通信仿真實驗報告 通信系統仿真實驗 實驗報告要求: 1. 所有實驗均要手畫仿真模型框圖,或對仿真原理解釋說明; 2. 必須清楚的標題仿真系統中所設置的參數; 3. 仿真程序一般不要放在正文內部,而就是改在每個實驗報告的最后,作為附件。但正文部分可以解釋說明所用到的重要的仿真技巧,庫數等等。

　4. 所有仿真程序產生的結果都要有手寫分析,即要判決仿真結果就是否正確,說明了什么問題,能夠得出什么結論,要如何改進等等。

　實驗一 隨機信號的計算機仿真 實驗目的:仿真實現各種分布的隨機數發生器 實驗內容: 1、均勻分布隨機數的產生 用線性同余法,編寫 Matlab 程序,產生均勻分布的隨機數。

　? ? ? ? ) 5000 mod( ] 1323 241 [ 1 ? ? ? n x n x

　初始種子 x(0)自己選擇。

　線性同余算法就是使用最為廣泛的偽隨機數產生器,該算法含有 4 個參數:模數 m(m>0),乘數 a(0≤a< m),增量 c(0≤c<m),初值即種子(Seed)X。(0≤ X。<m).使用迭代公式: X(n+1) = (a·X(n) +c)modm 得到隨機數序列{X(n)}其中周期為 5000

　通信仿真實驗報告

　2、用反函數法,將均勻分布的隨機變量變換為具有單邊指數分布的隨機變量。編寫 Matlab 程序,產生指數分布的隨機數。計算并比較理論 pdf 與從直方圖得到的 pdf。

　指數分布隨機變量 pdf 定義為: 0 ), ( ) exp(2) ( ? ? ? ? ??x u x x p X , ) (x u 為單位階躍函數。

　先自行設置取樣點數,取 a=5;產生均勻分布隨機變量,轉化為單邊指數分布,理論與仿真符合

　通信仿真實驗報告

　設計題: 3、用 Matlab 編程分別產生標準正態分布、指定均值方差正態分布、瑞利分布、賴斯分布、中心與非中心χ2 分布的隨機數,并畫出相應的 pdf。

　y1=normpdf(x,0,1);

　 y2=normpdf(x,4,2);

　通信仿真實驗報告

　瑞麗

　p1= ncfpdf(x,5,20,10);非中心 p= fpdf(x,5,20);中心 4、 設輸入的隨機變量序列 X(n)為 N=1000 獨立同分布高斯分布的離散時間序列,均值為 0,方差為 1,采樣間隔 0、01s。通過某線性時不變濾波器,輸出隨機變量序列 Y(n)的功率譜密度為: 2) 2 ( 11) (ff S Y? ??

　（1）

　設計該濾波器

　通信仿真實驗報告 （2）

　產生隨機變量序列 Y(n)。

　X0=0;

　%設置產生序列的遞推公式的初始值:X(0) N=1000;

　%設置序列的長度 rh=0、9;

　%設置產生序列的遞推公式的系數 X=zeros(1,N);

　%定義序列 X w=rand(1,N)-1/2;

　%產生序列 w:在(-1/2,1/2)內均勻分布

　 %計算序列 X 的 N 個樣本:X(1),X(2),…,X(N)

　X(1)=rh*X0+w(1);

　 for i=2:N

　X(i)=rh*X(i-1)+w(i);

　 End X(n)的功率譜密度

　濾波器的幅度響應

　通信仿真實驗報告

　附件: 實驗二 數字基帶調制 實驗目的:數字通信系統中,基帶傳輸的仿真。

　實驗內容: 用 MATLAB 編程仿真實現二進制脈沖幅度調制(PAM)數字通信系統的調制過程。要求畫出 12bit 隨機輸入與對應的已調波形輸出。

　通信仿真實驗報告

　1. 繪出 40bit 隨機輸入條件下調制波形形成的眼圖。

　2. 用蒙特卡羅仿真方法計算在信道為加性高斯白噪聲時,該系統在不同信噪比下的差錯概率。

　通信仿真實驗報告

　3. 畫出該系統的理論誤碼率(報告中還要寫出理論公式),與蒙特卡羅仿真結果比較,就是否一致,分析結果。

　設計題 4、 設計 FIR 根升余弦濾波器,具體指標如下:

　(1)碼片速率為 1、28MHz,采樣率為 4 倍碼片速率 (2) 滾 降 系 數 0 、 22, 沖 激 響 應 序 列 長 度

　通信仿真實驗報告 65

　N_T=8;

　 %沖激響應序列長度為 2*N_T*Fs/Fc+1 R=0、22

　 %滾降系數 Fc=1、28e+6; Fs=4*Fc;

　 %抽樣率為 4 倍碼片速率 Tc=1、0e-6/1、28;

　%碼片周期 %[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;

　通信仿真實驗報告 axis([0 1 -60 1]);xlabel("歸一化角頻率");ylabel("RRC 濾波器幅度響應(dB)"); (1)[H,w]=freqz(B,A,N) (2)[H,w]=freqz(B,A,N,’whole’)

　 (1)中 B 與 A 分別為離散系統的系統函數分子、分母多項式的系數向量,返回量 H 則包含了離散系統頻響在 0~pi 范圍內 N 個頻率等分點的值(其中N 為正整數),w 則包含了范圍內 N 個頻率等分點。調用默認的 N 時,其值就是 512。

　(2)中調用格式將計算離散系統在0~pi范內的N個頻率等分店的頻率響應的值。

　因此,可以先調用 freqz()函數計算系統的頻率響應,然后利用 abs()與angle()函數及 plot()函數,即可繪制出系統在 或 范圍內的頻響曲線 (3)產生一串(-1、1)等概率分布的隨機序列,并對該序列進行脈沖成形濾波。

　附件: 實驗三 數字頻帶調制 實驗目的:對數字信息的頻帶傳輸進行仿真。

　通信仿真實驗報告 實驗內容: 1. 用 MATLAB 編程仿真實現二進制相位調制(BPSK)數字通信系統的調制過程。要 求 畫 出 12bit 隨 機 輸 入 與 對 應 的 已 調 波 形 輸 出 。

　2. 并用蒙特卡羅仿真方法計算在信道為加性高斯白噪聲時,該系統在不同信噪比下的差錯概率

　通信仿真實驗報告 3. 畫出該系統的理論誤碼率,與蒙特卡羅仿真結果比較,就是否一致,分析結果。

　設計題 4. QPSK 調制,解調與檢測的 MATLAB 仿真,并用蒙特卡羅方法估計該系統在加性高斯白噪聲情況下的差錯概率。

　（1）

　使用范圍在(0,1)內的均勻分布隨機數發生器,來產生等概率出現的四

　通信仿真實驗報告 進制符號序列,再將序列映射到對應的信號向量。

　s11=-j;s10=-1;s00=j;s01=1;

　 %定義 QPSK 信號:4 種可能的取值

　N=10000;

　 %設置發送數據符號的個數

　%產生待發送的二進制比特數據流:長度為 2N

　signal=rand(1,2*N);

　qpsk=zeros(1,N);

　%定義經過調制后的信號序列

　%產生調制后的信號序列 qpsk

　for i=1:N

　if signal(2*i-1)<0、5

　if signal(2*i)<0、5

　qpsk(i)=s00;

　 else qpsk(i)=s01;

　 end;

　 else

　if signal(2*i)<0、5

　 qpsk(i)=s10;

　 else qpsk(i)=s11;

　end;

　 end;

　end;

　（2）

　利用高斯隨機數發生器產生均值為 0,方差為 N0/2 的高斯噪聲。

　NO=(10^(SNR_in_DB/10)) sgma=sqrt(N0/2);

　n(1)=gngauss(sgma) （3）

　設計檢測器,用蒙特卡羅方法估計檢測器產生的符號誤差。

　通信仿真實驗報告

　實驗四 通信信道建模仿真 實驗目的:無線通信信道的仿真實現 實驗內容: 確定信號的 DTFT 譜分析 窗對頻率分辨率的影響

　1-1

　通信仿真實驗報告

　1-2

　1-3

　通信仿真實驗報告

　1-4

　2-1

　通信仿真實驗報告

　2-1

　2-2

　通信仿真實驗報告

　3-1

　通信仿真實驗報告

　 %% Zero padding DFT

　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([-1 1 0 35]);

　title("DFT spectrum with 64 zeros padded");

　xlabel("Normalized digital frequency");

　%% Zero padding DFT

　通信仿真實驗報告 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("DFT spectrum with 3*64 zeros padded");

　xlabel("Normalized digital frequency");

　axis([-1 1 0 35]);

　%%

　 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("DFT spectrum with 7*64 zeros padded");

　xlabel("Normalized digital frequency");

　axis([-1 1 0 35]);

　4-1: 產生并繪制 10 個高斯-馬爾科夫序列樣本

　通信仿真實驗報告

　4-1: 功率譜、

　4-2

　R=0、5

　通信仿真實驗報告

　4-2

　 R=0、5 功率譜、

　 5

　通信仿真實驗報告

　實驗五 信道衰落的影響與分集接收仿真 單徑 A=0° 單路徑移動臺包絡幅度-移動距離

　單路徑移動臺包絡相位

　單路徑移動臺歸一化頻譜

　通信仿真實驗報告

　2 兩徑幅度

　 兩徑相位

　 兩徑頻譜

　通信仿真實驗報告

　2 兩徑 R=0、5 幅度

　 兩徑 R=0、5 相位

　兩徑 R=0、5 頻譜

　通信仿真實驗報告

　3:3-1 30°幅度

　 3-1 30°相位

　3-1 30°頻譜

　通信仿真實驗報告

　3-1 45°幅度

　3-1 45°相位

　3-1 45°頻譜

　通信仿真實驗報告

　3-1 90°幅度

　3-1 90°相位

　3-1 90°頻率

　通信仿真實驗報告

　3-1 180°幅度

　3-1 180°相位 3-1 180°頻譜

　通信仿真實驗報告

　4-1N=124-1N=256

　通信仿真實驗報告

　5-1 幅度分布 N=12

　5-1 幅度分布 N=64

　5-1 幅度分布 N=256

　通信仿真實驗報告

　6-1 相位分布 N=12

　6-1 相位分布 N=64

　6-1 相位 N=256

　7-17-1 功率分布 N=12

　7-1 功率 N=64

　通信仿真實驗報告

　7-1 功率分布 N=256

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