2022年通信系统的仿真实验 .pdf

本文由 waverwoo 贡献 doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 x(t)=（1/ （2） 1/2 ）e-t2/2，t a,b,将 x(t)进行周期拓展，信号周期为 T( 可任意设置 )，计算和描绘出周期信度和相位频谱。结果：下所示为 a=-6,b=6,n=24,tol=0.1 的图形 ) 已知信号幅度谱已知信号相位谱号定义为 = cos(2 *47t)+cos(2*219t), 0t 10 0, 其它假设信号以 1000 抽样 / 秒进行抽样。用 MATLAB 设计一个低通 Butterworth 滤波器。确定并绘出输出的功率谱并和输较 （滤波器的阶数及截频可自行确定）。结果：下为阶数 =4，截频 =100Hz 的图形 ) 输入信号功率谱密度输出信号功率谱密度从下式的递归关系中产生一个高斯马尔可夫过程的 1000 个（等间距）样本的序列1,2, ,1000， Xn=0.95Xn-1 中 X0=0，n 是一个零均值，方差为 1 ，独立的随机变量序列 i.i.d,。绘出序列 Xn，1n 1000与时序 n 的关系函数 N-m Rx(m)=1/(N-m)Xn Xn+m m=0,1, ,50 n-1 式中 N=1000. 验结果： )高斯马尔可夫过程 )高斯马尔可夫过程的自相关函数假设一个具有抽样序列X(n) 的白噪声过程通过一个脉冲响应如下所示的线性滤波器 n h(n)=(0.95) ， 0 ， n0 nt0; (t0/3)t (2*t0/3); 其它 ; m(t)= 用 AM 调制方式调制载波。假设 t0=0.15s,fc=250hz；调制系数 a=0.85 。结果：制信号、载波、已调信号的时域波形调信号的频域波形调信号为 1, -2, 0, t0/3t0; t0/3= t2*t0/3; 其它 ; 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 7 页 - - - - - - - - - m(t)= 用频率调制方案。调制载波 c(t)=cos(2*pi*fc*t),假设 fc =200HZ ，t0=0.15s,偏移常数 kf=50 。 绘出调制信号的曲线；确定被调信号和调制信号的频谱。结果：制信号和已调信号时域波形调制信号和已调信号频域波形 1.生成一个 N 0,1 ） （ 分布的长度为 500 的随机序列。分别绘出 16 级、 级和 128 级量化且使用 律非线性化准则 64 （ 的情况下量化误差和输入输出关系曲线，且确定每种情况的 SQNR 。实验结果： (1)500 个点量化级数分别为 16 、64、128 时的量化误差 (2)量化级数分别为 16 、64、128 时输入 a 与输出 a_quan 的关系曲线 (3)量化级数分别为 16 、 64、 128 时的量化信噪比 sqnr16 =13.37 sqnr64 =25.90 sqnr128 =31.93 程序结果验证了实验原理中增加量化级数可以减小量化噪声，提高信噪比。但同时又会导致增高 PCM 信号的传增大信道带宽，另外也增加了编码器的复杂性，所以用增加量化级数来达到改善信噪比的目的是有限度的。第五章数字基带信号传输仿真 1 假 设 信 号 波 形S0(t)和S1(t)如 图 所 示 ， 且为 发 送 信 号 ， 则 接 收 信 号 为r(t)=S0(t)+n(t)， 在抽样时刻的相关器的输出，并用 MATLAB 仿真 率与蒙特卡罗仿真比较（其中两信号为正交信图所示）。实验结果：正交信号蒙特卡罗仿真误码率与理论比较： 2.绘出 M=2、4、8、16、32、64 时的多维正交信误码率与信噪比的关系图，注意 M 与信噪比的实验结果：误码率曲线 : 真带限信道中数字传输的全过程。过程：出实验信号；真理想带限信道; 是一个 FIR 滤波器，可直接设计或用窗函数法设计，如矩形窗法、汉明窗法。计发送、接收滤波器；无符号干扰、部分响应的受控符号间干扰两种情况。衡器的设计；样；是无码间干扰的符号设计还是限制码间干扰的信号设计，都需要在 t = nT 处取样。决；结果：滤波器： 无符号间干扰设计。信道： 直接设计的 FIR 滤波器。滤波器： 同发送滤波器。器：迫零均衡器。入信号过发送滤波器过理想带限信道通过接收滤波器通过迫零均衡器章 在波调制数字通信仿真名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 7 页 - - - - - - - - - 1 在一个幅度调制数字系统中，冲激响应为具有平方根升余弦特性， 其滚降因子为 0.5 ，载波频率为 40Hz ， 计算并绘出基带信号和调幅信号的频谱(同学可思考其理论误码率曲线的绘制 ) 。 实验结果： (1)基带信号频谱 (2)调幅信号的频谱 2.在 M=8 时， 生成常数包络 PSK 信号波形，为了方便，信号幅度归一化为 1 。（注：一 组M 个 载 波 调 相 信 号 波 形 的 一 般 表 达 式 ：um(t)=Ag(t)cos(2 fct+2 m/M) m=0,1, , ,M-1, 其 中 g(t)为发端的滤波脉冲，此例中 A= Es， g(t)=2/T ）实验结果： M=8 时常数包络的 PSK 波形： 3.对一个 M=16QAM 通信系统进行蒙特卡罗仿真，并与理论曲线比较。实验结果：误码率曲线：第 八 章 信 道 容 量 和 编 码 仿 真 1一个信道是一个二进制输入，二进制输出的信道，输入和输出字母表 X=Y=0 ， 且该信道特性由 p(0|1)= 和 p(1|0)= 来表征。 1 ， 绘出当=0， 0.1 ，0.2 ，0.3 ，0.4 ，0.5 ，0.6 ，0.7 ，0.8 ，0.9 ，1 时 I （ X，Y）和 p=P(X=1) 间的函数关系。确定每种情况下的信道容量。实验结果：信道容量与转移概率的关系: 2. 二进制输入， 三进制输出信道的特征由输入和输出字母表 X=0,1和 Y=0,1,2以及转 移 概 率p(0|0)=0.05,p(1|0)=0.2,p(0|1)=0.1,p(1|1)=0.1 来 表 征 。 绘 出I(X,Y)和p=P(X=1) 间的函数关系曲线， 并确定每种情况下信道的容量。 实验结果： I(X,Y)和 p=P(X=1)间的函数关系曲线: 3. 绘出使用二进制正交信号的二进制对称信道容量和 Eb /N0 间函数关系曲线。实验结果：二进制对称信道容量和 Eb /N0 间函数关系 : 随 机 过 程 仿 真 习 题 1.产生一个高斯 - 马尔可夫过程的个抽样的序列，该过程的递归关系定义如下 Xn=Xn-1+n n=1,2, ,1000,X0=0, =0.9, n 是均值为零，单位方差 i.i.d 的高斯随机变量的序列。 2.假设一个功率谱 Sx(f)=1(f 为任意值 ) 的白噪声随机过程 X(t)通过一个脉冲响应为下式 h(t)= e-3t, t0 0, t0 的线性滤波器，求滤波器的输出功率谱 Sy(f)和自相关函数Ry() 。模 拟 调 制 仿 真 习 题 1.试编 MATLAB 程序。信号 m(t)=sinc(10*t),-2=t=2 0, 其它用 100hz 的载波来产DSB 信号并解调。 2.信号 m(t)=sinc2(100t),|t|t0 0, 其它采用频率调制调制为 1000HZ 的载波。频偏常数为 kf=50,t0=0.2。模拟信号数字化仿真习题 1.为概率如下所示的信源设计一个 HUFFMAN 码： P=0.1,0.05, 0.21, 0.07, 0.02, 0.2, 0.2, 0.15 (1)用 MATLAB 实现对上例 HUFFMAN 编码 ; (2)计算平均码字长度; (3)求出信源的熵 ; (4)求出编码效率 n=L/H(X); 2产生一零均值、方差为 9 的高斯随机变量序列，序列长度为 500 。 (1) 均匀 PCM 找出当量化级数为 128 时的信噪比 SQNR 。 (2) 分别绘出 16 级、64 级和 128 级量化且使用 律非线性化准则（=255）的情况下信噪比、量化误差和输入 - 输出关系曲线。 3. 长度为 500 的非平稳序列 a 由两部分组成。 20 个抽样是由均名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 7 页 - - - - - - - - - 值为 0 ， 前 方差为 400 的高斯随机变量来产生的，后 480 个抽样是由均值为 0 和方差为 1 的高斯随机变量产生的。分别对该序列用均匀 PCM 方案和非均匀 PCM 方案进行量化。将两种情况下的 SQNR 进行比较。数字基带传输仿真习题 1. 用蒙特卡罗仿真估算二进制单极性通信系统的误码率，并与理论曲线进行比较； （提示其仿真误码率的计算可调用 smldPe56 函 数） 2 数字通信系统采用 M=4 时的双正交信号进行传输， 用蒙特卡罗仿真进行性能评估（提示： 其仿真误码率的计算可调用 smldPe510 函数）正弦波的源程序：正弦波的源程序： ( 一 ) ， 用到的函数 1,f2t 函数 function x=f2t(X) global dt df t f T N %x=f2t(X) %x 为时域的取样值矢量 %X 为 x 的傅氏变换 %X 与 x 长度 相 同 并 为2 的 整 幂%本 函 数 需 要 一 个 全 局 变 量dt(时 域 取 样 间 隔 ) X=X(N/2+1:N),X(1:N/2); x=ifft(X)/dt; end 2,t2f 函数。 function X=t2f(x) global dt df N t f T %X=t2f(x) %x 为时域的取样值矢量 %X 为 x 的傅氏变换 %X 与 x 长度相同 , 并为 2 的整幂。 %本函数需要一个全局变量 dt( 时域取样间隔) H=fft(x); X=H(N/2+1:N),H(1:N/2)*dt; end (二), 主程序。 1，% （1）绘出正弦信号波形及频谱 global dt df t f N close all k=input(取样点数 2k, k 取 10 左右 ); if isempty(k), k=10; end f0=input(f0=取 1(kz)左右 ); if isempty(f0), f0=1; end N=2k; dt=0.01; %ms df=1/(N*dt); %KHz T=N*dt; %截短时间 Bs=N*df/2; %系统带宽 f=-Bs+df/2:df:Bs; %频域横坐标 t=-T/2+dt/2:dt:T/2; %时 域 横 坐 标s=sin(2*pi*f0*t); %输 入 的 正 弦 信 号S=t2f(s); %S 是s 的 傅 氏 变 换a=f2t(S); %a 是 S 的傅氏反变换 a=real(a); as=abs(S); subplot(2,1,1) %输出的频谱plot(f,as,b); grid axis(-2*f0,+2*f0,min(as),max(as) xlabel(f (KHz) ylabel(|S(f)| (V/KHz) %figure(2) subplot(2,1,2) plot(t,a,black) %输出信号波形画图 grid axis(-2/f0,+2/f0,-1.5,1.5) xlabel(t(ms) ylabel(a(t)(V) gtext(频谱图 ) 8psk 的源程序的源程序： functionpb,ps=cm_sm32(snr_in_dB) N=10000; E=1; snr=10(snr_in_dB/10); sgma=sqrt(E/(3*2*snr); s000=1 0; s001=cos(pi/4) sin(pi/4); s011=0 1; s010=cos(3*pi/4) sin(3*pi/4); s110=-1 0; s111=cos(5*pi/4) sin(5*pi/4); s101=0 -1; s100=cos(7*pi/4) sin(7*pi/4); for i=1:N, temp=rand; if(temp0.125), dsource1(i)=0; dsource2(i)=0; dsource3(i)=0; elseif(temp0.25), dsource1(i)=0; dsource2(i)=0; dsource3(i)=1; elseif(temp0.375), dsource1(i)=0; dsource2(i)=1; dsource3(i)=0; elseif(temp0.5), dsource1(i)=0; dsource2(i)=1; dsource3(i)=1; elseif(temp0.625), dsource1(i)=1; dsource2(i)=0; dsource3(i)=0; elseif(temp0.75), dsource1(i)=1; dsource2(i)=0; dsource3(i)=1; elseif(temp ( 二), 主程序 global dt t f df N T close all k=input(取样点数 2k, k 取 10 左右 ); if isempty(k), k=13; end z=input(每个信号取样点数2z,z ( 二), 主程序 global dt t df N close all k=input(取样点数2k, k 取 13 左右 ); if isempty(k), k=13; end z=input(每个信号取样点数2z, z ( 二), 主程序 globaldt t f df N T close all clear Eb_N0 Pe k=input(取样点数 2k, k 取 13 左 右 ); if isempty(k), k=13; end z=input(每 个 信 号 取 样 点 数 2z, z ( 二), 主程序 global dt t f df N T close all clear Eb_N0 Pe k=input(取样点数 2k, k 取 13 左右 ); if isempty(k), k=13; end z=input(每个信号取样点数2z, zk); if isempty(z), z=3; end aa=input(滚降系数 =0.5); if aa=,aa=0.5;end N=2k; L=2z;M=N/L; Rb=2; %码速率是 2Mb/s Ts=1/Rb; %码元间隔 dt=Ts/L; %时域采样间隔 df=1/(N*dt); %频域采样间隔T=N*dt; %截 短 时 间Bs=N*df/2; %系 统 带 宽f=-Bs+df/2:df:Bs; %频 域 横 坐 标t=-T/2+dt/2:dt:T/2; %时域横坐标g=sin(pi*t/Ts).*cos(pi*t*aa/Ts)./pi*t/Ts.*(1-4*t.2*aa2/Ts2); %升余弦脉冲波形 GG=t2f(g);GG=abs(GG); % 升余弦脉冲的傅式变换 GT=sqrt(GG);GR=GT; % 最佳系统的发送接 收 滤 波 器 的 傅 式 变 换for l1=1:20; Eb_N0(l1)=(l1-1); %Eb/N0 in dB eb_n0(l1)=10(Eb_N0(l1)/10); Eb=1; n0=Eb/eb_n0(l1); % 信 道 的 噪 声 谱 密 度sita=n0*Bs; %信 道 中 噪 声 功 率n_err=0; %误 码 计 数for l2=1:5; dm=Ts/2; 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 7 页 - - - - - - - - - C=abs(1-0.5*exp(-j*2*pi*f*dm);%多径信道 b=sign(randn(1,M); s=zeros(1,N); %产生冲激序列 s(L/2:L:N)=b/dt; SS=t2f(s); S=SS.*GG.*C; %信 道 的 傅 式 变 化a=f2t(S);a=real(a); %不 加 噪 声 的 输 出n_ch=sqrt(sita)*randn(size(t); %信道噪声N_CH=t2f(n_ch); nr=real(f2t(N_CH.*GR); %输 出 噪 声sr=a+nr; %接 收 信 号y=sr(L/2:L:N); %取 样bb=sign(y); % 判决n_err=n_err+length(find(bb=b);%错误累计end Pe(l1)=n_err/(M*l2); semilogy(Eb_N0,Pe,black); %PeEb/N0 曲线画图xlabel(Eb/N0);ylabel(Pe);title(PeEb/N0 曲线 ); eb_n0=10.(Eb_N0/10); hold on semilogy(Eb_N0,0.5*erfc(sqrt(eb_n0); axis(0,15,1e-3,1) xlabel(Eb/N0) ylabel(Pe) legend(实际的 ,理论的 ) end Q 函 数 互 补 的 源 程 序 ：函 数 互 补 的 源 程 序 ：functiony=Qfunct(x) y=(1/2)*erfc(x/sqrt(2); 1 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 7 页 - - - - - - - - -