通信系统仿真实验

实验一 带通信号和低通等效信号

实验目的：对带通信号及其低通等效信号进行分析和仿真。

实验内容：

1、参考教材P24面例子，考虑如下带通信号，编写仿真程序实现，

得出仿真结果。

（1） 画出该信号和它的幅度谱；

（2） 求出该信号的解析信号，并画出它的幅度谱；

（3） 求出并画出该信号的包络；

（4） 分别假设和 ，求该信号的低通等效，并画出它的幅度谱。

2、设带通信号为：

通过Matlab编程仿真实现：

（1） 画出该信号和他的谱函数（包括幅度和相位）

（2） 确定并画出解析信号的谱函数（包括幅度和相位）

（3） 画出该信号的包络。

（步骤一，二中，设采样间隔为ts=0.002s）。

实验二 滤波器的设计和仿真实现

实验目的：各种滤波器的设计与仿真实现。

实验内容：

1、试设计一个模拟低通滤波器，fp=3500Hz，fs=4500Hz，αp=3 dB，αs=25dB。分别用巴特沃斯和椭圆滤波器原型，求出其3dB截止频率和滤波器阶数，传递函数，并作出幅频、相频特性曲线。

2、试设计一个巴特沃斯型数字低通滤波器，设采样率为8000Hz，

fp=2100Hz，fs=2500Hz，αp=3dB，αs=25dB。并作出幅频、相频特性曲线。

3、试设计一个切比雪夫1型高通数字滤波器，采样率为8000Hz，

fp=1000Hz，fs=700Hz，αp=3dB，αs=20dB。并作出幅频、相频特性曲线。

4、试设计一个椭圆型带通数字滤波器。设采样率为10000Hz，fp= [1000,1500] Hz，fs=[600,1900] Hz，αp=3dB，αs=20dB。并作出幅频、相频特性曲线。

5、试设计一个切比雪夫2型带阻数字滤波器。设采样率为10000Hz，fp= [1000,1500] Hz，fs=[1200,1300] Hz，αp=3dB，αs=20dB。并作出幅频、相频特性曲线。

6、在采样率为8000Hz下设计一个在500Hz，1000Hz，1500Hz，

2000Hz，...，n*500Hz的地方开槽陷波。陷波带宽(-3dB 处)为60Hz。试设计该滤波器。

7、用Matlab设计具有下列指标的线性相位FIR带通滤波器：阻带截止频率为0.45π和0.8π，通带截止频率为0.55π和0.7π，最大通带衰减为0.15dB，最小阻带衰减为40dB。分别用下面的窗函数来设计滤波器：海明窗、汉宁窗、布莱克曼窗和凯泽窗。对于每种情况，显示其冲激响应系数并画出设计的滤波器增益响应。分析设计结果。

实验三 多抽样率系统仿真

实验目的：多抽样率系统的仿真与实现。

实验内容：

1、对一个数字角频率为0.12π的正弦信号以I=4进行补零内插。采用一个截止频率为π/4的20阶巴特沃思低通滤波器对补零后的信号进行滤波。

2、样本转换的多级实现：

抽样频率为90kHz的离散时间信号，信号期望信息在0-450Hz的频带内，并且从450-500Hz的频带是过渡带，以因子90对信号进行抽取，所要求的容限为通带波纹0.002，阻带波纹0.001。

（1） 用单级抽取实现

（2） 考虑用2级抽取来实现，第一级抽取因子为30，第二级抽取因子为3

（3） 考虑用3级抽取来实现，第一级抽取因子为9；第二级抽取因子为5；第三级抽取因子为2。

3、将模拟频率为1kHz,抽样率为48kHz的正弦信号进行147/160速率转换，使抽样率变为44.1kHz。

实验四 随机过程的计算机仿真

实验目的：仿真实现各种随机分布的随机数发生器

实验内容：

1、 均匀分布随机数的产生

用线性同余法，编写Matlab程序，产生均匀分布的随机数。

初始种子x(0)自己选择。

2、 用反函数法，将均匀分布的随机变量变换为具有单边指数分布

的随机变量。编写Matlab程序，产生指数分布的随机数。计算

并比较理论pdf和从直方图得到的pdf。

指数分布随机变量pdf定义为：

，为单位阶跃函数。

3、用Matlab编程分别产生标准正态分布、指定均值方差正态分布、瑞利分布、赖斯分布、中心与非中心χ2分布的随机数，并画出相应的pdf。

4、 设输入的随机变量序列X(n)为N=1000独立同分布高斯分布的离

散时间序列，均值为0，方差为1，采样间隔0.01s。通过某线性

时不变滤波器，输出随机变量序列Y(n)的功率谱密度为：

（1） 设计该滤波器

（2） 产生随机变量序列Y(n)。

实验五 蒙特卡罗仿真

实验目的：研究蒙特卡罗方法在通信系统仿真中的应用。

实验内容：

1、 用蒙特卡罗仿真研究一个简单通信系统的误比特率。

该通信系统满足一下条件：

（1）、信源输出的数据符号相互独立，并且等概率；

（2）、发射机中调制器采用BPSK；

（3）、信道是加性高斯白噪声信道。

编写Matlab程序，对该通信系统的误比特率（BER）的蒙特卡罗估计器和理论值进行比较。