通信原理综合实验数字频带传输系统的仿真报告解析
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广东石油化工学院计算机与电子信息学院综合实验报告课程名称数字通信综合实验题目:数字频带传输系统的仿真(用Simulink实现)专业电子信息工程班级电信12-***学号 120344901**姓名 *********指导教师陈信地点主楼8楼通信实验室时间:2015年5月04日至2015年5月08日目录一、目的和要求 (1)二、实验原理 (2)三、实验内容 (3)四、系统设计 (3)4.1、ASK调制 (3)4.2、ASK调制与解调 (5)五、实验结果与分析 (9)六、心得体会 (12)七、参考文献 (13)一、目的和要求目的:这次课程设计主要是运用MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台对2ASK频带传输系统仿真,并把运行仿真结果输入到显示器,根据显示器结果分析设计的系统性能。
在设计中,目的主要是仿真通信系统中频带传输技术中的ASK调制。
产生一段随机的二进制非归零码的频带信号,对其进行ASK调制后再加入加性高斯白噪声传输,在接收端对其进行ASK解调以恢复原信号,观察还原是否成功。
通过Simulink的仿真功能摸拟到了实际中的2ASK调制与解调情况。
数字频带传输系统的仿真(用Simulink实现)要求:含纠错编译码、2ASK/2FSK/2PSK/2DPSK调制与解调4种方式中的一种和高斯白噪声的信道。
1.画出系统结构图。
2.绘制出基带信号、已调信号、解调信号波形和它们频谱图,列出各simulink模块参数设计界面和眼图。
、二进制振幅键控原理(2ASK )数字幅度调制又称幅度键控(ASK ),二进制幅度键控记作2ASK 。
2ASK 是利用代表数字信息“0”或“1”的基带矩形脉冲去键控一个连续的载波,使载波时断时续地输出。
有载波输出时表示发送“1”,无载波输出时表示发送“0”。
2ASK 信号可表示为t w t s t e c cos )()(0= (2-1) 式中,c w 为载波角频率,s(t)为单极性NRZ 矩形脉冲序列)()(b n n nT t g a t s -=∑ (2-2) 其中,g(t)是持续时间b T 、高度为1的矩形脉冲,常称为门函数;n a 为二进制数字⎩⎨⎧-=P P a n 101,出现概率为,出现概率为 (2-3)2ASK/OOK 信号的产生方法通常有两种:模拟调制(相乘器法)和键控法。
数字频带通信系统仿真数字频带通信系统仿真数字频带通信系统是一种利用数字信号传输信息的通信系统。
它主要通过将模拟信号转换为数字信号来实现传输。
数字频带通信系统仿真就是对数字频带通信系统进行模拟网络测试和评估的过程。
数字频带通信系统仿真的目的是验证数字频带通信系统的性能,发现并改正系统的缺陷,为系统升级提供数据支持。
数字频带通信系统仿真能够消除数字频带通信系统在实际网络中的误差和噪音,提高数字频带通信系统的精度和可靠性。
同时也能够对数字频带通信系统中的各种参数进行测试和分析,找出系统中的瓶颈,优化系统的效率。
数字频带通信系统仿真通常包括以下步骤:首先,需要确定仿真系统的目标。
通过确定系统的目标,可以确保仿真系统的设计和实施为用户提供有意义的结果。
目标通常包括测试和评估数字频带通信系统的各种参数,如可靠性、响应时间、吞吐量、延迟等。
其次,需要设计仿真系统。
这涉及到仿真系统的整体结构和各个模块的设计。
仿真系统的结构应该清晰明了,每个模块必须与其他模块互相协调,每个部分的交互必须能够实现模拟真实系统的操作。
然后,需要确定仿真的输入和输出。
仿真的输入可以是真实网络数据或人工输入数据,仿真的输出需要包括仿真测试结果、统计数据、网络流量图表等。
接下来,需要实现仿真系统。
此步骤包括开发软件工具和编写仿真脚本。
此外,还需要进行仿真系统的数据生成、分析和处理,以便为仿真结果提供有价值的数据。
最后,需要执行仿真系统并分析结果。
执行仿真系统需要权衡时间、物力和财务方面的成本。
通过分析仿真结果,可以识别系统的性能瓶颈、检测系统的问题并进行优化、评估系统的可靠性和准确性。
分析不断演变的仿真数据可以帮助发现随时间而变化的趋势和瓶颈。
最后,还可以将仿真数据与实际网络数据进行比较。
总之,数字频带通信系统仿真对于评估系统的各种参数、检测系统的问题以及优化系统的性能和可靠性至关重要。
其有效性和准确性可以从多个方面确保网络的高品质和高可靠性运行。
数字基带仿真实验通信系统综合实验报告目录实验一数字基带仿真实验 (1)一.实验目的 (1)二.实验设备与软件环境 (1)三.实验内容 (1)四.实验要求 (2)五.实验原理 (2)1.差错控制编码的基本原理 (2)2)CRC码编码的基本原理 (3)2. 跳频的基本原理 (4)六.实验结果 (7)1.基带包的差错控制技术 (7)2.跳频扩频实验 (10)3.加密解密实验 (18)七.思考题 (20)实验二通信传输有效性和可靠性分析实验 (22)一.实验目的 (22)二.实验设备与软件环境 (22)三.实验内容 (22)1.性能仿真 (22)2.数据速率 (23)3.文件传输 (23)四.实验要求 (24)五.实验原理 (25)1. 停止等待协议基本原理 (25)2. 连续ARQ协议基本原理 (25)3. 检错重发ARQ协议基本原理 (26)六.实验结果 (26)1. 性能仿真 (26)2.数据传输速率的分析(点对点通信): (30)七.思考题 (36)实验三无线多点组网实验 (38)一.实验目的 (38)二.实验设备与软件环境 (38)三.实验内容 (38)四.实验要求 (39)五.实验原理 (40)1. 计算机通信网的相关知识 (40)2. Ad hoc网络 (41)3. 路由选择 (42)六.实验结果 (43)七.思考题 (45)实验四语音传输实验 (48)一.实验目的 (48)二.实验设备与软件环境 (48)三.实验内容 (48)四.实验要求 (49)五.实验原理 (49)1. 基带信号编码的基本原理 (49)2. SCO链路和ACL链路的异同 (50)3. 随机错误和突发错误 (51)六.实验结果 (52)2.蓝牙语音链路建立和断开的过程 (59)七.思考题 (61)实验一数字基带仿真实验一.实验目的1. 了解汉明码、CRC码的基本原理。
2. 了解跳频、扩频的基本原理。
3. 了解常规和公开密钥密码体制的工作原理。
通信系统仿真实验报告摘要:本篇文章主要介绍了针对通信系统的仿真实验,通过建立系统模型和仿真场景,对系统性能进行分析和评估,得出了一些有意义的结果并进行了详细讨论。
一、引言通信系统是指用于信息传输的各种系统,例如电话、电报、电视、互联网等。
通信系统的性能和可靠性是非常重要的,为了测试和评估系统的性能,需进行一系列的试验和仿真。
本实验主要针对某通信系统的部分功能进行了仿真和性能评估。
二、实验设计本实验中,我们以MATLAB软件为基础,使用Simulink工具箱建立了一个通信系统模型。
该模型包含了一个信源(source)、调制器(modulator)、信道、解调器(demodulator)和接收器(receiver)。
在模型中,信号流经无线信道,受到了衰落等影响。
在实验过程中,我们不断调整系统模型的参数,例如信道的衰落因子以及接收机的灵敏度等。
同时,我们还模拟了不同的噪声干扰场景和信道状况,以测试系统的鲁棒性和容错性。
三、实验结果通过实验以及仿真,我们得出了一些有意义的成果。
首先,我们发现在噪声干扰场景中,系统性能并没有明显下降,这说明了系统具有很好的鲁棒性。
其次,我们还测试了系统在不同的信道条件下的性能,例如信道的衰落和干扰情况。
测试结果表明,系统的性能明显下降,而信道干扰和衰落程度越大,系统则表现得越不稳定。
最后,我们还评估了系统的传输速率和误码率等性能指标。
通过对多组测试数据的分析和对比,我们得出了一些有价值的结论,并进行了讨论。
四、总结通过本次实验,我们充分理解了通信系统的相关知识,并掌握了MATLAB软件和Simulink工具箱的使用方法,可以进行多种仿真。
同时,我们还得出了一些有意义的结论和数据,并对其进行了分析和讨论。
这对于提高通信系统性能以及设计更加鲁棒的系统具有一定的参考价值。
通信系统仿真实验报告通信系统仿真实验报告摘要:本实验旨在通过仿真实验的方式,对通信系统进行测试和分析。
通过搭建仿真环境,我们模拟了通信系统的各个组成部分,并通过实验数据对系统性能进行评估。
本报告将详细介绍实验的背景和目的、实验过程、实验结果以及对结果的分析和讨论。
1. 引言随着信息技术的发展,通信系统在现代社会中扮演着重要的角色。
通信系统的性能对于信息传输的质量和效率起着至关重要的作用。
因此,通过仿真实验对通信系统进行测试和分析,可以帮助我们更好地了解系统的特性,优化系统设计,提高通信质量。
2. 实验背景和目的本次实验的背景是一个基于无线通信的数据传输系统。
我们的目的是通过仿真实验来评估系统的性能,并探讨不同参数对系统性能的影响。
3. 实验环境和方法我们使用MATLAB软件搭建了通信系统的仿真环境。
通过编写仿真程序,我们模拟了信号的传输、接收和解码过程。
我们对系统的关键参数进行了设定,并进行了多次实验以获得可靠的数据。
4. 实验结果通过实验,我们得到了大量的数据,包括信号传输的误码率、信噪比、传输速率等。
我们对这些数据进行了整理和分析,并绘制了相应的图表。
根据实验结果,我们可以评估系统的性能,并对系统进行改进。
5. 结果分析和讨论在对实验结果进行分析和讨论时,我们发现信号传输的误码率与信噪比呈反比关系。
当信噪比较低时,误码率较高,信号传输的可靠性较差。
此外,我们还发现传输速率与信号带宽和调制方式有关。
通过对实验数据的分析,我们可以得出一些结论,并提出一些建议以改善系统性能。
6. 结论通过本次仿真实验,我们对通信系统的性能进行了评估,并得出了一些结论和建议。
实验结果表明,在设计和优化通信系统时,我们应注重信号传输的可靠性和传输速率。
通过不断改进系统参数和算法,我们可以提高通信系统的性能,实现更高质量的数据传输。
7. 展望本次实验只是对通信系统进行了初步的仿真测试,还有许多方面有待进一步研究和探索。
实验2 数字频带传输系统实验一、实验目的掌握数字频带传输系统调制解调的仿真过程 掌握数字频带传输系统误码率仿真分析方法二、实验原理数字频带信号通常也称为数字调制信号,其信号频谱通常是带通型的,适合于在带通型信道中传输。
数字调制是将基带数字信号变换成适合带通型信道传输的一种信号处理方式,正如模拟通信一样,可以通过对基带信号的频谱搬移来适应信道特性,也可以采用频率调制、相位调制的方式来达到同样的目的。
1.调制过程 1)2ASK如果将二进制码元“0”对应信号0,“1”对应信号tf A c π2cos ,则2ASK 信号可以写成如下表达式:()()cos2T n s c n s t a g t nT A f tπ⎧⎫=-⎨⎬⎩⎭∑{}1,0∈n a ,()⎩⎨⎧≤≤=其他 0T t 01s t g 。
可以看到,上式是数字基带信号()()∑-=ns n nT t g a t m 经过DSB 调制后形成的信号。
其调制框图如图1所示:图1 2ASK 信号调制框图2ASK 信号的功率谱密度为:()()()][42c m c m s f f P f f P A f P ++-=2)2FSK将二进制码元“0”对应载波t f A 12cos π,“1”对应载波t f A 22cos π,则形成2FSK 信号,可以写成如下表达式:()()()()()12cos 2cos 2T n s n n s n nns t a g t nT A f t a g t nT A f t πϕπθ=-++-+∑∑当=n a 时,对应的传输信号频率为1f ;当1=n a 时,对应的传输信号频率为2f 。
上式中,n ϕ、n θ是两个频率波的初相。
2FSK 也可以写成另外的形式如下:()()cos 22T c n s n s t A f t h a g t nT ππ∞=-∞⎛⎫=+- ⎪⎝⎭∑其中,{}1,1-+∈n a ,()2/21f f f c +=,()⎩⎨⎧≤≤=其他 0T t 01s t g ,12f f h -=为频偏。
无线通信——OFDM系统仿真一、实验目的1、了解OFDM 技术的实现原理2、利用MATLAB 软件对OFDM 的传输性能进行仿真并对结论进行分析。
二、实验原理与方法1 OFDM 调制基本原理正交频分复用(OFDM)是多载波调制(MCM)技术的一种。
MCM 的基本思想是把数据流串并变换为N 路速率较低的子数据流,用它们分别去调制N 路子载波后再并行传输。
因子数据流的速率是原来的1/N ,即符号周期扩大为原来的N 倍,远大于信道的最大延迟扩展,这样MCM 就把一个宽带频率选择性信道划分成N 个窄带平坦衰落信道,从而“先天”具有很强的抗多径衰落和抗脉冲干扰的能力,特别适合于高速无线数据传输。
OFDM 是一种子载波相互混叠的MCM ,因此它除了具有上述毗M 的优势外,还具有更高的频谱利用率。
OFDM 选择时域相互正交的子载波,创门虽然在频域相互混叠,却仍能在接收端被分离出来。
2 OFDM 系统的实现模型利用离散反傅里叶变换( IDFT) 或快速反傅里叶变换( IFFT) 实现的OFDM 系统如图1 所示。
输入已经过调制(符号匹配) 的复信号经过串P 并变换后,进行IDFT 或IFFT 和并/串变换,然后插入保护间隔,再经过数/模变换后形成OFDM 调制后的信号s (t ) 。
该信号经过信道后,接收到的信号r ( t ) 经过模P 数变换,去掉保护间隔以恢复子载波之间的正交性,再经过串/并变换和DFT 或FFT 后,恢复出OFDM 的调制信号,再经过并P 串变换后还原出输入的符号。
图1 OFDM 系统的实现框图从OFDM 系统的基本结构可看出, 一对离散傅里叶变换是它的核心,它使各子载波相互正交。
设OFDM 信号发射周期为[0,T],在这个周期内并行传输的N 个符号为001010(,...,)N C C C -,,其中ni C 为一般复数, 并对应调制星座图中的某一矢量。
比如00(0)(0),(0)(0)C a j b a b =+⋅和分别为所要传输的并行信号, 若将其合为一个复数信号, 很多个这样的复数信号采用快速傅里叶变换, 同时也实现对正交载波的调制, 这就大大加快了信号的处理调制速度(在接收端解调也同样) 。
通信原理实验数字基带传输仿真实验本文记录的是一次通信原理实验,具体实验内容是数字基带传输仿真实验。
这个实验旨在让学生了解并掌握数字基带传输的基本原理、信号调制和调制解调的方法,并通过仿真实验加深对数字基带传输的理解。
实验步骤:第一步:实现数字基带信号的产生。
我们采用MATLAB编写代码来产生数字基带信号。
具体而言,我们可以选择产生脉冲振幅调制(PAM)、脉冲宽度调制(PWM)、脉冲频率调制(PFM)等各种调制方式。
第二步:实现数字基带信号的传输。
我们可以通过MATLAB编写代码,将数字基带信号在传输媒介中进行仿真。
具体而言,我们可以选择传输介质为AWGN信道、多径信道等,通过加入信噪比、码元传输速率、波特率等参数来模拟不同的传输环境。
第三步:实现数字基带信号的调制。
我们采用调制器进行数字信号的调制。
常见的数字调制方式有AM调制、FM调制、PM调制等。
此处我们选择了二进制相移键控(BPSK)调制来进行数字基带信号的调制。
第四步:实现数字基带信号的解调。
我们采用解调器来实现数字基带信号的解调。
常见的数字解调方式有包络检测法、抑制互调法等。
此处我们选择了直接判决法来进行数字基带信号的解调。
第五步:实现数字基带信号的重构。
我们通过将数字基带信号解调后还原成原始信号进行数字信号的重构。
此处我们需要通过MATLAB代码将解调后的数字信号还原成原始信号,并绘制出波形图进行对比分析。
实验结果:通过对仿真实验的分析,我们得出了一些结论。
首先,不同的数字基带信号相对应不同的调制方式,比如我们可以选择PAM调制来实现计算机通讯中的以太网传输。
其次,数字基带信号的传输受到了多种因素的影响,包括信道的噪声、信噪比、码元传输速率、波特率等。
第三,数字基带信号的解调方式有很多种,我们需要根据传输环境的不同来选择最适宜的解调方式。
最后,数字基带信号的重构是一个非常重要的环节,它能够让我们了解数字基带信号在传输过程中所带来的信息损失和失真情况。
目录前言 (1)1 数字频带通信系统原理 (2)1.1 二进制振幅键控(2ASK) (2)1.2 二进制频移键控(2FSK) (5)1.3二进制相移键控(2PSK) (7)1.4 正交相移键控(QPSK) (10)2 Matlab/Simulink介绍 (15)2.1 Matlab简介 (15)2.2 Simulink简介 (15)2.1.1 Simulink基本模块库 (15)2.1.2 Simulink建模仿真的一般过程 (17)2.3 Simulink在通信仿真中的应用 (19)3利用Simulink进行模型建立和系统仿真 (21)3.1 2ASK的调制与解调仿真 (22)3.1.1 建立模型方框图 (22)3.1.2 参数设置 (23)3.1.3系统仿真及各点波形图 (24)3.1.4 误码率分析 (25)3.2 2FSK的调制与解调仿真 (25)3.2.1 建立模型方框图 (25)3.2.2 参数设置 (26)3.2.3系统仿真及各点波形图 (29)3.3 2PSK的调制与解调仿真 (31)3.3.1 建立模型方框图 (31)3.3.2 参数设置 (31)3.3.3系统仿真及各点波形图 (34)3.4 QPSK的调制与解调仿真 (35)3.4.1 建立模型方框图 (35)3.4.2 参数设置 (36)3.4.3系统仿真及各点波形图 (38)总结 (40)参考文献 (41)前言随着现代通信系统的飞速发展,计算机仿真已经成为分析和设计通信系统的主要工具,在通信系统的研发和教学中具有越来越重要的意义。
在当代社会中,信息的交换日益频繁,随着通信技术和计算机技术的发展及它们的密切结合,通信能克服对空间和时间的限制,大量的、远距离的信息传递和存取已成为可能。
展望未来,通信技术正在向数字化、智能化、综合化、宽带化、个人化方向迅速发展,各种新的电信业务也应运而生,正沿着信息服务多种领域广泛延伸。
Simulink是The MathWorks公司开发的用于动态系统和嵌入式系统的多领域仿真和基于模型的设计工具,常集成于MathWorks公司的另一产品MATLAB中与之配合使用。
一、实验目的本次通信综合设计实验旨在使学生掌握通信系统的基本原理,提高学生的实际动手能力,培养学生运用所学知识解决实际问题的能力。
通过实验,使学生了解通信系统的基本组成,掌握通信系统的主要性能指标,学会通信系统的设计和调试方法。
二、实验原理通信系统是指通过传输媒介,将信息从发送端传输到接收端的系统。
通信系统主要由信源、信道、信宿和编码解码器等部分组成。
本实验主要研究模拟通信系统和数字通信系统的基本原理。
1. 模拟通信系统:模拟通信系统是指将模拟信号作为信息载体进行传输的系统。
其主要性能指标有信噪比、频带宽度、调制方式等。
2. 数字通信系统:数字通信系统是指将数字信号作为信息载体进行传输的系统。
其主要性能指标有误码率、信噪比、频带宽度等。
三、实验内容1. 模拟通信系统实验(1)实验目的:熟悉模拟通信系统的基本组成,掌握调制和解调的基本原理。
(2)实验内容:①调幅(AM)调制实验;②调频(FM)调制实验;③调相(PM)调制实验。
(3)实验步骤:①搭建AM调制器电路;②搭建AM解调器电路;③搭建FM调制器电路;④搭建FM解调器电路;⑤搭建PM调制器电路;⑥搭建PM解调器电路。
2. 数字通信系统实验(1)实验目的:熟悉数字通信系统的基本组成,掌握数字调制和解调的基本原理。
(2)实验内容:①数字调幅(DAM)调制实验;②数字调频(DFM)调制实验;③数字调相(DPM)调制实验。
(3)实验步骤:①搭建DAM调制器电路;②搭建DAM解调器电路;③搭建DFM调制器电路;④搭建DFM解调器电路;⑤搭建DPM调制器电路;⑥搭建DPM解调器电路。
四、实验结果与分析1. 模拟通信系统实验结果与分析(1)调幅(AM)调制实验结果:①调制信号频率:1kHz;②调制信号幅度:1V;③调制信号调制系数:1;④解调信号频率:1kHz;⑤解调信号幅度:1V。
(2)调频(FM)调制实验结果:②调制信号幅度:1V;③调制信号调制频率:10kHz;④解调信号频率:1kHz;⑤解调信号幅度:1V。
通信原理仿真实验报告一、引言通信原理是现代社会中不可或缺的一部分,它涉及到信息的传输和交流。
为了更好地理解通信原理的工作原理和效果,我们进行了一次仿真实验。
本报告将详细介绍实验的目的、方法、结果和分析。
二、实验目的本次实验的目的是通过仿真实验,深入了解通信原理的基本原理和信号传输过程,掌握通信系统中常见的调制解调技术,并通过实验验证理论知识的正确性。
三、实验方法1. 实验平台:我们使用MATLAB软件进行仿真实验,该软件具有强大的信号处理和仿真功能,可以模拟真实的通信环境。
2. 实验步骤:a. 设计信号源:根据实验要求,我们设计了一种特定的信号源,包括信号的频率、幅度和相位等参数。
b. 调制过程:通过调制技术将信号源与载波信号进行合成,得到调制后的信号。
c. 信道传输:模拟信号在信道中的传输过程,包括信号的衰减、噪声的干扰等。
d. 解调过程:通过解调技术将接收到的信号还原为原始信号。
e. 信号分析:对解调后的信号进行频谱分析、时域分析等,以验证实验结果的准确性。
四、实验结果我们进行了多组实验,得到了一系列的实验结果。
以下是其中两组实验结果的示例:1. 实验一:调幅调制a. 信号源:频率为1kHz的正弦信号。
b. 载波信号:频率为10kHz的正弦信号。
c. 调制后的信号:将信号源与载波信号相乘,得到调制后的信号。
d. 信号分析:对调制后的信号进行频谱分析,得到频谱图。
e. 解调过程:通过解调技术,将接收到的信号还原为原始信号。
f. 结果分析:通过对比解调后的信号与原始信号,验证了调幅调制的正确性。
2. 实验二:频移键控调制a. 信号源:频率为1kHz的正弦信号。
b. 载波信号:频率为10kHz的正弦信号。
c. 调制后的信号:将信号源与载波信号相加,得到调制后的信号。
d. 信号分析:对调制后的信号进行频谱分析,得到频谱图。
e. 解调过程:通过解调技术,将接收到的信号还原为原始信号。
f. 结果分析:通过对比解调后的信号与原始信号,验证了频移键控调制的正确性。
数字频带传输系统仿真实验一、基本原理:(1)数字频带传输系统:也称数字带通系统,其包括调制和解调过程的数字传输系统。
(2)2ASK信号的一般表达式:(3)2FSK信号的一般表达式:(4)2PSK信号的一般表达式:(5)2DPSK信号:利用前后相邻码元的载波相对相位变化传递数字信息,所以又称相对相移键控。
假设为当前码元与前一码元的载波相位差,定义数字信息与△ 之间的关系为:二、仿真代码和图形:内容:对2ASK、2FSK,BPSK,DPSK 信号的调制及相干解调过程进行仿真,研究各的时频特性。
要求:设基带信号周期Ts=1s,幅度为1的等概二进制信源,使用fs=50Hz的正弦载波进行二进制调制(对2FSK 的另一载波可取fs=100Hz)。
仿真并绘图展示在整个调制解调过程中信号的波形和频谱变化。
(假设信道为高斯白噪声信道)(1)绘出基带信号波形和频谱;(2)绘出调制信号波形和频谱;(3)经过噪声信道后信号波形和频谱;(4)与相干载波相乘后的信号波形和频谱;(5)低通滤波后的信号波形与频谱;(6)抽样判决后的信号波形与频谱。
(7)绘制各调制方式误码率理论值与仿真值的比较。
①2FSK:②鉴于以下程序太长,下面就将仿真图像呈现在实验报告中,仿真源程序的.m文件附带在压缩包中:1)输入信号及频谱:2)2ASK信号及频谱:3)2PSK信号及频谱:4)2FSK信号及频谱:5)DPSK信号及频谱:6)加了高斯白噪声的信号及频谱:7)经低通滤波后的信号及频谱:8)抽样判决后的信号及频谱:三、结果分析和实验心得:在这次课程设计中,我了解到了通信仿真的重要性,我仿真出了QPSK在加性高斯白噪声下的最佳接收,比较并分析了QPSK及OQPSK的性能。
仿真后的得到的QPSK在加性高斯白噪声下的误比特率与理论值接近。
OQPSK的性能优于QPSK,结果与预想中的一样。
理解通信原理,能够对原理进行仿真,这对于我们专业的学生来说是非常重要的。
通信系统课程设计报告数字基带传输系统的仿真实现摘要数字信号的基带传输是通信系统中的一个重要环节,对基带传输研究的意义在于现代通信系统中广义上的任一线性调制的频带传输系统均可等效为基带传输系统,即数字基带传输中本就包含了频带传输的一些基本问题。
同时,就数字基带传输自身而言,随着数字通信技术的发展也被越来越多的应用。
在基带传输理论学习过程中涉及到的信道编码、传输信道特性、接收滤波、抽样判决等环节存在较为抽象不易理解的问题,如果不经过实践环节,这些抽象的计算和变换难以较快的掌握。
MATLAB是一款功能强大的工程技术数值运算跨平台语言,利用它的通信工具箱和可视化仿真模型库Simulink可有效实现通信系统的仿真。
Simulink可对动态系统进行建模、仿真并对仿真结果进行分析,其可视化建模的特点尤其适合于通信系统仿真等工作。
关键词:Simulink;眼图;数字基带传输系统前言随着通信系统的规模和复杂度不断增加,统的设计方法已经不能适应发展传的需要,通信系统的模拟仿真技术越来越受到重视。
传统的通信仿真技术主要分为手工分析与电路试验2种,但耗时长方法比较繁杂,而通信系统的计算机模拟仿真技术是介于上述2种方法的一种系统设计方法,它可以让用户在很短的时间内建立整个通信系统模型,并对其进行模拟仿真]2[。
数字信号的传输方式按其在传输中对应的信号的不同可分为数字基带传输系统和数字频带传输系统。
不使用调制和解调而直接传输数字基带信号的系统称为数字基带传输系统。
虽然在实际使用的数字通信系统中基带传输不如频带传输那样广泛,但是,对于基带传输系统的研究仍然是十分有意义的。
1) 在频带传输制式里同样存在基带传输的问题(如码间干扰等),因为信道的含义是相对的,若把调制解调器包括在信道中(如广义信道),则频带传输就变成了基带传输。
可以说基带传输是频带传输的基础。
2) 随着数字通信技术的发展,基带传输这种方式也有迅速发展的趋势。
目前,它不仅用于低速数据传输,而且还用于高速数据传输。
数字基带传输实验实验报告一、实验目的1、提高独立学习的能力;2、培养发现问题、解决问题和分析问题的能力;3、学习Matlab 的使用;4、掌握基带数字传输系统的仿真方法;5、熟悉基带传输系统的基本结构;6、掌握带限信道的仿真以及性能分析;7、通过观测眼图和星座图判断信号的传输质量。
二、系统框图及编程原理1.带限信道的基带系统模型(连续域分析)✧输入符号序列――✧发送信号―― ――比特周期,二进制码元周期✧发送滤波器―― 或或✧发送滤波器输出――✧信道输出信号或接收滤波器输入信号(信道特性为1)✧接收滤波器―― 或或✧接收滤波器的输出信号其中(画出眼图)✧如果位同步理想,则抽样时刻为✧抽样点数值为(画出星座图)✧判决为2.升余弦滚降滤波器式中称为滚降系数,取值为, 是常数。
时,带宽为Hz;时,带宽为Hz。
此频率特性在内可以叠加成一条直线,故系统无码间干扰传输的最小符号间隔为s,或无码间干扰传输的最大符号速率为Baud。
相应的时域波形为此信号满足在理想信道中,,上述信号波形在抽样时刻上无码间干扰。
如果传输码元速率满足,则通过此基带系统后无码间干扰。
3.最佳基带系统将发送滤波器和接收滤波器联合设计为无码间干扰的基带系统,而且具有最佳的抗加性高斯白噪声的性能。
要求接收滤波器的频率特性与发送信号频谱共轭匹配。
由于最佳基带系统的总特性是确定的,故最佳基带系统的设计归结为发送滤波器和接收滤波器特性的选择。
设信道特性理想,则有(延时为0)有可选择滤波器长度使其具有线性相位。
如果基带系统为升余弦特性,则发送和接收滤波器为平方根升余弦特性。
由模拟滤波器设计数字滤波器的时域冲激响应升余弦滤波器(或平方根升余弦滤波器)的带宽为,故其时域抽样速率至少为,取,其中为时域抽样间隔,归一化为1。
抽样后,系统的频率特性是以为周期的,折叠频率为。
故在一个周期内以间隔抽样,N为抽样个数。
频率抽样为,。
相应的离散系统的冲激响应为将上述信号移位,可得因果系统的冲激响应。
通信原理仿真实验报告一、实验目的本实验旨在通过仿真实验的方式,深入理解通信原理的基本原理和技术,掌握通信系统的仿真设计方法,并通过实验结果分析和总结,加深对通信原理的认识和理解。
二、实验原理1. 通信原理基础知识在通信系统中,信号的传输是通过信道进行的。
信道可以是有线或无线的,其中有线信道主要是指电缆、光纤等,而无线信道主要是指无线电波的传播。
通信系统的基本组成部分包括发送端、信道和接收端。
2. 信号的调制与解调调制是将原始信号转换为适合传输的信号形式的过程,而解调则是将接收到的信号还原为原始信号的过程。
常见的调制方式有幅移键控(ASK)、频移键控(FSK)和相移键控(PSK)等。
3. 信道编码与解码为了提高信号的可靠性和抗干扰能力,通信系统通常采用信道编码和解码技术。
常见的信道编码方式有海明码、卷积码和纠错码等,通过增加冗余信息来提高信号的可靠性。
4. 信道传输特性的仿真通信系统中的信道具有不同的传输特性,如衰落信道、多径传输等。
通过仿真实验,可以模拟不同的信道传输特性,进而探究信号传输过程中的效果和问题。
三、实验步骤1. 实验环境搭建搭建仿真实验所需的软件环境,如MATLAB、Simulink等。
2. 选择信号调制方式根据实验要求,选择合适的信号调制方式,如ASK、FSK或PSK等。
3. 设计信号调制电路根据选择的信号调制方式,设计相应的信号调制电路,包括载波生成、调制器和滤波器等。
4. 仿真信号调制过程利用仿真工具,对设计的信号调制电路进行仿真,观察信号调制的过程和结果。
5. 设计信道传输模型根据实验要求,设计合适的信道传输模型,包括信道衰落、多径传输等。
6. 仿真信道传输过程利用仿真工具,对设计的信道传输模型进行仿真,观察信号传输过程中的效果和问题。
7. 设计信号解调电路根据实验要求,设计相应的信号解调电路,包括解调器和滤波器等。
8. 仿真信号解调过程利用仿真工具,对设计的信号解调电路进行仿真,观察信号解调的过程和结果。
课程名称数字通信综合实验题目数字频带传输系统的仿真专业电子信息工程班级学号姓名指导教师地点时间:2015年7月04日至2015年7月08日摘要此次课程设计主要运用MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台对2ASK频带传输系统仿真,并把运行仿真结果输入到显示器,根据显示器结果分析设计的系统性能。
在设计中,目的主要是仿真通信系统中频带传输技术中的ASK调制。
产生一段随机的二进制非归零码的频带信号,对其进行ASK调制后再加入加性高斯白噪声传输,在接收端对其进行ASK解调以恢复原信号,观察还原是否成功。
通过Simulink的仿真功能摸拟到了实际中的2ASK 调制与解调情况。
关键词:Simulink ;高斯白噪声;调制与解调第1章前言 (4)1.设计平台 (4)2. Simulink (5)第2章通信技术的历史和发展 (7)2.1通信的概念 (7)2.2 通信的发展史简介 (9)2.3通信技术的发展现状和趋势 (9)第3章2ASK的基本原理 (10)3.1 2ASK定义 (10)3.2 2ASK的调制 (11)3.3 2ASK的解调 (11)第4章2ASK频带系统设计方案 (12)4.1仿真系统的调制与解调过程 (12)4.2 SIMULINK下2ASK系统的设计 (12)第5章仿真结果分析 (17)第6章出现的问题及解决方法 (23)第7章总结 (24)参考文献 (24)第1章前言在现代数字通信系统中,频带传输系统的应用最为突出。
将原始的数字基带信号,经过频谱搬移,变换为适合在频带上传输的频带信号,传输这个信号的系统就称为频带传输系统。
在频带传输系统中,根据数字信号对载波不同参数的控制,形成不同的频带调制方法。
幅移键控法(ASK)的载波幅度是随着调制信号而变化的,其最简单的形式是,载波数字形式的调制信号在控制下通断,此时又可称作开关键控法(OOK)。
本设计中选择正弦波作为载波,用一个二进制基带信号对载波信号的振幅进行调制,载波数字信号1或0的控制下通或断,在信号为1的状态载波接通,此时传输信道上有载波出现;在信号为0的状态下,载波被关断,此时传输信道上无载波传送,调制后的信号的频带宽度为二进制基带信号宽度的两倍,此制称为二进制振幅键控信号。
数字调制就是对基带数据信号进行变换,实现信号频谱的“搬移”数据的发送端进行搬移的过程称作“调制”,在称作调制器的设备中完成。
在数据的接收端,有一个相反的变换被称作“解调”的过程,解调过程在称作解调器的设备中完成。
经过调制的后的信号在一个很高的频段上占有一定的带宽,由于所处频段很高,使得其最高频率和最低频率的相对偏差变小(最高频率和最低频率的比值略大于1),这样的信号称为频带信号或射频信号,相应的传输系统称作频带传输系统。
数字频带传输系统或带通信号是现代通信系统的非常重要部分,通过调制来时信号与信道特新相匹配从而达到效果、传输为目的。
数字频带传输系统既可用于低速数据信道,而可以用于中、高速数字信道,其应用很广泛,因此研究数字频带传输系统具有非常重要的义。
理解和掌握二进制数字调制通信系统的各个关键环节,包括调制、解调、滤波、传输、噪声对通信质量的影响等。
在数字信号处理实验课的基础上更加深入的掌握数字滤波器的设计原理及实现方法。
是学习者对系统各关键点的信号波形及频谱有深刻的认识。
设计或分析一个简单的通信系统,可以进一步理解通信系统的基本组成、模拟通信和数字通信的基础理论、通信系统发射端信号的形成及接收端信号解调的原理、通信系统信号传输质量的检测等方面的相关知识。
1.设计平台MATLAB是美国MathWorks公司生产的一个为科学和工程计算专门设计的交互式大型软件,是一个可以完成各种精确计算和数据处理的、可视化的、强大的计算工具。
它集图示和精确计算于一身,在应用数学、物理、化工、机电工程、医药、金融和其他需要进行复杂数值计算的领域得到广泛应用。
它不仅是一个在各类工程设计中便于使用的计算工具,而且也是一个在数学、数值分析和工程计算等课程教学中的优秀的教学工具,在世界各地的高等院校中十分流行,在各类工业应用中更有不俗的表现。
MATLAB可以在几乎所有的PC机和大型计算机上运行,适用于Windows、UNIX等各种系统平台[1]。
Simulink是MA TLAB最重要的组件之一,它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。
在该环境中,无需大量书写程序,而只需要通过简单直观的鼠标操作,就可构造出复杂的系统。
Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点,并基于以上优点Simulink已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。
同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink[2]。
Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具,是一种基于MA TLAB的框图设计环境,是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包,被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。
Simulink可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模,它也支持多速率系统,也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。
为了创建动态系统模型,Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI) ,这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成,它提供了一种更快捷、直接明了的方式,而且用户可以立即看到系统的仿真结果。
模型化图形输入是指Simulik提供了一些按功能分类的基本的系统模块,用户只需要知道这些模块的输入输出及模块的功能,而不必考察模块内部是如何实现的,通过对这些基本模块的调用,再将它们连接起来就可以构成所需要的系统模型,进而进行仿真与分析[3]。
2. Simulink2.1 Simulink工作环境(1)模型库在MA TLAB命令窗口输入“Simulink”并回车,就可进入Simulink模型库单击或工具栏上的按钮也可进入。
Simulik模块库按功能进行分为以下8类子库:Continuous(连续模块)Discrete(离散模块)Function&Tables(函数和平台模块)Math(数学模块)Nonlinear(非线性模块)Signals&Systems(信号和系统模块)Sinks(接收器模块)Sources(输入源模块)用户可以根据需要混合使用歌库中的模块来组合系统,也可以封装自己的模块,自定义模块库、从而实现全图形化仿真。
Simulink模型库中的仿真模块组织成三级树结构Simulink子模型库中包含了Continous、Discontinus等下一级模型库Continous模型库中又包含了若干模块,可直接加入仿真模型。
图2-1 Simulink工具箱(2)设计仿真模型在MA TLAB子窗口或Simulink模型库的菜单栏依次选择“File” | “New” | “Model”,即可生成空白仿真模型窗口图2-2 新建仿真模型窗口(3)运行仿真两种方式分别是菜单方式和命令行方式,菜单方式:在菜单栏中依次选择"Simulation" | "Start" 或在工具栏上单击。
命令行方式:输入“sim”启动仿真进程。
比较这两种不同的运行方式:菜单方式的优点在于交互性,通过设置示波器或显示模块即可在仿真过程中观察输出信号。
命令行方式启动模型后,不能观察仿真进程,但仍可通过显示模块观察输出,适用于批处理方式。
第2章通信技术的历史和发展2.1通信的概念通信就是克服距离上的障碍,从一地向另一地传递和交换消息。
消息是信息源所产生的,是信息的物理表现,例如,语音、文字、数据、图形和图像等都是消息(Message)。
消息有模拟消息(如语音、图像等)以及数字消息(如数据、文字等)之分。
所有消息必须在转换成电信号(通常简称为信号)后才能在通信系统中传输。
所以,信号(Signal)是传输消息的手段,信号是消息的物质载体。
相应的信号可分为模拟信号和数字信号,模拟信号的自变量可以是连续的或离散的,但幅度是连续的,如电话机、电视摄像机输出的信号就是模拟信号。
数字信号的自变量可以是连续的或离散的,但幅度是离散的,如电船传机、计算机等各种数字终端设备输出的信号就是数字信号。
通信的目的是传递消息,但对受信者有用的是消息中包含的有效内容,也即信息(Information) 。
消息是具体的、表面的,而信息是抽象的、本质的,且消息中包含的信息的多少可以用信息量来度量。
通信技术,特别是数字通信技术近年来发展非常迅速,它的应用越来越广泛。
通信从本质上来讲就是实现信息传递功能的一门科学技术,它要将大量有用的信息无失真,高效率地进行传输,同时还要在传输过程中将无用信息和有害信息抑制掉。
当今的通信不仅要有效地传递信息,而且还有储存、处理、采集及显示等功能,通信已成为信息科学技术的一个重要组成部分。
通信系统就是传递信息所需要的一切技术设备和传输媒质的总和,包括信息源、发送设备、信道、接收设备和信宿(受信者) ,它的一般模型如图1.1所示。
信息源→发送设备→信道→接收设备→收信者↑噪声源图1.1通信系统一般模型通信系统可分为数字通信系统和模拟通信系统。
数字通信系统是利用数字信号来传递消息的通信系统,其模型如图1.2所示,信息源→调制器→信道→解调器→受信者↑噪声源图1.2 模拟通信系统模型数字通信系统较模拟通信系统而言,具有抗干扰能力强、便于加密、易于实现集成化、便于与计算机连接等优点。
因而,数字通信更能适应对通信技术的越来越高的要求。
近二十年来,数字通信发展十分迅速,在整个通信领域中所占比重日益增长,在大多数通信系统中已代替模拟通信,成为当代通信系统的主流。
2.2 通信的发展史简介远古时代,远距离的传递消息是以书信的形式来完成的,这种通信方式明显具有传递时间长的缺点。
为了在尽量短的时间内传递尽量多的消息,人们不断地尝试所能找到的各种最新技术手段。
1837年发明的莫尔斯电磁式电报机标志着电通信的开始,之后,利用电进行通信的研究取得了长足的进步。
1866年利用海底电缆实现了跨大西洋的越洋电报通信。
1876年贝尔发明了电话,利用电信号实现了语音信号的有线传递,使信息的传递变的既迅速又准确,这标志着模拟通信的开始,由于它比电报更便于交流使用,所以直到20世纪前半叶这种采用模拟技术的电话通信技术比电报的到了更为迅速和广泛的发展。
1937年瑞威斯发明的脉冲编码调制标志数字通信的开始。
20世纪60年代以后集成电路、电子计算机的出现,使得数字通信迅速发展。
在70年代末在全球发展起来的模拟移动电话在90年代中期被数字移动电话所代替,现有的模拟电视也正在被数字电视所代替。