交通運輸matlab仿真實驗指導(dǎo)書附程序

1、matlab與通信仿真實驗指導(dǎo)書(下)通信基礎(chǔ)教研室上課時間： 學(xué)年第 學(xué)期 系 部： 班 級： 姓 名： 班內(nèi)序號： 指導(dǎo)教師： 實驗課程成績： 目 錄實驗一 matlab基礎(chǔ)實驗1實驗一成績 實驗二 繪圖和確知信號分析實驗8實驗二成績 實驗三 隨機信號與數(shù)字基帶實驗15實驗三成績 實驗四 模擬調(diào)制實驗24實驗四成績 實驗五 模擬信號數(shù)字傳輸實驗（一）32實驗五成績 實驗六 模擬信號數(shù)字傳輸實驗（二）41實驗六成績 實驗七 數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)實驗47實驗七成績 實驗八 通信系統(tǒng)仿真綜合實驗57實驗八成績 實驗一 matlab基礎(chǔ)實驗一、實驗?zāi)康膌 了解matlab 程序設(shè)計語言的基本特點，熟悉

2、matlab軟件運行環(huán)境l 掌握創(chuàng)建、保存、打開m文件及函數(shù)的方法l 掌握變量等有關(guān)概念，具備初步的將一般數(shù)學(xué)問題轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的計算機模型并進行處理 的能力二、實驗內(nèi)容及步驟1.在command window里面計算；，計算：；，求；，輸入復(fù)數(shù)矩陣；2.建立.m文件，用for循環(huán)語句生成10×10的矩陣a：,將a矩陣進行水平和垂直翻轉(zhuǎn)得到矩陣b和c。將a矩陣的前5行，5列變成0并賦值給d。3.建立.m文件，隨機產(chǎn)生一個50×50的矩陣，元素值為從0到255，要求用0和255對該矩陣進行標(biāo)記，元素值大于128的標(biāo)記為255，元素值小于128的標(biāo)記為0。4.產(chǎn)生一個均值為2.4方

3、差為0.2大小為3×4的隨機矩陣。5.（選做）編寫函數(shù)使用0.618搜索法（近似黃金分割法）求給定函數(shù)的極值：搜索法求解的基本過程：給出a,b，使得t*在a,b中。a,b稱為搜索區(qū)間。迭代縮短a,b的長度。當(dāng)a,b的長度小于某個預(yù)設(shè)的值，或者導(dǎo)數(shù)的絕對值小于某個預(yù)設(shè)的正數(shù)，則迭代終止。以函數(shù)，作為處理對象，其中搜索區(qū)間定為0,3,精度定為0.5。 四、實驗報告：（調(diào)試好的程序，實驗結(jié)果及分析）1.在command window里面計算；解：32；解：2.7384e-016，計算：；解：，求：解：，輸入復(fù)數(shù)矩陣；2.建立.m文件，用for循環(huán)語句生成10×10的矩陣a：,將a

4、矩陣進行水平和垂直翻轉(zhuǎn)得到矩陣b和c。將a矩陣的前5行，5列變成0并賦值給d。解：% 實驗一的第二個實驗 exp0102.mclear allx=1:10; % 生成1*50的矢量a=x; % 給a矩陣賦第一行元素for i=1:9 a=a;x+i; % 生成余下的49行a矩陣的元素，當(dāng)前行元素是前一行的對應(yīng)元素加1enda% 水平翻轉(zhuǎn)ab=fliplr(a) % 本句和下一句都可實現(xiàn)水平翻轉(zhuǎn)b=flipdim(a,2)% 垂直翻轉(zhuǎn)ac=flipud(a) % 本句和下一句都可實現(xiàn)垂直翻轉(zhuǎn)c=flipdim(a,1)% 將a矩陣的前10行，10列變成0并負(fù)值給da(1:5,1:5)=0d=a學(xué)

5、生程序一：% 學(xué)生程序a=zeros(10);for i=1:10 for j=1:10 if i=j a(i,j)=2*i-1; else a(i,j)=i+j-1; end endenda學(xué)生程序二：% 學(xué)生程序a=zeros(10);for i=1:10 for j=1:10 a(i,j)= i+j-1; endenda學(xué)生程序三：% 學(xué)生程序b=rot90(a',3)%水平翻轉(zhuǎn)b=rot90(a',1)%垂直翻轉(zhuǎn)學(xué)生程序四：a=ones(10);n=linspace(1,10,10)；for m=1:10a(m,j=n+linspace(1,1,10);end% 學(xué)生程

6、序b=rot90(a',3)%水平翻轉(zhuǎn)b=rot90(a',1)%垂直翻轉(zhuǎn)3.建立.m文件，隨機產(chǎn)生一個10×10的矩陣，元素值為從0到255，要求用0和255對該矩陣進行標(biāo)記，元素值大于128的標(biāo)記為255，元素值小于128的標(biāo)記為0。解：% 實驗一的第三個實驗 exp0103.m% 建立.m文件，隨機產(chǎn)生一個50×50的矩陣，元素值為從0到255，要求用0和255對該矩陣進行標(biāo)記，% 元素值小于128的標(biāo)記為0。clear alln=5;%a=fix(90-10+1)*rand(n)+10)a=fix(255)*rand(5) % 產(chǎn)生產(chǎn)生一個50

7、15;50的，元素值為從0到255隨機矩陣a=128*ones(n,n) % 產(chǎn)生產(chǎn)生一個50×50的，元素值全為128隨機矩陣b=a>a % 產(chǎn)生產(chǎn)生一個50×50的矩陣，元素值元素值大于128的標(biāo)記為1，元素值小于128的標(biāo)記為0c=a<a % 產(chǎn)生產(chǎn)生一個50×50的矩陣，元素值元素值小于128的標(biāo)記為1，元素值大于128的標(biāo)記為0d=255*b % 產(chǎn)生產(chǎn)生一個50×50的矩陣，元素值元素值小于128的標(biāo)記為255，元素值大于128的標(biāo)記為0% 實現(xiàn)的另一個方法% a=find(a>128)% b=find(a<128)學(xué)

8、生程序：clear alla=255*rand(10)for i=1:10 for j=1:10 if a(i,j)>128 a(i,j)=255; elseif a(i,j)<128 a(i,j)=0; end endendaa = 51.7051 106.7556 128.2173 177.9641 168.3580 179.1987 249.8355 168.6679 57.6172 144.7963 50.6740 215.7865 180.9152 96.4851 87.2025 139.3756 69.2191 72.5242 147.8508 202.5237 153

9、.9671 133.9139 109.3676 219.3030 73.8801 113.4445 64.3440 119.6522 193.8931 15.0916 69.4079 51.6751 77.6774 217.6821 87.0044 177.1146 223.3142 16.5192 135.1049 153.7316 50.6976 171.3951 48.3617 151.3585 136.1901 158.4341 188.0130 252.0254 163.3343 12.8185 3.8949 213.7202 49.3249 126.6209 185.4139 20

10、2.6794 34.8123 148.6119 53.3127 105.9206 190.4303 5.0081 173.9669 229.4411 78.8690 243.9951 2.9980 107.9915 96.8537 77.7747 113.4996 173.7257 77.2049 209.5154 213.8165 133.2605 227.9440 131.4555 199.7488 222.9636 237.6127 96.7677 138.1268 164.4521 144.8585 224.4363 50.7802 85.1576 173.6157 3.8274 11

11、8.8286 212.1080 38.4726 208.5835 94.4555 44.1038 76.1744 110.3912 117.5793 195.8273a = 0 0 255 255 255 255 255 255 0 255 0 255 255 0 0 255 0 0 255 255 255 255 0 255 0 0 0 0 255 0 0 0 0 255 0 255 255 0 255 255 0 255 0 255 255 255 255 255 255 0 0 255 0 0 255 255 0 255 0 0 255 0 255 255 0 255 0 0 0 0 0

12、 255 0 255 255 255 255 255 255 255 255 0 255 255 255 255 0 0 255 0 0 255 0 255 0 0 0 0 0 2554.產(chǎn)生一個均值為2.4方差為0.2大小為3×4的隨機矩陣。解：% 實驗一的第四個實驗 exp0104.m% 產(chǎn)生一個均值為2.4方差為0.2大小為3×4的隨機矩陣。% clear allclose alla=2.4+sqrt(0.2)*randn(1000,4)mean(a)var(a)mean（a）= 2.3807 2.4204 2.4079 2.4118var(a)=0.1780 0.2

13、127 0.2100 0.19655.（選做）編寫函數(shù)使用0.618搜索法（近似黃金分割法）求給定函數(shù)的極值：搜索法求解的基本過程：給出a,b，使得t*在a,b中。a,b稱為搜索區(qū)間。迭代縮短a,b的長度。當(dāng)a,b的長度小于某個預(yù)設(shè)的值，或者導(dǎo)數(shù)的絕對值小于某個預(yù)設(shè)的正數(shù)，則迭代終止。% 學(xué)生程序function f=factor(a,b)t1=a+0.382*(b-a);t2=a+0.618*(b-a);if t13-2*t1+1<=t23-2*t2+1 if t2-a<=0.5 disp(t1); %break; else factor(a,t2); endelse if b-

14、t1<=0.5 disp(t2); %break; else factor(t1,b); endend三、實驗問題：1.第一個實驗的a矩陣是一個近似奇異的矩陣，因此導(dǎo)致其求逆不確定2.第二個實驗，將50*50改為10*103.實驗二 繪圖和確知信號分析實驗一、實驗?zāi)康膌 掌握二維平面圖形的繪制方法，能夠使用這些方法進行常用的數(shù)據(jù)可視化處理l 理解周期信號的傅里葉級數(shù)展開的物理意義l 掌握信號的傅里葉變換及其反變換二、實驗原理1.周期信號的傅里葉級數(shù)若一周期信號，其中為整數(shù)，成為信號的周期。若周期信號在一個周期內(nèi)可積，則可通過傅里葉級數(shù)對該信號進行展開。其傅里葉展開式如下：，其中，為信號最

15、小周期；為信號的基波；為傅里葉展開系數(shù)，其物理意義為頻率分量的幅度和相位。2.信號的傅里葉變換及其反變換對于非周期信號，滿足絕對可積的條件下，可利用傅里葉變換對其進行頻域分析。，其中，稱為信號傅里葉變換，表示了該信號的頻譜特性。三、實驗內(nèi)容1.二維平面圖形的繪制（任選3個） 假設(shè)n=12.對于m=4,5,7,10,在0n2n-1區(qū)間上畫出,并添上適當(dāng)標(biāo)注。用plot和stem分別繪制該信號，并比較。 考慮信號,式中=2k/5.給出k=1,2,4,6,用stem畫出每個信號在區(qū)間0n9內(nèi)的圖。利用subplot在同一幅圖上用單獨的坐標(biāo)軸畫出全部符號。 n=6，試畫出;的圖形。 在0n31內(nèi)畫出下

16、面每一個信號： 。 用stem畫出信號定義：y1n=xn-2, y2n=xn+1,y3n=x-n, y4n=x-n+1, 用stem分別畫出y1y4，并用legend 命令給出圖例。2.設(shè)周期信號一個周期的波形為，求該信號傅里葉級數(shù)展開式，并用matlab畫出傅里葉技術(shù)展開后的波形，并通過展開式項數(shù)的變化考察其對的逼近程度，考察其物理意義。3.設(shè)非周期信號，求該信號的傅里葉變換，matlab畫出傅里葉變換后的頻譜，并對頻譜進行反變換，畫出的波形。四、實驗程序，實驗結(jié)果及分析1.二維平面圖形的繪制（任選3個） 假設(shè)n=12.對于m=4,5,7,10,在0n2n-1區(qū)間上畫出,并添上適當(dāng)標(biāo)注。用p

17、lot和stem分別繪制該信號，并比較。% 程序m=4,5,7,10;n=12;n=0:2*n-1;for i=1:length(m) xn=sin(2*pi*m(i)*n/n); subplot(length(m),1,i) plot(n,xn);hold on s=int2str(m(i) title('m=' s); stem(n,xn,'r');end結(jié)果： 考慮信號,式中=2k/5.給出k=1,2,4,6,用stem畫出每個信號在區(qū)間0n9內(nèi)的圖。利用subplot在同一幅圖上用單獨的坐標(biāo)軸畫出全部符號。程序：k=1,2,3,6;n=0:9;figur

18、efor i=1:length(k) xk=sin(2*pi*k(i)*n/5); subplot(length(k),1,i) % plot(n,xk);hold on s=int2str(k(i) title('k=' s); stem(n,xk,'r');end結(jié)果： n=6，試畫出;的圖形。程序：n=6;n=0:100;xn1=cos(2*pi*n/n)+2*cos(3*pi*n/n);xn2=cos(2*n/n)+2*cos(3*n/n);xn3=cos(2*pi*n/n)+3*sin(5*pi*n/n);figuresubplot(3,1,1)ste

19、m(n,xn1);holdplot(n,xn1,'r')subplot(3,1,2)stem(n,xn2);holdplot(n,xn2,'r')subplot(3,1,3)stem(n,xn3);holdplot(n,xn3,'r')結(jié)果： 在0n31內(nèi)畫出下面每一個信號： 。程序：n=0:31;xn1=cos(pi*n/4).*sin(pi*n/4);xn2=cos(pi*n/4).2;xn3=cos(pi*n/8).*sin(pi*n/4);figuresubplot(3,1,1)stem(n,xn1);holdplot(n,xn1,

20、9;r')subplot(3,1,2)stem(n,xn2);holdplot(n,xn2,'r')subplot(3,1,3)stem(n,xn3);holdplot(n,xn3,'r')結(jié)果： 用stem畫出信號定義：y1n=xn-2, y2n=xn+1,y3n=x-n, y4n=x-n+1, 用stem分別畫出y1y4，并用legend 命令給出圖例。程序：function x=xn(t)%方法一%x1=2*ones(1,length(t);%x2=ones(1,length(t);%x3=-1*ones(1,length(t);%x4=3*one

21、s(1,length(t);%x=x1.*(t=0)+x2.*(t=2)+x3.*(t=3)+x4.*(t=4);% 方法二x=zeros(1,length(t);x=2*(t=0)+1*(t=2)+(-1)*(t=3)+3*(t=4);%主程序t= -10 : 10 ;y0=xn(t) ;y1=xn(t-2) ;y2=xn(t+1) ;y3=xn(-t) ;y4=xn(-t+1) ;subplot(511);p=plot(t,y0,'k');set(p,'linewidth',2);hold on;stem(t,y0,'r')xlabel(&#

22、39;t');ylabel('x(t)');title('原始信號 x(t)');grid;subplot(512);p=plot(t,y1,'k');set(p,'linewidth',2);hold on;stem(t,y1,'r')xlabel('t');ylabel('x(t-2)');title('第一個變換');grid;subplot(513);p=plot(t,y2,'k');set(p,'linewidth',

23、2);hold on;stem(t,y2,'r')xlabel('t');ylabel('x(t+1)');title('第二個變換');grid;subplot(514);p=plot(t,y3,'k');set(p,'linewidth',2);hold on;stem(t,y3,'r')xlabel('t');ylabel('x(-t)');title('第三個變換');grid;subplot(515);p=plot(t,y4,

24、'k');set(p,'linewidth',2);hold on;stem(t,y4,'r')xlabel('t');ylabel('x(-t+1)');title('第四個變換');grid;2.設(shè)周期信號一個周期的波形為，求該信號傅里葉級數(shù)展開式，并用matlab畫出傅里葉技術(shù)展開后的波形，并通過展開式項數(shù)的變化考察其對的逼近程度，考察其物理意義。程序：% 實驗二 exp0302.m% 設(shè)周期信號一個周期的波形為f(t)=1,|t|<tao/2,f(t)=0,其他，求該信號傅里葉級數(shù)展開

25、式，% 并用matlab畫出傅里葉技術(shù)展開后的波形，并通過展開式項數(shù)的變化考察其對% 的逼近程度，考察其物理意義。clear all;n=100;% 取展開式的項數(shù)為2n+1項t=1;% 周期信號的周期tao=0.5; % 脈寬tao為0.5fs=1/t;% 基頻n_sample=128;% 為了畫波形，設(shè)置每個周期的采樣點數(shù)dt=t/ n_sample;% 時間分辨率t=0:dt:10*t-dt;% 為10個周期的波形，準(zhǔn)備時間軸n=-n:n;% 展開項的自變量n，從-n到n，共2n+1項fn=sinc(tao*n/t)/t; % 求傅立葉系數(shù)fn(n+1)=0;% 大于n的項f(n+1)為

26、0ft=zeros(1,length(t);% 取一個長度與t相同的全0矢量for m=-n:n% 求(2-1)式共2n+1項的和，來近似f(t)ft=ft+fn(m+n+1)*exp(j*2*pi*m*fs*t) ;% fn是一個數(shù)組，其序號是從1開始的，到% 2n1結(jié)束， % 故該語句中為fn(m+n+1) % 而當(dāng)n=0時，fn=0，在數(shù)組中的位置% 為第n+1個元素，故令fn(n+1)=0endplot(t,ft)3.設(shè)非周期信號，求該信號的傅里葉變換，matlab畫出傅里葉變換后的頻譜，并對頻譜進行反變換，畫出的波形。程序：close allclear all % 刪除所有工作空間的

27、變量tao=1; % 脈寬tao_sample=512; % 為了畫波形，在脈寬內(nèi)的采樣點數(shù)%n_sample=30; % 為了畫波形，在時間窗內(nèi)的采樣點數(shù)dt=tao/ tao_sample; % 時間分辨率add_zeros=1000;t=(-tao/2-add_zeros*dt):dt:tao/2+(add_zeros-1)*dt; % 所有時間采樣值n_sample=length(t); % 為了畫波形，在時間窗內(nèi)的采樣點數(shù)t=t(end)-t(1); % 時間窗的大小st=zeros(1,add_zeros) ones(1,(n_sample-2*add_zeros) zeros(1

28、,add_zeros);% 依據(jù)t將信號離散化subplot(411); % 設(shè)置3*1的1號窗plot(t,st); % 在1號窗中畫時間波形axis(-1 1 0 2); % 設(shè)置1號窗坐標(biāo)軸的范圍xlabel('t');ylabel('s(t)'); % 標(biāo)出橫軸、縱軸變量subplot(412) ; % 設(shè)置3*1的2號窗f,sf=t2f(t,st) ; % 求st的fftplot(f,abs(sf) ; % 在2窗中畫st頻譜sf波形的絕對值axis(-10 10 0 2); % 設(shè)置2號窗坐標(biāo)軸的范圍xlabel('f');ylabe

29、l('|s(f)|'); % 標(biāo)出橫軸、縱軸變量%sff=tao*sinc(f*tao) ; %例6信號譜sff=tao*(sin(tao*pi*f)./(tao*pi*f) ; %例6信號譜subplot(413) ; % 設(shè)置3*1的2號窗plot(f,abs(sff),'r') % 在2窗中畫st頻譜sf波形的絕對值，用紅色axis(-10 10 0 2); % 設(shè)置2號窗坐標(biāo)軸的范圍tt,st= f2t_3(f,sf);% 進行離散傅立葉反變換，求原始信號subplot(414) ; % 設(shè)置3*1的3號窗xlabel('t');ylab

30、el('恢復(fù)的s(t)'); % 標(biāo)出橫軸、縱軸變量plot(tt,st) ;hold off ;% 在3窗中畫sf回復(fù)的st波形，關(guān)閉共畫開關(guān)axis(-1 1 0 2);% 標(biāo)出橫軸、縱軸變量結(jié)果：實驗三 隨機信號與數(shù)字基帶實驗一、實驗?zāi)康膌 掌握庫函數(shù)產(chǎn)生隨機數(shù)方法l 基帶信號波形生成和其功率譜密度l 理解采用蒙特卡羅算法仿真的思想二、實驗原理（一）.庫函數(shù)產(chǎn)生隨機數(shù) 均勻分布的隨機數(shù)利用matlab庫函數(shù)rand產(chǎn)生。rand函數(shù)產(chǎn)生（0，1）內(nèi)均勻分布的隨機數(shù)，使用方法如下：1）x=rand(m)；產(chǎn)生一個m×m的矩陣，所含元素取值均為在（0，1）內(nèi)均勻分布

31、的隨機數(shù)。2）x=rand(m，n)；產(chǎn)生一個m×n的矩陣，所含元素取值均為在（0，1）內(nèi)均勻分布的隨機數(shù)。3）x=rand；產(chǎn)生一個隨機數(shù)。4）調(diào)用rand(1,n)給出均值為0.5，功率為1/12=0.083的白噪聲。5）調(diào)用rand(1,n)給出均值為0.5，功率為的白噪聲，現(xiàn)在要均值為0，功率為0.01。 調(diào)整均值：用u(n)減上均值即可；調(diào)整功率：令希望的功率為p，則需要求出常數(shù)a，用a乘u(n)。 高斯分布的隨機數(shù)randn函數(shù)產(chǎn)生均值為0，方差為1的高斯分布的隨機數(shù)，使用方法如下：1）x=randn(m)；產(chǎn)生一個m×m的矩陣，所含元素都是均值為0，方差為1的

32、高斯分布的隨機數(shù)。2）x=randn(m，n)；產(chǎn)生一個m×n的矩陣，所含元素都是均值為0，方差為1的高斯分布的隨機數(shù)。3）x=randn；產(chǎn)生一個均值為0，方差為1的高斯分布的隨機數(shù)。4）調(diào)用randn，生成均值為0，方差為1，服從高斯分布的白噪聲信號u(n)。調(diào)整均值：用u(n)加上均值即可；調(diào)整功率：令希望的功率為p，則需要求出常數(shù)a，用a乘u(n)。（二）.基帶信號波形生成和信號的功率譜密度1).要畫出完整的基帶信號波形，每一個碼元要采 n個樣。2）信號的功率譜密度為：。（三）.蒙特卡羅算法蒙特卡羅估計是指通過隨機實驗估計系統(tǒng)參數(shù)值的過程。蒙特卡羅算法的基本思想：由概率論可知

33、，隨機實驗中實驗的結(jié)果是無法預(yù)測的，只能用統(tǒng)計的方法來描述。故需進行大量的隨機實驗，如果實驗次數(shù)為，以表示事件發(fā)生的次數(shù)。若將發(fā)生的概率近似為相對頻率，定義為。這樣，在相對頻率的意義下，事件發(fā)生的概率可以通過重復(fù)無限多次隨機實驗來求得，即：在二進制數(shù)字通信系統(tǒng)中，若是發(fā)送端發(fā)送的總碼元數(shù)，是差錯發(fā)生的次數(shù)，則總誤碼率可通過蒙特卡羅算法計算。三、實驗內(nèi)容1.產(chǎn)生隨機數(shù)利用rand函數(shù)產(chǎn)生5×4的（0，2）內(nèi)均勻分布的隨機數(shù)；利用randn函數(shù)產(chǎn)生5×4的均值為0，方差為2的高斯分布的隨機數(shù)。2. 利用隨機數(shù)產(chǎn)生單極性基帶信號，每一個碼元要采 8個樣值，并畫出其波形和功率譜密。

34、3.利用蒙特卡羅算法仿真二進制基帶通信系統(tǒng)的誤碼率假定通信系統(tǒng)滿足以下條件： 信源輸出的數(shù)據(jù)符號是相互獨立和等概的雙極性基帶信號 發(fā)送端沒有發(fā)送濾波器，接收端沒有接收濾波器 信道是加性高斯白噪聲信道數(shù)字基帶信號傳輸系統(tǒng)模型如圖1所示：圖1 數(shù)字基帶信號傳輸系統(tǒng)模型當(dāng)時：最佳判決門限：，誤碼率：，利用，可得，故可用q函數(shù)表示誤碼率。抽樣判決器輸入信噪比： 抽樣判決器輸入信號為：為判決器輸入有用信號電壓，為信道輸入的均值為0，方差為高斯噪聲。通信系統(tǒng)的蒙特卡羅仿真模型如圖2所示。編程實現(xiàn)二進制基帶通信系統(tǒng)的誤碼率的蒙特卡羅仿真，并和理論誤碼率比較。圖2 通信系統(tǒng)的蒙特卡羅仿真模型四、預(yù)習(xí)報告：（原

35、理，流程圖，編程思想，基本程序）五、實驗報告：（調(diào)試好的程序，實驗結(jié)果及分析）實驗四 模擬調(diào)制實驗一、實驗?zāi)康膌 掌握線性模擬調(diào)制信號的波形及產(chǎn)生方法；l 掌握線性模擬調(diào)制信號的頻譜特點；l 掌握線性模擬調(diào)制信號的解調(diào)方法；l 掌握線性模擬調(diào)制系統(tǒng)的matlab仿真實現(xiàn)。二、實驗原理1. am調(diào)制am信號的時域表示式：頻譜：調(diào)制器模型如圖3所示：圖3 am調(diào)制器模型am的時域波形和頻譜圖如圖4所示：時域 頻域圖4 am調(diào)制時、頻域波形am的調(diào)制效率最高為1/3；其優(yōu)點：可以采用包絡(luò)檢波進行解調(diào)，實現(xiàn)起來容易；缺點：調(diào)制效率不高。2. dsb-sc調(diào)制dsb信號的時域表示式頻譜：dsb的時域波形

36、和頻譜圖如下：時域 頻域圖5 dsb調(diào)制時、頻域波形dsb的相干解調(diào)模型圖：圖6 dsb調(diào)制器模型dsb的調(diào)制效率為100；其優(yōu)點：節(jié)省了載波功率；缺點：不能用包絡(luò)檢波，需用相干檢波，較復(fù)雜3. ssb調(diào)制ssb信號的時域表示式頻譜：分為上邊帶和下邊帶，均為雙邊帶的一半。ssb的調(diào)制效率為100；其優(yōu)點：節(jié)省發(fā)射功率，而且它所占用的頻帶寬度比am、dsb減少了一半；缺點：調(diào)制實現(xiàn)起來困難，解調(diào)需用相干檢波，較復(fù)雜。三、實驗內(nèi)容（任選一）1.用matlab產(chǎn)生一個頻率為1hz，振幅為1的余弦信源，設(shè)載波頻率為10hz，a=2。am系統(tǒng)中，當(dāng)相干解調(diào)器輸入信噪比為15db時，系統(tǒng)各點的波形及其頻譜

37、，并對調(diào)制信號和解調(diào)信號進行比較分析。分析比較不同信噪比下的解調(diào)信號。2.用matlab產(chǎn)生一個頻率為1hz，振幅為1的余弦信源，設(shè)載波頻率為10hz。dsb-sc系統(tǒng)中，當(dāng)相干解調(diào)器輸入信噪比為15db時，系統(tǒng)各點的波形及其頻譜，并對調(diào)制信號和解調(diào)信號進行比較分析。分析比較不同信噪比下的解調(diào)信號。3.用matlab產(chǎn)生一個頻率為1hz，振幅為1的余弦信源，設(shè)載波頻率為10hz。ssb系統(tǒng)中，當(dāng)相干解調(diào)器輸入信噪比為15db時，系統(tǒng)各點的波形及其頻譜，并對調(diào)制信號和解調(diào)信號進行比較分析。分析比較不同信噪比下的解調(diào)信號。四、預(yù)習(xí)報告：（原理，流程圖，編程思想，基本程序）五、實驗報告：（調(diào)試好的程

38、序，實驗結(jié)果及分析）實驗五 模擬信號數(shù)字傳輸實驗（一）一、實驗?zāi)康膌 掌握低通信號抽樣定理l 理解13折線a率逐次比較型pcm編碼仿真的思想二、實驗原理1.低通信號的抽樣定理一個頻帶為0, fh的低通信號，可以無失真地被抽樣速率的抽樣序列所恢復(fù)。2.驗證低通信號的抽樣定理抽樣的過程是將輸入的模擬信號與抽樣信號相乘而得，通常抽樣信號是一個周期為ts的周期脈沖信號，抽樣后得到的信號稱為抽樣序列。理想抽樣信號定義如下：其中，稱為抽樣速率。因此抽樣后的信號為經(jīng)帶寬為低通濾波器后可恢復(fù)抽樣信號。3.pcm的基本原理框圖如下圖所示：抽樣是對模擬信號進行周期性的掃描， 把時間上連續(xù)的信號變成時間上離散的信號

39、。我們要求經(jīng)過抽樣的信號應(yīng)包含原信號的所有信息， 即能無失真地恢復(fù)出原模擬信號， 抽樣速率的下限由抽樣定理確定。 量化是把經(jīng)抽樣得到的瞬時值進行幅度離散，即指定q規(guī)定的電平，把抽樣值用最接近的電平表示。 編碼是用二進制碼組表示有固定電平的量化值。實際上量化是在編碼過程中同時完成的。4.逐次比較型pcm編碼的產(chǎn)生原因：均勻量化時其量化信噪比隨信號電平的減小而下降。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因就是均勻量化時的量化級間隔為固定值，而量化誤差不管輸入信號的大小均在(-/2, /2)內(nèi)變化。故大信號時量化信噪比大，小信號時量化信噪比小。對于語音信號來說，小信號出現(xiàn)的概率要大于大信號出現(xiàn)的概率，這就使平均信噪比下降

40、。同時，為了滿足一定的信噪比輸出要求，輸入信號應(yīng)有一定范圍(即動態(tài)范圍)， 由于小信號信噪比明顯下降，也使輸入信號范圍減小。要改善小信號量化信噪比，可以采用量化間隔非均勻的方法，即非均勻量化。壓擴特性曲線有a律壓擴特性曲線，其表達(dá)式為工程上使用13折線來近似a律壓擴特性曲線，目的是為了使用逐次比較算法來提高運算速度。5.逐次比較型編碼的編碼方法碼位安排：極性碼 段落碼 段內(nèi)碼m1 m2m3m4 m5m6m7m8其中： 第一位m1 表示量化值的極性正負(fù)。m1=1 代表信號極性為正 m1=0 代表信號極性為負(fù)；后面7位分為段落碼和段內(nèi)碼兩部分,用于表示量化值的絕對值。 m2m3m4為段落碼，分別對

41、應(yīng)表1段落編碼m5m6m7m8為段內(nèi)碼，分別對應(yīng)表1pcm編碼的后四位.下表為a律13折線的編碼規(guī)則，輸入的模擬信號經(jīng)過抽樣、量化后，每個抽樣值編碼成8個比特的二進制碼組，如表1所示。表1 a律pcm編碼三、實驗內(nèi)容1.利用matlab軟件驗證低通抽樣定理若低通信號為，則完成畫出該低通信號的波形；畫出抽樣速率為的抽樣序列，畫出抽樣后的信號波形；畫出經(jīng)低通濾波器恢復(fù)的波形。2.設(shè)輸入一個樣值x-2048，+2048，對x進行a律pcm編碼。要求編寫成函數(shù)，該函數(shù)輸入變量為樣值，輸出變量為a律13折線逐次比較的八位pcm編碼，設(shè)碼元寬度為1，畫出其波形。四、預(yù)習(xí)報告：（原理，流程圖，編程思想，基本

42、程序）五、實驗報告：（調(diào)試好的程序，實驗結(jié)果及分析）實驗六 模擬信號數(shù)字傳輸實驗（二）一、實驗?zāi)康膌 掌握13折線a律逐次比較型pcm編，譯碼原理二、實驗原理參見實驗五模擬信號的數(shù)字傳輸仿真（一）實驗原理部分三、實驗內(nèi)容輸入信號，對該信號進行采樣，要求符合低通采樣定理，然后將采樣信號進行非均勻量化，對每個樣值的量化結(jié)果利用模擬信號數(shù)字傳輸?shù)姆抡妫ㄒ唬┧帉懙木幋a函數(shù)進行pcma律13折線編，譯碼。（1） 畫出原始模擬信號的波形（2） 畫出編碼結(jié)果的波形（3） 試編寫程序?qū)⒕幋a結(jié)果進行譯碼并通過低通濾波器來恢復(fù)模擬信號，對恢復(fù)的信號與原始模擬信號進行比較分析。四、預(yù)習(xí)報告：（原理，流程圖，編程思想，基本程序）五、實驗報告：（調(diào)試好的程序，實驗結(jié)果及分析）實驗七 數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)實驗一、實驗?zāi)康膌 掌握數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)的仿真過程l 掌握數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)誤碼率仿真分析方法二、實驗原理數(shù)字頻帶信號通常也稱為數(shù)字調(diào)制信號，其信號頻譜通常是帶通型的，適合于在帶通型信道中傳輸。數(shù)字調(diào)制是將基帶數(shù)字信號變換成適合帶通型信道傳輸?shù)囊环N信號處理方式，正如模擬通信一樣，可以通過對基帶信號