[交通運(yùn)輸]matlab仿真實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)附程序

1、matlab與通信仿真實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)(下)通信基礎(chǔ)教研室上課時(shí)間： 學(xué)年第 學(xué)期 系 部： 班 級(jí)： 姓 名： 班內(nèi)序號(hào)： 指導(dǎo)教師： 實(shí)驗(yàn)課程成績(jī)： 目 錄實(shí)驗(yàn)一 matlab基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)一成績(jī) 實(shí)驗(yàn)二 繪圖和確知信號(hào)分析實(shí)驗(yàn)8實(shí)驗(yàn)二成績(jī) 實(shí)驗(yàn)三 隨機(jī)信號(hào)與數(shù)字基帶實(shí)驗(yàn)15實(shí)驗(yàn)三成績(jī) 實(shí)驗(yàn)四 模擬調(diào)制實(shí)驗(yàn)24實(shí)驗(yàn)四成績(jī) 實(shí)驗(yàn)五 模擬信號(hào)數(shù)字傳輸實(shí)驗(yàn)（一）32實(shí)驗(yàn)五成績(jī) 實(shí)驗(yàn)六 模擬信號(hào)數(shù)字傳輸實(shí)驗(yàn)（二）41實(shí)驗(yàn)六成績(jī) 實(shí)驗(yàn)七 數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)47實(shí)驗(yàn)七成績(jī) 實(shí)驗(yàn)八 通信系統(tǒng)仿真綜合實(shí)驗(yàn)57實(shí)驗(yàn)八成績(jī) 實(shí)驗(yàn)一 matlab基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膌 了解matlab 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的基本特點(diǎn)，熟悉

2、matlab軟件運(yùn)行環(huán)境l 掌握創(chuàng)建、保存、打開(kāi)m文件及函數(shù)的方法l 掌握變量等有關(guān)概念，具備初步的將一般數(shù)學(xué)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的計(jì)算機(jī)模型并進(jìn)行處理 的能力二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1.在command window里面計(jì)算；，計(jì)算：；，求；，輸入復(fù)數(shù)矩陣；2.建立.m文件，用for循環(huán)語(yǔ)句生成1010的矩陣a：,將a矩陣進(jìn)行水平和垂直翻轉(zhuǎn)得到矩陣b和c。將a矩陣的前5行，5列變成0并賦值給d。3.建立.m文件，隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè)5050的矩陣，元素值為從0到255，要求用0和255對(duì)該矩陣進(jìn)行標(biāo)記，元素值大于128的標(biāo)記為255，元素值小于128的標(biāo)記為0。4.產(chǎn)生一個(gè)均值為2.4方差為0.2大小為34的隨

3、機(jī)矩陣。5.（選做）編寫(xiě)函數(shù)使用0.618搜索法（近似黃金分割法）求給定函數(shù)的極值：搜索法求解的基本過(guò)程：給出a,b，使得t*在a,b中。a,b稱(chēng)為搜索區(qū)間。迭代縮短a,b的長(zhǎng)度。當(dāng)a,b的長(zhǎng)度小于某個(gè)預(yù)設(shè)的值，或者導(dǎo)數(shù)的絕對(duì)值小于某個(gè)預(yù)設(shè)的正數(shù)，則迭代終止。以函數(shù)，作為處理對(duì)象，其中搜索區(qū)間定為0,3,精度定為0.5。 四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告：（調(diào)試好的程序，實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析）1.在command window里面計(jì)算；解：32；解：2.7384e-016，計(jì)算：；解：，求：解：，輸入復(fù)數(shù)矩陣；2.建立.m文件，用for循環(huán)語(yǔ)句生成1010的矩陣a：,將a矩陣進(jìn)行水平和垂直翻轉(zhuǎn)得到矩陣b和c。將a矩陣的

4、前5行，5列變成0并賦值給d。解：% 實(shí)驗(yàn)一的第二個(gè)實(shí)驗(yàn) exp0102.mclear allx=1:10; % 生成1*50的矢量a=x; % 給a矩陣賦第一行元素for i=1:9 a=a;x+i; % 生成余下的49行a矩陣的元素，當(dāng)前行元素是前一行的對(duì)應(yīng)元素加1enda% 水平翻轉(zhuǎn)ab=fliplr(a) % 本句和下一句都可實(shí)現(xiàn)水平翻轉(zhuǎn)b=flipdim(a,2)% 垂直翻轉(zhuǎn)ac=flipud(a) % 本句和下一句都可實(shí)現(xiàn)垂直翻轉(zhuǎn)c=flipdim(a,1)% 將a矩陣的前10行，10列變成0并負(fù)值給da(1:5,1:5)=0d=a學(xué)生程序一：% 學(xué)生程序a=zeros(10);f

5、or i=1:10 for j=1:10 if i=j a(i,j)=2*i-1; else a(i,j)=i+j-1; end endenda學(xué)生程序二：% 學(xué)生程序a=zeros(10);for i=1:10 for j=1:10 a(i,j)= i+j-1; endenda學(xué)生程序三：% 學(xué)生程序b=rot90(a,3)%水平翻轉(zhuǎn)b=rot90(a,1)%垂直翻轉(zhuǎn)學(xué)生程序四：a=ones(10);n=linspace(1,10,10)；for m=1:10a(m,j=n+linspace(1,1,10);end% 學(xué)生程序b=rot90(a,3)%水平翻轉(zhuǎn)b=rot90(a,1)%垂直翻

6、轉(zhuǎn)3.建立.m文件，隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè)1010的矩陣，元素值為從0到255，要求用0和255對(duì)該矩陣進(jìn)行標(biāo)記，元素值大于128的標(biāo)記為255，元素值小于128的標(biāo)記為0。解：% 實(shí)驗(yàn)一的第三個(gè)實(shí)驗(yàn) exp0103.m% 建立.m文件，隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè)5050的矩陣，元素值為從0到255，要求用0和255對(duì)該矩陣進(jìn)行標(biāo)記，% 元素值小于128的標(biāo)記為0。clear alln=5;%a=fix(90-10+1)*rand(n)+10)a=fix(255)*rand(5) % 產(chǎn)生產(chǎn)生一個(gè)5050的，元素值為從0到255隨機(jī)矩陣a=128*ones(n,n) % 產(chǎn)生產(chǎn)生一個(gè)5050的，元素值全為128隨機(jī)矩

7、陣b=aa % 產(chǎn)生產(chǎn)生一個(gè)5050的矩陣，元素值元素值大于128的標(biāo)記為1，元素值小于128的標(biāo)記為0c=a128)% b=find(a128 a(i,j)=255; elseif a(i,j)128 a(i,j)=0; end endendaa = 51.7051 106.7556 128.2173 177.9641 168.3580 179.1987 249.8355 168.6679 57.6172 144.7963 50.6740 215.7865 180.9152 96.4851 87.2025 139.3756 69.2191 72.5242 147.8508 202.5237

8、153.9671 133.9139 109.3676 219.3030 73.8801 113.4445 64.3440 119.6522 193.8931 15.0916 69.4079 51.6751 77.6774 217.6821 87.0044 177.1146 223.3142 16.5192 135.1049 153.7316 50.6976 171.3951 48.3617 151.3585 136.1901 158.4341 188.0130 252.0254 163.3343 12.8185 3.8949 213.7202 49.3249 126.6209 185.4139

9、 202.6794 34.8123 148.6119 53.3127 105.9206 190.4303 5.0081 173.9669 229.4411 78.8690 243.9951 2.9980 107.9915 96.8537 77.7747 113.4996 173.7257 77.2049 209.5154 213.8165 133.2605 227.9440 131.4555 199.7488 222.9636 237.6127 96.7677 138.1268 164.4521 144.8585 224.4363 50.7802 85.1576 173.6157 3.8274

10、 118.8286 212.1080 38.4726 208.5835 94.4555 44.1038 76.1744 110.3912 117.5793 195.8273a = 0 0 255 255 255 255 255 255 0 255 0 255 255 0 0 255 0 0 255 255 255 255 0 255 0 0 0 0 255 0 0 0 0 255 0 255 255 0 255 255 0 255 0 255 255 255 255 255 255 0 0 255 0 0 255 255 0 255 0 0 255 0 255 255 0 255 0 0 0

11、0 0 255 0 255 255 255 255 255 255 255 255 0 255 255 255 255 0 0 255 0 0 255 0 255 0 0 0 0 0 2554.產(chǎn)生一個(gè)均值為2.4方差為0.2大小為34的隨機(jī)矩陣。解：% 實(shí)驗(yàn)一的第四個(gè)實(shí)驗(yàn) exp0104.m% 產(chǎn)生一個(gè)均值為2.4方差為0.2大小為34的隨機(jī)矩陣。% clear allclose alla=2.4+sqrt(0.2)*randn(1000,4)mean(a)var(a)mean（a）= 2.3807 2.4204 2.4079 2.4118var(a)=0.1780 0.2127 0.210

12、0 0.19655.（選做）編寫(xiě)函數(shù)使用0.618搜索法（近似黃金分割法）求給定函數(shù)的極值：搜索法求解的基本過(guò)程：給出a,b，使得t*在a,b中。a,b稱(chēng)為搜索區(qū)間。迭代縮短a,b的長(zhǎng)度。當(dāng)a,b的長(zhǎng)度小于某個(gè)預(yù)設(shè)的值，或者導(dǎo)數(shù)的絕對(duì)值小于某個(gè)預(yù)設(shè)的正數(shù)，則迭代終止。% 學(xué)生程序function f=factor(a,b)t1=a+0.382*(b-a);t2=a+0.618*(b-a);if t13-2*t1+1=t23-2*t2+1 if t2-a=0.5 disp(t1); %break; else factor(a,t2); endelse if b-t1=0.5 disp(t2);

13、%break; else factor(t1,b); endend三、實(shí)驗(yàn)問(wèn)題：1.第一個(gè)實(shí)驗(yàn)的a矩陣是一個(gè)近似奇異的矩陣，因此導(dǎo)致其求逆不確定2.第二個(gè)實(shí)驗(yàn)，將50*50改為10*103.實(shí)驗(yàn)二 繪圖和確知信號(hào)分析實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膌 掌握二維平面圖形的繪制方法，能夠使用這些方法進(jìn)行常用的數(shù)據(jù)可視化處理l 理解周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)的物理意義l 掌握信號(hào)的傅里葉變換及其反變換二、實(shí)驗(yàn)原理1.周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)若一周期信號(hào)，其中為整數(shù)，成為信號(hào)的周期。若周期信號(hào)在一個(gè)周期內(nèi)可積，則可通過(guò)傅里葉級(jí)數(shù)對(duì)該信號(hào)進(jìn)行展開(kāi)。其傅里葉展開(kāi)式如下：，其中，為信號(hào)最小周期；為信號(hào)的基波；為傅里葉展開(kāi)系數(shù)，其

14、物理意義為頻率分量的幅度和相位。2.信號(hào)的傅里葉變換及其反變換對(duì)于非周期信號(hào)，滿(mǎn)足絕對(duì)可積的條件下，可利用傅里葉變換對(duì)其進(jìn)行頻域分析。，其中，稱(chēng)為信號(hào)傅里葉變換，表示了該信號(hào)的頻譜特性。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.二維平面圖形的繪制（任選3個(gè)） 假設(shè)n=12.對(duì)于m=4,5,7,10,在0n2n-1區(qū)間上畫(huà)出,并添上適當(dāng)標(biāo)注。用plot和stem分別繪制該信號(hào)，并比較。 考慮信號(hào),式中=2k/5.給出k=1,2,4,6,用stem畫(huà)出每個(gè)信號(hào)在區(qū)間0n9內(nèi)的圖。利用subplot在同一幅圖上用單獨(dú)的坐標(biāo)軸畫(huà)出全部符號(hào)。 n=6，試畫(huà)出;的圖形。 在0n31內(nèi)畫(huà)出下面每一個(gè)信號(hào)： 。 用stem畫(huà)出信號(hào)定義

15、：y1n=xn-2, y2n=xn+1,y3n=x-n, y4n=x-n+1, 用stem分別畫(huà)出y1y4，并用legend 命令給出圖例。2.設(shè)周期信號(hào)一個(gè)周期的波形為，求該信號(hào)傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)式，并用matlab畫(huà)出傅里葉技術(shù)展開(kāi)后的波形，并通過(guò)展開(kāi)式項(xiàng)數(shù)的變化考察其對(duì)的逼近程度，考察其物理意義。3.設(shè)非周期信號(hào)，求該信號(hào)的傅里葉變換，matlab畫(huà)出傅里葉變換后的頻譜，并對(duì)頻譜進(jìn)行反變換，畫(huà)出的波形。四、實(shí)驗(yàn)程序，實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析1.二維平面圖形的繪制（任選3個(gè)） 假設(shè)n=12.對(duì)于m=4,5,7,10,在0n2n-1區(qū)間上畫(huà)出,并添上適當(dāng)標(biāo)注。用plot和stem分別繪制該信號(hào)，并比較。%

16、 程序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 s=int2str(m(i) title(m= s); stem(n,xn,r);end結(jié)果： 考慮信號(hào),式中=2k/5.給出k=1,2,4,6,用stem畫(huà)出每個(gè)信號(hào)在區(qū)間0n9內(nèi)的圖。利用subplot在同一幅圖上用單獨(dú)的坐標(biāo)軸畫(huà)出全部符號(hào)。程序：k=1,2,3,6;n=0:9;figurefor i=1:length(k) xk=sin(2*pi*k(i)*n/5);

17、 subplot(length(k),1,i) % plot(n,xk);hold on s=int2str(k(i) title(k= s); stem(n,xk,r);end結(jié)果： n=6，試畫(huà)出;的圖形。程序：n=6;n=0:100;xn1=cos(2*pi*n/n)+2*cos(3*pi*n/n);xn2=cos(2*n/n)+2*cos(3*n/n);xn3=cos(2*pi*n/n)+3*sin(5*pi*n/n);figuresubplot(3,1,1)stem(n,xn1);holdplot(n,xn1,r)subplot(3,1,2)stem(n,xn2);holdplot(

18、n,xn2,r)subplot(3,1,3)stem(n,xn3);holdplot(n,xn3,r)結(jié)果： 在0n31內(nèi)畫(huà)出下面每一個(gè)信號(hào)： 。程序：n=0:31;xn1=cos(pi*n/4).*sin(pi*n/4);xn2=cos(pi*n/4).2;xn3=cos(pi*n/8).*sin(pi*n/4);figuresubplot(3,1,1)stem(n,xn1);holdplot(n,xn1,r)subplot(3,1,2)stem(n,xn2);holdplot(n,xn2,r)subplot(3,1,3)stem(n,xn3);holdplot(n,xn3,r)結(jié)果： 用s

19、tem畫(huà)出信號(hào)定義：y1n=xn-2, y2n=xn+1,y3n=x-n, y4n=x-n+1, 用stem分別畫(huà)出y1y4，并用legend 命令給出圖例。程序：function x=xn(t)%方法一%x1=2*ones(1,length(t);%x2=ones(1,length(t);%x3=-1*ones(1,length(t);%x4=3*ones(1,length(t);%x=x1.*(t=0)+x2.*(t=2)+x3.*(t=3)+x4.*(t=4);% 方法二x=zeros(1,length(t);x=2*(t=0)+1*(t=2)+(-1)*(t=3)+3*(t=4);%主

20、程序t= -10 : 10 ;y0=xn(t) ;y1=xn(t-2) ;y2=xn(t+1) ;y3=xn(-t) ;y4=xn(-t+1) ;subplot(511);p=plot(t,y0,k);set(p,linewidth,2);hold on;stem(t,y0,r)xlabel(t);ylabel(x(t);title(原始信號(hào) x(t);grid;subplot(512);p=plot(t,y1,k);set(p,linewidth,2);hold on;stem(t,y1,r)xlabel(t);ylabel(x(t-2);title(第一個(gè)變換);grid;subplot(

21、513);p=plot(t,y2,k);set(p,linewidth,2);hold on;stem(t,y2,r)xlabel(t);ylabel(x(t+1);title(第二個(gè)變換);grid;subplot(514);p=plot(t,y3,k);set(p,linewidth,2);hold on;stem(t,y3,r)xlabel(t);ylabel(x(-t);title(第三個(gè)變換);grid;subplot(515);p=plot(t,y4,k);set(p,linewidth,2);hold on;stem(t,y4,r)xlabel(t);ylabel(x(-t+1)

22、;title(第四個(gè)變換);grid;2.設(shè)周期信號(hào)一個(gè)周期的波形為，求該信號(hào)傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)式，并用matlab畫(huà)出傅里葉技術(shù)展開(kāi)后的波形，并通過(guò)展開(kāi)式項(xiàng)數(shù)的變化考察其對(duì)的逼近程度，考察其物理意義。程序：% 實(shí)驗(yàn)二 exp0302.m% 設(shè)周期信號(hào)一個(gè)周期的波形為f(t)=1,|t|tao/2,f(t)=0,其他，求該信號(hào)傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)式，% 并用matlab畫(huà)出傅里葉技術(shù)展開(kāi)后的波形，并通過(guò)展開(kāi)式項(xiàng)數(shù)的變化考察其對(duì)% 的逼近程度，考察其物理意義。clear all;n=100;% 取展開(kāi)式的項(xiàng)數(shù)為2n+1項(xiàng)t=1;% 周期信號(hào)的周期tao=0.5; % 脈寬tao為0.5fs=1/t;% 基

23、頻n_sample=128;% 為了畫(huà)波形，設(shè)置每個(gè)周期的采樣點(diǎn)數(shù)dt=t/ n_sample;% 時(shí)間分辨率t=0:dt:10*t-dt;% 為10個(gè)周期的波形，準(zhǔn)備時(shí)間軸n=-n:n;% 展開(kāi)項(xiàng)的自變量n，從-n到n，共2n+1項(xiàng)fn=sinc(tao*n/t)/t; % 求傅立葉系數(shù)fn(n+1)=0;% 大于n的項(xiàng)f(n+1)為0ft=zeros(1,length(t);% 取一個(gè)長(zhǎng)度與t相同的全0矢量for m=-n:n% 求(2-1)式共2n+1項(xiàng)的和，來(lái)近似f(t)ft=ft+fn(m+n+1)*exp(j*2*pi*m*fs*t) ;% fn是一個(gè)數(shù)組，其序號(hào)是從1開(kāi)始的，到%

24、 2n1結(jié)束， % 故該語(yǔ)句中為fn(m+n+1) % 而當(dāng)n=0時(shí)，fn=0，在數(shù)組中的位置% 為第n+1個(gè)元素，故令fn(n+1)=0endplot(t,ft)3.設(shè)非周期信號(hào)，求該信號(hào)的傅里葉變換，matlab畫(huà)出傅里葉變換后的頻譜，并對(duì)頻譜進(jìn)行反變換，畫(huà)出的波形。程序：close allclear all % 刪除所有工作空間的變量tao=1; % 脈寬tao_sample=512; % 為了畫(huà)波形，在脈寬內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)%n_sample=30; % 為了畫(huà)波形，在時(shí)間窗內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)dt=tao/ tao_sample; % 時(shí)間分辨率add_zeros=1000;t=(-tao/2-a

25、dd_zeros*dt):dt:tao/2+(add_zeros-1)*dt; % 所有時(shí)間采樣值n_sample=length(t); % 為了畫(huà)波形，在時(shí)間窗內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)t=t(end)-t(1); % 時(shí)間窗的大小st=zeros(1,add_zeros) ones(1,(n_sample-2*add_zeros) zeros(1,add_zeros);% 依據(jù)t將信號(hào)離散化subplot(411); % 設(shè)置3*1的1號(hào)窗plot(t,st); % 在1號(hào)窗中畫(huà)時(shí)間波形axis(-1 1 0 2); % 設(shè)置1號(hào)窗坐標(biāo)軸的范圍xlabel(t);ylabel(s(t); % 標(biāo)出橫軸、

26、縱軸變量subplot(412) ; % 設(shè)置3*1的2號(hào)窗f,sf=t2f(t,st) ; % 求st的fftplot(f,abs(sf) ; % 在2窗中畫(huà)st頻譜sf波形的絕對(duì)值axis(-10 10 0 2); % 設(shè)置2號(hào)窗坐標(biāo)軸的范圍xlabel(f);ylabel(|s(f)|); % 標(biāo)出橫軸、縱軸變量%sff=tao*sinc(f*tao) ; %例6信號(hào)譜sff=tao*(sin(tao*pi*f)./(tao*pi*f) ; %例6信號(hào)譜subplot(413) ; % 設(shè)置3*1的2號(hào)窗plot(f,abs(sff),r) % 在2窗中畫(huà)st頻譜sf波形的絕對(duì)值，用紅色

27、axis(-10 10 0 2); % 設(shè)置2號(hào)窗坐標(biāo)軸的范圍tt,st= f2t_3(f,sf);% 進(jìn)行離散傅立葉反變換，求原始信號(hào)subplot(414) ; % 設(shè)置3*1的3號(hào)窗xlabel(t);ylabel(恢復(fù)的s(t); % 標(biāo)出橫軸、縱軸變量plot(tt,st) ;hold off ;% 在3窗中畫(huà)sf回復(fù)的st波形，關(guān)閉共畫(huà)開(kāi)關(guān)axis(-1 1 0 2);% 標(biāo)出橫軸、縱軸變量結(jié)果：實(shí)驗(yàn)三 隨機(jī)信號(hào)與數(shù)字基帶實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膌 掌握庫(kù)函數(shù)產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)方法l 基帶信號(hào)波形生成和其功率譜密度l 理解采用蒙特卡羅算法仿真的思想二、實(shí)驗(yàn)原理（一）.庫(kù)函數(shù)產(chǎn)生隨機(jī)數(shù) 均勻分布的隨

28、機(jī)數(shù)利用matlab庫(kù)函數(shù)rand產(chǎn)生。rand函數(shù)產(chǎn)生（0，1）內(nèi)均勻分布的隨機(jī)數(shù)，使用方法如下：1）x=rand(m)；產(chǎn)生一個(gè)mm的矩陣，所含元素取值均為在（0，1）內(nèi)均勻分布的隨機(jī)數(shù)。2）x=rand(m，n)；產(chǎn)生一個(gè)mn的矩陣，所含元素取值均為在（0，1）內(nèi)均勻分布的隨機(jī)數(shù)。3）x=rand；產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)數(shù)。4）調(diào)用rand(1,n)給出均值為0.5，功率為1/12=0.083的白噪聲。5）調(diào)用rand(1,n)給出均值為0.5，功率為的白噪聲，現(xiàn)在要均值為0，功率為0.01。 調(diào)整均值：用u(n)減上均值即可；調(diào)整功率：令希望的功率為p，則需要求出常數(shù)a，用a乘u(n)。 高斯分

29、布的隨機(jī)數(shù)randn函數(shù)產(chǎn)生均值為0，方差為1的高斯分布的隨機(jī)數(shù)，使用方法如下：1）x=randn(m)；產(chǎn)生一個(gè)mm的矩陣，所含元素都是均值為0，方差為1的高斯分布的隨機(jī)數(shù)。2）x=randn(m，n)；產(chǎn)生一個(gè)mn的矩陣，所含元素都是均值為0，方差為1的高斯分布的隨機(jī)數(shù)。3）x=randn；產(chǎn)生一個(gè)均值為0，方差為1的高斯分布的隨機(jī)數(shù)。4）調(diào)用randn，生成均值為0，方差為1，服從高斯分布的白噪聲信號(hào)u(n)。調(diào)整均值：用u(n)加上均值即可；調(diào)整功率：令希望的功率為p，則需要求出常數(shù)a，用a乘u(n)。（二）.基帶信號(hào)波形生成和信號(hào)的功率譜密度1).要畫(huà)出完整的基帶信號(hào)波形，每一個(gè)碼元

30、要采 n個(gè)樣。2）信號(hào)的功率譜密度為：。（三）.蒙特卡羅算法蒙特卡羅估計(jì)是指通過(guò)隨機(jī)實(shí)驗(yàn)估計(jì)系統(tǒng)參數(shù)值的過(guò)程。蒙特卡羅算法的基本思想：由概率論可知，隨機(jī)實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是無(wú)法預(yù)測(cè)的，只能用統(tǒng)計(jì)的方法來(lái)描述。故需進(jìn)行大量的隨機(jī)實(shí)驗(yàn)，如果實(shí)驗(yàn)次數(shù)為，以表示事件發(fā)生的次數(shù)。若將發(fā)生的概率近似為相對(duì)頻率，定義為。這樣，在相對(duì)頻率的意義下，事件發(fā)生的概率可以通過(guò)重復(fù)無(wú)限多次隨機(jī)實(shí)驗(yàn)來(lái)求得，即：在二進(jìn)制數(shù)字通信系統(tǒng)中，若是發(fā)送端發(fā)送的總碼元數(shù)，是差錯(cuò)發(fā)生的次數(shù)，則總誤碼率可通過(guò)蒙特卡羅算法計(jì)算。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)利用rand函數(shù)產(chǎn)生54的（0，2）內(nèi)均勻分布的隨機(jī)數(shù)；利用randn函數(shù)產(chǎn)生54的均

31、值為0，方差為2的高斯分布的隨機(jī)數(shù)。2. 利用隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生單極性基帶信號(hào)，每一個(gè)碼元要采 8個(gè)樣值，并畫(huà)出其波形和功率譜密。3.利用蒙特卡羅算法仿真二進(jìn)制基帶通信系統(tǒng)的誤碼率假定通信系統(tǒng)滿(mǎn)足以下條件： 信源輸出的數(shù)據(jù)符號(hào)是相互獨(dú)立和等概的雙極性基帶信號(hào) 發(fā)送端沒(méi)有發(fā)送濾波器，接收端沒(méi)有接收濾波器 信道是加性高斯白噪聲信道數(shù)字基帶信號(hào)傳輸系統(tǒng)模型如圖1所示：圖1 數(shù)字基帶信號(hào)傳輸系統(tǒng)模型當(dāng)時(shí)：最佳判決門(mén)限：，誤碼率：，利用，可得，故可用q函數(shù)表示誤碼率。抽樣判決器輸入信噪比： 抽樣判決器輸入信號(hào)為：為判決器輸入有用信號(hào)電壓，為信道輸入的均值為0，方差為高斯噪聲。通信系統(tǒng)的蒙特卡羅仿真模型如圖2所示

32、。編程實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制基帶通信系統(tǒng)的誤碼率的蒙特卡羅仿真，并和理論誤碼率比較。圖2 通信系統(tǒng)的蒙特卡羅仿真模型四、預(yù)習(xí)報(bào)告：（原理，流程圖，編程思想，基本程序）五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告：（調(diào)試好的程序，實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析）實(shí)驗(yàn)四 模擬調(diào)制實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膌 掌握線(xiàn)性模擬調(diào)制信號(hào)的波形及產(chǎn)生方法；l 掌握線(xiàn)性模擬調(diào)制信號(hào)的頻譜特點(diǎn)；l 掌握線(xiàn)性模擬調(diào)制信號(hào)的解調(diào)方法；l 掌握線(xiàn)性模擬調(diào)制系統(tǒng)的matlab仿真實(shí)現(xiàn)。二、實(shí)驗(yàn)原理1. am調(diào)制am信號(hào)的時(shí)域表示式：頻譜：調(diào)制器模型如圖3所示：圖3 am調(diào)制器模型am的時(shí)域波形和頻譜圖如圖4所示：時(shí)域 頻域圖4 am調(diào)制時(shí)、頻域波形am的調(diào)制效率最高為1/3；其優(yōu)點(diǎn)：可以

33、采用包絡(luò)檢波進(jìn)行解調(diào)，實(shí)現(xiàn)起來(lái)容易；缺點(diǎn)：調(diào)制效率不高。2. dsb-sc調(diào)制dsb信號(hào)的時(shí)域表示式頻譜：dsb的時(shí)域波形和頻譜圖如下：時(shí)域 頻域圖5 dsb調(diào)制時(shí)、頻域波形dsb的相干解調(diào)模型圖：圖6 dsb調(diào)制器模型dsb的調(diào)制效率為100；其優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省了載波功率；缺點(diǎn)：不能用包絡(luò)檢波，需用相干檢波，較復(fù)雜3. ssb調(diào)制ssb信號(hào)的時(shí)域表示式頻譜：分為上邊帶和下邊帶，均為雙邊帶的一半。ssb的調(diào)制效率為100；其優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省發(fā)射功率，而且它所占用的頻帶寬度比am、dsb減少了一半；缺點(diǎn)：調(diào)制實(shí)現(xiàn)起來(lái)困難，解調(diào)需用相干檢波，較復(fù)雜。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（任選一）1.用matlab產(chǎn)生一個(gè)頻率為1hz

34、，振幅為1的余弦信源，設(shè)載波頻率為10hz，a=2。am系統(tǒng)中，當(dāng)相干解調(diào)器輸入信噪比為15db時(shí)，系統(tǒng)各點(diǎn)的波形及其頻譜，并對(duì)調(diào)制信號(hào)和解調(diào)信號(hào)進(jìn)行比較分析。分析比較不同信噪比下的解調(diào)信號(hào)。2.用matlab產(chǎn)生一個(gè)頻率為1hz，振幅為1的余弦信源，設(shè)載波頻率為10hz。dsb-sc系統(tǒng)中，當(dāng)相干解調(diào)器輸入信噪比為15db時(shí)，系統(tǒng)各點(diǎn)的波形及其頻譜，并對(duì)調(diào)制信號(hào)和解調(diào)信號(hào)進(jìn)行比較分析。分析比較不同信噪比下的解調(diào)信號(hào)。3.用matlab產(chǎn)生一個(gè)頻率為1hz，振幅為1的余弦信源，設(shè)載波頻率為10hz。ssb系統(tǒng)中，當(dāng)相干解調(diào)器輸入信噪比為15db時(shí)，系統(tǒng)各點(diǎn)的波形及其頻譜，并對(duì)調(diào)制信號(hào)和解調(diào)信號(hào)

35、進(jìn)行比較分析。分析比較不同信噪比下的解調(diào)信號(hào)。四、預(yù)習(xí)報(bào)告：（原理，流程圖，編程思想，基本程序）五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告：（調(diào)試好的程序，實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析）實(shí)驗(yàn)五 模擬信號(hào)數(shù)字傳輸實(shí)驗(yàn)（一）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膌 掌握低通信號(hào)抽樣定理l 理解13折線(xiàn)a率逐次比較型pcm編碼仿真的思想二、實(shí)驗(yàn)原理1.低通信號(hào)的抽樣定理一個(gè)頻帶為0, fh的低通信號(hào)，可以無(wú)失真地被抽樣速率的抽樣序列所恢復(fù)。2.驗(yàn)證低通信號(hào)的抽樣定理抽樣的過(guò)程是將輸入的模擬信號(hào)與抽樣信號(hào)相乘而得，通常抽樣信號(hào)是一個(gè)周期為ts的周期脈沖信號(hào)，抽樣后得到的信號(hào)稱(chēng)為抽樣序列。理想抽樣信號(hào)定義如下：其中，稱(chēng)為抽樣速率。因此抽樣后的信號(hào)為經(jīng)帶寬為低通濾波器后可恢

36、復(fù)抽樣信號(hào)。3.pcm的基本原理框圖如下圖所示：抽樣是對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行周期性的掃描， 把時(shí)間上連續(xù)的信號(hào)變成時(shí)間上離散的信號(hào)。我們要求經(jīng)過(guò)抽樣的信號(hào)應(yīng)包含原信號(hào)的所有信息， 即能無(wú)失真地恢復(fù)出原模擬信號(hào)， 抽樣速率的下限由抽樣定理確定。 量化是把經(jīng)抽樣得到的瞬時(shí)值進(jìn)行幅度離散，即指定q規(guī)定的電平，把抽樣值用最接近的電平表示。 編碼是用二進(jìn)制碼組表示有固定電平的量化值。實(shí)際上量化是在編碼過(guò)程中同時(shí)完成的。4.逐次比較型pcm編碼的產(chǎn)生原因：均勻量化時(shí)其量化信噪比隨信號(hào)電平的減小而下降。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因就是均勻量化時(shí)的量化級(jí)間隔為固定值，而量化誤差不管輸入信號(hào)的大小均在(-/2, /2)內(nèi)變化。故

37、大信號(hào)時(shí)量化信噪比大，小信號(hào)時(shí)量化信噪比小。對(duì)于語(yǔ)音信號(hào)來(lái)說(shuō)，小信號(hào)出現(xiàn)的概率要大于大信號(hào)出現(xiàn)的概率，這就使平均信噪比下降。同時(shí)，為了滿(mǎn)足一定的信噪比輸出要求，輸入信號(hào)應(yīng)有一定范圍(即動(dòng)態(tài)范圍)， 由于小信號(hào)信噪比明顯下降，也使輸入信號(hào)范圍減小。要改善小信號(hào)量化信噪比，可以采用量化間隔非均勻的方法，即非均勻量化。壓擴(kuò)特性曲線(xiàn)有a律壓擴(kuò)特性曲線(xiàn)，其表達(dá)式為工程上使用13折線(xiàn)來(lái)近似a律壓擴(kuò)特性曲線(xiàn)，目的是為了使用逐次比較算法來(lái)提高運(yùn)算速度。5.逐次比較型編碼的編碼方法碼位安排：極性碼 段落碼 段內(nèi)碼m1 m2m3m4 m5m6m7m8其中： 第一位m1 表示量化值的極性正負(fù)。m1=1 代表信號(hào)極性

38、為正 m1=0 代表信號(hào)極性為負(fù)；后面7位分為段落碼和段內(nèi)碼兩部分,用于表示量化值的絕對(duì)值。 m2m3m4為段落碼，分別對(duì)應(yīng)表1段落編碼m5m6m7m8為段內(nèi)碼，分別對(duì)應(yīng)表1pcm編碼的后四位.下表為a律13折線(xiàn)的編碼規(guī)則，輸入的模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)抽樣、量化后，每個(gè)抽樣值編碼成8個(gè)比特的二進(jìn)制碼組，如表1所示。表1 a律pcm編碼三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.利用matlab軟件驗(yàn)證低通抽樣定理若低通信號(hào)為，則完成畫(huà)出該低通信號(hào)的波形；畫(huà)出抽樣速率為的抽樣序列，畫(huà)出抽樣后的信號(hào)波形；畫(huà)出經(jīng)低通濾波器恢復(fù)的波形。2.設(shè)輸入一個(gè)樣值x-2048，+2048，對(duì)x進(jìn)行a律pcm編碼。要求編寫(xiě)成函數(shù)，該函數(shù)輸入變量為樣值

39、，輸出變量為a律13折線(xiàn)逐次比較的八位pcm編碼，設(shè)碼元寬度為1，畫(huà)出其波形。四、預(yù)習(xí)報(bào)告：（原理，流程圖，編程思想，基本程序）五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告：（調(diào)試好的程序，實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析）實(shí)驗(yàn)六 模擬信號(hào)數(shù)字傳輸實(shí)驗(yàn)（二）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膌 掌握13折線(xiàn)a律逐次比較型pcm編，譯碼原理二、實(shí)驗(yàn)原理參見(jiàn)實(shí)驗(yàn)五模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸仿真（一）實(shí)驗(yàn)原理部分三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容輸入信號(hào)，對(duì)該信號(hào)進(jìn)行采樣，要求符合低通采樣定理，然后將采樣信號(hào)進(jìn)行非均勻量化，對(duì)每個(gè)樣值的量化結(jié)果利用模擬信號(hào)數(shù)字傳輸?shù)姆抡妫ㄒ唬┧帉?xiě)的編碼函數(shù)進(jìn)行pcma律13折線(xiàn)編，譯碼。（1） 畫(huà)出原始模擬信號(hào)的波形（2） 畫(huà)出編碼結(jié)果的波形（3） 試編寫(xiě)程序?qū)⒕?/p>

40、碼結(jié)果進(jìn)行譯碼并通過(guò)低通濾波器來(lái)恢復(fù)模擬信號(hào)，對(duì)恢復(fù)的信號(hào)與原始模擬信號(hào)進(jìn)行比較分析。四、預(yù)習(xí)報(bào)告：（原理，流程圖，編程思想，基本程序）五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告：（調(diào)試好的程序，實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析）實(shí)驗(yàn)七 數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膌 掌握數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)的仿真過(guò)程l 掌握數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)誤碼率仿真分析方法二、實(shí)驗(yàn)原理數(shù)字頻帶信號(hào)通常也稱(chēng)為數(shù)字調(diào)制信號(hào)，其信號(hào)頻譜通常是帶通型的，適合于在帶通型信道中傳輸。數(shù)字調(diào)制是將基帶數(shù)字信號(hào)變換成適合帶通型信道傳輸?shù)囊环N信號(hào)處理方式，正如模擬通信一樣，可以通過(guò)對(duì)基帶信號(hào)的頻譜搬移來(lái)適應(yīng)信道特性，也可以采用頻率調(diào)制、相位調(diào)制的方式來(lái)達(dá)到同樣的目的。1.調(diào)制過(guò)程1）2ask如果將二進(jìn)制碼元“0”對(duì)應(yīng)信號(hào)0，“1”對(duì)應(yīng)信號(hào)，則2ask信號(hào)可