通信仿真與實踐課程報告

1、中 國 地 質(zhì) 大 學(xué)（武漢）實習(xí)報告 課程名稱 通信系統(tǒng)仿真與實踐 教師姓名 王瑾 專 業(yè) 通信工程 班 級 0751 院 系 機械與電子信息學(xué)院姓 名 學(xué) 號 2013100 1、 第一次實驗內(nèi)容1.設(shè)圓柱半徑r=1.5，高h(yuǎn)=3，求圓柱表面積和體積程序：r=1.5; h=3; s=2*pi*r2+2*pi*r*h v=pi*r2*h運行結(jié)果：2求某自然數(shù)內(nèi)的全部素數(shù)程序：clearn=input('請輸入自然數(shù)：');sushu=(2);k=0;for a=3:n; for b=2:a-1 if mod(a,b)=0 k=1; break; else k=0; end e

2、nd if k=0 sushu=sushu (a); endendsushu運行結(jié)果：3輸入3個數(shù)a、b、c，要求按由小到大的順序輸出。程序：cleara=input('a=')b=input('b=')c=input('c=')d=a,b,cm=sort(d);disp(m)運行結(jié)果：4. 計算多項式y(tǒng)=x5-3x4-8x3+7x2+3x-5在-4,5區(qū)間的微分,并作圖.程序：a=1 -3 -8 7 3-5;x=-4:0.01:5Y=polyval(a,x)b=polyder(a)y=polyval(b,x)plot(x,Y,'r

3、9;)hold onplot(x,y,'k')運行結(jié)果：5. 已知y=1-1/2+1/3-1/4+-1/100,求y的值。程序：cleary=0;for i=1:1:100 a=(-1)(i-1)*1/i y=y+aend運行結(jié)果：6. 產(chǎn)生5階隨機方陣A，其元素為10,90區(qū)間的隨機整數(shù)，然后判斷A的元素是否能被3整除。程序：x=20+(50-20)*rand(5)y=0.6+sqrt(0.1)*randn(5)運行結(jié)果：7. 建立矩陣A，然后找出大于4的元素的位置。程序：A=4,-65,-54,0,6;56,0,67,-45,0find(A>4)運行結(jié)果：8. 建立一

4、個字符串向量，然后對該向量做如下處理：(1) 取第15個字符組成的子字符串。(2) 將字符串倒過來重新排列。(3) 將字符串中的小寫字母變成相應(yīng)的大寫字母，其余字符不變。(4) 統(tǒng)計字符串中小寫字母的個數(shù)。程序：cleara=input('請輸入多于5個字符的字符串','s');b=a(1:5)c=fliplr(a)d=upper(a)e=sum(a<='z'&a>='a')運行結(jié)果：9. 在0x2p區(qū)間內(nèi)，繪制曲線 y=2e-0.5xcos(4x)程序：x=0:pi/100:2*pi;y=2*exp(-0.5

5、*x).*cos(4*pi*x);plot(x,y)運行結(jié)果：10.采用圖形保持，在同一坐標(biāo)內(nèi)繪制曲線y1=0.2e-0.5xcos(4x) 和y2=2e-0.5xcos(x)。程序：x=0:pi/100:2*pi;y1=0.2*exp(-0.5*x).*cos(4*pi*x);plot(x,y1,'b');hold on;y2=2*exp(-0.5*x).*cos(pi*x);plot(x,y2,'r');運行結(jié)果：11.在同一坐標(biāo)內(nèi)，分別用不同線型和顏色繪制曲線y1=0.2e-0.5xcos(4x) 和y2=2e-0.5xcos(x)，標(biāo)記兩曲線交叉點。程序

6、：x=linspace(0,2*pi,1000);y1=0.2*exp(-0.5*x).*cos(4*pi*x);y2=2*exp(-0.5*x).*cos(pi*x);k=find(abs(y1-y2)<0.01);x1=x(k);y3=0.2*exp(-0.5*x1).*cos(4*pi*x1);plot(x,y1,x,y2,'r:',x1,y3,'g*');運行結(jié)果：12. 分別以條形圖、階梯圖、桿圖和填充圖形式繪制曲線y=2sin(x)。程序：x=0:pi/10:2*pi;y=2*sin(x);subplot(2,2,1);bar(x,y,'

7、;r');title('bar(x,y,"r")');axis(0,6,-2,2);subplot(2,2,2);stairs(x,y,'b');title('stairs(x,y,"b")');axis(0,6,-2,2);subplot(2,2,3);stem(x,y,'k');title('stem(x,y,"k")');axis(0,6,-2,2);subplot(2,2,4);fill(x,y,'y');title(

8、9;fill(x,y,"y")');axis(0,6,-2,2);運行結(jié)果：實習(xí)心得 這次實習(xí)主要是了解MATLAB的一些基本函數(shù)，了解MATLAB的一些基本操作。2、 第二次實驗內(nèi)容1.設(shè)一個線性時不變系統(tǒng)的系統(tǒng)傳遞函數(shù)為，通過Matlab畫出如下輸入信號經(jīng)過該系統(tǒng)時的輸出信號波形及頻譜。（1）（2）（3）程序：T=4*pi;N_sample=128;dt=T/N_sample;t=0:dt:T-dt; x=10*sin(2*pi*t);f,X=T2F(t,x);H=i*2*pi*f/(1+i*2*pi*f);Y=H*X;t,y=F2T(f,Y);figure(1

9、);subplot(3,1,1);plot(t,y);title('輸出信號波形');ylabel('Y');xlabel('t');subplot(3,1,2);plot(abs(Y);title('幅度響應(yīng)');ylabel('abs（Y）');xlabel('f/Hz')subplot(3,1,3);plot(angle(Y);title('相位響應(yīng)');ylabel('angel（Y）');xlabel('f/Hz') x=10*(sin(2*

10、pi*t)+sin(20*pi*t)+sin(40*pi*t);f,X=T2F(t,x);H=i*2*pi*f/(1+i*2*pi*f);Y=H*X;t,y=F2T(f,Y);figure(2);subplot(3,1,1);plot(t,y);title('輸出信號波形');ylabel('Y');xlabel('t');subplot(3,1,2);plot(abs(Y);title('幅度響應(yīng)');ylabel('abs（Y）');xlabel('f/Hz')subplot(3,1,3);pl

11、ot(angle(Y);title('頻率響應(yīng)');ylabel('angel（Y）');xlabel('f/Hz') x=1*(t>=0&t<1);f,X=T2F(t,x);H=i*2*pi*f/(1+i*2*pi*f);Y=H*X;t,y=F2T(f,Y);figure(3);subplot(3,1,1);plot(t,y);title('輸出信號波形');ylabel('Y');xlabel('t');subplot(3,1,2);plot(abs(Y);title(

12、9;幅度響應(yīng)');ylabel('abs（Y）');xlabel('f/Hz')subplot(3,1,3);plot(angle(Y);title('頻率響應(yīng)');ylabel('angel（Y）');xlabel('f/Hz')運行結(jié)果：2.設(shè)輸入信號為，其中，帶通系統(tǒng)響應(yīng)幅度譜，其相位為線性相位，即 通過Matlab畫出信號波形。（1） 用等效基帶方式。（2） 用直接卷積方式。（3） 用頻域相乘方式，再取傅立葉反變換方式。（4） 畫出輸出信號的幅度譜。（5） 求輸出信號的功率（理論值與Matlab計算

13、對比）。（6） 改變帶通系統(tǒng)的寬帶，觀察輸出信號波形的變化。程序：clear all;close all; %stdt=0.01;T=5;t=0:dt:T;s1=(1*(t>=0&t<1).*cos(20*pi*t); %輸入的帶通信號F=7;df=1/T;N=F/df; f1,sf1=T2F(t,s1); %輸入帶通信號的頻譜s1_lowpass=hilbert(s1).*exp(-j*2*pi*10*t);f2,sf2=T2F(t,s1_lowpass); %輸入等效基帶信號的頻譜 hf=zeros(1,length(sf2); %帶通系統(tǒng)的頻譜a,b=find(abs

14、(sf1)=max(abs(sf1);hf(b(1)-N:b(1)+N)=1;hf(b(2)-N:b(2)+N)=1;hf=hf.*exp(-j*4*pi*f2); t1,h1=F2T(f2,hf); %帶通系統(tǒng)的沖激響應(yīng)h1_lowpass=hilbert(h1).*exp(-j*2*pi*10*t1);%等效基帶系統(tǒng)的沖激響應(yīng) %（1）等效基帶方法求輸出信號%帶通信號經(jīng)過帶通系統(tǒng)的響應(yīng)和等效基帶信號通過等效基帶系統(tǒng)的響應(yīng)tt=0:dt:t1(end)+t(end)+dt;yt1=conv(s1_lowpass,h1_lowpass).*exp(j*2*pi*10*tt);%帶通信號fy1,

15、Y1=T2F(tt,yt1); %輸出信號頻譜 figuresubplot(321)plot(tt,real(yt1)xlabel('t'); ylabel('y(t)');title('等效基帶信號通過等效基帶系統(tǒng)的響應(yīng)'); subplot(322)plot(fy1,abs(Y1)xlabel('f'); ylabel('Y');title('等效基帶信號通過等效基帶系統(tǒng)的響應(yīng)幅度譜'); %(2)卷積求輸出信號yt2=conv(s1,h1);fy2,Y2=T2F(tt,yt2); %輸出信號頻

16、譜subplot(323)plot(tt,yt2)xlabel('t'); ylabel('y(t)');title('帶通信號與帶通系統(tǒng)沖激響應(yīng)的卷積'); subplot(324)plot(fy2,abs(Y2)xlabel('f'); ylabel('Y');title('帶通信號與帶通系統(tǒng)沖激響應(yīng)的卷積的幅度譜'); %（3）頻域相乘，再求反變換Y=hf.*sf1;t3,yt3=F2T(f1,Y);subplot(325)plot(t3,yt3);xlabel('t'); y

17、label('y(t)');title('頻域相乘，再取傅立葉反變換'); subplot(326)plot(f1,abs(Y)xlabel('f'); ylabel('Y');title('幅度譜'); power=sum(abs(Y).2)/length(Y) 運行結(jié)果：3.信號x(t)定義為 通過Matlab畫出該信號的幅度和相位譜。程序：t=-5:0.01:5;x=1*(abs(t)>=1&abs(t)<=2)+abs(t).*(abs(t)<1);f,X=T2F(t,x);sub

18、plot(2,1,1);plot(abs(X);title('幅度響應(yīng)');ylabel('abs（X）');xlabel('f/Hz')subplot(2,1,2);plot(angle(X);title('相位響應(yīng)');ylabel('angel（X）');xlabel('f/Hz')運行結(jié)果：4.用matlab產(chǎn)生一個頻率為10Hz、功率為2w的余弦信源m（t），設(shè)載波頻率為1KHz，試畫出：（1）AM信號（直流0.5V），DSB-SC,SSB,VSB調(diào)制信號；（2）該調(diào)制信號的功率譜密度；（

19、3）相干解調(diào)后的信號波形。程序：clc;clear;dt=0.001; %時間采樣間隔fm=1; %信源最高頻率fc=10; %載波中心頻率T=5; %信號時長t=0:dt:T-dt;A=0.5;mt=sqrt(2)*cos(2*pi*fm*t);%信源%DSBs_dsb=mt.*cos(2*pi*fc*t);s_am=(A+mt).*cos(2*pi*fc*t);s_ssb=real(hilbert(mt).*exp(j*2*pi*fc*t);B=2*fm;figure(1)subplot(3,1,1);plot(t,s_dsb);hold on;%畫出DSB信號波形plot(t,mt,&#

20、39;r-');grid on;title('DSB調(diào)制信號');xlabel('t'); rt1=s_dsb.*cos(2*pi*fc*t);rt1=rt1-mean(rt1);f,rf=T2F(t,rt1);t,rt1=lpf(f,rf,2*fm);subplot(3,1,2);plot(t,rt1);hold on;plot(t,mt/2,'r-');title('相干解調(diào)后的信號波形與輸入信號的比較');xlabel('t'); subplot(3,1,3);f,sf=T2F(t,s_dsb);%求

21、調(diào)制信號頻譜psd=(abs(sf).2)/T;%求調(diào)制信號功率譜密度plot(f,psd);axis(-2*fc 2*fc 0 max(psd);title('DSB信號功率譜');xlabel('f');%DSBf,xf=T2F(t,s_am);%求調(diào)制信號頻譜psd=(abs(xf).2)/T;%求調(diào)制信號功率譜密度figure(2)subplot(2,1,1);plot(t,s_am);hold on;%畫出DSB信號波形plot(t,A+mt,'r-');grid on;title('AM調(diào)制信號');xlabel(&#

22、39;t');subplot(2,1,2);plot(f,psd);axis(-2*fc 2*fc 0 1.5*max(psd);title('AM信號功率譜');xlabel('f');%AM figure(3)subplot(3,1,1);plot(t,s_ssb);hold on;%畫出DSB信號波形plot(t,mt,'r-');grid on;title('SSB調(diào)制信號');xlabel('t'); rt1=s_ssb.*cos(2*pi*fc*t);rt1=rt1-mean(rt1);f,rf

23、1=T2F(t,rt1);t,rt1=lpf(f,rf1,2*fm);subplot(3,1,2);plot(t,rt1);hold on;plot(t,mt/2,'r-');title('相干解調(diào)后的信號波形與輸入信號的比較');xlabel('t'); f,sf=T2F(t,s_ssb);psd=(abs(sf).2)/T;%求調(diào)制信號功率譜密度subplot(3,1,3);plot(f,psd);axis(-2*fc 2*fc 0 max(psd);title('SSb信號功率譜');xlabel('f');

24、 %SSBs_vsb=mt.*cos(2*pi*fc*t);B=1.2*fm;f,sf=T2F(t,s_vsb);t,s_vsb=vsbpf(f,sf,0.2*fm,1.2*fm,fc);figure(4)subplot(3,1,1);plot(t,s_vsb);hold on;plot(t,mt,'r-');grid on;title('VSB調(diào)制信號');xlabel('t');%DSB demodulationrt=s_vsb.*cos(2*pi*fc*t);f,rf=T2F(t,rt);t,rt=lpf(f,rf,2*fm);subplo

25、t(3,1,2);plot(t,rt);grid on;hold on;plot(t,mt/2,'r-');title('相干解調(diào)后的信號波形與輸入信號波形的比較');xlabel('t');subplot(3,1,3);f,sf=T2F(t,s_vsb);psf=(abs(sf.2)/T;plot(f,psf);axis(-2*fc 2*fc 0 max(psf);title('VSB信號功率譜');xlabel('f');%vsb運行結(jié)果：實習(xí)心得本次實習(xí)內(nèi)容主要是通過MATLAB對一些確定信號進行分析，其中包

26、括了信號的傅里葉變換，能量，功率和自相關(guān)以及信號的頻譜、帶寬等等，通過軟件的仿真，使我們對一些信號的特性有了更直觀的理解。也使我們對MATLAB的使用更加熟練。3、 第三次實習(xí)6-1程序：clear all;close all;clc;M=4;Ts=1;fc=20;N_sample=16;N_num=100; dt=1/fc/N_sample;t=0:dt:N_num*Ts-dt;T=dt*length(t); for PL=1:100 d1=sign(randn(1,N_num); d2=sign(randn(1,N_num); gt=ones(1,fc*N_sample); %QPSK 調(diào)

27、制 s1=sigexpand(d1,fc*N_sample); s2=sigexpand(d2,fc*N_sample); b1=conv(s1,gt); b2=conv(s2,gt); st_qpsk=s1.*cos(2*pi*fc*t)-s2.*sin(2*pi*fc*t); subplot(211); plot(t,st_qpsk); xlabel('t');ylabel('QPSK波形'); title('原始波形'); f,y1f=T2F(t,st_qpsk); t,y1=bpf(f,y1f,fc-2/Ts,fc+2/Ts); subp

28、lot(212); plot(t,real(y1);xlabel('t');ylabel('QPSK波形'); axis(5 15 -0.02 0.02); title('經(jīng)過帶通后的波形');end運行結(jié)果：6-2程序：close all;clear all;M=2;EsN0dB=3:0.5:10;EsN0=10.(EsN0dB/10);Es=1;N0=10.(-EsN0dB/10);sigma=sqrt(N0/2); error=zeros(1,length(EsN0dB);s_data=zeros(1,length(EsN0dB);for

29、k=1:length(EsN0dB) error(k)=0; s_data(k)=0; while error(k)<10 d=ceil(rand(1,10000)*M); s=sqrt(Es)*exp(j*2*pi/M*(d-1); r=s+sigma(k)*(randn(1,length(d)+j*randn(1,length(d); %判決 for m=1:M %計算距離 rd(m,:)=abs(r-sqrt(Es)*exp(j*2*pi/M*(m-1); end for m=1:length(s) %判決距離最近的點 dd(m)=find(rd(:,m)=min(rd(:,m);

30、 if dd(m)=d(m) error(k)=error(k)+1; end end s_data(k)=s_data(k)+10000; endendPe=error./s_data;%理論計算誤碼率結(jié)果Ps=erfc(sqrt(EsN0)*sin(pi/M);semilogy(EsN0dB,Pe,'b*-');hold on;semilogy(EsN0dB,Ps,'rd-');xlabel('Es/N0(dB)');ylabel('誤碼率');legend('仿真結(jié)果','理論計算結(jié)果');運

31、行結(jié)果：4、 考試1、請用Matlab仿真分析載波頻率為30Hz，信息速率為5Baud的QPSK信號經(jīng)過如下幅頻特性的信道：后的信號波形，并用Monte Carlo方法仿真實現(xiàn)信噪比為0-30dB時的誤碼率性能程序：clear all;close all;clc; %QPSKM = 4;Ts= 0.2;fc= 30;N_sample = 16;N_num = 100; dt = 1/fc/N_sample;t = 0:dt:N_num*0.5-dt;T = dt*length(t); d1 = sign(randn(1,N_num);d2 = sign(randn(1,N_num);gt =

32、ones(1,fc*N_sample); %QPSK調(diào)制s1 = sigexpand(d1,fc*N_sample/2);s2 = sigexpand(d2,fc*N_sample/2);b1 = conv(s1,gt);b2 = conv(s2,gt);s1 = b1(1:length(s1);s2 = b2(1:length(s2); st_qpsk = s1.*cos(2*pi*fc*t)- s2.*sin(2*pi*fc*t); figure(1);subplot(211); plot(t,st_qpsk);xlabel('t'); ylabel('QPSK信號

33、');title('QPSK信號的形式');axis(0 10 -4 4); Ts=0.2;N_sample=8;dt=Ts/N_sample;N=1000;t=0:dt:(N*N_sample-1)*dt; f,xf=T2F(t,st_qpsk);hf=sinc(f).*exp(-j*pi*f);yf=xf.*hf;t,yt=F2T(f,yf); subplot(212); plotyy(f,abs(hf),f,angle(hf)/pi);xlabel('f'); ylabel('幅頻、相頻特性');title('經(jīng)過指定信道后的信號波形'); M=4;EsN0dB=0:0.5:30;EsN0=10.(EsN0dB/10);Es=1;N0=10.(-EsN0dB/10);sigma=sqrt(N0/2); error=zeros(1,length(EsN0dB);s_data=zeros(1,length(EsN0dB);fo