MATLAB通信系统仿真实验报告.docx
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MATLAB通信系统仿真实验报告
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。
内容：
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=[0.10.20.30.40.50.60.70.80.9
1.11.21.31.41.51.61.71.81.9
2.12.22.32.42.52.62.72.82.9
3.13.23.33.43.53.63.73.83.9]
代码：
x=[0.10.20.30.40.50.60.70.80.9
1.11.21.31.41.51.61.71.81.9
2.12.22.32.42.52.62.72.82.9
3.13.23.33.43.53.63.73.83.9]
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=[56;78]B=[910;1112]x1=A+BX2=A-BX3=A*BX4=A.*BX5=A^3X6=A.^3X7=A/BX8=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=[1252221417;111024030;552315865]c=A>=10&A<=20
运行结果：
1-5总结：
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*2X2=N/2X3=1./NX4=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）;
fori=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;
fori=1:
5;
switchS（i）.Marks
case100
S（i）.Rank='A';
casea
S（i）.Rank='A';
caseb
S（i）.Rank='B';
casec
S（i）.Rank='C';
cased
S（i）.Rank='D';
casee
S（i）.Rank='E';
caseq
S（i）.Rank='E';
caseg
S（i）.Rank='E';
caseh
S（i）.Rank='E';
casem
S（i）.Rank='E';
casen
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：
2—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）;
fori=1:
20;
max=a
（1）;
min=a
（1）;
ifmaxmax=a（i）;
end
ifmin>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];
fork=a
forj=1:
4
ifrem（k（j）,2）~=0
s=s+k（j）;
end
end
end
s
运行结果：
（2）globalx
x=1:
2:
5;
y=2:
2:
6;
sub（y）;
x
y
（3）functionfun=sub（z）
globalx
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（'tfrom0to10'）;
plot（t,y1,t,y2,t,y3）;
xlabel（'Variablet'）;
ylabel（'Variabley'）;
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=[6649715638],并将第五个切块分离出来。
代码：
x=[6649715638];
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）=t0<=t<=1;m（t）=-t+21<=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=[t1t2];
mt1=t1;%信源
mt2=-t2+2;
%DSB-AMmodulation
dsb1=mt1.*cos（2*pi*fc*t1）;
dsb2=mt2.*cos（2*pi*fc*t2）;
subplot（2,2,1）;
plot（t1,dsb1）;holdon;plot（t2,dsb2）;
pwr1=mt1.^2;
pwr2=mt2.^2;
subplot（2,2,2）;
plot（t1,pwr1）;holdon;plot（t2,pwr2）;
[mtf1,mtfft1]=FFT_SHIFT（t1,mt1）;
[mtf2,mtfft2]=FFT_SHIFT（t2,mt2）;
subplot（2,2,3）;
plot（mtf1,abs（mtfft1））;holdon;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
%AMmodulation
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）;holdon;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）;
fork=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，一直提示[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.clearall;closeall;
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）;
plot（t,xt）;title（'原始信号'）;
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（[010-11]）
2.function[out]=INSERT0（d,M）
N=length（d）;
out=zeros（1,M*N）;
fori=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）;
fori=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;
fori=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;
fori=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）;
fori=1:
length（x）
forj=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。
functioncode=myAcode（x）
iw=[01632641282565121024]
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
functiony=snrz（x）;
t0=200;
t=0:
1/t0:
length（x）;
fori=1:
length（x）
ifx（i）==1
forj=1:
t0
y=（（i-1）*t0+j）=1;
end
else
forj=1:
t0
y=（（i-1）*t0+j）=0;
end
end
end
y=[y,x（i）];
plot（t,y）;
title（‘1011010010’）;
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
functiony=srz（x）;
t0=200;
t=0:
1/t0:
length（x）;
fori=1:
length（x）
ifx（i）==1
forj=1:
t0/2
y=（（2*i-2）*t0/2+j）=1;
y=（（2*i-1）*t0/2+j）=0;
end
else
forj=1:
t0
y=（（i-1）*t0+j）=0;
end
end
end
y=[y,x（i）];
plot（t,y）;
title（‘1011010010’）;
gridon;
axis（[0,i,-0.1,1.1]）;
4、双极性归零：
将程序3中的forj=1:
t0y=（（i-1）*t0+j）=0改为
forj=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（211）;plot（tt,st）;axis（[020-1.21.2]）;
xlabel（‘t/Ts’）;ylable（‘基带信号’）;subplot（212）;
ss=zero（1,eye_num*N）;ttt=0:
dt:
eye_num*N*dt-dt;
fork=3:
50
ss=st（k*N+1:
（k+eye_num）*N）;
drawnow;
plot（ttt,ss）;holdon;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）;
fori=0:
N-1
out（i*M+1）=d（i+1）;
end;
运行结果：
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