数字基带信号（单极性归零、单极性不归零、双极性归零和双极性不归零）波形仿真设计（matlab）

一、实验目的

        了解数字基带信号（单极性归零、单极性不归零、双极性归零和双极性不归零）波形的特点，掌握利用matlab产生数字基带信号的方法。

二、实验任务

        产生1000个随机信号序列，分别用单极性归零、单极性不归零、双极性归零和双极性不归零码编码，并求平均功率谱密度。利用matlab仿真软件编写程序，分别给出单极性归零、单极性不归零、双极性归零和双极性不归零波形以及它们对应的功率谱密度。

        简述程序设计思路，分别给出单极性归零、单极性不归零、双极性归零和双极性不归零波形以及它们对应的功率谱密度，并对仿真结果进行分析获得有效结论。

三、实验部分代码

        双极性归零码和双极性不归零码的波形和对应的功率谱代码如下：

clc,clear;
k=14;               %采样点数的设置
L= 32;              %每码元采样数的设置
N=2^k;
M=N/L;              %M为码元个数
dt=1/L;             %时域采样间隔
T=N*dt;             %时域截断区间
df=1.0/T;           %频域采样间隔
Bs=N*df/2;          %频域截断区间
t=linspace(-T/2,T/2,N);     %产生时域采样点
f=linspace(-Bs,Bs,N);       %产生频域采样点
EP1=zeros(size(f));
EP2=zeros(size(f));
EP3=zeros(size(f));

%随机产生1000列0、1信号序列，分别对其进行双极性归零编码和不归零编码，并且求各自的功率谱密度，求功率谱密度的均值
for x=1:1000                %取1000次样值
    k=round(rand(1,M));     %产生一个长度为M的随机序列a，0和1等概出现
    nrz=zeros(L,M);         %产生一个L行M列的nrz矩阵，初始化为全0矩阵
    rz=zeros(L,M);          %产生一个L行M列的rz矩阵，初始化为全0矩阵
    for i=1:M 
        if k(i)==1
            nrz(:,i)=1;     %使nrz矩阵第i列全部元素都为1
            rz(1:L/2,i)=1;  %使rz矩阵第i列前L/2个元素为1
        else
            nrz(:,i)=-1;    %使nrz矩阵第i列全部元素都为-1
            rz(1:L/2,i)=-1; %使rz矩阵第i列前L/2个元素为-1
        end
    end
    
    %分别重排nrz、rz矩阵为1行N列的矩阵
    nrz=reshape(nrz,1,N);
    rz=reshape(rz,1,N);
    %作傅里叶变换并算出功率谱密度
    NRZ=t2f(nrz,dt);
    P1=NRZ.*conj(NRZ)/T;
    RZ=t2f(rz,dt);
    P2=RZ.*conj(RZ)/T;
    %求功率谱密度的均值
    EP1=(EP1*(x-1)+P1)/x;
    EP2=(EP2*(x-1)+P2)/x;
end
figure(1)
subplot(2,2,1);plot(t,nrz)
axis([-5,5,min(nrz)-0.1,max(nrz)+0.1])
title('双极性不归零码','fontsize',12)
xlabel('t(ms)','fontsize',12)
ylabel('nrz(t)','fontsize',12)
grid on
subplot(2,2,2);plot(t,rz)
axis([-5,5,min(rz)-0.1,max(rz)+0.1])
title('双极性归零码','fontsize',12)
xlabel('t(ms)','fontsize',12)
ylabel('rz(t)','fontsize',12)
grid on
subplot(2,2,3);plot(f,EP1)
axis([-5,5,-0.1,1.2])
title('双极性不归零码功率谱密度图','fontsize',12)
xlabel('f(khz)','fontsize',12)
ylabel('P1(f)','fontsize',12)
grid on
subplot(2,2,4);plot(f,EP2)
axis([-5,5,-0.01,0.3])
title('双极性归零码功率谱密度图','fontsize',12)
xlabel('f(khz)','fontsize',12)
ylabel('P2(f)','fontsize',12)
grid on
%将时域信号作傅里叶变换到频域，x必须是二阶矩阵，dt是信号的时域分辨率
function X=t2f(x,dt)
X=fftshift(fft(x))*dt;
end

四、实验结果

图1 双极性二进制信号波形的MATLAB仿真结果

图2 单极性二进制信号波形的MATLAB仿真结果

        如需要完整代码和实验报告，自行付积分查看，连接如下：

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