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数字通信技术实验报告

时间：2024.4.7

实验一：

clear all

[x,fs,bits]=wavread('myheart.wav');

z=sign(x); Max=max(abs(x)); x1=abs(x/Max); Q=2048*x1;

Y=zeros(length(x1),8);

for m=1:length(x)

if Q(m)>128 & Q(m)<20## Y(m,2)=1;

end

if (Q(m)>32 & Q(m)<128) || (Q(m)>512 & Q(m)<2048) Y(m,3)=1;

end

if (Q(m)>16 & Q(m)<31) || (Q(m)>64 & Q(m)<128) || (Q(m)>256 & Q(m)<512) || (Q(m)>1024 & Q(m)<2048) Y(m,4)=1;

end

if z(m)>0 Y(m,1)=1;

elseif z(m)<0 Y(m,1)=0;

end

end

N=zeros(1,length(x1));

for m=1:length(x1)

N(m)=Y(m,2)*4+Y(m,3)*2+Y(m,4)+1;

end

a=[0,16,32,64,128,256,512,1024];

b=[1,1,2,4,8,16,32,64];

for m=1:length(x1)

q=ceil(Q(m)-a(N(m))/b(N(m)));

if q==0 Y(m,(5:8))=[0,0,0,0];

else k=num2str(dec2bin(q-1,4));

Y(m,5)=str2num(k(1));

Y(m,6)=str2num(k(2));

Y(m,7)=str2num(k(3));

Y(m,8)=str2num(k(4));

end

End

实验结果：

Max =0.3906

a =

Columns 1 through 7

0 16 32 64 128 256 512

Column 8

1024

b = 1 1 2 4 8 16 32 64

bits =16

fs =22050

k =111011011

m =168873

q =476

实验二：

RGB=imread('8.jpg');

I=rgb2gray(RGB);

J=dct2(I);

imshow(log(abs(J)),[]),colormap(jet(64)),colorbar

J(abs(J)<10)=0;

K=idct2(J);

figure,imshow(I)

figure,imshow(K,[0 255])

经反变换后的图像：

2.输入DCT进行JPEG图像压缩的代码如下：

RGB=imread('8.jpg');

I=rgb2gray(RGB);

I=im2double(I);

T=dctmtx(8);

B=blkproc(I,[8 8],'P1*x*P2',T,T');

Mask=[ 1 1 1 1 0 0 0 0

1 1 1 0 0 0 0 0

1 1 0 0 0 0 0 0

1 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0];

B2=blkproc(B,[8 8],' P1*x',Mask);

I2= blkproc(B2,[8,8],'P1*x*P2',T',T);

Subplot(1,2,1);

Imshow(I);title('原图像');

Subplot(1,2,2);

Imshow(I2);title('压缩图像');

3.游程编码：

image1=imread('lena.jpg');

imshow(image1);

image2=image1(:);

image2length=length(image2);

for i=1:1:image2length

if image2(i)>=127

image2(i)=255;

else

image2(i)=0;

end

end

image3=reshape(image2,512,512);

figure,imshow(image3);

X=image3(:);

x=1:1:length(X);

figure,plot(x,X(x));

j=1;

image4(1)=1;

for z=1:1:(length(X)-1)

if X(z)==X(z+1)

image4(j)=image4(j)+1;

else

data(j)=X(z);

j=j+1;

image4(j)=1;

end

end

data(j)=X(length(X));

image4length=length(image4);

y=1:1:image4length ;

figure,plot(y,image4(y));

CR=image2length/image4length;

实验三

function code = addfade(modcode,Tf,isperiod,isfade)

%功能：向传输序列modcode叠加衰落性信道的衰落参数k(t)

if(isfade==1)

if(isperiod==1)

a=31;

b=30+10*Tf;

modcode(1,a:b)=0.1*modcode(1,a:b);

end

code=modcode;

else

code=modcode;

end

function bitcoded = channelcoding(sym,G,k)

A=vec2mat(sym,k);%把向量转换成矩阵

U=A*G;

U=mod(U,2);

bitcoded=reshape(U',1,[]);

function bitdecoded = channeldecoding(recode,Etab,Smatrix,H,n,k)

%前向纠错函数，实现纠错功能

row=length(recode)/n;

E=zeros(row,n);

RM=zeros(row,n);%纠错之后的矩阵

R=vec2mat(recode,n);

S=R*H';%伴随矩阵

S=mod(S,2);

for i=1:row

for j=1:2^(n-k)

%查表纠错

if(S(i,:)==Smatrix(j,:))

E(i,:)=Etab(j,:);

RM(i,:)=R(i,:)+E(i,:);

RM(i,:)=mod(RM(i,:),2);

break;

end

end

end

bitdecoded=reshape(RM',1,[]);%转化为比特流

tic

clc

%功能：有无信道编码性能比较

M=2;

%进制

b=log2(M);

%每符号比特数

n=128*10000;%符号数

G=[1 1 1 1 0 0 0;1 0 1 0 1 0 0;0 1 1 0 0 1 0;1 1 0 0 0 0 1];%生成矩阵

H=[1 0 0 1 1 0 1;0 1 0 1 0 1 1;0 0 1 1 1 1 0];

%监督矩阵

Etab=[0 0 0 0 0 0 0;0 0 0 0 0 0 1;

0 0 0 0 0 1 0;0 0 0 0 1 0 0;

0 0 0 1 0 0 0;0 0 1 0 0 0 0;

0 1 0 0 0 0 0;1 0 0 0 0 0 0];

%错误图样

Smatrix=Etab*H';

%对应的伴随式

sym=randint(n,1,M);

sym=de2bi(sym,'left-msb');

bitcoded=channelcoding(sym,G,4);

modbit=pskmod(bitcoded,M);

%在传输序列modbit加入AWGN噪声

snr=0:0.2:15;%噪声为0到15d

L=length(snr)

%模拟信源编码

%信道编码，（7,4）码

ser=zeros(1,L);

ser2=zeros(1,L);

for k=1:L

y=awgn(modbit,10*log10(b)+snr(k),'measured');

zsym=pskdemod(y,M);

%复数解调

zbit=de2bi(zsym,'left-msb');

recode=reshape(zbit',1,[]);

Rstream=recode;

err=(Rstream~=bitcoded);

errnum=sum(err);

ser(k)=log10(errnum/length(bitcoded));

%纠错

bitdecoded=channeldecoding(Rstream,Etab,Smatrix,H,7,4);

err=(bitdecoded~=bitcoded);

errbits=sum(err);

ser2(k)=log10(errbits/(length(bitcoded)));

end

plot(snr,ser,'b-*')

hold on

plot(snr,ser2,'r-o')

grid on

legend('没有信道编码','信道编码');

xlabel('Eb/No(dB)');

ylabel('SER');

title('2PSK有无信道编码性能比较');

toc

%

clc;

clear;

close all;

n=10000;

b=randint(1,n);

f1=1;f2=2;

t=0:1/30:1-1/30;

%ASK

sa1=sin(2*pi*f1*t);

E1=sum(sa1.^2);

sa1=sa1/sqrt(E1); %unit energy

sa0=0*sa1;

%FSK

sf0=sin(2*pi*f1*t);

E=sum(sf0.^2);

sf0=sf0/sqrt(E);

sf1=sin(2*pi*f2*t);

E=sum(sf1.^2);

sf1=sf1/sqrt(E);

%PSK

sp0=-sin(2*pi*f1*t)/sqrt(E1);

sp1=sin(2*pi*f1*t)/sqrt(E1);

%调制

ask=[];psk=[];fsk=[];

for i=1:n

if b(i)==1

ask=[ask sa1];

psk=[psk sp1];

fsk=[fsk sf1];

else

ask=[ask sa0];

psk=[psk sp0];

fsk=[fsk sf0];

end

end

figure(1)

subplot(411)

stairs(0:10,[b(1:10) b(10)],'linewidth',1.5)

axis([0 10 -0.5 1.5])

title('Message Bits');grid on

subplot(412)

tb=0:1/30:10-1/30;

plot(tb, ask(1:10*30),'b','linewidth',1.5)

title('ASK Modulation');grid on

subplot(413)

plot(tb, fsk(1:10*30),'r','linewidth',1.5)

title('FSK Modulation');grid on

subplot(414)

plot(tb, psk(1:10*30),'k','linewidth',1.5)

title('PSK Modulation');grid on

xlabel('Time');ylabel('Amplitude')

%AWGN

for snr=0:30

askn=awgn(ask,snr);

pskn=awgn(psk,snr);

fskn=awgn(fsk,snr);

%DETECTION

A=[];F=[];P=[];

for i=1:n

%ASK Detection

if sum(sa1.*askn(1+30*(i-1):30*i))>0.5

A=[A 1];

else

A=[A 0];

end

%FSK Detection

if sum(sf1.*fskn(1+30*(i-1):30*i))>0.5

F=[F 1];

else

F=[F 0];

end

%PSK Detection

if sum(sp1.*pskn(1+30*(i-1):30*i))>0

P=[P 1];

else

P=[P 0];

end

end

%BER

errA=0;errF=0; errP=0;

for i=1:n

if A(i)==b(i)

errA=errA;

else

errA=errA+1;

end

if F(i)==b(i)

errF=errF;

else

errF=errF+1;

end

if P(i)==b(i)

errP=errP;

else

errP=errP+1;

end

end

BER_A(snr+1)=errA/n;

BER_F(snr+1)=errF/n;

BER_P(snr+1)=errP/n;

end

figure(2)

subplot(411)

stairs(0:10,[b(1:10) b(10)],'linewidth',1.5)

axis([0 10 -0.5 1.5]);grid on

title('Received signal after AWGN Channel')

subplot(412)

tb=0:1/30:10-1/30;

plot(tb, askn(1:10*30),'b','linewidth',1.5)

title('Received ASK signal');grid on

subplot(413)

plot(tb, fskn(1:10*30),'r','linewidth',1.5)

title('Received FSK signal');grid on

subplot(414)

plot(tb, pskn(1:10*30),'k','linewidth',1.5)

title('Received PSK signal');grid on

figure(3)

semilogy(0:30,BER_A, 'b','linewidth',2)

title('BER Vs SNR')

grid on;

hold on

semilogy(0:30,BER_F,'r','linewidth',2)

semilogy(0:30,BER_P, 'k','linewidth',2)

xlabel('Eo/No(dB)')

ylabel('BER')

hold off

legend('ASK','FSK','PSK');

实验四

clc

clear

%Generationofbitpattern

s=round(rand(1,25));

signal=[];

%Generating20bits

carrier=[];

t=[0:2*pi/119:2*pi];

for k=1:25

%Creating60samplesforonecosine

if s(1,k)==0

sig=-ones(1,120);

%120minusonesforbit0

%120onesforbit1

else

sig=ones(1,120);

end

c=cos(t);

carrier=[carrier c];

signal=[signal sig];

end

subplot(4,1,1);

plot(signal);

axis([-100 3100 -1.5 1.5]);

title('\bf\it Original Bit Sequence');

%BPSKModulationofthesignal

bpsk_sig=signal.*carrier;

subplot(4,1,2);

%Modulatingthesignal

plot(bpsk_sig)

axis([-100 3100 -1.5 1.5]);

title('\bf\it BPSK Modulated Signal');

%Preparationof6newcarrierfrequencies

t1=[0:2*pi/9:2*pi];

t2=[0:2*pi/19:2*pi];

t3=[0:2*pi/29:2*pi];

t4=[0:2*pi/39:2*pi];

t5=[0:2*pi/59:2*pi];

t6=[0:2*pi/119:2*pi];

c1=cos(t1);

c1=[c1 c1 c1 c1 c1 c1 c1 c1 c1 c1 c1 c1];

c2=cos(t2);

c2=[c2 c2 c2 c2 c2 c2];

c3=cos(t3);

c3=[c3 c3 c3 c3];

c4=cos(t4);

c4=[c4 c4 c4];

c5=cos(t5);

c5=[c5 c5];

c6=cos(t6);

%Randomfrequencyhoppstoformaspreadsignal

spread_signal=[];

for n=1:25

c=randint(1,1,[1 6]);

switch(c)

case(1)

spread_signal=[spread_signal c1];

case(2)

spread_signal=[spread_signal c2];

case(3)

spread_signal=[spread_signal c3];

case(4)

spread_signal=[spread_signal c4];

case(5)

spread_signal=[spread_signal c5];

case(6)

spread_signal=[spread_signal c6];

end

end

subplot(4,1,3)

plot([1:3000],spread_signal);

axis([-100 3100 -1.5 1.5]);

title('\bf\it Spread Signal with 6 frequencies');

%SpreadingBPSKSignalintowiderbandwithtotalof12frequencies

freq_hopped_sig=bpsk_sig.*spread_signal;

subplot(4,1,4)

plot([1:3000],freq_hopped_sig);

axis([-100 3100 -1.5 1.5]);

title('\bf\it Frequency Hopped Spread Spectrum Signal');

%ExpressingtheFFTs

figure,subplot(2,1,1)

plot([1:3000],freq_hopped_sig);

axis([-100 3100 -1.5 1.5]);

title('\bf\it Frequency Hopped Spread Spectrum signal and its FFT');

subplot(2,1,2);

plot([1:3000],abs(fft(freq_hopped_sig)));

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