MATLAB仿真報(bào)告

1、無(wú)線通信（MATLAB課后作業(yè)仿真）姓 名： 學(xué) 院： 學(xué) 號(hào)： 班 級(jí)： 指導(dǎo)教師： 無(wú)線通信matlab仿真報(bào)告一、分集仿真現(xiàn)給出最大比合并（MRC）、等增益合并（EGC）和選擇性合并的分集合并程序，理解各程序，完成以下習(xí)題。將程序運(yùn)行結(jié)果及各題目的解答寫(xiě)入word中：1. 用matlab分別運(yùn)行“BPSKMRC.m”、“BPSKEGC.m”以及“BPSKSEL.m” （a）在程序中標(biāo)注“注釋”處加上注釋?zhuān)ㄓ⑽幕蛑形模〣PSKMRC.m注釋nd = 10000; %設(shè)置每個(gè)循環(huán)中的符號(hào)數(shù)snr_in_dB=0:15 ; ber=zeros(1,length(snr_in_dB);for s

2、nr_num=1:length(snr_in_dB)SNR=exp(snr_in_dB(snr_num)*log(10)/10); nloop=100; % 循環(huán)次數(shù)noe = 0; % 錯(cuò)誤數(shù)nod = 0; % 傳輸?shù)臄?shù)量for iii=1:nloop data1=rand(1,nd)>0.5; data2=2.*data1-1;%以下為衰減量的計(jì)算%在瑞利信道下 code_rate=1; E=1; sigma=E/sqrt(2*SNR*code_rate); n =randn(1,nd) + j*randn(1,nd); h1 =1/sqrt(2)*randn(1,nd) + j*

3、randn(1,nd); % 瑞利信道 data41=data2.*h1+sigma.*n; h11=conj(h1); %計(jì)算信道質(zhì)量指數(shù)的復(fù)共軛 data411 = data41.*h11; %計(jì)算組合后的價(jià)值%* n =randn(1,nd) + j*randn(1,nd); h2 =1/sqrt(2)*randn(1,nd) + j*randn(1,nd); % 瑞利信道 data42=data2.*h2+sigma.*n; h22=conj(h2); data422 =data42.*h22;%* data4=data411+data422;%在兩個(gè)不相關(guān)的信道下的信號(hào)進(jìn)行組合% B

4、PSK 解調(diào) demodata1=data4 > 0; %誤碼率 noe2=sum(abs(data1-demodata1); nod2=length(data1); noe=noe+noe2; nod=nod+nod2;end %輸出結(jié)果ber(snr_num) = noe/nod end; %結(jié)尾figure; semilogy(snr_in_dB,ber,'O-'); hold on semilogy(snr_in_dB,0.5*erfc(sqrt(2*10.(snr_in_dB/10)/sqrt(2),'+-'); hold on semilogy

5、(snr_in_dB,0.5.*(1-sqrt(10.(snr_in_dB/10)./(10.(snr_in_dB/10)+1),'-'); ylabel('BER'); xlabel('E_b/N_0 dB'); legend('simulation BPSK MRC L=2','theory gngauss BPSK','theory reyleigh' );BPSKEGC.m注釋nd = 10000; %設(shè)置每個(gè)循環(huán)中的符號(hào)數(shù)snr_in_dB=0:15 ; ber=zeros(1,lengt

6、h(snr_in_dB);for snr_num=1:length(snr_in_dB)SNR=exp(snr_in_dB(snr_num)*log(10)/10); nloop=100; % 設(shè)置循環(huán)次數(shù)noe = 0; % 錯(cuò)誤數(shù)量nod = 0; % 傳輸數(shù)量for iii=1:nloop data1=rand(1,nd)>0.5; data2=2.*data1-1;%衰減量的計(jì)算%瑞利信道下 code_rate=1; E=1; sigma=E/sqrt(2*SNR*code_rate); n =randn(1,nd) + j*randn(1,nd); h1 =1/sqrt(2)*

7、randn(1,nd) + j*randn(1,nd); % 瑞利信道 data41=data2.*h1+sigma.*n; h11=conj(h1)./abs(h1); %取信道質(zhì)量指數(shù)的單位向量 data411 = data41.*h11; %計(jì)算組合后在信道1下的價(jià)值%* n =randn(1,nd) + j*randn(1,nd); h2 =1/sqrt(2)*randn(1,nd) + j*randn(1,nd); %瑞利信道 data42=data2.*h2+sigma.*n; h22=conj(h2)./abs(h2); data422 =data42.*h22; %* data

8、4=data411+data422; %BPSK 解調(diào) demodata1=data4 > 0; %誤碼率計(jì)算 noe2=sum(abs(data1-demodata1); nod2=length(data1); noe=noe+noe2; nod=nod+nod2;end %結(jié)果輸出ber1(snr_num) = noe/nod end; %結(jié)尾figure; semilogy(snr_in_dB,ber1,'O-'); hold on semilogy(snr_in_dB,0.5*erfc(sqrt(2*10.(snr_in_dB/10)/sqrt(2),'+

9、-'); hold on semilogy(snr_in_dB,0.5.*(1-sqrt(10.(snr_in_dB/10)./(10.(snr_in_dB/10)+1),'-'); ylabel('BER'); xlabel('E_b/N_0 dB'); legend('simulation BPSK EGC L=2','theory gngauss BPSK','theory reyleigh' );BPSKSEL.m注釋snr_in_dB=0:15; for k=1:length(sn

10、r_in_dB) kN=10000; E=1; SNR=10(snr_in_dB(k)/10); sigma=E/sqrt(2*SNR); for i=1:N a=rand; if(a<0.5) data(i)=-1; else data(i)=1; end end numofber=0; totolnumber=0; while numofber<1 totolnumber=totolnumber+1; for i=1:N H1 =1/sqrt(2)*rand + j*rand; %第一個(gè)瑞利信道H2 =1/sqrt(2)*rand + j*rand; %第二個(gè)瑞利信道H=H1;

11、H2; y1=H(1)*data(i)+sigma*(rand + j*rand); %在第一個(gè)信道下計(jì)算數(shù)據(jù)y2=H(2)*data(i)+sigma*(rand + j*rand); %在第二個(gè)信道下計(jì)算數(shù)據(jù)y=abs(y1),abs(y2); s=max(y); %選擇其中最大的數(shù)據(jù)if (s=abs(y2) s=y2/H2; else s=y1/H1; enddata2=sign(real(s); if (data2=data(i) numofber=numofber+1; %計(jì)算誤比特率end endend p(k)=numofber/(N*totolnumber); %計(jì)算誤碼率e

12、ndfigure; semilogy(snr_in_dB,p,'O-'); hold on semilogy(snr_in_dB,0.5*erfc(sqrt(2*10.(snr_in_dB/10)/sqrt(2),'+-'); hold on semilogy(snr_in_dB,0.5.*(1-sqrt(10.(snr_in_dB/10)./(10.(snr_in_dB/10)+1),'-'); ylabel('BER'); xlabel('E_b/N_0 dB'); legend('simulation

13、 BPSK SEL L=2','theory gngauss BPSK','theory reyleigh'); （b）觀察信噪比變化10dB，誤比特率變化多少？ MRC誤比特率變化：0.0588-0.0017=0.0571EGC誤比特率變化：0.0650-0.0018=0.0632SEL 誤比特率變化：0.1733-0.0030=0.1703 （c）程序中給出的是2分集，將其換為3分集，觀察信噪比變化10dB，誤比特率變化多少？ MRC 誤比特率變化：0.0248-0.0001=0.0247EGC 誤比特率變化：0.0330-0.0002=0.0328

14、SEl 誤比特率變化：0.1780-0.0003=0.1777 （d）將最大比合并和等增益合并及選擇式合并的誤比特率曲線，畫(huà)在一張圖上，比較這三種合并方法的優(yōu)劣。由圖可得，MRC方法所得到的誤碼率是最小的，性能也最穩(wěn)定；EGC方法在誤碼率和穩(wěn)定性方面次之；SEL方法在同一SNR下得到的誤碼率最高，而且穩(wěn)定性很差，有時(shí)候能夠得到比MRC、EGC更低的誤碼率，有時(shí)候就不行，增大SNR只能使BER總體趨向下降，不保證增大SNR就能直接降低BER。二、調(diào)制解調(diào)仿真現(xiàn)給出bpsk、qpsk及“書(shū)上習(xí)題”的調(diào)制解調(diào)程序，理解各程序，完成以下習(xí)題。將程序運(yùn)行結(jié)果及各題目的解答寫(xiě)入word中：1.用matla

15、b運(yùn)行書(shū)上習(xí)題中的“bpskqpsk125.m”（a）說(shuō)明bpsk、qpsk解調(diào)判決方法答：由該m文件可得，其中的判決設(shè)置為：BPSK：if a (zero mean)noise sample is larger than sqrt(Eb) a wrong decsion is made.如果一個(gè)噪聲的樣值比平均比特能量大的話(huà)，那么就會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的判決。QPSK：if the constellation point angle is within pi/4 ang -pi/4 a corerect decision is made.如果星座點(diǎn)上的角偏差在pi/4和-pi/4之間的話(huà)，判決就正確了

16、。（b）誤比特率為1e-2、1e-3及1e-4時(shí)的Eb/N0分別是多少？答：運(yùn)行該程序，可以得出如下的圖像：當(dāng)誤比特率在1e-2時(shí)其Eb/N0=4.3dB當(dāng)誤比特率在1e-3時(shí)其Eb/N0=6.8dB當(dāng)誤比特率在1e-4時(shí)其Eb/N0=8.3dB（c）從物理意義上說(shuō)明為什么bpsk、qpsk誤比特率曲線是重疊的答：QPSK為四元相位調(diào)制，而B(niǎo)PSK為二元相位調(diào)制。因此，從判決的區(qū)域來(lái)看BPSK的誤碼率（誤符號(hào)率）是必然大于QPSK的。但是從另一個(gè)角度看，每一個(gè)QPSK的符號(hào)相當(dāng)于是由兩個(gè)BPSK的符號(hào)組合而成（如11是由二進(jìn)制的兩個(gè)1組成），最基本的比特的差錯(cuò)性能都是一樣的，因此BPSK和QP

17、SK的誤比特率是相同的。（d）當(dāng)samples減少為100000，10000，1000時(shí)觀察誤比特率曲線的變化，你得出什么結(jié)論。答：當(dāng)samples=100000,10000,1000時(shí)，圖像分別為：此時(shí)誤差已經(jīng)非常明顯2.用matlab運(yùn)行“bpsk.m”、“qpsk.m” （a）在各程序中標(biāo)注“注釋”處加上注釋?zhuān)ㄓ⑽幕蛑形模〣PSK：data1=rand(1,nd)>0.5; %返回一組行向量 code_rate=1; E=1; sigma=E/sqrt(2*SNR*code_rate)%計(jì)；算編碼后高斯分布隨機(jī)變量標(biāo)準(zhǔn)差for i=1:nd if (data1(i)=0), dat

18、a4(i)=-E+Gngauss(sigma); %傳0碼時(shí)加入高斯分布白噪聲干擾 else data4(i)=E+Gngauss(sigma); %傳1碼時(shí)加入高斯分布白噪聲干擾 end; end; %BPSK 解調(diào) demodata1=data4 > 0; % data4中每個(gè)元素和0比較 %誤碼率 noe2=sum(abs(data1-demodata1); %計(jì)算誤碼個(gè)數(shù)nod2=length(data1); %計(jì)算總碼數(shù)noe=noe+noe2;nod=nod+nod2;end ber(snr_num) = noe/nod %計(jì)算誤碼率end; QPSK：ber=zeros(1

19、,length(snr_in_dB); for snr_num=1:length(snr_in_dB)SNR=exp(snr_in_dB(snr_num)*log(10)/10);%計(jì)算信噪比nloop=100; % 設(shè)置循環(huán)次數(shù)noe = 0; % 錯(cuò)誤數(shù)量nod = 0; %傳輸數(shù)量for iii=1:nloop data=rand(1,nd*ml)>0.5; %生成同相分量 data1=2*data-1 %此為正交分量% QPSK 調(diào)制 tout=qpskmod(data1,1,nd,ml); code_rate=1; E=1/sqrt(2); sigma=E/sqrt(2*SNR

20、*code_rate); %計(jì)算編碼后高斯分布隨機(jī)變量標(biāo)準(zhǔn)差 for i=1:nd, gsrv1,gsrv2=Gngauss(sigma); tout(i)=tout(i)+gsrv1+j*gsrv2; %sigma=E/sqrt(2*SNR*code_rate); %n = 1/sqrt(2)*randn(1,nd) + j*randn(1,nd); %sigma.*n %注釋?zhuān)毫硪环N高斯白噪聲產(chǎn)生方法 end;%QPSK 解調(diào) demodata=qpskdemod(tout,1,nd,ml); demodata1=demodata > 0; %與原始碼元對(duì)比判決，得到正確的碼元數(shù) d

21、emodata=demodata1;%誤碼率 noe2=sum(abs(data-demodata); %錯(cuò)誤碼元數(shù)nod2=length(data1); %總碼元數(shù)noe=noe+noe2;nod=nod+nod2;end ber(snr_num) = noe/nod; %計(jì)算誤碼率（b）說(shuō)明加性高斯白噪聲的產(chǎn)生方法，請(qǐng)?jiān)俳o出一種加性高斯白噪聲的產(chǎn)生方法，并驗(yàn)證其正確性。原始方法為Gngauss.mif nargin = 0, m=0; sgma=1;elseif nargin = 1, sgma=m; m=0;end;u=rand; z=sgma*(sqrt(2*log(1/(1-u);

22、u=rand; gsrv1=m+z*cos(2*pi*u);gsrv2=m+z*sin(2*pi*u);nargin為輸入變量的個(gè)數(shù)，如果nargin為零，即空號(hào)，產(chǎn)生均值為0，標(biāo)準(zhǔn)差為1的高斯分布系列。如果傳號(hào)，產(chǎn)生均值為0，方差為m的隨機(jī)序列。另一種方法：y = awgn(m,n,p) 產(chǎn)生一個(gè)m行n列的高斯白噪聲的矩陣，p以dBW為單位指定輸出噪聲的強(qiáng)度。但與實(shí)際差距較大。data2=2*data1-1; data4=awgn(data2,snr_in_dB(snr_num)（c）參考“bpskqpsk125.m”的畫(huà)圖功能，給出Eb/N0-誤比特率曲線和高斯信道下的理論誤比特率曲線。B

23、psk時(shí)，在末尾加上如下程序段，得到圖樣：figure;semilogy(snr_in_dB,ber,'O');hold onsemilogy(snr_in_dB,0.5*erfc(sqrt(2*10.(snr_in_dB/10)/sqrt(2),'+');ylabel('BER');xlabel('E_b/N_0 dB');legend('simulation BPSK','theory gngauss BPSK' );Qpsk時(shí)，在末尾加上如下程序段，得到圖樣：figure;semilogy(s

24、nr_in_dB,ber,'O');hold onsemilogy(snr_in_dB,0.5*erfc(sqrt(2*10.(snr_in_dB/10)/sqrt(2),'+');ylabel('BER');xlabel('E_b/N_0 dB');legend('simulation QPSK','theory gngauss QPSK' ); （d）觀察nd及nloop參數(shù)變化時(shí)，曲線的現(xiàn)象，并說(shuō)明原因。答：當(dāng)參數(shù)nd、參數(shù)nloop足夠大時(shí)，Eb/N0-誤比特率曲線越平滑,可以從圖得到信噪比

25、越大誤碼率越小的結(jié)論；當(dāng)參數(shù)nd、參數(shù)nloop足夠小時(shí)，Eb/N0-誤比特率曲線越不平滑,不能從圖得到信噪比越大誤碼率越小的結(jié)論。原因：參數(shù)nd的意義為Number of symbols that simulates in each loop，即每個(gè)循環(huán)運(yùn)算中取的符號(hào)個(gè)數(shù)，而nloop的意義為Number of simulation loops，即循環(huán)次數(shù)。參數(shù)取得越大，當(dāng)然仿真精確性越高，參數(shù)越低，仿真精確性就越低。（此處就不附圖樣了）（e）畫(huà)出不同信噪比條件下的的星座圖，解釋其對(duì)誤碼率的影響。BPSK的不同性噪比條件下的星座圖如下：QPSK的不同性噪比條件下的星座圖如下：結(jié)論：性噪比越大，落在判決范圍內(nèi)的的點(diǎn)越多，即誤碼率越低。（f）通過(guò)程序畫(huà)出QPSK和BPSK的Eb/N0-誤比特率曲線，觀察曲線的現(xiàn)象，能得出什么結(jié)論。答：由之前的結(jié)果可以看到，二者的誤比特率曲線是一致的。3.若信源是你的學(xué)號(hào)，結(jié)合程序說(shuō)明其在qpsk (調(diào)制mod)和（解調(diào)demod）子程序中的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程。學(xué)號(hào)為11211041，將其編碼：0001 0001 0010 0001 0001 0000 0100 0001 ，將其做正負(fù)電平值變換，之后編程：Qpsk調(diào)制:m2=ml./2;paradata2=paradata;count2=0;