通信系统MATLAB仿真实验FALLWord文件下载.docx

1、1/fs:0.1; %仿真时间长度0.1smt=sin（2*pi*fm*t）;%基带信号,可选多音调制比如mt=sin（2*pi*fm*ts）+ cos（2*pi*3*fm*ts）s_am=（mt+A0）.*sin（2*pi*fc*t）;观察调制信号波形plot（t,s_am）观察调制信号频谱periodogram（s_am,twosided,1/ts）；%有关此函数的用法参考matlab随机帮助文档思考题：看到的谱线如何？如何观察到更清晰的谱线？ 1.2 信号在信道中传输仅考虑加性高斯白噪声信道。信号在高斯白噪声信道中传输时会叠加高斯白噪声，这里介绍两种叠加高斯白噪声的方法。利用randn或

2、wgn函数产生与信号长度相同的白噪声序列函数randn （1,N）产生1行N列互不相关的、均值为零、标准差为1的高斯随机数，N等于输入信号的长度，也意味着采样频率与信号的采样频率相同，如果信号的采样频率为fs,则噪声单边功率谱密度,其中Bn=fs/2为噪声带宽,这里需要区别所加噪声功率与解调器输入噪声功率.解调器输入噪声功率是经过带通滤波以后的噪声功率Ni=N0B,B为信号带宽,BBn.噪声功率就是其方差，改变噪声功率可以通过给所有的采样值乘以一个系数（标准差来完成），例如：产生方差为1的高斯噪声：x= randn （1,N）；产生方差为4的高斯噪声：x=2* randn （1,N）； %可以

3、利用matlab函数var（x）来验证x的方差.利用Matlab提供的函数awgn awgn函数的用法为: y = awgn（x,snr） ; x.为输入信号, snr 为信噪比,单位是 dB. 如果 x 是复数, awgn加复噪声. 这种用法假定 x的功率是 0 dBW.（1w）信号功率x（单位w）与dBW的关系是：dBW=10log10（x/1w）. y = awgn（x,snr,sigpower） ；x,snr同上, sigpower 指定信号功率,单位是dBW. y = awgn（x,snr,measured） ；让Matlab自动测量信号功率。 代码举例如下nt=randn（1,le

4、ngth（t）;%产生高斯白噪声，功率1w（假定单位电阻上的功率）r_am=s_am+nt; %思考题：假定负载是1ohm的电阻。信号表示的是电压，单位是伏，信号的功率是多少，换算成dBW此时的信噪比是多少，利用awgn函数的代码例子如下r_am=awgn（s_am,3,measured）；%snr=3dB，自动测量信号功率可用plot函数观察信号和噪声的混合波形。1.3 AM信号相干解调相干解调原理如图1-2。这里重点介绍滤波器设计，Matlab提供了非常丰富的滤波器设计手段，在通信系统中为了避免信号失真，一般采用线性相位滤波器，数字系统里的线性相位滤波器通常采用FIR形式，这里只介绍其中一

5、种滤波器设计函数:fir1.图1-2 相干解调原理框图滤波器设计fir1 函数的一般用法：b=fir1（n, n）;b: 输出的滤波器系数n: 输入的滤波器阶数 如果是标量，设计出的是低通滤波器，截至频率为n。如果是两个元素的矢量n=1 2，设计出的是带通滤波器，通带为1 2。为归一化的频率，取值0，1。归一化可以理解为实际频率与采样频率的一半的比值。例如设计一个48th-阶的FIR带通滤波器，通带为0.350.65b = fir1（48,0.35 0.65）; 用freqz函数显示其频率与相位响应freqz（b,1,512）; %freqz函数的用法参考matlab帮助文档结果如下图： 图1

6、-3 带通滤波器的频率与相位响应滤波器阶数n的选取与要求的过渡带宽度和阻带衰减值有关。Matlab也提供一种滤波器设计的图形用界面，在matlab的命令窗口输入fdatool即可打开该界面。滤波操作由filter函数实现，具体语法为：y = filter（b,a,X）；y: 滤波器输出。x: 滤波器输入。 滤波器分子多项式系数。a: 滤波器分母多项式系数，对于FIR滤波器，a=1。 AM信号的相干解调：%设计带通滤波器: bp=fir1（48,0.2,0.3）; %观察带通滤波器的频率响应 freqz（bp,1,512） %观察滤波前信号的频谱 periodogram（r_am,512,fs）

7、 %带通滤波 r=filter（bp,1,r_am）; periodogram（r,%相干解调 r=r.*cos（2*pi*fc*t）;%下变频 b=fir1（48,0.1）; %设计低通滤波器 freqz（b,1,512） %观察滤波器的特性 r=filter（b,1,r）; %低通滤波器 plot（r） %显示输出波形. AM信号的包络检波法解调：%带通滤波r=filter（bp,1,r_am）;%整流r=abs（r）;%低通r=filter（b,1,r）;plot（r） %显示输出波形.将调制信号频率改为40Hz,重复上述调制解调过程,在实验报告中描述你遇到的问题以及你的解决办法.2 D

8、SB信号的调制解调自行设计DSB调制解调系统,比较信道信噪比为0,5,10,15dB时的解调器输出信号质量3 SSB 信号的调制解调 fs=800; %采样频率 %载波频率 fm=40; %信号频率 t=0:2; %信号持续时间 mt=cos（2*pi*fm*t）;%产生基带信号%设计低通滤波器,保留上边带 b=fir1（48,0.25）;%查看滤波器的频率响应 freqz（b,1,512）%产生双边带调制信号s_dsb=mt.*cos（2*pi*fc*t）;%滤波法形成单边带信号s_ssb=filter（b,1,s_dsb）; %查看单边带信号的波形plot（s_ssb） %查看单边带信号的

9、频谱periodogram（s_ssb,%信道加噪声r=awgn（s_ssb,100,）;%plot（r）%设计带通滤波器bp=fir1（48,0.15,0.25）;%思考题通带频率范围是多少?freqz（bp,1,512）periodogram（r,%滤波r=filter（bp,1,r）;figure（2）相干解调r=r.*cos（2*pi*fc*t）;%设计低通滤波器b=fir1（48,0.12）;% 思考题滤波器截至频率是多少?freqz（b,1,512）%观察输出信号波形.plot（r）思考题:1,将调制信号频率分别改为10Hz,5Hz,观察调制信号波形,如何调整模型参数才能得到质量更

10、好的单边带调制信号.2,编写用移相法形成单边带信号的matlab代码.4 模拟调频系统 4.1信号调制：FM信号的瞬时频率f（t）与基带信号m（t）呈线性关系，即: （1-2）Fc是固有角频率，Kf 是调频器灵敏度，单位是Hz/秒伏。其瞬时相角 （1-3）0为载波的初始相位,不失一般性,可以认为0=0,上式说明FM波的瞬时相角与m（t）的积分呈线性关系。于是FM波的表达式为 （1-4） FM信号产生的matlab代码如下,设调制信号为单一频率的正弦波， fm=1Hz，载波频率为10Hz：fm=1; %基带信号频率1Hzfc=10; %载波频率10Hzfs=100; %采样频率100Hz5; %

11、时间5秒kf=3; %调频灵敏度%基带信号mt_integral=cumsum（mt）/fs; %调制信号的时域积分s_fm=sin（2*pi*fc*t+kf*mt_integral）;%产生FM信号观察基带信号与调频波间的关系: plot（t,s_fm）; hold onplot（t,mt_integral,r）xlim（0,2）; ylim（-2,2）FM信号通过AWGN信道r_fm=awgn（s_fm,10,measured）;1 2 3 4 4.1 4.2 FM信号解调采用鉴频器法解调FM信号。鉴频器原理如图1-4： 图1-4 鉴频法解调FM信号的原理框图设计带通滤波器:bp=fir1

12、（48,0.1,0.3）;r_fm=filter（bp,1,r_fm）; %微分r_fm=diff（r_fm）*fs; %整流r_fm=abs（r_fm）; %设计地通滤波器lp=fir1（48,0.05）;低通滤波rs=filter（lp,1,r_fm）;%观察输出波形plot（rs）1. 在高信噪比条件下,观察解调信号的质量如何,给出提高解调信号质量的方案并编写相应的代码验证你的方案？2. 在020dB的信噪比范围内，观察解调信号质量的变化。实验二无线计算器综合应用所学知识,设计无线数字传输系统，加深对通信原理所涉及内容的理解。实验内容:利用声音波段作为载波，设计一个基于两台电脑和两个耳麦

13、的无线数据传输系统。在电脑A上输入一系列命令，对其作编码调制后，通过耳麦传送到电脑B, 电脑B执行命令后将结果返回到电脑A。实验平台：1. 两台普通个人电脑；2. 2个低质量耳麦，分别连接到一台电脑上；3. 应用软件：Matlab 技术指标：1. 在“发送电脑”上输入一个整数四则运算式（+、-、*、/），运算式中数字为010000的整数。输入完成后，这个算式通过耳麦被传输到“接收电脑”上，“接收电脑”对算式进行处理后将正确的结果同样通过耳麦返回到“发送电脑”上，“发送电脑”对此接收后显示结果。2. 在算式输入完毕后1秒钟内要将结果显示出来。如果在传输过程中出现错误，要能自动进行重传。重传N次，最长的等待时间就为N秒。3. 两个耳麦的距离为10cm.4. 传输时，声卡上所有的音量（录、放）都将调为最大值。5. 使用Matlab时用M文件编写，每台电脑上只允许运行一个Matlab进程。 各小组负责短距离无线计算器的开发，所要求的产品是由一系列实现无线计算服务的MATLAB函数组成。最终的产品应提供一批m-文件，这些m-文件能在一台标准电脑上作为发射机或接收机运行。可能用到的函数键盘输入: input显示: disp输入声音信号: wavrecord声音播放: wavplay, sound