数字通信仿真作业-2014

1、数字通信作业赵玉萍2014年9月关于MATLAB通信系统仿真 必须掌握的仿真工具 以自学为主，需要时可以安排集中讲解 MATLAB学习材料 在作业中练习仿真2通信系统仿真 基本要求 理解基本原理与基本理论 按照要求搭建仿真系统，得到仿真结果 研究各个参数对系统性能的影响 深入研究 该问题的多种仿真/实现方法 当前该领域的研究进展3仿真作业要求 作业特点：不同难度等级 难度等级1：基本原理的理解 难度等级2：知识点的提高与扩展 难度等级3：需要进行深入研究 作业提交形式 撰写仿真报告：基本原理、框图、结果 交仿真程序4第二讲仿真作业（难度等级1）-量化的基本原理 画出如下信号的波形，并对y(n)

2、进行5比特量化 y(n)=sin(2n/200) + 0.5cos(2n/300) + 3sin(2n/100) ，n=0,1,2000 计算采用round(),ceil(),floor()函数情况下信号的量化信噪比 画出使用分别使用round()和floor()函数，量化比特为2-8比特情况下的量化信噪比的仿真曲线 简答：如果量化噪声为20dB，那么它对工作在信噪比为5dB的通信系统和工作在30dB的通信系统哪个的影响更大说明原因。5第二讲仿真作业（难度等级2） -量化的深入讨论 生成一个2000点的高斯噪声序列（可以使用randn()函数） 采用8比特对其进行均匀量化，但其最大量化值自定为

3、可变参数 考察取不同的最大量化值条件下量化噪声随着SNR变化的情况 对你所得到的结果进行讨论6第二讲仿真作业（难度等级3） -奈奎斯特采样频率的讨论 对于如下信号，仿真并讨论如下问题 y(n)=sin(2n/200) + 0.5cos(2n/300) + 3sin(2n/100) ，n=0,1,点数自定 仿真讨论如果采样频率小于、等于、大于奈奎斯特采样频率情况下，对信号的频域特性有什么影响，并说明原因。7第三讲仿真作业（难度等级1） -BPSK调制基本原理 给出长度为20的0/1比特序列，使用BPSK信号进行调制，发端滤波器的响应函数的sinc(x)函数，画出发送的每个信号的波形以及各个波形叠

4、加的结果（8倍过采样）8第三讲仿真作业（难度等级2） -不同调制方式的比较 设发射基带8PAM信号（即M=8），发端滤波器能量为1，l=1，通道噪声功率为2，请计算8种PAM信号中每种信号的信噪比 设发射信号为(1,-1,3,3,-3,1)，发端滤波器的响应函数的sinc(x)函数，画出发送的每个信号的波形以及各个波形叠加的结果 给出长度为20的0/1比特序列，分别画出4PSK和QPSK信号的传输信号波形（实部和虚部分别画出），滤波器采用sinc(x)函数，讨论4PSK和QPSK传输信号的同异点9第三讲仿真作业（难度等级3） -星座图设计的深入研究101. 考虑16个点星座图，比较16QAM，

5、16PSK哪种星座图设计更为理想？是否有更好的16点星作图设计？2. 根据星座图的设计原则，设计出你认为更为合理的32QAM星座图。第三讲仿真作业（难度等级3） -关于信号正交性的研究 产生两个不同频率的三角函数，仿真的方法验证关于不同频率三角函数的正交性的结论。 画出横轴为两个函数的频率差，纵轴为两个函数的相关系数的曲线，并与讲义中的曲线对比11第三次仿真作业（难度等级1） -眼图的生成 用matlab画出BPSK的眼图。 讨论眼图中各个关键点对系统特性的影响12第四讲仿真作业（难度等级2） -眼图的生成 用matlab画出16QAM、OQPSK的眼图。 讨论眼图中各个关键点对系统特性的影响

6、 对于16QAM系统，若采样点偏差1/8，仿真画出这种情况下的星座图，并与采样偏差为0情况下的星座图进行比较。13第四讲仿真作业（难度等级2） -FFT点数对SINC函数频谱特性的影响 用MATLAB的FFT函数画sinc函数频谱图并分析 不同点数FFT变换得到的信号频谱 不同sinc函数边瓣长度对频谱特性的影响14第四讲仿真作业（难度等级2） -不同调制方式的频谱特性产生一个长度为2000比特的0/1序列，分别采用4PSK，QPSK，OQPSK方式进行调制，进行如下仿真、画出图形并讨论其结果 以sinc(x)为信号时域响应函数，比较三种方式下的带外特性 比较同一种调制方式下sinc(x)不同

7、边瓣长度对带外特性的影响15第五讲仿真作业（难度等级2） - 部分响应函数频谱特性基础 设g(t)为sinc函数，信号带宽为1/T，试推导p(D)=1-D及P(D)=1-D2的频谱表达式，并画出图形； 比较(1+D)、(1-D)、(1-D2)信号的频谱特性并加以讨论；16第五讲仿真作业（难度等级3） - 部分响应函数频谱特性的研究 对于P(D)=1-aD-bD2-cD3的部分相应形式，如何选取a，b，c的值，使信号带外频谱能量最小。17第五讲仿真作业（难度等级3） - 部分响应函数频谱特性的研究 在同一张图上，画出QPSK，OQPSK，MSK三种调制方式的带外功率谱图形，并讨论起带外特性差异的

8、原因18第六讲仿真作业（难度等级1） - AWGN信号的产生 仿真产生【0-1】均匀分布的随机变量，序列长度自定 将该序列变换为零均值方差为1的高斯分布的随机变量 将上述高斯分布的随机变量改变为方差为2,4,10的零均值随机变量19第六讲仿真作业（难度等级1） - AWGN信号的产生 仿真零均值方差为1的高斯分布的随机变量 将前后10个随机变量分为一组，组与组之间不重叠，将每组的随机变量相加生成新的随机变量，仿真得出该随机变量的方差，并与理论值对比20第六讲仿真作业（难度等级2） - AWGN信号的产生 给定零均值方差为1的高斯分布的随机变量，假设信号能量为1，此时信噪比为多少dB？ 保持信号

9、能量为1，试产生AWGN噪声信号，使信噪比为2dB，5dB，10dB，15dB，并仿真验证结果21仿真大作业 按照下图产生通信系统，要求如下 0,1数据要随机产生 调制方式为64QAM 插值倍数为8 采用平方根升余弦低通滤波器，用三种方式实现 方式一：采用每个符号调制一个成型滤波函数，然后将各个函数进行时域叠加的方法 方式二：采用信号与低通滤波器响应函数卷积的方法 方法三：采用MATLAB自带的平方根升余弦函数64QAM基带仿真系统2364QAM调制低通滤波AWGN信号低通滤波0,1数据产生0,1数据判决64QAM解调8倍插值1/8倍采样图1图2图3图4图5图6图7图8+比较误码率BER图9仿真大作业要求按照框图完成每个模块的功能，仿真报告内容包括 原理表达式，原理框图 仿真程序（带注释） 仿真结果（图或者数据） 图1-图4为仿真的时域样点图形 图5中将加入AWGN信号前(图4)与加入后的波形画在同一张图上，用不同颜色区分，并标注 图6中将图4(原信号)、图5(加入AWGN)、滤波后的图形（图6）画在同一张图上，用不同颜色区分，并标注 图7为接收信号的pdf图 图8中将发射的0,1信号(图1)与接收的0,1信号画在同一张图上， 用不同颜色区分，并标注 图9中将理论误码率与仿真误码率画在同一张图上并进行比较 SNR（dB）为横轴，BE