通信仿真与实践课程报告

1、中 国 地 质 大 学（武汉）实习报告 课程名称 通信系统仿真与实践 教师姓名 王瑾 专 业 通信工程 班 级 0751 院 系 机械与电子信息学院姓 名 学 号 2013100 1、 第一次实验内容1.设圆柱半径r=1.5，高h=3，求圆柱表面积和体积程序：r=1.5; h=3; s=2*pi*r2+2*pi*r*h v=pi*r2*h运行结果：2求某自然数内的全部素数程序：clearn=input('请输入自然数：');sushu=(2);k=0;for a=3:n; for b=2:a-1 if mod(a,b)=0 k=1; break; else k=0; end e

2、nd if k=0 sushu=sushu (a); endendsushu运行结果：3输入3个数a、b、c，要求按由小到大的顺序输出。程序：cleara=input('a=')b=input('b=')c=input('c=')d=a,b,cm=sort(d);disp(m)运行结果：4. 计算多项式y=x5-3x4-8x3+7x2+3x-5在-4,5区间的微分,并作图.程序：a=1 -3 -8 7 3-5;x=-4:0.01:5Y=polyval(a,x)b=polyder(a)y=polyval(b,x)plot(x,Y,'r

3、9;)hold onplot(x,y,'k')运行结果：5. 已知y=1-1/2+1/3-1/4+-1/100,求y的值。程序：cleary=0;for i=1:1:100 a=(-1)(i-1)*1/i y=y+aend运行结果：6. 产生5阶随机方阵A，其元素为10,90区间的随机整数，然后判断A的元素是否能被3整除。程序：x=20+(50-20)*rand(5)y=0.6+sqrt(0.1)*randn(5)运行结果：7. 建立矩阵A，然后找出大于4的元素的位置。程序：A=4,-65,-54,0,6;56,0,67,-45,0find(A>4)运行结果：8. 建立一

4、个字符串向量，然后对该向量做如下处理：(1) 取第15个字符组成的子字符串。(2) 将字符串倒过来重新排列。(3) 将字符串中的小写字母变成相应的大写字母，其余字符不变。(4) 统计字符串中小写字母的个数。程序：cleara=input('请输入多于5个字符的字符串','s');b=a(1:5)c=fliplr(a)d=upper(a)e=sum(a<='z'&a>='a')运行结果：9. 在0x2p区间内，绘制曲线 y=2e-0.5xcos(4x)程序：x=0:pi/100:2*pi;y=2*exp(-0.5

5、*x).*cos(4*pi*x);plot(x,y)运行结果：10.采用图形保持，在同一坐标内绘制曲线y1=0.2e-0.5xcos(4x) 和y2=2e-0.5xcos(x)。程序：x=0:pi/100:2*pi;y1=0.2*exp(-0.5*x).*cos(4*pi*x);plot(x,y1,'b');hold on;y2=2*exp(-0.5*x).*cos(pi*x);plot(x,y2,'r');运行结果：11.在同一坐标内，分别用不同线型和颜色绘制曲线y1=0.2e-0.5xcos(4x) 和y2=2e-0.5xcos(x)，标记两曲线交叉点。程序

6、：x=linspace(0,2*pi,1000);y1=0.2*exp(-0.5*x).*cos(4*pi*x);y2=2*exp(-0.5*x).*cos(pi*x);k=find(abs(y1-y2)<0.01);x1=x(k);y3=0.2*exp(-0.5*x1).*cos(4*pi*x1);plot(x,y1,x,y2,'r:',x1,y3,'g*');运行结果：12. 分别以条形图、阶梯图、杆图和填充图形式绘制曲线y=2sin(x)。程序：x=0:pi/10:2*pi;y=2*sin(x);subplot(2,2,1);bar(x,y,'

7、;r');title('bar(x,y,"r")');axis(0,6,-2,2);subplot(2,2,2);stairs(x,y,'b');title('stairs(x,y,"b")');axis(0,6,-2,2);subplot(2,2,3);stem(x,y,'k');title('stem(x,y,"k")');axis(0,6,-2,2);subplot(2,2,4);fill(x,y,'y');title(

8、9;fill(x,y,"y")');axis(0,6,-2,2);运行结果：实习心得 这次实习主要是了解MATLAB的一些基本函数，了解MATLAB的一些基本操作。2、 第二次实验内容1.设一个线性时不变系统的系统传递函数为，通过Matlab画出如下输入信号经过该系统时的输出信号波形及频谱。（1）（2）（3）程序：T=4*pi;N_sample=128;dt=T/N_sample;t=0:dt:T-dt; x=10*sin(2*pi*t);f,X=T2F(t,x);H=i*2*pi*f/(1+i*2*pi*f);Y=H*X;t,y=F2T(f,Y);figure(1

9、);subplot(3,1,1);plot(t,y);title('输出信号波形');ylabel('Y');xlabel('t');subplot(3,1,2);plot(abs(Y);title('幅度响应');ylabel('abs（Y）');xlabel('f/Hz')subplot(3,1,3);plot(angle(Y);title('相位响应');ylabel('angel（Y）');xlabel('f/Hz') x=10*(sin(2*

10、pi*t)+sin(20*pi*t)+sin(40*pi*t);f,X=T2F(t,x);H=i*2*pi*f/(1+i*2*pi*f);Y=H*X;t,y=F2T(f,Y);figure(2);subplot(3,1,1);plot(t,y);title('输出信号波形');ylabel('Y');xlabel('t');subplot(3,1,2);plot(abs(Y);title('幅度响应');ylabel('abs（Y）');xlabel('f/Hz')subplot(3,1,3);pl

11、ot(angle(Y);title('频率响应');ylabel('angel（Y）');xlabel('f/Hz') x=1*(t>=0&t<1);f,X=T2F(t,x);H=i*2*pi*f/(1+i*2*pi*f);Y=H*X;t,y=F2T(f,Y);figure(3);subplot(3,1,1);plot(t,y);title('输出信号波形');ylabel('Y');xlabel('t');subplot(3,1,2);plot(abs(Y);title(

12、9;幅度响应');ylabel('abs（Y）');xlabel('f/Hz')subplot(3,1,3);plot(angle(Y);title('频率响应');ylabel('angel（Y）');xlabel('f/Hz')运行结果：2.设输入信号为，其中，带通系统响应幅度谱，其相位为线性相位，即 通过Matlab画出信号波形。（1） 用等效基带方式。（2） 用直接卷积方式。（3） 用频域相乘方式，再取傅立叶反变换方式。（4） 画出输出信号的幅度谱。（5） 求输出信号的功率（理论值与Matlab计算

13、对比）。（6） 改变带通系统的宽带，观察输出信号波形的变化。程序：clear all;close all; %stdt=0.01;T=5;t=0:dt:T;s1=(1*(t>=0&t<1).*cos(20*pi*t); %输入的带通信号F=7;df=1/T;N=F/df; f1,sf1=T2F(t,s1); %输入带通信号的频谱s1_lowpass=hilbert(s1).*exp(-j*2*pi*10*t);f2,sf2=T2F(t,s1_lowpass); %输入等效基带信号的频谱 hf=zeros(1,length(sf2); %带通系统的频谱a,b=find(abs

14、(sf1)=max(abs(sf1);hf(b(1)-N:b(1)+N)=1;hf(b(2)-N:b(2)+N)=1;hf=hf.*exp(-j*4*pi*f2); t1,h1=F2T(f2,hf); %带通系统的冲激响应h1_lowpass=hilbert(h1).*exp(-j*2*pi*10*t1);%等效基带系统的冲激响应 %（1）等效基带方法求输出信号%带通信号经过带通系统的响应和等效基带信号通过等效基带系统的响应tt=0:dt:t1(end)+t(end)+dt;yt1=conv(s1_lowpass,h1_lowpass).*exp(j*2*pi*10*tt);%带通信号fy1,

15、Y1=T2F(tt,yt1); %输出信号频谱 figuresubplot(321)plot(tt,real(yt1)xlabel('t'); ylabel('y(t)');title('等效基带信号通过等效基带系统的响应'); subplot(322)plot(fy1,abs(Y1)xlabel('f'); ylabel('Y');title('等效基带信号通过等效基带系统的响应幅度谱'); %(2)卷积求输出信号yt2=conv(s1,h1);fy2,Y2=T2F(tt,yt2); %输出信号频

16、谱subplot(323)plot(tt,yt2)xlabel('t'); ylabel('y(t)');title('带通信号与带通系统冲激响应的卷积'); subplot(324)plot(fy2,abs(Y2)xlabel('f'); ylabel('Y');title('带通信号与带通系统冲激响应的卷积的幅度谱'); %（3）频域相乘，再求反变换Y=hf.*sf1;t3,yt3=F2T(f1,Y);subplot(325)plot(t3,yt3);xlabel('t'); y

17、label('y(t)');title('频域相乘，再取傅立叶反变换'); subplot(326)plot(f1,abs(Y)xlabel('f'); ylabel('Y');title('幅度谱'); power=sum(abs(Y).2)/length(Y) 运行结果：3.信号x(t)定义为 通过Matlab画出该信号的幅度和相位谱。程序：t=-5:0.01:5;x=1*(abs(t)>=1&abs(t)<=2)+abs(t).*(abs(t)<1);f,X=T2F(t,x);sub

18、plot(2,1,1);plot(abs(X);title('幅度响应');ylabel('abs（X）');xlabel('f/Hz')subplot(2,1,2);plot(angle(X);title('相位响应');ylabel('angel（X）');xlabel('f/Hz')运行结果：4.用matlab产生一个频率为10Hz、功率为2w的余弦信源m（t），设载波频率为1KHz，试画出：（1）AM信号（直流0.5V），DSB-SC,SSB,VSB调制信号；（2）该调制信号的功率谱密度；（

19、3）相干解调后的信号波形。程序：clc;clear;dt=0.001; %时间采样间隔fm=1; %信源最高频率fc=10; %载波中心频率T=5; %信号时长t=0:dt:T-dt;A=0.5;mt=sqrt(2)*cos(2*pi*fm*t);%信源%DSBs_dsb=mt.*cos(2*pi*fc*t);s_am=(A+mt).*cos(2*pi*fc*t);s_ssb=real(hilbert(mt).*exp(j*2*pi*fc*t);B=2*fm;figure(1)subplot(3,1,1);plot(t,s_dsb);hold on;%画出DSB信号波形plot(t,mt,&#

20、39;r-');grid on;title('DSB调制信号');xlabel('t'); rt1=s_dsb.*cos(2*pi*fc*t);rt1=rt1-mean(rt1);f,rf=T2F(t,rt1);t,rt1=lpf(f,rf,2*fm);subplot(3,1,2);plot(t,rt1);hold on;plot(t,mt/2,'r-');title('相干解调后的信号波形与输入信号的比较');xlabel('t'); subplot(3,1,3);f,sf=T2F(t,s_dsb);%求

21、调制信号频谱psd=(abs(sf).2)/T;%求调制信号功率谱密度plot(f,psd);axis(-2*fc 2*fc 0 max(psd);title('DSB信号功率谱');xlabel('f');%DSBf,xf=T2F(t,s_am);%求调制信号频谱psd=(abs(xf).2)/T;%求调制信号功率谱密度figure(2)subplot(2,1,1);plot(t,s_am);hold on;%画出DSB信号波形plot(t,A+mt,'r-');grid on;title('AM调制信号');xlabel(&#

22、39;t');subplot(2,1,2);plot(f,psd);axis(-2*fc 2*fc 0 1.5*max(psd);title('AM信号功率谱');xlabel('f');%AM figure(3)subplot(3,1,1);plot(t,s_ssb);hold on;%画出DSB信号波形plot(t,mt,'r-');grid on;title('SSB调制信号');xlabel('t'); rt1=s_ssb.*cos(2*pi*fc*t);rt1=rt1-mean(rt1);f,rf

23、1=T2F(t,rt1);t,rt1=lpf(f,rf1,2*fm);subplot(3,1,2);plot(t,rt1);hold on;plot(t,mt/2,'r-');title('相干解调后的信号波形与输入信号的比较');xlabel('t'); f,sf=T2F(t,s_ssb);psd=(abs(sf).2)/T;%求调制信号功率谱密度subplot(3,1,3);plot(f,psd);axis(-2*fc 2*fc 0 max(psd);title('SSb信号功率谱');xlabel('f');

24、 %SSBs_vsb=mt.*cos(2*pi*fc*t);B=1.2*fm;f,sf=T2F(t,s_vsb);t,s_vsb=vsbpf(f,sf,0.2*fm,1.2*fm,fc);figure(4)subplot(3,1,1);plot(t,s_vsb);hold on;plot(t,mt,'r-');grid on;title('VSB调制信号');xlabel('t');%DSB demodulationrt=s_vsb.*cos(2*pi*fc*t);f,rf=T2F(t,rt);t,rt=lpf(f,rf,2*fm);subplo

25、t(3,1,2);plot(t,rt);grid on;hold on;plot(t,mt/2,'r-');title('相干解调后的信号波形与输入信号波形的比较');xlabel('t');subplot(3,1,3);f,sf=T2F(t,s_vsb);psf=(abs(sf.2)/T;plot(f,psf);axis(-2*fc 2*fc 0 max(psf);title('VSB信号功率谱');xlabel('f');%vsb运行结果：实习心得本次实习内容主要是通过MATLAB对一些确定信号进行分析，其中包

26、括了信号的傅里叶变换，能量，功率和自相关以及信号的频谱、带宽等等，通过软件的仿真，使我们对一些信号的特性有了更直观的理解。也使我们对MATLAB的使用更加熟练。3、 第三次实习6-1程序：clear all;close all;clc;M=4;Ts=1;fc=20;N_sample=16;N_num=100; dt=1/fc/N_sample;t=0:dt:N_num*Ts-dt;T=dt*length(t); for PL=1:100 d1=sign(randn(1,N_num); d2=sign(randn(1,N_num); gt=ones(1,fc*N_sample); %QPSK 调

27、制 s1=sigexpand(d1,fc*N_sample); s2=sigexpand(d2,fc*N_sample); b1=conv(s1,gt); b2=conv(s2,gt); st_qpsk=s1.*cos(2*pi*fc*t)-s2.*sin(2*pi*fc*t); subplot(211); plot(t,st_qpsk); xlabel('t');ylabel('QPSK波形'); title('原始波形'); f,y1f=T2F(t,st_qpsk); t,y1=bpf(f,y1f,fc-2/Ts,fc+2/Ts); subp

28、lot(212); plot(t,real(y1);xlabel('t');ylabel('QPSK波形'); axis(5 15 -0.02 0.02); title('经过带通后的波形');end运行结果：6-2程序：close all;clear all;M=2;EsN0dB=3:0.5:10;EsN0=10.(EsN0dB/10);Es=1;N0=10.(-EsN0dB/10);sigma=sqrt(N0/2); error=zeros(1,length(EsN0dB);s_data=zeros(1,length(EsN0dB);for

29、k=1:length(EsN0dB) error(k)=0; s_data(k)=0; while error(k)<10 d=ceil(rand(1,10000)*M); s=sqrt(Es)*exp(j*2*pi/M*(d-1); r=s+sigma(k)*(randn(1,length(d)+j*randn(1,length(d); %判决 for m=1:M %计算距离 rd(m,:)=abs(r-sqrt(Es)*exp(j*2*pi/M*(m-1); end for m=1:length(s) %判决距离最近的点 dd(m)=find(rd(:,m)=min(rd(:,m);

30、 if dd(m)=d(m) error(k)=error(k)+1; end end s_data(k)=s_data(k)+10000; endendPe=error./s_data;%理论计算误码率结果Ps=erfc(sqrt(EsN0)*sin(pi/M);semilogy(EsN0dB,Pe,'b*-');hold on;semilogy(EsN0dB,Ps,'rd-');xlabel('Es/N0(dB)');ylabel('误码率');legend('仿真结果','理论计算结果');运

31、行结果：4、 考试1、请用Matlab仿真分析载波频率为30Hz，信息速率为5Baud的QPSK信号经过如下幅频特性的信道：后的信号波形，并用Monte Carlo方法仿真实现信噪比为0-30dB时的误码率性能程序：clear all;close all;clc; %QPSKM = 4;Ts= 0.2;fc= 30;N_sample = 16;N_num = 100; dt = 1/fc/N_sample;t = 0:dt:N_num*0.5-dt;T = dt*length(t); d1 = sign(randn(1,N_num);d2 = sign(randn(1,N_num);gt =

32、ones(1,fc*N_sample); %QPSK调制s1 = sigexpand(d1,fc*N_sample/2);s2 = sigexpand(d2,fc*N_sample/2);b1 = conv(s1,gt);b2 = conv(s2,gt);s1 = b1(1:length(s1);s2 = b2(1:length(s2); st_qpsk = s1.*cos(2*pi*fc*t)- s2.*sin(2*pi*fc*t); figure(1);subplot(211); plot(t,st_qpsk);xlabel('t'); ylabel('QPSK信号

33、');title('QPSK信号的形式');axis(0 10 -4 4); Ts=0.2;N_sample=8;dt=Ts/N_sample;N=1000;t=0:dt:(N*N_sample-1)*dt; f,xf=T2F(t,st_qpsk);hf=sinc(f).*exp(-j*pi*f);yf=xf.*hf;t,yt=F2T(f,yf); subplot(212); plotyy(f,abs(hf),f,angle(hf)/pi);xlabel('f'); ylabel('幅频、相频特性');title('经过指定信道后的信号波形'); M=4;EsN0dB=0:0.5:30;EsN0=10.(EsN0dB/10);Es=1;N0=10.(-EsN0dB/10);sigma=sqrt(N0/2); error=zeros(1,length(EsN0dB);s_data=zeros(1,length(EsN0dB);fo