc2 = cos(2*pi*fc2*t);r=c.*x + c2.*x;在接收端分别同两个载频的余弦波相剩， 再分别通过低通滤波器后和分别获取到信 号。7、 接收机前端低通滤波器(L

12、PF)最低和最高截止频率是多少？ 答：由上面第 4 小题可知，基带信号最高频率约在 1.5 左右。 则低通滤波器的截止频谱因大于 1.5 ，小于 2 倍载频，即 60。8、 将调制方式改为BPSK修改发射和接收程序实现信息的正常检测。答：将调制方式改为BPSK后的源代码如下： 发送端 % ? i ?clear all ;% BPSK sendmessage= 123 I have a dream, haha, I am dreaming becoming4567890; %-0 ?丨卩?D?0% ASCII 码转为 8为 2进制数 N=length(sendmessage);% length

13、of stringf=zeros(1,8*N);% ?8?2? eyfor k=0:N-1% change to base 2f(8*k+1:8*k+8)=dec2base(sendmessage(k+1),2,8)-48;end% 转换为双极性编码N=le ngth(f);% 8?2? e y e y xe 卩?3O ?em=zeros(1,N);% ?D?a ?for k=1:Nif f(k)=1m(k)=1;end if f(k)=0 m(k)=-1;endend% 过采样M=100; mup=zeros(1,N*M); mup(1:M:end)=m;% oversampling fac

14、tor% Hamming pulse filter with T/M-spaced impulse response p=hamming(M);% blip pulse of width Mx=filter(p,1,mup);% convolve pulse shape with datafigure(1), plotspec(x,1/M)%?-3?u ?D?o? ? i ?% BPSK 调制N=length(mup); bpsk_m=zeros(1,N);% j=1;k=1;for i=1:Nbpsk_m(i)=mup(i)*cos(2*pi*(length(m)/N)*i);end% 接收

15、端 %接收端% am demodulation of received signal sequence r % 相干解调n=1:1:N;bpsk_m2=bpsk_m.*cos(2*pi*(length(m)/N)*n);%?a ? e ?a 卩*% 滤波fl=50;%?2?- ?Xeyfbe=0 0.4 0.5 1; damps=1 1 0 0 ;卩.?2 - ?*卩? o ? ei ?D? ?fbe?a 士 ?卩? e ? oa ? ?damps?a?o | 卩? u ? e ? oa?b=remez(fl,fbe,damps);x3=2*filter(b,1,bpsk_m2); y=fil

16、ter(fliplr(p)/(pow(p)*M),1,x3); z=y(0.5*fl+M:M:end);N=length(z);for i=1:Nif z(i)0&z(i)-1&z(i)0;z(i)=-1;endendfigure(3), plot(1:length(z),z,%eu 3 0卩丨厂?2 - ?+卩？卩丫 ?3? io |? oa?%?i ?卩 D?o?DD|iii. ?2 -%?卩 2 e ? u)%?-3?卩 2 e ? u O0y ? a 1?% 转换成 2进制 mprime=quantalph(z,-1,1);for k=1:length(mprime) if mprim

17、e(k)=1 mprime(k)=1;end if mprime(k)=-1 mprime(k)=0;end%a ? - ?a+/-1 X ? ?%oea ? _ ? a 1?X a?a?t? eyend%由2进制转换为十进制S = len gth(mprime);off = mod(S,8);if off = 0spr intf( droppi ng last %i PAM symbols,off)mprime = mprime(1:S-off);endN = len gth(mprime)/8;recon structed=zeros(1,N);for k = 0:N-1recon str

18、ucted(k+1) = base2dec(char(mprime(8*k+1:8*k+8)+48),2);end%重建信号recon structed_message = char(rec on structed);sen dmessagerecon structed_message执行结果：o时域帼一冏:TE上丫第4殂 91 t 11 11 ImfW(jnii on i| Mmm230406060100120140seconds五上字第4俎1DQ0050QC-0 * 1 11 11L1-1111,Iii-刼如a屯20=1001D20304G50freouencv9、(选做，加10分)将调制方式改为 QPSK修改发射和接收程序实现信息的 正常检测。(2)非理想信道传输实验在实际的通信中，理想环境是不可能存在的， 实际的通信系统会由于各种失真 引起性能的恶 化，接收机会无法准确同步发射机的相关参数。在实际的通信中需 要考虑如下问题：1、信道中的噪声对接收机会造成什么影响？2、如果信道中存在反射或折射， 同时有多条路径到达接收端， 及存在多径干 扰时会怎样？3、如果接收机对发射机的载波初始相位未知， 对接收信号会产生什么影响？4、如果发射机的震荡频率有一点偏移（存在较小的频偏），即接收机的载波和发射机的载 波不能完全同步，接收端能正常恢复信号吗？5、如果采样