通信原理matlab仿真.doc

通信原理仿真报告 姓 名： 学 号： 20101001718 指导老师： 赵 娟 班 号： 075102 中国地质大学(武汉)机械与电子信息学院2013 年 4 月 姓名： 联系方式： 学号： 可用于抽查的时间段： 班级： 1. 题目 用Matlab产生等概率的四进制信源， （1）画出4ASK信号波形及其功率谱 （2）设接收端输入信号信噪比为15dB，画出相干解调后的信号波形及其功率谱，并与原波形比较。 2. 解题思路(可文字说明，也可画框图说明) 1 .振幅键控是正弦载波的幅度随数字基带信号而变化的数字调制。四进制符号序列可表示为：其中: Ts是四进制基带信号时间间隔,g(t)是持续时间为Ts的矩形脉冲: 则四进制振幅键控信号可表示为 2 .4ASK信号相干解调框图如下：输入带通滤波器相乘器低通滤波器抽样判决器定时脉冲 3. 代码(有详细注释) clear all;close all;A=1;fc = 2; %设定载波频率2HzN_sample = 50;%插入点数为2*50-1N = 50;%考察的码元个数Ts = 1;%码元周期dt = Ts/fc/N_sample; %波形采样间隔t = 0:dt:N*Ts-dt;Lt = length(t);%产生四进制信源d =rand(1,N);d1=floor(d*4);dd = sigexpand(d1,fc*N_sample);gt = ones(1,fc*N_sample); %NRZ波形d_NRZ = conv(dd,gt);%基带信号d_NRZ=dd*gt(t-nTs)ht = A*cos(2*pi*fc*t);%载波s_4ask = d_NRZ(1:Lt).*ht; %进行4ASK调制%4ASK信号s_4ask=dd*gt(t-nTs)*Acos(2*pi*fc*t)figure(1)subplot(2,2,1);plot(t,d_NRZ(1:length(t);axis(0 20 0 4); ylabel(输入信号);subplot(2,2,2);plot(t,s_4ask);axis(0 20 -4 4); ylabel(4ASK);f, s_4askf=T2F(t,s_4ask);subplot(2,2,3);plot(f,10*log10(abs(s_4askf).2/Ts);axis(-10 10 -20 40); ylabel(4ASK功率谱密度);%加噪t4ask=awgn(s_4ask,15);%在信号s_4ask中加入高斯白噪声,信噪比15dB。subplot(2,2,4);plot(t,t4ask)axis(0 20 -4 4); ylabel(加噪4ASK);%相干解调后通过低通滤波器tt4ask=2*t4ask.*cos(2*pi*fc*t);%相干解调f, tt4askf=T2F(t,tt4ask);B=2/Ts;%B=2*fs,fs=N/T,T=N*Tst st=lpf(f,tt4askf,B);%低通figure(2)subplot(2,2,1)plot(t,tt4ask);axis(0 20 0 8); xlabel(相干解调输出信号);subplot(2,2,2)plot(t,st);axis(0 20 0 4); xlabel(通过低通滤波后信号);%抽样判决for k=1:floor(length(st)/(2*N_sample) TT4ask(k)=floor(st(k+(k-1)*(2*N_sample)+N_sample)+0.5); %在每个码元中间抽一次样，得到的值四舍五入endtt= sigexpand(TT4ask,fc*N_sample);gtt = ones(1,fc*N_sample); %NRZ波形tt_NRZ = conv(tt,gtt);subplot(2,2,3)plot(t,tt_NRZ(1:length(t);axis(0 20 0 4); ylabel(抽样判决后信号); f, stf=T2F(t,tt_NRZ);subplot(2,2,4) plot(f,10*log10(abs(stf).2/Ts);axis(-10 10 -20 40); ylabel(输入信号功率谱密度);%T2F函数function f, sf=T2F(t, st)% This is a function using the FFT function to calculate a signals Fourier% Translation% Input is the time and the signal vectors, the length of time must greater% than 2% Output is the frequency and the signal spectrumdt=t(2)-t(1);T=t(end);df=1/T;N=length(st);f=-N/2*df:df:N/2*df-df;sf=fft(st);sf=T/N*fftshift(sf);end%F2T函数function t, st=F2T(f, sf)% This function calculate the time signal using ifft function for the input% signals spectrumdf=f(2)-f(1);Fmx=f(end)-f(1)+df;dt=1/Fmx;N=length(sf);T=dt*N;% t=-T/2:dt:T/2-dt;t=0:dt:T-dt;sff=fftshift(sf);st=Fmx*ifft(sff);end%lpf函数function t st=lpf(f,sf,B)%This function filter an input data using a lowpass filter%Inputs: f: frequency samples% sf: input data spectrum samples% B: lowpasss bandwidth with a rectangle lowpass%Outputs: t: time samples% st: output datas time samplesdf = f(2)-f(1);T = 1/df;hf = zeros(1,length(f);bf = -floor( B/df ): floor( B/df ) + floor( length(f)/2 );hf(bf)=1;yf=hf.*sf;t,st=F2T(f,yf);st = real(st);end% sigexpand函数functionout=sigexpand(d,M)N=length(d);out=zeros(M,N);out(1,:)=d;out=reshape(out,1,M*N);4. 运行结果 5. 结果分析 输入基带信号的直流分量最大，经4ASK调制后载波频率分量占主要成分，故4ASK信号的功率谱密度在f=2Hz出现峰值。将加噪后的4ASK信号进行相干解调后通过低通滤波后得到的信号发生明显失真，通过对失真的信号抽样判决后很好的恢复出原基带信号。6. 解题体会(包括学号尾数对应题目的解题体会，也包括平时上机解题体会) 这道题目主要考察用matlab产生四进制基带信号的方法，4ASK调制与解调过程，数字滤波器的设计和常用函数的熟悉程度。根据公式，结合老师课上讲解，按照信号产生，调制，解调和抽样判决的流程分模块编程，事半功倍。但由于对有些细节把握不清，也常得到错误的结果。比如在相干解调时只与载波相乘，而不是与2倍的载波信号相乘，判决得到的结果只是二进制（只有0和1值）信号，显然与输入的四进制基带信号不符；在对解调后的信号进行抽样判决时要在码元中间进行抽样，在两边抽样会引起误码和时延。matlab强大的画图能力可以让我们直观的看到幅度调制后信号振幅的变化和频谱的搬移，加深了对4ASK调制方式的理解。 第一次上机编程：实现两个信号的卷积考察信号的表示，根据卷积长度的特点确定t的取值范围；模拟普丰投针法中只要产生一行在0，d均匀分布的随机数，再统计满足ylsin的个数计算概率P；习题三考察AM，DSB，SSB调制的方法，matlab提供的系统函数hilbert()要经过简单变换才能实现希尔伯特变换，只要熟悉公式编程比较容易。 第二次上机编程：QPSK的调制与解调考察M进制序列的产生，QPSK调制，对接收信号抽样判决和误码率的计算，在信噪比较高时循环次数较多。低通信号的抽样和恢复考察模拟信号的数字化，抽样定理和信号重建过程。由于要满足抽样定理，需要在码元之间插入若干零值，同时要注意卷积结果长度扩展。 第三次上机编程：考察PCM编译码过程，依次对信号进行抽样，量化，查