通信仿真实验报告.docx

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通信仿真实验报告

 

通信系统仿真实验

 

实验报告要求:

1.所有实验均要手画仿真模型框图,或对仿真原理解释说明;

2.必须清楚的标题仿真系统中所设置的参数;

3.仿真程序一般不要放在正文部,而是改在每个实验报告的最后,作为附件。

但正文部分可以解释说明所用到的重要的仿真技巧,库数等等。

4.所有仿真程序产生的结果都要有手写分析,即要判决仿真结果是否正确,说明了什么问题,能够得出什么结论,要如何改进等等。

实验一随机信号的计算机仿真

实验目的:

仿真实现各种分布的随机数发生器

实验容:

1、均匀分布随机数的产生

用线性同余法,编写Matlab程序,产生均匀分布的随机数。

初始种子x(0)自己选择。

线性同余算法是使用最为广泛的伪随机数产生器,该算法含有4个参数:

模数m(m>0),乘数a(0≤a

(0≤X。

X(n+1)=(a·X(n)+c)modm得到随机数序列{X(n)}其中周期为5000

2、用反函数法,将均匀分布的随机变量变换为具有单边指数分布的随机变量。

编写Matlab程序,产生指数分布的随机数。

计算并比较理论pdf和从直方图得到的pdf。

指数分布随机变量pdf定义为:

,为单位阶跃函数。

先自行设置取样点数,取a=5;产生均匀分布随机变量,转化为单边指数分布,理论与仿真符合

设计题:

3、用Matlab编程分别产生标准正态分布、指定均值方差正态分布、瑞利分布、赖斯分布、中心与非中心χ2分布的随机数,并画出相应的pdf。

y1=normpdf(x,0,1);y2=normpdf(x,4,2);

瑞丽

p1=ncfpdf(x,5,20,10);非中心

p=fpdf(x,5,20);中心

4、设输入的随机变量序列X(n)为N=1000独立同分布高斯分布的离散时间序列,均值为0,方差为1,采样间隔0.01s。

通过某线性时不变滤波器,输出随机变量序列Y(n)的功率谱密度为:

(1)设计该滤波器

(2)产生随机变量序列Y(n)。

X0=0;%设置产生序列的递推公式的初始值:

X(0)

N=1000;%设置序列的长度

rh=0.9;%设置产生序列的递推公式的系数

X=zeros(1,N);%定义序列X

w=rand(1,N)-1/2;%产生序列w:

在(-1/2,1/2)均匀分布

%计算序列X的N个样本:

X

(1),X

(2),…,X(N)

X

(1)=rh*X0+w

(1);

fori=2:

N

X(i)=rh*X(i-1)+w(i);

End

X(n)的功率谱密度

滤波器的幅度响应

 

附件:

实验二数字基带调制

实验目的:

数字通信系统中,基带传输的仿真。

实验容:

用MATLAB编程仿真实现二进制脉冲幅度调制(PAM)数字通信系统的调制过程。

要求画出12bit随机输入与对应的已调波形输出。

 

1.绘出40bit随机输入条件下调制波形形成的眼图。

2.用蒙特卡罗仿真方法计算在信道为加性高斯白噪声时,该系统在不同信噪比下的差错概率。

 

 

3.画出该系统的理论误码率(报告中还要写出理论公式),与蒙特卡罗仿真结果比较,是否一致,分析结果。

 

设计题

4.设计FIR根升余弦滤波器,具体指标如下:

(1)码片速率为1.28MHz,采样率为4倍码片速率

(2)滚降系数0.22,冲激响应序列长度65

N_T=8;%冲激响应序列长度为2*N_T*Fs/Fc+1

R=0.22%滚降系数

Fc=1.28e+6;

Fs=4*Fc;%抽样率为4倍码片速率

Tc=1.0e-6/1.28;%码片周期

%[Num,Den]=rcosine(Fc,Fs,'sqrt',R);

Num=rcosfir(R,N_T,4,Tc,'sqrt');

[H,w]=freqz(Num,[1],1000,'whole');

H=(H(1:

1:

501))';

w=(w(1:

1:

501))';

Mag=abs(H);

db=20*log10((Mag)/max(Mag));

pha=angle(H);

plot(w/pi,db);grid;

axis([01-601]);xlabel('归一化角频率');ylabel('RRC滤波器幅度响应(dB)');

 

(1)[H,w]=freqz(B,A,N)

(2)[H,w]=freqz(B,A,N,’whole’)

    

(1)中B和A分别为离散系统的系统函数分子、分母多项式的系数向量,返回量H则包含了离散系统频响在0~pi围N个频率等分点的值(其中N为正整数),w则包含了围N个频率等分点。

调用默认的N时,其值是512。

(2)中调用格式将计算离散系统在0~pi的N个频率等分店的频率响应的值。

因此,可以先调用freqz()函数计算系统的频率响应,然后利用abs()和angle()函数及plot()函数,即可绘制出系统在或围的频响曲线

 

(3)产生一串(-1.1)等概率分布的随机序列,并对该序列进行脉冲成形滤波。

 

 

附件:

 

实验三数字频带调制

实验目的:

对数字信息的频带传输进行仿真。

实验容:

1.用MATLAB编程仿真实现二进制相位调制(BPSK)数字通信系统的调制过程。

要求画出12bit随机输入与对应的已调波形输出。

2.并用蒙特卡罗仿真方法计算在信道为加性高斯白噪声时,该系统在不同信噪比下的差错概率

3.画出该系统的理论误码率,与蒙特卡罗仿真结果比较,是否一致,分析结果。

 

设计题

4.QPSK调制,解调与检测的MATLAB仿真,并用蒙特卡罗方法估计该系统在加性高斯白噪声情况下的差错概率。

 

(1)使用围在(0,1)的均匀分布随机数发生器,来产生等概率出现的四进制符号序列,再将序列映射到对应的信号向量。

s11=-j;s10=-1;s00=j;s01=1;%定义QPSK信号:

4种可能的取值

N=10000;%设置发送数据符号的个数

%产生待发送的二进制比特数据流:

长度为2N

signal=rand(1,2*N);

qpsk=zeros(1,N);%定义经过调制后的信号序列

%产生调制后的信号序列qpsk

fori=1:

N

ifsignal(2*i-1)<0.5

ifsignal(2*i)<0.5

qpsk(i)=s00;

elseqpsk(i)=s01;

end;

else

ifsignal(2*i)<0.5

qpsk(i)=s10;

elseqpsk(i)=s11;

end;

end;

end;

(2)利用高斯随机数发生器产生均值为0,方差为N0/2的高斯噪声。

NO=(10^(SNR_in_DB/10))

sgma=sqrt(N0/2);

n

(1)=gngauss(sgma)

 

(3)设计检测器,用蒙特卡罗方法估计检测器产生的符号误差。

 

 

实验四通信信道建模仿真

实验目的:

无线通信信道的仿真实现

实验容:

确定信号的DTFT谱分析

窗对频率分辨率的影响

 

1-1

1-2

1-3

1-4

 

2-1

2-1

2-2

 

3-1

 

 

%%ZeropaddingDFT

v=2;

dft_vn=fftshift(fft(vn,v*N));

figure(3);

stem([-v*N/2:

v*N/2-1]/(v*N/2),abs(dft_vn),'.');

axis([-11035]);

title('DFTspectrumwith64zerospadded');

xlabel('Normalizeddigitalfrequency');

%%ZeropaddingDFT

v=4;

dft_vn=fftshift(fft(vn,v*N));

figure(4);

stem([-v*N/2:

v*N/2-1]/(v*N/2),abs(dft_vn),'.');

title('DFTspectrumwith3*64zerospadded');

xlabel('Normalizeddigitalfrequency');

axis([-11035]);

%%

v=8;

dft_vn=fftshift(fft(vn,v*N));

figure(5);

stem([-v*N/2:

v*N/2-1]/(v*N/2),abs(dft_vn),'.');

title('DFTspectrumwith7*64zerospadded');

xlabel('Normalizeddigitalfrequency');

axis([-11035]);

 

4-1:

产生并绘制10个高斯-马尔科夫序列样本

4-1:

功率谱.

4-2R=0.5

 

4-2R=0.5功率谱.

5

 

实验五信道衰落的影响与分集接收仿真

单径A=0°

单路径移动台包络幅度-移动距离单路径移动台包络相位

 

单路径移动台归一化频谱

 

2两径幅度两径相位

两径频谱

 

2两径R=0.5幅度两径R=0.5相位

 

两径R=0.5频谱

 

3:

3-130°幅度3-130°相位

 

3-130°频谱

 

3-145°幅度3-145°相位

 

3-145°频谱

 

3-190°幅度3-190°相位

 

3-190°频率

 

3-1°幅度

3-1°相位

 

3-1°频谱

 

4-1N=124-1N=256

 

5-1幅度分布N=125-1幅度分布N=64

 

5-1幅度分布N=256

6-1相位分布N=126-1相位分布N=64

 

6-1相位N=256

7-17-1功率分布N=127-1功率N=64

 

7-1功率分布N=256

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