matlab通信系统仿真实验
MATLAB通信系统仿真实验报告
专业年级 姓名 学号 指导教师 实验学时 实验时间 实验地点
实验一、MATLAB的基本使用与数学运算
目的:学习MATLAB的基本操作,实现简单的数学运算程序。
:
1-1 要求在闭区间[0,2π]上产生具有10个等间距采样点的一维数组。试用两种不同的指令实现。
运行代码:x=[0:2*pi/9:2*pi]
运行结果:
1-2 用M文件建立大矩阵x
x=[ 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9] 代码:x=[ 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9]
m_mat
运行结果:
1-3已知A=[5,6;7,8],B=[9,10;11,12],试用MATLAB分别计算
A+B,A*B,A.*B,A^3,A.^3,A/B,A\B.
代码:A=[5 6;7 8] B=[9 10;11 12] x1=A+B X2=A-B X3=A*B X4=A.*B X5=A^3
X6=A.^3 X7=A/B X8=A\B
运行结果:
1-4任意建立矩阵A,然后找出在[10,20]区间的元素位置。
程序代码及运行结果:
代码:A=[12 52 22 14 17;11 10 24 03 0;55 23 15 86 5 ] c=A>=10&A<=20
运行结果:
1-5
:实验过程中,因为对软件太过生疏遇到了些许困难,不过最后通过查书与同学交流都解决了。例如第二题中,将文件保存在了D盘,而导致频频出错,最后发现必须保存在MATLAB文件之下才可以。第四题中,逻辑语言运用到了ij,也出现问题,虽然自己纠正了问题,却也不明白错在哪了,在老师的讲解下知道位置定位上不能用ij而应该用具体的整数。总之第一节实验收获颇多。
实验二、MATLAB程序的编写
目的:掌握顺序结构、选择结构、循环结构程序设计方法。学会编写函数。 内容:
2-1编写程序,建立向量N=[1,2,3,4,5],然后利用向量N产生下列向量; (1)2,4,6,8,10
(2)1/2,1,3/2,2,5/2
(3)1,1/2,1/3,1/4,1/5
(4)1,1/4,1/9,1/16,1/25
代码:N=[1,2,3,4,5] X1=N*2 X2=N/2 X3=1./N X4=X3*X3
运行结果:
2-2从键盘输入一个三位整数,将他反向输出,如输入为639,输出为936.输入一个百分制成绩,要求输出成绩等级A,B,C,D,E。其中90~100分为A,80~89分为B,70~79分为C,60~69分为D,60分以下为E。
要求:
(1)分别用if语句
代码:clear
m=input('请输入一个三位数:')
m1=fix(m/100);
m2=rem(fix(m/10),10);
m3=rem(m,10);
n=m1+m2*10+m3*100;
disp(n);
(2)clear;
Mark=input('请输入成绩:');
Rank=cell(1,5);
S=struct('Marks',Mark, 'Rank',Rank);
for i=1:10;
a{i}=89+i;
b{i}=79+i;
c{i}=69+i;
d{i}=59+i;
e{i}=0+i;
q{i}=9+i;
g{i}=19+i;
h{i}=29+i;
m{i}=39+i;
n{i}=49+i;
end;
for i=1:5;
switch S(i).Marks
case 100
S(i).Rank='A';
case a
S(i).Rank='A';
case b
S(i).Rank='B';
case c
S(i).Rank='C';
case d
S(i).Rank='D';
case e
S(i).Rank='E';
case q
S(i).Rank='E';
case g
S(i).Rank='E';
case h
S(i).Rank='E';
case m
S(i).Rank='E';
case n
S(i).Rank='E';
otherwise
S(i).Rank='成绩输入错误';
end
end
disp([num2str(S(i).Marks),blanks(3),S(i).Rank]);disp('');
运行结果:
—3输入20个两位随机数,求其中的最大数最小数。要求分别用循环结构和调2
用MATLAB的max函数、min函数实现。
(1)a=fix(rand(1,20)*100) ma=max(a) mi=min(a)
运行结果:
(2)a=fix(rand(1,20)*100); for i=1:20;
max=a(1);
min=a(1);
if max
a(i); min=a(i);
end
end
max
min
运行结果:
2-6写出下列程序输出结果 (1) s=0;
a=[12,13,14;15,16,17;18,19,20;21,22,23];
for k=a
for j=1:4
if rem(k(j),2)~=0
s=s+k(j);
end
end
end
s
运行结果:
(2) global x
x=1:2:5;
y=2:2:6;
sub(y);
x
y
(3) function fun=sub(z)
global x
z=3*x;
x=x+z;
运行结果:
总结:第二次实验,对软件的使用比较熟练了,但还是遇到了些许问题。在运算符号的使用中,应当注意“.*”的使用,在最初因为不太会运用遇到了些困难,后来通过同学讨论和翻阅课本找到了答案。2—2中的第二种方法是按照课本例题改编的,有些啰嗦,不多至少是结果正确。还有2—6中刚开始没能正常输出,在老师的指导下知道(2)(3)是一起使用,算是运用到了函数调用。好在最后所有题目都得到了满意的结果。
实验三、MATLAB图形处理
目的:能够根据数据绘制各种形状的二、三维图形。 3-1绘制曲线y=x^3+x+1,x的取值范围为[-5,5] 代码:
x=-5:0.01:5
y=x.^3+x+1
plot(x,y)
运行结果:
3-4有一组测量数据满足y=exp(-a*t),t的变化范围为0~10,用不同的线性和标
记点画出a=0.1,a=0.2和a=0.5 三种情况下的曲线。 代码:
t=0:0.1:10;
y1=exp(-0.1*t);
y2=exp(-0.2*t);
y3=exp(-0.5*t);
title('t from 0 to 10'); plot(t,y1,t,y2,t,y3); xlabel('Variable t'); ylabel('Variable y'); text(0.8,1.5,'曲线y1=exp^{-0.1t}'); text(2.5,1.1,'曲线y1=exp^{-0.2t}'); text(0.8,1.5,'曲线y1=exp^{-0.5t}'); legend('y1','y2','y3') 运行结果:
3-7绘制饼图,x=[66 49 71 56 38],并将第五个切块分离出来。 代码:
x=[66 49 71 56 38];
subplot(1,2,1);
pie(x);
subplot(1,2,2);
pie(x,[0,0,0,0,1]);
运行结果:
总结:这次实验,比较有成就感,并没有遇到什么太复杂的困难,但是软件操作上出现了写麻烦,一不小心将软件页面的各个功能窗口关上了,颇费周折终于找到了那些功能窗口,但是整个页面都有些混乱。好在还是将题目做了出来,图出现的时候感觉特别有成就感。真的说明一件事情,英语学不好很麻烦啊。
实验四、MATLAB仿真模拟调制
目的:能用MATLAB仿真调幅信号和调角信号。
5-1 用在区间[0,2]内的信号
m(t)=t 0<=t<=1;m(t)=-t+2 1<=t<=2; 以DSB-AM方式调制一个载波频率为25HZ、幅度为1的载波产生已调信号u(t)。写一个Matlab的M文件,并用该文件作下面的题:
(1) 画出已调信号;
(2) 求已调信号的功率;
(3) 求已调信号的振频谱,并与消息信号m(t)的频谱作比较。 程序代码:
dt=0.01; %时间采样间隔 fc=25;
T=1;
N=floor(T/dt);
t1=[0:N]*dt;
t2=t1+1;
%t=[t1 t2];
mt1=t1; %信源
mt2=-t2+2;
%DSB-AM modulation
dsb1=mt1.*cos(2*pi*fc*t1); dsb2=mt2.*cos(2*pi*fc*t2); subplot(2,2,1);
plot(t1,dsb1);hold on;plot(t2,dsb2); pwr1=mt1.^2;
pwr2=mt2.^2;
subplot(2,2,2);
plot(t1,pwr1);hold on;plot(t2,pwr2); [mtf1,mtfft1]=FFT_SHIFT(t1,mt1); [mtf2,mtfft2]=FFT_SHIFT(t2,mt2); subplot(2,2,3);
plot(mtf1,abs(mtfft1));hold on;plot(mtf2,abs(mtfft2));
运行结果:
5-2 设AM调整时,输入信号为没(t)=0.2sin1000pi*t+0.5cos1000exp2
*pi*t,A=1,载波中心频率fc=10khz
(1) 用MATLAB画出AM信号的波形及其频谱
程序代码:
1、function [f,sf]=FFT_SHIFT(t,st) df=t(2)-t(1);
T=t(end);
df=1/T;
N=length(t);
f=[-N/2:N/2-1]*df;
sf=fft(st);
sf=fftshift(sf);
2、dt=0.00001; %时间采样间隔 fm1=500;fm2=500*1.414; %信源频率
fc=10000; %载波中心频率 T=0.01;
N=floor(T/dt);
t=[0:N-1]*dt;
mt=0.2*sin(2*pi*fm1*t)+0.5*cos(2*pi*fm2*t); %信源 %AM modulation
A=1;
am=(A+mt).*cos(2*pi*fc*t); [f,AMf]=FFT_SHIFT(t,am); subplot(311);
plot(t,mt);
subplot(312);
plot(t,am);
subplot(313);
plot(f,AMf);
运行结果:
5-3 设FM调制时,调频器的输入信号为一个周期性的锯齿波,锯齿波的一个周期为信号g(t)=t0<=t<1,g(t)=0其他,FM的中心频率fc=100hz,Kfm=10hz,试做 (1) 画出调频后的信号波形及其振幅谱
(2) 若接收端采用鉴频器进行解调,且AWGN信道的功率密度谱为N0/2,试画出当解
调器输入信噪比0dB,10Db,20dB时的解调输出信号,并与原信号进行比较。 程序代码:
1、function [f,sf]=FFT_SHIFT(t,st)
df=t(2)-t(1);
T=t(end);
df=1/T;
N=length(t);
f=[-N/2:N/2-1]*df;
sf=fft(st);
2.dt=0.001; %时间采样间隔 fc=100;
T=1;
N=floor(T/dt);
t=[0:N]*dt;
kf=10;
mt=t;
mti=t.^2/2;
fmt=cos(2*pi*fc*t+2*pi*kf*mti);
figure(1);
subplot(2,1,1);
plot(t,fmt);hold on;plot(t,mt,'r');
[f,ft]=FFT_SHIFT(t,fmt); subplot(2,1,2);
plot(f,abs(ft));
s=1/2;% 调制信号功率是A^2/2;
sn=100;db=s/(10^(sn/10));%求白噪声的方差。 noise1=sqrt(db)*randn(size(t));%产生高斯白噪声。 fmt1=fmt+noise1;
figure(2);
subplot(2,1,1);
plot(t,fmt1);
N=length(fmt);
dfmt=zeros(1,N);
for k=1:N-1 %已调信号微分
dfmt(k)=(fmt1(k+1)-fmt1(k))/dt;
end
envlp=abs(hilbert(dfmt));%求瞬时幅度,即包络 subplot(2,1,2);
plot(t,envlp);
运行结果:
总结:这一次实验遇到的问题是花费了两节课解决的。第一个题目很快的完成后,第二个跟第三个题目都遇到了问题。第二题不出图,第三题图不正确,反复检查修改了好多遍程序还是不对,一直[f,ft]=FFT_SHIFT(t,fmt)程序这句话有问题,就在打算放弃的时候,终于在老师的提醒下知道,是因为没有调用函数,讲课本后面附录中的函数体加上之后,图就顺利的出来了。说明对程序的理解还不够到位,需要继续学习和努力。
实验五、MATLAB仿真模拟信号的数字传输
目的:能用MATLAB仿真函数的抽样、量化过程,掌握信号编码方法。
6-1设低通信号s(t)=sin2*pi*t+0.5cos4*pi*t
(1) 画出该低通信号的波形;
(2) 画出抽样速率为fs=4Hz的抽样序列;
(3) 从抽样序列恢复出原始信号;
(4) 当抽样速率fs=2hz时,画出恢复出的抽样信号。 运行代码:1. clear all;close all;
dt=0.01;
t=0:dt:10;
xt=sin(2*pi*t)+0.5*cos(4*pi*t);
[f,xf]=FFT_SHIFT(t,xt); fs=4;
sdt=1/fs;
t1=0:sdt:10;
st=sin(2*pi*t1)+0.5*cos(4*pi*t1);
[f1,sf]=FFT_SHIFT(t1,st); t2=-50:dt:50;
gt=sinc(fs*t2);
stt=INSERT0(st,sdt/dt); xt_t=conv(stt,gt);
figure(1)
subplot(3,1,1);
原始信号 '); plot(t,xt);title('
subplot(3,1,2);
stem(t1,st);title('抽样信号');
subplot(3,1,3);
t3=-50:dt:60+sdt-dt; plot(t3,xt_t);title('抽样信号恢复'); axis([0 10 -1 1])
2. function[out]=INSERT0(d,M)
N=length(d);
out=zeros(1,M*N);
for i=0:N-1
out(i*M+1)=d(i+1);
end;
3. function [f,sf]=FFT_SHIFT(t,st)
df=t(2)-t(1);
T=t(end);
df=1/T;
N=length(t);
f=[-N/2:N/2-1]*df;
sf=fft(st);
运行结果:
6-2用一个均匀量化器对零均值、单位方差的高斯源进行量化,这个量化器在区间[-10,10]内均匀量化。假定量化电平设在各量化区域的中间点,求出并画出量化电平数为N=3.4.5.6.7.8.9.10时,量化产生的均方失真作为量化电平数N的函数。
t=[0:0.01:1];
s=normrnd(0,1,size(t));
err=zeros(1,8);
for i=1:8
[err(i),x_qtz]=myquantizer(s,i+2,-10.10);
end
N=[3,4,5,6,7,8,9,10]; Plot(n,err);
function [err,x_qtz]=myquantizer(x,n,l,h) xmax=max(l,h);
x_qtz=x/xmax;delta=2/n;
q=delat*[0:n-1]-(n-1)/2*delat; for i=1:n
index=find((q(i)-delat/2<=x_qtz)&(x_qtz<=q(i)+delta/2));
x_qtz(index)=q(i)*ones(1,length(index));end
x_qtz=x_qtz*xmax;
err=sum((x-x_qtz).^2)/length(x);
function [sqnr,x_qtz,code]=UniPcm(x,n)
xmax=max(abs(x));
x_qtz=x/xmax;
b_qtz=x_qtz;
delta=2/n;
q=delat*[0:n-1]-(n-1)/2*delta;
for i=1:n;
index=delat=find((q(i)-delta/2<=x_qtz)&x_qtz<=q(i)+delta/2));
x_qtz(index)=(q(i)*ones(1,length(index));
b_qtz(find(x_qtz==q(i)))=(i-1)*ones(1,length(find(x_qtz==q(i))));
end
x_qtz=x_qtz*xmax;
nu=ceil(log2(n));
code=zeros(length(x),nu);
for i=1:length(x)
for j=nu:-1:0
if(fix(b_qtz(i)/(2^j))==1)
code(i,nu-j)=1;
b_qtz(i)=b_qtz(i)-2^j;
end
end
end
6-6试编写A律13折线近似法的编码与解码程序。 function code=myAcode(x) iw=[0 16 32 64 128 256 512 1024]
实验六、MATLAB仿真数字信号的基带传输 目的:能够绘制常用码型,码型功率谱和眼图。 7-1 设二进制符号序列为1011010010,以矩形脉冲为例,利用Matlab分别画出
相应的单极性不归零、双极性不归零、单极性归零和双极性归零波形。
程序代码:
1、单极性不归零
function y=snrz(x); t0=200;
t=0:1/t0:length(x); for i=1:length(x) if x(i)==1
for j=1:t0
y=((i-1)*t0+j)=1; end
else
for j=1:t0
y=((i-1)*t0+j)=0; end
end
end
y=[y,x(i)];
plot(t,y);
title(‘1 0 1 1 0 1 0 0 1 0’);
axis([0,i,-0.1,1.1]); 2、双极性不归零:将程序1中的y=((i-1)*t0+j)=0改为y=((i-1)*t0+j)=-1
3、单极性归零
function y=srz(x); t0=200;
t=0:1/t0:length(x); for i=1:length(x) if x(i)==1
for j=1:t0/2
y=((2*i-2)*t0/2+j)=1; y=((2*i-1)*t0/2+j)=0;
end
else
for j=1:t0
y=((i-1)*t0+j)=0;
end
end
end
y=[y,x(i)];
plot(t,y);
title(‘1 0 1 1 0 1 0 0 1 0’);
grid on;
axis([0,i,-0.1,1.1]);
4、双极性归零:将程序3中的for j=1:t0 y=((i-1)*t0+j)=0改为
for j=1:t0/2
y=((2*i-2)*t0/2+j)=-1;
y=((2*i-1)*t0/2+j)=0;
运行结果:
7-4 假设随机二进制序列“10110001”,“1”码对应的基带波形为升余弦波形,持续的时间为Ts;”0”码对应的基带波形与“1”码相反。画出基带波形以及眼图。
程序代码:
1、Ts=1;N=15;
eye_num=6;
a=1;N_data=1000;
dt=Ts/N,
t=-3*Ts:dt:3*Ts;
d=sign(randn(1,N_data));
dd=INSERT0(d,N);
ht=sinc(t/Ts).*(cos(a*pi*t/Ts))./(1-4*a^)*t.^2/Ts^2+eps);
st=conv(dd,ht);
tt=-3*Ts:dt:(N_data+3)*N*dt-dt; subplot(2 1 1);plot(tt,st);axis([0 20 -1.2 1.2]);
xlabel(‘t/Ts’);ylable(‘基带信号’);subplot(2 1 2);
ss=zero(1,eye_num*N);ttt=0:dt:eye_num*N*dt-dt;
for k=3:50
ss=st(k*N+1:(k+eye_num)*N); drawnow;
plot(ttt,ss);hold on;end; xlabl(‘t/Ts’);ylable(‘基带信号眼图’); 2. function[out]=INSERT0(d,M)
N=length(d);
out=zeros(1,M*N);
for i=0:N-1
out(i*M+1)=d(i+1);
end;
运行结果: