单极性数字基带信号功率谱及眼图的Matlab实现
1、实验目的
通过Matlab实现单极性数字基带信号功率谱,并画出相应的眼图,以理解基带数据传输相关基本概念。
2、实验内容
输入的单极性数字基带信号参数自定义。
输出结果包括:1)输入的单极性数字基带信号;2)眼图。3、原理描述
我仿真用的是最简单、最常用的基带信号形式:单极性不归零码。这种信号脉冲的零电平和正电平分别对应着二进制代码0和1,仿真中是随机产生的。
单极性不归零码的功率谱如下:
P(f)=Ts
4
(
sinπfTs
πfTs
)2+
1
4
δ(f)
我就只画了连续谱。
眼图是指通过用示波器观察接收端的基带信号波形,从而估计和调整系统性能。用drawnow能不断地将各个码元周期的波形叠在一起,从而画出眼图的效果。
4、matlab程序及注释
function [] = danjixing()
Ts = 1; %码元周期1s,1Hz
N = 20;
dt = Ts/N; %画点间隔50ms
x = randint(1,1000,[0 1]); %随机产生1000个0或1的数
x = sigexpand(x,N); %补零满足卷积要求,因为抽样,一个码元只传一个点figure;
t = dt:dt:1000;
plot(t,x);
axis([0 20 -0.2 1.2]); %展示前20个码元
%算功率谱
n = 1:400;
f = 2*n/400; %码元采样率4Hz
y = (Ts/4)*sinc(pi*Ts.*f).^2;
figure;
plot(f,y);
%假设传输信道是升余弦滚降,a是滚降系数
a = 0.9999; %理想设成1为什么会有毛刺。。
t = -3*Ts:dt:3*Ts;
h = sinc(t/Ts).*(cos(a*pi*t/Ts))./(1-4*a^2*t.^2/Ts^2+eps);
y = conv(x,h); %卷积
t=-3*Ts:dt:(1000+3)*N*dt-dt;
figure;
plot(t,y);
axis([0 20 -0.2 1.2]); %经过升余弦滚降系统后的码型
t = 0:dt:7*N*dt-dt; %展示7个眼
figure;
for i = 2:49
eye = y(i*N+1:(i+7)*N);
drawnow; %重复画,关键函数
plot(t,eye);
hold on;
end
5、实验结果
随机20个码:10101100000101110101的抽样值(横坐标0~19)
单极性不归零码功率谱:
经过滚降系统后的码型:
眼图(展示7个),滚降系数等于1:
滚降系数为0.5的眼图:
滚降系数为0.25的眼图:
可以发现,“眼镜”的闭合程度能体现信道的传输特性。
一、MATLAB常用的基本数学函数 abs(x):纯量的绝对值或向量的长度 angle(z):复数z的相角(Phase angle) sqrt(x):开平方 real(z):复数z的实部 imag(z):复数z的虚部 conj(z):复数z的共轭复数 round(x):四舍五入至最近整数 fix(x):无论正负,舍去小数至最近整数 floor(x):地板函数,即舍去正小数至最近整数ceil(x):天花板函数,即加入正小数至最近整数rat(x):将实数x化为分数表示 rats(x):将实数x化为多项分数展开 sign(x):符号函数(Signum function)。 当x<0时,sign(x)=-1; 当x=0时,sign(x)=0; 当x>0时,sign(x)=1。 rem(x,y):求x除以y的馀数 gcd(x,y):整数x和y的最大公因数 lcm(x,y):整数x和y的最小公倍数 exp(x):自然指数 pow2(x):2的指数 log(x):以e为底的对数,即自然对数或 log2(x):以2为底的对数 log10(x):以10为底的对数 二、MATLAB常用的三角函数 sin(x):正弦函数 cos(x):余弦函数
tan(x):正切函数 asin(x):反正弦函数 acos(x):反馀弦函数 atan(x):反正切函数 atan2(x,y):四象限的反正切函数 sinh(x):超越正弦函数 cosh(x):超越馀弦函数 tanh(x):超越正切函数 asinh(x):反超越正弦函数 acosh(x):反超越馀弦函数 atanh(x):反超越正切函数 三、适用於向量的常用函数有: min(x): 向量x的元素的最小值 max(x): 向量x的元素的最大值 mean(x): 向量x的元素的平均值 median(x): 向量x的元素的中位数 std(x): 向量x的元素的标准差 diff(x): 向量x的相邻元素的差 sort(x): 对向量x的元素进行排序(Sorting)length(x): 向量x的元素个数 norm(x): 向量x的欧氏(Euclidean)长度sum(x): 向量x的元素总和 prod(x): 向量x的元素总乘积 cumsum(x): 向量x的累计元素总和cumprod(x): 向量x的累计元素总乘积 dot(x, y): 向量x和y的内积 cross(x, y): 向量x和y的外积 四、MATLAB的永久常数
基于Matlab的GMSK调制与解调 1.课程设计目的 (1)加深对GMSK基本理论知识的理解。 (2)培养独立开展科研的能力和编程能力。 (3)通过SIMULINK对BT=0.3的GMSK调制系统进行仿真。 2.课程设计要求 (1)观察基带信号和解调信号波形。 (2)观察已调信号频谱图。 (3)分析调制性能和BT参数的关系。 3.相关知识 3.1GMSK调制 调制原理图如图2.2,图中滤波器是高斯低通滤波器,它的输出直接对VCO 进行调制,以保持已调包络恒定和相位连续。 非归零数字序 高斯低通滤 波器频率调制器 (VCO) GMSK已 调信号 图3.1GMSK调制原理图 为了使输出频谱密集,前段滤波器必须具有以下待性: 1.窄带和尖锐的截止特性,以抑制FM调制器输入信号中的高频分量; 2.脉冲响应过冲量小,以防止FM调制器瞬时频偏过大; 3.保持滤波器输出脉冲响应曲线下的面积对应丁pi/2的相移。以使调制指数为1/2。前置滤波器以高斯型最能满足上述条件,这也是高斯滤波器最小移频键控(GMSK)的由来。
GMSK 信号数据 3.2GMSK 解调 GMSK 本是MSK 的一种,而MSK 又是是FSK 的一种,因此,GMSK 检波也可以采用FSK 检波器,即包络检波及同步检波。而GMSK 还可以采用时延检波,但每种检波器的误码率不同。 GMSK 非相干解调原理图如图2.3,图中是采用FM 鉴频器(斜率鉴频器或相位鉴频器)再加判别电路,实现GMSK 数据的解调输出。 图3.2GMSK 解调原理图 4.课程设计分析 4.1信号发生模块 因为GMSK 信号只需满足非归零数字信号即可,本设计中选用(Bernoulli Binary Generator)来产生一个二进制序列作为输入信号。 图4.1GMSK 信号产生器 该模块的参数设计这只主要包括以下几个。其中probability of a zero 设置为0.5表示产生的二进制序列中0出现的概率为0.5;Initial seed 为61表示随机数种子为61;sample time 为1/1000表示抽样时间即每个符号的持续时为0.001s。当仿真时间固定时,可以通过改变sample time 参数来改变码元个数。例如仿真时间为10s,若sample time 为1/1000,则码元个数为10000。 带通滤 波器限幅器判决器鉴频器GMSK 信号 输出
20090401310074 实验一数字基带信号 一、实验目的 1、了解单极性码、双极性码、归零码、不归零码等基带信号波形特点。 2、掌握AMI、HDB3码的编码规则。 3、掌握从HDB3码信号中提取位同步信号的方法。 4、掌握集中插入帧同步码时分复用信号的帧结构特点。 5、了解HDB3(AMI)编译码集成电路CD22103。 二、实验内容 1、用示波器观察单极性非归零码(NRZ)、传号交替反转码(AMI)、三阶高密度双极性码(HDB3)、整流后的AMI 码及整流后的HDB3 码。 2、用示波器观察从HDB3 码中和从AMI 码中提取位同步信号的电路中有关波形。 3、用示波器观察HDB3、AMI 译码输出波形。 三、基本原理 本实验使用数字信源模块和HDB3 编译码模块。 1、数字信源 本模块是整个实验系统的发终端,模块内部只使用+5V 电压,其原理方框图如图1-1 所示,电原理图见附录一。本单元产生NRZ 信号,信号码速率约为170.5KB,帧结构如图1-2 所示。帧长为24 位,其中首位无定义,第2 位到第8 位是帧同步码(7 位巴克码1110010),另外16 位为2 路数据信号,每路8位。此NRZ 信号为集中插入帧同步码时分复用信号,实验电路中数据码用红色发光二极管指示,帧同步码及无定义位用绿色发光二极管指示。发光二极管亮状态表示1 码,熄状态表示0 码。 图 1-1 数字信源方框图 图 2-2 帧结构
本模块有以下测试点及输入输出点: ?CLK 晶振信号测试点 ?BS-OUT 信源位同步信号输出点/测试点(2个) ?FS 信源帧同步信号输出点/测试点 ?NRZ-OUT(AK) NRZ信号(绝对码)输出点/测试点(4个)图1-1中各单元与电路板上元器件对应关系如下: ?晶振 CRY 晶体;U1:反相器7404 ?分频器 U2 计数器74161;U3:计数器74193;U4:计数器40160 并行码产生器 K1、K2、K3:8位手动开关,从左到右依次 与帧同步码、数据1、数据2相对应;发光二极管:左起分 别与一帧中的24位代码相对应 ?八选一 U5、U6、U7:8位数据选择器4512 ?三选一 U8:8位数据选择器4512 ?倒相器 U20:非门74HC04 ?抽样 U9:D触发器74HC74 下面对分频器,八选一及三选一等单元作进一步说明。 (1)分频器 4161进行13分频,输出信号频率为341kHz。74161是一个4位二进制加计数器,预置在3状态。 74193完成÷2、÷4、÷8、÷16运算,输出BS、S1、S2、S3等4个信号。BS 为位同步信号,频率为170.5kHz。S1、S2、S3为3个选通信号,频率分别为BS信号频率的1/2、1/4和1/8。74193是一个4位二进制加/减计数器,当CPD= PL =1、MR=0时,可在Q0、Q1、Q2及Q3端分别输出上述4个信号。 40160是一个二一十进制加计数器,预置在7状态,完成÷3运算,在Q0和Q1端分别输出选通信号S4、S5,这两个信号的频率相等、等于S3信号频率的1/3。 分频器输出的S1、S2、S3、S4、S5等5个信号的波形如图1-4(a)和1-4(b)所示。 图 1-4 分频器输出信号波形 (2)八选一 采用8路数据选择器4512,它内含了8路传输数据开关、地址译码器和三态驱动器,其真值表如表1-1所示。U5、U6和U7的地址信号输入端A、B、C并连在一起并分别接S1、S2、S3信号,它们的8个数据信号输入端x0 ~ x7分别K1、K2、K3输出的8个并行信号连接。由表1-1可以分析出U5、U6、U7输出信号都是码速率为
信源函数 randerr 产生比特误差样本 randint 产生均匀分布的随机整数矩阵 randsrc 根据给定的数字表产生随机矩阵 wgn 产生高斯白噪声 信号分析函数 biterr 计算比特误差数和比特误差率 eyediagram 绘制眼图 scatterplot 绘制分布图 symerr 计算符号误差数和符号误差率 信源编码 compand mu律/A律压缩/扩张 dpcmdeco DPCM(差分脉冲编码调制)解码dpcmenco DPCM编码 dpcmopt 优化DPCM参数 lloyds Lloyd法则优化量化器参数 quantiz 给出量化后的级和输出值 误差控制编码 bchpoly 给出二进制BCH码的性能参数和产生多项式convenc 产生卷积码 cyclgen 产生循环码的奇偶校验阵和生成矩阵cyclpoly 产生循环码的生成多项式 decode 分组码解码器 encode 分组码编码器 gen2par 将奇偶校验阵和生成矩阵互相转换gfweight 计算线性分组码的最小距离 hammgen 产生汉明码的奇偶校验阵和生成矩阵rsdecof 对Reed-Solomon编码的ASCII文件解码rsencof 用Reed-Solomon码对ASCII文件编码rspoly 给出Reed-Solomon码的生成多项式syndtable 产生伴随解码表 vitdec 用Viterbi法则解卷积码 (误差控制编码的低级函数) bchdeco BCH解码器 bchenco BCH编码器 rsdeco Reed-Solomon解码器 rsdecode 用指数形式进行Reed-Solomon解码 rsenco Reed-Solomon编码器 rsencode 用指数形式进行Reed-Solomon编码 调制与解调
Matlab通信原理仿真 学号: 2142402 姓名:圣斌
实验一Matlab 基本语法与信号系统分析 一、实验目的: 1、掌握MATLAB的基本绘图方法; 2、实现绘制复指数信号的时域波形。 二、实验设备与软件环境: 1、实验设备:计算机 2、软件环境:MATLAB R2009a 三、实验内容: 1、MATLAB为用户提供了结果可视化功能,只要在命令行窗口输入相应的命令,结果就会用图形直接表示出来。 MATLAB程序如下: x = -pi::pi; y1 = sin(x); y2 = cos(x); %准备绘图数据 figure(1); %打开图形窗口 subplot(2,1,1); %确定第一幅图绘图窗口 plot(x,y1); %以x,y1绘图 title('plot(x,y1)'); %为第一幅图取名为’plot(x,y1)’ grid on; %为第一幅图绘制网格线 subplot(2,1,2) %确定第二幅图绘图窗口 plot(x,y2); %以x,y2绘图 xlabel('time'),ylabel('y') %第二幅图横坐标为’time’,纵坐标为’y’运行结果如下图: 2、上例中的图形使用的是默认的颜色和线型,MATLAB中提供了多种颜色和线型,并且可以绘制出脉冲图、误差条形图等多种形式图: MATLAB程序如下: x=-pi:.1:pi; y1=sin (x); y2=cos (x); figure (1); %subplot (2,1,1); plot (x,y1); title ('plot (x,y1)'); grid on %subplot (2,1,2); plot (x,y2);
实验六 数字基带信号的眼图实验 一、实验目的 1、掌握无码间干扰传输的基本条件和原理,掌握基带升余弦滚降系统的实现方法; 2、通过观察眼图来分析码间干扰对系统性能的影响,并观察在输入相同码率的NRZ 基带信号下,不同滤波器带宽对输出信号码间干扰大小的影响程度; 3、熟悉MATLAB 语言编程。 二、实验原理和电路说明 1、基带传输特性 基带系统的分析模型如图3-1所示,要获得良好的基带传输系统,就应该 图3-1 基带系统的分析模型 抑制码间干扰。设输入的基带信号为()n s n a t nT δ-∑,s T 为基带信号的码元周期,则经过 基带传输系统后的输出码元为 ()n s n a h t nT -∑。其中 1()()2j t h t H e d ωωωπ +∞ -∞ = ? (3-1) 理论上要达到无码间干扰,依照奈奎斯特第一准则,基带传输系统在时域应满足: 10()0,s k h kT k =?=? ? , 为其他整数 (3-2) 频域应满足: ()0,s s T T H πωωω? ≤ ?=? ?? ,其他 (3-3)
图3-2 理想基带传输特性 此时频带利用率为2/Baud Hz ,这是在抽样值无失真条件下,所能达到的最高频率利用率。 由于理想的低通滤波器不容易实现,而且时域波形的拖尾衰减太慢,因此在得不到严格 定时时,码间干扰就可能较大。在一般情况下,只要满足: 222(),s i s s s s i H H H H T T T T T ππ π π ωωωωω?????? +=-+++=≤ ? ? ??????? ∑ (3-4) 基带信号就可实现无码间干扰传输。这种滤波器克服了拖尾太慢的问题。 从实际的滤波器的实现来考虑,采用具有升余弦频谱特性()H ω时是适宜的。 (1)(1)1sin (),2(1)()1,0(1) 0,s s s s s s T T T T H T T ππαπαωωαπαωωπαω???-+--≤≤??? ??? ?-? =≤≤?? ?+>? ?? (3-5) 这里α称为滚降系数,01α≤≤。 所对应的其冲激响应为: ()222sin cos()()14s s s s t T t T h t t t T T παππα= - (3-6) 此时频带利用率降为2/(1)Baud/Hz α+,这同样是在抽样值无失真条件下,所能达到的最 高频率利用率。换言之,若输入码元速率' 1/s s R T >,则该基带传输系统输出码元会产生码
matlab 函数大全 信源函数 randerr 产生比特误差样本 randint 产生均匀分布的随机整数矩阵 randsrc 根据给定的数字表产生随机矩阵 wgn 产生高斯白噪声 信号分析函数 biterr 计算比特误差数和比特误差率 eyediagram 绘制眼图 scatterplot 绘制分布图 symerr 计算符号误差数和符号误差率 信源编码 compand mu律/A律压缩/扩张 dpcmdeco DPCM(差分脉冲编码调制)解码dpcmenco DPCM编码 dpcmopt 优化DPCM参数 lloyds Lloyd法则优化量化器参数 quantiz 给出量化后的级和输出值 误差控制编码 bchpoly 给出二进制BCH码的性能参数和产生多项式convenc 产生卷积码 cyclgen 产生循环码的奇偶校验阵和生成矩阵cyclpoly 产生循环码的生成多项式 decode 分组码解码器 encode 分组码编码器 gen2par 将奇偶校验阵和生成矩阵互相转换gfweight 计算线性分组码的最小距离 hammgen 产生汉明码的奇偶校验阵和生成矩阵rsdecof 对Reed-Solomon编码的ASCII文件解码rsencof 用Reed-Solomon码对ASCII文件编码rspoly 给出Reed-Solomon码的生成多项式
syndtable 产生伴随解码表 vitdec 用Viterbi法则解卷积码 (误差控制编码的低级函数) bchdeco BCH解码器 bchenco BCH编码器 rsdeco Reed-Solomon解码器 rsdecode 用指数形式进行Reed-Solomon解码 rsenco Reed-Solomon编码器 rsencode 用指数形式进行Reed-Solomon编码 调制与解调 ademod 模拟通带解调器 ademodce 模拟基带解调器 amod 模拟通带调制器 amodce 模拟基带调制器 apkconst 绘制圆形的复合ASK-PSK星座图 ddemod 数字通带解调器 ddemodce 数字基带解调器 demodmap 解调后的模拟信号星座图反映射到数字信号dmod 数字通带调制器 dmodce 数字基带调制器 modmap 把数字信号映射到模拟信号星座图(以供调制)qaskdeco 从方形的QASK星座图反映射到数字信号qaskenco 把数字信号映射到方形的QASK星座图 专用滤波器 hank2sys 把一个Hankel矩阵转换成一个线性系统模型hilbiir 设计一个希尔伯特变换IIR滤波器 rcosflt 升余弦滤波器 rcosine 设计一个升余弦滤波器 (专用滤波器的低级函数) rcosfir 设计一个升余弦FIR滤波器 rcosiir 设计一个升余弦IIR滤波器
通信原理课程设计 基于matlab的通信信道及眼图的仿真 作者: 摘要 由于多径效应和移动台运动等影响因素,使得移动信道对传输信号在时间、频率和角度上造成了色散,即时间色散、频率色散、角度色散等等,因此多径信道的特性对通信质量有着重要的影响,而多径信道的包络统计特性则是我们研究的焦点。根据不同无线环境,接收信号包络一般服从几种典型分布,如瑞利分布、莱斯分布等。因此我们对瑞利信道、莱斯信道进行了仿真并针对服从瑞利分布的多径信道进行模拟仿真。由于眼图是实验室中常用的一种评价基带传输系统的一种定性而方便的方法,“眼睛”的张开程度可以作为基带传输系统性能的一种度量,它不但反映串扰的大小,而且也可以反映信道噪声的影响。为此,我们在matlab上进行了仿真,加深对眼图的理解。 关键词:瑞利信道莱斯信道多径效应眼图 一、瑞利信道 在移动通信系统中,发射端和接收端都可能处于不停的运动状态之中,这种相对运动将产生多普勒频移。在多径信道中,发射端发出的信号通过多条路径到达接收端,这些路径具有不同的延迟和接收强度,它们之间的相互作用就形成了衰落。MATLAB中的多径瑞利衰落信道模块可以用于上述条件下的信道仿真。 多径瑞利衰落信道模块用于多径瑞利衰落信道的基带仿真,该模块的输入信号为复信号,可以为离散信号或基于帧结构的列向量信号。无线系统中接收机与发射机之间的相对运动将引起信号频率的多普勒频移,多普勒频移值由下式决定: 其中v是发射端与接收端的相对速度,θ是相对速度与二者连线的夹角,λ是信号的波长。
Fd的值可以在该模块的多普勒平移项中设置。由于多径信道反映了信号在多条路径中的传输,传输的信号经过不同的路径到达接收端,因此产生了不同的时间延迟。当信号沿着不同路径传输并相互干扰时,就会产生多径衰落现象。在模块的参数设置表中,Delay vector(延迟向量)项中,可以为每条传输路径设置不同的延迟。如果激活模块中的Normalize gain vector to 0 dB overall gain,则表示将所有路径接收信号之和定为0分贝。信号通过的路径的数量和Delay vector(延迟向量)或Gain vector(增益向量)的长度对应。Sample time(采样时间)项为采样周期。离散的Initial seed(初始化种子)参数用于设置随机数的产生。 1.1、Multipath Rayleigh Fading Channel(多径瑞利衰落信道)模块的主要参数 参数名称参数值 Doppler frequency(Hz) 40/60/80 Sample time 1e-6 Delay vector(s) [0 1e-6] Gain vector(dB) [0 -6] Initial seed 12345 使能 Normalize gain vector to 0 dB overall gain Bernoulli Random Binary Generator(伯努利二进制随机数产生器)的主要参数 参数名称参数值 Probability of a zero0.5 Initial seed54321
基带传输系统实验报告 一、 实验目的 1、 提高独立学习的能力; 2、 培养发现问题、解决问题和分析问题的能力; 3、 学习matlab 的使用; 4、 掌握基带数字传输系统的仿真方法; 5、 熟悉基带传输系统的基本结构; 6、 掌握带限信道的仿真以及性能分析; 7、 通过观察眼图和星座图判断信号的传输质量。 二、 实验原理 在数字通信中,有些场合可以不经载波调制和解调过程而直接传输基带信号,这种直接传输基带信号的系统称为基带传输系统。 基带传输系统方框图如下: 基带脉冲输入 噪声 基带传输系统模型如下: 信道信号 形成器 信道 接收 滤波器 抽样 判决器 同步 提取 基带脉冲
各方框的功能如下: (1)信道信号形成器(发送滤波器):产生适合于信道传输的基带信号波形。因为其输入一般是经过码型编码器产生的传输码,相应的基本波形通常是矩形脉 冲,其频谱很宽,不利于传输。发送滤波器用于压缩输入信号频带,把传输 码变换成适宜于信道传输的基带信号波形。 (2)信道:是基带信号传输的媒介,通常为有限信道,如双绞线、同轴电缆等。信道的传输特性一般不满足无失真传输条件,因此会引起传输波形的失真。另 外信道还会引入噪声n(t),一般认为它是均值为零的高斯白噪声。 (3)接收滤波器:接受信号,尽可能滤除信道噪声和其他干扰,对信道特性进行均衡,使输出的基带波形有利于抽样判决。 (4)抽样判决器:在传输特性不理想及噪声背景下,在规定时刻(由位定时脉冲控制)对接收滤波器的输出波形进行抽样判决,以恢复或再生基带信号。 (5)定时脉冲和同步提取:用来抽样的位定时脉冲依靠同步提取电路从接收信号中提取。 三、实验内容 1采用窗函数法和频率抽样法设计线性相位的升余弦滚讲的基带系统(不调用滤波器设计函数,自己编写程序) 设滤波器长度为N=31,时域抽样频率错误!未找到引用源。o为4 /Ts,滚降系数分别取为0.1、0.5、1, (1)如果采用非匹配滤波器形式设计升余弦滚降的基带系统,计算并画出此发送滤波器的时域波形和频率特性,计算第一零点带宽和第一旁瓣衰减。 (2)如果采用匹配滤波器形式设计升余弦滚降的基带系统,计算并画出此发送滤波器的时域波形和频率特性,计算第一零点带宽和第一旁瓣衰减。 (1)非匹配滤波器 窗函数法: 子函数程序: function[Hf,hn,Hw,w]=umfw(N,Ts,a)
MATLAB通信系统仿真实验报告
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+B X2=A-B X3=A*B X4=A.*B X5=A^3 X6=A.^3X7=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=[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。
数字基带信号实验 一、实验目的: 学会利用MATLAB软件对数字基带信号的仿真。通过实验提高学生实际动手 能力和编程能力,为日后从事通信工作奠定良好的基础。 二、实验内容:利用MATLAB软件编写数字基带信号程序,进一步加强对数字基 带信号的理解。 (1)单极性不归零数字基带信号 (2)双极性不归零数字基带信号 (3)单极性归零数字基带信号 (4)双极性归零数字基带信号 三、程序 (1) 单极性不归零数字基带信号程序 function y=zhou(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)]; M=max(y); m=min(y); subplot(1,1,1) plot(t,y);grid on; axis([0,i,m-0.1,M+0.1]); title('1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1'); (2) 双极性不归零数字基带信号 function y=zhou(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)=-1; end end end y=[y,x(i)]; M=max(y); m=min(y); subplot(1,1,1) plot(t,y);grid on; axis([0,i,m-0.1,M+0.1]); title('1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1'); (3)单极性归零数字基带信号 function y=zhou(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)]; M=max(y); m=min(y); subplot(1,1,1) plot(t,y);grid on; axis([0,i,m-0.1,M+0.1]); title('1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1') (4)双极性归零数字基带信号 function y=zhou(x) t0=200; t=0:1/t0:length(x);
使用 matlab 绘制数字基带信号的眼图实验 一、实验目的 1、掌握无码间干扰传输的基本条件和原理,掌握基带升余弦滚降系统的实现方法; 2、通过观察眼图来分析码间干扰对系统性能的影响,并观察在输入相同码率的NRZ 基带信号下,不同滤波器带宽对输出信号码间干扰大小的影响程度; 3、熟悉 MATLAB语言编程。 二、实验原理和电路说明 1、基带传输特性 基带系统的分析模型如图3-1 所示,要获得良好的基带传输系统,就应该 a n t nT s 基带传输a n h t nT s n n抽样判决 H ( ) 图 3-1基带系统的分析模型 抑制码间干扰。设输入的基带信号为a n t nT s, T s为基带信号的码元周期,则经过 n 基带传输系统后的输出码元为a n h t nT s。其中 n h(t )1H ()e j t d(3-1 ) 2 理论上要达到无码间干扰,依照奈奎斯特第一准则,基带传输系统在时域应满足: ,k 0 h( kT s)(3-2) 0,k为其他整数 频域应满足: T s, T s(3-3) H ( ) 0,其他
H ( ) T s T s T s 图 3-2 理想基带传输特性 此时频带利用率为 2Baud / Hz , 这是在抽样值无失真条件下,所能达到的最高频率利用率。 由于理想的低通滤波器不容易实现, 而且时域波形的拖尾衰减太慢, 因此在得不到严格 定时时,码间干扰就可能较大。在一般情况下,只要满足: 2 i H 2 2 , (3-4) H H ( ) H T s i T s T s T s T s 基带信号就可实现无码间干扰传输。这种滤波器克服了拖尾太慢的问题。 从实际的滤波器的实现来考虑,采用具有升余弦频谱特性 H ( ) 时是适宜的。 1 sin T s ( ) , (1 ) (1 ) 2 T s T s T s H ( ) 1, (1 ) 0 (3-5) T s 0, (1 ) T s 这里 称为滚降系数, 1。 所对应的其冲激响应为: sin t cos( t T s ) h(t ) T s (3-6) t 1 4 2t 2 T s 2 T s 此时频带利用率降为 2 / (1 ) Baud/ Hz ,这同样是在抽样值无失真条件下, 所能达到的最 高频率利用率。换言之,若输入码元速率 R s ' 1/ T s ,则该基带传输系统输出码元会产生码
通信原理实验报告 实验名称:数字信号的基带传输 一.实验目的 (1)理解无码间干扰数字基带信号的传输; (2)掌握升余弦滚降滤波器的特性;
(3)通过时域、频域波形分析系统性能。 二、仿真环境 SystemView 仿真软件 三、实验原理 (1)数字基带传输系统的基本结构 它主要由信道信号形成器、信道、接收滤滤器和抽样判决器组成。为了保证系统可靠有序地工作,还应有同步系统。 1.信道信号形成器 把原始基带信号变换成适合于信道传输的基带信号,这种变换主要是通过码型变换和波形变换来实现的。 2.信道 是允许基带信号通过的媒质,通常为有线信道,信道的传输特性通常不满足无失真传输条件,甚至是随机变化的。另外信道还会进入噪声。 3.接收滤波器 滤除带外噪声,对信道特性均衡,使输出的基带波形有利于抽样判决。 4.抽样判决器 在传输特性不理想及噪声背景下,在规定时刻(由位定时脉冲控制)对接收滤波器的输出波形进行抽样判决,以恢复或再生基带信号。而用来抽样的位定时脉冲则依靠同步提取电路从接收信号中提取。 (2) 奈奎斯特第一准则 奈奎斯特准则提出:只要信号经过整形后能够在抽样点保持不变, 即使其波形已经发生了变化,也能够在抽样判决后恢复原始的信号, 因为信息完全恢复携带在抽样点幅度上。 奈奎斯特准则要求在波形成形输入到接收端的滤波器输出的整个 传送过程传递函数满足: 令k′=j -k , 并考虑到k′也为整数,可用k 表示: 在实际应用中,理想低通滤波器是不可能实现的,升余弦滤波器 是在实际中满足无码间干扰传输的充要条件,已获得广泛应用的滤波 器。 升余弦滤波器满足的传递函数为: ???=+-0)(1])[(0或其它常数t T k j h b k j k j ≠=???=+0 1)(0t kT h b 00≠=k k
第四章(数字基带传输系统)习题及其答案 【题4-1】设二进制符号序列为,试以矩形脉冲为例,分别画出相应的单极性码型,双极性码波形,单极性归零码波形,双极性归零码波形,二进制差分码波形。 【答案4-1】 【题4-2】设随机二机制序列中的0和1分别由()g t 和()g t -组成,其出现概率分别为p 和(1)p -: 1)求其功率谱密度及功率; 2)若()g t 为图(a )所示的波形,s T 为码元宽度,问该序列存在离散分量 1 s f T =否 3)若()g t 改为图(b )所示的波形,问该序列存在离散分量1 s f T =否 【答案4-2】 1)随机二进制序列的双边功率谱密度为 由于 可得: 式中:()G f 是()g t 的频谱函数。在功率谱密度()s P ω中,第一部分是其连续谱成分,第二部分是其离散谱成分。 随机二进制序列的功率为 2)当基带脉冲波形()g t 为 ()g t 的付式变换()G f 为 因此 式中: 1 s s f T = 。 所以,该二进制序列不存在离散分量。 3)当基带脉冲波形()g t 为
()g t 的付式变换()G f 为 因此 式中: 1s s f T = 。 所以,该二进制序列存在离散分量。 【题4-3】设二进制数字基带信号的基本脉冲序列为三角形脉冲,如下图所示。图中s T 为码元宽度,数字信息1和0分别用()g t 的有无表示,且1和0出现的概率相等: 1)求数字基带信号的功率谱密度; 2)能否重该数字基带信号中提取同步所需的频率1 s s f T =的分量若能,计 算该分量的功率。 【答案4-3】 1)由图得 ()g t 的频谱函数()G ω为 由题设可知 所以 代入二进制数字基带信号的双边功率谱密度函数表达式,可得 2)二进制数字基带信号的离散谱分量()v P ω为 当1m =±时,s f f =±,代入上式可得 因为该二进制数字基带信号中存在1s s f T =的离散分量,所以能从该数字基带信号中提取码元同步所需的频率1s s f T =的分量。 该频率分量的功率为 【题4-5】已知信息代码为,求相应的AMI 码、HDB3码、PST 码及双相码。 【答案4-5】 AMI 码: +10000 0000 –1+1 HDB3码; +1000+V-B00-V0+1-1
基带信号眼图实验——matlab 仿真
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数字基带信号的眼图实验——matla b仿真 一、实验目的 1、掌握无码间干扰传输的基本条件和原理,掌握基带升余弦滚降系统的实现方法; 2、通过观察眼图来分析码间干扰对系统性能的影响,并观察在输入相同码率的NRZ 基带信号下,不同滤波器带宽对输出信号码间干扰大小的影响程度; 3、熟悉MATL AB 语言编程。 二、实验预习要求 1、复习《数字通信原理》第七章7.1节——奈奎斯特第一准则内容; 2、复习《数字通信原理》第七章7.2节——数字基带信号码型内容; 3、认真阅读本实验内容,熟悉实验步骤。 三、实验原理和电路说明 1、基带传输特性 基带系统的分析模型如图3-1所示,要获得良好的基带传输系统,就应该 () n s n a t nT δ-∑() H ω() n s n a h t nT -∑基带传输抽样判决 图3-1?基带系统的分析模型 抑制码间干扰。设输入的基带信号为()n s n a t nT δ-∑,s T 为基带信号的码元周期,则经过基 带传输系统后的输出码元为 ()n s n a h t nT -∑。其中 1 ()()2j t h t H e d ωωωπ +∞ -∞ = ? ?(3-1) 理论上要达到无码间干扰,依照奈奎斯特第一准则,基带传输系统在时域应满足: 10()0,s k h kT k =?=? ? , 为其他整数 ?? ?(3-2) 频域应满足:
基带数字信号的表示和传输 图1-1:基带传输模型图 1)信号形成器:产生适合于信道传输的基带信号波形。 2)信道:允许基带信号通过的媒介。 3)接收滤波器:用来接收信号,尽可能滤除信道噪声和其他干扰,对信道特性进行均衡,使输出的基带信号有利于判决。 4)抽样判决器:在传输特性不理想及噪声背景下,在规定时刻(由位定时脉冲控制)对将接收滤波器的输出波形进行抽样判决,以恢复或再生基带信号。 5)定时脉冲和同步提取:用来抽样的位定时脉冲依靠同步提取电路从接收信号中提取,位定时的准确性将直接影响判决效果。 2.常见的数字基带传输码型 (1)AMI AMI(Alternative Mark Inversion)码的全称是传号交替反转码,其编码规则是三元码,“1”交替地变换为“+1”和“-1”,“0”保持不变采用归零码,脉冲宽度为码元宽度之半“0”,“1”不等概时也无直流;零频附近的低频分量小;频率集中在1/2码速处;编解码电路简单,且可以利用传号极性交替这一规律观察五码情况;整流成归零码之后,从中可以提取定时分量。 连0码多时,AMI 整流后的RZ 码连0也多,不利于提取高质量的位同步信号。AMI 码的波形图如图1-6所示: 1 011100000000111 +1-1000000000+1+1+1-1-1二进制码 二进制波形AMI 波形 AMI 码 图1-4 数字基带传输系统模型
图1-6 AMI 码波形 (2)HDB 3码 HDB 3(3nd Order High Density Bipolar)码的全称是三阶高密度双极性码, 是AMI 码的一种改进,保持了AMI 码的优点,使“0”连续不超过3个。其编码规则为:“1”交替地变换为+1与-1的半占空归零码,但连“0”数小于或者等于3。当连“0”数等于4时,用取代节“000V ”或者“B00V ”代替,“V ”的极性与前一个非零符号的极性相同(这破坏了极性交替的规则,所以V 又称为破坏脉冲);并要求相邻的“V ”也满足极性必须交替。V 的取值为+1或-1.B 的取值可以是0、+1、-1,以使V 同时满足(3)中的要求。 HDB3码波形如下: 1 011100000000111 +1-10000+V -B 00-V +1-1 +1-1+1二进制码 二进制波形HDB3码波形 HDB3码图1-7 HDB 3码波形 (3)双相码 双向码又称为曼彻斯特(Manchester)码,用一个周期的正负对称方波表示“0”,而用其反相波形表示“1”,其编码规则:“1”用“10”表示,“0”用“01”表示,是一种双极性不归零波形,只有极性相反的两个电平;每个码元中心都有电平跳变,含有丰富的定时信息,且没有直流分量,编码过程也简单;缺点是占用带宽加宽,使频率利用率降低。双相码波形如下: 1 01110000011 二进制码 二进制波形双相码波形 双相码1001100110101010 01010101 图1-8 双相码波形
南昌大学信息工程学院 《随机信号分析》课程作业 题目:QAM调制信号的眼图及星座图仿真指导老师:虞贵财 作者:毕圣昭 日期:2011-12-05
QAM调制信号的眼图及星座图仿真 1. 眼图 眼图是在数字通信的工程实践中测试数字传输信道质量的一种应用广泛、简单易行的方法。实际上它的一个扫描周期是数据码元宽度1~2倍并且与之同步的示波器。对于二进制码元,显然1和0的差别越大,接受判别时错判的可能性就越小。由于传输过程中受到频带限制,噪声的叠加使得1和0的差别变小。在接收机的判决点,将“1”和“0”的差别用眼图上“眼睛”张开的大小来表示,十分形象、直观和实用。MATLAB工具箱中有显示眼图和星座图的仪器,下面通过具体的例子说明它们的应用。 图1-1所示是MATLAB Toolbox\Commblks中的部分内容,展示了四进制随机数据通过基带QPSK调制、升余弦滤波(插补)及加性高斯白噪声传输环境后信号的眼图。 图1-1 通过QPSK基带调制升余弦滤波及噪声环境后观察眼图的仿真实验系统 图1-2所示是仿真运行后的两幅眼图,上图是I(同相)信号,下图是Q(正交)信号。 图1-2 通过QPSK基带调制及噪声传输环境后观察到的眼图
2. 星座图 星座图是多元调制技术应用中的一种重要的测量方法。它可以在信号空间展示信号所在的位置,为系统的传输特性分析提供直观的、具体的显示结果。 为了是系统的功率利用率、频带利用率得到充分的利用,在特定的调制方式下,在信号空间中如何排列与分布信号?在传输过程中叠加上噪声以后,信号之间的最小距离是否能保证既定的误码率的要求这些问题的研究用星座图仪十分直观方便。多元调制都可以分解为In-phase(同相)分量及Quadrature(正交)分量。将同相分量用我们习惯的二维空间的X轴表示,正交分量用Y轴表示。信号在X-Y平面(同相-正交平面)的位置就是星座图。MATLAB通信系统的工具箱里有着使用方便、界面美观的星座图仪。 图1-3所示是随机数据通过基带QAM调制及噪声环境传输后,观察星座图的仿真系统。 图1-3 通过基带QAM调制及噪声环境传输后观察星座图的仿真系统图1-4所示是运行仿真后的星座图 图1-4 通过基带QAM调制及噪声环境传输后观察到的星座图
实验一数字基带信号实验 一、实验目的 1、了解单极性码、双极性码、归零码、不归零码等基带信号波形特点。 2、掌握AMI、HDB 3 的编码规则。 3、掌握从HDB 3 码信号中提取位同步信号的方法。 4、掌握集中插入帧同步码时分复用信号的帧结构特点。 5、了解HDB 3 (AMI)编译码集成电路CD22103。 二、实验内容 1、用示波器观察单极性非归零码(NRZ)、传号交替反转码(AMI)、三阶高密度双极 性码(HDB 3)、整流后的AMI码及整流后的HDB 3 码。 2、用示波器观察从HDB 3 码中和从AMI码中提取位同步信号的电路中有关波形。 3、用示波器观察HDB 3 、AMI译码输出波形。 三、基本原理 本实验使用数字信源模块、HDB 3 编译码模块和可编程逻辑器件模块。 1、数字信源 本模块是整个实验系统的发终端,其原理方框图如图1-1所示。本单元产生NRZ信号,信号码速率约为170.5KB,帧结构如图1-2所示。帧长为24位,其中首位无定义,第2位到第8位是帧同步码(7位巴克码1110010),另外16位为2路数据信号,每路8位。此NRZ信号为集中插入帧同步码时分复用信号。发光二极管亮状态表示1码,熄状态表示0码。 本模块有以下测试点及输入输出点: ? CLK 晶振信号测试点 ? BS-OUT 信源位同步信号输出点/测试点 ? FS 信源帧同步信号输出点/测试点 ? NRZ-OUT NRZ信号输出点/测试点 图1-3为数字信源模块的电原理图。图1-1中各单元与图1-3中的元器件对应关系如下: ?晶振CRY:晶体;U1:反相器74LS04 ?分频器U2:计数器74LS161;U3:计数器74LS193; U4:计数器74LS160