现代通信系统仿真技术实验指导书程序.docVIP

大连海洋大学自编教材 现代通信系统仿真技术 实验指导书 李春晖 主编 王化群审 大连海洋大学 二○一○年 目录 实验一 均匀PCM 1 实验二 非均匀PCM 4 实验三 开关信号仿真 8 实验四 多幅度信号仿真 10 实验五 PAM仿真 12 实验六 正交信号仿真 15 实验七 FSK信号 18 实验八 二进制FSK仿真 21 实验一 均匀PCM 实验目的 脉冲编码调制（PCM）用于在数字传输媒体上传送模拟信号，在 PCM 中，首先对模拟信号以高于其带宽两倍的奈奎斯特率进行采样，然后对所得样本进行量化。采用不同量化级别生成的 PCM 编码会影响接收器重建模拟信号的质量。 此程序设计练习将有助于观察和分析 PCM 不同量化级别的量化噪声（也称量化误差，定义为输入值与量化值之间的差），使学生对 PCM 有更深入的理解。 实验原理 在均匀 PCM中，长度为 2x 的区间被划分为 N个相等的子区间，每个子区间长度为。如果 N足够大，那么在每一个子区间内输入的密度函数就能认为是均匀的，产生的失真为（这里不加证明）。如果 N是 2 的幂次，即 ，那么就要求用比特来表示每个量化电平。这就意味着，如果模拟信号的带宽为 W，采样又是在奈奎斯特采样频率下完成的，则传输 PCM 信号所要求的带宽至少是（实际比较接近实际）。此时失真由下式给出： （1.1） 如果模拟信号的功率表示为，则信号/量化噪声的比（SQNR）由下式给出： （1.2） 式中表示归一化输入，定义为： （1.3） 以分贝计量的 SQNR 为： （1.4） 量化以后，用比特对这些已量化的电平中的每一个进行编码，编码方法通常使用自然二进制码（NBC），最低电平映射为全 0 序列，最高电平映射为全 1 序列，其余全部电平按已量化值的递增次序映射。 实验仪器 一台安装了windows或unix环境下matlab软件的计算机。 实验步骤 下面给出 MATLAB 函数u_pcm (a, n)，其文件名为 u_pcm.m。该函数以样本序列和要求的量化电平数作为输入参数，求得已量化序列 a_quan，编码序列 code，以及SQNR。 function[sqnr,a_quan,code]=u_pcm(a,n) amax=max(abs(a)); a_quan=a/amax; b_quan=a_quan; d=2/n; q=d.*[0:n-1]; q=q-((n-1)/2)*d; for i=1:n a_quan(find((q(i)-d/2=a_quan)(a_quan=q(i)+d/2)))=... q(i).*ones(1,length(find((q(i)-d/2=a_quan)(a_quan=q(i)+d/2)))); b_quan(find(a_quan==q(i)))=(i-1).*ones(1,length(find(a_quan==q(i)))); end a_quan=a_quan*amax; nu=ceil(log2(n)); code=zeros(length(a),nu); for i=1:length(a) for j=nu:-1:0 if (fix(b_quan(i)/(2^j))==1) code(i,(nu-j))=1; b_quan(i)-2^j; end end end sqnr=20*log10(norm(a)/norm(a-a_quan)); 下面给出利用MATLAB 函数u_pcm (a, n)对 一振幅为 1 和频率ω=1 的正弦信号，用 8 电平和16 电平进行量化，并画出量化误差的程序。 echo on t=[0:0.01:10]; a=sin(t); [sqnr8,aquan8,code8]=u_pcm(a,8); [sqnr16,aquan16,code16]=u_pcm(a,16); pause sqnr8 pause sqnr16 pause plot(t,a,-,t,aquan8,-.,t,aquan16,-,t,zeros(1,length(t))) 实验报告 1