MATLAB基礎(chǔ)與實(shí)例進(jìn)階

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1、,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),*,機(jī)械工業(yè)出版社,Page,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),*,Page,*,2024/10/8,機(jī)械工業(yè)出版社,Page,1,第,14,章,MATLAB,通信系統(tǒng)仿真,【,學(xué)習(xí)目標(biāo),】,了解數(shù)字通信系統(tǒng)基本概念,掌握數(shù)字調(diào)制,/,解調(diào)及其仿真,掌握信道編碼,/,譯碼及其仿真,2024/10/8,機(jī)械工業(yè)出版社,Page,2,第,14,章,MATLAB,通信系統(tǒng)仿真,數(shù)字通信系統(tǒng)基本概念,14.1,數(shù)字調(diào)制,/,解調(diào)及其仿真,14.2,信道編碼,/,譯碼及其仿真,14

2、.3,典型數(shù)字通信仿真實(shí)例,14.4,2024/10/8,機(jī)械工業(yè)出版社,Page,3,14.1,數(shù)字通信系統(tǒng)基本概念,2024/10/8,機(jī)械工業(yè)出版社,Page,4,14.2,數(shù)字調(diào)制,/,解調(diào)及其仿真,14.2.1,脈沖幅度調(diào)制（,PAM,）信號(hào),14.2.2,相位調(diào)制（,PSK,）信號(hào),14.2.3,頻率調(diào)制信號(hào),14.2.4,連續(xù)相位調(diào)制信號(hào),2024/10/8,機(jī)械工業(yè)出版社,Page,5,1.,脈沖幅度調(diào)制（,PAM,）信號(hào),2024/10/8,機(jī)械工業(yè)出版社,Page,6,1.,脈沖幅度調(diào)制（,PAM,）信號(hào),參數(shù)名稱,參數(shù)值,M-ary number（M維數(shù)）,4,Initi

3、al seed（初始化種子）,37,Sample time（采樣時(shí)間）,0.01,Random Integer Generator,（隨機(jī)整數(shù)發(fā)生器）的主要參數(shù),M-PAM,調(diào)制和解調(diào)器的主要參數(shù),參數(shù)名稱,參數(shù)值,M-ary number（M維數(shù)）,4,Minimum distance（最小距離）,2,Constellation ordering（星座順序）,Binary,2024/10/8,機(jī)械工業(yè)出版社,Page,7,1.,脈沖幅度調(diào)制（,PAM,）信號(hào),AWGN Channel,（高斯白噪聲信道）的主要參數(shù),Discrete-Time Scatter Plot Scope,（離散時(shí)間星

4、座儀）的主要參數(shù),參數(shù)名稱,參數(shù)值,Initial seed（初始化種子）,67,Es/No（dB）（信噪比）,25,Symbol period（符號(hào)周期）,1,參數(shù)名稱,參數(shù)值,Samples per symbol（每符號(hào)采樣）,1,Offset（samples）（偏置）,0,Points displayed（顯示點(diǎn)數(shù)）,1000,New points per display（每次顯示的新跡）,500,2024/10/8,機(jī)械工業(yè)出版社,Page,8,1.,脈沖幅度調(diào)制（,PAM,）信號(hào),Error Rate Calculation,（誤碼率計(jì)算）的主要參數(shù),參數(shù)名稱,參數(shù)值,Receive

5、 delay（接收延遲）,0,Computation delay（計(jì)算延遲）,0,Computation mode（計(jì)算模式）,Entire frame,Output data（輸出數(shù)據(jù)）,port,2024/10/8,機(jī)械工業(yè)出版社,Page,9,2.,相位調(diào)制（,PSK,）信號(hào),2024/10/8,機(jī)械工業(yè)出版社,Page,10,2.,相位調(diào)制（,PSK,）信號(hào),M-PSK Modulator Baseband,（,M-PSK,基帶調(diào)制器）的主要參數(shù),參數(shù)名稱,參數(shù)值,M-ary number（M維數(shù)）,8,Phase offset（rad）（相位偏差）,pi/8,Constellatio

6、n ordering（星座順序）,Binary,Input type（輸入類型）,Integer,2024/10/8,機(jī)械工業(yè)出版社,Page,11,3.,頻率調(diào)制信號(hào),2024/10/8,機(jī)械工業(yè)出版社,Page,12,3.,頻率調(diào)制信號(hào),Bernoulli Binary Generator,（伯努利二進(jìn)制隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器）的主要參數(shù),參數(shù)名稱,參數(shù)值,Probability of a zero（0出現(xiàn)的概率）,0.5,Initial seed（初始化種子）,61,Sample time（采樣時(shí)間）,0.1,Frame-based output（基于幀輸出）,使能,Samples per fra

7、me（每幀采樣數(shù)）,10,M-FSK Modulator Baseband,（,MFSK,基帶調(diào)制器）的主要參數(shù),參數(shù)名稱,參數(shù)值,M-ary number（M維數(shù)）,4,Input type（輸入類型）,Bit,Symbol set ordering（符號(hào)順序）,Binary,Frequency separation（Hz）（頻率間隔）,10,Phase continuity（相位連續(xù)性）,Discontinuous,Samples per symbol（每符號(hào)采樣數(shù)）,16,2024/10/8,機(jī)械工業(yè)出版社,Page,13,4.,連續(xù)相位調(diào)制信號(hào),2024/10/8,機(jī)械工業(yè)出版社,Pa

8、ge,14,4.,連續(xù)相位調(diào)制信號(hào),GMSK Modulator Baseband,（,GMSK,基帶調(diào)制器）的主要參數(shù),參數(shù)名稱,參數(shù)值,Input type（輸入類型）,Bit,BT product（BT乘積）,0.3,Pulse length（symbol intervals）（符號(hào)間隔）,3,Symbol prehistory（符號(hào)前史）,1,Phase offset（rad）（相位偏置）,0,Samples per symbol（每符號(hào)采樣數(shù)）,16,2024/10/8,機(jī)械工業(yè)出版社,Page,15,14.3,信道編碼,/,譯碼及其仿真,14.3.1,線性分組碼,14.3.2,循環(huán)

9、碼,14.3.3,卷積碼,2024/10/8,機(jī)械工業(yè)出版社,Page,16,1,線性分組碼,MATLAB,中使用,encode,、,decode,可以實(shí)現(xiàn)線性分組碼的編譯碼。,encode,函數(shù)的語(yǔ)法形式如下：,code=encode(msg,n,k,linear/fmt,genmat),code=encode(msg,n,k,cyclic/fmt,genpoly),code=encode(msg,n,k,hamming/fmt,prim_poly),code=encode(msg,n,k),code,added=encode(.),使用,encode,可以實(shí)現(xiàn)線性分組碼、循環(huán)碼、漢明碼的編

10、碼。,2024/10/8,機(jī)械工業(yè)出版社,Page,17,1,線性分組碼,函數(shù)參數(shù)的含義如下：,msg,：信息序列，可以是二進(jìn)制行或列向量，也可以是二進(jìn)制矩陣，也可以是十進(jìn)制行或列向量；,n,k,：分別為碼長(zhǎng)和信息分組長(zhǎng)度；,fmt,：表示編碼進(jìn)制數(shù)，默認(rèn)為二進(jìn)制,(binary),；,genmat,：表示線性分組碼的生成矩陣；,genpoly,：表示循環(huán)碼的生成多項(xiàng)式，可以由函數(shù),cyclpoly(n,k),實(shí)現(xiàn)；,prim_poly,：表示采用漢明編碼時(shí)的本原多項(xiàng)式，可以由函數(shù),gfprimdf(n-k),實(shí)現(xiàn)。,2024/10/8,機(jī)械工業(yè)出版社,Page,18,1,線性分組碼,【,例,

11、10-1】encode,函數(shù)使用示例：采用三種不同的格式（二進(jìn)制向量、二進(jìn)制矩陣以及十進(jìn)制向量）生成（,7,4,）漢明碼。,clc;clear all;close all;,m=3;,n=2m-1;%,碼長(zhǎng)=7,k=2m-1-m;%,信息分組長(zhǎng)=4,%,生成50個(gè)信息分組，每個(gè)分組k比特,msg1=randint(50*k,1,0,1);%,列向量,msg2=vec2mat(msg1,k);%,轉(zhuǎn)換為k維列向量的矩陣,msg3=bi2de(msg2);%,轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制整數(shù)的行向量,2024/10/8,機(jī)械工業(yè)出版社,Page,19,1,線性分組碼,%,生成50個(gè)碼字，每個(gè)碼字n比特,code1

12、=encode(msg1,n,k,hamming/binary);,code2=encode(msg2,n,k,hamming/binary);,code3=encode(msg3,n,k,hamming/decimal);,%,判斷三種方法生成的碼字是否相同,if(vec2mat(code1,n)=code2&de2bi(code3,n)=code2),disp(All three formats produced the same content.),end,2024/10/8,機(jī)械工業(yè)出版社,Page,20,2,循環(huán)碼,循環(huán)碼,BCH,碼,里德,-,所羅門（,RS,）碼,2024/10/

13、8,機(jī)械工業(yè)出版社,Page,21,2,循環(huán)碼,【,例,encode,和,decode,函數(shù)使用示例：對(duì),(15,4),循環(huán)碼進(jìn)行編譯碼。,clc;clear all;close all;,n=15;k=4;,genpoly=cyclpoly(n,k,max);,%,構(gòu)造循環(huán)碼多項(xiàng)式,msg=randint(100,k,0,1);,%100,個(gè)信息分組,code=encode(msg,n,k,cyclic/binary,genpoly);,noisycode=rem(code+randerr(100,n,0 1;.7.3),2);%,加噪聲,newmsg=decode(noisycode,n,

14、k,cyclic);%,譯碼,number,ratio=biterr(newmsg,msg);%,計(jì)算誤碼率,disp(The bit error rate is,num2str(ratio),2024/10/8,機(jī)械工業(yè)出版社,Page,22,2,循環(huán)碼,BCH,碼,bchenc,函數(shù)的語(yǔ)法形式如下：,code=bchenc(msg,n,k),code=bchenc(.,paritypos),這兩個(gè)函數(shù)可以用于生成,BCH,碼，其中,msg,的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)必須為,Galois array,。,與,bchenc,相對(duì)應(yīng)的函數(shù)是,bchdec,，函數(shù)的語(yǔ)法形式如下：,decoded=bchdec(c

15、ode,n,k),decoded,cnumerr,ccode=bchdec(.),cnumerr,：表示與,code,相對(duì)應(yīng)的糾正的錯(cuò)誤個(gè)數(shù)；,ccode,：表示經(jīng)過(guò)錯(cuò)誤糾正后的碼字；,decoded,：表示返回的譯碼結(jié)果。,2024/10/8,機(jī)械工業(yè)出版社,Page,23,2,循環(huán)碼,【,例,10-4】BCH,碼編譯碼仿真示例。,clc;clear all;close all;,m=4;n=2m-1;%,碼字長(zhǎng)度,k=5;%,信息符號(hào)長(zhǎng)度,nwords=10;%,編碼個(gè)數(shù),msg=gf(randint(nwords,k);,genpoly,t=bchgenpoly(n,k);%,獲得生成多

16、項(xiàng)式及相應(yīng)的糾錯(cuò)能力t,t2=t;,code=bchenc(msg,n,k);%,編碼,noisycode=code+randerr(nwords,n,1:t2);%,對(duì)每個(gè)碼字加t2比特錯(cuò)誤,2024/10/8,機(jī)械工業(yè)出版社,Page,24,2,循環(huán)碼,newmsg,err,ccode=bchdec(noisycode,n,k);%,譯碼,if ccode=code,disp(All errors were corrected.),end,if newmsg=msg,disp(The message was recovered perfectly.),end,2024/10/8,機(jī)械工業(yè)出版社,Page,25,2,循環(huán)碼,【,例,10-5】RS,碼編譯碼仿真示例。,m=3;%,每符號(hào)比特?cái)?shù),n=2m-1;k=3;,%,碼字長(zhǎng)度和信息長(zhǎng)度,t=(n-k)/2;%rs,碼的糾錯(cuò)能力,nw=4;%,碼字個(gè)數(shù),msgw=gf(randint(nw,k,2m),m);%,生成隨機(jī)信息符號(hào),c=rsenc(msgw,n,k);%,編碼,noise=(1+randint(nw,n,2m-1).*