课程名称：通信原理设计班级：电1005-2班学号：20102484姓名：张涛一、实验目的在本实验中使用的软件工具是MATLAB。
设计本实验的目的是希望在以下几方面有所收获：1.会MATLAB软件的最基本运用。
MATLAB是一种很实用的数学软件，它易学易用。
MATLAB对于许多的通信仿真类问题来说是比较合适的。
2.了解计算机仿真的基本原理及方法，知道怎样通过仿真的方法去研究通信问题。
3.加深对信号与系统和通信原理及其相关课程内容的理解。
二、实验特点与硬件实验相比，软件实验具如下一些特点：1.软件实验具有广泛的实用性和极好的灵活性。
在硬件实验中改变系统参数也许意味着要重做硬件，而在软件实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.软件实验更有助于我们较为全面地研究通信系统。
有许多问题，通过硬件试验来研究可能非常困难，但在软件实验中却易于解决。
3.硬件实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.软件实验开发周期短，成本低。
三、上机实验要求1掌握matlab的基本操作及了解基本的仿真方法，分析运行范例程序。
2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、实验内容1、编程实现基本信号的仿真（1）产生并绘出以下信号:a单位脉冲序列b单位阶跃序列c正弦信号及其频谱d周期锯齿波sawtooth()e周期方波square()f实指数序列y(n)=2ng sin2πf1t*cos2πf2t f1=50Hz f2=2000Hz（2）产生一条-2到2之间的Sa(200t)曲线。
（3）产生下面信号，并绘出频谱t 0<t<t0/4s(t)= -t+ t0/4 t0/4<t< 3t0/4 假设t0=0.5st-t0 3t0/4<t< t02、编程实现模拟调制与解调的仿真(DSB必做，SSB\AM\FM选择其中一种)设消息信号m(t)的表达式为： 1 0≤t ≤t0/3m(t)= -2 t0/3≤t ≤2t0/3 （注：m(t)也可自己选用其它的信号） 0 其他（1）DSB 中，已调信号的时域表达式：u(t)=m(t)c(t)=Ac*m(t)cos(2πfct) 假设用信号m(t)以DSB 方式调制载波c(t)=cos(2πfct)，所得到的已调信号记为u(t)；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频谱。
（2）以上例中提供的信号进行SSB 调制，试绘制调制信号、已调信号和解调信号等各相关处的时域波形和频谱。
（提示：上边带调制信号：ussb=m.*c-imag(hilbert(m)).*b ；下边带下边带调制信号：lssb=m.*c+imag(hilbert(m)).*b 。
）（3）以上例中提供的信号进行AM 调制，给定的调制指数a=0.8，试绘制调制信号、已调信号和解调信号等各相关处点的时域波形和频谱。
AM 调制信号的时域表达式为：u(t)= A C [1+am n (t)]cos(2πf c t)这里a 是调制指数，m n (t)是经过归一化处理的消息信号，式中m n (t)=m/max(abs(m))。
（4）以上例中提供的信号进行频率调制，采用载波：c(t)=cos(2πf c t)进行调频，f c =200Hz, t 0=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：M(t)=A c cos ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎰∞-tF c d S K t f ττππ)(22（5）高斯噪声的产生设高斯噪声限带为（-Bs,Bs ），双边带功率谱密度为2on ，则总功率为s o B n ，设高斯噪声幅度为x ，则有：2x ＝s o B n ，s o B n x =所以高斯噪声可表示成x=sqrt(B s *n o )*randn(1,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%（选择其中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222sin cos ()14s ss s t T t T h t t T t T παππα=-，画出α等于0.1,0.5,1时()h t 的波形。
参数要求：1s T ms =，在1s T ms =内仿真10个点，仿真区间为-10ms ～10ms 。
（2） 利用matlab 的SIMULINK 功能建立一个基带传输模型，采用单极性, 或双极性码作为基带信号，发送滤波器为上述升余弦滤波器，发送数据率为1000bps ，分别观察输出信号在无噪声干扰及有噪声干扰下波形及眼图。
注意：必须首先运行实验步骤1 中的程序得出h(t)后，才能运行该模型。
（3）建立基带接收机模型，观察判决输出，与发送数码进行比较。
（选做） 5、数字调制与解调的仿真(选择两种调制与解调方式)根据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（选作）若输入A律PCM编码器的正弦信号为x(t)=sin(1600πt),抽样序列为x(n)=sin(0.2πn),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a单位脉冲序列程序：n=1:50; %定义序列的长度是50x=zeros(1,50); %注意：MATLAB 中数组下标从1 开始x(1)=1;subplot(3,1,1);stem(x);title('单位冲击信号序列');b单位阶跃序列程序如下：ns=0;nf=10;n0=2;n=[ns:nf];x=[(n-n0)>=0]c正弦信号及其频谱t=-1:0.01:1;x=5*sin(2*pi*10*t);N=length(x);fx=fft(x);df=100/N;n=0:N/2;f=n*df;subplot(211);plot(t,x);grid;subplot(212);plot(f,abs(fx(n+1))*2/N); grid;d周期锯齿波sawtooth()Fs=10000;t=0:1/Fs:1;x1=sawtooth(2*pi*50*t,0);x2=sawtooth(2*pi*50*t,1);subplot(2,1,1),plot(t,x1),axis([0,0.2,-1,1]);title('锯齿波1'); subplot(2,1,2),plot(t,x2),axis([0,0.2,-1,1]);title('锯齿波2')f实指数序列y(n)=2na=2;x=a.^n;stem(n,x);title('实指数序列')e周期方波square()Fs=10000;t=0:1/Fs:1;x1=square(2*pi*50*t,20);subplot(211),plot(t,x1),title('周期方波'); axis([0,0.2,-1.5,1.5]);g sin2πf1t*cos2πf2t f1=50Hz f2=2000Hz f1=50;f2=2000;t=0:0.02:10;a=sin(2*pi*f1*t);b=cos(2*pi*f2*t); y=a.*b;plot(t,y);title('sin2pif1t*cos2pif2t')（2）产生一条-2到2之间的Sa(200t)曲线。
t=linspace(-2,2);>> y=sinc(200*t);>> plot(t,y);title('y=sa(200t)')（3）产生下面信号，并绘出频谱t 0<t<t0/4s(t)= -t+ t0/4 t0/4<t< 3t0/4t-t0 3t0/4<t< t0假设t0=0.5s源程序：clear all;close all;clc;t0=0.5;t=0:0.01:0.5;s=t.*(t>0&t<=t0/4)+(-t+t0/4).*(t>=t0/4&t<=3*t0/4)+(t-t0).*(t>=3*t0/4&t<t 0);plot(t,s)1．模拟调制与解调的仿真（1）信号的DSB调制与解调clear all;close all;clc;t0=0.15;dt=0.0001;t=[0:dt:1];fc=250;phi0=0;ct=cos(2*pi*fc*t+phi0); %载波信号fm=10;fun =@(t)1.*(t>=0&t<=t0/3)+(-2).*(t>=t0/3&t<=2*t0/3)+0.*(t>=2*t0/3); mt=fun(t);ut=1.5*mt.*ct;figure(1)subplot(3,1,1),plot(t,mt),title('mt----调制信号')subplot(3,1,2),plot(t,ct),title('ct----载波信号')subplot(3,1,3),plot(t,ut),title('ut----已调信号')[m,n]=size(ut);ni=0.05*randn(m,n);u0=ut+ni;figure(2)subplot(3,1,1),plot(t,ni),title('ni----高斯白噪声')subplot(3,1,2),plot(t,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]=butter(4,[w1,w2],'bandpass');u1=filter(b,a,u0);subplot(3,1,3),plot(t,u1),title('u1----信号进入带通滤波器')figure(3)u2=u1.*ct;subplot(3,1,1),plot(t,u2),title('u2----与载波相乘后的波形')B=2*fm;wn3=2*dt*B;[b,a]=butter(4,wn3,'low');u3=filter(b,a,u2);subplot(3,1,2),plot(t,-u3),title('u3----解调后的信号')subplot(3,1,3),plot(t,-u3),hold on,title('解调后的信号与原调制信号比较')plot(t,mt,'r');dt=t(2)-t(1); % 采样周期f=1/dt; % 采样频率(Hz)X=fft(ut); % 计算x的快速傅立叶变换XN=1/dt;F=X(1:N/2+1); % F(k)=X(k)(k=1:N/2+1)f=f*(0:N/2)/N; % 使频率轴f从零开始figure(4)subplot(3,1,1),plot(f,abs(F)),title('dsb调制信号频谱图');xlim([0,fc*2]);xlabel('Frequency');ylabel('|F(k)|')调制与解调的波形，频谱（2）SSB方式clear all;close all;clc;t0=0.15;dt=0.0001;t=[0:dt:1];fc=250;phi0=0;ct=cos(2*pi*fc*t+phi0); %载波信号fm=10;fun =@(t)1.*(t>=0&t<=t0/3)+(-2).*(t>=t0/3&t<=2*t0/3)+0.*(t>=2*t0/3); mt=fun(t);mh=imag(hilbert(mt));b=sin(2*pi*fc.*t)ussb=mt.*ct-imag(hilbert(mt)).*b;lssb=mt.*ct+imag(hilbert(mt)).*b;figure(1)subplot(3,1,1),plot(t,mt),title('mt----调制信号')subplot(3,1,2),plot(t,ussb),title('ussb----载波信号')subplot(3,1,3),plot(t,lssb),title('lssb----已调信号')dt=t(2)-t(1); % 采样周期f=1/dt; % 采样频率(Hz)X1=fft(ussb); % 计算x的快速傅立叶变换XX2=fft(lssb);N=1/dt;F1=X1(1:N/2+1); % F(k)=X(k)(k=1:N/2+1)F2=X2(1:N/2+1);f=f*(0:N/2)/N; % 使频率轴f从零开始figure(4)subplot(3,1,1),plot(f,abs(F1)),hold on,title('ussb调制信号频谱图');plot(-f,abs(F1));xlim([-fc*2,fc*2]);subplot(3,1,2),plot(f,abs(F2)),holdon,title('lssb');plot(-f,abs(F2));xlim([-fc*2,fc*2]);xlabel('Frequency');ylabel('|F(k)|')（3）高斯白噪声n0=30;fc=250;t=[0:0.0005:0.15];u=cos(2*pi*fc.*t);M=length(u);x=sqrt(4*n0)*randn(1,M); plot(t,x(1:length(t)));2、数字基带通信系统的仿真(1)一个升余弦频谱的滤波器，t=-1/100+eps:1/10000:1/100;alfa=0.4;ts=1/1000;h_t=sin(pi*t/ts)./(pi*t/ts).*(cos(alfa*pi*t/ts)./(1-4*alfa^2*t.^2 /ts^2));plot(t,h_t);(2) 利用matlab的SIMULINK功能建立一个基带传输模型，采用单极性, 或双极性码作为基带信号，发送滤波器为上述升余弦滤波器，发送数据率为1000bps，分别观察输出信号在无噪声干扰及有噪声干扰下波形及眼图。