无线通信MATLAB实验报告完整版

无线通信实验报告院系名称：信息科学与工程学院专业班级：电信1203学生姓名：刘海峰学号：201216020307授课教师：杨静老师2015年10月31日实验一基于通信系统的建模一、基本原理数字调相：如果两个频率相同的载波同时开始振荡，这两个频率同时达到正最大值，同时达到零值，同时达到负最大值，它们应处于同相状态；如果其中一个开始得迟了一点，就可能不相同了。如果一个达到正最大值时，另一个达到负最大值，则称为反相。一般把信号振荡一次（一周）作为360度。如果一个波比另一个波相差半个周期，我们说两个波的相位差180度，也就是反相。当传输数字信号时，1码控制发0度相位，0码控制发180度相位。载波的初始相位就有了移动，也就带上了信息。相移键控是利用载波的相位变化来传递数字信息，而振幅和频率保持不变。在2PSK中，通常用初始相位0和π分别表示二进制“1”和“0”。因此，2PSK信号的时域表达式为(t)=Acost+)其中，表示第n个符号的绝对相位：=因此，上式可以改写为二、结果分析05101510-410-310-210-11004-PAM载波调制信号在AWGN信道下的性能Es/N0误比特率和误符号率误比特率误符号率理论误符号率理论误符号率结果分析：从程序运行结果看仿真得到的误符号率与理论近似值相吻合，而仿真得到的误比特率要高于理论值。三、源程序%基于通信系统的建模%作者：刘海峰%学号：201216020307%日期：2015年10月31日clcclearall;%清除变量nsymbol=100000;%每种信噪比下的发送符号数T=1;%符号周期fs=100;%采样频率ts=1/fs;%采样周期t=0:ts:T-ts;%时域矢量fc=10;%载波频率c=sqrt(2/T)*exp(j*2*pi*fc*t);%载波信号c1=sqrt(2/T)*cos(2*pi*fc*t);%同相载波c2=-sqrt(2/T)*sin(2*pi*fc*t);%正交载波M=8;%8-PAMgraycode=[01236745];%Gray编码规则EsN0=0:15;%信噪比snr1=10.^(EsN0/10);%信噪比转换为线性msg=randint(1,nsymbol,M);%消息数据msg1=graycode(msg+1);%Gray映射msgmod=pskmod(msg1,M).';%基带8—PSK映射tx=real(msgmod*c);%载波调制tx1=reshape(tx.',1,length(msgmod)*length(c));spow=norm(tx1).^2/nsymbol;%求每个符号的平均功率forindx=1:length(EsN0)sigma=sqrt(spow/(2*snr1(indx)));%根据符号功率求噪声功率rx=tx1+sigma*randn(1,length(tx1));%加入高斯白噪声rx1=reshape(rx,length(c),length(msgmod));r1=(c1*rx1)/length(c1);%相关运算r2=(c2*rx1)/length(c2);r=r1+j*r2;y=pskdemod(r,M);%PSK解调decmsg=graycode(y+1);[err,ber(indx)]=biterr(msg,decmsg,log2(M));%误比特率[err,ser(indx)]=symerr(msg,decmsg);%误符号率endser1=2*qfunc(sqrt(2*snr1)*sin(pi/M));%理论误符号率ber1=1/log2(M)*ser1;%理论误比特率semilogy(EsN0,ber,'-ko',EsN0,ser,'-k*',EsN0,ser1,EsN0,ber1,'-k.');title('4-PAM载波调制信号在AWGN信道下的性能')xlabel('Es/N0');ylabel('误比特率和误符号率')legend('误比特率','误符号率','理论误符号率','理论误符号率')实验二AM调制信号的Matlab实现一、实验原理标准调幅波（AM）产生原理：调制信号是来自信源的调制信号（基带信号），这些信号可以是模拟的，亦可以是数字的。为首调制的高频振荡信号可称为载波，它可以是正弦波，亦可以是非正弦波(如周期性脉冲序列)。载波由高频信号源直接产生即可，然后经过高频功率放大器进行放大，作为调幅波的载波，调制信号由低频信号源直接产生，二者经过乘法器后即可产生双边带的调幅波。设载波信号的表达式为tccos，调制信号的表达式为tAtmmmcos，则调幅信号的表达式为：ttmAtScAMcos0tccos)(tm)(tsAM0A图1.1标准调幅波示意图所谓非相干解调（包络检波）是在接收端解调信号时不需要本地载波，而是利用已调信号中的包络信号来恢复原基带信号。因此，非相干解调一般只适用幅度调制（AM）系统。忧郁包络解调器电路简单，效率高，所以几乎所有的幅度调制（AM）接收机都采用这种电路。如下为串联型包络检波器的具体电路。图2.2AM信号的非相干解调原理当RC满足条件hcw1w1RC时，包络检波器的输出基本与输入信号的包络变化呈线性关系，即）（）（tmtm00A其中，max0tm）（A。隔去直流后就得到原信号)(mt二、结果分析11.522.533.544.55-4-202411.522.533.544.55-4-2024包络检波是在max0tm）（A的情况下才能实现的，由上图A=2和A=1两种情况下可以看出当A=2时满足条件max0tm）（A，AM波的包络与调制信号m(t)的形状完全一样，可以通过隔直流的方法（包络解调）得到原信号)(mt；当A=1时，不满足条件max0tm）（A出现欠调幅，AM波的包络失真无法通过隔直流的方法（包络解调）得到原信号)(mt，所以在这种情况下不能用包络检波的方法，只能通过相干解调。三、源代码%AM调制信号的Matlab实现%作者：刘海峰%学号：201216020307%日期：2015年10月31日clc%清空命令窗口clearall%清空工作区中的变量t=1:0.0001:5;%t的范围，步进0.0001fc=10;%载波信号频率A=sqrt(2);%直流信号mt=A*cos(2*pi*t);%调制信号ct=cos(2*pi*fc*t);%载波信号st1=(2+mt).*ct;%正常调幅st2=(1+mt).*ct;%欠调幅subplot(2,1,1);%图形分块plot(t,st1);%绘制st1holdon;%图形保持plot(t,2+mt,'r');%绘制包络2subplot(2,1,2);%图形保持plot(t,st2);%绘制st2holdon;%图形保持a=abs(1+mt);%取绝对值plot(t,a,'r');%绘制包络1实验三单极性归零吗的MATLAB实现一、实验原理单极性归零码（RZ）即是以高电平和零电平分别表示二进制码1和0，而且在发送码1时高电平在整个码元期间T只持续一段时间τ，其余时间返回零电平．在单极性归零码中，τ/T称为占空比．单极性归零码的主要优点是可以直接提取同步信号，因此单极性归零码常常用作其他码型提取同步信号时的过渡码型．也就是说其他适合信道传输但不能直接提取同步信号的码型，可先变换为单极性归零码，然后再提取同步信号。二、结果分析01234567800.20.40.60.81单极性归零码:10111101t/s幅度由上图可知10111101其中1前半个码元期间是高电平，后半个码元期间是低电平（即后半段归零），0是一个码元期间都是低电平。该码的占空比为1/2,由波形可以看出单极性归零码在matlab上得到了验证。三、源代码%单极性归零吗的MATLAB实现%作者：刘海峰%学号：201216020307%日期：2015年10月31日clc;%清空命令窗口clearall;%清空工作区的变量x=[10101101];%随机序列产生y=x;t0=2000;t=0:1/t0:length(x);%t的范围和步进长度fori=1:length(x)ifx(i)==1%消息符号为1时forj=1:t0/2y((2*i-2)*t0/2+j)=1;%计算占空比y((2*i-1)*t0/2+j)=0;%计算占空比endelse%消息符号为0时forj=1:t0y((i-1)*t0+j)=0;%占空比计算endendendy=[y,x(i)];%产生码元的NRZplot(t,y);%绘制y的图像title('单极性归零码:10111101');%图像标题gridon;%显示当前坐标下的网格线axis([0,i,-0.1,1.1]);%指定坐标轴范围xlabel('t/s');ylabel('幅度');%坐标轴控制实验四线性分组码的MATLAB实现一、实验原理线性分组码是一类奇偶校验码，它可以由（n，k）形式表示。编码器将一个k比特信息分组（信息矢量）转变为一个更长的由给定元素符号集组成的n比特编码分组。当这个符号集包含两个元素（0和1），与二进制相对，称为二进制编码。将新的信源序列与旧的信源序列之间的关系用矩阵表达出来，然后通过矩阵的运算生成新的序列。本实验的旧信源序列为M=(000)~(111)共八个，通过给出的关系求出生成矩阵为G=[100111;010110;001011];C=M*G求出新的序列。二、结果分析实验结果表明对于线性码，分组码是一一对应的编码,映射也是线性的。三、源代码：%线性分组码的MATLAB实现%作者：刘海峰%学号：201216020307%日期：2015年10月31日clc%清空命令窗口clearall；%清空工作区中的变量B=[1,0,0,1,1,1;0,1,0,1,1,0;0,0,1,0,1,1]%生成矩阵A=[0,0,0;0,0,1;0,1,0;0,1,1;1,0,0;1,0,1;1,1,0;1,1,1]%输入信息C=A*B;%输出码字D=rem(C,2)%模2实验心得经过两天的不懈奋战，终于顺利完成了本次实验的全部要求。两天期间，遇到了诸多意想不到的难题，但是经过个人努力、上网查阅资料，咨询同学老师等，最终都一一得到了解决。遇到难题时冷静分析沉着应对，然后在讨论中不断摸索前行，回顾本次试验，我收获了很多很多，个人能力也逐步在实践中得以提高，最后真诚感谢杨老师为我们提供这样一个学习和锻炼的机会，让我们在一次一次失败之后，一步一步走向成功，由于时间有限，加之所学知识的限制，本次实验还有不少方面存在缺陷。这些问题将在以后进一步予以研究和解决。最后，在文章中出现的不足之处，希望得到老师们的包含和指点。