基于Matlab的卫星中继通信链路仿真

***************

摘要：卫星通信是地球上的无线电通信站利用卫星作为中继而进行的通信，卫星通信系统由卫星和地球站两部分组成。卫星转发方式有透明转发和译码转发。本文基于matlab软件平台，对地静止卫星通信系统中卫星中继地球站发送数据的转发过程仿真，并给出接收信息BER曲线。

关键字：卫星中继； Matlab仿真；BER曲线

中图分类号：O121.8;G558

1 引言

卫星信道的特点是：可用频带宽、功率受限、干扰大、信噪比低。所以要求采用可靠性高的信号调制方式，并要求有较强的信号纠错能力，对带宽要求不是特别高。因此DVB-S采用前向纠错(FEC)(包括Viterbi编码、交织、RS编码及加扰等电路)、正交移相键控(QPSK)调制的信道处理方式，然后馈给卫星链路。接收时进行相反的处理。本文对卫星工作过程进行仿真，得到信号的BER曲线，从而知道可靠传输所需发射功率。

2 系统模型及仿真

2.1 建模假设

本文中所设计的卫星中继链路中中继卫星为GEO 同步轨道卫星，采用 Ku 频段，6个地球站采用FDMA。通过卫星向另外一个地球站发送信息：上行载波中心频率为14253MHz，下行载波中心频率为12028MHz，载波间隔为10MHz。

?发送地球站与卫星之间的距离为：

[39995 40000 40005 40010 40015 40020]km

?卫星和接收地球站之间的距离是42000km ?卫星的EIRP 是56dBW,天线增益为30dB ?地球站的天线增益为32dB ?信道模型采用AWGN

基于以上条件，本文将给出对地静止卫星中继地球站发送信息的完整过程，并给出某个发送地球站的信息在接收地球站的BER 曲线。 2.2 系统模型及结果 2.2.1 透明转发

该通信链路设计思路为：信源→比特流→调制（QPSK ）→频分复用→上变频→AWGN 信道→卫星接收透明转发→AWGN 信道→下变频→判决→解调(DQPSK)→比特流。

得到某个发送地球站的信息在接收地球站的BER 曲线，如下图所示：

为了更好描述零值，用以下曲线描述：

00.51

1.52

2.53

3.5

发射功率dbW

误码率B E R

透明转发BER 曲线

2.2.2 译码转发

该通信链路设计思路为：信源→比特流→调制（QPSK ）→频分复用→上变频→AWGN 信道→卫星接收译码转发→AWGN 信道→下变频→判决→解调(DQPSK)→比特流。

得到某个发送地球站的信息在接收地球站的BER 曲线，如下图所示

-3

发射功率dbW

误码率B E R

透明转发BER 曲线

为了更好描述零值，用以下曲线描述：

2.2.3 两种转发方式对比

00.51

1.52

2.53

3.5

发射功率dbW

误码率B E R

译码转发BER 曲线

x 10

-3

发射功率dbW

误码率B E R

译码转发BER 曲线

透明转发与译码转发BER曲线

00.51 1.52 2.53 3.54 4.5

发射功率dbW

3 结论

由图可以看出，SNR越大，BER越低，通信的可靠性越高；

译码转发比透明转发更可靠。

附录1：链路仿真源代码

透明转发：

p=[1 2 4 8 16 32 64 128 256 512 1024];%发射功率

dup=40005;%上行距离

fup=14253;%上行载波中心频率

% dup=[39995 40000 40005 40010 40015 40020];

% fup=[14228 14238 14248 14258 14268 14278];

%数值差异很小忽略

FSLup=32.4+20*log(dup)/log(10)+20*log(fup)/log(10);%上行自由空间损耗h1=sqrt(10^3.2*10^3.2/(10^(FSLup/10)));%增益

ddo=42000;%下行距离

fdo=12028;%下行载波中心频率

FSLdo=32.4+20*log(ddo)/log(10)+20*log(fdo)/log(10);%下行自由空间损耗h2=sqrt(10^5.6*10^3.2/(10^(FSLdo/10)));%56dB增益

N0=1.38*10^(-23)*80*60000000;%噪声功率

BER=zeros(1,11);

for kk=1:11

num=500000;

pt=p(kk);

erro=0;

while num

num=num-1;

infor=randi([0 1],1,12);

[d]=g2(infor,12);

for k=1:6

for t=1:120

x(k,t)=d(k)*exp(j*2*pi*(14228+10*(k-1))*t/1200);

end

s1=x(1,:)+x(2,:)+x(3,:)+x(4,:)+x(5,:)+x(6,:);

% 以上发射前的信号

n1= wgn(1,120,10*log(N0)/log(10),'complex');

y=sqrt(pt)*h1*s1+n1;

% 以上卫星接收到的信号

n2= wgn(1,120,10*log(N0)/log(10),'complex');

for t=1:120 %上行载波频率变为下行载波频率

yy(t)=y(t)*exp(j*2*pi*(fdo-fup)*t/1200)/sqrt(pt*h1^2+N0);

end

s2=h2*yy+n2;

%以上地球站接收到的信号

for t=1:120

s3(t)=s2(t)*exp(-j*2*pi*12003*t/1200);

end

xxx=sum(s3(:));

%选择性接收第一个地球站的信号

%判决

[shuzhi xiabiao]=min(abs(angle(xxx)-[pi/4 3*pi/4 -pi/4 -3*pi/4])); infor2=[fix((xiabiao-1)/2) mod((xiabiao-1),2)];

%判决为infor2

if infor2(1)~=infor(1)

erro=erro+1;

end

if infor2(2)~=infor(2)

erro=erro+1;

end

BER(kk)=erro/1000000;

end

semilogy(10*log(p)/log(10),BER,'b');

hold on

译码转发：

p=[1 2 4 8 16 32 64 128 256 512 1024];%发射功率

dup=40005;%上行距离

fup=14253;%上行载波中心频率

% dup=[39995 40000 40005 40010 40015 40020];

% fup=[14228 14238 14248 14258 14268 14278];

%数值差异很小忽略

FSLup=32.4+20*log(dup)/log(10)+20*log(fup)/log(10);%上行自由空间损耗h1=sqrt(10^3.2/(10^(FSLup/10)));%增益

ddo=42000;%下行距离

fdo=12028;%下行载波中心频率

FSLdo=32.4+20*log(ddo)/log(10)+20*log(fdo)/log(10);%下行自由空间损耗h2=sqrt(10^5.6/(10^(FSLdo/10)));%56dB增益

N0=1.38*10^(-23)*80*60000;%噪声功率

BER2=zeros(1,11);

for kk=1:11

num=500000;

pt=p(kk);

erro=0;

while num

num=num-1;

% infor1=randint(1,2);

% infor2=randint(1,2);

% infor3=randint(1,2);

% infor4=randint(1,2);

% infor5=randint(1,2);

% infor6=randint(1,2);

infor=randi([0 1],1,12);

[d]=g2(infor,12);

for k=1:6

for t=1:120

x(k,t)=d(k)*exp(j*2*pi*(14228+10*(k-1))*t/1200);

end

s1=x(1,:)+x(2,:)+x(3,:)+x(4,:)+x(5,:)+x(6,:);

% 以上发射前的信号

n1=wgn(1,120,10*log(N0)/log(10),'complex');

y=sqrt(pt)*h1*s1+n1;

% 以上卫星接收到的信号

for t=1:120

y2(t)=y(t)*exp(-j*2*pi*14228*t/1200);%下变频

end

s2=sum(y2(:));

%选择性接收第一个地球站的信号

%判决

[shuzhi xiabiao]=min(abs(angle(s2)-[pi/4 3*pi/4 -pi/4 -3*pi/4])); informa=[fix((xiabiao-1)/2) mod((xiabiao-1),2)];

aa=g2(informa,2);

for t=1:120

y3(t)=aa*exp(j*2*pi*12003*t/1200);

end

n2=wgn(1,120,10*log(N0)/log(10),'complex');

y4=h2*y3+n2;

%以上地球站接收到的信号

for t=1:120

y5(t)=y4(t)*exp(-j*2*pi*12003*t/1200);

end

s3=sum(y5(:));

%选择性接收第一个地球站的信号

%判决

[shuzhi xiabiao]=min(abs(angle(s3)-[pi/4 3*pi/4 -pi/4 -3*pi/4])); infor2=[fix((xiabiao-1)/2) mod((xiabiao-1),2)];

%判决为infor2

if infor2(1)~=infor(1)

erro=erro+1;

end

if infor2(2)~=infor(2)

erro=erro+1;

end

BER2(kk)=erro/1000000;

end

semilogy(10*log(p)/log(10),BER2,'b');

hold on

QPSK源代码：

function [d]=g2(bit,Nc)

A=[exp(j*pi/4) 0 0;exp(j*3*pi/4) 0 1;

exp(-j*3*pi/4) 1 1;exp(-j*pi/4) 1 0];

for k=1:Nc/2

if bit(2*k-1:2*k)==[0 0]

d(k)=A(1,1);

elseif bit(2*k-1:2*k)==[0 1]

d(k)=A(2,1);

elseif bit(2*k-1:2*k)==[1 1]

d(k)=A(3,1);

elseif bit(2*k-1:2*k)==[1 0]

d(k)=A(4,1);

end

致谢

时间如白驹过隙，在大学能够上课的最后一个学期中，有幸在卫星选修课上与高师一同度过。在此衷心感谢高老师的认真授课，让我获益匪浅。

在此祝老师身体健康，工作顺利！

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

MATLAB通信建模实验仿真实验报告

实验1：上采样与内插一、实验目的 1、了解上采样与内插的基本原理和方法。 2、掌握上采样与内插的matlab程序的设计方法。二、实验原理上采样提高采样频率。上采样使得周期降低M倍，即新采样周期Tu和原有采样周期Ts的关系是T u=T s/M,根据对应的连续信号x(t),上采样过程从原有采样值x(kT s)生成新采样值x(kT u)=x(kT s/M)。操作的结果是在每两个采样值之间放入M-1个零值样点。更实用的内插器是线性内插器，线性内插器的脉冲响应定义如下：上采样值x(kT u)=x(kT s/M)通过与线性内插器的脉冲响应的卷积来完成内插。三、实验内容仿真正弦波采样和内插，通过基本采样x（k）,用M=6产生上采样x u(k)，由M=6线性内插得到样点序列x i（k）。四、实验程序 % File: c3_upsampex.m M = 6; % upsample factor h = c3_lininterp(M); % imp response of linear interpolator t = 0:10; % time vector tu = 0:60; % upsampled time vector x = sin(2*pi*t/10); % original samples xu = c3_upsamp(x,M); % upsampled sequence subplot(3,1,1) stem(t,x,'k.') ylabel('x') subplot(3,1,2) stem(tu,xu,'k.') ylabel('xu') xi = conv(h,xu); subplot(3,1,3) stem(xi,'k.') ylabel('xi') % End of script file. % File: c3_upsample.m function out=c3_upsamp(in,M)

matlab通信仿真常用函数

信源函数 randerr 产生比特误差样本 randint 产生均匀分布的随机整数矩阵 randsrc 根据给定的数字表产生随机矩阵 wgn 产生高斯白噪声信号分析函数 biterr 计算比特误差数和比特误差率 eyediagram 绘制眼图 scatterplot 绘制分布图 symerr 计算符号误差数和符号误差率信源编码 compand mu律/A律压缩/扩张 dpcmdeco DPCM（差分脉冲编码调制）解码dpcmenco DPCM编码 dpcmopt 优化DPCM参数 lloyds Lloyd法则优化量化器参数 quantiz 给出量化后的级和输出值误差控制编码 bchpoly 给出二进制BCH码的性能参数和产生多项式convenc 产生卷积码 cyclgen 产生循环码的奇偶校验阵和生成矩阵cyclpoly 产生循环码的生成多项式 decode 分组码解码器 encode 分组码编码器 gen2par 将奇偶校验阵和生成矩阵互相转换gfweight 计算线性分组码的最小距离 hammgen 产生汉明码的奇偶校验阵和生成矩阵rsdecof 对Reed-Solomon编码的ASCII文件解码rsencof 用Reed-Solomon码对ASCII文件编码rspoly 给出Reed-Solomon码的生成多项式

syndtable 产生伴随解码表 vitdec 用Viterbi法则解卷积码（误差控制编码的低级函数） bchdeco BCH解码器 bchenco BCH编码器 rsdeco Reed-Solomon解码器 rsdecode 用指数形式进行Reed-Solomon解码 rsenco Reed-Solomon编码器 rsencode 用指数形式进行Reed-Solomon编码调制与解调 ademod 模拟通带解调器 ademodce 模拟基带解调器 amod 模拟通带调制器 amodce 模拟基带调制器 apkconst 绘制圆形的复合ASK-PSK星座图 ddemod 数字通带解调器 ddemodce 数字基带解调器 demodmap 解调后的模拟信号星座图反映射到数字信号dmod 数字通带调制器 dmodce 数字基带调制器 modmap 把数字信号映射到模拟信号星座图（以供调制）qaskdeco 从方形的QASK星座图反映射到数字信号qaskenco 把数字信号映射到方形的QASK星座图专用滤波器 hank2sys 把一个Hankel矩阵转换成一个线性系统模型hilbiir 设计一个希尔伯特变换IIR滤波器 rcosflt 升余弦滤波器 rcosine 设计一个升余弦滤波器（专用滤波器的低级函数） rcosfir 设计一个升余弦FIR滤波器 rcosiir 设计一个升余弦IIR滤波器信道函数

信号与系统的MATLAB仿真

成绩
课程设计说明书(计算书、论文)
题目信号与系统的 MATLAB 仿真
课程名称院（系）
信号与系统电子通信工程学院
专业班级学生姓名学号
设计地点指导教师
设计起止时间：
年
月日
至
年
月
日

1．
课程设计应达到的目的
(1)熟悉 Matlab 软件的运行环境 (2)掌握采用 Matlab 软件程序实现信号与系统分析的方法 (3)掌握正确的编程过程和仿真分析 (4)总结对比软件仿真与硬件实验的区别及特点 2．课程设计题目及要求《信号与系统》课程设计选题主要是要体现本课程的主要教学内容中的重点部分，同时要求选题能过反映出信号仿真的代表性，系统分析的应用性，灵活性，并且能与原本理论教学中繁琐的数学计算相比较，体现出软件计算的方便快捷性，本课程设计主要包括四个小设计部分，分别是： (1)信号的产生与简单运算：产生一个方波周期为 4π ，t[0 50]。
(2)?求解微分方程：y"(t)+3y'(t)+2y(t)=2e-2 ε(t)求 yzs； ?求卷积：e-2 ε (t)*e-3 ε (t)
t t
t
(3)求 H (s) ?
2s 2 ? 1 s 3 ? 4s 2 ? 6s ? 9
?求零、极点 ?并绘图 ?冲激响应

（4）求解差分方程：y(n)-y(n-1)-2y(n-2)=f(n) ?f(n)=( 1 )nε (n)
3
?f(n)=δ (n)
3.课程设计思路利用信号与系统中的 matlab 常用命令集求解微分方程，并利用结果和绘图命令绘图。
4.课程设计原理设计原理 (1)设计一个简单程序能实现方波信号的生成。利用Matlab软件的信号处理工具箱(Signal Processing Toolbox)中的专用函数产生信号并绘出波形。
（2） ?对于求方程的零状态响应，即是求解常微分方程。Matlab 解常微分方程式的语法是 dsolve('equation','condition')，其中equation代表常微分方程式即 y'=g(x,y)，且须以Dy代表一微分项y''，condition则为初始条件。 ?利用MATLAB中conv命令求解卷积。阶微分项y' D2y代表二阶

matlab与通信仿真实验指导书(上)

《Matlab与通信仿真》实验指导书(上) 刘毓杨辉徐健和煦黄庆东吉利萍编著通信与信息工程学院 2011-1

目录第一章 MALTAB基础知识 (1) 1.1MATLAB基础知识 (1) 1.2MATLAB基本运算 (2) 1.3MATLAB程序设计 (7) 第二章 MATLAB计算结果可视化和确知信号分析 (13) 2.1计算结果可视化 (13) 2.2确知信号分析 (17) 第三章随机信号与数字基带仿真 (23) 3.1基本原理 (23) 3.2蒙特卡罗算法 (30) 第四章模拟调制MATLAB实现 (34) 4.1模拟调制 (34) 4.2信道加性高斯白噪声 (35) 4.3AM调制解调的MATLAB实现 (36) 第五章模拟信号的数字传输 (45) 5.1脉冲编码调制 (45) 5.2低通抽样定理 (45) 5.3均匀量化原理 (46) 5.4非均匀量化 (48) 第六章数字频带传输系统 (52) 6.1数字频带传输原理 (52) 6.2数字频带传输系统的MATLAB实现 (53) 第七章通信系统仿真综合实验 (67) 7.1基本原理 (67) 7.2实验内容 (67)

第一章 MALTAB基础知识本章目标 ●了解MATLAB 程序设计语言的基本特点，熟悉MATLAB软件运行环境 ●掌握创建、保存、打开m文件及函数的方法 ●掌握变量等有关概念，具备初步的将一般数学问题转化为对应的计算机模型并进行处理的能力 1.1 MATLAB基础知识 1.1.1 MATLAB程序设计语言简介 MATLAB，Matrix Laboratory的缩写，是由MathWorks公司开发的一套用于科学工程计算的可视化高性能语言，具有强大的矩阵运算能力。与大家常用的Fortran和C等高级语言相比，MATLAB的语法规则更简单，更贴近人的思维方方式，被称为“草稿纸式的语言”。MATLAB软件主要由主包、仿真系统（simulink）和工具箱（toolbox）三大部分组成。 1.1.2 MATLAB界面及帮助 MATLAB基本界面如图1-1所示，命令窗口包含标题栏、菜单栏、工具栏、命令行区、状态栏、垂直和水平波动条等区域。图1-1 MATLAB基本界面（1）菜单栏

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

基于MATLAB的信号与系统仿真及应用

本科毕业（论文）题目（中、英文） in The Signal System 分类号学号密级公开学校代码 1107044431 TN911.6 基于MATLAB 的信号系统仿真及应用 The Application of MATLAB in The Signal System 工科作者姓名指导教师学科门类专业名称电气工程及其自动化提交论文日期成绩评定二零一五年五月

摘要当前的科学信息技术正在日新月异的高速发展,而通过应用数字信号处理的方法，已成为一个非常重要的技术手段被广泛应用在通信、音频和图像、遥感，视频等领域。为了更好地了解信号与系统的基本理论和掌握其方法,从而更好地理解和掌握数字信号处理的理论知识,因此在实验过程中我们就需要通过MATLAB 计算机辅助设计平台。本论文主要探究MATALB在信号与系统中的连续信号和离散信号中的应用，主要从连续和离散两方面入手，进一步掌握信号系统中的相关知识。同时引进计算机软件—MATLAB,对信号系统二阶系统的时域和频域分析，通过它在计算机上对程序进行仿真，阐述信号与系统理论应用与实际相联系。以此激发学习兴趣，变被动接受为主动探知，从而提升学习效果，培养主动思维，学以致用的思维习惯，也可以让人们进一步了解MATLAB软件关键词：采样定理；MATLAB；信号与系统；抽样定理

Abstract Current, the rapid development of science and information technology are changing and through the application of digital signal processing method, has become a very important technology is widely used in communication, audio and video, remote sensing, video, etc. In order to better understand the basic theory of signal and system, and grasp the method, to better understand and master the theoretical knowledge of digital signal processing, so we need in the process of experiment by MATLAB computer aided design platform. This thesis mainly explores MATALB in signal and system, the application of discrete and continuous signals, mainly from the two aspects of the continuous and discrete, further to master relevant knowledge of signal system. Introduction of computer software - MATAB at the same time, the signal system of second order system time domain and frequency domain analysis, through its d on program on computer simulation, signal and system theory associated with the actual application. To stimulate interest in learning, change passive accept to active detection, so as to improve learning effect, active thinking, to practice habits of thinking, also can let people learn more about MATLAB software. Key words:Sampling theorem; MATLAB; Signals and systems; The sampling theorem

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。

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与通信仿真课程设计报告材料

《MATLAB与通信仿真》课程设计指导老师: 水英、汪泓班级:07通信(1)班学号:E07680104 :林哲妮

目录目的和要求 (1) 实验环境 (1) 具体容及要求 (1) 实验容题目一 (4) 题目容流程图程序代码仿真框图各个参数设置结果运行结果分析题目二 (8) 题目容流程图程序代码仿真框图各个参数设置结果运行结果分析题目三 (17) 题目容流程图程序代码仿真框图各个参数设置结果运行结果分析题目四 (33) 题目容流程图程序代码仿真框图各个参数设置结果运行结果分析心得与体会 (52)

目的和要求通过课程设计，巩固本学期相关课程MATLAB与通信仿真所学知识的理解，增强动手能力和通信系统仿真的技能。在强调基本原理的同时，更突出设计过程的锻炼。强化学生的实践创新能力和独立进行科研工作的能力。要求学生在熟练掌握MATLAB和simulink仿真使用的基础上，学会通信仿真系统的基本设计与调试。并结合通信原理的知识，对通信仿真系统进行性能分析。实验环境 PC机、Matlab/Simulink 具体容及要求基于MATLAB编程语言和SIMULINK通信模块库，研究如下问题： (1)研究BFSK在加性高斯白噪声信道下（无突发干扰）的误码率性能与信噪比之间的关系； (2)研究BFSK在加性高斯白噪声信道下（有突发干扰）的误码率性能与信噪比之间的关系；分析突发干扰的持续时间对误码率性能的影响。 (3)研究BFSK+信道编码（取BCH码和汉明码）在加性高斯白噪声信道下（无突发干扰）的误码率性能与信噪比之间的关系；分析不同码率对误码率性能的影响。比较不同信道编码方式的编码增益性能。 (4)研究BFSK+信道编码（取BCH码和汉明码）在加性高斯白噪声信道下（有突发干扰）的误码率性能与信噪比之间的关系；分析突发干扰的持续时间对误码率性能的影响。分析不同码率对误码率性能的影响。比较不同信道编码方式的编码增益性能。

(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与通信仿真课程设计报告

《MATLAB与通信仿真》课程设计指导老师: 张水英、汪泓班级:07通信(1)班学号:E07680104 姓名:林哲妮

目录目的和要求 (1) 实验环境 (1) 具体内容及要求 (1) 实验内容题目一 (4) 题目内容流程图程序代码仿真框图各个参数设置结果运行结果分析题目二 (8) 题目内容流程图程序代码仿真框图各个参数设置结果运行结果分析题目三 (17) 题目内容流程图程序代码仿真框图各个参数设置结果运行结果分析题目四 (33) 题目内容流程图程序代码仿真框图各个参数设置结果运行结果分析心得与体会 (52)

目的和要求通过课程设计，巩固本学期相关课程MATLAB与通信仿真所学知识的理解，增强动手能力和通信系统仿真的技能。在强调基本原理的同时，更突出设计过程的锻炼。强化学生的实践创新能力和独立进行科研工作的能力。要求学生在熟练掌握MATLAB和simulink仿真使用的基础上，学会通信仿真系统的基本设计与调试。并结合通信原理的知识，对通信仿真系统进行性能分析。实验环境 PC机、Matlab/Simulink 具体内容及要求基于MATLAB编程语言和SIMULINK通信模块库，研究如下问题： (1)研究BFSK在加性高斯白噪声信道下（无突发干扰）的误码率性能与信噪比之间的关系； (2)研究BFSK在加性高斯白噪声信道下（有突发干扰）的误码率性能与信噪比之间的关系；分析突发干扰的持续时间对误码率性能的影响。 (3)研究BFSK+信道编码（取BCH码和汉明码）在加性高斯白噪声信道下（无突发干扰）的误码率性能与信噪比之间的关系；分析不同码率对误码率性能的影响。比较不同信道编码方式的编码增益性能。 (4)研究BFSK+信道编码（取BCH码和汉明码）在加性高斯白噪声信道下（有突发干扰）的误码率性能与信噪比之间的关系；分析突发干扰的持续时间对误码率性能的影响。分析不同码率对误码率性能的影响。比较不同信道编码方式的编码增益性能。

MATLAB仿真实验报告

MATLA仿真实验报告学院：计算机与信息学院课程：—随机信号分析姓名：学号：班级：指导老师：实验一

题目：编写一个产生均值为1,方差为4的高斯随机分布函数程序, 求最大值，最小值，均值和方差，并于理论值比较。解：具体的文件如下，相应的绘图结果如下图所示 G仁random( 'Normal' ,0,4,1,1024); y=max(G1) x=mi n(G1) m=mea n(G1) d=var(G1) plot(G1);

实验二题目：编写一个产生协方差函数为CC)=4e":的平稳高斯过程的程序，产生样本函数。估计所产生样本的时间自相关函数和功率谱密度，并求统计自相关函数和功率谱密度，最后将结果与理论值比较。解：具体的文件如下，相应的绘图结果如下图所示。 N=10000; Ts=0.001; sigma=2; beta=2; a=exp(-beta*Ts); b=sigma*sqrt(1-a*a); w=normrnd(0,1,[1,N]); x=zeros(1,N); x(1)=sigma*w(1); for i=2:N x(i)=a*x(i-1)+b*w(i); end %polt(x); Rxx=xcorr(x0)/N; m=[-N+1:N-1]; Rxx0=(sigma A2)*exp(-beta*abs(m*Ts)); y=filter(b,a,x) plot(m*Ts,RxxO, 'b.' ,m*Ts,Rxx, 'r');

periodogram(y,[],N,1/Ts); 文件旧硯化）插入（1〕 ZMCD 克闻〔D ］窗口曲） Frequency (Hz) 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 NH---.HP)&UO 二 balj/ 」- □歹

Matlab通信系统建模与仿真例题源代码-第三章

% ch3example1A.m clear; f_p=2400; f_s=5000; R_p=3; R_s=25; % 设计要求指标 [n, fn]=buttord(f_p,f_s,R_p,R_s, 's'); % 计算阶数和截止频率 Wn=2*pi*fn; % 转换为角频率 [b,a]=butter(n, Wn, 's'); % 计算H(s) f=0:100:10000; % 计算频率点和频率范围 s=j*2*pi*f; % s=jw=j*2*pi*f H_s=polyval(b,s)./polyval(a,s); % 计算相应频率点处H(s)的值 figure(1); subplot(2,1,1); plot(f, 20*log10(abs(H_s))); % 幅频特性 axis([0 10000 -40 1]); xlabel('频率Hz');ylabel('幅度dB'); subplot(2,1,2); plot(f, angle(H_s)); % 相频特性 xlabel('频率Hz');ylabel('相角rad'); figure(2); freqs(b,a); % 也可用指令freqs直接画出H(s)的频率响应曲线。 % ch3example1B.m clear; f_p=2400; f_s=5000; R_p=3; R_s=25; % 设计要求指标 [n, fn]=ellipord(f_p,f_s,R_p,R_s,'s'); % 计算阶数和截止频率 Wn=2*pi*fn; % 转换为角频率 [b,a]=ellip(n,R_p,R_s,Wn,'s'); % 计算H(s) f=0:100:10000; % 计算频率点和频率范围 s=j*2*pi*f; % s=jw=j*2*pi*f H_s=polyval(b,s)./polyval(a,s); % 计算相应频率点处H(s)的值 figure(1); subplot(2,1,1); plot(f, 20*log10(abs(H_s))); % 幅频特性 axis([0 10000 -40 1]); xlabel('频率Hz');ylabel('幅度dB'); subplot(2,1,2); plot(f, angle(H_s)); % 相频特性 xlabel('频率Hz');ylabel('相角rad'); figure(2); freqs(b,a); % 也可用指令freqs直接画出H(s)的频率响应曲线。 % ch3example2A.m f_N=8000; % 采样率 f_p=2100; f_s=2500; R_p=3; R_s=25; % 设计要求指标 Ws=f_s/(f_N/2); Wp=f_p/(f_N/2); % 计算归一化频率 [n, Wn]=buttord(Wp,Ws,R_p,R_s); % 计算阶数和截止频率 [b,a]=butter(n, Wn); % 计算H(z) figure(1); freqz(b,a, 1000, 8000) % 作出H(z)的幅频相频图, freqz(b,a, 计算点数, 采样率)

Matlab与通信仿真课程设计

实验一单边带调幅系统的建模仿真班级：姓名：学号：一、实验目的 1.了解单边带调幅系统的工作原理 2.掌握单边带调幅系统的Matlab和Simulink建模过程二、实验内容 1、Matlab设计一个单边带发信机、带通信道和相应的接收机，参数要求如下。（1）输入话音信号为一个话音信号，采样率8000Hz。话音输入后首先进行预滤波，预滤波器是一个频率范围在[300,3400]Hz的带通滤波器。其目的是将话音频谱限制在3400Hz以下。单边带调制的载波频率设计为10KHz，调制输出上边带。要求观测单边带调制前后的信号功率谱。（2）信道是一个带限高斯噪声信道，其通带频率范围是[10000, 13500]Hz。要求能够根据信噪比SNR要求加入高斯噪声。（3）接收机采用相干解调方式。为了模拟载波频率误差对解调话音音质的影响，设本地载波频率为9.8KHz，与发信机载波频率相差200Hz。解调滤波器设计为300Hz到3400Hz的带通滤波器。程序框图：

设计思想：程序分为三部分：一：SSB调制模块首先从计算机中读入音频信号，作为原信号，读入完成后，对源信号进行参数采集和与滤波处理。进行与滤波之后，对信号进行希尔伯特变换，将原来的信号和载波相乘，将希尔伯特变换后的信号和载波进行希尔伯特变换后的信号相乘之后两者想减，得到SSB调制后的信号。二：信道加噪声模块通过信道，通过设置信道的信噪比来加入相应的噪声三：解调模块：将SSB调制后的信号通过信道加入噪声以后得到新的信号，并将信号和本地载波相乘进行想干解调，得到输出信号，并通过语句输出到相应的目录下。 2、用Simulink方式设计一个单边带传输系统并通过声卡输出接收机解调的结果声音。系统参数参照实例5.9，系统仿真参数设置为50KH 系统设计：

北邮dsp软件matlab仿真实验报告

题目: 数字信号处理MATLAB仿真实验姓名学院专业班级学号班内序号

实验一：数字信号的 FFT 分析 1、实验内容及要求 (1) 离散信号的频谱分析：设信号此信号的0.3pi 和 0.302pi 两根谱线相距很近，谱线 0.45pi 的幅度很小，请选择合适的序列长度 N 和窗函数，用 DFT 分析其频谱，要求得到清楚的三根谱线。 (2) DTMF 信号频谱分析用计算机声卡采用一段通信系统中电话双音多频（DTMF ）拨号数字 0～9的数据，采用快速傅立叶变换（FFT ）分析这10个号码DTMF 拨号时的频谱。 2、实验目的通过本次实验，应该掌握： (a) 用傅立叶变换进行信号分析时基本参数的选择。 (b) 经过离散时间傅立叶变换（DTFT ）和有限长度离散傅立叶变换（DFT ）后信号频谱上的区别，前者 DTFT 时间域是离散信号，频率域还是连续的，而 DFT 在两个域中都是离散的。 (c) 离散傅立叶变换的基本原理、特性，以及经典的快速算法（基2时间抽选法），体会快速算法的效率。 (d) 获得一个高密度频谱和高分辨率频谱的概念和方法，建立频率分辨率和时间分辨率的概念，为将来进一步进行时频分析（例如小波）的学习和研究打下基础。 (e) 建立 DFT 从整体上可看成是由窄带相邻滤波器组成的滤波器组的概念，此概念的一个典型应用是数字音频压缩中的分析滤波器，例如 DVD AC3 和MPEG Audio 。 3、程序代码 (1) N=5000; n=1:1:N; x=0.001*cos(0.45*pi*n)+sin(0.3*pi*n)-cos(0.302*pi*n-pi/4); y=fft(x,N); magy=abs(y(1:1:N/2+1)); k=0:1:N/2; w=2*pi/N*k; stem(w/pi,magy) axis([0.25,0.5,0,50]) （2） column=[1209,1336,1477,1633]; line=[697,770,852,941]; fs=10000; N=1024; 00010450303024().*cos(.)sin(.)cos(.)x n n n n ππππ=+--