基于MATLAB的眼图仿真通信原理

基于MATLAB的眼图仿真

——及其与通信实验箱之结果的比较

摘要

通信实验往往可以从硬件和软件两方面着手设计，并加以横向比较，从而达到更深刻地理解和领会通信理论原理的目的。本设计选取眼图为研究对象。可靠性是通信系统的重要指标之一，而眼图是定性衡量传输系统可靠性能——码间串扰大小及受信道噪声的影响等——的方法，简单直观；除了用通信实验箱实现眼图的观察外，软件仿真具有前者所不具备的优点，本设计以MATLAB为主要工具实现了眼图的仿真模拟。

硬件方面使用掌宇金仪科教仪器设备生产的TIMS-301 F系列实验系统，只需较少的模块就能完成眼图的实现，缺点是灵活性不够；MATLAB由初始的矩阵实验室发展成一款具有广泛用途的科学实验软件，在通信系统仿真方面是有效而便捷的。MATLAB本身置功能强大的函数库和讲解详细的帮助文档，前者使得眼图的仿真更加高效。

眼图仿真考虑了以下几方面因素的影响：调制数字信号的方式、传输系统（滤波）、信道噪声及其大小等等；给出了MATLAB语言编程和Simulink动态建模两种眼图的实现方式，通过仿真有效的验证了眼图判断噪声大小、系统性能的有效性，并尝试了通过眼图调整通信系统的抗干扰能力。

关键字：通信系统，眼图，仿真，MATLAB

Simulation of Eye DiagramBased on Matlab

——& parison with the rusult of TIMS

Abstract

Experiment in munication system can often be coducted on hardware as well as by sofeware, and by drawing parison with each other, the principles of the theories in munication system could be understood more deeply and properly . The Eye Diagram was chosed to be studied in this design. The reliability is one of the most important indexes in evaluating the performance of a munication system. Eye Diagram is such a tool to observe the performance of munication systems. By using an Eye Diagram, the magnitude of the noise and the Intersymbole Interference (ISI) could be diagnosed by and large.

Two methods were employed to achieve the Eye Diagram. One was the TIMS-301Fteaching & experimental system, which is simple but inflexible; the other was using the language of MATLAB which contains programming by matlab and establishing drammic models of munication system in Simulink. parison was drawn between the two.

Many factors were considered in the simulation of Eye Diagram, such as the way which a digital signal was modulated before transmiting, the transmit system, noise of the channel, the filter and so on. Some phenomenons can be observed and some principles be tested, beside, it also tries to improve/adjust the munication system with the help of the Eye Diagram.

Key Words: munication System, Eye Diagram, Simulation, MATLAB

目录

1 绪论2

1.1引言2

1.2通信系统及其性能指标3

1.3码间干扰及无失真传输5

1.4眼图及其模型6

2 眼图的硬件实现7

2.1TIMS系统简介7

2.2眼图的观察及结果9

3 眼图的MATLAB仿真11

3.1MATLAB简介11

3.2眼图的仿真及结果13

4 两种结果的比较及结论30

5 附录31

致32

参考文献33

1 绪论

1.1引言

21世纪将是一个信息高速膨胀的信息社会，社会生产力水平的大力发展要求社会成员间的合作更加紧密和高效，通信系统的设计与优化因此显得越来越重要；通常，通信系统的性能指标涉及有效性、可靠性、适应性、标准性等等，但从研究消息传输角度考虑，通信的可靠性和有效性是主要的矛盾所在，可靠性主要指消息的“质量“问题 ；对于数字通信系统，具体来说，就是传输速率和差错率，差错率就是从可靠性的角度具体化的一个概念。

通信系统的优劣需要一个性能评价机制，眼图就是一个简单有效的定性衡量方法，通过眼图还可以对接收滤波器的特性加以调整，以减小码间串扰和改善系统的传输性能。由于眼图实现所需的设备较少（硬件只需一台示波器），观察容易，因此广泛应用于各种通信系统尤其是数字通信系统的性能的评定。从眼图上还可以大致估计系统的防噪声能力或信道受到噪声污染的情况。

当然，眼图并不是唯一评价方式，甚至也不是最全的评价方式，信号星座图从另一些方面反映了系统[2]。在通信系统仿真中，眼图和信号星座图一起成为模型仿真后处理的一部分[3]。

通信原理往往比较抽象，理论如果能在实验中得到验证，必然可以加深对理论的理解，而本实验从硬件和软件两方面对照，实现眼图的观察，相信会更好的了解眼图，同时综合软硬件的优势，克服各自的缺陷，不失为一种良好的学习方式。

1.2 通信系统及其性能指标

传递信息所需的一切技术设备的总和称为通信系统，其一般模型如下图所示[4]：

图1.1 通信系统的一般模型

Fig. 1.1 MODEL Of MUNICATION SYSTEM

通信系统按信道中所传输的信号的类型（模拟信号还是数字信号）又可分为模拟通信系统和数字通信系统，由于计算机的迅速发展，加之数字通信抗干扰能力强、易于实现集成化、便于多路复用、可将传输与交换结合起来、便于应用计算机技术等等优点，数字通信已逐渐超越模拟通信而占据主

体地位。数字通信系统的模型是在通信系统的一般模型中将模拟信源经过抽样、量化，及便于传输而进行的编码等等步骤实现信号的离散化，接收设备相应的需要解码、滤波等等处理；如果在发送端进行了调制，还需在收信端解调信号。

由图2.1所示一般模型可知，干扰主要在传输媒介（信道）处引入,故有必要考察一下信道的模型。信道可分为有线信道和无线信道；明线、对称电缆、同轴电缆、光纤等属于有线信道，地波传播、短波电离层反射、人造卫星及各种散射信道等都是无线信道。通常我们将模型中的干扰视为加性的n t表示），而不是乘性的；至于乘性干扰，一般认为由发送和接收设备引入，往往会带来（一般以()

H w表示发送和接收设备共同构成的系统的传递函数，由信号与系统的知信号非线性失真。若以()

识，信道的模型可概括如下：

图1.2 信道模型

Fig. 1.2 MODEL Of MUNICATION CHANNEL

对于在计算机上仿真来说，不能像硬件实验一样真实的模拟各种物理信道，但可以将各种信道产生

n t，用MATLAB中的相关函数来仿真，用来统指与所传信号相异的信号，包括外部的效果杂合成()

噪声（自然噪声、认为噪声）和信道部各种电子器件的部噪声，它们总的以随机信号的形式出现。通常认为这样的噪声为高斯白噪声，即其分布服从正态分布，频谱包含任意频率分量，为常数。信

n t中，而乘性噪比用来衡量噪声平均功率相对信号平均功率的大小。以上模型将加性干扰归入()

H w中得到反映。

干扰在()

有效性和可靠性是衡量通信系统的两个主要性能指标。有效性指系统传输消息的效率，总是希

望以最合理、最经济的方法来传输最大数量的消息；可靠性指系统传输消息可靠程度，即质量问题，

决定于系统抗干扰的性能，即通信系统的抗干扰性。有效性和可靠性是相互矛盾的，只能依据实际

要求求得相对的统一，比如，在满足一定可靠性指标下，尽量提高系统的有效性，使消息传输更快，

但是不能无限（相对而言）地提高有效性而不降低系统可靠性能。

对于模拟通信来说，有效性用有效传输带宽来衡量，衡量可靠性用输出信噪比；而对于数字通信，其有效性体现在一个信道通过的信息速率上，可以有以下三种表示方法：

（1）码元传输速率RB ：系统每秒钟传送的码元(脉冲)数目，

（2）信息传输速率Rb ：系统每秒钟传送的二进制码元数目，

（3）消息传输速率Rm ：单位时间所传输的消息数目。

可靠性常用差错率来表示：包括误码率R P 和误信率（误比特率）b P ，分别为传输错误的码元（比特）数占传输码元（比特）总数的概率。1.3 码间干扰及无失真传输

由信号与系统的知识知道，(波形)无失真传输的理想情况是传输函数()H w 满足两大条件： 1. 幅度响应()H w 通带为常数，带外为零；

2. 通带相位响应()w φ为频率的线性函数，即群延迟为常数

根据频谱分析原理：频带受限，则时域无限；因此满足上述两大无失真条件的信号其波形在时域上是无限延伸的，这就势必会引起各码元之间的相互窜扰。但在数字传输中情况有点不一样；由于码元波形是按一定间隔发送的，其信息携带在幅度上，接收端再生判决如能准确恢复出幅度信息，则原始信码就能无误地得到传送，故数字传输中只需特定时刻波形幅值无失真传送，而不必整个波形不变。奈奎斯特（Nyquist ）第一、第二和第三准则分别研究了抽样值无失真、转换点无失真和脉冲波形面积保持不变三种情形，更加详细的信息可以参见文献[14-16]。

其中抽样值无失真准则要求系统的总传输特性()H w 满足下式：

2()i i H w T T π+

=∑w T

π≤ 式中T 表示码元传输周期；上式表明：系统的传输函数()H w 移位

2i T π（i 为整数）后再叠加，其值在w T π

≤表现为常数（不必严格为T ），则系统满足无码间干扰传输要求。显然理想低通滤波器

满足此要求，但在物理实际中这样的滤波器是不能实现的，因为它的频谱具有无限陡峭的过渡带以及全零的区域，这与佩利—维纳准则相悖。

实际中广泛应用的是以T

π为中心，具有奇对称升余弦过渡带的一类无串扰波形，通常称之为升余弦滚降信号，其时域表达式为：

222

sin cos()()14t T t T h t t T t T ππαπα=?- 在时域，()h t 除抽样点t=0幅值不为零外，其余所有样点上均为零，不会带来样点幅值失真。实际中抽样的时刻不可能完全没有误差，抽样脉宽也不严格为零，因此，为了减小抽样定时脉冲误差所带来的影响，滚降系数(roll-off factor)α不能太小，一般不小于0.2。1.4眼图及其模型

眼图是指利用实验的方法估计和改善（通过调整）传输系统性能时的在示波器上观察到的图形[5]

，因其类似人的眼睛而称为“眼图”。得到眼图的方法是：将接受波形输入示波器的垂直放大器，把产生水平扫描的锯齿波周期与码元定时同步，由于荧光屏的余辉作用，若干码元重叠形成眼图。软件产生眼图的方法本文用MATLAB 仿真。

从眼图我们可以观察到很多东西，比如噪声的大小，用来传输序列的信道的带宽，但是眼图并不适合观察连续的数据流[6]。

眼图显示了数字基带信号波形可能取得的所有瞬时值。在完全随机输入的情况下，由于各个码元波形叠加，会在眼图中形成若干眼孔，眼孔的开度能充分说明传输信号的质量。眼孔在水平轴上的交叉点称为水平聚集点，两个聚焦点的距离称为眼图的水平开距离，眼孔的最大垂直距离称为眼图的垂直开度，又称眼图的幅度。在理想(即无噪声和码间串扰)的情况下，眼图垂直聚焦十分清晰，水平聚焦收敛于同一过零点；当出现噪声和码间干扰时，眼图的上升沿、下降沿变粗变模糊并形成带状，水平聚焦点扩散晃动(扩散晃动的宽度称为抖动)，水平和垂直开度相继减小。根据实践经验，当信噪比在25～30dB 时，眼图的清晰度是令人满意的[7]。

为了说明眼图和系统性能的关系，将眼图简化成理想的模式，如下图：

注：（a ）无失真基带信号波形及眼图(b)有失真（码间干扰）的波形及眼图(c)理想化眼图模型

图 1.3 眼图模型

Fig. 1.3 MODEL Of EYE DIAGRAM

图2.3（a ）(b)两图大致说明了眼图的形成原理及眼图与码间干扰的关系。从(c)小图的理想眼图以及下图的眼图实例[8]：

图 1.4 眼图模型2

Fig. 1.4 MODEL 2 Of EYE DIAGRAM

可以看出眼图反映着系统与传输的许多东西，现综合以上两图归纳出眼图模型的参数：

1. 眼图幅度L ：眼图得高低电平峰峰值，即眼图开的大小，反映着系统抗干扰能力的强弱。

2. 过冲δ：/100%L L δ=??，有上过冲和下过冲。上下过冲在眼图上表现为眼皮的厚度[2]

d ；一般而言，眼皮越厚，则噪声和码间干扰（ISI ）越严重

3. 抖动J:数字信号跳变沿对其理想位置的偏离，反映过零点失真的大小。

4. 上升时间r t ：从标称幅度（L ）的20%上升的80%所用的时间。另一个相似的参数是曲线上

升的斜率，它们反映着系统对定时误差的敏感度，上升时间快慢还一定程度上说明了系统

的带宽大小。

2眼图的硬件实现

2.1 TIMS 系统简介

TIMS 是Telemunications Istructional Modeling System(通信教学实验系统)的首字母缩略写法，针对通讯和信号处理课程而设计的实验教学系统。它由不同的插入式和固定式模块组成。TIMS 提供一个开放式教学环境，可同时做传统电子电路的特性与数字信号处理技术的比较。TIMS 系统完全自给自足，唯一的额外设备是一台示波器[9]

。

TIMS 系统核心由硬件组件和手册所组成，共有两种硬件组件，第一种硬件组件是TIMS-301F 的系统单元，有固定式模块(机架下层)和12组模块插槽(机架上层)。第二种硬件组件是13组插入式基

本模块。固定式模块使用率最高因而建在系统里，插入式模块是根据所要做的实验来选择，并插入大系统机架里使用。插入式和固定式模块前面板的规划都是面板左边为输入，右边为输出。所有输入和输出都以颜色来表示信号形态：黄色代表模拟信号，红色代表数字信号。

固定式模块包括8个模块：

1.主震荡器（Master Signals）：同步正交载波，取样和信息信号。

2.缓冲放大器(Buffer Amplifier)：含两组可变的独立放大器。

3.频率和信号计数器(Frequency/Event Counter)：多功能8位数计频器和信号计数器。

4.可变直流电压输出(Variable DC)：可调围正负2V DC 输出。

5.示波器选择器（Scope Selector）：切换选择欲显示的信号，于示波器上显示。

6.音频放大器（Headphone Amplifier）：同时也是3kHz低通滤波器。

7.TIMS干线输出(Trunks Output)。

8.电源供给（Power Supply）。

基本模块是基础的组件，包括有：

1. TIMS-147 加法器（Adder）

2. TIMS-148 音频振荡器（Audio Oscillator）

3. TIMS-149 双模拟开关(Dual Analog Switch)

4. TIMS-150 乘法器(Multiplier)

5. TIMS-151 移相器(Phase Shifter)

6. TIMS-152 正交分相器(Quadrature Phase Shifter)

7. TIMS-153 序列产生器(Sequence Generator)

8. TIMS-154 可调低通滤波器(Tuneable LPF)

9. TIMS-155 双脉冲产生器(Twin Pulse Generator)

10. TIMS-156 共享模块(Utilities)

11. TIMS-157 电压控制振荡器(VCO)

12. TIMS-158 60kHz低通滤波器（60kHz LPF）

眼图实验需要用到的模块很少：基本的为序列产生器(Sequence Generator)和可调低通滤波器(Tuneable LPF)，可选择的基本模块为音频振荡器（Audio Oscillator）以定时，为了使实验更复杂一点还可选择基带滤波器（Baseband Filters）和PICO虚拟仪器（Virtual Instrument），但由于后面两个模块没有，另外缺少噪声发生器（Noise Generator）,所以硬件的眼图实验只选了前三个模块，以及外接的一台普通的数字示波器（oscilloscope）；本实验的重点在软件仿真。下面详细介绍以上三个模块：

●TIMS-148 音频振荡器（Audio Oscillator）——具有500Hz到10kHz频率可调围的正弦波源，

提供三组输出：两组正交正弦波和一组TTL准位信号。

●TIMS-153 序列产生器(Sequence Generator)——使用外接时钟脉冲信号，序列产生器输出两

组独立的伪随机序列X和Y,有模拟与TTL准位两种信号模式，可由开关选择位随机序列长

度，同步信号输出（SYNC output）与序列信号的开始是一致的，并可供重置信号输入。

●TIMS-154 可调低通滤波器(Tuneable LPF)——低通滤波器的截至频率可由前面板旋钮改变。

滤波器有两种频率围：WIDE(2kHz至10kHz)和NORMAL(900Hz至5kHz)。增益（GAIN）旋钮

调整滤波器的幅值大小，最小可接近0。

2.2 眼图的观察及结果

实验中将音频振荡器、序列产生器、可调低通滤波器如下图连接[10]：

图2.1 眼图的连接电路

Fig.2.1 Eyes Plan to Connect Circuit

CH1和CH2接示波器，通过调节示波器的水平扫描的锯齿波周期与码元定时同步观察实验结果。实验过调节数据传输速率(data rate)而保持可调低通滤波器（LPF）带宽不变，以及调节LPF的带宽保持数据传输速率不变分别观察眼图的形状。

眼图在示波器上的形状如下所示：

（a）(b)

(c) (d)

(e) (f)

图2.2 眼图观察结果

Fig.2.2Pictures Of Eye Diagram

图(d)显示了调整时钟速率与低通滤波器带宽后的输入序列（上半图黄色区）和相应输出序列的眼图（下半图蓝色区），单独的眼图见图(f)；(e)是放大后的眼图，从该图可以看出码间干扰很小，带宽比较窄，只滤出了频率比较低的部分，高频率部分被滤除掉。通过实验发现：

A.保持数据传输率不变，降低LPF的带宽，将不能形成清晰的眼图，图形波动不定。

B.保持数据传输率不变，提高LPF的带宽，眼图逐渐清晰，如图(d)；当再往上调，眼图出现

上下过冲，随着带宽的进一步增加，将出现图(a)所示图形，输出波形与输入波形及其接近，但在跳变处，上下波动的现象始终存在，这就是所谓的吉布斯（Gibbs）现象。

C.保持LPF的带宽不变，将音频振荡器的频率调节旋钮从最低慢慢调高，则示波器显示的波

形开始如B所述，出现吉布斯现象，接着上下过冲明显出现，再慢慢融合，逐渐出现清晰

的眼图，最后，当速率很高时，出现如A所述图形，不能形成眼图，说明码间干扰极其严

重。

(b) (c)两小图是形成眼图(e)的瞬间照片，输出波形较输入信号有些延迟，但群延迟为常数

不会产生相位失真，并且码间干扰很小，所以眼图很清晰（幅度较大，从而系统抗干扰能力较强），眼皮厚度接近原输入信号，上下过冲很不明显。

运用通信原理及相关知识是不难解释以上现象的。当数据传输率不变，LPF带宽很窄时，所得波形频率很低，周期很大，在原有的水平扫描周期下看起来是一些随意波动的正弦波；随着LPF的带宽拓展，所得波形频率升高，周期变小，当与水平扫描周期基本一致时，则可形成清晰的圆弧形眼皮的眼图，直至带宽达到最大，通过的频率越来越丰富，逐渐接近原方波，出现小图（a）的形状，但在跳变处将出现起伏振荡，其峰起值约趋于总跳变值的9%，此现象称为Gibbs现象。反之，保持LPF 带宽不变，逐渐提高数据传输率，其效果等价于逐渐降低LPF的带宽，故此出现与前者相反的现象。所以，要想观察到清晰圆滑的眼图，必须使数据传输速率和低通滤波器的带宽相适应，二者可以同时调节，也可单调其一，至于超出模块的取值围则不在此列。

3 眼图的MATLAB仿真

3.1MATLAB简介

MATLAB语言起源于矩阵运算，如今已经发展成为一种高度集成的计算机语言，在当今科学界（尤其是自动控制领域）最有影响力、也最有活力。它提供了强大的科学运算、灵活的程序设计流程、高质量的图形可视化与界面设计、便捷的与其他程序和语言的接口[11]。MATLAB 将高性能的数值计算和可视化集成在一起，并提供了大量的置函数，从而被广泛地应用于科学计算、控制系统、信息处理等领域的分析、仿真和设计工作，而且利用MATLAB产品的开放式结构，可以非常容易地对MATLAB的功能进行扩充，相对于传统的C、C++或者FORTRAN语言，MATLAB提供了高效快速解决各种科学计算问题的方法[12]。MATLAB是一种十分高效的语言，可以将使用者从繁琐的顶层编程中解放出来，从而把有限的时间和精力放在更有意义的解决实际问题中来。

值得一提的是，MATLAB中的Simulink工具箱可以实现可视化建模和多工作环境间文件互用和数据交换。Simulink是用来建模、分析和仿真各种动态系统的交互环境，包括连续系统，离散系统和混合系统；支持连续、离散及两者混合的线性和非线性系统，也支持多种采样速率的多速率系统；Simulink 为用户提供了用方框图进行建模的图形接口，它与传统的仿真软件包用差分方程和微分方

程建模相比, 更直观、方便和灵活。用户可以在MATLAB和Simulink 两种环境下对自己的模型进行仿真、分析和修改[13]。Simulink 提供了采用鼠标拖放的方法建立系统框图模型的图形交互平台。通过Simulink提供的丰富的功能块，可以迅速地创建动态系统模型。同时Simulink 还集成了Stateflow，用来建模、仿真复杂事件驱动系统的逻辑行为。另外，Simulink也是实时代码生成工具Real-Time Workshop 的支持平台。

用于实现通信仿真的通信工具包(munication Toolbox ,也叫mlib ,通信工具箱) 是Matlab语言中的一个科学性工具包，提供通信领域中计算、研究模拟发展、系统设计和分析的功能，可以在Matlab 环境下独立使用，也可以配合Simulink使用(效果更好)。

图3.1 Simulink模块库

Fig.3.1 Simulink Library Browser

图3.2 MATLAB的工具箱

Fig.3.2 Toolboxes Of MTALAB

3.2 眼图的仿真及结果

眼图的仿真主要依据是数字通信系统的模型，如图2.1和图2.2可知，主要有以下几步：

数字信源（调制）信道（噪声）滤波器眼图。

具体的实现过程是这样的：数字信源用randint函数产生M进制的随机输入，接着对该数字信源采取QAM、PSK或PAM等三种调制，调制的或未经调制的信号通过高斯信道，再通过一个滤波器（通常为升余弦滤波器），最后将输出的信号输入“示波器”进行眼图的观察。很显然，眼图可以在许多地方得到，在与眼图的所有相关联的传输路径中，任何参数的变化，都有可能

改变眼图的形状，但通过

．．．

MATLAB的交互实验仿真，不难得出影响眼图的主要的因素，从而得出眼图的主要判断点在哪。这里

主要考虑随机噪声、调制、信道和接收滤波器对传输质量的影响，影响的结果通过眼图的好坏来判

断。

这四个参量中，随机噪声和信道是使得眼图变坏，理论上可以通过调制来提高信号抗干扰的能力，利用接收滤波器减小码间干扰和滤除部分噪声。

(一)随机噪声。随机噪声的来源有自然界中的各种电磁噪声和设备本身产生的热噪声、散粒噪声，它们的特点是不能预测，此种干扰对信号的传输有着怎样的影响呢？自然也是不能预测的，但显然是不利于传输的。在程序中用rand(1)*rand()模拟随机噪声，前者为噪声的系数（幅度），是间于0至1随机数。为了利于对比，先给出二进制信源的眼图，再加入噪声：

图3.3 信源的眼图

Fig.3.3 Eye Diagram with No Noise & No Channel & No Modulation & No Filter 经过噪声信号污染后，眼图如下：

图3.4信源受污染后的眼图

Fig.3.4 Eye Diagram with Noise Effected

左右两图是同一种传输方式下的眼图，之所以眼图有如此大的不同，与噪声信号的系数k=rand(1)有很大关系：左图中k=0.0635，接近0，右图中k=0.8931，接近1；很明显，系数之后的噪声rand()也是有关系的，但保持系数不变，眼图的样子基本不变（这里就不提供仿真结果图片了），可见，系数的影响在二进制的传输中是决定作用的。

(二)信道。这里用白噪声信道；其中很重要的一个参数是信噪比(signal-to-noiseratio，单位为dB(数)=20log(S/N),S:信号功率，N:噪声功率)。眼图如下：

图3.5 通过高斯信道的不同信噪比下的眼图

Fig.3.5 Eye Diagram through AWGN Of different SNR

以上分别选取了snr=20、10和无穷小，对应S/N为10101的眼图，可见当信号与噪声功率相当时，眼图已经明显恶化。

(三)调制。在信号发送端对信号进行调制，以期改善系统性能。调制有模拟调制和数字调制两种方式。在通信系统中，调制具有重要的作用。通过调制，不仅可以进行频谱搬移，把信号的频谱搬移到希望的位置上，从而将调制信号转换成适合于信道传输或便于信道多路复用的已调信号，而且它对系统的传输有效性和传输可靠性有着很大的影响。调制方式往往决定了一个通信系统的性能。通过本实验将观察到调制对于系统可靠性能的改善作用。

1.对随机噪声的抑制作用。这里只对噪声系数k=0.8931的情形进行实验：

图3.6经QAM、PSK和PAM调制后的眼图

Fig.3.6 QAM &PSK&PAM Modulated Eye Diagram

无论是模拟调制（QAM,PAM）还是数字调制（PSK），眼图都比未经调制的好很多，噪声的干扰效果得到明显抑制。在三种调制方式当中没有看出明显的差异。

2.对信道噪声的抑制作用。对照（二）中的实验，分别在S/N为10、10和1三种情况下增加PAM调制方式。

通信原理课程设计报告(基于Matlab)

2DPSK调制与解调系统的仿真 设计原理 (1) 2DPSK信号原理 1.1 2DPSK信号原理 2DPSK方式即是利用前后相邻码元的相对相位值去表示数字信息的一种方式。现假设用Φ表示本码元初相与前一码元初相之差，并规定：Φ＝0表示0码，Φ＝π表示1码。则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如2PSK信号是用载波的不同相位直接去表示相应的数字信号而得出的，在接收端只能采用相干解调，它的时域波形图如图2.1所示。 图1.1 2DPSK信号 在这种绝对移相方式中，发送端是采用某一个相位作为基准，所以在系统接收端也必须采用相同的基准相位。如果基准相位发生变化，则在接收端回复的信号将与发送的数字信息完全相反。所以在实际过程中一般不采用绝对移相方式，而采用相对移相方式。定义为本码元初相与前一码元初相之差，假设： →数字信息“0”； →数字信息“1”。 则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如下： 数字信息： 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 DPSK信号相位：0

或 ： 1.2 2DPSK 信号的调制原理 一般来说，2DPSK 信号有两种调试方法，即模拟调制法和键控法。2DPSK 信号的的模拟调制法框图如图1.2.1所示，其中码变换的过程为将输入的单极性不归零码转换为双极性不归零码。 图1.2.1 模拟调制法 2DPSK 信号的的键控调制法框图如图1.2.2所示，其中码变换的过程为将输入的基带信号差分，即变为它的相对码。选相开关作用为当输入为数字信息“0” 时接相位0，当输入数字信息为“1”时接pi 。 图1.2.2 键控法调制原理图 1.3 2DPSK 信号的解调原理 2DPSK 信号最常用的解调方法有两种，一种是极性比较和码变换法，另一种是差分相干解调法。 码变换 相乘 载波 s(t) e o (t)

Matlab通信系统仿真实验报告

Matlab通信原理仿真 学号： 2142402 姓名：圣斌

实验一Matlab 基本语法与信号系统分析 一、实验目的： 1、掌握MATLAB的基本绘图方法； 2、实现绘制复指数信号的时域波形。 二、实验设备与软件环境： 1、实验设备：计算机 2、软件环境：MATLAB R2009a 三、实验内容： 1、MATLAB为用户提供了结果可视化功能，只要在命令行窗口输入相应的命令，结果就会用图形直接表示出来。 MATLAB程序如下： x = -pi::pi; y1 = sin(x); y2 = cos(x); %准备绘图数据 figure(1); %打开图形窗口 subplot(2,1,1); %确定第一幅图绘图窗口 plot(x,y1); %以x，y1绘图 title('plot(x,y1)'); %为第一幅图取名为’plot(x,y1)’ grid on; %为第一幅图绘制网格线 subplot(2,1,2) %确定第二幅图绘图窗口 plot(x,y2); %以x，y2绘图 xlabel('time'),ylabel('y') %第二幅图横坐标为’time’,纵坐标为’y’运行结果如下图： 2、上例中的图形使用的是默认的颜色和线型，MATLAB中提供了多种颜色和线型，并且可以绘制出脉冲图、误差条形图等多种形式图： MATLAB程序如下： x=-pi:.1:pi; y1=sin (x); y2=cos (x); figure (1); %subplot (2,1,1); plot (x,y1); title ('plot (x,y1)'); grid on %subplot (2,1,2); plot (x,y2);

通信原理实验--数字基带传输仿真实验

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。 5．基带传输系统（离散域分析） ?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――

通信原理基于matlab的计算机仿真_源代码

例错误！文档中没有指定样式的文字。-1 %周期信号（方波）的展开,fb_jinshi.m close all; clear all; N=100; %取展开式的项数为2N＋1项 T=1; fs=1/T; N_sample=128; %为了画出波形，设置每个周期的采样点数 dt = T/N_sample; t=0:dt:10*T-dt; n=-N:N; Fn = sinc(n/2).*exp(-j*n*pi/2); Fn(N+1)=0; ft = zeros(1,length(t)); for m=-N:N ft = ft + Fn(m+N+1)*exp(j*2*pi*m*fs*t); end plot(t,ft) 例错误！文档中没有指定样式的文字。-4 利用FFT计算信号的频谱并与信号的真实频谱的抽样比较。 脚本文件T2F.m定义了函数T2F，计算信号的傅立叶变换。 function [f,sf]= T2F(t,st) %This is a function using the FFT function to calculate a signal's Fourier %Translation %Input is the time and the signal vectors,the length of time must greater %than 2 %Output is the frequency and the signal spectrum dt = t(2)-t(1); T=t(end); df = 1/T; N = length(st); f=-N/2*df:df:N/2*df-df; sf = fft(st); sf = T/N*fftshift(sf); 脚本文件F2T.m定义了函数F2T，计算信号的反傅立叶变换。 function [t st]=F2T(f,sf) %This function calculate the time signal using ifft function for the input %signal's spectrum

通信原理实验报告-含MATLAB程序

通信原理实验报告 实验一 数字基带传输实验 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、实验原理 1. 带限信道的基带系统模型（连续域分析） 输入符号序列 ————｛al ｝ 发送信号 ————1 0()()L l d t al t lTb δ-==-∑ Tb 是比特周期，二进制码元周期 发送滤波器 ————GT(w)或GT （t ）

发送滤波器输出 ———— 11 00()()*()()*()()L L l b T l T b T l l x t d t t a t lT g t a g t lT g δ--====-=-∑∑ 信道输出信号或接收滤波器输入信号()()()y t x t n t =+ 接收滤波器 ()R G ω或()R G f 接收滤波器输出信号 1 0()()*()()*()*()()*()()()L R T R R l b R l r t y t g t d t g t g t n t g t a g t lT n t -===+=-+∑ 其中2()()()j ft T R g t G f G f e df π∞ -∞=? 如果位同步理想，则抽样时刻为b l T ? 0 1l L =- 判决为 '{}l a 2. 升余弦滚降滤波器 1()||2s s H f T f T α-=≤； ()H f =111[1cos (||)]||2222s s s s s T T f f T T T παααα--++-<≤ ()H f = 10||2s f T α+> 式中α 称为滚降系数，取值为0 <α ≤1, T s 是常数。α = 0时，带宽为1/ 2T s Hz ；α =1时， 带宽为1/T s Hz 。此频率特性在(?1/(2T s ),1/(2T s ))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T s s ，或无码间干扰传输的最大符号速率为1/T s Baud 。相应的时 域波形h (t )为 222sin /cos /()/14/s s s s t T t T h t t T t T παππα=?- 此信号满足

通信原理MATLAB验证低通抽样定理实验报告

通信原理实验报告 一、实验名称 MATLAB验证低通抽样定理 二、实验目的 1、掌握抽样定理的工作原理。 2、通过MATLAB编程实现对抽样定理的验证，加深抽样定理的理解。同时训练应用计算机分析问题的能力。 3、了解MATLAB软件，学习应用MATLAB软件的仿真技术。它主要侧重于某些理论知识的灵活运用，以及一些关键命令的掌握，理解，分析等。 4、计算在临界采样、过采样、欠采样三种不同条件下恢复信号的误差，并由此总结采样频率对信号恢复产生误差的影响，从而验证时域采样定理。 三、实验步骤及原理 1、对连续信号进行等间隔采样形成采样信号，采样信号的频谱是原连续信号的频谱以采样频率为周期进行周期性的延拓形成的。 2、设连续信号的的最高频率为Fmax，如果采样频率Fs>2Fmax，那么采样信号可以唯一的恢复出原连续信号，否则Fs<=2Fmax会造成采样信号中的频谱混叠现象，不可能无失真地恢复原连续信号。 四、实验内容 1、画出连续时间信号的时域波形及其幅频特性曲线，信号为 x=cos(4*pi*t)+1.5*sin(6*pi*t)+0.5*cos(20*pi*t) 2、对信号进行采样，得到采样序列，画出采样频率分别为10Hz，20 Hz，50 Hz时的采样序列波形； 3、对不同采样频率下的采样序列进行频谱分析，绘制其幅频曲线，对比各频率下采样序列和的幅频曲线有无差别。 4、对信号进行谱分析，观察与3中结果有无差别。 5、由采样序列恢复出连续时间信号，画出其时域波形，对比与原连续时间信号的时域波形。 五、实验仿真图 (1) x=cos(4*pi*t)+1.5*sin(6*pi*t)+0.5*cos(20*pi*t)的时域波形及幅频特性曲线。clear; close all; dt=0.05; t=-2:dt:2 x=cos(4*pi*t)+1.5*sin(6*pi*t)+0.5*cos(20*pi*t); N=length(t); Y=fft(x)/N*2; fs=1/dt; df=fs/(N-1); f=(0:N-1)*df;

通信原理matlab实验1

实验一 设计任务： 用MatLib仿真一个BFSK通信系统，基本参数： 1）fc=1000Hz； 2）Rb=100bps； 3）信息序列:“Hello world”的ASCII 实验与报告基本要求： 1）Matlab程序，要点旁注（可打印后手写）； 2）绘出信号波形，绘出信号PSD； 3）给出解调后的信息序列； 4）将信息重复3遍以上,FSK信号保存为WAV文件格式，使用音频播放，聆听；M文件： wave.m function[t,mt]=wave(m,dt,fs) l=length(m); mt=[]; ddt=1/fs; n=floor(dt*fs); m_add=ones(1,n); for i=1:l if(m(i)) mt=[mt,m(i),m_add]; else mt=[mt,m(i),m_add*0]; end t=(1:((n+1)*l))*ddt; end my_filter.m function[num,den]=my_filter(wp,ws,ap,as) if nargin<4 as=15; end if nargin<4 ap=3; end [n,wn]=buttord(wp,ws,ap,as); [num,den]=butter(n,wn); end 代码：

f0=800;%‘0’码载波频率 f1=1200;%‘1’码载波频率 fs=4000;%采样频率 Rb=100;%比特率 dt=1/Rb;%一个比特发送时间 A0=2;%调制幅度 A1=2;%相干解调幅度 miu=0;sigma=0.3;%miu:高斯白噪声均值，sigma：高斯白噪声均方差 str='Hello world';%信号字符串 m_dec=abs(str);%将信号字符串转换成ASCII码(十进制) m_bin=dec2bin(m_dec,8); m_bin=abs(m_bin)-48;%将十进制转换成8比特二进制矩阵 m=[]; for i=1:size(m_bin,1) m=[m,m_bin(i,:)]; end%将二进制转换成行向量 [t,m]=wave(m,dt,fs);%对信号采样 mt_f1=m.*cos(2*pi*f1*t)*A0;%频率f1调制 mt_f0=(~m).*cos(2*pi*f0*t)*A0;%频率f0调制 mt=mt_f1+mt_f0;%发送信号 l=length(mt); subplot(2,1,1);plot(t,mt); grid on;xlabel('t/s');title('m(t)');%发送信号波形subplot(2,1,2);periodogram(mt,[],l,fs);grid on;%发送信号PSD

通信原理课程设计：基于matlab的b4b编码与译码的设计与仿真

课程设计I(数据通信原理) 设计说明书 题目：3B4B编码与译码的设计与仿真 学生姓名樊佳佳 学号1318064017 班级网络工程1301班 成绩 指导教师贾伟

数学与计算机科学学院2015年 9 月 12 日

课程设计任务书 2015—2016学年第 1 学期 课程设计名 称： 课程设计I(数据通信原理) 课程设计题 目： 3B4B编码与译码的设计与仿真 完成期限：自 2015 年 8 月 11 日至 2015 年 9 月 11 日共2 周 设计内容： 设计一种数字基带传输中的一种编译码系统（HDB3、AMI、CMI、2B1Q、3B4B、曼切斯特、差分曼切斯特等选取一种）。 使用Matlab/Simulink仿真软件，设计所选择的基带传输的编码和译码系统。系统能根据随机信源输入的二进制信息序列给出对应的编码及译码结果，并以图形化的方式显示出波形，能观察各分系统的各级波形。 指导教师：教研室负责人： 课程设计评阅

摘要 设计一个码元信息传递系统，包括编码和译码两部分，这个系统可以高效地传递信息。该系统是基于matlab/simulik实现的，设计数字电路来实现码元由3bit一组到4bit一组的转换,提高信息的传输效率。 关键词： 3B4B ; 编码器; 译码器

目录 目录 (2) 1.课题描述 (3) 2.3B4B码编译码模块设计 (4) 2.1 3B4B码编译码原理 (3) 2.2 3B4B编码器原理及框图 (4) 2.3 3B4B译码器原理及框图 (5) 2.4 编译码程序图 (5) 3.3B4B编译码程序图的参数设置及其仿真结 (8) 3.1仿真系统中模块参数设置和仿真实验结果 (8) 4.总结 (11) 5.参考文献 (13)

北邮通信原理软件实验报告XXXX27页

通信原理软件实验报告 学院：信息与通信工程学院 班级： 一、通信原理Matlab仿真实验 实验八 一、实验内容 假设基带信号为m(t)=sin(2000*pi*t)+2cos(1000*pi*t),载波频率为20kHz，请仿真出AM、DSB-SC、SSB信号，观察已调信号的波形和频谱。 二、实验原理 1、具有离散大载波的双边带幅度调制信号AM 该幅度调制是由DSB-SC AM信号加上离散的大载波分量得到，其表达式及时间波形图为： 应当注意的是，m(t)的绝对值必须小于等于1，否则会出现下图的过调制： AM信号的频谱特性如下图所示： 由图可以发现，AM信号的频谱是双边带抑制载波调幅信号的频谱加上离散的大载波分量。 2、双边带抑制载波调幅（DSB—SC AM）信号的产生 双边带抑制载波调幅信号s(t)是利用均值为0的模拟基带信号m(t)和正弦载波 c(t)相乘得到，如图所示： m(t)和正弦载波s(t)的信号波形如图所示：

若调制信号m(t)是确定的，其相应的傅立叶频谱为M(f)，载波信号c(t)的傅立叶频谱是C(f),调制信号s(t)的傅立叶频谱S(f)由M(f)和C(f)相卷积得到，因此经过调制之后，基带信号的频谱被搬移到了载频fc处，若模拟基带信号带宽为W，则调制信号带宽为2W，并且频谱中不含有离散的载频分量，只是由于模拟基带信号的频谱成分中不含离散的直流分量。 3、单边带条幅SSB信号 双边带抑制载波调幅信号要求信道带宽B=2W, 其中W是模拟基带信号带宽。从信息论关点开看，此双边带是有剩余度的，因而只要利用双边带中的任一边带来传输，仍能在接收机解调出原基带信号，这样可减少传送已调信号的信道带宽。 单边带条幅SSB AM信号的其表达式： 或 其频谱图为： 三、仿真设计 1、流程图：

通信原理MATLAB仿真

小学期报告 实习题目通信原理Matlab仿真专业通信与信息工程 班级 学号 学生姓名 实习成绩 指导教师 2010年

通信原理Matlab仿真 目录 一、实验目的------------------------------------------------------------------------------------------------2 二、实验题目------------------------------------------------------------------------------------------------2 三、正弦信号波形及频谱仿真------------------------------------------------------------------------2 （一）通信原理知识--------------------------------------------------------------------------------------2 （二）仿真原理及思路--------------------------------------------------------------------------------------2 （三）程序流程图------------------------------------------------------------------------------------------- 3 （四）仿真程序及运行结果------------------------------------------------------------------------------3 （五）实验结果分析---------------------------------------------------------------------------------------5 四、单极性归零波形及其功率谱密度仿真--------------------------------------------------------5 （一）通信原理知识--------------------------------------------------------------------------------------6 （二）仿真原理及思路------------------------------------------------------------------------------ -------6 （三）程序流程图-------------------------------------------------------------------------------------------6 （四）仿真程序及运行结果--------------------------------------------------------------------------------6 （五）实验结果分析-------------------------------------------------------------------------------- -------6 五、升余弦滚降波形的眼图及功率谱密度仿真-------------------------------------------------8 （一）通信原理知识--------------------------------------------------------------------------------------8 （二）仿真原理及思路------------------------------------------------------------------------------ -------9 （三）程序流程图------------------------------------------------------------------------------- -----------9 （四）仿真程序及运行结果------------------------------------------------------------------------------10 （五）实验结果分析---------------------------------------------------------------------------------------11 六、PCM编码及解码仿真-----------------------------------------------------------------------------12 （一）通信原理知识---------------------------------------------------------------------------------- ---12 （二）仿真原理及思路------------------------------------------------------------------------------ ------ 13 （三）程序流程图------------------------------------------------------------------------------- -----------14 （四）仿真程序及运行结果------------------------------------------------------------------------------15 （五）实验结果分析---------------------------------------------------------------------------------------18 七、实验心得---------------------------------------------------------------------------- -------------------18

通信原理MATLAB仿真基础(新)

第三章设计性实验（MATLAB仿真实验） 3.1M ATALAB语言概述 3.1.1 MATALAB语言的发展 MATALAB是一种科学计算软件，主要适用于矩阵运算及控制和信息处理领域的分析设计。它使用方便，输入简洁，运算高效，内容丰富，并且很容易由用户自行扩展，因此，当前已成为美国和其他发达国家大学教学和科学研究中最常用而必不可少的工具。 MATLAB是由美国Mathworks公司与1984年正式推出的，从那时到现在已升级到7.x版本。随着版本的升级，内容不断扩充，功能更强大。特别是在系统仿真和实时运行等方面，有很多新进展，更扩大了它的应用前景。 MATLAB是“矩阵实验室”（MATrix Laboratoy）的缩写，它是一种以矩阵运算为基础的交互式程序语言，专门针对科学、工程计算及绘图的需求。它用解释方式工作，键入程序立即得出结果，人机交互性能好，适应于多种平台。MATLAB语言在国外的大学工学院中，特别是数值计算用的最频繁的电子信息类学科中，已成为每个学生都掌握的工具了。它大大提高了课程教学、解题作业、分析研究的效率。 MATLAB语言比较好学，因为它只有一种数据类型，一种标准的输入输出语句，不用“指针”，不需编译，比其他语言少了很多内容;听三、四个小时课，上机练几个小时，就可入门了。以后自学也十分方便，通过它的演示（demo）和求助（help）命令，人们可以方便地在线学习各种函数的用法及其内涵 MATLAB语言的难点是函数较多，仅基本部分就有700多个，其中常用的有二三百个，要尽量多记少查，可以提高编程效率。 3.1.2MATLAB语言的特点 1.矩阵运算：每个变量代表一个矩阵，它以矩阵运算见长；每个元素都看作复数，所有的运算都对矩阵和复数有效。(虚部符号可用i或j) clear %清除内存变量 format short % c1=1-2i,c2=3*(2-sqrt(-1)*3),c3=6+sin(.5)*1j c4=complex(1,2) %建立复数 c1 = 1.0000 - 2.0000i

通信原理MATLAB仿真课程设计

《通信系统仿真》课程设计报告书 课题名称 Rayleigh 无线衰落信道的MATLAB 仿真 姓 名 伍伟 学 号 1312402-02 学 院 通信与电子工程学院 专 业 通信工程 指导教师 肖湘 2015年 12月19日 ※※※※※※※※※ ※※ ※ ※ ※※ ※※※※※※※※ ※ 2013级学生 通信系统仿真课程设计

Rayleigh 无线衰落信道的MATLAB 仿真 1 设计目的 (1) 对瑞利信道的数学分析，得出瑞利信道的数学模型。 (2) 利用MATLAB 对瑞利无线衰落信道进行编程。 (3) 针对服从瑞利分布的多径信道进行仿真，加深对多径信道特性的了解。 (4) 对仿真后的结果进行分析，得出瑞利无线衰落信道的特性。 2 设计要求 (1) 设计一个瑞利无线衰落信道； (2) 进一步地了解瑞利无线衰落信道对信号的影响； (3) 在设计无线多径信道时，对路径的多少一定要选择合理。 3 设计思路 (1) 分析出无线信道符合瑞利概率密度分布函数，写出数学表达式。 (2) 建立多径衰落信道的基本模型。 (3) 对符合瑞利信道的路径衰落进行分析，并利用MATLAB 进行仿真。 4 设计内容 4.1 理论分析及数学推导 无线信道大体可以分为4种:慢变瑞利衰落信道、快变瑞利衰落信道、慢变频率选择性信道、快变频率选择性信道。 在N 条路径的情况下，信道的输出为 1()()[()]N n n n y t a t x t t =τ=-∑ (4.1.1) 式中，()n a t 和()n t τ表示与第N 条多径分量相关的衰落和传播延迟，延迟和衰减都表示为时间的函数。 由于大量散射分量导致接收机输入信号的复包络是一个复高斯过程。在该

通信原理课程设计 基于MATLAB的数字基带传输系统的研究和分析讲解

塔里木大学信息工程学院通信原理课程设计 2016届课程设计 《基于MATLAB的数字基带传输系统的研究与分 析》 课程设计说明书 学生姓名 学号 所属学院信息工程学院 专业通信工程 班级通信16-1 指导教师蒋霎

塔里木大学教务处制 摘要 本论文主要研究了数字信号的基带传输的基本概念及数字信号基带传输的传输过程和如何用MATLAB软件仿真设计数字基带传输系统。本文首先介绍了本课题的理论依据，包括数字通信，数字基带传输系统的组成及数字基带信号的传输过程。接着介绍了数字基带传输系统的特性包括数字PAM信号功率普密度及常用线路码型，并通过比较最终选择双极性不归零码。然后介绍了MATLAB仿真软件。之后介绍了数字基带信号的最佳接收的条件以及如何通过示波器观察基带信号的波形。最后按照仿真过程基本步骤用MATLAB的仿真工具实现了数字基带传输系统的仿真过程，对系统进行了分析。 关键字：数字基带传输系统MATLAB 计算机仿真；

目录 1.前言 0 2.正文 0 2.1数字基带传输系统 0 2.2 数字基带信号 (1) 2.2.1基本的基带信号波形 (1) 2.2.2基带传输的常用码型 (2) 2.3实验原理 (5) 2.3.1数字通信系统模型 (5) 2.3.2数字基带传输系统模型 (5) 3.1MATLAB软件简介 (6) 3.1．1软件介绍 (6) 3.1.2 Matlab语言的特点 (7) 4.1实验内容 (7) 4.1.1理想低通特性 (8) 4.1.2余弦滚降特性 (8) 4.1.3 Matlab设计流程图 (9) 4.1.4余弦滚降系基于matlab的程序及仿真结果 (9) 致谢 (12) 参考文献 (13) 附录 (14)

通信原理MATLAB

>> % 文件名e_gauss.m % 高斯曲线 clear; a=0;sigma=1; x=-10:0.0001:10; y=(1/((sqrt(2*pi))*sigma))*exp(-((x-a).^2)/(2*sigm a.^2)); plot(x,y); xlabel('变量x'); ylabel('幅值(y)'); title('正态分布的概率密度（高斯曲线）'); >> % 文件名e_gauss.m % 高斯曲线 clear; a=0;sigma=3; x=-10:0.0001:10; y=(1/((sqrt(2*pi))*sigma))*exp(-((x-a).^2)/(2*sigm a.^2)); plot(x,y); xlabel('变量x'); ylabel('幅值(y)'); title('正态分布的概率密度（高斯曲线）'); >> % 文件名e_gauss.m % 高斯曲线 clear; a=3;sigma=1; x=-10:0.0001:10; y=(1/((sqrt(2*pi))*sigma))*exp(-((x-a).^2)/(2*sigma .^2)); plot(x,y); xlabel('变量x'); ylabel('幅值(y)'); title('正态分布的概率密度（高斯曲线）');

>> clear; a2=0;sigma2=1; x2=-10:0.0001:10; y2=(1/((sqrt(2*pi))*sigma2))*exp(-((x2-a2).^2)/(2*sigma2.^2)); subplot(3,1,1);plot(x2,y2,'b'); a3=6;sigma3=1; x3=-10:0.0001:10; y3=(1/((sqrt(2*pi))*sigma3))*exp(-((x3-a3).^2)/(2*sigma3.^2)); subplot(3,1,2);plot(x3,y3,'g'); a1=-6;sigma1=1; x1=-10:0.0001:10; y1=(1/((sqrt(2*pi))*sigma1))*exp(-((x1-a1).^2)/(2*sigma1.^2)); subplot(3,1,3);plot(x1,y1,'r'); xlabel('变量x'); ylabel('幅值(y)'); title('正态分布的概率密度（高斯曲线）');

MATLAB仿真实例(通信原理)

一、实验目的 (1) 二、实验题目 (1) 三、实验内容 (1) 3.1傅里叶变换与傅里叶反变换 (1) 3.2题目一：正弦信号波形及频谱 (2) 3.2.1仿真原理及思路 (2) 3.2.2程序流程图 (3) 3.2.3仿真程序及运行结果 (3) 3.2.4实验结果分析 (5) 3.3题目二：单极性归零（RZ）波形及其功率谱 (5) 3.3.1仿真原理及思路 (5) 3.3.2程序流程图 (6) 3.3.3仿真程序及运行结果 (6) 3.3.4实验结果分析 (8) 3.4题目三：升余弦滚降波形的眼图及其功率谱 (8) 3.4.1仿真原理及思路 (8) 3.4.2程序流程图 (8) 3.4.3仿真程序及运行结果 (8) 3.4.4实验结果分析： (10) 3.5题目四：完成PCM编码及解码的仿真 (11) 3.5.1仿真原理及思路 (11) 3.5.2程序流程图 (12) 3.5.3仿真程序及运行结果 (12) 3.5.4实验结果分析 (15) 3.6附加题一：最佳基带系统的Pe~Eb\No曲线，升余弦滚降系数a=0.5，取 样值的偏差是Ts/4 (16) 3.6.1仿真原理及思路 (16) 3.6.2程序流程图 (16) 3.6.3仿真程序及运行结果 (16) 3.6.4实验结果分析 (18) 3.7附加题二：试作出Pe～Eb/No曲线。升余弦滚降系数a＝0.5，取样时间无 偏差，但信道是多径信道，C(f)=|1-0.5-j2 ft|,t=T s/2 (18) 3.7.1仿真原理及思路 (18) 3.7.2程序流程图 (19) 3.7.3仿真程序及运行结果 (19) 3.7.4实验结果分析 (21) 四、实验心得 (21)

通信原理课程设计_(基于MATLAB的_2PSK_2DPSK仿真)

江西农业大学 通信原理课程设计报告 题目基于Matlab的相移键控仿真设计专业电子信息工程 学生姓名曾凡文 学号 20121206

2015年6月 基于Matlab的2PSK,2DPSK仿真 摘要：现代通信系统要求通信距离远、通信容量大、传输质量好，作为其关键技术之一的调制技术 一直是研究的一个重要方向。本设计主要叙述了数字信号的调制方式，介绍了2PSK数字调制方式的 基本原理，功率谱密度，并运用MATLAB软件对数字调制方式2PSK进行了编程仿真实现，在MATLAB平 台上建立2PSK和2DPSK调制技术的仿真模型。进一步学习了MATLAB编程软件，将MATLAB与通信系统 中数字调制知识联系起来，为以后在通信领域学习和研究打下了基础在计算机上，运用MATLAB软件 来实现对数字信号调制技术的仿真。 关键词：数字调制与解调；MA TLAB；2PSK；2DPSK；

第1章绪论 1.1 调制方式 数字通信系统, 按调制方式可以分为基带传输和带通传输。数字基带信号的功率一般处于从零开始到某一频率（如0～6M）低频段，因而在很多实际的通信（如无线信道）中就不能直接进行传输，需要借助载波调制进行频谱搬移，将数字基带信号变换成适合信道传输的数字频带信号进行传输，这种传输方式，称为数字信号的频带传输或调制传输、载波传输。所谓调制，是用基带信号对载波波形的某参量进行控制，使该参量随基带信号的规律变化从而携带消息。对数字信号进行调制可以便于信号的传输；实现信道复用；改变信号占据的带宽；改善系统的性能。 数字基带通信系统中四种基本的调制方式分别称为振幅键控（ASK，Amplitude-Shift keying）、移频键控（ FSK，Frequency-Shift keying）、移相键控(PSK，Phase-Shift keying )和差分移相键（DPSK，Different Phase-Shift keying）。本次课程设计对PSK,DPSK这两种调制方式进行了仿真。 1.2 设计要求 1.2.1 设计内容 用MATLAB完成对2PSK、2DPSK的调制与解调仿真电路设计，并对仿真结果进行分析，可编写程序，也可硬件设计框图 1.2.2 设计参数（参数可以自行设置） 1、传输基带数字信号（15位）码元周期T=0.01S 2、载波频率：15KHz 1.2.3 设计仪器 计算机和MATLAB软件

通信原理课程设计报告(基于Matlab)

河南农业大学 通信原理及线路课程设计 课程名称matlab通信仿真设计 院(系) 机电工程学院 专业班级 10级电子信息工程 姓名冯玉波程欢李俊伟 学号 1004101004 1004101009 1004101015 指导教师季宝杰

目录 一．设计目的………………………………………………………………………… 二．设计内容及要求……………………………………………………………………… 三．设计原理 3.1… 2DPSK信号原理…………………………………………………………… 3.2…. 2DPSK信号的调制原理……………………………………………. 3.3…2DPSK信号的解调原理………………………………………….. 3.3.1…2DPSK信号解调的极性比较法………………………… 3.3.2…2DPSK信号解调的差分相干解调法……………………. 四．实现方法 4.1 建立模型 4.1.1差分和逆差分变换模型……………………. 4.1.2带通滤波器和低通滤波器的模型……………………… 4.1.3抽样判决器模型…………………………….. 4.2系统结构图…………. 4.3….2ＤＰＳＫ调制与解调总原理框图………………………………… 4.4..编写程序及结果图像……………………………………………….. 五．设计感受………………………………………………………………………………

2DPSK调制与解调系统的设计 一．设计目的 课程设计应达到的目的 （1）掌握使用Matlab语言及其工具箱进行基本信号分析与处理的方法。 （2）用matlab和simulink设计一个通信系统，加深对通信原理基本原理和matlab应用技术的理解； （3）提高和挖掘学生将所学知识与实际应用相结合的能力； （4）培养学生的合作精神和独立分析问题和解决问题的能力； （5）提高学生科技论文的写作水平。 二．设计内容及要求 掌握2DPSK原理，进而构建出基于matlab和simulink的系统框图和程序，最后做出结果图像。三．设计原理 3.1 2DPSK信号原理 2DPSK方式即是利用前后相邻码元的相对相位值去表示数字信息的一种方式。现假设用Φ表示本码元初相与前一码元初相之差，并规定：Φ＝0表示0码，Φ＝π表示1码。则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如2PSK信号是用载波的不同相位直接去表示相应的数字信号而得出的，在接收端只能采用相干解调，它的时域波形图如图2.1所示。 图1.1 2DPSK信号

通信原理Matlab仿真实验报告

通信原理Matlab仿真 实验报告 学号： 姓名：

实验一 1、利用Matlab 实现矩形信号串信号分解与合成 ⑴ Matlab 程序代码： ①矩形信号串信号分解与合成函数rectexpd ()： function rectexpd(T1,T0,m) %矩形信号串信号分解与合成 %T1：矩信号区间为（-T1/2，T1/2） %T0：矩形矩信信号串周期 %m:傅里叶级数展开项次数 t1=-T1/2:0.01:T1/2;t2=T1/2:0.01:(T0-T1/2); t=[(t1-T0)';(t2-T0)';t1';t2';(t1+T0)']; n1=length(t1);n2=length(t2); %根据周期矩形 信号函数周期,计算点数 f=[ones(n1,1);zeros(n2,1);ones(n1,1);zeros(n2,1);ones(n1,1)]; %构造周期矩形信号串 y=zeros(m+1,length(t));y(m+1,:)=f'; figure(1); plot(t,y(m+1,:)); %绘制周期矩形信号串 axis([-(T0+T1/2)-0.5,(T0+T1/2)+0.5,0,1.2]); set(gca,'XTick',[-T0,-T1/2,T1/2,T0]); set(gca,'XTickLabel',{'-T0','-T1/2','T1/2','T0'}); title('矩形信号串');grid on; a=T1/T0; pause; %绘制离散幅度谱 freq=[-20:1:20];mag=abs(a*sinc(a*freq)); stem(freq,mag); x=a*ones(size(t)); for k=1:m %循环显示谐波叠加图形 pause; x=x+2*a*sinc(a*k)*cos(2*pi*t*k/T0); y(k,:)=x; plot(t,y(m+1,:));hold on; plot(t,y(k,:));hold off;grid on; axis([-(T0+T1/2)-0.5,[T0+T1/2]+0.5,-0.5,1.5]); title(strcat(num2str(k),'次谐波叠加')); xlabel('t');end pause; plot(t,y(1:m+1,:));grid on; axis([-T0/2,T0/2,-0.5,1.5]); title('各次谐波叠加');xlabel('t'); ②在命令窗口调用rectexpd ()函数： T1=5; T0=10; m=5; rectexpd(T1,T0,m) ⑵Matlab 仿真结果： -T0-T1/2T1/2T0 0.2 0.4 0.6 0.8 1矩形信号串 -20 -15 -10 -5 5 10 15 20 0.050.1 0.15 0.20.25 0.30.35 0.40.45 0.5