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1、重庆交通大学学生实验报告试验课程名称MAT1.AB编程与系统仿真开课试验室信息技术试验室学院2012年级通信工程专业2班学生姓名周丙相学号631206040220MAT1.AB编程与系统仿真S评分标准序号项目标准评分I仿再结果及试验报告(70%)试脸报告各，出目仔细埴写，仿乩站果正确，具有清足的设计思路及仿真，吉果分析。(9095)试股报告各项目仔细填写，仿真处果基本正碉，具有较为济足的设计思路并对仿乩结果进行了较为济足的分析。(80-89)试脸报告各项目仔细填写，谩计路正确，能得到仿真结果。(70-79)试验报告进行为较为仔细的填写，有设计思路。(60-69)试松报告有未完成项式.各项填写不
2、属实或他人代做或抄乘。(60)2其他(30%)平常考勃、试脸看法、工作量大小、工作的完耳程度等试脸得分书目试验一随机信号峰均功率的求法及其比较4一、试验内容及要求4二、程序仿真流程图4三、试验主要步骤4试验主要步骤：4试验主要步骤伪码：5四、试验结果及结果分析6试验结果：6试验结果分析：8五、试验心得8试验二BPSK调制设计9一、试验题目内容及要求9二、程序仿真流程图9三、试验主要步骤Il试验主要步骤：H试验程序流程伪码：12四、试验结果以及结果分析19试验结果：19试验结果分析：22180度相位模糊：23五、试验心得体会24试验一：随机信号峰均功率的求法及其比较一、试验内容及要求随机生成四个
3、长度为64的序列，分别为sl,s2,s3,s4,对每个序列乘上1,1.j,中的随意一个因子后求和求全部可能的和序列中峰均功率比最低的序列及相应的因子.二、程序仿真流程图图1、实验一程序流程图I三、试睑主要步试改主要步理：（-X利用rand函数生成长度为64的随机序列si,s2,s3,s4.（二）、生成矩阵COm-1,T,j,-j,并利用for循环将其与si,s2,s3,s4分别相乘之后相加，并将相加后的结果存入矩阵temp中。将每次循环中1,-1,j,-j的组合状况存入矩阵comb中，其中每一行代表一种组合状况。(三)、对矩阵IemP的每一行求其峰均功率比，并将结果存入矩阵Comp中。(四)、
4、对ComP矩阵中的元素取最小值，找出最小值所在的行，从而找到该最小值的数据来源以及1,T,j,-j的组合状况。试验主要步骤伪码：clcclearall%利用函数rand生成长度为64的随机序列si,s2,s3,s4.sl-rand(1,64);s2=rand(1,64);s3=rand(1,64)；s4=rand(1,64);专定义相乘矩阵com=l,-l,j,-=l,-l,j,-j；当定义空矩阵temp以及Comb,分别用于存放四个随机序列与矩阵Com%相乘再相加后的结果以及每一次循环Com矩阵的组合状况。temp=(;comb-;comp=；=定义矩阵ComP用于存放比较后的结果。名利用f
5、or循环实现矩阵com与四个随机序列的相乘以及求和，并将学结果存入矩阵temp叶并聘每一种COm组合存入矩阵COmb中1fora=l:4sll=sl.*com（八）；forb=l:4s22三s2.*com(b);forc=l:4s33=s3.*com(c);ford=l:4s44-s4.*com(d);sl234=sll+s22+s33+s44;temp=(temp；sl234;comb=(comb;com（八）,com(b),com(c),com(d);endendendend务分别求矩阵temp的每行的峰均功率比,并将结果存入矩阵ComP中。comp=(max(abs(temp,).2).
6、/(mean(abs(temp*).2);名找出峰均功率域小的组合所在的行，并将行号存入变量m中。m,n=min(comp);务利用行号找出最小均功率比的组合和矩阵因子组合，并将其输出。display峰均功率比最小的组合是：，)；Combine=temp(n,：)display(u,N上瓜小的也1.)；Common=Comb(n,:)四、试殴结果及结果分析试臆结果峰均功率比最小的组合是：combine=ColumnsIthrough1()1.2609+1.3492i1.0015+O.2775i1.2545+0.4176i0.1648+1.1245i0.8250+0.7866i1.0383+()
7、.796()iI.()4()6+0.9()69i1.4978+0.8676i0.3227+0.1872i0.8807+l.4295iColumns11through201.7509+1.0762i0.6()36+0.0976il.66(X)+0.6788i0.7510+0.5544i1.6309+O.5355i0.9172+l.2574i1.0375+l.2880i0.5073+0.861Oi0.3647+I.l553i0.3627+l.9OI9iColumns21through300.6857+0.5973i13604+0.7914i0.8109+1.4873i1.2976+0.2220i0
8、.6324+1.2593i0.4135+0.6342i0.9800+0.4648i0.8418+0.9277i1.0116+0.8086i1.1793+0.9756iColumns31through400.2686+l.6330i1.1341+1.3455i0.7649+0.6056i0.4317+O.587()i1.4422+0.9065i1.5818+l.4732il.69O8+l.2468i0.7432+1.07l2i1.1759+0.7090iColumns41through500.9899+1.OlOIi1.7023+0.431Ii1.0257+0.855Ii1.2293+1.592
9、5i0.7461+0.9095i0.8145+l.4685i1.0402+().708Ii0.1792+l.464liColumns51through6()1.3081+1.540Ii0.7416+l.5760i0.6115+l.l05li1.1201+l.0263i1.3549+0.9208i0.5395+l.6497i0.2495+O.O272i1.5164+I.3148i1.1933+1.1143i1.4387+I.1332i0.5079+O.57O3i0.7437+1.5610i1.2363+l.4874i1.3821+IJlIIi13531+l.0720il.22O9+O.7495i
10、0.7422+1.3990i峰均功率比最小的矩阵元素组合是:common=1.(KXM)0+1.OOOOi0+1.00OOi.均功里比最小的矩防元委组合是：connon=1.(XXX)1.00000+1.0000i0+1.OOOOi1.0000Columns6ithrough64越均功率比晶小的组合是：combine=Columns1through101.2609+1.3492i1.0015+0.2775i1.2545+0.4176图2部分试验结果图试验结果分析：该题目主要考察我们对matIab的一些基本的矩阵运稣规则的了解和拿Matlab的突出特点就是强大的矩阵运算功能。在学习的过程中，我们
11、不仅要学习matlab中矩阵的运算规则,还要:对maMab的系统函数进行学习和运用.通过运用其供应的系统函数，可以使我们的很多难题迎刃而解。该题目首先运用的系统函数是rand函数，他的作用就是随机产生指定元素个数的随机序列。元素的取值范国为OT.当然，你也可以利用此函数产生取值区间位T0-1之外的随机序列.如：利用rand函数生成取值区间位于O-100的随机序列：strea三F100*rand(1,100),利用rand函数生成随机序列si,s2,s3,s4后，利用for循环将每一组随机序列与矩阵Coln中的随意个元素，再将其结果进行相加。详细实现原理如下：for循环共有4届，第一乂用于将随机
12、序列Sl与矩阵com中的随意元素相乘，其循环变量的取值为1：4,其含义就是将随机序列Sl与矩阵COnI中的每一个元素相乘:其次层循环完成随机序列s2与矩阵Com中的各元素相乘；同理,第三层循环即完成随机序列s3与矩阵元素相乘：第四层循环与前三层循环略仃不同，其不仅完成随机序列s4与矩阵COm的元素相乘，还包含将每次循环的结果进行相加之后存入矩阵IemP,此外，这层循环还完成将每次循环的COm矩阵元素取值送存到矩阵Combine中，以便后续程序查找。完成陵机序列与矩阵相乘相加送存矩阵temp后，接下来的工作就是求矩阵temp中每一行的最大值的平方与每一行元素取值的平方后的平均值的比值“对于每一行
13、中的最大值的平方，我们实行的方法是利用函数UbS求元素的模，之后利用max函数求出每一行的最大值，并将其平方。在此，须要特殊留意的一点是temp中的元素存取规律是按行划分才有实际意义.然而max函数求的是每列的最大值，因此，在此之前，我们先将tenp进行转置，再求每一列元素的最大值及其平均值，并相域大值与平均值的比值存入矩阵COW中：留意，在此，我将每一次求得的值作为新的行存入到矩阵comp中。最终，利用函数min求得峰均功率比最小的元素的位置以及取值，利用位置值带入到矩阵temp和矩阵COtnb中，即可找出峰均功率比最小的行全部的元素值及其矩阵com的元素组合状况。五、试殴心得刚看到题目时，
14、对甥目中的峰均功率，随意因子求和等关键字不理解，通过和同学探讨、老师的讲解及在网上查找最终明白题目的含义和要求，然后起先推理思路。思路确定之后便是步步去实现。在实现过程中遇到的第个问题就是如何对序列进行全排列.起初写r一个全排列函数，但运行结果不太志向，总是报错。后经杳阅相关资料，发觉PermS函数可以实现该功能。其次个遇到的问题就是如何求相乘后的和序列及通过及小峰均功率比找出相应因子。经仔细思索，可以通过矩阵相乘，并对矩阵的每行求和即可得到相应的和序列，然后再用个for循环求得每个峰均功率比，再通过矩阵的下标找到相应因子和峰值功率比最低的序列，这才解决了问题，完成了试验。通过这次忒验，加强了
15、对InatIab软件的了解和应用。同时也明白了在学习的过程中如仃遇到难题，最好不过的解决方法就是与同学沟通，因为同学之间能够很快地理解到彼此的意思，从而使问题在.较短时间内得到解决。因此，在以后的学习过程中，我们遇到问题时，可以找自己的同学一起探讨，共同进步。试验二BPSK调制设计一、试IMS目内容及要求用一个双极性基带数据信号对载波进行角度调制产生BPSK信号s(t)=IOcosWct+Dpn(t)o式中m(t)=+l,T为n位Ol随机序列n为学号后3位)，Tb=O.0025秒，Wc=100On要求画出调制指数为卜述值时对应的BPSK信号波形及其FFT频谱H=0.2,h=0.5,h=lh=2
16、Dpn当h=l时，用相干检测法对生成的BPSK信号进行解调思索题：可以用那些方法对产生的信号进行解调(给出解调框图)？是否会出现180度相位模糊？二、程序仿真流程图图3、实验二程序课程图=FBPSK信号耐科翳接收结解调开始带通工就翻学外喔声）生前H干d波并与已闻8号帕篥低il企展爵（徒际信号高频分量）皓束授收SMIM号处理茂程网至女爆乌号解调汽出主三、试验主要步,试睑主要步I1.(一)、利用系统函数rand生成长度为220的1,1随机序列，functionsignal-signal_source(stu-num)%thisfunctionusetoproducethe1and-1randoms
17、ignalofnumberof%stu_num.%forinstance:whenyouusethisfunctionlike%this：3Igna-sIgnal_source)-1;end(二)、利用1、/的随机序列对载波进行角度调制，得到BpSK信号。functionBPSK_signal=BPSK_modu(signal,Fc,h,BitratezN%thisfunctionmodulatethesourcesignal%wecal1thiswayofmodulationasBPSK(宽带网痂)Dp=h*i2;t=linspace0zlBitrate,N);Carrierl-IO4Cos
18、(2*pi*Fct-Dp);carrier2-10*cos(2*pi*Fc*tDp);BPSK_signal=;m=length(signal);fori-1:mif(signal(i)-1)BPSK-signal=(BPSK-signaljcarrier2);elseBPSKeSignal-BPSK_signalrcarrierl);endendend(三)、在DP取不同的值的条件卜，分别生成不同的BPSK信号，并画出信号波形。(四)、画出DP取不同的值的条件下的信号的频谱图.functionChannel_signal-channel_noise(BPSK_signalrp)%thlsfu
19、nctionsetosimulatethesignalchannel%incldechannelnoise.noise=srt(p)sqrt2*randn(lrlength(BPSK_signal);Channel_signal-BPSK_signal+noise;end(五)、当DP=Pi/2时，利用相干解调的方法对BPSK信号进行解调“(六)、回答有关题目要求的问题以及在程序设it中遇到的相关间网。试验程序流程伪码：Clcclearall%牯数Fc-SOOHz,学号stunm-22z采样点N-100,比将率Bime-400bps;Tb-0.0025Fc=500;Bitrate=400;st
20、u_num-220;N-100;Tb=O.0025;Bitstreajntenip=;Bitstreamtempl-();%产生做机,r序列signal=signal_source(stu_num);务画出原始信号波形其中Tb0.0025s,即IS的时间内包含400个bit.*在一个bit的时间周期内共取500个点作为模拟信号的数据forb=l:length(signal)if(signal(b)-1.)Bitstreamtem-(Bitstreamtemprnes(lr100);elseBitstreamtenip=Bitstreamtempr-l*ones(1,100);endend学画出
21、晚始信号波形图将横坐标设为时间轴%由于一个Bit的持续时Ml为0.0025s则可以计出220个Bit持续的时侧长度为5220*0.0025-0.55a*又由于一个Bit的时间内抽样点数为10,囚此在一个Bit持续的时间内应取10学个时间点t-linspace0z10ATb/100*10);。在此仅仅画出前io个Bit的波形%利用随机信号对祓波进行调制s(t)=IOcosWet*Dpm(c)j其中WC=100*pi;%Dp-hfcpi2其中h的取(ft有：0.2.0.5、1.*即DP的取值为：0.1pi,0.25*pi.0.5*pi.%当DP=O.l*pi时:figure(1);subplot(
22、3,1,11;plot(t(1：10001,Bitstreamtemp(IrlOOO),b,)titlerI的10个Bt)，)；xlabel(WWT,)；ylabel(信号强度V);axis(0,0.025,-1.5,1.5);sl=BPSK-modu(signal,Fe,0.2,Bitrate,N);subplot(3/1,2);plot(t(l:1000)zsi;axis(OO*Tbf-10r10);title(DP=O.1.*i时的BPSK信)；Xlabel(MT,)；ylabel(信号强度V);%jDp-0.1*p的时候的信号求其频谱图，并也出其领诙图subplot(3,1,3);%将
23、横轴转化为频率轴、.招调制信号版谐横轴转化为颇率轴BPSKsignal1.en-Iength(Sl);BPSK_signal_f=Bitrate/stu-num;f=-fix(BPSK_signal_len-l)/2)*BPSK_signal_f:BPSK_signal_f:fix(BPSK_signal_len/2)*BPSK_signal_f;plot(f,absfftshift(fft),r);title(,jDp=0.1*:；xlabelylabel(4fti.);figure；subplot(3,1,1);plot(t(1:1000tBitatreamtemp(1:1000)r,b)
24、title(,:上图前1。个Xlabelr时间/丁)；ylabe信号强度V);axia(0,0.025,-1.5,1.5);s2-BPSKmod(signal,Fe,0.5,Bitrate,N；subplot(3,1,2);plot(t(ll000,s2;plot(t(1:1000fBitstreamtemp(1:1000)r,r)title原始信号波形图(前10个Bit),；xlabel(,HnJ,);ylabel(信号强度八八)；axis(0,0.025,-1.5,1.5);s3-BPSK_modu(signal,Fe,1,Bitrate,N);subplot(3,1,2);plot(t(
25、ll000),s3(l:1000),b,;axis(0,10*Tb,-10,10);title(DP-Pi时的B?SK信号，);XIabelr时间/丁)；ylabel(,信号强度八八)；%时DP=Pi的时候的信号求其频i普图，并画出其频谱图subplotlr3);务将横轴转化为频率轴电将调制信号瓠i普横轴转化为频率辕BPSK_signal_len=length(s3);BPSK_signal_f-Bitrate/stu_num;f-fi(BPSKsignal-len-l)/2)*BPSKsignaIf三BPSK-signalf：(fix(BPSK_signal_len/2)*BPSK_sign
26、al_f;plot(frabs(fftshift(fft(s3)r,g);title(,当DP-pi时的信号的频谱图，);XIabelr短率hz);ylabel(Mtit*欧);figure(4);*当DPT时，为了更加真实地模拟信道，给调制后的信号加上平均功率为0.5的噪声.channel_signal=channel_noise(s3,0.5);%画出加上噪声的信号波形图(前1.O个Bit)subplot(3,1,1;plot(t(1:1000),Bitstreamtempd:1000),btiC商小；液形图箭10个Bit)；Xlabel(fJT,)；ylabel(信号强我/V，)；axi
27、s(0,0.025,-1.5,1.5);学将原始信号与信道里的信号进行比较，找出不同之处。subplot1,2);plot(t(l:1000,s3.,J为0.5的噪知波形，);XIabelr时间T,);ylabel(f.jav,);axis(0,0.025,-12,12);后将己调信号的笏谱图与信道里的信号的顼谱图进行比较，找出不同之处figure(5);subplot(2,1,1);BPSK_signal_len=length(s3);BPSK_signal_f-Bitrate/stu_num;ffix(BPSKsignal_len-l)/2)*bpsksignal_fZBPSKsignal
28、f：,.-1);subplot(2,lr2);BPSK_signal_len-length(channel_signal);BPSKsignal_f-Bitrate/stu_num；f=-fix(BPSK-signal-len-l)/2)*BPSK_signal_f:BPSK_signal_f:(fix(BPSK_signal_len/2)*BPSK_signal_f;plot(frabsfftshift(fft;plot(t(1:1000,33(1:1000),b,;axis(OO*Tbf-10r10);title(DF=Pi时的Bj)SK储;xlabel(,BtMT,)；ylabel(信号
29、强度V);subplot(3,1,2;plot(t(l:1000),channel_signal(l:1000),b,)；title(GIT-J-,JJ.J);XIabelr时间T,);ylabel(信号强度八八)；axis(0,0.025,-11,11);subplot(3,1/3);lot(t(1:1000),BPF-signal(1:1000)f,b,)t让Ier带通沌波对信号波形图(前10个Bit)，);Xlabel(,MbT,)；丫381.(1；号强度八八)；axis(0,10*Tb,-ll,ll);%兼以相干载波CemP-(；tl=linspace(O,1./Fe,N);fori=
30、l:stu-numtemp-(temprIOsin(2*pi*Fctl);endsignaltemp=temp.*BPF_signal;微入低通游波器.泄除高腐重量load1.owpassfilter;saveNum1.;1.PF_delay=fix(length(Num1.)/2);Signaltemp=signaltemprzeros(1,1.PF-delay);1.PF_signal-fliter(Num1.rltsignaltemp);浊波e消司低通延时1.PF_signal=1.PjSignal(1.PF-delay+l:end);Signaltemp=Signaltemp(1.PF
31、_delay+l:end);城置抽样判决点为judgePoinu最佳判决门限为Obitstream-(；jUdgepoint=N;k=fijudgepoint/2);while(k-0)bitstream=bitstream,1;elsebitstream-(bitstream,-1);endk=kjudgepoint;endfigure(8);学画出乘以相干执波后前i个波形的图形subplot(3/1,1)plot(t(1:1000),signaltemp(1:1000);TOI2川门。个图形)；Xlabel传输时间s,);ylabel(,fi,;V)；务画出,乘以相干载波后信号的城谱图su
32、bplot(3,1,2);plot(f,absfftshift(fft;ylabeir娩谓tf);4画出f氏通能波后的图形subplotIr3);plot(t(1:100OH1.PFsignal(1:1000)g,);title(乘以相干载波精低/浊波元信号图);XIabelr传输时间TZs)；ylabel仁U(fiValueV,);figure(9);subplot(3,1rD；plot(t(1:1000)Bitstreamtemp(1:1000)r*r*)titlec-Xlabelr时间T,);ylabel信号强收/W);axis(0,0.025,1.5,1.5);?画出解附后的信号波形f
33、orb=l:length(bitstream)if(bitstream(b)=1)Bitscreanitenipl-Bitstreamtenipl,ones(ir100);elseBitstreamtenipl=Bitstreamtemplr-l*ones(1,100);endendsubplot3,lr2;plot(t(1:1000)Bitstreamtempl(1:1000);Htler相干解调后的输出波形);xlabelCfH(BjTs);ylabel(iVtttilvalev);axis(0,0.025,-1.5,1,5);带通波波器以及低通沌波器的设计四、武殴靖果以及结果分析试验结果
34、：0000500100150.020.025时间Dp=O1pi时的BPSK信号1000.0050.010.0150.020.025时间“xIO4当DP=OrPi时的信号的频诺图0-10原始信号波形图（前10个Bit）10-1-R111-1.5-1-0500511.52频率MZf2呸型卅四原始信号波形图前10个Bn）0.0050.010,0150.020025时间/TDp=OSpi时的BPSK信号0.0050.010.0150.020.025时间当DP=O5pi时的信号的频沿图-1.5-0500.5频率/HZ11.5X10原始信号波形图（前10个W）10.100.0050.010.0150.02
35、0.025时间Zr频率/HZ00050.010,0150.02时间/TDP=PI时的BPSk信号原始信号波形图（前10个Bn）阙1ITSJ00050.010.0150.020.025时间”O4模拟信道加上平均功率为0.5的噪声后的信号波形时间/T2当ClP=Pl时的信号的频诣图15歌图15龄0.5X101.52x104-1.5-1-0.500.5频率/HZ15XIO”模拟信道加上平均功率为05的噪声后的信号的领谱图21.52XW4-15-1-G.500.5频率/HZ模拟信道加上平均功率为的噪声后的信号波形A/超遇)Ilis之世SI米妲200乘以相干毂波后信号前10个图形0-2000050.01
36、0.0150.020.025传儡时间T/sXIO4乘以相干戟液后信号的频谱图10四5之三咚四田ffl3Ils-2-15-1-05O051152频率FTHZ*十乘以相干线波后低通潴波后信号图200200CO00050.010.0150.020.025传猫时间T/s娜1ISJ0020.010.015时间/T相干解调后的猫出波形原始信号波形图（前10个Bn）3=effl3I也0.020.010.015传输时间T/s试验结果分析：该试脸主要工作就是完成对随机信号的调制以及解调：对信号的调制在发送端完成，已调信号发到随参信道中进行传输.难免会有随机噪点的干扰.因此,在这次试脸中，我们考虑到了这样的状况。
37、利用系统函数产生随机高斯白噪声模拟信道中产生的随机噪声，使整个忒验过程更加完整，同时也是忒验结果更加具有劝服力。在信号的接收端，我们进行的主要工作就是对信号的解调，复原出原始信号。在进行解调之前，我们还须要做的工作就是将噪声的功率降到最小，从而增大信噪比，这样聘更有利于解调后对原始信号的复原。降低噪声的功率主要的方法就是将接收到的信号通过一个带通波波器，从而滤除掉处于带外的噪声，可以大大地诚小噪声的功率，增大了信噪比。在完成噪声的滤除之后，我们果纳相干解调的方法对接收到的信号进行解调.相干解调之后再将信号通过一个低通波波耦，即可泄除信号中的高频揖量。还原原始信号。在完成低通滤波之后，我们就得对
38、信号进行抽样判决，抽样间隔为一个Bit的传输时间，抽样点选在Bit传输时间的中点。同时，综合考虑信号的特性，我们将最佳判别门限选为OV,即当抽样信号的幅值大于OV时，我们认为这个点就是1：反之就是7.通过这些方法，即可豆原出原始信号。移相键控分为肯定移相和相对移相两种。以未谢我波的相位作为基准的相位调制叫作肯定移相。以二进制调相为例,取码元为“定时,调制后载波与未谢教波同相：取码元为“0”时，调制后载波与未调载波反相；“1”和“0”时调制后载波相位差180肯定相移是利用教波的相位(指初相干脆发示数字信号的相移方式.二进制相移谊控中，通用用相位Q和n来分别表示“0”或“1”。就帙拟调制法而言，与
39、产生2ASK信号的方法比较，只是时S(I)要求不同，因此BPSK信号可以看作是双极性基带信号作用下的DSB冏他信号.而就键控法来说.用数字基带信号s(t)限制开关电路.选择不同相位的战波输山，这时s(t)为单极性Mw或双极性NRZ脉冲序列信号均可.BpSK信号属于DSB信号，它的解调，不再能采纳包络依测的方法，只皖进行相卜解调，可见，BpSK信号相干解调的过程事实上是添入己调信号与本地载波信号进行极性比较的过理，故常称为极性比较法斛调，田于BPSK信号事实上是以一个同定初相的未调教波为参考的.因此,解调时必需有与此同频同相的同步敦波.假如同步裁波的相位发生改变，如。相位变为11相位或n相位变为0相位，则复原的数字信息就会发生“0”变1”或“I变0”，从而造成错误的夏原。这种因为本地参考栽波倒相，而在接收端发生错误发匣的现象称为“
