通信對抗原理大作業(yè)

1、通信對抗原理大作業(yè)題目：第五題、第八題學(xué)院：電子工程學(xué)院專業(yè)：信息對抗技術(shù) 學(xué)號姓名：題目五通信信號瞬時參數(shù)仿真。仿真模擬通信信號或者數(shù)字通信信號兩種以上，基于希爾伯特變化方法，分析不同通信信號的瞬時包絡(luò)、瞬時相位、瞬時頻率、瞬時譜。畫出信號的瞬時參數(shù)波形。根據(jù)題目要求在此選擇2ASK和2PSK兩種數(shù)字信號，利用希爾伯特變化方法獲取信號的瞬時包絡(luò)，瞬時相位，瞬時頻率，瞬時譜并給出仿真截圖。1、2ASK信號仿真對于二進(jìn)制情況2ASK信號可表示為：其中m(t)是單極性數(shù)字基帶信號，取值為0和1，碼元寬度為，碼元速率是，是載波頻率。m(t)是復(fù)包絡(luò)瞬時幅度a(t)和瞬時相位（t）分別為：2ASK信號

2、瞬時參數(shù)仿真波形截圖此次仿真使用的信號參數(shù)為：N=150;fc=500;%載波頻率Fs=150；%采樣頻率t=0:1/fs:(N-1)/fs; fb=10;n_dB=150;在仿真過程中為了保證信號的真實性故添加了噪聲信號。仿真程序：close all;clear;echo on;%-參數(shù)設(shè)置-N=150;fc=500;%載波頻率fs=150;%采樣頻率t=0:1/fs:(N-1)/fs; fb=10;n_dB=150;echo off;% Modulated signals.n1=fs/fb; % The number of sample per symbolL=N/n1; % The nu

3、mber of symbolsPN=randsrc(1,L);for k=0:L-1for i=1:n1a(n1*k+i)=PN(k+1);endendfor j=1:Nif a(j)=1b(j)=1;elseb(j)=0;endendy=b.*cos(2*pi*fc*t); % signal of 2ASK askzerodb=y; Y=fft(askzerodb);pyy=Y.*conj(Y);figure(1)subplot(211);plot(askzerodb);subplot(212);plot(pyy);m,n=size(askzerodb)ask_nos_db=awgn(ask

4、zerodb,25);sample_ask=reshape(ask_nos_db,n_dB,n/n_dB);ask_noise=sample_ask;%-瞬時特征- askdata=askzerodb;data=(askdata);%第j行所有信號的希爾伯特變化%求信號序列的希爾伯特變換hask=hilbert(data);%求信號序列的希爾伯特變換%求瞬時幅度%a_amplitude=sqrtm(y*y.+hask*hask);a_amplitude=abs(hask);%瞬時幅度figure(2)plot(b);title('瞬時幅度');phi_phase=angle(h

5、ask);%求相位修正值c_k(1)=0;%修正相位初始值for i=2:nif i+1>n break;endif phi_phase(i)-phi_phase(i-1)>pic_k(i)=c_k(i-1)-2*pi;elseif phi_phase(i)-phi_phase(i+1)>pic_k(i)=c_k(i-1)+2*pi;else c_k(i)=c_k(i-1);endendc_k(n)=phi_phase(n);c_k;%去卷疊相位phi_uw_phase=phi_phase+c_k;%去卷疊相位%去相位線性分量后真正的瞬時相位phi_NL_phase=phi_

6、uw_phase-2*pi*(1:n)*fc/fs;%去相位線性分量后真正的瞬時相位figure(3)plot(phi_phase);title('瞬時相位');%求瞬時頻率f_frequency=1/(2*pi)*diff(phi_uw_phase);%瞬時頻率figure(4)plot(f_frequency);title('瞬時頻率');信號截圖與各瞬時參量截圖如下：圖1：時域波形和頻域波形圖2：瞬時振幅波形圖3：瞬時相位波形圖4：瞬時相位波形從上面四張圖可以看出在添加了噪聲后以標(biāo)準(zhǔn)的2ASK 信號出現(xiàn)了干擾，振幅是時變函數(shù)，瞬時相位受噪聲影響不再是常數(shù)0

7、，并且瞬時頻率也因噪聲影響在0附近波動。2、2PSK信號瞬時參數(shù)仿真對于二進(jìn)制情況2PSK信號表示為：其中m（t）是雙極性數(shù)字基帶信號，其取值是-1和+1，碼元寬度為Tb，碼元速率是Rb=1/Tb,fc是載波頻率，Dp頻率調(diào)制因子。其中瞬時幅度瞬時幅度a(t)和瞬時相位(t)分別為：此次仿真使用的信號參數(shù)為：Fc=150;%載波頻率Fs=1200;%采樣頻率為了達(dá)到真實仿真效果在仿真過程中添加了高斯白噪聲。仿真程序：clc;clear;close all;Fc=150;%載波頻率% rb=12500;%碼元速率Fs=1200;%采樣頻率K=1;%The legth of message sig

8、nalstd_value_db=(0:2:20);std_value=10.(-std_value_db/20);%2PSK調(diào)制信號的產(chǎn)生amp_2psk=ones(1,K*10);%產(chǎn)生信息信號amp_2psk_mod=ones(1,32*length(amp_2psk);pha_2psk_bias=randint(1,K*10);pha_2psk_bias1_mod=zeros(1,32*length(pha_2psk_bias);for i=1:length(pha_2psk_bias)pha_2psk_bias1_mod(:,(i*32)-31):i*32)=pha_2psk_bias

9、(i)*ones(1,32);endcar_2psk_mod=zeros(1,length(pha_2psk_bias1_mod);for i=1:length(pha_2psk_bias1_mod)car_2psk_mod(i)=cos(i-1)*2*pi*Fc/Fs-pi/2+pi*pha_2psk_bias1_mod(i);endsignal_2psk=amp_2psk_mod.*car_2psk_mod;std_value1=0.3162;%加性高斯白噪聲的方差是0.1,S/N=10dbstd_value2=1;%S/R=0db signal_2psk_noise1=signal_2p

10、sk+randn(1,length(signal_2psk)*std_value1;%產(chǎn)生信噪比為10db的有噪信號signal_2psk_noise2=signal_2psk+randn(1,length(signal_2psk)*std_value2;%產(chǎn)生信噪比為0db的有噪信號figure(5);subplot(2,2,1);plot(signal_2psk);title('無噪聲信號');axis(0 1000 -1.5 1.5);subplot(2,2,2);plot(signal_2psk_noise1);title('有噪聲信號');axis(0

11、 1000 -1.5 1.5);subplot(2,2,3);plot(signal_2psk_noise2);title('有噪聲信號');axis(0 1000 -1.5 1.5);signal_2psk_noise=zeros(length(std_value),length(signal_2psk);for i=1:length(std_value)signal_2psk_noise(i,:)=signal_2psk+randn(1,length(signal_2psk)*std_value(i);end%2PSK瞬時特征提取signal=hilbert(signal_

12、2psk_noise(5,:);Amplititude_2psk=abs(signal);%求瞬時幅度Phase_2psk_un=angle(signal);C(1)=0;for i=2:length(Amplititude_2psk)if Phase_2psk_un(i)-Phase_2psk_un(i-1)>1*pi%門限選取1.5*piC(i)=C(i-1)-2*pi;elseif Phase_2psk_un(i-1)-Phase_2psk_un(i)>1*piC(i)=C(i-1)+2*pi;else C(i)=C(i-1);end endfor i=1:length(Am

13、plititude_2psk)Phase_2psk(i)=Phase_2psk_un(i)+C(i);endfor i=1:length(Amplititude_2psk)Phase_2psk2(i)=Phase_2psk(i)-2*pi*Fc*(i-1)/Fs ;endfor i=1:length(Amplititude_2psk)-1Frequency_2psk(i)=1/(2*pi)*(Phase_2psk2(i+1)-Phase_2psk2(i)*Fs; %差分法求瞬時頻率endfigure(2);plot(Amplititude_2psk);title('瞬時幅度')

14、;figure(3);plot(Phase_2psk2);title('瞬時相位');figure(4);plot(Frequency_2psk);title('瞬時頻率');仿真波形截圖如下：圖5：添加噪聲前后信號波形圖6：信號瞬時幅度波形圖7：信號瞬時相位波形圖8：信號瞬時頻率波形從上面的仿真過程中可以看出添加了高斯白噪聲的2PSK信號的波形與無噪聲情況下明顯不同。比如振幅因為噪聲的影響在0附近波動，而瞬時相位和瞬時頻率也因噪聲而波動。題目八本文主要介紹通過matlab產(chǎn)生噪聲調(diào)幅、噪聲調(diào)頻、梳狀干擾及錐形音頻干擾等四種干擾信號。下面將分別介紹這四種干擾信號

15、。1噪聲調(diào)幅干擾信號噪聲調(diào)幅干擾信號的時域表達(dá)式為： 其中，調(diào)制噪聲為零均值，方差為，在區(qū)間分布的廣義平穩(wěn)隨機(jī)過程，為均勻分布，且為與獨立的隨機(jī)變量，為常數(shù)。噪聲調(diào)幅定理：式中，為調(diào)制噪聲的相關(guān)函數(shù)。噪聲調(diào)幅信號的總功率為：它等于載波功率()與調(diào)制噪聲功率()一半的和。其又可改寫為：式中，為載波功率；，為有效調(diào)制系數(shù)。噪聲調(diào)幅信號的功率譜可由噪聲調(diào)幅定理經(jīng)傅立葉變換求得：式中，為調(diào)制噪聲的功率譜，第一項代表載波的功率譜，后兩項代表調(diào)制噪聲功率譜的對稱平移。仿真程序：%噪聲調(diào)幅干擾function y=noiseAM(u0,N,wpp); if nargin=0 wpp=0;u0=1; end

16、fj=35e6;fs=4*fj; Tr=520e-6; t1=0:1/fs:3*Tr-1/fs; N=length(t1); u=wgn(1,N,wpp); df1=fs/N;n=0:N/2;f=n*df1; wp=10e6; ws=14e6; rp=1; rs=60; n1,wn1=buttord(wp/(fs/2),ws/(fs/2),rp,rs); b,a=butter(n1,wn1); u1=filter(b,a,u); p=0.1503*mean(u1.2) ;figuresubplot(2,2,1),plot(t1,u1),title('噪聲調(diào)制波形'); axis

17、(0,0.05e-4,-2,2)subplot(2,2,2), j2=fft(u1);plot(f,10*log10(abs(j2(n+1)*2/N)title('調(diào)制噪聲功率譜');rand('state', 0); y=(u0+u1).*cos(2*pi*fj*t1+2); p=(1/N)*sum(y.2);subplot(2,2,3), plot(t1,y),title('噪聲調(diào)幅干擾時域波形'); axis(0,0.05e-4,-2,2)subplot(2,2,4), J=fft(y);plot(f,10*log10(abs(J(n+1)

18、title('已調(diào)波功率譜');仿真結(jié)果如下：2噪聲調(diào)頻干擾信號噪聲調(diào)頻干擾信號的時域表達(dá)式為：其中，調(diào)制噪聲為零均值、廣義平穩(wěn)的隨機(jī)過程，為均勻分布，且與相互獨立的隨機(jī)變量，為噪聲調(diào)頻信號的幅度，為噪聲調(diào)頻信號的中心頻率，為調(diào)頻斜率。式中，為調(diào)幅函數(shù)的方差，其為式中為的自相關(guān)函數(shù)，它可由調(diào)制噪聲的功率譜變換求得。設(shè)其具有帶限均勻譜，如下式所示：則的功率譜為 式中，為調(diào)制噪聲的譜寬，為有效調(diào)頻指數(shù)，其中為有效調(diào)頻帶寬。噪聲調(diào)頻信號功率譜的表達(dá)式為：當(dāng)時，由噪聲調(diào)頻信號功率譜表達(dá)式可得：當(dāng)時，由噪聲調(diào)頻信號功率譜表達(dá)式可得：仿真程序：%噪聲調(diào)頻干擾function y=noise

19、FM(uj,mf,wpp); if nargin=0 uj=1; mf=0.6; wpp=6; endfj=35e6;fs=4*fj;Tr=520e-6; bj=10e6;t1=0:1/fs:3*Tr-1/fs; N=length(t1);u=wgn(1,N,wpp); df1=fs/N;n=0:N/2;f=n*df1; wp=10e6;ws=13e6; rp=1; rs=60; Nn,wn=buttord(wp/(30e6/2),ws/(30e6/2),rp,rs); b,a=butter(Nn,wn); u1=filter(b,a,u); figuresubplot(2,2,1),plot

20、(t1,u1),title('調(diào)制噪聲波形');axis(0,0.05e-4,-6,6)subplot(2,2,2),j2=fft(u1); plot(f,10*log10(abs(j2(n+1)*2/N)title('調(diào)制噪聲功率譜'); i=1:N-1;ss=cumsum(0 u1(i)ss=ss*Tr/N; y=uj*cos(2*pi*fj*t1+2*pi*mf*bj*ss+100);p=(1/N)*sum(y.2)subplot(2,2,3), plot(t1,y),title('噪聲調(diào)頻干擾時域波形')axis(0,0.05e-4,-1

21、.5,1.5)subplot(2,2,4), J=fft(y); plot(f,(abs(J(n+1)title('噪聲調(diào)頻干擾已調(diào)波功率譜')仿真結(jié)果如下：3梳狀干擾如果在某個頻帶內(nèi)有多個離散的窄帶干擾，形成多個窄帶譜峰，則它們被稱為梳狀譜干擾。其信號表達(dá)式為式中，Jn（t）為第n個窄帶調(diào)幅干擾信號；An（t）為窄帶干擾信號的包絡(luò)，n（t）為干擾信號的相位；n為干擾角頻率。仿真程序：n=randn(1,10e3)； J=0; fp=0.98*10e5; fs=0.99*10e5; Fs=3*10e5; fj=100*10e5; wp=2*pi*fp/Fs; ws=2*pi*f

22、s/Fs; rs=40; B=ws-wp; beta=0.5842*(rs-21)0.4+0.07886*(rs-21); N=ceil(rs-8)/2.285/B); wc=(wp+ws)/2/pi; h=fir1(N,wc,kaiser(N+1,beta); H=fft(h); w=0:2*pi/length(H):2*pi-2*pi/length(H); s=conv(n,h); s=s/max(abs(s); t=0:1/(2*fj):length(s)/(2*fj)-1/(2*fj); A=1.3*zeros(1,length(s); dealt=50*10e5; for i=1:4 S=(A+s).*cos(2*pi*fj*t); fj=fj+dealt; J=J+S; end f=0:length(J)-1*2*fj/length(J); figure(1) plot(t,J) title('時域') xlabel('t'),ylabel('J') f