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基于Matlab的16QAM通信系统的设计与仿真

基于Matlab的16QAM通信系统的设计与仿真
基于Matlab的16QAM通信系统的设计与仿真

淮海工学院

课程设计报告书

课程名称:通信系统的计算机仿真设计题目:16QAM通信系统性能分析

与MATLAB仿真系(院):电子工程学院

学期:2013-2014-2

专业班级:

姓名:

学号:

评语:

成绩:

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日期:

基于Matlab的16QAM通信系统的设计与仿真

1绪论

1.1 研究背景与研究意义

应用MATLAB的编程方法和功能模块可以搭建各种仿真系统,还可以应用丰富的时间域、频率域、相位域的仿真测量仪器。许多新一代通信系统的系统级仿真程序出现在MATLAB软件的演示实例中,这使得学习的效率大为提高,对技术与系统的理解已经从概念深入到电路方案和选取层面。

Simulink是Mathworks公司推出的基于Matlab平台的著名仿真环境。Simulink作为一种专业和功能强大且操作简单的仿真工具,目前已被越来越多的工程技术人员所青睐,它搭建积木式的建模仿真方式既简单又直观,而且已经在各个领域得到了广泛的应用。

QAM(Quadrature Amplitude Modulation):正交振幅调制。正交振幅调制,这是近年来被国际上移动通信技术专家十分重视的一种信号调制方式。QAM是数字信号的一种调制方式,在调制过程中,同时以载波信号的幅度和相位来代表不同的数字比特编码,把多进制与正交载波技术结合起来,进一步提高频带利用率。

正交调幅是一种将两种调幅信号汇合到一个信道的方法,因此会双倍扩展有效带宽。正交调幅被用于脉冲调幅,特别是在无线网络应用。

1.2 课程设计的目的和任务

随着现代通信技术的发展,特别是移动通信技术高速发展,频带利用率问题越来越被人们关注。在频谱资源非常有限的今天,传统通信系统的容量已经不能满足当前用户的要求。正交幅度调制QAM(Quadrature Amplitude Modulation)以其高频谱利用率、高功率谱密度等优势,成为宽带无线接入和无线视频通信的重要技术方案。首先介绍了QAM调制解调原理,提出了一种基于MATLAB的16QAM 系统调制解调方案,包括串并转换,2-4电平转换,抽样判决,4-2电平转换和并串转换子系统的设计,对16QAM的星座图和调制解调进行了仿真,并对系统性能进行了分析,进而证明16QAM调制技术的优越性。

课程设计的任务是:

(1)掌握一般通信系统设计的过程,步骤,要求,工作内容及设计方法:掌握

用计算机仿真通信系统的方法。

(2)训练学生网络设计能力。

(3)训练学生综合运用专业知识的能力,提高学生进行通信工程设计的能力。

2 16QAM 通信系统

2.1 16QAM 通信系统基本模型

通信系统框图如图2.1所示:

图2.1 16QAM 通信系统基本模型

信号源:模拟的正弦波语音信号4KHZ 。

Sample :抽样器,对模拟信号进行抽样,抽样频率8KHZ 。 A- law :量化器,A-law 十三折线法。

PCM :编码器,将量化后的信号进行PCM 编码,变成一个传速为64Kbit/s 的 数字信号。

信道编码:可以选择分组码,卷积码,汉明码。 调制:QAM 调制方法。

信道:经过调制以后,通过信道。信道可以选择高斯加性白噪声信道,二进 制对称信道,多径瑞利衰落信道,莱斯衰落信道等。设置不同的信道 信噪比,对系统进行仿真,分析不同信噪比情况下的系统性能。 解调:根据调制方式,选择对应解调方式。

译码:根据信道编码方式,选择对应的信道解码方式。

性能分析:信号经过调制,信道,解调过程。在接收端,将得到的数据与原 始信号源数据比较,得到在特定信噪比下的误码率。改变系统信噪比, 到系统的误码率曲线图,并给出各关键点信号图及星座图。

2.2 16QAM 通信系统的性能指标

数字通信系统的有效性可用传输速率来衡量,可靠性可用差错率来衡量。 2.2.1 有效性

码元传输速率R B 简称传码率,又称符号速率等。它表示单位时间内传输码元的数目,单位是波特(Baud ),记为B 。

R B =1/T(B)=64KB

信号源

抽样器

量化器

编码

信道编码

调制

信道

解调

译码

性能分析

噪声

信息传输速率R b简称传信率,又称比特率等。它表示单位时间内传递的平均信息量或比特数,单位是比特/秒,可记为bit/s,或b/s,或bps。由于传输的是二进制码元,因此码元传输速率与信息传输速率相等,即:

R b=R B=64Kbit/s

2.2.2 可靠性

误码率(码元差错率)P e是指发生差错的码元数在传输总码元数中所占的比例,更确切地说,误码率是码元在传输系统中被传错的概率,即

P e=错误码元数/传输总码元数

误信率(信息差错率)P b是指发生差错的比特数在传输总比特数中所占的比例,即

P b=错误比特数/传输总比特数

在二进制中有P e,具体数值将在仿真中体现。

3 16QAM通信系统主要模块

3.1 信源/信宿及其编译码

3.1.1 信源编码

信号源是模拟的4KHz正弦语音信号,sample抽样器,对模拟信号进行抽样,抽样频率是8KHz。A-law量化编码器是采用十三折线法对其进行量化,然后将量化后的信号纪念性PCM编码,变成一个1个传输速率为64Kbit/s的数字信号。

3.1.2 信宿译码

A-law量化译码器是采用十三折线法进行相应的量化译码,信宿可以是scope示波器,也可以是其他的信号输出。

3.2 基带信号处理

本次试验我们采用卷积码和汉明码。

汉明码属于线性分组码。汉明码的抗干扰能力较强。它能够纠正单个随机错误。设汉明码编码器的输入信号的长度为k,输出信号的长度为n,则产生的是一个(n,k)汉明码,其中n=2m-1,m>3,并且满足n=k+m。MATLAB提供了一个函数”“gfrimfd(m,'min')”用来找到一个最小的本原多项式。

卷积码是将发送的信息序列通过一个线性的、有状态的移位寄存器的输出完全取决于这段时间中的输入信息;而在卷积码中,任何一段规定时间内产生的n 个码元不仅取决于这段时间内的k个信息位,而且取决于前N-1段时间内的信息位,这个N称为卷积码的约束长度。

3.3 调制/解调

正交振幅键控是一种将两种调幅信号(2ask和2psk)汇合到一个信道的方

法,因此会双倍扩展有效带宽。正交调幅被用于脉冲调幅,特别是在无线网络应用。 如图3-3所示的是16QAM 所谓调制与解调的示意图。

正交调幅信号有两个相同频率的载波,但是相位相差90度(四分之一周期)。一个信号叫I 信号,另一个信号叫Q 信号。从数学角度将一个信号可以表示成正弦,另一个表示成余弦。两种被调制的载波在发射时已被混和。到达目的地后,载波被分离,数据被分别提取然后和原始调制信息相混和。QAM 是用两路独立的基带信号对两个相互正交的同频载波进行抑制载波双边带调幅,利用这种已调信号的频谱在同一带宽内的正交性,实现两路并行的数字信息的传输。

这里的正交是指两路载波信号之间的相互正交,即满足:

?

-=2

2

0sin cos Tc

Tc t t c c ωω

3.4 信道

信道可以选择高斯加性白噪声、二进制对称信道、多径瑞利(Rayleigh )衰落信道、赖斯(Racian )衰落信道等。

本次课程设计采用的是加性高斯白噪声信道是信号传输中的最基本的一种信道,加性高斯白噪声(AWGN )信道用高斯分布的噪声信号叠加通过它的信号上,使通过该信道的信号产生与噪声均值相应的偏移,并且围绕平均值做随机波动。在该信道中,当噪声均值为零时,方差表现为噪声的功率大小。

加性高斯白噪声模块其采样时间从输入信号中继承。当输入为实信号时,该模块将实高斯白噪声加入该实输入信号,并产生实输出信号;同理,当输入为复信号时,该模块将复高斯白噪声信号加入该复输入信号,并产生复输出信号。模块参数设置中,Initial seed (初始化种子)参数用于初始化噪声的产生,该参数可以是标量,也可以是与输入信号信道数量相匹配的向量形式。

4 MATLAB 对16QAM 通信系统的仿真

4.1 MATLAB 主要模块及参数设置

4.1.1 信源/信宿及其编译码

信源编码如图4.1所示:

图4.1 信源编码的MATLAB 模块

Pulse generator 参数如表4-1所示:

表4-1 Pulse generator 参数表

Signal generator 参数如表4-2所示:

表4-2 Signal generator 参数表

A-Law Compresso r 参数如表4-3所示:

表4-3 A-Law Compressor 参数表

设置项目 参数设置 Pulse type Time based

Time Use simulation time Amplitude 1 Period

0.000125 Pulse Width(% of period) 50 Phase delay

设置项目 设置参数 Wave form sine

Time(t) Use simulation time Amplitude 1 Frequency 4000 Units

Hertz

设置项目 设置参数 A value

87.6 Peak signal magnitude

1

Quantizer参数如表4-4所示:

表4-4 Quantizer参数表

设置项目设置参数

Quantization interval 1

Sample time(-1 for inherited) 0.00001

信宿解码如图4.2所示:

图4.2 信宿解码的MATALAB模块A-Law Expander参数如表4-5所示:

表4-5 A-Law Expander参数表

设置项目设置参数

A value 87.6

Peak signal magnitude 1

4.1.2 基带信号处理

汉明码编码译码模块如图4.3和图4.4所示:

图4.3 汉明码编码模块图4.4 汉明码解码模块汉明码模块参数如表4-6所示:

表4-6 汉明码模块参数表

设置项目设置参数

Codeword length N 7

Message length K Gfprimfd(3,'min')

卷积码编码译码模块如图4.5和图4.6所示:

图4.5 卷积码编码图4.6 卷积码译码卷积码编码模块参数如表4-7所示:

表4-7 卷积码编码模块码参数表

设置项目设置参数

Trellis structure poly2trellis(7, [171 133]) Reset None

Viterbi Decoder参数如表4-8所示:

表4-8 Viterbi Decoder参数表

设置项目设置参数

Trellis structure poly2trellis(7, [171 133]) Decision type Unquantized

Number of soft decision bits 4

Traceback depth 16

Operation mode Continous

4.1.3 调制/解调

调制解调模块如图4.7所示:

图4.7 调制/解调的MATLAB模块

调制解调模块参数设置如表4-9所示:

表4-9 调制解调模块参数设置表

设置项目设置参数

M-ary number 16

Input type bit

Constellation ordering Binary

Normalization method Average power

Average power 10

Phase offset(rad) pi

Samples per symbol 4

4.1.4 信道

信道模块参数如表4-10所示:

表4-10 信道模块参数表

设置项目设置参数

Initial seed 67

Mode Signal to noise ratio(SNR) SNR(dB) 10

Input signal power(watts) 1

4.2 16QAM通信系统的仿真图和结果分析

无信道编码总图4.8如下所示:

图4.8 无信道编码总图

无信道编码仿真波形图4.9如下图所示:

图4.9 无信道编码总图仿真图卷积编码总图如图4.10所示:

图4.10 卷积码总图

卷积码仿真波形图4.11如下所示:

卷积码功率谱图4.12如下所示:

卷积码星座图4.13如下图所示:

卷积码眼图4.14如下所示:

汉明码总图4.15如下所示:

汉明码仿真波形图4.16如下所示:

汉明码功率谱图4.17如下所示:

图4.17 汉明码功率谱图汉明码星座图如图4.18所示:

图4.18 汉明码星座图汉明码眼图如图4.19所示:

图4.19 汉明码眼图

4.3 加入噪声及干扰时系统性能指标的变化分析

M文件:

无信道编码与汉明码,卷积码误码率对比程序:

clear;

x=-50:10:50; %x表示信噪比的取值范围

y=x; %y表示无信道编码时调制的误码率

z=x; %z表示有信道编码时调制的误码率

w=x; %w表示有信道编码时调制的误码率for i=1:length(x)

SNR=x(i); %信噪比依次取向量x的数值

sim('wxdbm'); %执行无信道编码时仿真模型

y(i)=mean(BitErrorRate); %从中获得调制信号的误码率 sim('juanji'); %执行有信道编码时仿真模型 z(i)=mean(BitErrorRate1); %从中获得调制信号的误码率 sim('hamming'); %执行有信道编码时仿真模型

w(i)=mean(BitErrorRate2); %从中获得调制信号的误码率

end

hold off;

semilogy(x,y,'r-*',x,z,'b-o',x,w,'g-x'); %绘制有无信道编码信噪比与误码率关系对比曲线

xlabel('信噪比/dB');

ylabel('误码率/pe');

itle('有无信道编码信噪比与误码率关系对比');

legend('无信道编码','卷积编码','汉明码编码'); %不同曲线代表的编码方式grid on;

汉明信道编码、卷积信道编码、无信道编码误码率比较,如下图4.20所示:

图4.20 误码率曲线比较

图中红色曲线代表无信道编码误码率曲线,绿色代表汉明编码误码率曲线,蓝色代表卷积编码误码率曲线。

有无信道编码误码率比较表4-11如下所示:

表4-11 有无信道编码误码率比较表

SNR 无信道编码汉明码卷积码

-50 0.5101 0.485 0.26783

-40 0.503 0.4737 0.29156

-30 0.4734 0.4121 0.31485

-20 0.3889 0.275 0.22324

-10 0.281 0.1159 0.14746

0 0.1887 0.07504 0.12574

10 0.09778 0.07504 0.12574

20 0.003247 0.07504 0.12574

30 0 0.07504 0.12574

40 0 0.07504 0.12574

50 0 0.07504 0.12574

由上图可看出,在高信噪比的情况下,汉明编码与卷积编码比无信道编码的误码率都低,而且卷积码的误码率较低。而在信噪比比较小的时候,卷积码的误码率性能更好。

5 心得体会

持续好几周的的课程设计结束了,在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识,也培养了我如何去把握一件事情,如何去做一件事情,又如何完成一件事情的能力。在设计过程中,与同学分工设计,和同学们相互探讨,相互学习,相互监督。学会了合作,学会了宽容,学会了理解,也学会了做人与处世。课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练,着是我们迈向社会,从事职业工作前一个必不少的过程。

”千里之行始于足下”,通过这次课程设计,我深深体会到这句千古名言的真正含义。设计,本人在多方面都有所提高,综合运用本专业所学课程的理论和实际进行一次通信系统设计工作的实际训练,从而培养和提高我们的独立工作能力,巩固与扩充了《通信原理》,《MATLAB》等课程所学的内容,掌握设计的方法和步骤,怎样确定方案,了解了基本结构,提高了计算能力,绘图能力,熟悉了规范和标准,同时各科相关的课程都有了全面的复习,独立思考的能力也有了提高。

所以我认为这门课的开展是非常有意义的,它锻炼了我们的独立思考能力,知识运用能力,实际操作能力。在设计过程遇到困难是必然的,一帆风顺的过程永远不会让人学到什么,只有在解决困难的过程中我们才会发现我们不会什么,缺少什么,这样我们才能牢记,以后不会犯同样的错。这样的课一定要先思考再交流,一味的交流只会让自己的思维跟着别人走,没有了自己的思考。思考后的交流则不同,这样的交流才会给予我们更多的心得体会。

参考文献

[1] 张德丰.MATLAB通信工程仿真.北京:机械工业出版社,2010.1.

[2] John G.Proakis.现代通信系统.北京:国防工业出版社,2001.3.

[3] 樊昌信,曹丽娜.信号与系统.北京:国防工业出版社,2006.5.

[4] 徐明远,邵玉斌.MATLAB仿真在现代通信中的应用.西安:西安电子科技大学出版社,2011.4.

[5]高明亮.通信系统原理简明教程.北京:国防工业出版社,2012.6.

Matlab通信系统仿真实验报告

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);

基于MATLAB的MIMO通信系统仿真(DOC)

目录 (一)基于MATLAB的MIMO通信系统仿真………………………… 一、基本原理……………………………………………………… 二、仿真…………………………………………………………… 三、仿真结果……………………………………………………… 四、仿真结果分析…………………………………………………(二)自选习题部分…………………………………………………(三)总结与体会……………………………………………………(四)参考文献…………………………………………………… 实训报告 (一)基于MATLAB的MIMO通信系统仿真 一、基本原理 二、仿真 三、仿真结果 四、仿真结果分析 OFDM技术通过将频率选择性多径衰落信道在频域内转换为平坦信道,减小了多径衰落的影响。OFDM技术如果要提高传输速率,则要增加带宽、发送功率、子载波数目,这对于频谱资源紧张的无线通信时不现实的。 MIMO能够在空间中产生独立并行信道同时传输多路数据流,即传输速率很高。这些增加的信道容量可以用来提高信息传输速率,也可以通过增加信息冗余来提高通信系统的传输可靠性。但是MIMO却不能够克服频率选择性深衰落。 所以OFDM和MIMO这一对互补的技术自然走到了一起,现在是3G,未来也是4G,以及新一代WLAN技术的核心。总之,是核心物理层技术之一。 1、MIMO系统理论:

核心思想:时间上空时信号处理同空间上分集结合。 时间上空时通过在发送端采用空时码实现: 空时分组、空时格码,分层空时码。 空间上分集通过增加空间上天线分布实现。此举可以把原来对用户来说是有害的无线电波多径传播转变为对用户有利。 2、MIMO 系统模型: 11h 12 h 21 h 22 h r n h 1r n h 21 R n h 2 R n h 1 n n R h 可以看到,MIMO 模型中有一个空时编码器,有多根天线,其系统模型和上述MIMO 系统理论一致。为什么说nt>nr ,因为一般来说,移动终端所支持的天线数目总是比基站端要少。 接收矢量为:y Hx n =+,即接收信号为信道衰落系数X 发射信号+接收端噪声 3、MIMO 系统容量分析: (附MIMO 系统容量分析程序) 香农公式的信道容量(即信息传送速率)为: 2log (1/)C B S N =+ 4、在MIMO 中计算信道容量分两种情况: 未知CSI 和已知CSI (CSI 即为信道状态信息),其公式推导较为复杂,推导结果为信道容量是信噪比与接收、发射天线的函数。 在推导已知CSI 中,常用的有waterfilling ,即著名的注水原理。但是,根据相关文献资料,通常情况下CSI 可以当做已知,因为发送,接收端会根据具体信道情况估算CSI 的相关参数。 在这里对注水原理做一个简单介绍:之所以成为注水原理是因为理想的注水原理是在噪声大的时候少分配功率,噪声小时多分配功率,最后噪声+功率=定值,这如果用图形来表示,则类似于给水池注水的时候,水池低的地方就多注水,也就是噪声小分配的功率就多,故称这种达到容量的功率分配方式叫做注水原理。通过给各个天线分配不同的发射功率,增加系统容量。核心思想就是上面所阐述的,信道条件好,则分配更多功率;信道条件差,则分配较少的功率。 在MIMO 的信道容量当中要注意几个问题:(下面说已知CSI 都是加入了估计CSI 的算法,并且采用了注水原理。) 1. 已知CSI 的情况下的信道容量要比发送端未知CSI 的情况下的信道容量高,这是 由于当发送端已知CSI 的时候,发送端可以优化发送信号的协方差矩阵。也就是

机械优化设计MATLAB程序文件

机械优化设计作业1.用二次插值法求函数()()()22 ?极小值,精度e=0.01。 t t =t 1- + 在MATLAB的M文件编辑器中编写的M文件,如下: f=inline('(t+1)*(t-2)^2','t') a=0;b=3;epsilon=0.01; t1=a;f1=f(t1); t3=b;f3=f(t3); t2=0.5*(t1+t3);f2=f(t2); c1=(f3-f1)/(t3-t1); c2=((f2-f1)/(t2-t1)-c1)/(t2-t3); t4=0.5*(t1+t3-c1/c2);f4=f(t4); k=0; while(abs(t4-t2)>=epsilon) if t2f4 f1=f2;t1=t2; t2=t4;f2=f4; else f3=f4;t3=t4; end else if f2>f4 f3=f2;t3=t2; t2=t4;f2=f4; else f1=f4;t2=t4; end end c1=(f3-f1)/(t3-t1); c2=((f2-f1)/(t2-t1)-c1)/(t2-t3); t4=0.5*(t1+t3-c1/c2);f4=f(t4); k=k+1; end %输出最优解 if f2>f4 t=t4;f=f(t4); else t=t2;f=f(t2); end fprintf(1,'迭代计算k=%3.0f\n',k) fprintf(1,'极小点坐标t=%3.0f\n',t) fprintf(1,'函数值f=%3.4f\n',f)

运行结果如下: 迭代计算k= 7 极小点坐标t= 2 函数值f=0.0001 2.用黄金分割法求函数()32321+-=t t t ?的极小值,精度e=0.01。 在MATLAB 的M 文件编辑器中编写的M 文件,如下: f=inline('t^(2/3)-(t^2+1)^(1/3)','t'); a=0;b=3;epsilon=0.01; t1=b-0.618*(b-a);f1=f(t1); t2=a+0.618*(b-a);f2=f(t2); k=1; while abs(b-a)>=epsilon if f1

matlab程序设计实践-牛顿法解非线性方程

中南大学MATLAB程序设计实践学长有爱奉献,下载填上信息即可上交,没有下载券的自行百度。所需m文件照本文档做即可,即新建(FILE)→脚本(NEW-Sscript)→复制本文档代码→运行(会跳出保存界面,文件名默认不要修改,保存)→结果。第一题需要把数据文本文档和m文件放在一起。全部测试无误,放心使用。本文档针对做牛顿法求非线性函数题目的同学,当然第一题都一样,所有人都可以用。←记得删掉这段话 班级: ? 学号: 姓名:

一、《MATLAB程序设计实践》Matlab基础 表示多晶体材料织构的三维取向分布函数(f=f(φ1,φ,φ2))是一个非常复杂的函数,难以精确的用解析函数表达,通常采用离散 空间函数值来表示取向分布函数,是三维取向分布函数的一个实例。 由于数据量非常大,不便于分析,需要借助图形来分析。请你编写一 个matlab程序画出如下的几种图形来分析其取向分布特征: (1)用Slice函数给出其整体分布特征; " ~ (2)用pcolor或contour函数分别给出(φ2=0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35 … 90)切面上f分布情况(需要用到subplot函数);

(3) 用plot函数给出沿α取向线(φ1=0~90,φ=45,φ2=0)的f分布情况。 (

备注:数据格式说明 解: (1)( (2)将文件内的数据按照要求读取到矩阵f(phi1,phi,phi2)中,代码如 下: fid=fopen(''); for i=1:18 tline=fgetl(fid); end phi1=1;phi=1;phi2=1;line=0; f=zeros(19,19,19); [ while ~feof(fid) tline=fgetl(fid); data=str2num(tline); line=line+1;数据说明部分,与 作图无关此方向表示f随着 φ1从0,5,10,15, 20 …到90的变化而 变化 此方向表示f随着φ 从0,5,10,15, 20 … 到90的变化而变化 表示以下数据为φ2=0的数据,即f(φ1,φ,0)

MATLAB通信系统仿真心得体会

MATLAB通信系统仿真心得体会 课程名称(中文) MATLAB通信系统仿真成绩姓名班级学号日期 学习MATLAB通信系统仿真心得体会 经过一学期的MATLAB通信系统仿真的学习,使我对通信原 理及仿真实践有了更深层次的理解。在学习过程当中,了解到了MATLAB的语言基础以及应用的界面环境,基本操作和语法,通信仿真工具箱的应用,simulink 仿真基础,信号系统分析等一系列的内容。我明白学好这门课程是非常的重要。 在学习当中,我首先明白了通信系统仿真的现实意义,系统模型是对实际系统的一种抽象,是对系统本质(或是系统的某种特性)的一种描述。模型可视为对真实世界中物体或过程的信息进行形式化的结果。模型具有与系统相似的特性,可以以各种形式给出我们所感兴趣的信息。知道了通信系统仿真的必要性,利用系统建模和软件仿真技术,我们几乎可以对所有的设计细节进行分层次的建模和评估。通过仿真技术和方法,我们可以有效地将数学分析模型和经验模型结合起来。利用系统仿真方法,可以迅速构建一个通信系统模型,提供一个便捷,高效和精确的评估平台。明白了MATLAB通信系统仿真课程重点就是系统仿真软件 Matlab / Simulink 在通信系统建模仿真和性能评估方面的应用原理,通信系统仿真的一般原理和方法。 MATLAB集成度高,使用方便,输入简捷,运算高效,内容丰富,并且很容易由用户自行扩展,与其它计算机语言相比, MATLAB有以下显著特点:1.MATLAB是一种解释性语言;2(变量的“多功能性”;3.运算符号的“多功能性”;4(人机界面适合科技人员;5(强大而简易的作图功能;6(智能化程度高;7(功能丰富,可扩展性强。在MATLAB的Communication Toolbox(通 信工具箱)中提供了许多仿真函数和模块,用于对通信系统进行仿真和分析。

简述基于MATLAB的优化设计

基于MATLAB 的曲柄摇杆机构优化设计 1. 问题的提出 根据机械的用途和性能要求的不同,对连杆机构设计的要求是多种多样的,但这些设计要求可归纳为以下三种问题:(1)满足预定的运动规律要求;(2)满足预定的连杆位置要求;(3)满足预定的轨迹要求。在在第一个问题里按照期望函数设计的思想,要求曲柄摇杆机构的曲柄与摇杆转角之间按照()f φ?=(称为期望函数)的关系实现运动,由于机构的待定参数较少,故一般不能准确实现该期望函数,设实际的函数为()F φ?=(称为再现函数),而再现函数一般是与期望函数不一致的,因此在设计时应使机构再现函数()F φ?=尽可能逼近所要求的期望函数()f φ?=。这时需按机械优化设计方法来设计曲柄连杆,建立优化数学模型,研究并提出其优化求解算法,并应用于优化模型的求解,求解得到更优的设计参数。 2. 曲柄摇杆机构的设计 在图 1 所示的曲柄摇杆机构中,1l 、2l 、3l 、 4l 分别是曲柄AB 、连杆BC 、摇杆CD 和机架AD 的长度。这里规定0?为摇杆在右极限位置0φ时的曲柄起始位置角,它们由1l 、2l 、3l 和4l 确定。 图1 曲柄摇杆机构简图 设计时,可在给定最大和最小传动角的前提下,当曲柄从0?转到090??+时,要求摇杆的输出角最优地实现一个给定的运动规律()f ?。这里假设要求: ()()2 0023E f φ?φ??π ==+ - (1)

对于这样的设计问题,可以取机构的期望输出角()E f φ?=和实际输出角 ()F φ?=的平方误差之和作为目标函数,使得它的值达到最小。 2.1 设计变量的确定 决定机构尺寸的各杆长度1l 、2l 、3l 和4l ,以及当摇杆按已知运动规律开始运行时,曲柄所处的位置角0?应列为设计变量,即: []12340T x l l l l ?= (2) 考虑到机构的杆长按比例变化时,不会改变其运动规律,通常设定曲柄长度 1l =1.0,在这里可给定4l =5.0,其他杆长则按比例取为1l 的倍数。若取曲柄的初始 位置角为极位角,则?及相应的摇杆l 位置角φ均为杆长的函数,其关系式为: ()()()()222221243230124225arccos 210l l l l l l l l l l l l ?????++-+-+==????++???????? (3) ()()22222124323034325arccos 210l l l l l l l l l l ????? +--+--==???????????? (4) 因此,只有2l 、3l 为独立变量,则设计变量为[][]2312T T x l l x x ==。 2.2目标函数的建立 目标函数可根据已知的运动规律与机构实际运动规律之间的偏差最小为指标来建立,即: ()()2 1min m Ei i i f x φφ==-→∑ (5) 式中,Ei φ-期望输出角;m -输出角的等分数;i φ-实际输出角,由图 1 可知: ()()02i i i i i i i παβ?πφπαβπ?π--≤≤??=?-+≤≤?? (6) 式中,222222322132arccos arccos 22i i i i i r l l r x x rl r x α???? +-+-== ? ????? (7) 222241424arccos arccos 210i i i i i r l l r rl r β???? +-+== ? ????? (8) i r == (9) 2.3约束条件

1实验一 Matlab程序设计与M文件(1)

实验一 Matlab 程序设计与M 文件 一、实验目的 1. 掌握Matlab 程序设计常用命令,如,循环、选择、暂停、显示输出、输入变量值等。 2. 掌握Matlab 的M 文件的创建于使用,包括脚本文件和函数文件。 3. 掌握常用的编程技巧。 二、实验内容 1. 输入一个百分制成绩,要求输出成绩等级A 、B 、C 、D 、E 。其中90分~100分为A ,80分~89分为B ,79分~79分为C ,60分~69分为D ,60分以下为E 。 要求: (1) 分别用if 语句和switch 语句实现。 (2) 输入百分制成绩后要判断该成绩的合理性,对不合理的成绩应输出出错信息。 2. 硅谷公司员工的工资计算方法如下: (1) 工作时数超过120小时者,超过部分加发15%。 (2) 工作时数低于60小时者,扣发700元。 (3) 其余按每小时84元计发。 试编程按输入的工号和该号员工的工时数,计算应发工资。 3. 根据2 222211116123n π=++++,求π的近似值。当n 分别取100、1000、10000时,结果是多少? 要求:分别用循环结构和向量运算(使用sum 函数)来实现。 4. 考虑以下迭代公式: 1n n a x b x +=+ 其中a 、b 为正的学数。 (1) 编写程序求迭代的结果,迭代的终止条件为|x n+1-x n |≤10-5,迭代初值x 0=1.0,迭代次数不超过500次。 (2) 如果迭代过程收敛于r ,那么r 的准确值是,当(a,b)的值 取(1,1)、(8,3)、(10,0.1)时,分别对迭代结果和准确值进行比较。

5. 已知 12312311021 323 n n n n f n f n f n f f f f n ---==??==??==??=-+>? 求f 1~f 100中: (1) 最大值、最小值、各数之和。 (2) 正数、零、负数的个数。 6. 若两个连续自然数的乘积减1是素数,则称这两个边疆自然数是亲密数对,该素数是亲密素数。例如,2×3-1=5,由于5是素数,所以2和3是亲密数,5是亲密素数。求[2,50]区间内: (1) 亲密数对的对数。 (2) 与上述亲密数对对应的所有亲密素数之和。 7. 设2411()(2)0.1(3)0.01 f x x x =+-+-+,编写一个MATLAB 函数文件fx.m ,使得调用f(x)时,x 可用矩阵代入,得出的f(x)为同阶矩阵。 8. 一物理系统可用下列方程组来表示: 111211 12 220cos sin 0sin 0cos 000sin 000cos 1a m m a m g m N m N m g θθθθθθ--??????????????????=??????-??????-?????? 从键盘输入m 1、m 2和θ的值,求a 1、a 2、N 1和N 2的值。其中g 取9.8,输入θ时以角度为单位。 要求:定义一个求解线性方程组AX=B 的函数文件,然后在命令文件中调用该函数文件。

MATLAB 2psk通信系统仿真报告

实验一 2PSK调制数字通信系统 一实验题目 设计一个采用2PSK调制的数字通信系统 设计系统整体框图及数学模型; 产生离散二进制信源,进行信道编码(汉明码),产生BPSK信号; 加入信道噪声(高斯白噪声); BPSK信号相干解调,信道解码; 系统性能分析(信号波形、频谱,白噪声的波形、频谱,信道编解 二实验基本原理 数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输,在实际应用中,大多数信道具有带通特性而不能直接传输基带信号。为了使数字信号在带通信道中传输,必须使用数字基带信号对载波进行调制,以使信号与信道的特性相匹配。这种用数字基带信号控制载波,把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制。 数字调制技术的两种方法:①利用模拟调制的方法去实现数字式调制,即把数字调制看成是模拟调制的一个特例,把数字基带信号当做模拟信号的特殊情况处理;②利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波,从而实现数字调制。这种方法通常称为键控法,比如对载波的相位进行键控,便可获得相移键控(PSK)基本的调制方式。 图1 相应的信号波形的示例 1 0 1 调制原理 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)=Acos t+) 其中,表示第n个符号的绝对相位: = 因此,上式可以改写为 图2 2PSK信号波形 解调原理 2PSK信号的解调方法是相干解调法。由于PSK信号本身就是利用相位传递信息的,所以在接收端必须利用信号的相位信息来解调信号。下图2-3中给出了一种2PSK信号相干接收设备的原理框图。图中经过带通滤波的信号在相乘器中与本地载波相乘,然后用低通滤波器滤除高频分量,在进行抽样判决。判决器是按极性来判决的。即正抽样值判为1,负抽样值判为0. 2PSK信号相干解调各点时间波形如图 3 所示. 当恢复的相干载波产生180°倒相时,解调出的数字基带信号将与发送的数字基带信号正好是相反,解调器输出数字基带信号全部出错.

matlab程序设计作业

Matlab程序设计作业 姓名: 学号: 专业:

? MATLAB 程序设计》作业 1、考虑如下x-y 一组实验数据: x=[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10] y 二[1.2, 3, 4, 4, 5, 4.7, 5, 5.2, 6, 7.2] 分别绘出plot 的原始数据、一次拟合曲线和三次拟合曲线,给出 原始曲线 MATLAB 代码和运行结果。 7 6 5 4 3 2 2 3 4 5 6 7 8 9 10

7 6.5 6 5.5 5 4.5 4 3.5 3 2.5 10 一次拟合 三次拟合

x=[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]; y=[1.2, 3, 4, 4, 5, 4.7, 5, 5.2, 6, 7.2]; figure; plot(x,y) p1=polyfit(x,y,1); y1=polyval(p1,x); figure; plot(x,y1) p2=polyfit(x,y,3); y2=polyval(p2,x); figure; plot(x,y2) 2、在[0, 3n区间,绘制y二Sin(x)曲线(要求消去负半波,即(n 2n)区间内的函数值置零),求出曲线y 的平均值,以及y 的最大值及其最大值的位置。给出执行代码和运行结果。 x=0:pi/1000:3*pi; y=Sin(x); y1=(y>=0).*y; %消去负半波figure(1); plot(x,y1, 'b' ); a=mean(y1) %求出y1 的平均值 b=max(y1) %求出y1 的最大值b, 以及最大值在矩阵中的位置; d=x(find(y1==b)) >> ex1 a = 0.4243 b = 1 d = 1.5708 7.8540 >>

MATLAB实现通信系统仿真实例

补充内容:模拟调制系统的MATLAB 仿真 1.抽样定理 为了用实验的手段对连续信号分析,需要先对信号进行抽样(时间上的离散化),把连续数据转变为离散数据分析。抽样(时间离散化)是模拟信号数字化的第一步。 Nyquist 抽样定律:要无失真地恢复出抽样前的信号,要求抽样频率要大于等于两倍基带信号带宽。 抽样定理建立了模拟信号和离散信号之间的关系,在Matlab 中对模拟信号的实验仿真都是通过先抽样,转变成离散信号,然后用该离散信号近似替代原来的模拟信号进行分析的。 【例1】用图形表示DSB 调制波形)4cos()2cos(t t y ππ= 及其包络线。 clf %%计算抽样时间间隔 fh=1;%%调制信号带宽(Hz) fs=100*fh;%%一般选取的抽样频率要远大于基带信号频率,即抽样时间间隔要尽可能短。 ts=1/fs; %%根据抽样时间间隔进行抽样,并计算出信号和包络 t=(0:ts:pi/2)';%抽样时间间隔要足够小,要满足抽样定理。 envelop=cos(2*pi*t);%%DSB 信号包络 y=cos(2*pi*t).*cos(4*pi*t);%已调信号 %画出已调信号包络线 plot(t,envelop,'r:','LineWidth',3); hold on plot(t,-envelop,'r:','LineWidth',3); %画出已调信号波形 plot(t,y,'b','LineWidth',3); axis([0,pi/2,-1,1])% hold off% xlabel('t'); %写出图例 【例2】用图形表示DSB 调制波形)6cos()2cos(t t y ππ= 及其包络线。 clf %%计算抽样时间间隔 fh=1;%%调制信号带宽(Hz) fs=100*fh;%抽样时间间隔要足够小,要满足抽样定理。 ts=1/fs; %%根据抽样时间间隔进行抽样

matlab程序设计与应用(第二版)第三章部分课后答案

第三章1. (1)A=eye(3) (2)A=100+100*rand(5,6) (3)A=1+sqrt(0.2)*randn(10,50) (4)B=ones(size(A)) (5)A+30*eye(size(A)) (6)B=diag(diag(A)) 2. B=rot90(A) C=rot90(A,-1) 3. B=inv(A) ;A的逆矩阵 C=det(A) ;A的行列式的值 D=A*B E=B*A D=E 因此A与A-1是互逆的。 4. A=[4 2 -1;3 -1 2;12 3 0]; b=[2;10;8]; x=inv(A)*b x = -6.0000 26.6667 27.3333 5. (1) diag(A) ;主对角线元素 ans = 1 1 5 9 triu(A) ;上三角阵

ans = 1 -1 2 3 0 1 -4 2 0 0 5 2 0 0 0 9 tril(A) ;下三角阵 ans = 1 0 0 0 5 1 0 0 3 0 5 0 11 15 0 9 rank(A) ;秩 ans = 4 norm(A) ;范数 ans = 21.3005 cond(A) ;条件数 ans = 11.1739 trace(A) ;迹 ans = 16 (2)略 6. A=[1 1 0.5;1 1 0.25;0.5 0.25 2] A = 1.0000 1.0000 0.5000 1.0000 1.0000 0.2500 0.5000 0.2500 2.0000

[V,D]=eig(A) V = 0.7212 0.4443 0.5315 -0.6863 0.5621 0.4615 -0.0937 -0.6976 0.7103 D = -0.0166 0 0 0 1.4801 0 0 0 2.5365

matlab程序设计与应用实验指导书

附件2 《matlab程序设计与应用》实验指导书 山东建筑大学信息与电气工程学院

前言 一、实验目的 本课程是电气工程及其自动化、自动化、电力工程与管理专业本科生的 学科基础选修课,它在线性代数、信号分析和处理、控制系统设计和仿真等 方面有着广泛的应用。主要是学习MATLAB的语法规则、基本命令和使用环境,使学生掌握MATLAB的基本命令和基本程序设计方法,提高使用该语言 的应用能力,具有使用MATLAB语言编程和调试的能力,以便为后续多门课 程使用该语言奠定必要的基础。 通过上机实验,使学生掌握MATLAB在线帮助功能的使用、熟悉MATLAB运行环境和MATLAB语言的主要特点,掌握MA TLAB语言的基本 语法规则及基本操作命令的使用,学会M文件的建立和使用方法以及应用MATLAB实现二维和三维图形的绘制方法,具有使用MATLAB语言编程和 调试的能力。 二、实验前预习 每次实验前,学生须仔细阅读本实验指导书的相关内容,明确实验目的、要求;明确实验步骤、测试数据及需观察的现象;复习与实验内容有关的理论知识;预习仪器设备的使用方法、操作规程及注意事项;做好预习要求中提出的其它事项。 三、实验注意事项 1.实验开始前,应先检查本组电脑设备是否工作正常,matlab软件工作是否正常。 2.实验时每位同学应独立完成实验任务,避免抄袭。 3.实验后应及时将实验数据进行记录与存盘,避免因电脑故障或其它原因造成实验数据的丢失。 4.实验中严格遵循电脑操作规程,如电脑发生异常现象,应立即切断电源,

报告指导教师检查处理。 5.测量数据或观察现象要认真细致,实事求是。 6.未经许可,不得对电脑进行软件及硬件的更改操作。 7.实验结束后,实验记录交指导教师查看并认为无误后,方可关掉电脑离开。 8.爱护公物,发生仪器设备等损坏事故时,应及时报告指导教师,按有关实验管理规定处理。 9.自觉遵守学校和实验室管理的其它有关规定。 四、实验总结 每次实验后,应对实验进行总结,即实验数据进行整理,绘制波形和图表,分析实验现象,撰写实验报告。实验报告除写明实验名称、日期、实验者姓名、同组实验者姓名外,还包括: 1.实验目的; 2.实验内容 3.实验流程图; 4.程序命令清单; 5.运行结果; 6.实验的收获与体会; 7.回答每项实验的有关问答题。

机械优化设计MATLAB程序

t t t 机械优化设计作业 1.用二次插值法求函数?( )= ( +1)( - 2)2 极小值,精度 e=0.01。 在 MA TLAB 的 M 文件编辑器中编写的 M 文件,如下: f=inline('(t+1)*(t -2)^2','t') a=0;b=3;epsilon=0.01; t1=a;f1=f(t1); t3=b;f3=f(t3); t2=0.5*(t1+t3);f2=f(t2); c1=(f3-f1)/(t3-t1); c2=((f2-f1)/(t2-t1)-c1)/(t2-t3); t4=0.5*(t1+t3-c1/c2);f4=f(t4); k=0; while(abs(t4-t2)>=epsilon) if t2f4 f1=f2;t1=t2; t2=t4;f2=f4; else f3=f4;t3=t4; end else if f2>f4 f3=f2;t3=t2; t2=t4;f2=f4; else f1=f4;t2=t4; end end c1=(f3-f1)/(t3-t1); c2=((f2-f1)/(t2-t1)-c1)/(t2-t3); t4=0.5*(t1+t3-c1/c2);f4=f(t4); k=k+1; end %输出最优解 if f2>f4 t=t4;f=f(t4); else t=t2;f=f(t2); end fprintf(1,'迭代计算 k=%3.0f\n',k) fprintf(1,'极小点坐标 t=%3.0f\n',t) fprintf(1,'函数值 f=%3.4f\n',f)

3.用牛顿法、阻尼牛顿法及变尺度法求函数 的极小点。( ) ( ) ( )21121 22, xxxxxf -+-= 4 2 (1)在用牛顿法在 MATLAB 的 M 文件编辑器中编写的 M 文件,如下: function [x,fx,k]=niudunfa(x0) syms x1 x2 f=(x1-2)^4+(x1-2*x2)^2; fx=0; v=[x1,x2]; df=jacobian(f,v); df=df.'; G=jacobian(df,v); epson=1e -12; g1=subs(df,{x1,x2},{x0(1,1),x0(2,1)}); G1=subs(G,{x1,x2},{x0(1,1),x0(2,1)}); k=0; p=-G1\g1; x0=x0+p; while(norm(g1)>epson) p=-G1\g1; x0=x0+p; g1=subs(df,{x1,x2},{x0(1,1),x0(2,1)}); G1=subs(G,{x1,x2},{x0(1,1),x0(2,1)}); k=k+1; end x=x0; fx=subs(f,{x1,x2},{x(1,1),x(2,1)}); 运行结果如下: >> [x,fx,k]=niudunfa([1;1]) x =1.9999554476059523381489991377897 0.99997772380297616907449956889483 fx =0.0000000000000000039398907941382470301534502947647 k =23 (2)用阻尼牛顿法在 MA TLAB 的 M 文件编辑器中编写的 M 文件,如下: function [x,fx,k]=zuniniudunfa(x0)%阻尼牛顿法 syms x1 x2 f=(x1-2)^4+(x1-2*x2)^2; fx=0; v=[x1,x2]; df=jacobian(f,v); df=df.'; G=jacobian(df,v); epson=1e -12;%停机原则

(完整版)基于matlab的通信系统仿真毕业论文

创新实践报告
报 告 题 目: 学 院 名 称: 姓 名:
基于 matlab 的通信系统仿真 信息工程学院 余盛泽
班 级 学 号: 指 导 老 师: 温 靖

二 O 一四年十月十五日
目录
一、引言........................................................................................................................ 3 二、仿真分析与测试 ................................................................................................... 4
2.1 随机信号的生成 ............................................................................................................... 4 2.2 信道编译码 ........................................................................................................................ 4 2.2.1 卷积码的原理 ........................................................................................................ 4 2.2.2 译码原理 ................................................................................................................ 5 2.3 调制与解调 ....................................................................................................................... 5 2.3.1 BPSK 的调制原理 .................................................................................................. 5 2.3.2 BPSK 解调原理 ...................................................................................................... 6 2.3.3 QPSK 调制与解调 ................................................................................................. 7 2.4 信道 .................................................................................................................................... 8

Matlab程序设计实训

实习报告 实习名称Matlab程序设计实训 专业班级**** 姓名*** 学号*** 成绩评定 电气与信息工程学院 和谐勤奋求是创新

实习考核和成绩评定办法 1.实习成绩的考核由指导教师根据实习表现、实习报告、实习成果、现场操作、设计、口试或笔试等几个方面,给出各项权重,综合评定。该实习考核教研室主任审核,主管院长审批备案。 2.成绩评定采用五级分制,即优、良、中、及格、不及格。 3.参加本次实习时间不足三分之二或旷课四天以上者,不得参加本次考核,按不及格处理。 4.实习结束一周内,指导教师提交实习成绩和实习总结。 5.实习过程考核和实习成绩在教师手册中有记载。 实习报告内容 实习报告内容、格式各专业根据实习类别(技能实习、认识实习、生产实习、毕业实习等)统一规范,经教研室主任审核、主管院长审批备案。 注:1. 实习任务书和实习指导书在实习前发给学生,实习任务书放置在实习报告封面后和正文目录前。 2. 为了节省纸张,保护环境,便于保管实习报告,统一采用A4纸,实习报告建议双面打印(正文采 用宋体五号字)或手写,右侧装订。

2016/2017学年第二学期 《Matlab程序设计实训》计划 指导教师:****** 班级:自动化1541、2班 实习地点:1教8楼机房 一、实习目的 实习的目的:了解并掌握MATLAB软件的各种应用开发环境;了解并掌握MATLAB软件强大的科学运算功能;了解并掌握利用MATLAB语言程序设计流程进行程序设计的方法;了解并掌握MATLAB的图形处理功能;了解MATLAB软件的交互式仿真功能;了解并掌握MATLAB软件在控制系统建模、分析以及设计中的应用。 实习的任务:通过实习可以使学生将MATLAB软件与控制系统理论及仿真相结合,加深对控制系统理论知识的理解,验证理论知识的正确性,提高软件的实际操作能力,可以有效地培养学生分析及解决实际问题的能力,不断提高自学能力,养成良好的科学态度以及实事求是、严谨踏实的学习风气,成为真正的应用型本科人才。通过实训达到边学边练、理论与实际操作相结合的学习目的。 二、实习内容 掌握MATLAB编程环境、基础知识;掌握矩阵生成及运算、数组运算;矩阵函数;掌握常用绘图命令及方法;掌握基本图形处理、二维图形处理方法;掌握可视化M文件程序设计及调试;掌握Simulink仿真工具的建立和基本仿真方法。 了解并掌握基于MATLAB的控制系统数学模型及分析方法;了解并掌握基于MATLAB的控制系统PID控制器的基本设计方法。综合应用MATLAB程序设计语言,根据设计任务要求,完成软件程序的编制并调试运行。 四、实习要求 实习期间,严格遵守课堂纪律,不许迟到、早退;实习期间,学习态度端正,认真上机练习;熟练掌握MATLAB软件的应用方法;完成实习报告一份,内容充实,写出实习的体会与收获;实习报告打印成文。

基于matlab的通信系统仿真

创新实践报告 报告题目: 基于matlab的通信系统仿真学院名称: 信息工程学院 姓名: 班级学号: 指导老师: 二O一四年十月十五日

一、引言 现代社会发展要求通信系统功能越来越强,性能越来越高,构成越来越复杂;另一方面,要求通信系统技术研究与产品开发缩短周期,降低成本,提高水平。这样尖锐对立的两个方面的要求,只有通过使用强大的计算机辅助分析设计技术与工具才能实现。在这种迫切的需求之下,MA TLAB应运而生。它使得通信系统仿真的设计与分析过程变得相对直观与便捷,由此也使得通信系统仿真技术得到了更快的发展。通信系统仿真贯穿着通信系统工程设计的全过程,对通信系统的发展起着举足轻重的作用。通信系统仿真具有广泛的适应性与极好的灵活性,有助于我们更好地研究通信系统性能。通信系统仿真的基本步骤如下图所示: 二、仿真分析与测试 (1)随机信号的生成 利用Matlab中自带的函数randsrc来产生0、1等概分布的随机信号。源代码如下所示: global N N=300; global p

p=0、5; source=randsrc(1,N,[1,0;p,1-p]); (2)信道编译码 1、卷积码的原理 卷积码(convolutional code)就是由伊利亚斯(p 、Elias)发明的一种非分组码。在前向纠错系统中,卷积码在实际应用中的性能优于分组码,并且运算较简单。 卷积码在编码时将k 比特的信息段编成n 个比特的码组,监督码元不仅与当前的k 比特信息段有关,而且还同前面m=(N-1)个信息段有关。 通常将N 称为编码约束长度,将nN 称为编码约束长度。一般来说,卷积码中k 与n 的值就是比较小的整数。将卷积码记作(n,k,N)。卷积码的编码流程如下所示。 可以瞧出:输出的数据位V1,V2与寄存器D0,D1,D2,D3之间的关系。根据模2加运算特点可以得知奇数个1模2运算后结果仍就是1,偶数个1模2运算后结果就是0。 2、译码原理 卷积码译码方法主要有两类:代数译码与概率译码。代数译码主要根据码本身的代数特性进行译码,而信道的统计特性并没有考虑在内。目前,代数译码的主要代表就是大数逻辑解码。该译码方法对于约束长度较短的卷积码有较好的效果,并且设备较简单。概率译码,又称最大似然译码,就是基于信道的统计特性与卷积 码的特点进行计算。在现代通信系统中,维特比译码就是目前使用最广泛的概率 译码方法。 02 1V D D =⊕01232V D D D D =⊕⊕⊕

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