2022年通信系统仿真与实践 .pdf

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1、物理与电子信息工程学院实验报告册姓名陈楠学号10110003306 班级10 通信本课程名称通信系统仿真与实践指导教师李理敏第2012 /2013 学年第2 学期名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 28 页 - - - - - - - - - 上机作业一：1、写出可以完成下列任务的Matlab 命令 (函数): （1）Matlab 中的圆周率约等于多少？eval pi ： 圆周率，其值为imag(log(-1).约 3.1415926535897 （2）Mat

2、lab 中的浮点运算相对精度是多少？eps ：浮点运算相对精度（3）浮点数表示范围为：10-308 10308，但具体是多少？（4）Matlab 中的最大整数、最小整数分别是多少？名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 28 页 - - - - - - - - - （5）如何知道命令realmax 的具体用法？（6）如何知道函数max 的作用？并举例加以说明。C = max(A) C = max(A,B) C = max(A,dim) C,I = max(.) 2

3、、回答以下问题：（1）Matlab 是什么含义？Matlab: Matrix Laboratory 矩阵实验室（2）Matlab 命令 who 与 whos 有什么区别？Who：显示工作空间中的所有变量Whos：查看工作空间中变量的详细属性（3）如何使用Matlab 命令补全功能？命令补全功能：Tab 键（4）Matlab 命令 clear、clc 与 home 有什么区别？clear：清除工作空间的所有变量；clc：清除命令窗口的内容，对工作环境中的全部变量无任何影响；home：将光标移到左上角，腾出命令窗口，以前的代码不会删除，只会上移；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - -

4、 - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 28 页 - - - - - - - - - 第二讲：5 阶的单位阵8 阶均匀分布的随机矩阵及其下三角矩阵生成列向量x=1, 3, 5, 7, 9, , 99名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 28 页 - - - - - - - - - 生成以x 的前5 个元素为对角线的矩阵A 生成一个与A 同阶的正态分布的随机矩阵B 计算A 的转置与 B

5、 的 kronecker 乘积矩阵C 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 28 页 - - - - - - - - - 生成由B 与其同阶魔方矩阵点乘得到的矩阵D 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 28 页 - - - - - - - - - 生成由 D 的第 2 、4、5 行和第 4、1 列组成的子矩阵 E求出矩阵 E 中

6、绝对值最大的元素的绝对值名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 28 页 - - - - - - - - - 第三讲：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 28 页 - - - - - - - - - 01234567-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81第三章习题3、设有一系统，其输入 /输出关系由差分方

7、程确定，即y(n)=0.95y(n-1)+x(n)-0.5x(n-1) (1)求该系统的单位取样响应(2)若 x(n)=n3.0,n0,求该系统的输出并画图。代码如下：clear alla=1 0.95;b=1 -0.5;n=0:30;impz(b,a,30),gridontitle( 系统单位取样响应h(n) clear all a=1 0.95; b=1 -0.5; n=0:30; x=0.3.n; y=filter(b,a,x); stem(n,y,fill),gridonxlabel(n),title(输出响应 ) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - -

8、- - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 28 页 - - - - - - - - - 结果如下；0510152025-1.5-1-0.500.511.5n (samples)AmplitudeImpulse Response051015202530-1.5-1-0.500.511.5名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 28 页 - - - - - - - - - 5.ettx2，求该信号的 Fou

9、rier 变换。代码如下：clear allsyms t ;f=exp(-t*t);F=fourier(f);subplot(1,1,1);ezplot(F); 结果如下：-4-3-2-10123400.20.40.60.811.21.41.61.8w1/2 exp(-1/4 w2)6、一个信号的 Fourier 变换是 F(W)=1 ，试求该信号的时域表达式。代码如下：clear allsyms tw;F=1;f=ifourier(F,t)subplot(1,1,1);ezplot(f);名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - -

10、 - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 28 页 - - - - - - - - - -6-4-20246-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81tdirac(t)9、一个带通信号的定义如下：X(t)=6(cos(20t)-3sin(30t)cos(400 t+3/8t) (1)画出 x(t)的普函数。(2)画出该信号解析函数的普函数。(3)载波频率为 f=200Hz，求该信号的低通等效信号。clear all ts=0.001; fs=1/ts; t=0.1:ts:0.2; df=fs/length(t); f=-500:df:500-d

11、f; x=6*(cos(20*pi*t)-3*sin(30*pi*t).*cos(400*pi*t+3/8*pi*t); X=fft(x)/fs; xa=hilbert(x); Xa=fft(xa)/fs; subplot(2,1,1);plot(t,x);title(信号 x);xlabel( 时间 t) subplot(2,1,2);plot(f,fftshift(abs(X);title(信号 x 幅度谱 );xlabel(频率 f) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - -

12、 第 12 页，共 28 页 - - - - - - - - - figure subplot(2,1,1);plot(t,abs(xa);title( 信号 xa 包络 );xlabel( 时间 t) subplot(2,1,2);plot(f,fftshift(abs(Xa);title(信号 xa 幅度谱 );xlabel(频率 f) clear all ts=0.001; fs=1/ts; t=0.1:ts:0.2; df=fs/length(t); f=-500:df:500-df; x=6*(cos(20*pi*t)-3*sin(30*pi*t).*cos(400*pi*t+3/8

13、*pi*t); xa=hilbert(x); fc=200; x11=xa.*exp(-j*2*pi*fc*t); X11=fft(x11)/fs; subplot(2,1,1);plot(t,real(x11);title(fc=200时的低通信号同相分量);xlabel( 时间 t) subplot(2,1,2);plot(f,fftshift(abs(X11);title(fc=200时的低通信号幅度谱);xlabel( 频率 f) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - -

14、第 13 页，共 28 页 - - - - - - - - - 0,0,07.0nnn11、已知一滤波器的单位抽样响应为h(n)= 求 一 个在【-0.5，0.5】内服从均匀分布的随机数序列通过该滤波器后的自相关函数和功率谱密度。clear all N1=2000; N2=100; x=rand(N2,N1)-0.5; for ii=1:N2 y(ii,1)=x(ii,1); for jj=2:N1 y(ii,jj)=0.7*y(ii,jj-1)+x(ii,jj); end 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精

15、心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 28 页 - - - - - - - - - Ry(ii,:),lags=xcorr(y(ii,:),50,coeff); Sf(ii,:)=fftshift(abs(fft(Ry(ii,:); end Ry_av=sum(Ry)/N2; Sf_av=sum(Sf)/N2; subplot(2,1,1);plot(lags,Ry_av);title(自相关函数 ) subplot(2,1,2);plot(lags,Sf_av);title(功率谱密度 ) 第四章题目42 仿真一个三角波信号通过AWGN 信道后的结果 ,分别用 randn函数

16、和 awgn 函数实现。代码：subplot(3,1,1); T=1:0.001:10; y = sawtooth(pi/2*T,.5);%三角波信号 . plot(T,y); subplot(3,1,2); z = awgn(y,10,measured); % 添加高斯噪声 . plot(T,z); subplot(3,1,3); k=0.2*randn(1,length(T);% 生成“ 高斯噪声 ”. 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 28 页 -

17、- - - - - - - - z1=y+k;% 添加高斯噪声 . plot(T,z1); 图形：43 修改例 4.7 中的 Tx 模块采用 BPSK 基带调制，重新仿真，观察仿真结果与留 4.7 有何不同？代码： clear all snr=-30:0; %SNR 的范围SimulationTime=10; %仿真结束时间for ii=1:length(snr) SNR=snr(ii); %赋值给 AWGN 信道模块中的 SNR sim(ex7); %运行仿真模型ber(ii)=BER(1); %保存本次仿真得到的BER ser(ii)=SER(1); %保存本次仿真得到的SER end f

18、igure semilogy(snr,ber,-ro,snr,ser,-r*) legend(BER,SER) title(BPSK 在 AWGN 信道下的性能 ) xlabel(信噪比（ dB）) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 28 页 - - - - - - - - - ylabel(误符号率和误比特率 ) 图形：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - -

19、- - - - - 第 17 页，共 28 页 - - - - - - - - - 4-4.产生最大多普勒频移为120 的多径瑞利衰落信道，假设信号的抽样时间间隔为1/100000s，多径推迟为 0 6e-5 11e-5, 各径增益为 0 -3 -6, 所有路径接受信号强度之和为 0，画出信道的功率随时间变化曲线。代码如下：clear allsnr=-3:3; %SNR 的范围SimulationTime=0; % 仿真结束时间ex7main; % 运行示例 4.7ser1=ser;ber1=ber; % 保存示例 4.7 的结果for ii=1:length(snr) SNR=snr(ii)

20、; % 赋值给 AWGN信道模块中的SNR sim(ex11); % 运行仿真模型 ber(ii)=BER(1); % 保存本次仿真得到的BER ser(ii)=SER(1); % 保存本次仿真得到的SERendsemilogy(snr,ber,-rs,snr,ser,-r,snr,ber1,-ro,snr,ser1,-r*)legend( Rayleigh衰落 +AWGN信道 BER, Rayleigh衰落 +AWGN 信道 SER, AWGN 信道BER, AWGN 信道 SER)title(QPSK在AWGN 和多径 Rayleigh 衰落信道下的性能 )xlabel( 信噪比（ dB）

21、 )ylabel( 误符号率和误比特率 )名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 28 页 - - - - - - - - - Simulink 仿真如下：结果如下：-3-2-1012310-510-410-310-210-1信噪比 （dB ）误符号率和误比特率QPSK 在AWGN 信道 下的性能BERSER第五章题目：1、给定消息信号)4sin()2cos()(tettxt，100t，使用该信号以 AM 方式调制一个载波频率为300Hz，幅度为 1的正弦载波，

22、试求：（1）消息信号的频谱和已调信号的频谱。（2）消息信号的功率和已调信号的功率。代码如下：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 19 页，共 28 页 - - - - - - - - - clear all ts=0.001; t=0:ts:10-ts; fs=1/ts; df=fs/length(t); msg=randint(100,1,-3,3,123); msg1=msg*ones(1,fs/10); msg2=reshape(msg1.,1,length(t);

23、 Pm=fft(msg2)/fs; f=-fs/2:df:fs/2-df; subplot(2,1,1) plot(f,fftshift(abs(Pm) ;xlabel(10110003314 付裕 ); title(消息信号频谱 ) A=1; fc=300; Sam=(A+msg2).*(cos(2*pi*fc*t)+exp(-t).*sin(4*pi*fc*t); Pam=fft(Sam)/fs; subplot(2,1,2) plot(f,fftshift(abs(Pam); xlabel(10110003314 付裕 ); title(AM信号频谱 ) axis(-500 500 0

24、23) Pc=sum(abs(Sam).2)/length(Sam) Ps=Pc-A2/2 eta=Ps/Pc Pc = 2.3077 Ps = 1.8077 eta = 0.7833 结果如下：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 20 页，共 28 页 - - - - - - - - - -500-400-300-200-10001002003004005000123410110003314 付裕消息信号 频谱-500-400-300-200-1000100200300

25、4005000510152010110003314 付裕AM 信号 频谱2. 用 Simulink重做项目 1。Simulink 仿真图及结果如下：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 21 页，共 28 页 - - - - - - - - - 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 22 页，共 28 页 - - - - - - - - - 名师资料总结

26、 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 23 页，共 28 页 - - - - - - - - - Scope1Scope第六章题目：6.2 对于信号st（0）=-1， Ta= t t t =r00); decmsg(indx1)=1; %判决err,ber(indx)=biterr(msg,decmsg); end semilogy(EbN0,ber,-ko,EbN0,qfunc(sqrt(10.(EbN0/10); title( 二进制正交信号在AWGN 信道下的误比特率性能) xl

27、abel(Eb/N0);ylabel( 误比特率 Pe) legend(仿真结果 ,理论结果 ) 结果如下：02468101210-510-410-310-210-1100二 进制正交信号 在AWGN 信道下的误比特率性能Eb/N0误比特率Pe仿真 结果理论 结果4.采用检测器输入作为仿真对象重新仿真例6.5 代码如下：clear allnsymbol=100000; % 发送符号数EbN0=0:10; % 信噪比msg=randint(1,nsymbol); % 消息数据名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心

28、整理 - - - - - - - 第 25 页，共 28 页 - - - - - - - - - E=1;r0=zeros(1,nsymbol);r1=zeros(1,nsymbol);indx=find(msg=0);r0(indx)=E;indx1=find(msg=1);r1(indx1)=E;for indx=1:length(EbN0) dec=zeros(1,length(msg); snr=2*10.(EbN0(indx)/10); %dB 转换为线性值 sigma=1/(2*snr); % 噪声方差 r00=r0+sqrt(sigma)*randn(1,length(msg);

29、 % 相关器的输出 r11=r1+sqrt(sigma)*randn(1,length(msg); indx1=find(r11=r00); % 判决 dec(indx1)=1; err,ber(indx)=biterr(msg,dec);endfiguresemilogy(EbN0,ber,-ko,EbN0,qfunc(sqrt(10.(EbN0/10),-k*,EbN0,qfunc(sqrt(2*10.(EbN0/10);title( 双极性信号在AWGN信道下的误比特率性能 )xlabel(Eb/N0);ylabel( 误比特率 Pe )legend( 双极性信号仿真结果 , 正交信号理

30、论误比特率 , 双极性信号误理论误比特率 )名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 26 页，共 28 页 - - - - - - - - - 01234567891010-610-510-410-310-210-1100双极性信号在 AWGN 信 道下的误比特率性能Eb/N0误比特率Pe双极性信号 仿真结果正交信号理 论误比特率双极性信号 误理论误比 特率6.5 用 Simulink 重做习题 4 仿真图及代码如下：clear allEbN0=0:10; %SNR 的范围f

31、or ii=1:length(EbN0) SNR=EbN0(ii); % 赋值给 AWGN信道模块中的SNR sim(ex5); % 运行仿真模型 ber(ii)=BER(1); % 保存本次仿真得到的BER名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 27 页，共 28 页 - - - - - - - - - endsemilogy(EbN0,ber,-ko,EbN0,qfunc(sqrt(10.(EbN0/10),-k*,EbN0,qfunc(sqrt(2*10.(EbN0/1

32、0);title( 双极性信号在AWGN信道下的误比特率性能 )xlabel(Eb/N0);ylabel( 误比特率 Pe )legend( 双极性信号仿真结果 , 正交信号理论误比特率 , 双极性信号理论误比特率 )结果如下：01234567891010-610-510-410-310-210-1100双极性信号在 AWGN 信 道下的误比特率性能Eb/N0误比特率Pe双极性信 号仿真结果正交信号 理论误比特 率双极性信 号理论误比 特率名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 28 页，共 28 页 - - - - - - - - -