fc = 10e3; fs = 100e3; t = 0:1/fs:1-1/fs; Ac = 1; carrier = Ac * cos(2*pi*fc*t);

这段代码是用 MATLAB 实现了一个频率为 10kHz，振幅为 1 的载波信号。其中 fs 为采样率，t 为时间向量。采样率为 100kHz，意味着每秒钟会对信号进行 100000 次采样，t 变量中每个元素对应的时间间隔为 1/100000 秒。carrier 变量表示的是一个余弦波，其频率为 fc。可以将其视为一种基本的模拟调制方式，即正交振幅调制（QAM），用于数字通信中。

相关问题

fc fc = 10e3; fs = 100e3; t = 0:1/fs:1-1/fs; Ac = 1; carrier = Ac * cos(2*pi*fc*t); fm = 1e3; Am = 0.5;

以上代码定义了一个调频信号，其中：

- `fc` 为载波频率，设为10kHz
- `fs` 为采样频率，设为100kHz
- `t` 为时间轴，从0开始，采样间隔为1/fs，采样时长为1秒
- `Ac` 为载波幅度，设为1
- `carrier` 为载波信号，采用正弦波，频率为fc，幅度为Ac
- `fm` 为调制信号频率，设为1kHz
- `Am` 为调制信号幅度，设为0.5

接下来需要将调制信号和载波信号进行调制操作，产生一个调制后的信号。具体可以使用如下代码实现：

modulated_signal = Ac * cos(2*pi*fc*t + 2*pi*Am/fm*sin(2*pi*fm*t));

这里使用了余弦调制，其中 `2*pi*Am/fm*sin(2*pi*fm*t)` 表示调制信号，通过 `cos(2*pi*fc*t + 2*pi*Am/fm*sin(2*pi*fm*t))` 将其调制到载波上。最终得到的 `modulated_signal` 即为调制后的信号。

用matlab产生独立等概的二进制信源， 1、画出OOK信号波形和功率谱； 2、画出2PSK信号波形和功率谱； 3、画出2FSK信号波形和功率谱（设频差远大于码元速率）。给出上述问题的完整matlab代码并且写好注释

### 回答1：
您好，下面是用 Matlab 生成独立等概的二进制信源的代码示例。

首先，需要使用 rand 函数生成一个随机的二进制信源序列，然后将其转换为 OOK 信号、2PSK 信号和 2FSK 信号。

其次，使用 Matlab 的绘图函数（如 plot 函数）绘制信号波形，并使用 pwelch 函数计算信号的功率谱。

最后，将代码添加注释，以便了解代码的作用。

以下是代码示例：

% 生成独立等概的二进制信源序列
M = 2;  % 信号的符号数
numBits = 1000;  % 信源序列的位数
data = randi([0 1], numBits, 1);  % 生成随机二进制信源序列

% 转换为 OOK 信号
fc = 10e3;  % 载波频率
Fs = 100e3;  % 采样频率
Ts = 1/Fs;  % 采样间隔
t = 0:Ts:numBits*Ts-Ts;  % 时间向量
s = pammod(data, M, fc, Fs);  % 转换为 OOK 信号

% 绘制 OOK 信号波形
figure;
plot(t, s);
xlabel('时间 (s)');
ylabel('幅度');
title('OOK 信号波形');

% 计算 OOK 信号功率谱
[Pxx, f] = pwelch(s, [], [], [], Fs);

% 绘制 OOK 信号功率谱
figure;
plot(f, 10*log10(Pxx));
xlabel('频率 (Hz)');
ylabel('功率谱 (dB)');
title('OOK 信号功率谱');
  

### 回答2：
以下是使用MATLAB生成独立等概的二进制信源，并绘制OOK信号波形和功率谱的代码及注释：

% 步骤1：生成二进制信源
N = 1000; % 信源长度
binary_source = randi([0 1], N, 1); % 生成N个随机的二进制序列

% 步骤2：生成OOK信号波形
Tb = 1; % 码元时间
Fs = 1000; % 采样率
t = 0:1/Fs:(N*Tb - 1/Fs); % 时间轴
OOK_signal = kron(binary_source, ones(Fs*Tb, 1)); % 将每个二进制码元扩展成Fs*Tb个采样点

% 步骤3：绘制OOK信号波形
figure;
subplot(2,1,1);
plot(t, OOK_signal);
xlabel('时间');
ylabel('幅度');
title('OOK信号波形');

% 步骤4：绘制OOK信号功率谱
Fs_ook = 10000; % 更高的采样率以获得更好的频谱分辨率
N_ook = length(OOK_signal);
f_ook = (-Fs_ook/2):(Fs_ook/N_ook):(Fs_ook/2 - 1);
power_spectrum_ook = abs(fftshift(fft(OOK_signal, N_ook))) .^2 / N_ook;
subplot(2,1,2);
plot(f_ook, 10*log10(power_spectrum_ook));
xlim([-Fs_ook/2 Fs_ook/2]);
xlabel('频率');
ylabel('功率谱密度（dB）');
title('OOK信号功率谱');



以下是绘制2PSK信号波形和功率谱的代码及注释：

% 步骤1：生成二进制信源
N = 1000; % 信源长度
binary_source = randi([0 1], N, 1); % 生成N个随机的二进制序列

% 步骤2：生成2PSK信号波形
Tb = 1; % 码元时间
Fs = 1000; % 采样率
t = 0:1/Fs:(N*Tb - 1/Fs); % 时间轴
carrier_frequency = 5; % 载波频率
carrier_signal = cos(2*pi*carrier_frequency*t); % 载波信号
PSK_signal = sqrt(2/Tb) * kron(binary_source - 0.5, ones(Fs*Tb, 1)) .* carrier_signal; % 构建2PSK信号

% 步骤3：绘制2PSK信号波形
figure;
subplot(2,1,1);
plot(t, PSK_signal);
xlabel('时间');
ylabel('幅度');
title('2PSK信号波形');

% 步骤4：绘制2PSK信号功率谱
Fs_psk = 10000; % 更高的采样率以获得更好的频谱分辨率
N_psk = length(PSK_signal);
f_psk = (-Fs_psk/2):(Fs_psk/N_psk):(Fs_psk/2 - 1);
power_spectrum_psk = abs(fftshift(fft(PSK_signal, N_psk))) .^2 / N_psk;
subplot(2,1,2);
plot(f_psk, 10*log10(power_spectrum_psk));
xlim([-10 10]);
xlabel('频率');
ylabel('功率谱密度（dB）');
title('2PSK信号功率谱');



以下是绘制2FSK信号波形和功率谱的代码及注释：

% 步骤1：生成二进制信源
N = 1000; % 信源长度
binary_source = randi([0 1], N, 1); % 生成N个随机的二进制序列

% 步骤2：生成2FSK信号波形
Tb = 1; % 码元时间
Fs = 1000; % 采样率
t = 0:1/Fs:(N*Tb - 1/Fs); % 时间轴
f1 = 10; % 第一个频率
f2 = 20; % 第二个频率
FSK_signal = cos(2*pi*f1*t + (binary_source-0.5)*pi) + cos(2*pi*f2*t + (binary_source-0.5)*pi); % 构建2FSK信号

% 步骤3：绘制2FSK信号波形
figure;
subplot(2,1,1);
plot(t, FSK_signal);
xlabel('时间');
ylabel('幅度');
title('2FSK信号波形');

% 步骤4：绘制2FSK信号功率谱
Fs_fsk = 10000; % 更高的采样率以获得更好的频谱分辨率
N_fsk = length(FSK_signal);
f_fsk = (-Fs_fsk/2):(Fs_fsk/N_fsk):(Fs_fsk/2 - 1);
power_spectrum_fsk = abs(fftshift(fft(FSK_signal, N_fsk))) .^2 / N_fsk;
subplot(2,1,2);
plot(f_fsk, 10*log10(power_spectrum_fsk));
xlim([-30 30]);
xlabel('频率');
ylabel('功率谱密度（dB）');
title('2FSK信号功率谱');  

### 回答3：
下面是用MATLAB生成独立等概的二进制信源并绘制信号波形和功率谱的完整代码：

% 生成随机独立等概二进制序列
N = 1000; % 信源序列长度
source = randi([0,1],1,N);

% 1、绘制OOK信号波形和功率谱
fs = 1000; % 采样率
Ts = 1/fs; % 采样时间间隔
duration = N*Ts; % 信号持续时间

t = 0:Ts:duration-Ts; % 时间序列
A = 1; % 调制幅度
OOK_signal = source.*A; % OOK调制信号

figure;
subplot(2,1,1);
plot(t,OOK_signal);
xlabel('时间');
ylabel('幅度');
title('OOK信号波形');

subplot(2,1,2);
f = linspace(-fs/2,fs/2,length(t)); % 频率序列
OOK_power_spectrum = abs(fftshift(fft(OOK_signal))).^2/(fs*length(t));
plot(f,OOK_power_spectrum);
xlabel('频率');
ylabel('功率谱');
title('OOK信号功率谱');

% 2、绘制2PSK信号波形和功率谱
fc = 100; % 载波频率

% 2PSK调制信号
psk_signal = sqrt(2/Ts)*cos(2*pi*fc*t + pi*source);

figure;
subplot(2,1,1);
plot(t,psk_signal);
xlabel('时间');
ylabel('幅度');
title('2PSK信号波形');

subplot(2,1,2);
psk_power_spectrum = abs(fftshift(fft(psk_signal))).^2/(fs*length(t));
plot(f,psk_power_spectrum);
xlabel('频率');
ylabel('功率谱');
title('2PSK信号功率谱');

% 3、绘制2FSK信号波形和功率谱
f1 = 200; % 第一种频率
f2 = 400; % 第二种频率
fsk_signal = sqrt(2/Ts)*(cos(2*pi*f1*t)+source.*(cos(2*pi*f2*t)-cos(2*pi*f1*t)));

figure;
subplot(2,1,1);
plot(t,fsk_signal);
xlabel('时间');
ylabel('幅度');
title('2FSK信号波形');

subplot(2,1,2);
fsk_power_spectrum = abs(fftshift(fft(fsk_signal))).^2/(fs*length(t));
plot(f,fsk_power_spectrum);
xlabel('频率');
ylabel('功率谱');
title('2FSK信号功率谱');

这段代码通过randi函数生成了长度为N的随机二进制序列source。然后根据题意，分别绘制了OOK、2PSK和2FSK三种调制方式的信号波形和功率谱。

在绘制OOK波形时，遍历时间序列t，在信号源上乘以调制幅度A，得到OOK调制信号OOK_signal。绘制的同时，计算出信号的功率谱OOK_power_spectrum。

对于2PSK的调制信号，使用cos函数产生与二进制序列相乘的调制信号psk_signal。绘制的同时，计算出功率谱psk_power_spectrum。

对于2FSK的调制信号，使用cos函数产生基于两种频率的信号叠加而成的调制信号fsk_signal。绘制的同时，计算出功率谱fsk_power_spectrum。

最后在每个子图中，通过title、xlabel和ylabel函数添加相应的标题和坐标轴标签，使图像更清晰明了。