通信原理課程設(shè)計(jì)--2ask信號(hào)的仿真設(shè)計(jì)

1、<p>　　課 程 設(shè) 計(jì)</p><p>　　課程設(shè)計(jì)名稱： 通信原理課程設(shè)計(jì) </p><p>　　專 業(yè) 班 級(jí) ： </p><p>　　學(xué) 生 姓 名 ： </p><p>　　學(xué) 號(hào) ： </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師

2、： </p><p>　　課程設(shè)計(jì)時(shí)間： </p><p>　　通信原理 專業(yè)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</p><p><b>　　1 需求分析</b></p><p>　　生成一系列信號(hào)是s（t），通過自己設(shè)定的某一載頻，將其變換成調(diào)制信號(hào)signal，將信號(hào)圖像顯示。以

3、調(diào)制信號(hào)為分析對(duì)象，對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，結(jié)果輸出信號(hào)的功率譜密度圖。</p><p><b>　　2 概要設(shè)計(jì)</b></p><p>　?。?）學(xué)會(huì)MATLAB的使用，掌握MATLAB的程序設(shè)計(jì)方法。</p><p>　?。?）掌握數(shù)字信號(hào)處理的基本概念、基本理論和基本方法。</p><p>　?。?）掌握功率譜的計(jì)算

4、；</p><p>　?。?）學(xué)會(huì)用MATLAB對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析和處理。</p><p><b>　　3 運(yùn)行環(huán)境</b></p><p>　　軟：Matlab 7.1 </p><p><b>　　硬：計(jì)算機(jī)</b></p><p>　　4 開發(fā)工具和編程語(yǔ)言</p&g

5、t;<p>　　Matlab 7.1</p><p><b>　　5 詳細(xì)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　詳細(xì)設(shè)計(jì)里面只介紹各個(gè)變量的意思，和自己不太熟悉的函數(shù)及公式，沒有將所有的源代碼寫出。</p><p><b>　　主要調(diào)用的公式：</b></p><p>　　function

6、 [f,sf]=Fun1(t,st) </p><p>　　dt=t(2)-t(1); % 時(shí)間距</p><p>　　T=t(end); % 時(shí)間總長(zhǎng)</p><p>　　df=1/T; % 頻率間隔</p><p>　　N=length(t); % 間隔個(gè)數(shù)</p><p>　　

7、f=[-N/2:N/2-1]*df; % 求出 f頻率的向量形式</p><p>　　sf=fft(st); % 快速傅里葉變換</p><p>　　sf=T/N*fftshift(sf); % 線性搬移</p><p>　　信號(hào)功率譜密度的線性搬移，和快速傅里葉變換。</p><p>　　function [out

8、]=Fun2(d,M)</p><p>　　N=length(d); </p><p>　　out=zeros(1,M*N);</p><p>　　For i=0:N-1;</p><p>　　out(i*M+1)=d(i+1); </p><p><b>　　End</b></p>

9、<p>　　生成不歸零碼的預(yù)處理，先生成一個(gè)dd向量其中很多的0，是為了卷積的時(shí)候產(chǎn)生很多連起來的幅值一樣的不歸零碼。</p><p>　　f %載波頻率2Hz</p><p>　　N %碼元數(shù)</p><p>　　Ts 設(shè)置波特率

10、 %1Band/s</p><p>　　Dt %波形采樣間隔</p><p>　　d=sign(randn(1,N)); %隨機(jī)產(chǎn)生d其中的的元素是-1 和 1</p><p>　　gt %單極性NRZ波形 </p>

11、<p>　　signal=conv(dd,gt); %卷積生成NRZ碼，如果在這里直接隨機(jī)生成則使出現(xiàn)過多的0、1交替，圖形看著不好看</p><p>　　[f,signalf]=Fun1(t,signal(1:length(t)));</p><p>　　signalf(signalf==0)=10^(-8); %避免log(0) 的情況，令log(0

12、)=10^(-8)將0設(shè)置成一個(gè)很小的正數(shù)</p><p>　　plot(f,10*log10(abs(signalf).^2/T)); %根據(jù)功率譜密度函數(shù)的公式，畫出不歸零碼功率譜密度圖像。</p><p>　　ht=cos(2*pi*f*t); %載波信號(hào)</p><p>　　Dask=signal(1:Lt).*ht;

13、 %2ask信號(hào)</p><p>　　[f,Daskf]=Fun1(t,Dask); </p><p>　　plot(f,10*log10(abs(Daskf).^2/T)); %根據(jù)功率譜密度函數(shù)的公式，畫出2ask的功率譜密度圖像。</p><p><b>　　6 調(diào)試分析</b></p><p>　　1.設(shè)計(jì)

14、時(shí)首先遇到很多函數(shù)和細(xì)節(jié)性的規(guī)則不會(huì)使用，在老師的幫助下，以及參考網(wǎng)上的代碼，搞懂了不少以前學(xué)過的matlab的知識(shí)。</p><p>　　2.除去知識(shí)性問題外，首先遇到原始信號(hào)的生成問題。一開始想自己設(shè)定一個(gè)向量 如g[1 0 1 1 1 1...] ,直接自己寫出，但是這樣的寫法不具有一般性，遂參考網(wǎng)上的隨機(jī)生成法，通過卷積和Fun2函數(shù)生成signal即不歸零碼。</p><p>　

15、　3.一開始沒有考慮到log（0）的情況，一直提示錯(cuò)誤，結(jié)果通過help 產(chǎn)找到需將0 設(shè)置為小的正數(shù)。</p><p>　　4.隨后的問題是函數(shù)的公式，轉(zhuǎn)換基本上照應(yīng)著書上的例子：如.*和.^都是很基本的運(yùn)算，以及生成全1向量的ones和全零的zeros。</p><p>　　5.圖像的繪制，出現(xiàn)了信號(hào)的頂層頂著圖像的最高處，這樣觀察的時(shí)候不夠清晰明了，遂查找資料，自己沒有使用axis函

16、數(shù)，之后定義完以后就可以清晰的看到圖像了，另外還需注意繪制多個(gè)圖像時(shí)figure（n）必不可少，但是figure（1）不能寫！</p><p>　　6.其余的調(diào)試都是細(xì)節(jié)錯(cuò)誤，都在仔細(xì)的檢查后消除了。</p><p><b>　　7 測(cè)試結(jié)果</b></p><p>　　本圖是信號(hào)的時(shí)域波形</p><p>　　第一幅圖

17、是輸入信號(hào)，第二幅是2ask信號(hào)2ASK信號(hào)可表示為 ，式中為載波角頻率，h(t)=cos(t)為載波信號(hào)，二進(jìn)制基帶信號(hào)s(t)為隨機(jī)的單極性NRZ矩形脈沖序列 </p><p>　　這兩幅圖分別是其概率密度譜。</p><p><b>　　為第一個(gè)圖的公式</b></p><p><b>　　為第二個(gè)圖的公式</b>&

18、lt;/p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 宋祖順．現(xiàn)代通信原理．北京：電子工業(yè)出版社，2001 [2] 樊昌信. 通信原理（第五版）.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2001</p><p>　　[3] 張志涌.精通MATLAB R2011a.北京航空航天大學(xué)出版社,2011</p><p>

19、;　　[4] 吳大正.信號(hào)與線性系統(tǒng)分析（第4版）.高等教育出版社，2005。</p><p>　　[5] 李建新，《現(xiàn)代通信系統(tǒng)分析與仿真－MATLAB通信工具箱》西安電子科技大學(xué)出版社。</p><p><b>　　心得體會(huì)</b></p><p>　　沒想到一開學(xué)就有課程設(shè)計(jì)，做的比較慌張，可能是由于準(zhǔn)備考研的緣吧，此次課程設(shè)計(jì)，感觸頗深

20、，因?yàn)樽屛以僖淮蔚恼J(rèn)識(shí)到了MATLA的強(qiáng)功能,同時(shí)時(shí)也對(duì)通信方面的信號(hào)處理等知識(shí)有了進(jìn)一步的加深。</p><p>　　選擇2ask的設(shè)計(jì)，這個(gè)題目比較簡(jiǎn)單，說實(shí)話自己對(duì)其他的題目實(shí)在沒有把握，其實(shí)2ask、2psk、2fsk 有著極其相似之處，它們是將幅值、相位、頻率作為區(qū)分不歸零碼中的0、1，調(diào)制時(shí)，如果用離散傅里葉變換先對(duì)調(diào)制信號(hào)進(jìn)行分析，然后再判斷不同頻率對(duì)應(yīng)的幅值是否滿足一定條件，進(jìn)而判斷出該位的數(shù)字邏

21、輯，就可以很輕松的實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的解調(diào)。此次的實(shí)踐，還鞏固了傅里葉變換把信號(hào)從時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域，這樣既能在時(shí)域上分析也能在頻域上分析。對(duì)于時(shí)間離散的信號(hào)，信號(hào)是用序列表示的，相應(yīng)的有離散的傅里葉變換算法，經(jīng)過變換后的結(jié)果也是一個(gè)序列。</p><p>　　此次的實(shí)踐得到不少的教訓(xùn)，許多的函數(shù)都不會(huì)，連程序都是從網(wǎng)上的例子參考而來，自己的實(shí)踐還是太少。獲得的東西也不少，比如隨機(jī)的序列和頻譜的繪制，以及簡(jiǎn)單的matlab的

22、運(yùn)算符號(hào)。 </p><p>　　MATLAB的功能還需進(jìn)一步學(xué)習(xí)，同時(shí)也要加強(qiáng)通信方面相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)。感謝老師在實(shí)踐中的指導(dǎo)，多次幫我解決問題，以后還需要注重實(shí)踐！</p><p><b>　　程序代碼：</b></p><p>　　f=2; %載波頻率2Hz&l

23、t;/p><p>　　N_sample=10;</p><p>　　N=200; %碼元數(shù)</p><p>　　Ts=1; %1Band/s</p><p>　　dt=Ts/f/N_sample;

24、 %波形采樣間隔</p><p>　　t=0:dt:N*Ts-dt;</p><p>　　Lt=length(t);</p><p><b>　　T=t(end);</b></p><p><b>　　%產(chǎn)生二進(jìn)制信源</b></p><p>　　d=sign(randn(

25、1,N));</p><p>　　[dd]=Fun2((d+1)/2,f*N_sample); </p><p>　　gt=ones(1,f*N_sample); %單極性NRZ波形</p><p>　　%輸入單極性NRZ信號(hào)波形</p><p>　　subplot(2,2,1);</p><p&

26、gt;　　signal=conv(dd,gt);</p><p>　　plot(t,signal(1:length(t)));</p><p>　　axis([0 10 -0.2 1.2]);</p><p>　　xlabel('t');</p><p>　　ylabel('輸入信號(hào)');</p>

27、<p>　　%輸入信號(hào)功率譜密度波形</p><p>　　subplot(2,2,2); </p><p>　　[f,signalf]=Fun1(t,signal(1:length(t)));</p><p>　　signalf(signalf==0)=10^(-8); %避免log(0) 的情況，令log(0)=10^(-8)&

28、lt;/p><p>　　plot(f,10*log10(abs(signalf).^2/T));</p><p>　　axis([-2 2 -50 10]);</p><p>　　xlabel('f'); </p><p>　　ylabel('輸入信號(hào)功率譜密度（dB/Hz）');</p><p

29、><b>　　%2ASK信號(hào)</b></p><p>　　ht=cos(2*pi*f*t); %載波信號(hào)</p><p>　　Dask=signal(1:Lt).*ht; %2ask信號(hào)</p><p>　　subplot(2,2,3);

30、</p><p>　　plot(t,Dask);</p><p>　　axis([0 10 -1.2 1.2]);</p><p>　　xlabel('t');</p><p>　　ylabel('2ask波形');</p><p>　　%2ask信號(hào)功率譜密度波形</p>

31、<p>　　[f,Daskf]=Fun1(t,Dask); </p><p>　　subplot(2,2,4);</p><p>　　plot(f,10*log10(abs(Daskf).^2/T));</p><p>　　xlabel('f');</p><p>　　ylabel('2

32、ask功率譜密度 ');</p><p>　　axis([-10 10 -100 20]);</p><p><b>　　兩個(gè)函數(shù)：</b></p><p>　　function [f,sf]=Fun1(t,st) </p><p>　　dt=t(2)-t(1); </p><p><

33、;b>　　T=t(end);</b></p><p><b>　　df=1/T;</b></p><p>　　N=length(t);</p><p>　　f=[-N/2:N/2-1]*df; </p><p>　　sf=fft(st);</p><p>　　sf=T/N*fft

34、shift(sf);</p><p>　　function [out]=Fun2(d,M)</p><p>　　N=length(d); </p><p>　　out=zeros(1,M*N);</p><p>　　for i=0:N-1;</p><p>　　out(i*M+1)=d(i+1); </p>