通信综合实验设计题目12

通信综合实验设计任务书

题目1、抑制载波双边带调制信号的相干接收系统仿真

图1为线性调制信号的相干接收系统的原理框图，n(t) sm(t)为接收到的抑制载波双边带调制信号，

n(t)sm(t)带通滤波器sm(t)ni(t)cos(500?t)低通滤波器mo(t)no(t)图1 相干接收机的原理框图为信道引入的高斯白噪声，ni(t)为通过带通滤波器后的窄带高斯噪声。若系统的载波频率fc为250Hz，

?cos(500?t),??t),接收到的已调信号sm(t)为sm(t)??(?2)cos(500?0,?0?t?0.050.05?t?0.1 0.1?t?0.15通过带通滤波器后信号功率和噪声功率之比为10dB。编写一个MATLAB的M文件，用计算机模拟接收机的信号处理过程，具体要求如下：

（1）根据已调信号的表达式，产生已调信号数字化后的序列（采样速率fs为2000Hz，采样周期Ts为0.5ms，序列长度为N?0.15?2000?300）。

1（2）计算已调信号的功率（计算方法：长度为N的序列x(n)的功率为S?N波后信噪比为10dB，计算窄带高斯噪声的功率?（噪声的方差）。 （3）产生窄带高斯噪声的样本（长度为N）：

22；根据带通滤x?(n)）n?0N?1首先产生两个统计独立的均值为零、方差为?的高斯白噪声，再将两个独立的白噪声通过一个传递函数为H(z)?21的低通滤波器，产生低通过程nc(t)和ns(t)的样本nc(n)和ns(n)，然后用?11?0.9znc(n)调制载波cos(500?nTs)，最后得到的窄带高斯噪声的样本为?nTs)和用ns(n)调制载波sin(500ni(n)?nc(n)cos(500?nTs)?ns(n)sin(500?nTs)。

（4）画出已调信号加噪声sm(nTs)?ni(nTs)的波形。

（5）画出已调信号加噪声通过混频器（与相干载波cos(500?nTs)相乘）后的输出波形。 （6）画出低通滤波器后的输出波形（低通滤波器的截止频率取为250Hz）。

附录：产生独立两个统计独立的均值为零、方差根为sgma（即为?）的高斯白噪声M函数 Function [gsv1,gsv2]=gngauss(sgma) u=rand;

z=sgma*(sqrt(2*log(1/u))); u=rand;

gsv1=z*cos(2*pi*u); gsv2=z*sin(2*pi*u);

题目2、AM调制信号的包络检波接收系统仿真

图2为AM信号的包络检波接收机原理框图，sm(t)为接收到的AM调制信号，n(t)为信道引入高

n(t)sm(t)带通滤波器sm(t)ni(t)包络检波器隔直滤波器mo(t)no(t)

斯白噪声，ni(t)为通过带通滤波器后的窄带高斯噪声。若系统的载波频率fc为250Hz，接收到的已调

图2 包络检波接收机的原理框图?(1?a)cos(500?t),??t),信号sm(t)为sm(t)??(1?a)cos(500?0,?0?t?0.050.05?t?0.1 0.1?t?0.15式中a为AM信号的调制指数，取值为0.85。通过带通滤波器后信号功率和噪声功率之比为10dB。编写一个MATLAB的M文件，用计算机模拟接收机的信号处理过程，具体要求如下：

（1）根据已调信号的表达式，产生已调信号数字化后的序列（采样速率fs为2000Hz，采样周期Ts为0.5ms，序列长度为N?0.15?2000?300）。

1（2）计算已调信号的功率（计算方法：长度为N的序列x(n)的功率为S?N波后信噪比为10dB，计算窄带高斯噪声的功率?（即噪声的方差）。 （3）产生窄带高斯噪声的样本（长度为N）：

2?xn?0N?12；根据带通滤(n)）

首先产生两个统计独立的均值为零、方差为?的高斯白噪声，再将两个独立的白噪声通过一个传递函数为H(z)?21的低通滤波器，产生低通过程nc(t)和ns(t)的样本nc(n)和ns(n)，然后用

1?0.9z?1nc(n)调制载波cos(500?nTs)，最后得到的窄带高斯噪声的样本为?nTs)和用ns(n)调制载波sin(500ni(nTs)?nc(n)cos(500?nTs)?ns(n)sin(500?nTs)。

（4）画出已调信号加噪声sm(nTs)?ni(nTs)的波形。 （5）画出已调信号加噪声通过包络检波器后的输出波形，。 （6）画出隔直流滤波器后的输出波形。

附录1：产生独立两个统计独立的均值为零、方差根为sgma（即为?）的高斯白噪声M函数 Function [gsv1,gsv2]=gngauss(sgma) u=rand;

z=sgma*(sqrt(2*log(1/u))); u=rand;

gsv1=z*cos(2*pi*u); gsv2=z*sin(2*pi*u);

附录2：包络检波器输出与输入关系的M指令

V=abs(Hilbert(x));% Hilbert(x)用来计算X的解析信号,abs(x)用来计算x的模值。

题目3、二进制基带传输系统的最佳接收机仿真

图3为二进制基带传输系统相关器形式的最佳接收机的原理框图，r(t)为接收到的信号波形。假定发送波形s0(t)和s1(t)的能量相等，相互正交。信道引入的噪声n(t)为高斯白噪声。当发送0符号时，检测判断量r0?E?n0，检测判断量r1?n1；当发送1符号时，r(t)?s1(t)?n(t)，r(t)?s0(t)?n(t)，

检测判断量r0?n0，检测判断量r1?E?n1。其中的E为发送波形的能量，n0和n1为相互独立的高斯噪声。

均匀随机数发生器输出积分器r0比较器高斯随机数发生器n0r(t)s0(t)二进制信源r0检测器输出差错计数器s1(t)积分器r1采样t?Tbn1高斯随机数发生器r1比较器

编写一个MATLAB的M文件，用计算机模拟最佳接收机的判决过程，比较在不同输入信噪比情况下接收机的实际误码率和理论误码率。图4是采用的仿真模型，具体步骤如下：

（1）先产生长度N=1000的等概出现、相互独立的二进制0和1序列S (i)（二进制信源）。产生方法是：先产生一个在（0，1）范围内等概出现的随机数，若产生的随机数在（0，0.5）范围内，二进制信源的输出就是0，否则二进制信源输出为1。

（2）假定发送波形的能量E=1，根据不同的输入信噪比（SNR_dB=0dB, 1dB, 2dB,…12dB），决定加性噪声分量n0和n1的方差根（标准差）??图3 二进制最佳接收机的原理框图图4 二进制最佳接收机的仿真模型12?10snr_dB10。产生两个相互独立的均值为0、标准差为?的

高斯白噪声序列n0(i)和n1(i)，序列长度为N=1000。

（3）产生检测判决量r0和r1序列。若二进制信源输出S (i)=0，r0(i)?1?n0(i)，r1(i)?n1(i)；若二进制信源输出S (i)=1，r0(i)?n0(i)，r1(i)?1?n1(i)。

（4）在不同的输入信噪比（SNR_dB=0dB, 1dB, 2dB,…12dB）时，根据判决规则（若r0(i)?r1(i)，判为0符号；若r0(i)?r1(i)，判为1符号），对1000个符号的检测判决量进行比较，统计出误码率。并画出误码率与输入信噪比关系曲线（要求纵坐标轴为对数坐标）。

（5）针对不同的输入信噪比（SNR_dB=0dB, 0.1dB, 0.2dB, 0.3dB, 0.4dB, … ,12dB），根据误码率的公式

Pe?110erfc(22SNR_DB10)计算理论误码率，并画出误码率与输入信噪比关系曲线（要求纵坐标轴为对

数坐标）。

题目4、四进制绝对移相4PSK系统的接收机仿真

图5为四进制绝对移相检控传输系统相关器形式的最佳接收机的原理框图，r(t)为接收到的信号波形。s0(t)、s1(t)、s2(t)和s3(t)为对应4种不同相位的发送波形，假定4个信号的能量相等。信道引入的噪声n(t)为高斯白噪声。当发送符号0时，r(t)?s0(t)?n(t)，检测判断量分别为d0?E?n0，

d1?n1，d2?n2，d3?n3；当发送符号1时，r(t)?s1(t)?n(t)，检测判断量分别为d0?n0，d1?E?n1，d2?n2，d3?n3；当发送符号2时，r(t)?s2(t)?n(t)，检测判断量分别为d0?n0，d1?n1，d2?E?n2，d3?n3；当发送符号3时，r(t)?s3(t)?n(t)，检测判断量分别为d0?n0，d1?n1，d2?n2，d3?E?n3。其中的E为发送波形的能量，n0、n1、n2和n3为相互独立的高斯

噪声。

积分器d0s0(t)积分器d1均匀随机数发生器检测器输出高斯随机数发生器r(t)s1(t)积分器d2ncns4-PSK映射高斯随机数发生器rc检测器2比特符号符号差错计数器比特差错计数器rs比较器s2(t)积分器d3s3(t)采样t?Tb

编写一个MATLAB的M文件，用计算机模拟最佳接收机的判决过程，比较在不同输入信噪比情况下接收机的实际误码率和理论误码率。图6是实际采用的仿真模型，具体步骤如下：

（1）先产生长度N=1000的等概出现、相互独立的4种符号（2比特）序列，将它们映射到相应的四相信号点。产生方法是：先产生一个在（0，1）范围内等概出现的随机数，将这个范围分成4个相等的区间：（0，0.25），（0.25，0.5），（0.5，0.75）和（0.75，1.0），这些子区间分别对应于00、01、10和11信息比特对，再用这些比特对来选择信号相位矢量Sm（S00=[1 0]、S01=[0 1]、S10=[-1 0]和S11=[0 -1]）。 （2）假定发送波形的能量E=1，根据不同的输入信噪比（SNR_dB=0dB, 1dB, 2dB,…12dB），决定加性噪声分量nc和ns的方差根（标准差）??图5 四进制最佳接收机的原理框图图6 四进制最佳接收机的仿真模型12?10snr_dB10。产生两个相互独立的均值为0、标准差为?的

窄带高斯噪声序列nc(i)和ns(i)，序列长度为N=1000。 （3）产生接收信号向量r=[rc若发送符号0时，[rc号2时，[rcrs]=Sm + [nc ns]。

ns]；发送符号1时，[rcrs]?S01?[ncns]。

ns]；发送符

rs]?S00?[ncrs]?S10?[ncns]；发送符号3时，[rcrs]?S11?[nc（4）产生检测判决向量。具体方法是计算接收信号向量r在4种可能的信号向量上的投影（点乘），再找出4个点乘的最大值。实现上述运算的MATLAB的指令为：

C00=dot(r,S00); C01=dot(r,S01); C00=dot(r,S10); C00=dot(r,S11);

C_max=max([C00 C01 C10 C11]);

（5）在不同的输入信噪比（SNR_dB=0dB, 1dB, 2dB,…12dB）时，根据判决规则（若C_max = C00，判为0符号；若C_max = C01，判为1符号；若C_max = C10，判为2符号；若C_max = C11，判为3符号）若r0(i)?r1(i)，判为1符号），对1000个符号的检测判决量进行比较，统计出符号差错率和比特差错率。并画出差错率与输入信噪比关系曲线（要求纵坐标轴为对数坐标）。

（4）针对不同的输入信噪比（SNR_dB=0dB, 0.1dB, 0.2dB, 0.3dB, 0.4dB, … ,12dB），根据误码率的公式

1Pe?erfc(102

SNR_DB10)计算理论比特误码率，并画出比特误码率与输入信噪比关系曲线（要求纵坐标

轴为对数坐标）。

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