5.數(shù)字信號(hào)的波形和功率譜分析

1、5.數(shù)字信號(hào)的波形和功率譜分析一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.2.理解基帶信號(hào)采用矩形脈沖或升余弦滾降波形時(shí)的頻譜特性。掌握2ASK、4ASK、2PSK、2FSK信號(hào)波形和功率譜密度的仿真方法。二、仿真內(nèi)容：1.2.3.4.基帶信號(hào)采用不歸零矩形脈沖或升余弦滾降波形，分析基帶信號(hào)的功率譜密度。 基帶信號(hào)采用不歸零矩形脈沖，生成2PSK和4ASK信號(hào)的時(shí)域波形和功率譜密度?；鶐盘?hào)采用不歸零矩形脈沖，生成2FSK信號(hào)的時(shí)域波形和功率譜密度?；鶐盘?hào)采用不歸零矩形脈沖的BPSK信號(hào)通過BPF之后的波形三、實(shí)驗(yàn)步驟1、基帶信號(hào)采用矩形脈沖和根號(hào)升余弦信號(hào)波形時(shí)的功率譜，固定信息速率Rb 1【提示：計(jì)算功率譜時(shí)，使用

2、函數(shù)periodogram（使用說明請(qǐng)查詢help文檔）。由于基帶信號(hào)的隨機(jī)性，需要重復(fù)產(chǎn)生多次基帶信號(hào)，計(jì)算多次，取平均值！】dt = Ts/N_sample;%計(jì)算采樣時(shí)間間隔 f_max = 1/dt;NFFT = 216;%定義df = f_max / NFFT;%計(jì)算頻率分辨率 P_signal = 0;變換的點(diǎn)數(shù)window = boxcar(length(st_ signal);%定義矩形窗 Nloop = 50;%多次仿真求平均值for ind = 1 : NloopPxx, f = periodogram(signal, window, NFFT, 1/dt); P_sign

3、al = P_signal +Pxx;?;endP_signal = P_signal / Nloop;%取平均%計(jì)算功率譜畫出二進(jìn)制不歸零矩形脈沖的時(shí)域波形和功率譜。a)33基帶信號(hào)波形1.510.50-0.5-1-1.5-5-4-3-2-1012345基帶信號(hào)功率譜10.50-5-4-3-2-1012345畫出四進(jìn)制不歸零矩形脈沖的時(shí)域波形和功率譜。四進(jìn)制基帶信號(hào)的產(chǎn)生，可以采用：floor(rand(1,M)*4)*2-3基帶信號(hào)波形b)20-2-5-4-3-2-1012345基帶信號(hào)功率譜1050-5-4-3-2-1012345c)畫出二進(jìn)制滾降系數(shù)為1的滾降頻譜對(duì)應(yīng)的時(shí)域波形和功率譜

4、34基帶信號(hào)波形(滾降系數(shù)為1)210-1-2-20-15-10-505101520基帶信號(hào)功率譜(滾降系數(shù)為1)10.50-5-4-3-2-1012345d)畫出四進(jìn)制滾降系數(shù)為1的滾降頻譜對(duì)應(yīng)的時(shí)域波形和功率譜基帶信號(hào)波形(滾降系數(shù)為1)420-2-4-20-15-10-505101520基帶信號(hào)功率譜(滾降系數(shù)為1)1050-5-4-3-2-10123452、基帶信號(hào)采用不歸零矩形脈沖，基帶信號(hào)的Rb=1,載波頻率為8率譜密度。生成2PSK信號(hào)的時(shí)域波形和功【提示1：?jiǎn)螛O性碼的BPSK相當(dāng)于雙極性碼的ASK。但是在調(diào)制中，如何確定每個(gè)碼元周期內(nèi)有幾個(gè)周期的載波？用碼元寬度和載波的周期！】

5、【提示2：在中做ASK時(shí)，需要對(duì)基帶信號(hào)和載波進(jìn)行采樣?；鶐盘?hào)的采樣相當(dāng)于，可以使用rectpulse(data, fs) 將data中的每個(gè)元素fs份。】35基帶 信號(hào)波 形1.510.50-0.5-1-1.5-2-1.5-1-0.500.511.52PSK信 號(hào)波形 10-1-2-1.5-1-0.500.511.52基帶信號(hào)功率譜10.80.60.40.20-15-10-5051015PSK信號(hào)功率譜0.20.10-15-10-50510153、基帶信號(hào)采用不歸零矩形脈沖，基帶信號(hào)的Rb=1,載波頻率為8率譜密度。生成4ASK信號(hào)的時(shí)域波形和功36基帶信號(hào)波形20-2-4-3-2-101

6、2344ASK信號(hào)波形20-2-4-3-2-101234基帶信號(hào)功率譜1086420-10-8-6-4-202468104ASK信號(hào)功率譜210-10-8-6-4-202468104、基帶信號(hào)采用不歸零矩形脈沖，基帶信號(hào)的Rb=1,載波頻率為5和10。生成2FSK信號(hào)的時(shí)域波形和功率譜密度。【提示：ASK】37基帶信號(hào)波形210-1-2-2-1.5-1-0.500.511.522FSK信號(hào)波形210-1-2-2-1.5-1-0.500.511.522FSK信 號(hào) 頻 譜2FSK頻 譜 (連 續(xù) 譜 的 放 大 圖 )0.1160.09140.08120.07100.060.0580.0460.

7、0340.0220.0100-10-50510-10-505105、BPSK調(diào)制解調(diào)矩形基帶信號(hào)基帶信號(hào)采用不歸零矩形脈沖，生成2PSK信號(hào)，將BPSK信號(hào)通過通頻帶為fc-fmfc+fm的帶通濾波器，抑制旁瓣；然后與載波相乘并通過低通濾波器，得到解調(diào)后的基帶信號(hào)，繪圖并保存，觀察與發(fā)送基帶信號(hào)相比發(fā)生了什么變化？%設(shè)計(jì)帶通濾波器wc = 2*pi*5/fs, 2*pi*11/fs;%wc = 2*pi*(fc-fm)/fs, 2*pi*(fc+fm)/fs B = fir1(32, wc/pi);s_PSK2 = filter(B,1,s_PSK);%設(shè)計(jì)低通濾波wc=1.5*2*pi*1/

8、fs;%解調(diào)器低通濾波器截止頻率，1.5fm(fm=1)lbf_hn16=fir1(16,wc/pi);%低通濾波器系統(tǒng)函數(shù)，F(xiàn)IR濾波器s_out = filter(lbf_hn16,1,s_temp);38基帶信號(hào)波形10-1-5-4-3-2-1012345PSK信號(hào)波形10-1-5-4-3-2-1012345經(jīng)過BPF的PSK信號(hào)10-1-5-4-3-2-1012345相干解調(diào)器輸出的基帶信號(hào)10-1-5-4-3-2-1012345四、實(shí)驗(yàn)思考題：1.2.3.基帶信號(hào)類型不同時(shí)，BPSK信號(hào)的頻譜不同？分析頻譜圖，理解不同信號(hào)波形的頻帶利用率。帶通濾波器對(duì)不同基帶信號(hào)類型的BPSK信號(hào)的

9、解調(diào)波形影響？五、提示1.進(jìn)行BPSK調(diào)制時(shí)，載波頻率fc可取為8Hz，基帶信號(hào)頻率fm可取為1Hz，取樣頻率fs可取為128Hz。2.由雙極性碼產(chǎn)生矩形信號(hào)的函數(shù)：rectpulse(x, nsamp)，其中x：輸入雙極性序列；nsamp：每個(gè)矩形脈沖的抽樣點(diǎn)數(shù)3.由雙極性碼產(chǎn)生升余弦滾降特性的基帶信號(hào)的函數(shù)： rcosflt(x, fd, fs, type_flag, r)x：輸入信號(hào)；fd: 輸入信號(hào)采樣頻率(實(shí)驗(yàn)中為1)fs：輸出信號(hào)采樣頻率(實(shí)驗(yàn)中為80)；type_flag：濾波器類型(實(shí)驗(yàn)中可為fir) r：滾降系數(shù)(實(shí)驗(yàn)中為1)4.將0、1信息為A的雙極性脈沖的方法（實(shí)驗(yàn)中A=1）：x = (d*2-1)*A395.產(chǎn)生方差為var_n的復(fù)噪聲的方法：n = sqrt(var_n)*(randn(1, N)+j* randn(1, N)6.通常采用累積平均的方法來計(jì)算功率譜密度?？梢圆捎肍FT求信號(hào)頻譜，還可以調(diào)用t2f函數(shù)。7.低通濾波器用下面的函數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)： B=fir1(N_order, wc/pi)N_order濾波器階數(shù)；wc截止頻率(數(shù)字域)，wc = 2*2*pi*fm/fs fm：基帶信號(hào)頻率(Hz)；fs：抽樣頻率(Hz)；該函數(shù)的返回值B即為FIR型LPF的系統(tǒng)函數(shù)的系數(shù)。8.帶通濾波器用下面的函數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)： B