通信对抗原理大作业.doc

通信对抗原理大作业题目：第五题、第八题学院：电子工程学院专业：信息对抗技术 学号姓名：题目五通信信号瞬时参数仿真。仿真模拟通信信号或者数字通信信号两种以上，基于希尔伯特变化方法，分析不同通信信号的瞬时包络、瞬时相位、瞬时频率、瞬时谱。画出信号的瞬时参数波形。根据题目要求在此选择2ASK和2PSK两种数字信号，利用希尔伯特变化方法获取信号的瞬时包络，瞬时相位，瞬时频率，瞬时谱并给出仿真截图。1、2ASK信号仿真对于二进制情况2ASK信号可表示为：其中m(t)是单极性数字基带信号，取值为0和1，码元宽度为，码元速率是，是载波频率。m(t)是复包络瞬时幅度a(t)和瞬时相位（t）分别为：2ASK信号瞬时参数仿真波形截图此次仿真使用的信号参数为：N=150;fc=500;%载波频率Fs=150；%采样频率t=0:1/fs:(N-1)/fs; fb=10;n_dB=150;在仿真过程中为了保证信号的真实性故添加了噪声信号。仿真程序：close all;clear;echo on;%-参数设置-N=150;fc=500;%载波频率fs=150;%采样频率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 number 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(askzerodb,25);sample_ask=reshape(ask_nos_db,n_dB,n/n_dB);ask_noise=sample_ask;%-瞬时特征- askdata=askzerodb;data=(askdata);%第j行所有信号的希尔伯特变化%求信号序列的希尔伯特变换hask=hilbert(data);%求信号序列的希尔伯特变换%求瞬时幅度%a_amplitude=sqrtm(y*y.+hask*hask);a_amplitude=abs(hask);%瞬时幅度figure(2)plot(b);title(瞬时幅度);phi_phase=angle(hask);%求相位修正值c_k(1)=0;%修正相位初始值for i=2:nif i+1n 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;%去卷叠相位phi_uw_phase=phi_phase+c_k;%去卷叠相位%去相位线性分量后真正的瞬时相位phi_NL_phase=phi_uw_phase-2*pi*(1:n)*fc/fs;%去相位线性分量后真正的瞬时相位figure(3)plot(phi_phase);title(瞬时相位);%求瞬时频率f_frequency=1/(2*pi)*diff(phi_uw_phase);%瞬时频率figure(4)plot(f_frequency);title(瞬时频率);信号截图与各瞬时参量截图如下：图1：时域波形和频域波形图2：瞬时振幅波形图3：瞬时相位波形图4：瞬时相位波形从上面四张图可以看出在添加了噪声后以标准的2ASK 信号出现了干扰，振幅是时变函数，瞬时相位受噪声影响不再是常数0，并且瞬时频率也因噪声影响在0附近波动。2、2PSK信号瞬时参数仿真对于二进制情况2PSK信号表示为：其中m（t）是双极性数字基带信号，其取值是-1和+1，码元宽度为Tb，码元速率是Rb=1/Tb,fc是载波频率，Dp频率调制因子。其中瞬时幅度瞬时幅度a(t)和瞬时相位(t)分别为：此次仿真使用的信号参数为：Fc=150;%载波频率Fs=1200;%采样频率为了达到真实仿真效果在仿真过程中添加了高斯白噪声。仿真程序：clc;clear;close all;Fc=150;%载波频率% rb=12500;%码元速率Fs=1200;%采样频率K=1;%The legth of message signalstd_value_db=(0:2:20);std_value=10.(-std_value_db/20);%2PSK调制信号的产生amp_2psk=ones(1,K*10);%产生信息信号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(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;%加性高斯白噪声的方差是0.1,S/N=10dbstd_value2=1;%S/R=0db signal_2psk_noise1=signal_2psk+randn(1,length(signal_2psk)*std_value1;%产生信噪比为10db的有噪信号signal_2psk_noise2=signal_2psk+randn(1,length(signal_2psk)*std_value2;%产生信噪比为0db的有噪信号figure(5);subplot(2,2,1);plot(signal_2psk);title(无噪声信号);axis(0 1000 -1.5 1.5);subplot(2,2,2);plot(signal_2psk_noise1);title(有噪声信号);axis(0 1000 -1.5 1.5);subplot(2,2,3);plot(signal_2psk_noise2);title(有噪声信号);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瞬时特征提取signal=hilbert(signal_2psk_noise(5,:);Amplititude_2psk=abs(signal);%求瞬时幅度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%门限选取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(Amplititude_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; %差分法求瞬时频率endfigure(2);plot(Amplititude_2psk);title(瞬时幅度);figure(3);plot(Phase_2psk2);title(瞬时相位);figure(4);plot(Frequency_2psk);title(瞬时频率);仿真波形截图如下：图5：添加噪声前后信号波形图6：信号瞬时幅度波形图7：信号瞬时相位波形图8：信号瞬时频率波形从上面的仿真过程中可以看出添加了高斯白噪声的2PSK信号的波形与无噪声情况下明显不同。比如振幅因为噪声的影响在0附近波动，而瞬时相位和瞬时频率也因噪声而波动。题目八本文主要介绍通过matlab产生噪声调幅、噪声调频、梳状干扰及锥形音频干扰等四种干扰信号。下面将分别介绍这四种干扰信号。1噪声调幅干扰信号噪声调幅干扰信号的时域表达式为： 其中，调制噪声为零均值，方差为，在区间分布的广义平稳随机过程，为均匀分布，且为与独立的随机变量，为常数。噪声调幅定理：式中，为调制噪声的相关函数。噪声调幅信号的总功率为：它等于载波功率()与调制噪声功率()一半的和。其又可改写为：式中，为载波功率；，为有效调制系数。噪声调幅信号的功率谱可由噪声调幅定理经傅立叶变换求得：式中，为调制噪声的功率谱，第一项代表载波的功率谱，后两项代表调制噪声功率谱的对称平移。仿真程序：%噪声调幅干扰function y=noiseAM(u0,N,wpp); if nargin=0 wpp=0;u0=1; end 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(噪声调制波形); axis(0,0.05e-4,-2,2)subplot(2,2,2), j2=fft(u1);plot(f,10*log10(abs(j2(n+1)*2/N)title(调制噪声功率谱);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(噪声调幅干扰时域波形); axis(0,0.05e-4,-2,2)subplot(2,2,4), J=fft(y);plot(f,10*log10(abs(J(n+1)title(已调波功率谱);仿真结果如下：2噪声调频干扰信号噪声调频干扰信号的时域表达式为：其中，调制噪声为零均值、广义平稳的随机过程，为均匀分布，且与相互独立的随机变量，为噪声调频信号的幅度，为噪声调频信号的中心频率，为调频斜率。式中，为调幅函数的方差，其为式中为的自相关函数，它可由调制噪声的功率谱变换求得。设其具有带限均匀谱，如下式所示：则的功率谱为 式中，为调制噪声的谱宽，为有效调频指数，其中为有效调频带宽。噪声调频信号功率谱的表达式为：当时，由噪声调频信号功率谱表达式可得：当时，由噪声调频信号功率谱表达式可得：仿真程序：%噪声调频干扰function y=noiseFM(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(t1,u1),title(调制噪声波形);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(调制噪声功率谱); 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(噪声调频干扰时域波形)axis(0,0.05e-4,-1.5,1.5)subplot(2,2,4), J=fft(y); plot(f,(abs(J(n+1)title(噪声调频干扰已调波功率谱)仿真结果如下：3梳状干扰如果在某个频带内有多个离散的窄带干扰，形成多个窄带谱峰，则它们被称为梳状谱干扰。其信号表达式为式中，Jn（t）为第n个窄带调幅干扰信号；An（t）为窄带干扰信号的包络，n（t）为干扰信号的相位；n为干扰角频率。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*fs/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/leng