四川大學(xué)現(xiàn)代電子技術(shù)實驗 實驗五

1、現(xiàn)代電子技術(shù)專業(yè)實驗實驗報告課 程 現(xiàn)代電子技術(shù)專業(yè)實驗 實驗題目 matlab信道仿真實驗 一、 實驗?zāi)康?. 了解matlab如何編程模擬信道的傳輸。2. 了解通信系統(tǒng)構(gòu)成的具體模塊。3. 了解各種編碼和解碼方式。4. 了解噪聲對于通信系統(tǒng)的影響。5. 了解各種參數(shù)對于通信信道傳輸系統(tǒng)的影響。二、 實驗分析（1）理想信道傳輸實驗 一個理想無噪聲的數(shù)字收發(fā)系統(tǒng)如圖 1 所示：閱讀程序代碼 main_ideal_system_tx_rx.m，根據(jù)上述原理框圖理解并學(xué)習(xí)程序。 實驗要求： 1、 詳細(xì)說明本實驗的調(diào)制類型。 答：本實驗采用的調(diào)制類型是PAM脈沖幅度調(diào)制，實驗輸入信號是若干的ASCI

2、I碼，通過函數(shù)ASCII2pam4將信號編碼為4位的4進(jìn)制序列，通過過采樣器和低通濾波器，再在混頻器中與載波相剩，得以調(diào)制。脈沖編碼調(diào)制實質(zhì)就是采樣。2、 運行實驗例程，解釋接收端重建的符號序列和發(fā)送的符號序列之間的差異及原因。答：運行結(jié)果如下：>> main_ideal_system_tx_rxcluster_variance = 2.7570e-05percentage_symbol_errors = 0ans =dropping last 3 PAM symbolssendmessage =123 I have a dream, haha, I am dreaming 456

3、7890reconstructed_message =123 I have a dream, haha, I am dreaming 456789 可以看到，接收端重建序列和發(fā)送端序列之間有略微差異，那就是，接收端最后一位0不見了。原因在于采樣間隔太大，丟失了3位PAM符號，導(dǎo)致最后一位ASCII碼不能重建。3、 解釋程序運行后繪制的各個圖的含義。答：第一幅圖：可以看到這是在PAM調(diào)制后，經(jīng)過低通濾波器后的信號時域圖和頻域圖，可以看到，其頻譜集中在低頻附近。第二張圖：第二張圖表示接受端接收到信號通過混頻器，低通濾波器，脈沖相關(guān)濾波器和減采樣器之后，歸一化到正負(fù)1和正負(fù)3的序列圖。4、 改變載波

4、的頻率 fc=50,30,3,1，有些能正常，有些不正常，其原因是什么？ 答：由下圖可知，基帶頻率最高頻率Fm大概在1.5左右。采樣頻譜應(yīng)該大于等于Fm。否則不能回復(fù)原始信號。載波頻率分別為30,3的時候，輸出序列都正常。輸出為： cluster_variance（方差） = 4.5913和2.7570e-05和3.7647e-05percentage_symbol_errors = 0ans =dropping last 3 PAM symbolssendmessage =123 I have a dream, haha, I am dreaming 4567890reconstructed

5、_message =123 I have a dream, haha, I am dreaming 456789當(dāng)載頻為50和1時，雖然結(jié)果顯示無異，但是在接收端歸一化序列圖有失真。當(dāng)載頻為50時，cluster_variance（方差） = 4.5913，可看到歸一化到了正負(fù)2和正負(fù)6。但是也能回復(fù)原始信號。、當(dāng)載頻為1時，cluster_variance =0.0864，歸一化值均有偏差。但也能恢復(fù)原始信號。而當(dāng)載頻為0.5時，產(chǎn)生混疊，不能恢復(fù)原始信號。cluster_variance =0.2229percentage_symbol_errors = 45.4545ans =dropp

6、ing last 3 PAM symbolssendmessage =123 I have a dream, haha, I am dreaming 4567890reconstructed_message =effeYeiefeeeeefeeiieieieieYeeieefeeiijfeeeffii5、 檢測不同過采樣的效果，改變 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時，過采樣頻率大于原采樣頻率16，所以能接收到正確的序列，當(dāng)M靠近16或者比16小的時候，就會出現(xiàn)方差變大的情況。當(dāng)M=10時reconstructed_message =

7、1330M0hqre0q0dseqm,0hqhq,0M0qm0dseqminc0453389序列也更亂，不能恢復(fù)信號。6、 如何移除接收機(jī)前端的低通濾波器（LPF）是否能正常檢測信號，如果同時存在別的用 戶會有什么影響？發(fā)射端增加一個載頻 fc=30 的用戶，修改程序?qū)崿F(xiàn)正常檢測發(fā)射信號。 答：當(dāng)去掉接收機(jī)前端低通濾波器后顯然不能正常恢復(fù)信號，其恢復(fù)出的序列是：sendmessage =123 I have a dream, haha, I am dreaming 4567890reconstructed_message =effeYeiefeeeeefeeiieieieieYeeieefee

8、iijfeeeffii若同時存在其他用戶，在同一載頻上將無法區(qū)分兩個信號，無法分離。當(dāng)在發(fā)送端加一個載頻30的用戶，可添加如下代碼實現(xiàn)可實現(xiàn)正常發(fā)射：fc=40; % carrier frequencyfc2 = 30;c=cos(2*pi*fc*t); % carrier c2 = cos(2*pi*fc2*t);r=c.*x + c2.*x; 在接收端分別同兩個載頻的余弦波相剩，再分別通過低通濾波器后和分別獲取到信號。7、 接收機(jī)前端低通濾波器（LPF）最低和最高截止頻率是多少？ 答：由上面第4小題可知，基帶信號最高頻率約在1.5左右。則低通濾波器的截止頻譜因大于1.5，小于2倍載頻，即6

9、0。8、 將調(diào)制方式改為 BPSK，修改發(fā)射和接收程序?qū)崿F(xiàn)信息的正常檢測。 答：將調(diào)制方式改為BPSK后的源代碼如下：-發(fā)送端-·-% ·¢ËͶËclear all;% BPSKsendmessage='123 I have a dream, haha, I am dreaming becoming 4567890'%·¢Ë͵ÄÐÅÏ¢ % ASCII碼轉(zhuǎn)為8為2進(jìn)制數(shù)N=length(sendmessag

10、e); % length of stringf=zeros(1,8*N); % ´æ8λ2½øÖÆÊýfor k=0:N-1 % change to "base 2" f(8*k+1:8*k+8)=dec2base(sendmessage(k+1),2,8)-48;end % 轉(zhuǎn)換為雙極性編碼N=length(f); % 8λ2½øÖÆÊýÊý×é

11、81;ij¤¶Èm=zeros(1,N); % Ë«¼«ÐÔ±àÂëfor k=1:N if f(k)=1 m(k)=1; end if f(k)=0 m(k)=-1; end end % 過采樣M=100; mup=zeros(1,N*M); mup(1:M:end)=m; % oversampling factor% Hamming pulse filter with T/M-spaced impulse responsep=hamming(

12、M); % blip pulse of width Mx=filter(p,1,mup); % convolve pulse shape with datafigure(1), plotspec(x,1/M) %»­³ö»ù´øÐźŵÄͼÏñ% BPSK調(diào)制N=length(mup);bpsk_m=zeros(1,N);% j=1;k=1;for i=1:N bpsk_m(i)=mup(i)*cos(2*pi*

13、(length(m)/N)*i);end% - 接收端- %接收端% am demodulation of received signal sequence r% 相干解調(diào)n=1:1:N;bpsk_m2=bpsk_m.*cos(2*pi*(length(m)/N)*n);%Ïà¸É½âµ÷ % 濾波fl=50; %Â˲¨Æ÷½×Êýfbe=0 0.4 0.5 1; damps=1 1 0 0 ; % µ&

14、#205;ͨÂ˲¨Æ÷µÄ·ù¶ÈÌØÐÔ£¬fbeΪ±ß½çƵÂÊÏòÁ¿£¬dampsΪ¶ÔÓ¦µÄ·ù¶È

15、;ÏòÁ¿b=remez(fl,fbe,damps); %Éú³ÉµÍͨÂ˲¨Æ÷µÄµ¥Î»Âö³åÏìÓ¦ÏòÁ¿x3=2*filter(b,1,bpsk_m2); %¶Ô»ìÆ&#

16、181;ÐźŽøÐеÍͨÂ˲¨y=filter(fliplr(p)/(pow(p)*M),1,x3);z=y(0.5*fl+M:M:end); %½µ²ÉÑùN=length(z);for i=1:N if z(i)>0&z(i)<1; z(i)=1; elseif z(i)>-1&z(i)<0; z(i)=-1; endend

17、figure(3), plot(1:length(z),z,'.') %»­³ö½µ²ÉÑùºóµÄ½á¹û % 轉(zhuǎn)換成2進(jìn)制mprime=quantalph(z,-1,1)' %Á¿»¯Îª+/-1 ×Ö·ûfor k=1:length(mprime) %ÓÉÁ&

18、#191;»¯½á¹ûת»»Îª¶þ½øÖÆÊý if mprime(k)=1 mprime(k)=1; end if mprime(k)=-1 mprime(k)=0; end end % 由2進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制S = length(mprime);off = mod(S,8);if off = 0sprintf('dropping last %i PAM symbols',of

19、f)mprime = mprime(1:S-off);endN = length(mprime)/8;reconstructed=zeros(1,N);for k = 0:N-1reconstructed(k+1) = base2dec(char(mprime(8*k+1:8*k+8)+48),2); end% 重建信號reconstructed_message = char(reconstructed);sendmessagereconstructed_message執(zhí)行結(jié)果：9、 （選做，加 10 分）將調(diào)制方式改為 QPSK，修改發(fā)射和接收程序?qū)崿F(xiàn)信息的正常檢測。（2）非理想信道傳輸實驗 在實際的通信中，理想環(huán)境是不可能存在的，實際的通信系統(tǒng)會由于各種失真引起性能的惡 化，接收機(jī)會無法準(zhǔn)確同步發(fā)射機(jī)的相關(guān)參數(shù)。在實際的通信中需要考慮如下問題： 1、 信道中的噪聲對接收機(jī)會造成什么影響？ 2、 如果信道中存在反射或折射，同時有多條路徑到達(dá)接收端，及存在多徑干擾時會怎樣？ 3、 如果接收機(jī)對發(fā)射機(jī)的載波初始相位未知，對接收信號會產(chǎn)生什么影響？ 4、 如果發(fā)射機(jī)的震蕩頻率有一點偏移（存在較小的頻偏），即接收機(jī)的載波和發(fā)射機(jī)的載 波不能完全同步，接收端能正?；謴?fù)信號嗎？ 5、 如