畢業(yè)論文 matlab通信仿真設(shè)計(jì)告報(bào)告

1、軟 件 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告 ( 2011 / 2012 學(xué)年 第 二 學(xué)期)課程名稱matlab通信仿真實(shí)習(xí)時(shí)間2011/2012學(xué)年第二學(xué)期指導(dǎo)單位*學(xué)院指導(dǎo)教師 *學(xué)生姓名*班級(jí)學(xué)號(hào)*學(xué)院(系)*專 業(yè)*一、實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 4月16日 - 4月27日 32學(xué)時(shí)二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器： 1、硬件：pc機(jī) 一臺(tái) 2、軟件：matlab r2009b軟件三、實(shí)驗(yàn)基本要求： 了解matlab軟件包，掌握相關(guān)的計(jì)算、設(shè)計(jì)方法，對(duì)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)在simulink環(huán)境中進(jìn)行仿真。通過完成所有的練習(xí)題，初步熟悉matlab命令窗的使用，m文件的編寫，simulink環(huán)境中仿真系統(tǒng)的搭建、運(yùn)行、調(diào)試和驗(yàn)證。在此基礎(chǔ)上，完成

2、通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)題，并調(diào)試驗(yàn)證通過。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：matlab練習(xí)題1、在時(shí)間區(qū)間 0,10中，繪出曲線。1) m文件代碼no1code.mclc;clear;t=0:0.1:10;y=1-exp(-0.5)*t).*cos(2*t);plot(t,y,r-);grid on;title(y=1-exp(-0.5)*t).*cos(2*t)的圖形曲線);xlabel(x軸);ylabel(y軸);2) 繪制曲線no1pic.bmp2、寫出生成如圖e2-1所示波形的matlab腳本m文件。圖中虛線為正弦波，要求它的負(fù)半波被置零，且在處被削頂。1) m文件代碼no2code.mclc;clear;t=

3、linspace(0,3*pi,500);y=sin(t);a=sin(pi/3);z=(y=0).*y;z=(y=a).*a+(ytol) - rank(a) 是多少 ？ （2） s(1,1) - norm(a) = 0 是多少 ?（3） sqrt(sum(diag(s*s) - norm(a,fro) 的結(jié)果是什么 ?（4） s(1,1)/s(3,3) - cond(a) 的結(jié)果是什么 ?（5） s(1,1)*s(2,2)*s(3,3) - det(a) tol 的運(yùn)行結(jié)果是什么？（6） v(:,1)*null(a) 得到什么結(jié)果 ? （7） abs(a*null(a) tol) - ra

4、nk(a)，求 a)a=sum(diag(s)tol) - rank(a)disp(設(shè) b=s(1,1) - norm(a)，求 b)b=s(1,1) - norm(a)disp(設(shè) c=sqrt(sum(diag(s*s) - norm(a, fro )，求 c)c=sqrt(sum(diag(s*s) - norm(a,fro)disp(設(shè) d=s(1,1)/s(3,3) - cond(a)，求 d)d=s(1,1)/s(3,3) - cond(a)disp(設(shè) e=s(1,1)*s(2,2)*s(3,3) - det(a) tol ，求 e)e=s(1,1)*s(2,2)*s(3,3)

5、- det(a) tol disp(設(shè) f=v(:,1) *null(a)，求 f)f=v(:,1)*null(a)disp(設(shè) g=abs(a*null(a) tol，求 g)g=abs(a*null(a) tol) - rank(a)，求 aa = 0設(shè) b=s(1,1) - norm(a)，求 bb = 0設(shè) c=sqrt(sum(diag(s*s) - norm(a, fro )，求 cc = 0設(shè) d=s(1,1)/s(3,3) - cond(a)，求 dd = 0設(shè) e=s(1,1)*s(2,2)*s(3,3) - det(a) tol ，求 ee = 1設(shè) f=v(:,1) *n

6、ull(a)，求 ff = -5.5511e-017設(shè) g=abs(a*null(a) 4、求積分，。提示：abs,sin,cos,cumsum,disp,plot,grid1) m文件代碼no4code.m%畫出積分曲線clear;clc;t=0:pi/100:2*pi;f=abs(sin(cos(t);f=cumsum(f)*pi/100;plot(t,f);xlabel(x軸);ylabel(y軸);title(描繪y=abs(sin(cos(t)在(0,x)間積分曲線x(0,2)grid on; 2) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果no4result.txtt從0到2積分得到的值y = 3.57263) 繪

7、制曲線no4pic.bmp5、求方程的解。提示：solve1) m文件代碼no5code.mclear;clc;disp(計(jì)算方程組 x2+y2=1 x*y=2 的根 x y)x,y = solve(x2+y2 = 1,x*y = 2)2) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果no5result.txt計(jì)算方程組 x2+y2=1 x*y=2 的根 x y x = (15(1/2)*i)/2 + 1/2)(1/2)/2 - (15(1/2)*i)/2 + 1/2)(3/2)/2 (15(1/2)*i)/2 + 1/2)(3/2)/2 - (15(1/2)*i)/2 + 1/2)(1/2)/2 (1/2 - (15(1/2)

8、*i)/2)(1/2)/2 - (1/2 - (15(1/2)*i)/2)(3/2)/2 (1/2 - (15(1/2)*i)/2)(3/2)/2 - (1/2 - (15(1/2)*i)/2)(1/2)/2 y = (15(1/2)*i)/2 + 1/2)(1/2) -(1/2*15(1/2)*i + 1/2)(1/2) (1/2 - (15(1/2)*i)/2)(1/2) -(1/2 - 1/2*15(1/2)*i)(1/2)6、構(gòu)建一個(gè)簡(jiǎn)單的全波整流模型，并用示波器分兩路同時(shí)觀察原信號(hào)和整流后的信號(hào)波形。要求：信源模塊被重新命名為“輸入正弦波”；信宿模塊被重新命名為“示波器”；連接到信宿

9、的信號(hào)線上分別標(biāo)注“原信號(hào)”和“整流信號(hào)”；在模型窗中添加注釋文本。1) 仿真文件no6simu.mdl各模塊參量設(shè)置：方式一：scope1parametersnumber of axes: 2其他默認(rèn)其余模塊默認(rèn)選項(xiàng)方式二：gaingain: -1其他默認(rèn)scope1parametersnumber of axes: 2其他默認(rèn)其余模塊默認(rèn)選項(xiàng)備注：由于此版本mtlab不支持模塊中文名稱，故全部使用英文名稱。2)仿真截圖no6pic3.bmp2) 仿真結(jié)果no6pic1.bmp3)仿真結(jié)果no6pic2.bmp7、利用 simulink及其標(biāo)準(zhǔn)模塊設(shè)計(jì)一個(gè)低通濾波器，從受噪聲干擾的多頻率混合

10、信號(hào)中獲取10hz的信號(hào)。在此，而1) 仿真文件no7simu.mdl各模塊參量設(shè)置：sine wavefrequency (rad/sec): 10其他默認(rèn)sine wave1frequency (rad/sec): 100phase (rad): pi/2其他默認(rèn)random numbervariance: 0.2sample time: 100其他默認(rèn)sumlist of signs: |+其他默認(rèn)analog filter designpassband edge frequency (rad/s): 10其他默認(rèn)其余模塊默認(rèn)選項(xiàng)2) 仿真截圖no7pic2.bmp2)仿真結(jié)果no7pi

11、c1.bmp8、cd74hc00仿真(數(shù)字電路)1) 仿真文件no8simu.mdl所有模塊默認(rèn)選項(xiàng)2) 仿真截圖no8pic1.bmp3) 仿真截圖no8pic2.bmp 9、創(chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)單的離散多速率系統(tǒng)：?jiǎn)挝浑A躍信號(hào)經(jīng)過具有不同速率的采樣后分別用作兩個(gè)離散傳遞函數(shù)的輸入。這兩個(gè)離散傳遞函數(shù)有相同的有理分式，但采樣時(shí)間和時(shí)間偏置二元對(duì)分別設(shè)為1 , 0.1和0.7 , 0。要求：觀察這兩個(gè)離散傳遞函數(shù)的輸出有什么不同；用不同的顏色標(biāo)幟不同采樣速率系統(tǒng)。(通信系統(tǒng))1) 仿真文件no9simu.mdl各模塊參量設(shè)置：stepstep time: 0其他默認(rèn)transport delaytime

12、 delay: 0.1其他默認(rèn)discrete filternumerator coefficients: 1 0.1denominator coefficients: 1 -0.2sample time (-1 for inherited): 1其他默認(rèn)step1step time: 0其他默認(rèn)discrete filter1numerator coefficients: 1 0.1denominator coefficients: 1 -0.2sample time (-1 for inherited): 0.7其他默認(rèn)其余模塊默認(rèn)選項(xiàng)2) 仿真截圖no9pic1.bmp2)仿真結(jié)果no9

13、pic1.bmp五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：matlab設(shè)計(jì)題1、信道編碼與譯碼卷積碼 要求：采用不同的卷積方式，在不同信噪比環(huán)境下，分析硬判決維特比譯碼的性能。提示：1) 數(shù)據(jù)源采用貝努利二進(jìn)制序列產(chǎn)生器，生成隨機(jī)的二進(jìn)制序列；2) 對(duì)信源分別采用1/2編碼效率和1/3編碼效率的卷積編碼（各選擇一種約束長(zhǎng)度）；3) 采用二進(jìn)制相位調(diào)制，輸出基帶信號(hào)；4) 經(jīng)過加性高斯白噪聲信道5) 采用二進(jìn)制相位解調(diào)6) 解調(diào)后的信號(hào)進(jìn)入維特比譯碼器，采用硬判決譯碼7) 編寫m文件，仿真不同信噪比條件下的誤碼率8) 給出仿真結(jié)果并做分析編碼效率 r=1/2的編碼表約束長(zhǎng)度生成多項(xiàng)式（8進(jìn)制）自由最小距離357541517

14、6523357653758713317110824737110956175312101167154512編碼效率 r=1/3的編碼表約束長(zhǎng)度生成多項(xiàng)式（8進(jìn)制）自由最小距離357754131517652533377647537587133145175108225331367109577663711121011171365163312設(shè)計(jì)思路：參考文獻(xiàn)1p87-921) 仿真文件project1simu.mdlbernoulli binary generatorinitial seed: 61sample time: 0.02/268frame-based outputs: samples pe

15、r frame: 268其他默認(rèn)convolutional encodertrellis structure: structure其他默認(rèn)awgn channelinitial seed: 61mode: signal to noise ratio (snr)snr (db): snr其他默認(rèn)viterbi decodertrellis structure: structuredecision type: hard decisiontraceback depth: 34operation mode: truncated其他默認(rèn)error rate calculationoutput data:

16、 port其他默認(rèn)to workspacevariable name: biterrorratesave format: array其他默認(rèn)其他模塊默認(rèn)選項(xiàng)2) 仿真截圖project1pic2.bmp3) m文件代碼project1code.m%x表示信噪比x=-10:10;%y表示信號(hào)的誤比特率y=x;%準(zhǔn)備一個(gè)空白圖形hold off;%-編碼效率1/2，約束長(zhǎng)度為5structure=poly2trellis(5,23 35);%重復(fù)運(yùn)行convh.mdl，檢驗(yàn)不同條件下硬判決譯碼的性能 for i=1:length(x) %信道的信噪比依次取x中的元素 snr=x(i); %運(yùn)行仿真

17、程序，得到的誤比特率保存在工作區(qū)變量biterrorrate中 sim(project1simu); %計(jì)算biterrorrate的均值作為本次仿真的誤比特率 y(i)=mean(biterrorrate); end%繪制x和y的關(guān)系曲線圖，縱坐標(biāo)采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)semilogy(x,y,r,linewidth,2);%紅色實(shí)線%保持已經(jīng)繪制的圖形hold on;%-編碼效率1/3，約束長(zhǎng)度為5structure=poly2trellis(5,25 33 37);%重復(fù)運(yùn)行convh.mdl，檢驗(yàn)不同條件下硬判決譯碼的性能 for i=1:length(x) %信道的信噪比依次取x中的元素 sn

18、r=x(i); %運(yùn)行仿真程序，得到的誤比特率保存在工作區(qū)變量biterrorrate中 sim(project1simu); %計(jì)算biterrorrate的均值作為本次仿真的誤比特率 y(i)=mean(biterrorrate); end%繪制x和y的關(guān)系曲線圖，縱坐標(biāo)采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)semilogy(x,y,linewidth,2);%藍(lán)色實(shí)線%保持已經(jīng)繪制的圖形hold on;%-編碼效率1/2，約束長(zhǎng)度為10structure=poly2trellis(10,1167 1545);%重復(fù)運(yùn)行convh.mdl，檢驗(yàn)不同條件下硬判決譯碼的性能 for i=1:length(x) %信道的

19、信噪比依次取x中的元素 snr=x(i); %運(yùn)行仿真程序，得到的誤比特率保存在工作區(qū)變量biterrorrate中 sim(project1simu); %計(jì)算biterrorrate的均值作為本次仿真的誤比特率 y(i)=mean(biterrorrate); end%繪制x和y的關(guān)系曲線圖，縱坐標(biāo)采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)semilogy(x,y,g,linewidth,2);%綠色實(shí)線%保持已經(jīng)繪制的圖形hold on;%-編碼效率1/3，約束長(zhǎng)度為10structure=poly2trellis(10,1117 1365 1633);%重復(fù)運(yùn)行convh.mdl，檢驗(yàn)不同條件下硬判決譯碼的性能 f

20、or i=1:length(x) %信道的信噪比依次取x中的元素 snr=x(i); %運(yùn)行仿真程序，得到的誤比特率保存在工作區(qū)變量biterrorrate中 sim(project1simu); %計(jì)算biterrorrate的均值作為本次仿真的誤比特率 y(i)=mean(biterrorrate); end%繪制x和y的關(guān)系曲線圖，縱坐標(biāo)采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)semilogy(x,y,c,linewidth,2);%青色實(shí)線%保持已經(jīng)繪制的圖形hold on;grid on;legend(編碼效率:1/2 約束長(zhǎng)度:5,編碼效率:1/3 約束長(zhǎng)度:5,編碼效率:1/2 約束長(zhǎng)度:10,編碼效率:1

21、/3 約束長(zhǎng)度:10);title(硬判決維特比譯碼誤碼率);xlabel(信道信噪比);ylabel(誤碼率);4) 仿真結(jié)果project1pic1.bmp5) 數(shù)據(jù)分析 通過matlab編程仿真得到的曲線可以看出： 在相同編碼效率、相同約束長(zhǎng)度的條件下隨著信道信噪比的增大信號(hào)的誤比特率會(huì)相應(yīng)的減小。 在相同信道信噪比、相同約束長(zhǎng)度的條件下適當(dāng)增加冗余碼（減小編碼效率）元可以提高系統(tǒng)穩(wěn)定性從而減少誤碼率。 在相同信道信噪比、相同編碼效率的情況下約束長(zhǎng)度越小信號(hào)的誤碼率越低。 因此，適當(dāng)加大冗余碼元、減小約束長(zhǎng)度、增大信道信噪比可以減小系統(tǒng)誤碼率。2、信號(hào)調(diào)制數(shù)字相位調(diào)制qpsk要求：基于i

22、s-95前向鏈路的調(diào)制方式，設(shè)計(jì)一個(gè)qpsk仿真模型，衡量qpsk在高斯白噪聲信道中的性能，觀察星座圖，統(tǒng)計(jì)在不同信噪比環(huán)境下的誤碼率。提示：1) 數(shù)據(jù)源采用貝努利二進(jìn)制序列產(chǎn)生器產(chǎn)生一個(gè)二進(jìn)制向量，向量的長(zhǎng)度等于2，分別代表了qpsk調(diào)制器的兩個(gè)輸入信號(hào)2) 采用is-95前向鏈路qpsk調(diào)制的相位映射，設(shè)置qpsk調(diào)制器模塊3) 經(jīng)過加性高斯白噪聲信道4) 進(jìn)行qpsk解調(diào)，對(duì)比經(jīng)過信道前后的星座圖5) 編寫m文件，仿真不同信噪比條件下的誤碼率6) 給出仿真結(jié)果并做分析is-95前向鏈路qpsk調(diào)制的相位映射i支路數(shù)據(jù)q支路數(shù)據(jù)相位00/4103/411-3/401-/4設(shè)計(jì)思路：參考文獻(xiàn)

23、1p126-1321) 仿真文件project2simu.mdlbernoulli binary generatorinitial seed: 61sample time: 0.01frame-based outputs: samples per frame: 100其他默認(rèn)qpsk modulator basebandphase offset(rad): varconstellation ordering: grayinput type: bit其他默認(rèn)awgn channelinitial seed: 1mode: signal to noise ratio (snr)snr (db):

24、snr其他默認(rèn)discrete-time scatter plot scopesamples per symbol: 2points displayed: 100其他默認(rèn)discrete-time scatter plot scope1samples per symbol: 2points displayed: 100其他默認(rèn)qpsk demodulator basebandphase offset(rad): varconstellation ordering: grayinput type: bitdecision type: hard decision 其他模塊默認(rèn)選項(xiàng)2) 仿真截圖pr

25、oject2pic4.bmp3) m文件代碼project2code.mclear;clc;hold off;var=pi/4;x=-15:15;for i=1:length(x) snr=x(i); sim(project2simu); y(i)=errorvec(1);endsemilogy(x,y,r,linewidth,2);%紅色線hold on;var=3*pi/4;x=-15:15;for i=1:length(x) snr=x(i); sim(project2simu); y(i)=errorvec(1);endsemilogy(x,y,:b,linewidth,2);%藍(lán)色虛線hold on;var=-3*pi/4;x=-15:15;for i=1:length(x) snr=x(i); sim(project2simu); y(i)=errorvec(1);endsemilogy(x,y,c,linewidth,2);%青色線hold on;var=-1*pi/4;x=-15:15;for i=1:length(x) snr=x(i); sim(pro