數(shù)字通信仿真作業(yè)-2014

1、數(shù)字通信作業(yè)趙玉萍2014年9月關(guān)于MATLAB通信系統(tǒng)仿真 必須掌握的仿真工具 以自學(xué)為主，需要時可以安排集中講解 MATLAB學(xué)習(xí)材料 在作業(yè)中練習(xí)仿真2通信系統(tǒng)仿真 基本要求 理解基本原理與基本理論 按照要求搭建仿真系統(tǒng)，得到仿真結(jié)果 研究各個參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響 深入研究 該問題的多種仿真/實現(xiàn)方法 當(dāng)前該領(lǐng)域的研究進(jìn)展3仿真作業(yè)要求 作業(yè)特點(diǎn)：不同難度等級 難度等級1：基本原理的理解 難度等級2：知識點(diǎn)的提高與擴(kuò)展 難度等級3：需要進(jìn)行深入研究 作業(yè)提交形式 撰寫仿真報告：基本原理、框圖、結(jié)果 交仿真程序4第二講仿真作業(yè)（難度等級1）-量化的基本原理 畫出如下信號的波形，并對y(n)

2、進(jìn)行5比特量化 y(n)=sin(2n/200) + 0.5cos(2n/300) + 3sin(2n/100) ，n=0,1,2000 計算采用round(),ceil(),floor()函數(shù)情況下信號的量化信噪比 畫出使用分別使用round()和floor()函數(shù)，量化比特為2-8比特情況下的量化信噪比的仿真曲線 簡答：如果量化噪聲為20dB，那么它對工作在信噪比為5dB的通信系統(tǒng)和工作在30dB的通信系統(tǒng)哪個的影響更大說明原因。5第二講仿真作業(yè)（難度等級2） -量化的深入討論 生成一個2000點(diǎn)的高斯噪聲序列（可以使用randn()函數(shù)） 采用8比特對其進(jìn)行均勻量化，但其最大量化值自定為

3、可變參數(shù) 考察取不同的最大量化值條件下量化噪聲隨著SNR變化的情況 對你所得到的結(jié)果進(jìn)行討論6第二講仿真作業(yè)（難度等級3） -奈奎斯特采樣頻率的討論 對于如下信號，仿真并討論如下問題 y(n)=sin(2n/200) + 0.5cos(2n/300) + 3sin(2n/100) ，n=0,1,點(diǎn)數(shù)自定 仿真討論如果采樣頻率小于、等于、大于奈奎斯特采樣頻率情況下，對信號的頻域特性有什么影響，并說明原因。7第三講仿真作業(yè)（難度等級1） -BPSK調(diào)制基本原理 給出長度為20的0/1比特序列，使用BPSK信號進(jìn)行調(diào)制，發(fā)端濾波器的響應(yīng)函數(shù)的sinc(x)函數(shù)，畫出發(fā)送的每個信號的波形以及各個波形疊

4、加的結(jié)果（8倍過采樣）8第三講仿真作業(yè)（難度等級2） -不同調(diào)制方式的比較 設(shè)發(fā)射基帶8PAM信號（即M=8），發(fā)端濾波器能量為1，l=1，通道噪聲功率為2，請計算8種PAM信號中每種信號的信噪比 設(shè)發(fā)射信號為(1,-1,3,3,-3,1)，發(fā)端濾波器的響應(yīng)函數(shù)的sinc(x)函數(shù)，畫出發(fā)送的每個信號的波形以及各個波形疊加的結(jié)果 給出長度為20的0/1比特序列，分別畫出4PSK和QPSK信號的傳輸信號波形（實部和虛部分別畫出），濾波器采用sinc(x)函數(shù)，討論4PSK和QPSK傳輸信號的同異點(diǎn)9第三講仿真作業(yè)（難度等級3） -星座圖設(shè)計的深入研究101. 考慮16個點(diǎn)星座圖，比較16QAM，

5、16PSK哪種星座圖設(shè)計更為理想？是否有更好的16點(diǎn)星作圖設(shè)計？2. 根據(jù)星座圖的設(shè)計原則，設(shè)計出你認(rèn)為更為合理的32QAM星座圖。第三講仿真作業(yè)（難度等級3） -關(guān)于信號正交性的研究 產(chǎn)生兩個不同頻率的三角函數(shù)，仿真的方法驗證關(guān)于不同頻率三角函數(shù)的正交性的結(jié)論。 畫出橫軸為兩個函數(shù)的頻率差，縱軸為兩個函數(shù)的相關(guān)系數(shù)的曲線，并與講義中的曲線對比11第三次仿真作業(yè)（難度等級1） -眼圖的生成 用matlab畫出BPSK的眼圖。 討論眼圖中各個關(guān)鍵點(diǎn)對系統(tǒng)特性的影響12第四講仿真作業(yè)（難度等級2） -眼圖的生成 用matlab畫出16QAM、OQPSK的眼圖。 討論眼圖中各個關(guān)鍵點(diǎn)對系統(tǒng)特性的影響

6、 對于16QAM系統(tǒng)，若采樣點(diǎn)偏差1/8，仿真畫出這種情況下的星座圖，并與采樣偏差為0情況下的星座圖進(jìn)行比較。13第四講仿真作業(yè)（難度等級2） -FFT點(diǎn)數(shù)對SINC函數(shù)頻譜特性的影響 用MATLAB的FFT函數(shù)畫sinc函數(shù)頻譜圖并分析 不同點(diǎn)數(shù)FFT變換得到的信號頻譜 不同sinc函數(shù)邊瓣長度對頻譜特性的影響14第四講仿真作業(yè)（難度等級2） -不同調(diào)制方式的頻譜特性產(chǎn)生一個長度為2000比特的0/1序列，分別采用4PSK，QPSK，OQPSK方式進(jìn)行調(diào)制，進(jìn)行如下仿真、畫出圖形并討論其結(jié)果 以sinc(x)為信號時域響應(yīng)函數(shù)，比較三種方式下的帶外特性 比較同一種調(diào)制方式下sinc(x)不同

7、邊瓣長度對帶外特性的影響15第五講仿真作業(yè)（難度等級2） - 部分響應(yīng)函數(shù)頻譜特性基礎(chǔ) 設(shè)g(t)為sinc函數(shù)，信號帶寬為1/T，試推導(dǎo)p(D)=1-D及P(D)=1-D2的頻譜表達(dá)式，并畫出圖形； 比較(1+D)、(1-D)、(1-D2)信號的頻譜特性并加以討論；16第五講仿真作業(yè)（難度等級3） - 部分響應(yīng)函數(shù)頻譜特性的研究 對于P(D)=1-aD-bD2-cD3的部分相應(yīng)形式，如何選取a，b，c的值，使信號帶外頻譜能量最小。17第五講仿真作業(yè)（難度等級3） - 部分響應(yīng)函數(shù)頻譜特性的研究 在同一張圖上，畫出QPSK，OQPSK，MSK三種調(diào)制方式的帶外功率譜圖形，并討論起帶外特性差異的

8、原因18第六講仿真作業(yè)（難度等級1） - AWGN信號的產(chǎn)生 仿真產(chǎn)生【0-1】均勻分布的隨機(jī)變量，序列長度自定 將該序列變換為零均值方差為1的高斯分布的隨機(jī)變量 將上述高斯分布的隨機(jī)變量改變?yōu)榉讲顬?,4,10的零均值隨機(jī)變量19第六講仿真作業(yè)（難度等級1） - AWGN信號的產(chǎn)生 仿真零均值方差為1的高斯分布的隨機(jī)變量 將前后10個隨機(jī)變量分為一組，組與組之間不重疊，將每組的隨機(jī)變量相加生成新的隨機(jī)變量，仿真得出該隨機(jī)變量的方差，并與理論值對比20第六講仿真作業(yè)（難度等級2） - AWGN信號的產(chǎn)生 給定零均值方差為1的高斯分布的隨機(jī)變量，假設(shè)信號能量為1，此時信噪比為多少dB？ 保持信號

9、能量為1，試產(chǎn)生AWGN噪聲信號，使信噪比為2dB，5dB，10dB，15dB，并仿真驗證結(jié)果21仿真大作業(yè) 按照下圖產(chǎn)生通信系統(tǒng)，要求如下 0,1數(shù)據(jù)要隨機(jī)產(chǎn)生 調(diào)制方式為64QAM 插值倍數(shù)為8 采用平方根升余弦低通濾波器，用三種方式實現(xiàn) 方式一：采用每個符號調(diào)制一個成型濾波函數(shù)，然后將各個函數(shù)進(jìn)行時域疊加的方法 方式二：采用信號與低通濾波器響應(yīng)函數(shù)卷積的方法 方法三：采用MATLAB自帶的平方根升余弦函數(shù)64QAM基帶仿真系統(tǒng)2364QAM調(diào)制低通濾波AWGN信號低通濾波0,1數(shù)據(jù)產(chǎn)生0,1數(shù)據(jù)判決64QAM解調(diào)8倍插值1/8倍采樣圖1圖2圖3圖4圖5圖6圖7圖8+比較誤碼率BER圖9仿真大作業(yè)要求按照框圖完成每個模塊的功能，仿真報告內(nèi)容包括 原理表達(dá)式，原理框圖 仿真程序（帶注釋） 仿真結(jié)果（圖或者數(shù)據(jù)） 圖1-圖4為仿真的時域樣點(diǎn)圖形 圖5中將加入AWGN信號前(圖4)與加入后的波形畫在同一張圖上，用不同顏色區(qū)分，并標(biāo)注 圖6中將圖4(原信號)、圖5(加入AWGN)、濾波后的圖形（圖6）畫在同一張圖上，用不同顏色區(qū)分，并標(biāo)注 圖7為接收信號的pdf圖 圖8中將發(fā)射的0,1信號(圖1)與接收的0,1信號畫在同一張圖上， 用不同顏色區(qū)分，并標(biāo)注 圖9中將理論誤碼率與仿真誤碼率畫在同一張圖上并進(jìn)行比較 SNR（dB）為橫軸，BE