MATLAB原理及應(yīng)用第八講課件

MATLAB原理及應(yīng)用第八講MATLAB原理及應(yīng)用第八講通信工具箱的功能庫信源性能評估誤碼率分析用戶界面信源編碼

差錯(cuò)控制編碼交織調(diào)制專用濾波器信道均衡器

伽羅瓦域計(jì)算通信工具箱的功能庫信源性能評估誤碼率分析用戶界面信源編碼差1.信源函數(shù)函數(shù)wgn()

函數(shù)wgn()產(chǎn)生高斯白噪聲(WhiteGaussianNoise)。通過wgn()函數(shù)可以產(chǎn)生實(shí)數(shù)形式或復(fù)數(shù)形式的噪聲，噪聲的功率單位可以是dBW（分貝瓦）、dBm（分貝毫瓦）或絕對數(shù)值。其中

1W=0dBW=30dBm

加性高斯白噪聲是最簡單的一種噪聲，它表現(xiàn)為信號圍繞平均值的一種隨機(jī)波動(dòng)過程。加性高斯白噪聲的均值為0，方差表現(xiàn)為噪聲功率的大小。1.信源函數(shù)函數(shù)wgn()wgn()函數(shù)調(diào)用格式y(tǒng)=wgn(m,n,p)

產(chǎn)生m行n列的白噪聲矩陣，p表示輸出信號y的功率（單位：dBW），并且設(shè)定負(fù)載的電阻為1歐姆。wgn()函數(shù)調(diào)用格式y(tǒng)=wgn(m,n,p)wgn(m,n,p,imp)

生成m行n列的白噪聲矩陣，功率為p，指定負(fù)載電阻為imp（單位為：歐姆）。wgn(m,n,p,imp)y=wgn(m,n,p,imp,state)

在計(jì)算加性高斯白噪聲前將隨機(jī)數(shù)重新設(shè)置為state。通過這種方式，MATLAB每次調(diào)用相同的wgn()語句時(shí)都將得到相同的結(jié)果，即，使用相同的隨機(jī)數(shù)，輸出噪聲信號相同，當(dāng)使用不同的隨機(jī)數(shù)時(shí)，輸出的噪聲信號不相同。y=wgn(m,n,p,imp,state)y=wgn(…,powertype)參數(shù)powertype指明了輸出噪聲信號功率p的單位，這些單位可以是dBW、dBm或lineary=wgn(…,outputtype)

參數(shù)outputtype用于指定輸出信號的類型。當(dāng)outputtype被設(shè)置為real時(shí)輸出實(shí)信號，當(dāng)設(shè)為complex時(shí)，輸出信號的實(shí)部和虛部的功率都為p/2。y=wgn(…,powertype)randsrc()函數(shù)函數(shù)randsrc()是根據(jù)給定的數(shù)字表產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)符號矩陣。矩陣中包含的元素是數(shù)據(jù)符號，它們之間相互獨(dú)立。randsrc()函數(shù)的用法為：randsrc產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)標(biāo)量，這個(gè)標(biāo)量是1或-1，且產(chǎn)生1和-1的概率相等。randsrc(m)產(chǎn)生一個(gè)m×m的矩陣，且此矩陣中的元素是等概率出現(xiàn)的1和-1。randsrc(m,n)產(chǎn)生一個(gè)m×n的矩陣，且此矩陣中的元素是等概率出現(xiàn)的1和-1。randsrc()函數(shù)函數(shù)randsrc()是根據(jù)給定的數(shù)字randsrc(m,n,alphabet)產(chǎn)生一個(gè)m×n的矩陣，矩陣中的元素為alphabet中所指定的數(shù)據(jù)符號，每個(gè)符號出現(xiàn)的概率相等且相互獨(dú)立。randsrc(m,n,[alphabet;prob])產(chǎn)生一個(gè)m×n的矩陣，矩陣中的元素為alphabet集合中所指定的數(shù)據(jù)符號，每個(gè)符號出現(xiàn)的概率由prob決定。prob集合中所有數(shù)據(jù)相加必須等于1。randsrc(m,n,alphabet)產(chǎn)生一個(gè)m×n的randint()函數(shù)產(chǎn)生均勻分布的隨機(jī)整數(shù)矩陣

randint()函數(shù)是產(chǎn)生一個(gè)均勻分布的隨機(jī)整數(shù)矩陣。它的使用形式為：randint產(chǎn)生一個(gè)不是0，就是1的隨機(jī)標(biāo)量，且0，1等概率出現(xiàn)。randint(m)產(chǎn)生一個(gè)m×m的整數(shù)矩陣，矩陣中的元素為等概率出現(xiàn)的0和1。randint(m,n)產(chǎn)生一個(gè)m×n的整數(shù)矩陣，矩陣中的元素為等概率出現(xiàn)的0和1。randint()函數(shù)產(chǎn)生均勻分布的隨機(jī)整數(shù)矩陣randirandint(m,n,rg)產(chǎn)生一個(gè)m×n的整數(shù)矩陣，如果rg為0，則產(chǎn)生0矩陣；否則矩陣中的元素是rg所設(shè)定范圍內(nèi)整數(shù)的均勻分布。此范圍是：

(1)[0,rg-1],當(dāng)rg為正整數(shù)時(shí)；

(2)[rg+1,0],當(dāng)rg為負(fù)整數(shù)時(shí)；

(3)從min到max，包括min和max,當(dāng)rg=[min,max]或[max,min]randint(m,n,rg)產(chǎn)生一個(gè)m×n的整數(shù)矩陣，如randerr()產(chǎn)生比特誤差樣本randerr函數(shù)用于測試差錯(cuò)控制編碼，其調(diào)用格式為：out=randerr(m)產(chǎn)生一個(gè)m×m行的二元矩陣，矩陣中的每一行有且只有一個(gè)非零元，且非零元素在每一行中的位置是隨機(jī)的。out=randerr(m,n)產(chǎn)生一個(gè)m×n行的二元矩陣，矩陣中的每一行有且只有一個(gè)非零元，且非零元素在每一行中的位置是隨機(jī)的。randerr()產(chǎn)生比特誤差樣本randerr函數(shù)用于out=randerr(m,n,errors)產(chǎn)生一個(gè)m×n的二元矩陣，矩陣中每一行非零元的個(gè)數(shù)由errors決定，如下：

(1)當(dāng)errors是一個(gè)標(biāo)量時(shí)，每一行非零元的個(gè)數(shù)等于這個(gè)標(biāo)量值。

(2)當(dāng)errors是一個(gè)行向量時(shí)，這個(gè)行向量列出了out矩陣每一行非零元個(gè)數(shù)的可能取值，且取每個(gè)值的概率相等。

(3)當(dāng)errors是一個(gè)行數(shù)為2的矩陣時(shí)，第一行列出了out矩陣每一行非零元個(gè)數(shù)的可能取值，第二行列出了每個(gè)取值的概率。out=randerr(m,n,errors)產(chǎn)生一個(gè)2.信道awgn函數(shù)在輸入信號中疊加一定強(qiáng)度的高斯白噪聲，噪聲的強(qiáng)度由函數(shù)參數(shù)確定，awgn函數(shù)的調(diào)用格式為：y=awgn(x,snr)把加性高斯白噪聲疊加到輸入信號x中。噪聲的強(qiáng)度由信噪比snr（單位為：dB）確定，且這里信號x的強(qiáng)度假定為0dB，則噪聲信號的功率實(shí)際上等于-snrdBW2.信道awgn函數(shù)在輸入信號中疊加一定強(qiáng)度的高斯白噪聲，y=awgn(x,snr,sigpower)語法與上述不同的是指定輸入信號x的功率為sigpower(單位：dBW)y=awgn(x,snr,’measured’)與y=awgn(x,snr)不同的是，在加噪聲之前先計(jì)算出輸入信號的功率。對于向量x，x(i)的功率p(i)=x2(i)，通過p(i)和snr計(jì)算出方差var(i)，最后以x(i)為均值，var(i)為方差計(jì)算出高斯隨機(jī)過程。y=awgn(x,snr,sigpower)語法與上述不同的y=awgn(x,snr,sigpower,state)在計(jì)算加性高斯白噪聲之前，將隨機(jī)數(shù)randint重新設(shè)置為state。通過這種方式MATLAB每次調(diào)用相同語句的時(shí)候都將得到相同的結(jié)果。y=awgn(…,powertype)powertype指明了snr和sigpower的單位，這些單位可以是db，也可以是linear。當(dāng)使用db為單位時(shí)，snr的單位時(shí)dB，sigpower的單位是dBW。如果powertype設(shè)置為linear，snr使用絕對值，sigpower的單位是瓦(watts)。y=awgn(x,snr,sigpower,state)在計(jì)3.調(diào)制與解調(diào)模擬調(diào)制/解調(diào)函數(shù)調(diào)幅或DSB調(diào)頻調(diào)相單邊帶調(diào)制3.調(diào)制與解調(diào)模擬調(diào)制/解調(diào)函數(shù)調(diào)幅或DSB調(diào)頻調(diào)相單邊帶DSB和AM調(diào)制術(shù)語：Fc為載波頻率，F(xiàn)s為采樣頻率y=ammod(x,Fc,Fs)用調(diào)制信號x來調(diào)制頻率為Fc的載波，載波和調(diào)制信號的采樣頻率為Fs，已調(diào)信號y的初始相位為0。此調(diào)制為DSB。y=ammod(x,Fc,Fs,ini_phase)，ini_phase是已調(diào)波y的初始相位。此調(diào)制為DSB。y=ammod(x,Fc,Fs,ini_phase,carramp)，帶有載波分量的雙邊帶信號，因此此調(diào)制為AM。注意：Fs>2(Fc+BW)BW為調(diào)制信號x的帶寬。DSB和AM調(diào)制術(shù)語：Fc為載波頻率，F(xiàn)s為采樣頻率PM（y=Acos[ωct+kpm(t)]）y=pmmod(x,Fc,Fs,phasedev)，用調(diào)制信號x對頻率為Fc的載波進(jìn)行相位調(diào)制，其中采樣頻率Fs>=2Fc，phasedev為調(diào)相靈敏度。y=pmmod(x,Fc,Fs,phasedev,ini_phase)，大體描述與上相同，不同之處是設(shè)置了已調(diào)信號y的初始相位ini_phase。FMy=fmmod(x,Fc,Fs,freqdev)y=fmmod(x,Fc,Fs,freqdev,ini_phase)PM（y=Acos[ωct+kpm(t)]）y=pmmoSSB（單邊帶調(diào)制）y=ssbmod(x,Fc,Fs)，調(diào)制信號x對頻率為Fc的載波進(jìn)行單邊帶調(diào)制，F(xiàn)s為采樣頻率。得到的是下邊帶。y=ssbmod(x,Fc,Fs,ini_phase)，設(shè)定已調(diào)信號的初始相位為ini_phase，得到的是下邊帶。y=ssbmod(x,fc,fs,ini_phase,‘upper’)，與上面不同的是，得到的是上邊帶。SSB（單邊帶調(diào)制）y=ssbmod(x,Fc,Fs)，單通道信號——向量向量中的元素表示對模擬信號進(jìn)行采樣后得到的采樣點(diǎn)的幅值，采樣間隔為1/Fs，例如：fs=1024;t=(1:2fs)/fs;x=sin(2*pi*t);這里的x即為單通道信號。多通道信號——矩陣每列表示一個(gè)通道。如產(chǎn)生兩通道信號，分別為初相等于0和pi/8的兩個(gè)正弦波：Fs=8000;t=[0:.1*Fs]‘/Fs;%注意t進(jìn)行了轉(zhuǎn)置x=[sin(20*pi*t),sin(20*pi*t+pi/8)]單通道信號——向量向量中的元素表示對模擬信號進(jìn)行采樣后得到的數(shù)字調(diào)制/解調(diào)函數(shù)差分相移鍵控頻移鍵控正交振幅調(diào)制相移鍵控偏置正交相移鍵控最小移頻鍵控脈沖振幅調(diào)制數(shù)字調(diào)制/解調(diào)函數(shù)差分相移鍵控頻移鍵控正交振幅調(diào)制相移鍵控偏表示數(shù)字信號為了用數(shù)字調(diào)制來調(diào)制一個(gè)含有M個(gè)數(shù)字符號的數(shù)字信號，此數(shù)字信號用向量表示，其元素值為0到M-1。如數(shù)字信號是八進(jìn)制，表示這種信號用[237105526]'表示數(shù)字信號為了用數(shù)字調(diào)制來調(diào)制一個(gè)含有M個(gè)數(shù)字符號的數(shù)字信fskmod()——FSK調(diào)制函數(shù)y=fskmod(x,M,freq_sep,nsamp)y=fskmod(x,M,freq_sep,nsamp,Fs)y=fskmod(x,M,freq_sep,nsamp,Fs,phase_cont)y=FSKMOD(x,M,freq_sep,nsamp,Fs,phase_cont,symbol_order)參數(shù)M表示調(diào)制過程中使用的頻率的個(gè)數(shù)，這些頻率之間的間隔為freq_sep，nsamp為每個(gè)輸入符號抽樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)，phase_cont用于確定y的相位連續(xù)性，F(xiàn)s為y的采樣頻率，symbol_order確定輸入符號集的編碼方式。fskmod()——FSK調(diào)制函數(shù)y=fskmod(x,對信號進(jìn)行調(diào)制通常是通過使用函數(shù)，如fskmod和ssbmod來完成的，而對于PSK和QAM等調(diào)制可以通過使用調(diào)制解調(diào)對象來完成。調(diào)制解調(diào)器對象是MALAB的一種變量類型，該變量包含了關(guān)于調(diào)制算法的一些信息，如調(diào)制類型的名字、M進(jìn)制數(shù)以及星座映射。用特定的方法來完成一個(gè)特定的工作就可以對此調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行操作。對信號進(jìn)行調(diào)制通常是通過使用函數(shù)，如fskmod和ssbmo調(diào)制解調(diào)器對象的構(gòu)造調(diào)制解調(diào)