5.数字信号的波形和功率谱分析

1、5.数字信号的波形和功率谱分析一、实验目的1.2.理解基带信号采用矩形脉冲或升余弦滚降波形时的频谱特性。掌握2ASK、4ASK、2PSK、2FSK信号波形和功率谱密度的仿真方法。二、仿真内容：1.2.3.4.基带信号采用不归零矩形脉冲或升余弦滚降波形，分析基带信号的功率谱密度。 基带信号采用不归零矩形脉冲，生成2PSK和4ASK信号的时域波形和功率谱密度。基带信号采用不归零矩形脉冲，生成2FSK信号的时域波形和功率谱密度。基带信号采用不归零矩形脉冲的BPSK信号通过BPF之后的波形三、实验步骤1、基带信号采用矩形脉冲和根号升余弦信号波形时的功率谱，固定信息速率Rb 1【提示：计算功率谱时，使用

2、函数periodogram（使用说明请查询help文档）。由于基带信号的随机性，需要重复产生多次基带信号，计算多次，取平均值！】dt = Ts/N_sample;%计算采样时间间隔 f_max = 1/dt;NFFT = 216;%定义df = f_max / NFFT;%计算频率分辨率 P_signal = 0;变换的点数window = boxcar(length(st_ signal);%定义矩形窗 Nloop = 50;%多次仿真求平均值for ind = 1 : NloopPxx, f = periodogram(signal, window, NFFT, 1/dt); P_sign

3、al = P_signal +Pxx;?;endP_signal = P_signal / Nloop;%取平均%计算功率谱画出二进制不归零矩形脉冲的时域波形和功率谱。a)33基带信号波形1.510.50-0.5-1-1.5-5-4-3-2-1012345基带信号功率谱10.50-5-4-3-2-1012345画出四进制不归零矩形脉冲的时域波形和功率谱。四进制基带信号的产生，可以采用：floor(rand(1,M)*4)*2-3基带信号波形b)20-2-5-4-3-2-1012345基带信号功率谱1050-5-4-3-2-1012345c)画出二进制滚降系数为1的滚降频谱对应的时域波形和功率谱

4、34基带信号波形(滚降系数为1)210-1-2-20-15-10-505101520基带信号功率谱(滚降系数为1)10.50-5-4-3-2-1012345d)画出四进制滚降系数为1的滚降频谱对应的时域波形和功率谱基带信号波形(滚降系数为1)420-2-4-20-15-10-505101520基带信号功率谱(滚降系数为1)1050-5-4-3-2-10123452、基带信号采用不归零矩形脉冲，基带信号的Rb=1,载波频率为8率谱密度。生成2PSK信号的时域波形和功【提示1：单极性码的BPSK相当于双极性码的ASK。但是在调制中，如何确定每个码元周期内有几个周期的载波？用码元宽度和载波的周期！】

5、【提示2：在中做ASK时，需要对基带信号和载波进行采样。基带信号的采样相当于，可以使用rectpulse(data, fs) 将data中的每个元素fs份。】35基带 信号波 形1.510.50-0.5-1-1.5-2-1.5-1-0.500.511.52PSK信 号波形 10-1-2-1.5-1-0.500.511.52基带信号功率谱10.80.60.40.20-15-10-5051015PSK信号功率谱0.20.10-15-10-50510153、基带信号采用不归零矩形脉冲，基带信号的Rb=1,载波频率为8率谱密度。生成4ASK信号的时域波形和功36基带信号波形20-2-4-3-2-101

6、2344ASK信号波形20-2-4-3-2-101234基带信号功率谱1086420-10-8-6-4-202468104ASK信号功率谱210-10-8-6-4-202468104、基带信号采用不归零矩形脉冲，基带信号的Rb=1,载波频率为5和10。生成2FSK信号的时域波形和功率谱密度。【提示：ASK】37基带信号波形210-1-2-2-1.5-1-0.500.511.522FSK信号波形210-1-2-2-1.5-1-0.500.511.522FSK信 号 频 谱2FSK频 谱 (连 续 谱 的 放 大 图 )0.1160.09140.08120.07100.060.0580.0460.

7、0340.0220.0100-10-50510-10-505105、BPSK调制解调矩形基带信号基带信号采用不归零矩形脉冲，生成2PSK信号，将BPSK信号通过通频带为fc-fmfc+fm的带通滤波器，抑制旁瓣；然后与载波相乘并通过低通滤波器，得到解调后的基带信号，绘图并保存，观察与发送基带信号相比发生了什么变化？%设计带通滤波器wc = 2*pi*5/fs, 2*pi*11/fs;%wc = 2*pi*(fc-fm)/fs, 2*pi*(fc+fm)/fs B = fir1(32, wc/pi);s_PSK2 = filter(B,1,s_PSK);%设计低通滤波wc=1.5*2*pi*1/

8、fs;%解调器低通滤波器截止频率，1.5fm(fm=1)lbf_hn16=fir1(16,wc/pi);%低通滤波器系统函数，FIR滤波器s_out = filter(lbf_hn16,1,s_temp);38基带信号波形10-1-5-4-3-2-1012345PSK信号波形10-1-5-4-3-2-1012345经过BPF的PSK信号10-1-5-4-3-2-1012345相干解调器输出的基带信号10-1-5-4-3-2-1012345四、实验思考题：1.2.3.基带信号类型不同时，BPSK信号的频谱不同？分析频谱图，理解不同信号波形的频带利用率。带通滤波器对不同基带信号类型的BPSK信号的

9、解调波形影响？五、提示1.进行BPSK调制时，载波频率fc可取为8Hz，基带信号频率fm可取为1Hz，取样频率fs可取为128Hz。2.由双极性码产生矩形信号的函数：rectpulse(x, nsamp)，其中x：输入双极性序列；nsamp：每个矩形脉冲的抽样点数3.由双极性码产生升余弦滚降特性的基带信号的函数： rcosflt(x, fd, fs, type_flag, r)x：输入信号；fd: 输入信号采样频率(实验中为1)fs：输出信号采样频率(实验中为80)；type_flag：滤波器类型(实验中可为fir) r：滚降系数(实验中为1)4.将0、1信息为A的双极性脉冲的方法（实验中A=1）：x = (d*2-1)*A395.产生方差为var_n的复噪声的方法：n = sqrt(var_n)*(randn(1, N)+j* randn(1, N)6.通常采用累积平均的方法来计算功率谱密度。可以采用FFT求信号频谱，还可以调用t2f函数。7.低通滤波器用下面的函数进行设计： B=fir1(N_order, wc/pi)N_order滤波器阶数；wc截止频率(数字域)，wc = 2*2*pi*fm/fs fm：基带信号频率(Hz)；fs：抽样频率(Hz)；该函数的返回值B即为FIR型LPF的系统函数的系数。8.带通滤波器用下面的函数进行设计： B