標(biāo)準(zhǔn)實驗報告(四)

1、實 驗 報 告（二）學(xué)生姓名：王超楠學(xué)號： 2013020904011指導(dǎo)教師：廖紅舒/ 張花國實驗地點：科研二號樓b453 實驗時間：周二晚一、實驗室名稱：信息對抗系統(tǒng)專業(yè)實驗室二、實驗項目名稱： 典型數(shù)字通信信號調(diào)制識別三、 實驗學(xué)時： 4 學(xué)時實驗原理：bpsk、 qpsk、 fsk 、 ask 數(shù)字通信信號具有不同的頻譜特征，如 bpsk 平方和四次方后的傅立葉變換出現(xiàn)單根離散譜線，qpsk 四次方后才有單根離散譜線等。 因此針對這些信號特征， 可通過設(shè)置特征門限區(qū)分不同通信信號， 達到 信號調(diào)制識別目的。因此可讓學(xué)生通過實際上機matlab 編程實驗，對上述通信信號的特征進行仿真驗證

2、，加深理解不同通信信號的調(diào)制識別方法。五、實驗?zāi)康模豪?matlab 軟件編程提取數(shù)字通信信號的頻譜、二次方譜、四次方譜等特征， 同時使用決策樹的分類方法進行調(diào)制信號的識別。 讓學(xué)生通過實際上機實驗，加深理解不同數(shù)字通信信號的特點。六、實驗內(nèi)容：（ 1） 把上次實驗產(chǎn)生的 bpsk、 qpsk、 2ask 、 2fsk 信號分別畫出它們的頻譜、二次方譜和四次方譜，描述不同信號譜特征之間的差異。（ 2） 分別用介紹的兩種方法編程提取這四種信號的頻譜、二次方譜、四次方譜的譜峰個數(shù)（根據(jù)每種信號的特點分別提取頻譜或二次方譜或四次方譜的譜峰個數(shù)）。信噪比從0db變化到10db （即0: 2: 10）

3、,分 別畫出bpsk、qpsk、2ask、2fsk用兩種方法獲得譜峰個數(shù)特征隨 每個信噪比的變化曲線，然后設(shè)定區(qū)分門限。比較這兩種方法的優(yōu)缺點。（ 3） 選擇其中一種方法提取譜峰特征， 設(shè)計識別決策樹， 并編寫程序?qū)崿F(xiàn)。畫出bpsk、qpsk、2ask、2fsk信號的正確識另率隨信噪比 (0: 2:10)的變化曲線。說明在多高信噪比下能保證每種信號的正確識別率 均在90%以上。七、實驗器材(設(shè)備、元器件)：計算機、matlab計算機仿真軟件八、實驗步驟：1、在編寫的信號源基礎(chǔ)上，根據(jù)實驗內(nèi)容提取信號特征并進行調(diào)制識別。(a) bpsk、qpsk、2ask、2fsk頻譜特征提取程序(b) bps

4、k、qpsk、2ask、2fsk數(shù)字通信信號調(diào)制識另程序九、實驗數(shù)據(jù)及結(jié)果分析(1) ask信號的頻譜、二次方譜、四次方譜bpsk信號的頻譜、二次方譜、四次方譜豆 j % e iqpsk信號的頻譜、二次方譜、四次方譜fsk信號的頻譜、二次方譜、四次方譜程序如下：1 .askfc=300;%載波頻率fs=2000;痛樣頻率fb=200;%tb比特周期符號速度fd=1/2*fbfd=200;t=2;a=randi(0,1,1,t*fs);%產(chǎn)生二進制碼元%根升余弦成型濾波器nt=60;r=0.3;rate=fs/fb;%ii采卞率=fs/ 碼速率delay=nt/(2*rate);t=0:1/fs

5、:t-1/fs;x=exp(j*2*pi*fc*t).*a;ask=rcosflt(x,fd,fs,sqrt ,r,delay);%m 形成型figure(1)subplot(411)plot(real(ask);axis(0 2000 -1 1);grid on;title( ask 時域波形)；subplot(412)plot(fftshift(abs(fft(ask);grid on;title( ask的頻域波形)；subplot(413)plot(fftshift(abs(fft(ask.a2);grid on ;title( ask 的二次方譜 );subplot(414)plot

6、(fftshift(abs(fft(ask.a4);grid on ;title( ask 的四次方譜 );2.bpskfc=200;%載波頻率fs=2000;%采樣頻率fb=200; %tb 比特周期fd=200;%符號速度t=2; %時間長2sm=2; %二元%產(chǎn)生產(chǎn)生 0 ， 1 序列或符號序列m=randi(0,1,1,fs);%相位映射為復(fù)基帶信號a=pskmod(m,m);%基帶消息t=0:length(a)-1;x=cos(2*pi*fc*t+angle(a);%生成bpsk%根升余弦成型濾波器nt=60;r=0.3;rate=fs/fb;%過采樣率=fs/ 碼速率delay=n

7、t/(2*rate);xbpsk=rcosflt(x,fd,fs,sqrt ,r,delay);%波形成型%畫圖figure(1)subplot(411)plot(xbpsk);axis(0 2000 -1 1);grid on ;title( bpsk 時域波形圖 );subplot(412)plot(fftshift(abs(fft(xbpsk);grid on ;title( bpsk 頻域波形圖 );subplot(413)plot(fftshift(abs(fft(xbpsk.a2);title( bpsk 信號二次方譜 );subplot(414)plot(fftshift(abs

8、(fft(xbpsk.a4);title( bpsk 信號四次方譜 );3.qpskclear all ;close all ;clc;fc=200;%載波頻率fs=2000;%采樣頻率fb=100; %tb 比特周期fd=200;%符號速度t=2; %時間長2sm=4; %四元n=t*fs;r=fs/fd;filtorder = 60;%濾波器階數(shù)60a=0.3;%滾降因子0.3delay = filtorder/(r*2);h=rcosfir(a, delay, r,1,sqrt );h=sqrt(r)*h/norm(h);s=randsrc(n,1,0:m-1);p=pskmod(s,m

9、);x_base=zeros(r,n);x_base(1,:)=p.;x_base=x_base(:);ss=conv(h.,x_base);x_qpsk=x_base.*exp(j*(2*pi*fc/fs*0:length(x_base)-1.+rand*2*pi);% figure(1)subplot(411) plot(real(x_qpsk);axis(0 500 -1 1);title( qpsk 時域波形圖 ); grid on ;subplot(412)plot(fftshift(abs(fft(x_qpsk);title( qpsk 頻域波形圖 ); grid on ;subp

10、lot(413)plot(fftshift(abs(fft(x_qpsk.a2);title( qpsk 二次方譜 );grid on ;subplot(414)plot(fftshift(abs(fft(x_qpsk.a4);title( qpsk 四次方譜 );grid on ;4.fsk% 因為調(diào)頻指數(shù)為0.6400hz ，可以計算出 f1 f2; fc=(f1+f2)/2h=(f2-f1)/fb%載波頻率%采樣頻率%tb 比特周期fc=400;fs=1200;fb=200;fd=200;f2=460;f1=340;t=2;% 生成 an bn 隨機序列%產(chǎn)生二進制碼元a=randi(0

11、,1,1,t*fs);n=length(a);b=zeros(1,n);for i=1:nb(i)=1-a(i);end%根升余弦成型濾波器nt=60;r=0.3;rate=fs/fb;%過采樣率=fs/ 碼速率delay=nt/(2*rate);t=0:1/fs:t-1/fs;c=a.*exp(j*2*pi*f1*t)+b.*exp(j*2*pi*f2*t);fskk=rcosflt(c,fd,fs,sqrt ,r,delay);%波形成型 figure(1)subplot(411)plot(real(fskk);axis(0 2000 -1 1);grid on ;title( fsk 時

12、域波形 );subplot(412)plot(fftshift(abs(fft(fskk);grid on ;title( fsk 的頻域波形 );subplot(413)plot(fftshift(abs(fft(fskk.a2);grid on ;title( fsk 二次方譜)；subplot(414)plot(fftshift(abs(fft(fskk.a4);grid on;title( fsk 四次方譜);(2)譜峰個數(shù)的提取方法(1)以頻譜或二次方譜或四次方譜中的最大值為參考值，設(shè)置一個門限，搜索大于該門限以上的譜峰個數(shù)方法(2)以頻譜或二次方譜或四次方譜 p中的最大值為參考值，

13、記錄最大 值的位置為pos,選取最大值左右兩側(cè)第 n個點的譜的幅度值，計算比值p p(pos)p(pos- n) p(pos - n)設(shè)置門限，搜索 r大于門限以上的譜峰個數(shù)；如果有多個譜峰同時存在，則把幅度最高的譜峰去掉后再依次搜索幅度次高的譜峰。a)2ask信號頻譜的譜峰個數(shù)提取方法一：ask的頻譜圖q figure 2,q i回131文件的編輯查看(v)括入(1 tmcd 桌囿營口 w超助(h)不口國 e07000i60005000(400030002000woo0 cask的頻域波形* * i i l臼l- -, -* *匕= w. j -)0.511.622.533.544x 105

14、分析可得，該頻譜圖只有一根離散譜線，在方法一中，可以設(shè)置門限r(nóng)=5000提取程序如下：%提取譜峰%方法一a=zeros(1,length(abs(fft(ask);a=abs(fft(ask);num=0;for i=1:length(abs(fft(ask)if a(i)5000num=num+1;fprintf(方法一：2ask信號頻譜的譜峰數(shù)目為num=%dn ,num);endend ask方法一：2ask信號頻譜的譜博數(shù)目為5=1al加噪后識別的譜峰數(shù)隨信噪比的變化:igure 1方法一：信噪比為-1 odb時2ask信號頻譜的諾雌數(shù)目為nu際1方法一：信噪比為-9db時2ask信號

15、頻譜的語蟾數(shù)目為皿:1 方法一：信噪比為-3db時2a5k信號頻譜的道幅數(shù)目為mm= 1 方法一二信噪比為一：db時2ask信號撅諧的諧嶂?jǐn)?shù)目為皿m 1 方法一二信噪比為-6此時2ask信號頻譜的諸博數(shù)目為euh二i 方法一二信噪比為-5db時2ask信號頻譜的譜峰數(shù)目為nun=l 方法一：信嗓比為t訕時2ask信號頻譜的譜峰數(shù)目為譏5= 1 方法一：信噪比為-3db時2ask信號頻譜的造睚數(shù)目為皿=1 方法一：信噪比為-edb時2ask信言頻譜的造蛭數(shù)目為皿1 方法一二信噪比為-1 db時2ask信號繳譜的借嵯數(shù)目為皿目1 方法一二信噪比為0北時窈3k信號頻諳的譜喧數(shù)目為片5=1 方法一二信

16、噪比為1超時2a5k信號頻譜的譜幄數(shù)目為num=1 方法一：信噪比為2db時2ask信號頻譜的諸齷勤目為mm=1 方法一：信噪比為3db時2a5k信覆頻譜的譜醺數(shù)目為huh 1 方法一：信噪比為4db時2a1信號頻譜的譜醺翱目為近皿二1 方法一二信噪比為5db時方sk信號頻譜的譜嵯題目為mm二i 方法一：信噪比為6db時裔$長信號頻譜的譜峨數(shù)目為皿 方法一:信噪比為；df時2a5k信號頻譜的譜摩數(shù)目為num= 1 方法一：信噪比為8db時2a5k信號頻譜的譜噓卻目為mm=l 方法一：信噪比為9db時插5k信號粉譜的譜雌題目為inm=1 fx i程序：% 加噪處理后 識別譜峰數(shù)隨信噪比的變化曲線

17、 num=zeros(1,20);a=zeros(1,length(abs(fft(ask) j=1;for snr=-10:9askk=awgn(ask,snr, measured );a=abs(fft(askk);n=0;for i=1:length(abs(fft(askk)if a(i)5000n=n+1;end endfprintf( 方法一：信噪比為 ddb時2ask信號頻譜的譜峰數(shù)目為num=%dn ,snr,n);num(j)=n;j=j+1;snr=snr+1;endsnr=-10:9;plot(snr,num);axis(-10 9 0 10);xlabel( 信噪比 /

18、db);ylabel（譜峰數(shù)目/個）；title（譜峰數(shù)隨信噪比變化曲線 ）；grid on;方法二：老師，第二種算法學(xué)生實在沒有看懂，自認(rèn)為那個算法有很大歧義, 因此只做了一種算法提取，忘老師見諒。b）2fsk信號頻譜的譜峰個數(shù)提取fsk加噪頻譜圖：q figure 1i 0 .回 漢 ta譜峰提取程序：根據(jù)頻譜圖可以設(shè)置門限 r=2000;%譜峰提取程序a=zeros(1,length(abs(fft(fsk);a=abs(fft(fsk);num=0;for i=1:length(abs(fft(fsk)if a(i)2000num=num+1;endfprintf(end方法一：2fs

19、k信號頻譜的譜峰數(shù)目為num=%dn ,num）;1命令行窗口方法一二2fek信號頻譜的譜幢數(shù)目為皿2譜峰數(shù)隨信噪比變化曲線：文件時 (ej葺看(v)插入虛面窗口 (w)幫助(h)國。結(jié)w 0婆/圖i 口圖i 國0987654321 ojh02468信噪比ae方法一二信噪比為-10db時2fsk信號頻譜的譜齷數(shù)目為115=2 方法一二信噪比為-9db時2fsk信號頻譜的譜雌數(shù)目為n32 方法一二信噪比為-8de時2f5k信號頻譜的譜噓數(shù)目為mm=2 方法一：信嗪比為-;db時2f5k信號頻譜的譜嶗數(shù)目為nuiz 方法一：信噪比為-6db時2fsk信號頻譜的譜蟾數(shù)目為mm=2 方法一:信i曼比為

20、-5db時2fsk信號頻譜的譜嵯數(shù)目為nu&2 方法一二信噪比為7db時2fsk信號頻譜的譜解數(shù)目為 方法一二信噪比為-3db時2fskft號撅謂的譜蜂數(shù)目為n皿二2 方法一:信嗪比為-2db時2fsk信3頻譜的譜噓數(shù)目為3=2 方法一：信i桑比為-idb時2fsk信號頻譜的譜蟾數(shù)目為nuw2 方法一：信噪比為ode時2fsk信號頻譜的譜陲數(shù)目為理皿二2 方法一二信噪比為idb時2fsk信言頻譜的謂嵯數(shù)目為mm二2 方法一:信噪比為2db時2fsk信號頻譜的謂帷數(shù)目為nun=2 方法一：信噪比為3db時2fsk信號頻譜的譜崢數(shù)目為mm=2 方法一：信噪比為4db時芬sk信號頻譜的譜瞋數(shù)目為nu

21、=2 方法一：信噪比為5de時2fek信號版譜的諸嵯數(shù)目為皿=2 方法一二信噪比為6de時2fek信號r頻譜的譜嵯數(shù)目為mm二2 方法一：信噪比為7db時2fek信號頻譜的譜帷數(shù)目為nun=2 方法一：信噪比為時2f3k信號頻譜的譜噓數(shù)目為mm=2 方法一：信嗓比為9de時2f5k信號頻譜的諾峨數(shù)目為mi游2程序：clear all close all ; clc;fl f2; fc=(f1+f2)/2%因為調(diào)頻指數(shù)為 0.6 中心頻率為400hz ,可以計算出h=(f2-f1)/fb fd=200 f2=460fc=400;%載波頻率fs=1200;fb=200;%采樣頻率%tb比特周期f1

22、=340t=2;%生成an bn隨機序列a=randi(0,1,1,t*fs);%產(chǎn)生二進制碼元n=length(a);b=zeros(1,n);for i=1:nb(i)=1-a(i);end%根升余弦成型濾波器nt=60;r=0.3;rate=fs/fb;%ii采卞率=fs/ 碼速率 delay=nt/(2*rate);t=0:1/fs:t-1/fs;c=a.*exp(j*2*pi*f1*t)+b.*exp(j*2*pi*f2*t);fsk=rcosflt(c,fd,fs,sqrt ,r,delay);%波形成型%譜峰提取程序num=zeros(1,20);a=zeros(1,length

23、(abs(fft(fsk)j=1;for snr=-10:9fskk=awgn(fsk,snr,measured );a=abs(fft(fskk);n=0;for i=1:length(abs(fft(fskk) if a(i)2000n=n+1;endendfprintf( 方法一：信噪比為 ddb時2fsk信號頻譜的譜峰數(shù)目為num=%dn ,snr,n);num(j)=n;j=j+1;snr=snr+1;endsnr=-10:9;plot(snr,num);axis(-10 9 0 10);xlabel( 信噪比/db );ylabel( 譜峰數(shù)目 / 個 );title( 譜峰數(shù)隨信

24、噪比變化曲線 );grid on ;c)bpsk 信號頻譜的譜峰個數(shù)提取bpsk 加噪頻譜圖(信噪比為-5db) ：bpsk二次方譜譜峰提取程序：根據(jù)二次方頻譜圖可以設(shè)置門限r(nóng)=5000帝管仃匐口方法一：efsk信號二次方謂的譜瞋數(shù)目為a ”%二次方譜譜峰數(shù)目提取a=zeros(1,length(abs(fft(bpsk.a2);a=abs(fft(bpsk.a2);num=0;for i=1:length(abs(fft(bpsk.a2) if a(i)5000 num=num+1;endfprintf(end方法一：bpsk信號二次方譜的譜峰數(shù)目為num=%dn ,num);譜峰數(shù)隨信噪比

25、變化曲線:文件附編款e）|日口金| 4isl3-30 5工具（d莫面（口）窗口 （wd要/一國| 目| 幫勖(h)o0987654 3 21 045000n=n+1;endendfprintf( 方法一：信噪比為 ddb時bpsk信號頻譜的譜峰數(shù)目為num=%dn ,snr,n);num(j)=n;j=j+1;snr=snr+1;endsnr=-10:9;plot(snr,num);axis(-10 9 0 10);xlabel( 信噪比 /db);ylabel(譜峰數(shù)目/個,);title(譜峰數(shù)隨信噪比變化曲線);grid on;d)qpsk信號頻譜的譜峰個數(shù)提取qpsk加噪頻譜圖:譜峰數(shù)

26、隨信噪比變化曲線:qpsk四次方譜譜峰提取程序：根據(jù)頻譜圖設(shè)置門限r(nóng)=2000“菱口方法一:qpsk信號頻譜的譜崢數(shù)目為n皿=1i%四次方譜的提取a=zeros(1,length(abs(fft(qpsk);a=abs(fft(qpsk.a4);num=0;for i=1:length(abs(fft(qpsk.a4)if a(i)2000 num=num+1;endendfprintf( 方法一：qpsk信號頻譜的譜峰數(shù)目為num=%dn ,num);plot(fftshift(abs(fft(qpsk.a4);title( qpsk 四次方譜)；4-20246310(8噪比*b2000150010000-108h figure 1文件的編瑁(e)查看(v)插入(i) zmcd 桌面(5 窗口 (w)幫助(hjn昌u jtq式耳/包卜口百彳回譜峰數(shù)隨信噪比變化曲線 4000 3600 3000 2500方法一：信噪比為todb時qp5k信號頻譜的譜瞳數(shù)目為皿3942 方法一：信噪比為-9dfi