通信原理实验二

1、 HUNAN UNIVERSITY通信原理课程实验报告 题 目： 数字基带信号的波形和功率谱密度 学生姓名： 龙景强 学生学号： 201308080228 专业班级： 物联2班 指导老师： 杜青松 目 录1.实验目的12.实验要求13.实验原理23.1 单极性不归零码23.2 单极性归零码3 3.3 双极性不归零码.3 3.4 双极性归零码.34.实验方法与实验步骤44.1单极性不归零二进制信号44.2单极性归零二进制信号44.3 双极性不归零二进制信号54.4 双极性归零二进制信号5 4.5 单极性不归零四进制信号. 6 4.6 单极性不归零八进制信号.65.实验结果与分析95.1单极性不归

2、零二进制基带信号95.2单极性归零二进制基带信号115.3 双极性不归零二进制基带信号135.4 双极性归零二进制基带信号155.5 单极性不归零四进制基带信号17 5.6 单极性不归零八进制基带信号.196.心得与体会201.实验目的1、通过实验深入理解常用数字基带信号的波形和功率谱密度；2、掌握用MATLAB绘制常用数字基带信号的波形和功率谱密度的方法；3、练习根据理论分析自行设计实验方法的能力。2.实验要求1、产生单极性不归零二进制基带信号，画出该信号的时域波形图及其功率谱密度图形。（单极性基带信号的高电平为1V，表示二进制码元“1”；低电平为0V，表示二进制码元“0”）2、产生占空比为

3、50%的单极性归零二进制基带信号，画出该信号的时域波形图及其功率谱密度图形。（单极性基带信号的高电平为1V，低电平为0V；一个码元周期内包含高电平脉冲表示二进制码元“1”，否则表示二进制码元“0”）。3、产生双极性不归零二进制基带信号，画出该信号的时域波形图及其功率谱密度图形。（双极性基带信号的正电平为1V，表示二进制码元“1”；负电平为-1V，表示二进制码元“0”）。4、产生占空比为50%的双极性归零二进制基带信号，画出该信号的时域波形图及其功率谱密度图形。（双极性基带信号的正电平为1V，负电平为-1V；一个码元周期内包含正电平脉冲表示二进制码元“1”，包含负电平脉冲表示二进制码元“0”）。

4、5、产生单极性不归零四进制基带信号，画出该信号的时域波形图及其功率谱密度图形。（四进制单极性基带信号共有0V，1V，2V，3V四个电平，分别表示四进制码元“0”，“1”，“2”，“3”）6、产生单极性不归零八进制基带信号，画出该信号的时域波形图及其功率谱密度图形。（八进制单极性基带信号共有0V7V八个电平，分别表示八进制码元“0”“7”）3.实验原理数字信号可以直接采用基带传输,所谓基带就是指基本频带。基带传输就是在线路中直接传送数字信号的电脉冲。 基带传输时,对于传输数字信号来说,使用的方法是用不同的电压电平来表示两个二进制数字,也即数字信号由矩形脉冲组成。我们将其划分为单极性码和

5、双极性码，单极性码使用正的电压表示数据；而根据信号是否归零，还可以划分为归零码和非归零码，归零码码元中间的信号回归到0电平，而非归零码遇1电平翻转，零时不变。数字基带信号除了二进制信号，还有四进制信号，八进制信号等。 数字基带系统的组成：1、单极性不归零码特点：发送能量大、接收信噪比较高，占用频带较窄；具有较高的直流和低频成分，不利于信道传输，受到信道传输特性和噪声的影响，接收端抽样判决器难以稳定在最佳判决门限，在出现长连“0”或者长连“1”时不利于接收端位同步定时提取。2、双极性不归零码特点：发送能量大、接收信噪比较高，占用频带较窄，直流和低频成分较少，接收端抽样判决器始终保持最佳判决门限；

6、在出现长连“0”或者长连“1”时不利于接收端位同步定时提取。3、单极性归零码特点：发送能量较小、接收信噪比较低，占用频带较宽，具有较高的直流和低频成分，不利于信道传输，受到信道传输特性和噪声的影响，接收端抽样判决器难以稳定在最佳判决门限；在出现长连“0”时不利于接收端位同步定时提取，但长连“1”时可以实现接收端位同步定时提取。4、双极性归零码特点：发送能量较小、接收信噪比较低，占用频带较宽；直流和低频成分较少，接收端抽样判决器始终保持最佳判决门限，具有良好的自同步特性，即使在出现长连“0”或者长连“1”时也可以实现接收端位同步定时提取。除此之外本次实验还画了单极性不归零四进制码信号和单极性不归

7、零八进制码信号，这些都跟单极性不归零二进制码信号差不多，只是表示信号的进制变了一下。4.实验方法与实验步骤基带信号的时间分辨率为0.001s（即采样频率为1000Hz），共产生2000个二进制码元，每个码元的持续时间为1秒。4.1单极性不归零二进制基带信号主要代码：% 画时域信号波形figure(1);plot(t,st1,'LineWidth',1.5);grid on; axis(0 20 -0.1 1.1);xlabel('时间(s)');ylabel('电压值(V)');title(title_str1);%计算功率谱并画图figure(

8、2)fmt=fft(st1); % 对时域信号进行FFT变换，计算其频谱fmt=fftshift(fmt);fmt=abs(fmt);fmt_dB=fmt.2/Ts;maxF=max(fmt_dB);fmt_dB=fmt_dB/maxF;fmt_dB= 10*log10(fmt_dB +eps);plot(f,fmt_dB);grid on;axis(-6 6 -80 0);xlabel('频率(Hz)');ylabel('功率谱幅度值(dB)');title(title_str2);4.2 单极性归零二进制基带信号主要代码：% 画时域信号波形figure(3)

9、;plot(t,st2,'LineWidth',1.5);grid on; axis(0 20 -0.1 1.1);xlabel('时间(s)');ylabel('电压值(V)');title(title_str3);%计算功率谱并画图figure(4)fmt=fft(st2); % 对时域信号进行FFT变换，计算其频谱fmt=fftshift(fmt);fmt=abs(fmt);fmt_dB=fmt.2/Ts;maxF=max(fmt_dB);fmt_dB=fmt_dB/maxF;fmt_dB= 10*log10(fmt_dB +eps);pl

10、ot(f,fmt_dB);grid on;axis(-6 6 -80 0);xlabel('频率(Hz)');ylabel('功率谱幅度值(dB)');title(title_str4);4.3 双极性不归零二进制基带信号主要代码：% 画时域信号波形figure(5);plot(t,st3,'LineWidth',1.5);grid on; axis(0 20 -1.1 1.1);xlabel('时间(s)');ylabel('电压值(V)');title(title_str5);%计算功率谱并画图figure(6

11、)fmt=fft(st3); % 对时域信号进行FFT变换，计算其频谱fmt=fftshift(fmt);fmt=abs(fmt);fmt_dB=fmt.2/Ts;maxF=max(fmt_dB);fmt_dB=fmt_dB/maxF;fmt_dB= 10*log10(fmt_dB +eps);plot(f,fmt_dB);grid on;maxF = max(fmt);minF = min(fmt);axis(-6 6 -55 25);xlabel('频率(Hz)');ylabel('功率谱幅度值(dB)');title(title_str6);4.4 双极性

12、归零二进制基带信号主要代码： % 画时域信号波形figure(7);plot(t,st4,'LineWidth',1.5);grid on; axis(0 20 -1.1 1.1);xlabel('时间(s)');ylabel('电压值(V)');title(title_str7);%计算功率谱并画图figure(8)fmt=fft(st4); % 对时域信号进行FFT变换，计算其频谱fmt=fftshift(fmt);fmt=abs(fmt);fmt_dB=fmt.2/Ts;maxF=max(fmt_dB);fmt_dB=fmt_dB/maxF

13、;fmt_dB= 10*log10(fmt_dB +eps);plot(f,fmt_dB);grid on;axis(-6 6 -55 25);xlabel('频率(Hz)');ylabel('功率谱幅度值(dB)');title(title_str8);4.5 单极性不归零四进制基带信号主要代码：% 画时域信号波形figure(9);plot(t,st5,'LineWidth',1.5);grid on; axis(0 20 -0.9 3.1);xlabel('时间(s)');ylabel('电压值(V)');t

14、itle(title_str9);%计算功率谱并画图figure(10)fmt=fft(st5); % 对时域信号进行FFT变换，计算其频谱fmt=fftshift(fmt);fmt=abs(fmt);fmt_dB=fmt.2/Ts;maxF=max(fmt_dB);fmt_dB=fmt_dB/maxF;fmt_dB= 10*log10(fmt_dB +eps);plot(f,fmt_dB);grid on;axis(-6 6 -80 0);xlabel('频率(Hz)');ylabel('功率谱幅度值(dB)');title(title_str10);4.6

15、单极性不归零二八制基带信号主要代码：% 画时域信号波形figure(11);plot(t,st6,'LineWidth',1.5);grid on; axis(0 20 -0.9 7.1);xlabel('时间(s)');ylabel('电压值(V)');title(title_str11);%计算功率谱并画图figure(12)fmt=fft(st6); % 对时域信号进行FFT变换，计算其频谱fmt=fftshift(fmt);fmt=abs(fmt);fmt_dB=fmt.2/Ts;maxF=max(fmt_dB);fmt_dB=fmt_d

16、B/maxF;fmt_dB= 10*log10(fmt_dB +eps);plot(f,fmt_dB);grid on;maxF = max(fmt);minF = min(fmt);axis(-6 6 -80 0);xlabel('频率(Hz)');ylabel('功率谱幅度值(dB)');title(title_str12);5.实验结果与分析5.1单极性不归零二进制基带信号图5.1单极性不归零二进制信号波形时域波形图显示的横坐标时间范围为020s，纵坐标范围为-0.1V1.1V，波形线宽为1.5。图5.2单极性不归零二进制信号功率谱功率谱密度采用归一化dB

17、形式，显示的横坐标频率范围为-66Hz，纵坐标范围为-80dB0dB。5.2单极性归零二进制基带信号图5.3 单极性归零二进制信号波形时域波形图显示的横坐标时间范围为020s，纵坐标范围为-0.1V1.1V，注意横坐标、纵坐标及Title，波形线宽为1.5。图5.4 单极性归零二进制信号功率谱功率谱密度采用归一化dB形式，显示的横坐标频率范围为-66Hz，纵坐标范围为-80dB0dB。5.3双极性不归零二进制基带信号图5.5双极性不归零二进制信号波形时域波形图显示的横坐标时间范围为020s，纵坐标范围为-1.1V1.1V，注意横坐标、纵坐标及Title，波形线宽为1.5。图5.6 双极性不归零

18、二进制信号功率谱功率谱密度采用归一化dB形式，显示的横坐标频率范围为-66Hz，纵坐标范围为-55dB25dB。5.4 双极性归零二进制基带信号图5.7 双极性归零二进制信号波形时域波形图显示的横坐标时间范围为020s，纵坐标范围为-1.1V1.1V，注意横坐标、纵坐标及Title，波形线宽为1.5。图5.8 双极性归零二进制信号功率谱功率谱密度采用归一化dB形式，显示的横坐标频率范围为-66Hz，纵坐标范围为-55dB25dB。5.5 单极性不归零四进制基带信号图5.9 单极性不归零四进制信号波形时域波形图显示的横坐标时间范围为020s，纵坐标范围为-0.9V3.1V图5.10单极性不归零四进制信号功率谱功率谱密度采用归一化dB形式，显示的横坐标频率范围为-66Hz，纵坐标范围为-80dB0dB。5.6 单极性不归零八进制基带信号图5.11 单极性不归零八进制信号波形时域波形图显示的横坐标时间范围为020s，纵坐标范围为-0.9V7.1V，注意横坐标、纵坐标及Title，波形线宽为1.5。 图5.12 单极性不归零八进制功率谱功率谱密度采用归一化dB形式，显示的横坐标频率范围为-66Hz，纵坐标范围为-80dB0dB。6.心得与体会1、单极性码具有较高的直流和低频成分，不利于信道传输，受到信道传输特性和噪声的影响，