Matlab与通信仿真实验报告册答案.doc

1.在Command Window里面计算（1）； (3+5+8)/5*10 ans=32（2）； sin(3*pi)/sqrt(9/5) ans=2.7384e-16（3），计算：； a=1 2 3;4 5 6;7 8 9; b=7 8 9;4 5 6;1 2 3; c=a*b c = 18 24 30 54 69 84 90 114 138 d=a+bd = 8 10 12 8 10 12 8 10 12 e=acWarning: Matrix is close to singular or badly scaled. Results may be inaccurate. RCOND = 1.541976e-018.e = 34.0000 22.0000 62.0000 -50.0000 -23.0000 -100.0000 28.0000 16.0000 56.0000 f=c/bWarning: Matrix is singular to working precision.f = NaN NaN NaN NaN -Inf Inf NaN NaN NaN（4），求；(求矩阵的行列式) a=3 1.2 4;7.5 6.6 3.1;5.4 3.4 6.1; aans = 3.0000 7.5000 5.4000 1.2000 6.6000 3.4000 4.0000 3.1000 6.1000 inv（c）c = 2.1555 0.4555 -1.6449 -2.1040 -0.2393 1.5013 -0.7354 -0.2698 0.7833 det(a)ans = 13.7880（5），输入复数矩阵； z=1+2*i 3+4*i;5+6*i 7+8*i orz=1 3;5 7+2 4;6 8iz = 1.0000 + 2.0000i 3.0000 + 4.0000i 5.0000 + 6.0000i 7.0000 + 8.0000i2.建立.m文件，用for循环语句生成55的矩阵A：,将A矩阵进行水平和垂直翻转得到矩阵B和C。将A矩阵的前3行，3列变成0并赋值给D。 a=zeros(5); for m=1:5 for n=1:5a(m,n)=m+n-1endenda = 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0a = 1 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0a = 1 2 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0a = 1 2 3 4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0a = 1 2 3 4 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0a = 1 2 3 4 5 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0a = 1 2 3 4 5 2 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0a = 1 2 3 4 5 2 3 4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0a = 1 2 3 4 5 2 3 4 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0a = 1 2 3 4 5 2 3 4 5 6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0a = 1 2 3 4 5 2 3 4 5 6 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0a = 1 2 3 4 5 2 3 4 5 6 3 4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0a = 1 2 3 4 5 2 3 4 5 6 3 4 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0a = 1 2 3 4 5 2 3 4 5 6 3 4 5 6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0a = 1 2 3 4 5 2 3 4 5 6 3 4 5 6 7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0a = 1 2 3 4 5 2 3 4 5 6 3 4 5 6 7 4 0 0 0 0 0 0 0 0 0a = 1 2 3 4 5 2 3 4 5 6 3 4 5 6 7 4 5 0 0 0 0 0 0 0 0a = 1 2 3 4 5 2 3 4 5 6 3 4 5 6 7 4 5 6 0 0 0 0 0 0 0a = 1 2 3 4 5 2 3 4 5 6 3 4 5 6 7 4 5 6 7 0 0 0 0 0 0a = 1 2 3 4 5 2 3 4 5 6 3 4 5 6 7 4 5 6 7 8 0 0 0 0 0a = 1 2 3 4 5 2 3 4 5 6 3 4 5 6 7 4 5 6 7 8 5 0 0 0 0a = 1 2 3 4 5 2 3 4 5 6 3 4 5 6 7 4 5 6 7 8 5 6 0 0 0a = 1 2 3 4 5 2 3 4 5 6 3 4 5 6 7 4 5 6 7 8 5 6 7 0 0a = 1 2 3 4 5 2 3 4 5 6 3 4 5 6 7 4 5 6 7 8 5 6 7 8 0a = 1 2 3 4 5 2 3 4 5 6 3 4 5 6 7 4 5 6 7 8 5 6 7 8 9c=flipud(a)c = 5 6 7 8 9 4 5 6 7 8 3 4 5 6 7 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5d=fliplr(a)d = 5 4 3 2 1 6 5 4 3 2 7 6 5 4 3 8 7 6 5 4 9 8 7 6 5 d=a; d(1:3,1:3)=0d = 0 0 0 4 5 0 0 0 5 6 0 0 0 6 7 4 5 6 7 8 5 6 7 8 9建立的m文件a=zeros(5)for m=1:5for n=1:5a(m,n)=m+n-1endendd=a;d(1:3,1:3)=0建立的m文件，存盘时，不能存成1.m。不运行，运行就为1.我存为mydesign.m默认工作目录是work文件夹edit pathdef 改路径最后一句加上cd d:matlabBFile-Set path3.建立.m文件，随机产生一个55的矩阵，元素值为从0到255，要求用0和255对该矩阵进行标记，元素值大于等于128的标记为255，元素值小于128的标记为0。a=255*rand(5);a = 193.2237 180.0418 209.9817 111.8798 124.8899 189.4988 8.1174 177.1813 97.2974 113.6245 100.0179 70.6154 80.8604 195.2068 164.8098 167.1469 11.7737 242.3066 202.7760 180.8880 43.6526 24.7686 8.7838 47.6525 192.4451a=255*rand(5);for i=1:5 for j=1:5if a(i,j)128 a(i,j)=255;else a(i,j)=0end endenda = 0 255 0 255 255 255 0 255 0 0 0 255 255 0 255 255 255 255 0 255 0 255 255 255 04.编写程序使用0.618搜索法（即：近似黄金分割法）求给定函数的极值。搜索法求解的基本过程如下：给出a,b，使得t在a,b中，其中a,b称为搜索区间，通过迭代缩短a,b的长度。当a,b的长度小于某个预设的值，或者导数的绝对值小于某个预设的正数，则迭代终止。以函数作为处理对象，其中搜索区间定为0,3，精度定为0.1。图1-1 程序流程图a=0;b=3;er=0.5;while(1) m=a+0.382*(b-a); n=a+0.618*(b-a); p=m3-2*m+1; q=n3-2*n+1; if p=q if n-aer m break; else b=n; end else if b-mer n break; else a=m; end endendn = 0.8753实验二 绘图和确知信号分析实验1.假设N=12，对于M=4、5、7、10时，在0n2N-1区间使用plot和stem分别绘制信号，并添加适当标注。clc;clear;M=4,5,7,10;N=12;n=0:2*N-1;for i=1:length(M) xn=sin(2*pi*M(i)*n/N); subplot(length(M),1,i) plot(n,xn); hold on; stem(n,xn,r); s=int2str(M(i) title(M= s); endclc,clear;N=12;M=4,5,7,10;n=0:2*N-1;y1=sin(2*pi*M(1)*n/N);y2=sin(2*pi*M(2)*n/N);y3=sin(2*pi*M(3)*n/N);y4=sin(2*pi*M(4)*n/N);subplot(221)plot(n,y1);title(M=4);xlabel(n);ylabel(y1); subplot(222)plot(n,y2);title(M=5);xlabel(n);ylabel(y2);subplot(223)plot(n,y3);title(M=7);xlabel(n);ylabel(y3);subplot(224)plot(n,y4);title(M=10);xlabel(n);ylabel(y4);figuresubplot(221)stem(n,y1);title(M=4);xlabel(n);ylabel(y1); subplot(222)stem(n,y2);title(M=5);xlabel(n);ylabel(y2);subplot(223)stem(n,y3);title(M=7);xlabel(n);ylabel(y3);subplot(224)stem(n,y4);title(M=10);xlabel(n);ylabel(y4);2.设周期信号一个周期0,T的波形为，其中T=1。要求该信号傅里叶级数展开式，用MATLAB画出傅里叶级数展开后的波形，通过展开式项数的变化考察其对的逼近程度，并考察其物理意义。clc,clear;N=3000; T=1; fs=1/T;N_sample=128; dt=1/ N_sample; t=0:dt:10*T-dt; n=-N:N;Fn=sinc(n/2).*exp(-j*n*pi/2)/2; Fn(N+1)=0; ft=zeros(1,length(t); for m=-N:N; ft=ft+Fn(m+N+1)*exp(j*2*pi*m*fs*t); endft=ft+0.5;plot(t,ft)3.设非周期信号，求该信号的傅里叶变换，用MATLAB画出傅里叶变换后信号的频谱，并对频谱进行反变换画出的时域波形。clc,clear;T=1;N_sample=128; dt=1/ N_sample; t=0:dt:T-dt;st=ones(1, N_sample/2), zeros(1, N_sample/2); subplot(311);plot(t,st);axis(0 1 -2 2);xlabel(t);ylabel(s(t);subplot(312) ;f,sf=T2F(t,st) ;plot(f,abs(sf) ;hold on ; axis(-10 10 0 1);xlabel(f);ylabel(|S(f)|);sff=0.5*exp(-j*0.5*pi*f*T).*sinc(f*T*0.5) plot(f,abs(sff),r-);hold off;t,st= F2T (f,sf); subplot(313);plot(t,st);axis(0 1 -2 2);xlabel(t);ylabel(s(t);实验三 随机信号与数字基带实验一、实验目的l 掌握库函数产生随机数方法；l 基带信号波形生成和其功率谱密度；l 理解采用蒙特卡罗算法仿真的思想。二、实验原理1.利用库函数产生随机矩阵（1）服从均匀分布的随机矩阵可以利用MATLAB库函数rand产生，rand函数产生（0,1）内服从均匀分布的随机数，使用方法如下：l x=rand(m)，产生一个mm的矩阵，所含元素取值范围在（0,1）内服从均匀分布的随机矩阵；l x=rand(m，n)，产生一个mn的矩阵，所含元素取值范围在（0,1）内服从均匀分布的随机矩阵；l x=rand，产生一个随机数，取值范围在（0,1）内且服从均匀分布；（2）服从高斯分布的随机矩阵可以用randn函数产生，其均值为0，方差为1使用方法如下：l x=randn(m)；产生一个mm的矩阵，所含元素是均值为0，方差为1且服从高斯分布的随机矩阵。l x=randn(m，n)；产生一个mn的矩阵，所含元素是均值为0，方差为1且服从高斯分布的随机矩阵。l x=randn；产生一个均值为0，方差为1服从高斯分布的随机数。2.基带信号波形生成和信号功率谱密度（1）在绘制数字基带信号波形时，由于信号是随机的0、1序列，因此在绘制波形时需要将码元展宽，可以对每一个码元要采n个样值，形成绘图信号后在进行绘图操作；（2）数字基带信号功率谱密度的为： （3-1）3.蒙特卡罗算法蒙特卡罗估计是指通过随机实验估计系统参数值的过程。蒙特卡罗算法的基本思想有以下描述：由概率论可知，随机实验中实验的结果是无法预测的，只能用统计的方法来描述。故需进行大量的随机实验，如果实验次数为，以表示事件发生的次数。若将发生的概率近似为相对频率，定义为。这样在相对频率的意义下，事件发生的概率可以通过重复无限多次随机实验来求得，即：。在二进制数字通信系统中，若是发送端发送的总码元数，是差错发生的次数，则总误码率可通过蒙特卡罗算法计算。三、实验内容1产生随机矩阵。（1）利用rand函数产生54的在（0,2）内服从均匀分布的随机矩阵；（2）利用rand函数产生54均值为0，方差为0.1，服从均匀分布的随机矩阵；（3）利用randn函数产生54的均值为0，方差为2服从高斯分布的随机矩阵；（4）利用randn函数产生54的均值为2.4，方差为0.2服从高斯分布的随机矩阵。2利用随机数产生单极性基带信号，每一个码元要采8个样值，并画出其波形和功率谱密。3利用蒙特卡罗算法仿真二进制双极性基带通信系统的误码率，假定通信系统满足以下条件：（1）信源输出的数据符号是相互独立和等概的双极性基带信号；（2）发送端没有发送滤波器，接收端没有接收滤波器；（3）信道是加性高斯白噪声信道。数字基带信号传输系统模型如图3-1所示：图3-1 数字基带信号传输系统模型当时最佳判决门限，此时误码率为： （3-2）利用 （3-3） （3-4）可得 （3-5）故可用Q函数表示误码率。抽样判决器输入信噪比抽样判决器输入信号为： （3-6）为判决器输入有用信号电压，为信道输入的均值为0，方差为高斯噪声。通信系统的蒙特卡罗仿真模型如图3-2所示。编程实现二进制基带通信系统的误码率的蒙特卡罗仿真，并和理论误码率比较。图3-2 通信系统的蒙特卡罗仿真模型四、预习报告（原理，流程图，编程思想，基本程序）五、实验报告（调试完成程序，实验结果及分析）实验成绩评定一览表实验记录实验记录全面、准确、细致实验记录较全面、基本无错误实验记录较完整、个别地方有错误实验记录基本完整、无严重错误实验记录有缺失、存在严重错误实验分析实验分析全面、准确、表达流畅实验分析较全面、基本无误、表述清楚实验分析基本正确、个别地方表述不清实验分析无原则性错误、表述不清楚实验分析有缺失、存在严重错误实验成绩实验四 模拟调制实验一、实验目的l 掌握线性模拟调制信号的波形及产生方法；l 掌握线性模拟调制信号的频谱特点；l 掌握线性模拟调制信号的解调方法；l 掌握线性模拟调制系统的MATLAB仿真实现。二、实验原理1.AM调制AM信号的时域表示式为 （4-1）AM信号的频谱为 （4-2）调制器模型如图4-1所示图4-1 AM调制器模型AM的时域波形和频谱如图4-2所示时域 频域图4-2 AM调制时、频域波形2.DSB-SC调制DSB信号的时域表示式为 （4-3）DSB信号的频谱为 （4-4）DSB信号的时域波形和频谱如图4-3所示时域 频域 图4-3 DSB调制时域波形与频谱DSB调制的相干解调模型如图4-4所示图4-4 DSB调制器模型3.SSB调制SSB信号的时域表示式为 （4-5）SSB调制信号的频谱与DSB信号频谱类似，但是只有DSB频谱的一半，分为上边带和下边带。三、实验内容1.用Matlab产生一个频率为1Hz，振幅为1的余弦信源，设载波频率为10Hz，A=2。（1）在AM系统中当相干解调器输入信噪比为15dB时，绘制系统各点的波形及其频谱，并对调制信号和解调信号进行比较分析。（2）分析比较不同信噪比下的解调信号时域波形和频谱。2.用Matlab产生一个频率为1Hz，振幅为1的余弦信源，设载波频率为10Hz。（1）在DSB-SC系统中，当相干解调器输入信噪比为15dB时，绘制系统各点的波形及其频谱，并对调制信号和解调信号进行比较分析。（2）分析比较不同信噪比下的解调信号时域波形和频谱。3.用Matlab产生一个频率为1Hz，振幅为1的余弦信源，设载波频率为10Hz。（1）SSB系统中，当相干解调器输入信噪比为15dB时，绘制系统各点的波形及其频谱，并对调制信号和解调信号进行比较分析。（2）分析比较不同信噪比下的解调信号时域波形和频谱。四、预习报告（原理，流程图，编程思想，基本程序）五、实验报告（调试完成程序，实验结果及分析）实验成绩评定一览表实验记录实验记录全面、准确、细致实验记录较全面、基本无错误实验记录较完整、个别地方有错误实验记录基本完整、无严重错误实验记录有缺失、存在严重错误实验分析实验分析全面、准确、表达流畅实验分析较全面、基本无误、表述清楚实验分析基本正确、个别地方表述不清实验分析无原则性错误、表述不清楚实验分析有缺失、存在严重错误实验成绩实验五 模拟信号数字传输实验（一）一、实验目的l 掌握低通信号抽样定理；l 理解13折线A率逐次比较型PCM编码仿真的思想。二、实验原理1.低通信号的抽样定理一频带限制在Hz内的时间连续信号，若以的速率对等间隔抽样，即：，那么将被所得抽样函数完全确定。2.验证低通信号的抽样定理抽样的过程是将输入的模拟信号与抽样信号相乘而得，通常抽样信号是一个周期为Ts的周期脉冲信号，抽样后得到的信号称为抽样序列。理想抽样信号定义如下： （5-1）其中，称为抽样速率。因此抽样后的信号为 （5-2）经过带宽为低通滤波器后即可恢复原始抽样信号。3PCM的基本原理如图5-1所示：图5-1 PCM的基本原理抽样是对模拟信号进行周期性的扫描，把时间上连续的信号变成时间上离散的信号。这里求经过抽样的信号应包含原信号的所有信息，即能无失真地恢复出原模拟信号，抽样速率的下限由抽样定理确定。量化是把经抽样得到的瞬时值进行幅度离散，即指定Q规定的电平，把抽样值用最接近的电平表示。编码是用二进制码组表示有固定电平的量化值，实际上量化是在编码过程中同时完成的。4.逐次比较型PCM编码（1）均匀量化时其量化信噪比随信号电平的减小而下降。产生这一现象的原因就是均匀量化时的量化级间隔为固定值，而量化误差不管输入信号的大小均在(-/2,/2)内变化。故大信号时量化信噪比大，小信号时量化信噪比小。对于语音信号来说，小信号出现的概率要大于大信号出现的概率，这就使平均信噪比下降。同时，为了满足一定的信噪比输出要求，输入信号应有一定的动态范围，由于小信号信噪比明显下降，也使输入信号范围减小。要改善小信号量化信噪比，可以采用量化间隔非均匀的方法，即非均匀量化。（2）压扩特性曲线用A律压扩特性曲线，工程上使用13折线来近似A律压扩特性曲线，目的是为了使用逐次比较算法来提高运算速度。5.逐次比较型编码的编码方法码位安排：极性码 段落码 段内码M1 M2M3M4 M5M6M7M8 其中：（1）第一位M1表示量化值的极性正负。M1=1代表信号极性为正M1=0代表信号极性为负；后面7位分为段落码和段内码两部分，用于表示量化值的绝对值。（2）M2M3M4为段落码，分别对应表1段落编码。（3）M5M6M7M8为段内码，分别对应表1个PCM编码的后四位。三、实验内容1.利用MATLAB软件验证低通抽样定理，若低通信号为（1）绘制出该低通信号的波形；（2）绘制出抽样速率为的抽样序列，画出抽样后的信号波形；（3）绘制出经低通滤波器恢复的波形。2.设输入一个样值x-2048，+2048，对x进行A律PCM编码。要求编写成函数，该函数输入变量为样值，输出变量为A律13折线逐次比较的八位PCM编码，设码元宽度为1，绘制出其波形。四、预习报告（原理，流程图，编程思想，基本程序）五、实验报告（调试完成程序，实验结果及分析）实验成绩评定一览表实验记录实验记录全面、准确、细致实验记录较全面、基本无错误实验记录较完整、个别地方有错误实验记录基本完整、无严重错误实验记录有缺失、存在严重错误实验分析实验分析全面、准确、表达流畅实验分析较全面、基本无误、表述清楚实验分析基本正确、个别地方表述不清实验分析无原则性错误、表述不清楚实验分析有缺失、存在严重错误实验成绩实验六 模拟信号数字传输实验（二）一、实验目的l 掌握13折线A律逐次比较型PCM编，译码原理。二、实验原理参见实验五模拟信号的数字传输仿真（一）实验原理部分三、实验内容输入信号，对该信号进行采样，要求符合低通采样定理，然后将采样信号进行非均匀量化，对每个样值的量化结果利用模拟信号数字传输的仿真（一）所编写的编码函数进行PCMA律13折线编，译码。（1）绘制出原始模拟信号的波形（2）绘制出编码结果的波形（3）试编写程序将编码结果进行译码并通过低通滤波器来恢复模拟信号，对恢复的信号与原始模拟信号进行比较分析。四、预习报告（原理，流程图，编程思想，基本程序）五、实验报告（调试完成程序，实验结果及分析）实验成绩评定一览表实验记录实验记录全面、准确、细致实验记录较全面、基本无错误实验记录较完整、个别地方有错误实验记录基本完整、无严重错误实验记录有缺失、存在严重错误实验分析实验分析全面、准确、表达流畅实验分析较全面、基本无误、表述清楚实验分析基本正确、个别地方表述不清实验分析无原则性错误、表述不清楚实验分析有缺失、存在严重错误实验成绩实验七 数字频带传输系统实验一、实验目的l 掌握数字频带传输系统调制解调的仿真过程；l 掌握数字频带传输系统误码率仿真分析方法。二、实验原理数字频带信号通常也称为数字调制信号，其信号频谱通常是带通型的，适合于在带通型信道中传输。数字调制是将基带数字信号变换成适合带通型信道传输的一种信号处理方式，正如模拟通信一样，可以通过对基带信号的频谱搬移来适应信道特性，也可以采用频率调制、相位调制的方式来达到同样的目的。1.调制过程（1）2ASK如果将二进制码元“0”对应信号0，“1”对应信号，则2ASK信号可以写成如下表达式 （7-1）， （7-2）可以看到，上式是数字基带信号经过DSB调制后形成的信号。其调制框图如图7-1所示：图7-1 2ASK信号调制框图2ASK信号的功率谱密度为 （7-3）（2）2FSK将二进制码元“0”对应载波，“1”对应载波，则形成2FSK信号，可以写成如下表达式 （7-4）当时，对应的传输信号频率为；当时，对应的传输信号频率为。上式中，、是两个频率波的初相。2FSK也可以写成另外的形式如下： （7-5）其中， （7-6） （7-7）频偏为 （7-8）其实2FSK信号也可以看成是两个不同载波的2ASK信号的叠加 （7-9）当这两项不相关时（如载波之间频率差足够大），它的功率谱密度为 （7-10）（3）2PSK将二进制码元“0”对应相位为的载波，“1”对应载波相位为0的载波，则2PSK信号可以写成如下表达式： （7-11）其中 （7-12） （7-13）其实2PSK的调制框图与2ASK调制相同，只是输入是双极性的信号。2PSK信号的功率谱密度为： （7-14）2解调过程数字频带通信系统相干解调基本框图如图2所示。图7-2 数字频带通信系统相干解调基本框图3.抗噪性能分析二进制数字频带传输系统普通接收机误码率公式如表7-1所示。其中为解调器输入端信噪比。表7-1 二进制数字频带传输系统普通接收机误码率公式调制方式相干解调非相干解调2ASK2FSK2PSK2DPSK三、实验内容1.用Matlab产生独立等概的二进制信源，完成2ASK数字通信系统，并绘制调制解调中信号波形及其功率谱。2.用Matlab产生独立等概的二进制信源，完成2FSK数字通信系统，并绘制调制解调中信