通信原理实验报告 - 图文

实验一 模拟信号的调制与解调

一、实验目的。

1.了解MATLAB基本操作，生成调制信号，并画出其波形与频谱； 2.掌握AM，DSB，SSB对信号进行线性调制的方法； 3.掌握解调方法。

二、实验原理。 1.AM调制

AM 的时域表示:

幅度调制—用基带信号f(t)去迫使高频载波的瞬时幅度随f(t)的变化而变化；其中ωc 为载波角频率;θc 为载波起始相位; A0 为载波幅度。

2.DSB调制

SAM(t)?[A?f(t)]cos(?ct??c)DSB的时域表示：SDSB(t)?f(t)cos?ct

DSB信号中含有两个边带的信号,这两个边带携带着两个完全相同的信息,我们完全可以只发射其中的一个.这时,我们用滤波器过滤掉其中的一个边带就可以得到单边带信号。

3.SSB调制

单边带信号的时域表达式为：Sssb(t)?f(t)cos?ct?f(t)sin(?ct)

单边带信号的解调也不能用简单的包络检波，与双边带抑制载波信号相比，单边带信号的包络更不能反映调制信号的波形，通常单边带采用相干解调。

?4.相干解调

单边带调制的相干解调原理图如图：

SSSB(t)dP(t)LPF ???? ??????S???

S(t) Cd(t)?cos?ct 三、实验内容。

1. 任意产生一个调制信号，画出其波形及其频谱； 2. 产生一个余弦载波信号，画出其波形及其频谱；

3. 分别采用AM，DSB，SSB的方式对调制信号进行调制，画出已调信号的波形及频谱； 4. 采用适当的方式，分别对3中得到的已调信号进行解调，画出解调信号的波形； 5. 产生一个高斯白噪声，叠加在已调信号上，然后进行解调，画出解调信号的波形； 6. 比较4和5中的结果；

四、实验结果与分析。

调制信号时域波形50-5 050-5100-10调制信号载波信号 0.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.01AM已调信号时域波形00.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.01AM解调信号时域波形00.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.01

调制信号频谱6004002000 0调制信号频谱载波信号频谱 0.511.522.533.5x 1044AM已调信号频谱600400200000.511.522.533.5x 1044

调制信号时域波形5调制信号0-5 050-550-5 0.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.01SSB调制信号时域波形00.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.01SSB解调信号时域波形00.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.01

SSB调制信号频谱600400200002468101214x 104SSB解调信号频谱600400200002468101214x 104

分析：AM调制，AM波的包络与调制信号的形状完全相同，但是AM信号的频谱有载频分量、上边带、下边带三部分，其中下边带是上边带的镜像。AM信号也就是双边带信号，它的带宽是基带带宽的两倍。AM信号解调比较容易的就恢复了原始调制信号，但是可能产生过调幅，总之AM调制系统简单。

DSB信号与AM信号相近，DSB信号仍是双边带信号，它的带宽是基带带宽的两倍，但是DSB信号没有载波分量，即在?wc没有?函数，因此，DSB信号的调制效率是100%。但是DSB信号的包络不再与调制信号相似，不能用简单的包络检波，采用同步检波，节省了载波功率，不能用包络检波，需用相干检波，较复杂。

SSB信号，DSB信号两个边带中的任意一个都包含了调制信号频谱的所有频谱成分，因此仅传输其中一个边带即可。这样既节省发送功率，还可节省一半传输频带，这种方式称为单边带调制。SSB信号的解调和DSB一样，不能采用简单的包络检波，因为SSB信号也是抑制载波的已调信号，它的包络不能直接反映调制信号的变化，所以仍需采用相干解调。SSB信号的实现比AM、DSB要复杂，但SSB调制方式在传输信息时，不仅可节省发射功率，而且它所占用的频带宽度比AM、DSB减少了一半。

实验二 PCM编码及数字信号调制解调

一、实验目的。

1．掌握A律PCM编码的原理与应用；

2．掌握用ASK，FSK，PSK方式对数字信号进行调制与解调。

二、实验原理。

1. A律13折线PCM编码

输入信号x进行A律压缩，取A=87.6.采用13折线近似，在第一象限，输出x端点对应：

1111111,,,,,,,1128643216842）x=（，图形表示如图1

0,在13折线法中采用的折叠码有8位。其中第一位C1表示量化值的极性正负。后面的7位

分为段落码和段内码两部分，用于表示量化值的绝对值。其中第2~4位（C2~C4）是段落码，共计3位，可以表示8种斜率的段落；其他4位（C5~C8）为段内码，可以表示每一段落内的16种量化电平。段内码代表的16个量化电平是均匀划分的。所以，这7位码总共能表示128种量化值。

A 律13折线近似10.90.8非线性压缩输出信号y A律压缩特性折线近似A律0.70.60.50.40.30.20.10 00.20.40.60.81

非线性压缩输入信号x 图3. A律曲线与13折线近似

2.ASK调制与解调

ASK载波幅度是随着调制信号而变化的。其最简单的形式是，载波在二进制调制信号控制下通断， 这种方式还可称作通-断键控或开关键控(OOK) 。调制方法：用相乘器实现调制器。调制类型：2ASK,MASK。解调方法：相干法，非相干法。

3.FSK调制与解调

FSK是信息传输中使用得较早的一种调制方式,它的主要优点是： 实现起来较容易，抗噪声与抗衰减的性能较好。在中低速数据传输中得到了广泛的应用。所谓FSK就是用数字信号去调制载波的频率。调制方法：2FSK可看作是两个不同载波频率的ASK已调信号之和解调方法：相干法和非相干法。类型：二进制移频键控(2FSK)，多进制移频键控(MFSK)。

4.PSK调制与解调

PSK根据数字基带信号的两个电平使载波相位在两个不同的数值之间切换的一种相位调制方法。产生PSK信号的两种方法：调相法：将基带数字信号（双极性）与载波信号直接相乘的方法：选择法：用数字基带信号去对相位相差180度的两个载波进行选择。两个载波相位通常相差180度，此时称为反向键控（PSK）。 PSK =AS DIG (T)COS(W 0 T+O 0 ) 式中： DIG (T)=1或-1 解调方法：只能采用相干解调。 类型：二进制相移键控（2PSK)，多进制相移键控（MPSK)。

三、实验内容。

1.编写A律13折线PCM编码的程序，能够对任意输入信号输出其PCM编码；

2.产生一个随机数字信号，分别进行ASK，FSK，PSK调制解调，画出解调前后的波形。

四、实验结果与分析。 PCM编码结果：

分析：由图可以看出PCM编译码系统根据输入的样值得到相应的8位二进制代码。

ASK调制与解调：

基带信号20-20100-10100-1020-2010020030040050060070080090010000100200300400500600解调后信号70080090010000100200300400500600信号+噪声7008009001000100200300400500600ASK调制后信号7008009001000

FSK调制与解调：

基带信号20-2010-120-220-201002003004005006007008000100200300400500解调后信号6007008000100200300400信号+噪声5006007008001002003004005002FSK已调信号600700800

PSK调制与解调：

数字基带调制原码10.50051015tPSK调制波形10-1051015t调制信号+噪声20-220252025

050100150200250300350400450解码波形10.50

分析：ASK，载波在数字信号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。那么在接收端我们就可以根据载波的有无还原出数字信号的1和0。对于二进制幅度键控信号的频带宽度为二进制基带信号宽度的两倍。幅移键控法(ASK)的载波幅度是随着调制信号而变化的，多电平ASK调制方式是一种比较高效的传输方式，但由于它的抗噪声能力较差，尤其是抗衰落的能力不强，因而一般只适宜在恒参信道下采用。

FSK,用数字信号去调制载波的频率，它是利用基带数字信号离散取值特点去键控载波频率以传递信息的一种数字调制技术。是信息传输中使用得较早的一种调制方式,它的主要优点是: 实现起来较容易,抗噪声与抗衰减的性能较好，在中低速数据传输中得到了广泛的应用。

PSK，在某些调制解调器中用于数据传输的调制系统，在最简单的方式中，二进制调制信号产生0和1，载波相位来表示信号占和空或者二进制1和0。利用不同的连续的相移键控，这个参考相位被按照相位改变而进行的编码数据所取代，并且通过将相位与前面的位进行比较来检测，解调时比较不容易出错。

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