實驗報告格式

數(shù)字移動通信實驗報告——跳頻擴頻實驗?zāi)康倪M一步了解擴頻通信理論基礎(chǔ)、工作方式。學(xué)習(xí)跳頻擴頻系統(tǒng)以及其實現(xiàn)。掌握跳頻信號的差錯概率計算方法。加強對MATLAB的進一步掌握。實驗原理說明在跳頻（FH）擴頻中，將可利用的信道帶寬W劃分成大量非重疊的頻率間歇，在任何信號區(qū)間內(nèi)，傳輸信號占據(jù)一個或多個可用的頻率間隙。在每個信號區(qū)間內(nèi)，頻率間隙（一個或多個）的選取時按照來自某一PN發(fā)生器的輸出偽隨機碼確定的。圖1給出了一個FH擴頻系統(tǒng)發(fā)射端和接受端的方框圖。圖2說明了一個FH信號的示意圖。圖1FH擴頻系統(tǒng)的方框圖圖2一個FH信號的例子在接收端有一個完全相同的PN序列發(fā)生器，它是與接收信號同步的，用來控制頻率合成器的輸出。通過頻率合成器的輸出與接收信號混頻，然后由發(fā)射端引入的偽隨機頻率伴以在解調(diào)中被移去。這樣既可以利用FSK解調(diào)出最后所得信號?，F(xiàn)考慮一個FH系統(tǒng)，其中用二進制FSK傳輸數(shù)字信息。頻率跳變是沒比特跳一次。解調(diào)和檢測是非相干的。在AWGN信道上，這樣的系統(tǒng)的差錯概率是：(1.1)每比特能量Eb可以表示為Eb=PsTb=Ps/R，其中Ps是平均信號功率，R是比特率。有J0=PJ/W，其中PJ是寬帶干擾的平均功率，W為可用的信道帶寬。因此，假設(shè)J0》N0，就能將SNR表示為：(1.2)其中，W/R是處理增益，PJ/PS是FH擴頻信號的干擾余欲度。假設(shè)部分頻帶干擾來自某一干擾臺，干擾臺挑選ɑ，以使其對通信系統(tǒng)的效果是最佳的。在采用二進制FSK調(diào)制和非相干檢測的未編碼慢跳頻系統(tǒng)中，傳輸頻率在頻帶W內(nèi)選成了均勻概率的。這樣，接受信號將以概率ɑ，而以1-ɑ不被干擾。當被干擾時，差錯概率是，而當不被干擾時，信號檢測假定是無差錯的，其中。因此，平均差錯概率是：(1.3)干擾臺的最好ɑ的取值為：（1.4）對于最壞情況下的部分頻帶干擾，相應(yīng)的差錯概率是：（1.5）仿真思路通過MonteGarlo仿真，說明一個使用二進制FSK并受到最壞部分頻帶干擾破壞的FH數(shù)字通信系統(tǒng)的性能。仿真系統(tǒng)的方框圖見圖3。用均勻隨機數(shù)發(fā)生器（RNG）產(chǎn)生某個二進制信息序列，它作為FSK調(diào)制器的輸入，F(xiàn)SK調(diào)制器的輸出受到概率ɑ的加性高斯噪聲虧損，0<ɑ1。用第二個均勻RNG來決定這個加性高斯噪聲何時虧損信號以及何時不虧損先好。在有噪聲時，假定嚇死傳輸為0的情況下，檢測器的輸入是：其中，是信道相移，和代表加性噪聲分量。在沒有噪聲時有：，所以在檢測器中沒有差錯發(fā)生。每個噪聲分量的方差是。其中ɑ右示（1.4）給出。為簡單起見，置=0并將J0歸一化到1，那么。因為，，接著就能得到，在部分頻帶干擾存在的情況下，，，這里限制2。圖4給出了MonteGarlo仿真得出的誤碼率。圖中還給出了由式（1.5）給出的差錯概率的理論值。圖3MonteGarlo仿真：部分頻帶干擾下的二進制FSK系統(tǒng)的模型程序代碼1）主程序rho_b1=0:5:35;%rho每比特能量（dB），用于計算仿真誤碼率rho_b2=0:0.1:35;%rho每比特能量（dB），用于計算理論誤碼率fori=1:length(rho_b1),smld_err_prb(i)=ss_pe96(rho_b1(i));%計算仿真誤碼率end;fori=1:length(rho_b2),temp=10^(rho_b2(i)/10);%dB值與數(shù)值轉(zhuǎn)換if(temp>2)theo_err_rate(i)=1/(exp(1)*temp);%當rho數(shù)值>2時的理論誤碼率elsetheo_err_rate(i)=(1/2)*exp(-temp/2);%當rho數(shù)值>2時的理論誤碼率end;end;semilogy(rho_b1,smld_err_prb,'*');%畫仿真誤碼率圖holdonsemilogy(rho_b2,theo_err_rate,'-');%畫理論誤碼率圖2）仿真模型的誤碼率計算函數(shù)function[p]=ss_pe96(rho_in_dB)%計算仿真誤碼率函數(shù)rho=10^(rho_in_dB/10);%dB值與數(shù)值轉(zhuǎn)換Eb=rho;%每比特能量if(rho>2),%按公式（1.4）計算當rho>2時ɑalpha=2/rho;elsealpha=1;%按公式（1.4）計算當rho<2時ɑend;sgma=sqrt(1/(2*alpha));%噪聲方差N=10000;%傳輸比特數(shù)fori=1:N,%生成信號序列temp=rand;if(temp<0.5)data(i)=1;elsedata(i)=0;end;end;fori=1:N,%生成接受信號if(data(i)==0),rlc(i)=sqrt(Eb);rls(i)=0;r2c(i)=0;r2s(i)=0;elserlc(i)=0;rls(i)=0;r2c(i)=sqrt(Eb);r2s(i)=0;end;if(rand<alpha),%依據(jù)干擾概率給接受信號添加噪聲rlc(i)=rlc(i)+gngauss(sgma);rls(i)=rls(i)+gngauss(sgma);r2c(i)=r2c(i)+gngauss(sgma);r2s(i)=r2s(i)+gngauss(sgma);end;endnum_of_err=0;fori=1:N,%檢測并計算誤碼個數(shù)r1=rlc(i)^2+rls(i)^2;%檢測器的第一輸入變量r2=r2c(i)^2+r2s(i)^2;%檢測器的第二輸入變量if(r1>r2),decis=0;elsedecis=1;end;if(decis~=data(i)),num_of_err=num_of_err+1;end;end;p=num_of_err/N;%計算誤碼率3）高斯隨機噪聲函數(shù)function[gsrv1,gsrv2]=gngauss(m,sgma)ifnargin==0,m=0;sgma=1;%如果輸入變量缺失，則均值為0，方差為1elseifnargin==1,sgma=m;m=0;%如果輸入變量只有一個，則均值為0，方差為輸入值end;u=rand;z=sgma*(sqrt(2*log(1/(1-u))));