Matlab与通信仿真实验报告册答案.docx
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Matlab与通信仿真实验报告册答案.docx
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Matlab与通信仿真实验报告册答案
1.在CommandWindow里面计算
(1)
;>>(3+5+8)/5*10ans=32
(2)
;>>sin(3*pi)/sqrt(9/5)ans=2.7384e-16
(3)
,
,计算:
;
>>a=[123;456;789];
>>b=[789;456;123];
>>c=a*b
c=
182430
546984
90114138
>>d=a+b
d=
81012
81012
81012
>>e=a\c
e=
34.000022.000062.0000
-50.0000-23.0000-100.0000
28.000016.000056.0000
>>f=c/b
f=
NaNNaNNaN
NaN-InfInf
NaNNaNNaN
(4)
,求
;(求矩阵的行列式)
>>a=[31.24;7.56.63.1;5.43.46.1];
>>a'
ans=
3.00007.50005.4000
1.20006.60003.4000
4.00003.10006.1000
>>inv(c)
c=
2.15550.4555-1.6449
-2.1040-0.23931.5013
-0.7354-0.26980.7833
>>det(a)
ans=
13.7880
(5)
,输入复数矩阵;
>>z=[1+2*i3+4*i;5+6*i7+8*i]or>>z=[13;57]+[24;68]i
z=
1.0000+2.0000i3.0000+4.0000i
5.0000+6.0000i7.0000+8.0000i
2.建立.m文件,用for循环语句生成5×5的矩阵A:
将A矩阵进行水平和垂直翻转得到矩阵B和C。
将A矩阵的前3行,3列变成0并赋值给D。
>>a=zeros(5);
form=1:
5
forn=1:
5
a(m,n)=m+n-1
end
end
a=
10000
00000
00000
00000
00000
a=
12000
00000
00000
00000
00000
a=
12300
00000
00000
00000
00000
a=
12340
00000
00000
00000
00000
a=
12345
00000
00000
00000
00000
a=
12345
20000
00000
00000
00000
a=
12345
23000
00000
00000
00000
a=
12345
23400
00000
00000
00000
a=
12345
23450
00000
00000
00000
a=
12345
23456
00000
00000
00000
a=
12345
23456
30000
00000
00000
a=
12345
23456
34000
00000
00000
a=
12345
23456
34500
00000
00000
a=
12345
23456
34560
00000
00000
a=
12345
23456
34567
00000
00000
a=
12345
23456
34567
40000
00000
a=
12345
23456
34567
45000
00000
a=
12345
23456
34567
45600
00000
a=
12345
23456
34567
45670
00000
a=
12345
23456
34567
45678
00000
a=
12345
23456
34567
45678
50000
a=
12345
23456
34567
45678
56000
a=
12345
23456
34567
45678
56700
a=
12345
23456
34567
45678
56780
a=
12345
23456
34567
45678
56789
c=flipud(a)
c=
56789
45678
34567
23456
12345
d=fliplr(a)
d=
54321
65432
76543
87654
98765
>>d=a;
>>d(1:
3,1:
3)=0
d=
00045
00056
00067
45678
56789
建立的m文件
a=zeros(5)
form=1:
5
forn=1:
5
a(m,n)=m+n-1
end
end
d=a;
d(1:
3,1:
3)=0
建立的m文件,存盘时,不能存成1.m。
不运行,运行就为1.我存为mydesign.m
默认工作目录是work文件夹
editpathdef改路径
最后一句加上cdd:
\matlabB
File---Setpath
3.建立.m文件,随机产生一个5×5的矩阵,元素值为从0到255,要求用0和255对该矩阵进行标记,元素值大于等于128的标记为255,元素值小于128的标记为0。
a=255*rand(5);
a=
193.2237180.0418209.9817111.8798124.8899
189.49888.1174177.181397.2974113.6245
100.017970.615480.8604195.2068164.8098
167.146911.7737242.3066202.7760180.8880
43.652624.76868.783847.6525192.4451
a=255*rand(5);
fori=1:
5
forj=1:
5
ifa(i,j)>128
a(i,j)=255;
else
a(i,j)=0
end
end
end
a=
02550255255
255025500
02552550255
2552552550255
02552552550
4.编写程序使用0.618搜索法(即:
近似黄金分割法)求给定函数的极值。
搜索法求解
的基本过程如下:
给出[a,b],使得t在[a,b]中,其中[a,b]称为搜索区间,通过迭代缩短[a,b]的长度。
当[a,b]的长度小于某个预设的值,或者导数的绝对值小于某个预设的正数,则迭代终止。
以函数
作为处理对象,其中搜索区间定为[0,3],精度
定为0.1。
图1-1程序流程图
a=0;
b=3;
er=0.5;
while
(1)
m=a+0.382*(b-a);
n=a+0.618*(b-a);
p=m^3-2*m+1;
q=n^3-2*n+1;
ifp<=q
ifn-a m break; else b=n; end else ifb-m n break; else a=m; end end end n= 0.8753 实验二绘图和确知信号分析实验 1.假设N=12,对于M=4、5、7、10时,在0≤n≤2N-1区间使用plot和stem分别绘制信号 ,并添加适当标注。 clc;clear; M=[4,5,7,10]; N=12; n=0: 2*N-1; fori=1: length(M) xn=sin(2*pi*M(i)*n/N); subplot(length(M),1,i) plot(n,xn); holdon; stem(n,xn,'r'); s=int2str(M(i)) title(['M='s]); end clc,clear; N=12; M=[4,5,7,10]; n=0: 2*N-1; y1=sin(2*pi*M (1)*n/N); y2=sin(2*pi*M (2)*n/N); y3=sin(2*pi*M(3)*n/N); y4=sin(2*pi*M(4)*n/N); subplot(221) plot(n,y1);title('M=4');xlabel('n');ylabel('y1'); subplot(222) plot(n,y2);title('M=5');xlabel('n');ylabel('y2'); subplot(223) plot(n,y3);title('M=7');xlabel('n');ylabel('y3'); subplot(224) plot(n,y4);title('M=10');xlabel('n');ylabel('y4'); figure subplot(221) stem(n,y1);title('M=4');xlabel('n');ylabel('y1'); subplot(222) stem(n,y2);title('M=5');xlabel('n');ylabel('y2'); subplot(223) stem(n,y3);title('M=7');xlabel('n');ylabel('y3'); subplot(224) stem(n,y4);title('M=10');xlabel('n');ylabel('y4'); 2.设周期信号一个周期[0,T]的波形为 ,其中T=1。 要求该信号傅里叶级数展开式,用MATLAB画出傅里叶级数展开后的波形,通过展开式项数的变化考察其对 的逼近程度,并考察其物理意义。 clc,clear; N=3000; T=1; fs=1/T; N_sample=128; dt=1/N_sample; t=0: dt: 10*T-dt; n=-N: N; Fn=sinc(n/2).*exp(-j*n*pi/2)/2; Fn(N+1)=0; ft=zeros(1,length(t)); form=-N: N; ft=ft+Fn(m+N+1)*exp(j*2*pi*m*fs*t); end ft=ft+0.5; plot(t,ft) 3.设非周期信号 ,求该信号的傅里叶变换,用MATLAB画出傅里叶变换后信号的频谱,并对频谱进行反变换画出 的时域波形。 clc,clear; T=1; N_sample=128; dt=1/N_sample; t=0: dt: T-dt; st=[ones(1,N_sample/2),zeros(1,N_sample/2)]; subplot(311);plot(t,st);axis([01-22]);xlabel('t');ylabel('s(t)'); subplot(312); [f,sf]=T2F(t,st); plot(f,abs(sf));holdon; axis([-101001]); xlabel('f');ylabel('|S(f)|'); sff=0.5*exp(-j*0.5*pi*f*T).*sinc(f*T*0.5) plot(f,abs(sff),'r-');holdoff; [t,st]=F2T(f,sf); subplot(313); plot(t,st); axis([01-22]); xlabel('t');ylabel('»Ö¸´µÄs(t)'); 实验三随机信号与数字基带实验 一、实验目的 ●掌握库函数产生随机数方法; ●基带信号波形生成和其功率谱密度; ●理解采用蒙特卡罗算法仿真的思想。 二、实验原理 1.利用库函数产生随机矩阵 (1)服从均匀分布的随机矩阵可以利用MATLAB库函数rand产生,rand函数产生(0,1)内服从均匀分布的随机数,使用方法如下: ●x=rand(m),产生一个m×m的矩阵,所含元素取值范围在(0,1)内服从均匀分布的随机矩阵; ●x=rand(m,n),产生一个m×n的矩阵,所含元素取值范围在(0,1)内服从均匀分布的随机矩阵; ●x=rand,产生一个随机数,取值范围在(0,1)内且服从均匀分布; (2)服从高斯分布的随机矩阵可以用randn函数产生,其均值为0,方差为1使用方法如下: ●x=randn(m);产生一个m×m的矩阵,所含元素是均值为0,方差为1且服从高斯分布的随机矩阵。 ●x=randn(m,n);产生一个m×n的矩阵,所含元素是均值为0,方差为1且服从高斯分布的随机矩阵。 ●x=randn;产生一个均值为0,方差为1服从高斯分布的随机数。 2.基带信号波形生成和信号功率谱密度 (1)在绘制数字基带信号波形时,由于信号是随机的0、1序列,因此在绘制波形时需要将码元展宽,可以对每一个码元要采n个样值,形成绘图信号后在进行绘图操作; (2)数字基带信号 功率谱密度的为: (3-1) 3.蒙特卡罗算法 蒙特卡罗估计是指通过随机实验估计系统参数值的过程。 蒙特卡罗算法的基本思想有以下描述: 由概率论可知,随机实验中实验的结果是无法预测的,只能用统计的方法来描述。 故需进行大量的随机实验,如果实验次数为 ,以 表示事件 发生的次数。 若将 发生的概率近似为相对频率,定义为 。 这样在相对频率的意义下,事件 发生的概率可以通过重复无限多次随机实验来求得,即: 。 在二进制数字通信系统中,若 是发送端发送的总码元数, 是差错发生的次数,则总误码率可通过蒙特卡罗算法计算。 三、实验内容 1.产生随机矩阵。 (1)利用rand函数产生5×4的在(0,2)内服从均匀分布的随机矩阵; (2)利用rand函数产生5×4均值为0,方差为0.1,服从均匀分布的随机矩阵; (3)利用randn函数产生5×4的均值为0,方差为2服从高斯分布的随机矩阵; (4)利用randn函数产生5×4的均值为2.4,方差为0.2服从高斯分布的随机矩阵。 2.利用随机数产生单极性基带信号,每一个码元要采8个样值,并画出其波形和功率谱密。 3.利用蒙特卡罗算法仿真二进制双极性基带通信系统的误码率,假定通信系统满足以下条件: (1)信源输出的数据符号是相互独立和等概的双极性基带信号; (2)发送端没有发送滤波器,接收端没有接收滤波器; (3)信道是加性高斯白噪声信道。 数字基带信号传输系统模型如图3-1所示: 图3-1数字基带信号传输系统模型 当 时最佳判决门限 ,此时误码率为: (3-2) 利用 (3-3) (3-4) 可得 (3-5) 故可用Q函数表示误码率 。 抽样判决器输入信噪比 抽样判决器输入信号为: (3-6) 为判决器输入有用信号电压, , 为信道输入的均值为0,方差为 高斯噪声。 通信系统的蒙特卡罗仿真模型如图3-2所示。 编程实现二进制基带通信系统的误码率的蒙特卡罗仿真,并和理论误码率比较。 图3-2通信系统的蒙特卡罗仿真模型 四、预习报告(原理,流程图,编程思想,基本程序) 五、实验报告(调试完成程序,实验结果及分析) 实验成绩评定一览表 实 验 记 录 实验记录全面、准确、细致 实验记录较全面、基本无错误 实验记录较完整、个别地方有错误 实验记录基本完整、无严重错误 实验记录有缺失、存在严重错误 实验分析 实验分析全面、准确、表达流畅 实验分析较全面、基本无误、表述清楚 实验分析基本正确、个别地方表述不清 实验分析无原则性错误、表述不清楚 实验分析有缺失、存在严重错误 实验成绩 实验四模拟调制实验 一、实验目的 ●掌握线性模拟调制信号的波形及产生方法; ●掌握线性模拟调制信号的频谱特点; ●掌握线性模拟调制信号的解调方法; ●掌握线性模拟调制系统的MATLAB仿真实现。 二、实验原理 1.AM调制 AM信号的时域表示式为 (4-1) AM信号的频谱为 (4-2) 调制器模型如图4-1所示 图4-1AM调制器模型 AM的时域波形和频谱如图4-2所示 时域频域 图4-2AM调制时、频域波形 2.DSB-SC调制 DSB信号的时域表示式为 (4-3) DSB信号的频谱为 (4-4) DSB信号的时域波形和频谱如图4-3所示 时域频域 图4-3DSB调制时域波形与频谱 DSB调制的相干解调模型如图4-4所示 图4-4DSB调制器模型 3.SSB调制 SSB信号的时域表示式为 (4-5) SSB调制信号的频谱与DSB信号频谱类似,但是只有DSB频谱的一半,分为上边带和下边带。 三、实验内容 1.用Matlab产生一个频率为1Hz,振幅为1的余弦信源,设载波频率为10Hz,A=2。 (1)在AM系统中当相干解调器输入信噪比为15dB时,绘制系统各点的波形及其频谱,并对调制信号和解调信号进行比较分析。 (2)分析比较不同信噪比下的解调信号时域波形和频谱。 2.用Matlab产生一个频率为1Hz,振幅为1的余弦信源,设载波频率为10Hz。 (1)在DSB-SC系统中,当相干解调器输入信噪比为15dB时,绘制系统各点的波形及其频谱,并对调制信号和解调信号进行比较分析。 (2)分析比较不同信噪比下的解调信号时域波形和频谱。 3.用Matlab产生一个频率为1Hz,振幅为1的余弦信源,设载波频率为10Hz。 (1)SSB系统中,当相干解调器输入信噪比为15dB时,绘制系统各点的波形及其频谱,并对调制信号和解调信号进行比较分析。 (2)分析比较不同信噪比下的解调信号时域波形和频谱。 四、预习报告(原理,流程图,编程思想,基本程序) 五、实验报告(调试完成程序,实验结果及分析) 实验成绩评定一览表 实 验 记 录 实验记录全面、准确、细致 实验记录较全面、基本无错误 实验记录较完整、个别地方有错误 实验记录基本完整、无严重错误 实验记录有缺失、存在严重错误 实验分析 实验分析全面、准确、表达流畅 实验分析较全面、基本无误、表述清楚 实验分析基本正确、个别地方表述不清 实验分析无原则性错误、表述不清楚 实验分析有缺失、存在严重错误 实验成绩 实验五模拟信号数字传输实验 (一) 一、实验目的 ●掌握低通信号抽样定理; ●理解13折线A率逐次比较型PCM编码仿真的思想。 二、实验原理 1.低通信号的抽样定理 一频带限制在 Hz内的时间连续信号 ,若以 的速率对 等间隔抽样,即: ,那么 将被所得抽样函数 完全确定。 2.验证低通信号的抽样定理 抽样的过程是将输入的模拟信号与抽样信号相乘而得,通常抽样信号是一个周期为Ts的周期脉冲信号,抽样后得到的信号称为抽样序列。 理想抽样信号定义如下: (5-1) 其中, 称为抽样速率。 因此抽样后的信号为 (5-2) 经过带宽为 低通滤波器后即可恢复原始抽样信号。 3.PCM的基本原理如图5-1所示: 图5-1PCM的基本原理 抽样是对模拟信号进行周期性的扫描,把时间上连续的信号变成时间上离散的信号。 这里求经过抽样的信号应包含原信号的所有信息,即能无失真地恢复出原模拟信号,抽样速率的下限由抽样定理确定。 量化是把经抽样得到的瞬时值进行幅度离散,即指定Q规定的电平,把抽样值用最接近的电平表示。 编码是用二进制码组表示有固定电平的量化值,实际上量化是在编码过程中同时完成的。 4.逐次比较型PCM编码 (1)均匀量化时其量化信噪比随信号电平的减小而下降。 产生这一现象的原因就是均匀量化时的量化级间隔Δ为固定值,而量化误差不管输入信号的大小均在(-Δ/2,Δ/2)内变化。 故大信号时量化信噪比大,小信号时量化信噪比小。 对于语音信号来说,小信号出现的概率要大于大信号出现的概率,这就使平均信噪比下降。 同时,为了满足一定的信噪比输出要求,输入信号应有一定的动态范围,由于小信号信噪比明显下降,也使输入信号范围减小。 要改善小信号量化信噪比,可以采用量化间隔非均匀的方法,即非均匀量化。 (2)压扩特性曲线用A律压扩特性曲线,工程上使用13折线来近似A律压扩特性曲线,目的是为了使用逐次比较算法来提高运算速度。 5.逐次比较型编码的编码方法 码位安排: 极性码段落码段内码 M1M2M3M4M5M6M7M8 其中: (1)第一位M1表示量化值的极性正负。 M1=1代表信号极性为正M1=0代表信号极性为负;后面7位分为段落码和段内码两部分,用于表示量化值的绝对值。 (2)M2M3M4为段落码,分别对应表1段落编码。 (3)M5M6M7M8为段内码,分别对应表1个PCM编码的后四位。 三、实验内容 1.利用MATLAB软件验证低通抽样定理,若低通信号为 (1)绘制出该低通信号的波
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