基于matlab的QPSK仿真設(shè)計(jì)報(bào)告

1、西南科技大學(xué)專業(yè)方向設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱： 通信工程專業(yè)方向設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)名稱： 基于matlab的qpsk仿真 22方 向 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書學(xué)生班級(jí)： 通信0903 學(xué)生姓名： 李孟嬌 學(xué)號(hào)： 20095999 設(shè)計(jì)名稱： 基于matlab的qpsk仿真 起止日期： 2012.11.202012.12.20 指導(dǎo)教師： 胡榮春 設(shè)計(jì)要求：1.構(gòu)建一個(gè)理想信道基本qpsk仿真系統(tǒng),要求仿真結(jié)果有a. 基帶輸入波形及其功率譜 b. qpsk信號(hào)及其功率譜 c. qpsk信號(hào)星座圖2.構(gòu)建一個(gè)在awgn（高斯白噪聲）信道條件下的qpsk仿真系統(tǒng)，要求仿真結(jié)果有a. qpsk信號(hào)及其功率譜 b. qpsk

2、信號(hào)星座圖c. 高斯白噪聲信道條件下的誤碼性能以及高斯白噪聲的理論曲線，要求所有誤碼性能曲線在同一坐標(biāo)比例下繪制3 構(gòu)建一個(gè)先經(jīng)過rayleigh（瑞利衰落信道），再通過awgn（高斯白噪聲）信道條件下的條件下的qpsk仿真系統(tǒng)，要求仿真結(jié)果有a. qpsk信號(hào)及其功率譜 b. 通過瑞利衰落信道之前和之后的信號(hào)星座圖，前后進(jìn)行比較c. 在瑞利衰落信道和在高斯白噪聲條件下的誤碼性能曲線，并和2.c中所要求的誤碼性能曲線在同一坐標(biāo)比例下繪制方 向 設(shè) 計(jì) 學(xué) 生 日 志時(shí)間設(shè)計(jì)內(nèi)容2012.12.1查閱相關(guān)資料，理解要求，確定方案2012.12.3設(shè)計(jì)總體方案2012.12.5根據(jù)要求模塊化編寫程

3、序2012.12.6整理程序，并進(jìn)行調(diào)試2012.12.7檢查各項(xiàng)指標(biāo)是否符合要求，并進(jìn)行分析結(jié)果2012.12.9書寫程序設(shè)計(jì)報(bào)告2012.12.10準(zhǔn)備答辯課 程 設(shè) 計(jì) 評(píng) 語 表指導(dǎo)教師評(píng)語：成績： 指導(dǎo)教師： 年 月 日基于matlab的qpsk仿真設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)一、 摘要本次方向設(shè)計(jì)根據(jù)當(dāng)今現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展，對(duì)qpsk信號(hào)的工作原理進(jìn)行了仿真分析。并結(jié)合調(diào)制解調(diào)的基本性能和通信原理的基礎(chǔ)知識(shí)，利用matlab 仿真工具設(shè)計(jì)出一個(gè)qpsk仿真程序，以衡量qpsk在理想信道、高斯白噪聲信道和先通過瑞利衰落信道再通過高斯信道三種方式的調(diào)制解調(diào)得到的功率譜密度、噪聲曲線、星座圖及誤碼性能,并

4、對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行了分析。關(guān)鍵字：matlab仿真；qpsk調(diào)制；qpsk解調(diào)；誤碼率；信噪比based on the modern communication technology, design of oriented major has implemented a simulated analysis in regard to the principle of qpsk signal. associating with the performance of design of oriented major and underpinning communication knowledge, a

5、 qpsk simulate program was implemented and analysed in the aim of measuring its power spectral density, curve of noise, constellation and bit error performance under ideal channel, white gaussian noise channel and via rayleigh fading channel and white gaussian noise channel respectively。key words：ma

6、tlab simulate; qpsk modulation; qpsk demodulation; error rate; signal to noise ratio二、設(shè)計(jì)目的和意義近年來，軟件無線電作為解決通信體制兼容性問題的重要方法受到各方面的注意。它的中心思想是在通用的硬件平臺(tái)上，用軟件來實(shí)現(xiàn)各種功能，包括調(diào)制解調(diào)類型、數(shù)據(jù)格式、通信協(xié)議等。通過軟件的增加、修改或升級(jí)就可以實(shí)現(xiàn)新的功能，充分體現(xiàn)了體制的靈活性、可擴(kuò)展性等。其中軟件的增加、高頻譜效率的調(diào)制解調(diào)模塊是移動(dòng)通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，它的軟件化也是實(shí)現(xiàn)軟件無線電的重要環(huán)節(jié)。通過完成設(shè)計(jì)內(nèi)容， 復(fù)習(xí)qpsk調(diào)制解調(diào)的基本原理，同時(shí)也

7、要復(fù)習(xí)通信系統(tǒng)的主要組成部分，了解調(diào)制解調(diào)方式中最基礎(chǔ)的方法。了解qpsk的實(shí)現(xiàn)方法及數(shù)學(xué)原理。并對(duì)“通信”這個(gè)概念有個(gè)整體的理解，學(xué)習(xí)數(shù)字調(diào)制中誤碼率測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)及計(jì)算方法。同時(shí)還要復(fù)習(xí)隨機(jī)信號(hào)中時(shí)域用自相關(guān)函數(shù)，頻域用功率譜密度來描述平穩(wěn)隨機(jī)過程的特性等基礎(chǔ)知識(shí)，來理解高斯信道中噪聲的表示方法，以便在編程中使用。 理解qpsk調(diào)制解調(diào)的基本原理，并使用matlab編程實(shí)現(xiàn)qpsk信號(hào)在高斯信道和瑞利衰落信道下傳輸，以及該方式的誤碼率測(cè)試。復(fù)習(xí)matlab編程的基礎(chǔ)知識(shí)和編程的常用算法以及使用matlab仿真系統(tǒng)的注意事項(xiàng)，并鍛煉自己的編程能力，通過編程完成qpsk調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的仿真，以及誤碼

8、率測(cè)試，并得出響應(yīng)波形。在完成要求任務(wù)的條件下，嘗試優(yōu)化程序。三、 設(shè)計(jì)原理四相相移鍵控信號(hào)簡稱“qpsk”。它分為絕對(duì)相移和相對(duì)相移兩種。由于絕對(duì)相移方式存在相位模糊問題，所以在實(shí)際中主要采用相對(duì)移相方式qdpsk。它具有一系列獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于無線通信中，成為現(xiàn)代通信中一種十分重要的調(diào)制解調(diào)方式。在數(shù)字信號(hào)的調(diào)制方式中qpsk四相移鍵控是目前最常用的一種衛(wèi)星數(shù)字信號(hào)調(diào)制方式,它具有較高的頻譜利用率、較強(qiáng)的抗干擾性、在電路上實(shí)現(xiàn)也較為簡單。數(shù)字相位調(diào)制psk是角度調(diào)制、恒定幅度數(shù)字調(diào)制的一種方式，通過改變發(fā)送波的相位來實(shí)現(xiàn)，除了其輸入信號(hào)是數(shù)字信號(hào)以及輸出的相位受限制以外，psk

9、與傳統(tǒng)的相位調(diào)制相似。qpsk信號(hào)的正弦載波有4個(gè)可能的離散相位狀態(tài)，每個(gè)載波相位攜帶2個(gè)二進(jìn)制信號(hào)。qpsk利用載波的四種不同相位來表征數(shù)字信息。因此，對(duì)于輸入的二進(jìn)制數(shù)字序列應(yīng)該進(jìn)行分組，將每兩個(gè)比特編為一組；然后用四種不同的載波相位去表征它們。例如，若輸入二進(jìn)制數(shù)字信息序列為10110100，則可將它們分成10,11,01,00，然后用四種不同的相位來分別表示它們。由于每一種載波相位代表2個(gè)比特信息，故每個(gè)四進(jìn)制碼元又被稱為雙比特碼。四相相移調(diào)制是利用載波的四種不同相位差來表征輸入的數(shù)字信息，是四進(jìn)制移相鍵控。qpsk是在m=4時(shí)的調(diào)相技術(shù)，它規(guī)定了四種載波相位，分別為45，135，22

10、5，315，調(diào)制器輸入的數(shù)據(jù)是二進(jìn)制數(shù)字序列，為了能和四進(jìn)制的載波相位配合起來，則需要把二進(jìn)制數(shù)據(jù)變換為四進(jìn)制數(shù)據(jù)，這就是說需要把二進(jìn)制數(shù)字序列中每兩個(gè)比特分成一組，共有四種組合，即00，01，10，11，其中每一組稱為雙比特碼元。每一個(gè)雙比特碼元是由兩位二進(jìn)制信息比特組成，它們分別代表四進(jìn)制四個(gè)符號(hào)中的一個(gè)符號(hào)。qpsk中每次調(diào)制可傳輸2個(gè)信息比特，這些信息比特是通過載波的四種相位來傳遞的。解調(diào)器根據(jù)星座圖及接收到的載波信號(hào)的相位來判斷發(fā)送端發(fā)送的信息比特。數(shù)字調(diào)制用“星座圖”來描述，星座圖中定義了一種調(diào)制技術(shù)的兩個(gè)基本參數(shù)：（1）信號(hào)分布；（2）與調(diào)制數(shù)字比特之間的映射關(guān)系。星座圖中規(guī)定了

11、星座點(diǎn)與傳輸比特間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這種關(guān)系稱為“映射”，一種調(diào)制技術(shù)的特性可由信號(hào)分布和映射完全定義，即可由星座圖來完全定義。同時(shí)qpsk信號(hào)可以看作兩個(gè)載波正交2psk信號(hào)的合成，下圖表示qpsk正交調(diào)制器。圖1、qpsk調(diào)制系統(tǒng)原理圖由qpsk信號(hào)的調(diào)制可知，對(duì)它的解調(diào)可以采用與2psk信號(hào)類似的解調(diào)方法進(jìn)行解調(diào)。解調(diào)原理圖如下所示，同相支路和正交支路分別采用相干解調(diào)方式解調(diào)，得到和，經(jīng)過抽樣判決和并/串交換器，將上下支路得到的并行數(shù)據(jù)恢復(fù)成串行數(shù)據(jù)。原理分析：基本原理及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)連續(xù)相位qpsk可表示為sqpsk（t）=acos2fct+t其中，t為隨時(shí)間連續(xù)變化的相位，fc為未調(diào)載波頻率，a

12、為已調(diào)信號(hào)幅度，由2fsk信號(hào)正交條件可知，最小頻差為f=f2-f1=12ts=12tb這里f1，f2分別為2fsk信號(hào)的兩個(gè)頻率，ts為信號(hào)碼元間隔，tb為二進(jìn)制信息的間隔。此時(shí)有fc=1/2(f1+f2)t=2ft2+(0) qpsk與二進(jìn)制psk一樣，傳輸信號(hào)包含的信息都存在于相位中。的別的載波相位取四個(gè)等間隔值之一，如/4, 3/4,5/4,和7/4。相應(yīng)的，可將發(fā)射信號(hào)定義為si(t)2etcos2ft+(2i-1)/40 其中，i1，2，2，4；e為發(fā)射信號(hào)的每個(gè)符號(hào)的能量，t為符號(hào)持續(xù)時(shí)間，載波頻率f等于nc/t，nc為固定整數(shù)。每一個(gè)可能的相位值對(duì)應(yīng)于一個(gè)特定的二位組。例如，可

13、用前述的一組相位值來表示格雷碼的一組二位組：10，00，01，11。下面介紹qpsk信號(hào)的產(chǎn)生和檢測(cè)。如果a為典型的qpsk發(fā)射機(jī)框圖。輸入的二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列首先被不歸零（nrz）電平編碼轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為極性形式，即負(fù)號(hào)1和0分別用和表示。接著，該二進(jìn)制波形被分接器分成兩個(gè)分別由輸入序列的奇數(shù)位偶數(shù)位組成的彼此獨(dú)立的二進(jìn)制波形，這兩個(gè)二進(jìn)制波形分別用a1（t），和a2（t）表示。容易注意到，在任何一信號(hào)時(shí)間間隔內(nèi)a1（t），和a2（t）的幅度恰好分別等于si1和 si2，即由發(fā)送的二位組決定。這兩個(gè)二進(jìn)制波形a1（t），和a2（t）被用來調(diào)制一對(duì)正交載波或者說正交基本函數(shù)：1（t），2（t）。這樣就

14、得到一對(duì)二進(jìn)制psk信號(hào)。1（t）和2（t）的正交性使這兩個(gè)信號(hào)可以被獨(dú)立地檢測(cè)。最后，將這兩個(gè)二進(jìn)制psk信號(hào)相加，從而得期望的qpsk。 圖2、qpsk解調(diào)系統(tǒng)原理圖四、 詳細(xì)設(shè)計(jì)步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.構(gòu)建一個(gè)理想信道基本qpsk仿真系統(tǒng),要求仿真結(jié)果有a.基帶輸入波形及其功率譜 b. qpsk信號(hào)及其功率譜 c. qpsk信號(hào)星座圖 2.構(gòu)建一個(gè)在awgn（高斯白噪聲）信道條件下的qpsk仿真系統(tǒng)，要求仿真結(jié)果有a. qpsk信號(hào)及其功率譜 b. qpsk信號(hào)星座圖c. 高斯白噪聲信道條件下的誤碼性能以及高斯白噪聲的理論曲線，要求所有誤碼性能曲線在同一坐標(biāo)比例下繪制3構(gòu)建一個(gè)先經(jīng)過raylei

15、gh（瑞利衰落信道），再通過awgn（高斯白噪聲）信道條件下的條件下的qpsk仿真系統(tǒng)，要求仿真結(jié)果有a. qpsk信號(hào)及其功率譜 b. 通過瑞利衰落信道之前和之后的信號(hào)星座圖，前后進(jìn)行比較c. 在瑞利衰落信道和在高斯白噪聲條件下的誤碼性能曲線，并和2.c中所要求的誤碼性能曲線在同一坐標(biāo)比例下繪制qpsk調(diào)制的實(shí)現(xiàn)：qpsk的調(diào)制部分由電平變換，串/并變換，相乘器與相加器組成。將把原始信號(hào)按1-1,0-1變換，之后再進(jìn)行穿并變換。由于輸入的串行的二進(jìn)制信號(hào)，要對(duì)其進(jìn)行qpsk調(diào)制，要完成的就是把串行信號(hào)變換成并行信號(hào)。信號(hào)通過平衡調(diào)制，在這里可以當(dāng)作一個(gè)乘法器來進(jìn)行處理。再把兩路信號(hào)通過加法器

16、疊加起來則是原信號(hào)經(jīng)調(diào)制后的輸出波形。qpsk解調(diào)的實(shí)現(xiàn)：qpsk的解調(diào)部分由相乘器，低通濾波器，抽樣判決，并/串變換組成。在解調(diào)qpsk的時(shí)候，首先會(huì)將受到的信號(hào)分為相同的兩路在將這兩路信號(hào)分別經(jīng)過乘法器得到出去的信號(hào)波形。抽樣判決時(shí)，首先要確定門限值，即如果該抽樣值大于等于門限值，則為1，否則為0。實(shí)現(xiàn)串/并變換時(shí)，是將原數(shù)組的奇數(shù)位賦予數(shù)組a，偶數(shù)位賦予數(shù)組b。實(shí)驗(yàn)工具：matlabmatlab是一套功能強(qiáng)大的工程技術(shù)數(shù)值運(yùn)算和系統(tǒng)仿真軟件，它具有數(shù)值運(yùn)算和系統(tǒng)仿真軟件，它具有數(shù)值分析、矩陣運(yùn)算、數(shù)字信號(hào)處理、仿真建模、系統(tǒng)控制盒優(yōu)化等功能。matlab的編程功能簡單，并且很容易擴(kuò)展和創(chuàng)

17、造新的命令與函數(shù)。隨著通信系統(tǒng)復(fù)雜性的增加，傳統(tǒng)的手工分析與電路板試驗(yàn)等分析設(shè)計(jì)方法已經(jīng)不能適應(yīng)發(fā)展的需要，通信系統(tǒng)計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)日益顯示出其巨大的優(yōu)越性。計(jì)算機(jī)仿真是根據(jù)被研究的真實(shí)系統(tǒng)的模型，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的一種方法。它具有利用模型進(jìn)行仿真的一系列優(yōu)點(diǎn)，如費(fèi)用低易于進(jìn)行真實(shí)系統(tǒng)難于實(shí)現(xiàn)的各種試驗(yàn)，以及易于實(shí)現(xiàn)完全相同條件下的重復(fù)試驗(yàn)等。matlab仿真軟件就是分析通信系統(tǒng)常用的工具之一。matlab作為一種功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析和工程計(jì)算高級(jí)語言，已被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)研究和工程設(shè)計(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。其信號(hào)處理工具箱可以解決通信中信號(hào)變換、調(diào)制解調(diào)、濾波、頻譜估計(jì)、線性系統(tǒng)分析等多項(xiàng)

18、功能，并且能夠通過圖形用戶界面顯示結(jié)果。matlab包括許多標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)，每個(gè)函數(shù)都由完成某一特定功能的代碼組成，同時(shí)，matlab也允許用戶自行寫所需的函數(shù)，其擴(kuò)展名為.m，稱為m文件與m函數(shù)。通過流程控制和函數(shù)語句來實(shí)現(xiàn)特定功能，并可利用圖形顯示結(jié)果。matlab主要優(yōu)點(diǎn)有很多，首先編程效率高，它是一種面向科學(xué)與工程計(jì)算的高級(jí)語言，允許用數(shù)學(xué)形式的語言編寫程序。因此，matlab語言也可通俗的稱為演算紙式科學(xué)算法語言由于它編寫簡單，所以編程效率高，易學(xué)易懂。其次，用戶使用方便。matlab語言是一種解釋執(zhí)行的語言，它靈活、方便，其調(diào)試程序手段豐富，調(diào)試速度快，需要學(xué)習(xí)時(shí)間少，擴(kuò)充能力強(qiáng)，mat

19、lab語言有豐富的庫函數(shù)，在進(jìn)行復(fù)制的數(shù)學(xué)運(yùn)算時(shí)可以直接調(diào)用。matlab語句簡單，內(nèi)涵豐富，它有高效方便的矩陣和數(shù)組、運(yùn)算。matlab語言像basic和c語言一樣規(guī)定了矩陣的算術(shù)運(yùn)算符、關(guān)系運(yùn)算符、邏輯運(yùn)算符、條件運(yùn)算符及賦值運(yùn)算符，而且這些運(yùn)算符大部分可以毫無改變地照搬到數(shù)組間的運(yùn)算。程序見附錄五、 設(shè)計(jì)結(jié)果及分析根據(jù)圖1和圖2的流程框圖設(shè)計(jì)仿真程序，得出結(jié)果并且分析如下：5.1、理想信道下的仿真，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示：圖3實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析：如圖上結(jié)果顯示，完成了qpsk信號(hào)在理想信道上的調(diào)制，傳輸，解調(diào)的過程，由于調(diào)制過程中加進(jìn)了載波，因此調(diào)制信號(hào)的功率譜密度會(huì)發(fā)生變化。并且可以看出調(diào)制解調(diào)

20、的結(jié)果沒有誤碼。5.2、高斯信道下的仿真，結(jié)果如圖4、5所示：圖4圖5實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析：由圖4、5可以得到高斯信道下的調(diào)制信號(hào)，高斯噪聲，調(diào)制輸出功率譜密度曲線和qpsk信號(hào)的星座圖。在高斯噪聲的影響下，調(diào)制信號(hào)的波形發(fā)生了明顯的變化，其功率譜密度函數(shù)相對(duì)于圖1中的調(diào)制信號(hào)的功率譜密度只發(fā)生了微小的變化，原因在于高斯噪聲是一個(gè)均值為0的白噪聲，在各個(gè)頻率上其功率是均勻的，因此此結(jié)果是真確的。星座圖反映可接收信號(hào)早高斯噪聲的影響下發(fā)生了誤碼，但是大部分還是保持了原來的特性。5.3先通過瑞利衰落信道再通過高斯信道的仿真。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖6、7、8所示：圖6圖7圖8實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析：由圖7可以得到瑞利衰落信道前

21、后的星座圖，調(diào)制信號(hào)的曲線圖及其功率譜密度。最后圖8顯示的是高斯信道和瑞利衰落信道的誤碼率對(duì)比。由圖可知瑞利衰落信道下的誤碼率比高斯信道下的誤碼率高。至此，仿真實(shí)驗(yàn)就全部完成。六、 總結(jié)由此次仿真實(shí)驗(yàn)可知，由于高斯信道和瑞利信道的影響，波形發(fā)生了明顯的變化，功率譜密度也發(fā)生變化，星座圖可反映在噪聲影響下產(chǎn)生的誤碼。從仿真解調(diào)前與調(diào)制后的圖對(duì)比可知仿真正確。通過圖8可知瑞利信道下的誤碼率和誤比特率明顯高于高斯信道，并與理論值基本符合。隨著通信事業(yè)的發(fā)展，通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也會(huì)越來越復(fù)雜，通過計(jì)算機(jī)的仿真，可以大大地降低通信過程實(shí)驗(yàn)成本。本文設(shè)計(jì)出一個(gè)qpsk仿真模型，以衡量qpsk在理想信道，高斯白

22、噪聲信道，以及先通過瑞利再通過高斯信道的性能，通過仿真，可以更好地了解qpsk系統(tǒng)的工作原理，而且為硬件的研制提供一定的參考作用。七、 體會(huì)這次的通信專業(yè)方向設(shè)計(jì)讓我把通信原理的一些內(nèi)容又重新復(fù)習(xí)了一遍，中間出了很多問題，比如用matlab7.0版本就不能把幾個(gè)圖整合到一起，也就是不能使用subplot函數(shù)，會(huì)出現(xiàn)undefined function or variable hanalysisparammenu的錯(cuò)誤.而我后來又換成了matlab7.8就可以實(shí)現(xiàn)該功能。我把程序發(fā)給老師后老師狠狠的教育了我，不應(yīng)該依靠高版本的優(yōu)化功能把在低版本不能實(shí)現(xiàn)的功能強(qiáng)制執(zhí)行，所以我還有很多地方需要學(xué)習(xí)，

23、包括對(duì)誤碼率進(jìn)行計(jì)算的兩個(gè)函數(shù)我也是借鑒的網(wǎng)上的程序。這次方向設(shè)計(jì)讓我學(xué)會(huì)了很多，也認(rèn)識(shí)到了自己還有很多方面的欠缺。八、 參考文獻(xiàn)1 李人厚、張平安.精通matlab，西安交通大學(xué) 1997.32 肖明波，通信系統(tǒng)仿真原理與無線應(yīng)用機(jī)械工業(yè)出版社3 萬永革編著，通信系統(tǒng)仿真原理與無線應(yīng)用，北京科學(xué)出版社4 郭文彬、桑林，通信原理基于matlab的計(jì)算機(jī)仿真，北京郵電大學(xué)出版社，2006.15網(wǎng)上資料附件：主程序：t=1; % 基帶信號(hào)寬度，也就是頻率fc=10/t; % 載波頻率ml=2; % 調(diào)制信號(hào)類型的一個(gè)標(biāo)志位nb=100; % 傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)delta_t=t/200; % 采樣間隔f

24、s=1/delta_t; % 采樣頻率snr=0; % 信噪比t=0:delta_t:nb*t-delta_t; % 限定t的取值范圍n=length(t); % 采樣數(shù) %- 調(diào)制部分% 基帶信號(hào)的產(chǎn)生data=randn(1,nb)0.5; datanrz=data.*2-1; data1=zeros(1,nb/delta_t); for q=1:nb data1(q-1)/delta_t+1:q/delta_t)=datanrz(q); end % 串并轉(zhuǎn)換，將奇偶位數(shù)據(jù)分開idata=datanrz(1:ml:(nb-1); qdata=datanrz(2:ml:nb);% qpsk信

25、號(hào)的調(diào)制ich=zeros(1,nb/delta_t/2); for i=1:nb/2 ich(i-1)/delta_t+1:i/delta_t)=idata(i);endfor ii=1:n/2 a(ii)=sqrt(2/t)*cos(2*pi*fc*t(ii); endidata1=ich.*a; qch=zeros(1,nb/2/delta_t);for j1=1:nb/2 qch(j1-1)/delta_t+1:j1/delta_t)=qdata(j1);endfor jj=1:n/2 b(jj)=sqrt(2/t)*sin(2*pi*fc*t(jj);endqdata1=qch.*b

26、; s=idata1+qdata1; ss=abs(fft(s); %- 瑞利衰落信道和高斯信道% 瑞利衰落信道ray_ich=raylrnd(0.8,1,nb/2/delta_t);ray_qch=raylrnd(0.8,1,nb/2/delta_t);ray_idata=idata1.*ray_ich;ray_qdata=qdata1.*ray_qch;ray_s=ray_idata+ray_qdata;% 高斯信道 s1=awgn(s,snr); s11=abs(fft(s1); s111=s1-s; awgn_s=awgn(ray_s,snr); % 通過高斯信道再通過瑞利衰落信道%-

27、 qpsk 解調(diào)部分% 解調(diào)部分（高斯信道）idata2=s1.*a; qdata2=s1.*b; idata3=zeros(1,nb/2); qdata3=zeros(1,nb/2);% 抽樣判決的過程，與0作比較，data=0,則置1，否則置0for n=1:nb/2 if sum(idata2(n-1)/delta_t+1:n/delta_t)=0 idata3(n)=1; else idata3(n)=0; end if sum(qdata2(n-1)/delta_t+1:n/delta_t)=0 qdata3(n)=1; else qdata3(n)=0; endend % 為了顯示

28、星座圖,將信號(hào)進(jìn)行處理idata4=zeros(1,nb/2);qdata4=zeros(1,nb/2);for n=1:nb/2 awgn_ichsum(n)=sum(idata2(n-1)/delta_t+1:n/delta_t)*delta_t; if awgn_ichsum(n)=0 idata4(n)=1; else idata4(n)=0; end awgn_qchsum(n)=sum(qdata2(n-1)/delta_t+1:n/delta_t)*delta_t; if awgn_qchsum(n)=0 qdata4(n)=1; else qdata4(n)=0; endend

29、% 將判決之后的數(shù)據(jù)存放進(jìn)數(shù)組demodata=zeros(1,nb);demodata(1:ml:(nb-1)=idata3; demodata(2:ml:nb)=qdata3; %為了顯示，將它變成波形信號(hào)（即傳輸一個(gè)1代表單位寬度的高電平）demodata1=zeros(1,nb/delta_t); for q=1:nb demodata1(q-1)/delta_t+1:q/delta_t)=demodata(q); end % 累計(jì)誤碼數(shù)% abs(demodata-data)求接收端和發(fā)射端% 數(shù)據(jù)差的絕對(duì)值，累計(jì)之后就是誤碼個(gè)數(shù)awgn_num_ber=sum(abs(demoda

30、ta-data) % 解調(diào)部分（瑞利+高斯）ray_idata2=ray_s.*a; ray_qdata2=ray_s.*b; % 為了顯示星座圖,將信號(hào)進(jìn)行處理ray_idata4=zeros(1,nb/2);ray_qdata4=zeros(1,nb/2);for n=1:nb/2 ray_ichsum(n)=sum(idata2(n-1)/delta_t+1:n/delta_t)*delta_t; if ray_ichsum(n)=0 ray_idata4(n)=1; else ray_idata4(n)=0; end ray_qchsum(n)=sum(qdata2(n-1)/delt

31、a_t+1:n/delta_t)*delta_t; if ray_qchsum(n)=0 ray_qdata4(n)=1; else ray_qdata4(n)=0; endend % 將判決之后的數(shù)據(jù)存放進(jìn)數(shù)組ray_demodata=zeros(1,nb);ray_demodata(1:ml:(nb-1)=ray_idata4; ray_demodata(2:ml:nb)=ray_qdata4; %為了顯示，將它變成波形信號(hào)（即傳輸一個(gè)1代表單位寬度的高電平）ray_demodata1=zeros(1,nb/delta_t); for q=1:nb ray_demodata1(q-1)/d

32、elta_t+1:q/delta_t)=ray_demodata(q); end % 累計(jì)誤碼數(shù)% abs(demodata-data)求接收端和發(fā)射端% 數(shù)據(jù)差的絕對(duì)值，累計(jì)之后就是誤碼個(gè)數(shù)ray_num_ber=sum(abs(ray_demodata-data) % % 誤碼率計(jì)算% 調(diào)用了cm_sm32();和cm_sm33(）函數(shù)%聲明： 函數(shù)聲明在另外倆個(gè)m文件中%作用： cm_sm32()用于瑞利信道誤碼率的計(jì)算% cm_sm33()用于高斯信道誤碼率的計(jì)算% ecoh on/off 作用在于決定是否顯示指令內(nèi)容%snrindb1=0:1:6;snrindb2=0:0.1:6;%

33、 瑞利衰落信道 for i=1:length(snrindb1), pb,ps=cm_sm32(snrindb1(i); % 比特誤碼率 smld_bit_ray_err_prb(i)=pb; smld_symbol_ray_err_prb(i)=ps; disp(ps,pb); echo off; end;% 高斯信道 echo on;for i=1:length(snrindb1), pb1,ps1=cm_sm33(snrindb1(i); smld_bit_awgn_err_prb(i)=pb1; smld_symbol_awgn_err_prb(i)=ps1; disp(ps1,pb1

34、); echo off;end;% 理論曲線echo on;for i=1:length(snrindb2), snr=exp(snrindb2(i)*log(10)/10); theo_err_awgn_prb(i)=0.5*erfc(sqrt(snr); theo_err_ray_prb(i)=0.5*(1-1/sqrt(1+1/snr); echo off;end;h = spectrum.welch; %- 輸出顯示部分% 第一部分（理想）figure(1)subplot(3,2,1);plot(data0),title(基帶信號(hào));axis(0 20000 -2 2);subplot

35、(3,2,2);psd(h,data1,fs,fs),title(基帶信號(hào)功率譜密度);subplot(3,2,3);plot(s),title(調(diào)制信號(hào));axis(0 500 -3 3);subplot(3,2,4);psd(h,s,fs,fs),title(調(diào)制信號(hào)功率譜密度);subplot(3,2,5);plot(demodata1),title(解調(diào)輸出);axis(0 20000 -2 2);subplot(3,2,6);psd(h,demodata1,fs,fs),title(解調(diào)輸出功率譜密度);% 通過高斯信道figure(2)subplot(2,2,1);plot(s1)

36、,title(調(diào)制信號(hào)(awgn);axis(0 500 -5 5);subplot(2,2,2);psd(h,s1,fs,fs),title(調(diào)制信號(hào)功率譜密度(awgn);subplot(2,2,3);plot(s111),title(高斯噪聲曲線);axis(0 2000 -5 5);figure(3)for i=1:nb/2plot(idata(i),qdata(i),r+),title(qpsk信號(hào)星座圖（awgn）);hold on;axis(-2 2 -2 2);plot(awgn_ichsum(i),awgn_qchsum(i),*);hold on;legend(理論值（發(fā)射

37、端）,實(shí)際值（接收端）);end%通過高斯信道再通過瑞利衰落信道 figure(4) subplot(2,2,1)plot(ray_s),title(調(diào)制信號(hào)(ray+awgn);axis(0 500 -5 5);subplot(2,2,2);psd(h,ray_s,fs,fs),title(調(diào)制信號(hào)功率譜密度(ray);figure(5)for i=1:nb/2plot(idata(i),qdata(i),r+),title(qpsk信號(hào)星座圖（awgn+ray）);hold on;axis(-2 2 -2 2);plot(ray_ichsum(i),ray_qchsum(i),*);hol

38、d on;legend(理論值（發(fā)射端）,實(shí)際值（接收端）);end figure(6) semilogy(snrindb2,theo_err_awgn_prb,r),title(誤碼率曲線);hold on; semilogy(snrindb1,smld_bit_awgn_err_prb,r*);hold on; semilogy(snrindb2,theo_err_ray_prb);hold on; semilogy(snrindb1,smld_bit_ray_err_prb,+); xlabel(eb/no);ylabel(ber); legend(理論awgn,仿真awgn,理論ray

39、leigh,仿真rayleigh);cm_sm32()用于瑞利信道誤碼率的計(jì)算：function pb,ps=cm_sm32(snr_in_db)% pb,ps=cm_sm32(snr_in_db)% cm_sm3 finds the probability of bit error and symbol error for % the given value of snr_in_db, signal to noise ratio in db.n=100;e=1; % energy per symbolnumofsymbolerror=0;numofbiterror=0;counter=0;s

40、nr=10(snr_in_db/10); % signal to noise ratiosgma=sqrt(e/snr)/2; % noise variances00=1 0; s01=0 1; s11=-1 0; s10=0 -1; % signal mapping% generation of the data sourcewhile(numofbiterror100)for i=1:n, temp=rand; % a uniform random variable between 0 and 1 if (temp0.25), % with probability 1/4, source

41、output is 00 dsource1(i)=0; dsource2(i)=0; elseif (temp0.5), % with probability 1/4, source output is 01 dsource1(i)=0; dsource2(i)=1; elseif (temp0.75), % with probability 1/4, source output is 10 dsource1(i)=1; dsource2(i)=0; else % with probability 1/4, source output is 11 dsource1(i)=1; dsource2

42、(i)=1; end;end;% detection and the probability of error calculationfor i=1:n, ray=raylrnd(0.8); n=sgma*randn(1,2); % 2 normal distributed r.v with 0, variance sgma if (dsource1(i)=0) & (dsource2(i)=0), r=ray*s00+n; elseif (dsource1(i)=0) & (dsource2(i)=1), r=ray*s01+n; elseif (dsource1(i)=1) & (dsou

43、rce2(i)=0), r=s10*ray+n; else r=s11*ray+n; end; % the correlation metrics are computed below c00=dot(r,s00); c01=dot(r,s01); c10=dot(r,s10); c11=dot(r,s11); % the decision on the ith symbol is made next c_max=max(c00,c01,c10,c11); if (c00=c_max), decis1=0; decis2=0; elseif (c01=c_max), decis1=0; dec

44、is2=1; elseif (c10=c_max), decis1=1; decis2=0; else decis1=1; decis2=1; end; % increment the error counter, if the decision is not correct symbolerror=0; if (decis1=dsource1(i), numofbiterror=numofbiterror+1; symbolerror=1; end; if (decis2=dsource2(i), numofbiterror=numofbiterror+1; symbolerror=1; e

45、nd; if (symbolerror=1), numofsymbolerror=numofsymbolerror+1; end; endcounter=counter+1;endps=numofsymbolerror/(n*counter); % since there are totally n symbolspb=numofbiterror/(2*n*counter); % since 2n bits are transmitted cm_sm33()用于高斯信道誤碼率的計(jì)算：function pb1,ps1=cm_sm33(snr_in_db)% pb,ps=cm_sm32(snr_i

46、n_db)% cm_sm3 finds the probability of bit error and symbol error for % the given value of snr_in_db, signal to noise ratio in db.n=100;e=1; % energy per symbolsnr=10(snr_in_db/10); % signal to noise ratiosgma=sqrt(e/snr)/2; % noise variances00=1 0; s01=0 1; s11=-1 0; s10=0 -1; % signal mapping% generation of the data sourcenumofsymbolerror=0;numofbiterror=0;counter=0;while(numofbiterror100)for i=1:n, temp=ran