AWGN信道中BPSK調制系統(tǒng)BER仿真計算

/序號（學號）：學生實驗報告書2014年4月27日實驗一：信道中調制系統(tǒng)的仿真計算一、實驗目的掌握二相調制的工作原理2．掌握利用進行誤比特率測試的方法3．掌握信道中調制系統(tǒng)的仿真計算方法二．實驗內容利用仿真程序在環(huán)境下完成信道中調制系統(tǒng)的仿真計算，得到仿真結果，寫出實驗小結，完成實驗報告。三．實驗儀器：計算機軟件四、實驗原理在數字領域進行的最多的仿真任務是進行調制解調器的誤比特率測試，在相同的條件下進行比較的話，接收器的誤比特率性能是一個十分重要的指標。誤比特率的測試需要一個發(fā)送器、一個接收器和一條信道。首先需要產生一個長的隨機比特序列作為發(fā)送器的輸入，發(fā)送器將這些比特調制成某種形式的信號以便傳送到仿真信道，我們在傳輸信道上加上一定的可調制噪聲，這些噪聲信號會變成接收器的輸入，接收器解調信號然后恢復比特序列，最后比較接收到的比特和傳送的比特并計算錯誤。誤比特率性能常能描述成二維圖像?？v坐標是歸一化的信噪比，即每個比特的能量除以噪聲的單邊功率譜密度，單位為分貝。橫坐標為誤比特率，沒有量綱。五．實驗步驟①運行發(fā)生器：通過發(fā)送器將偽隨機序列變成數字化的調制信號。②設定信噪比：假定為m,則0=10,用假設單位為分貝。③確定④計算N0⑤計算噪聲的方差σn⑥產生噪聲：因為噪聲具有零均值，所以其功率和方差相等。我們產生一個和信號長度相同的噪聲向量，且該向量方差為σn。⑦加上噪聲，運行接收器⑧確定時間延遲⑨產生誤差向量⑩統(tǒng)計錯誤比特：誤差向量“”中的每一個非零元素對應著一個錯誤的比特。最后計算誤比特率：每運行一次誤比特率仿真，就需要傳輸和接收固定數量的比特，然后確定接收到的比特中有多少錯誤的。使用計算:()。實驗結果及分析程序：10;1000;200;1;0;1:1((1));%1,01.*2;%0>1,1>1(1).*(1);[];1:210.^(10);()>()N0;(N02);().*.*n;y1((y));y2=(11)2;%1,0((y2));;[];;;[];1:210.^(10);1((2*));[1];1:2;(,'','*b');('0()')('')('','')程序分析：做1000次試驗，每次試驗取200個抽樣點，求出每次試驗的誤比特率，然后對1000次試驗的誤比特率取平均值，即得仿真誤比特率，然后將此誤比特率及理論值進行比較。程序運行結果如圖3所示。圖1誤比特率仿真結果及理論值比較結果分析：由圖3可知，仿真結果及理論值基本相符，只是在信噪比較大時，仿真誤碼率及理論值存在誤差，這是因為在高信噪比情況下，誤比特率會呈下降趨勢，若要仿真實際的誤比特率，就需要進行更多次試驗，而且每次試驗取的抽樣點數也應該增加。1000;100;10;1;0;0;1;s10((1));(s10*2-1)(2);S1(1:2);S2(2:2);1.*S2;(12).*(12);[];[];0:1;(1/2)*(10.^(10));.*;((Y))(2);((Y))(2);[];1();[,[(k)(k)]];;*;;;0;1(k)0;1;;;0;12;(k)0;1;;;[];[(2)];;;%;;[];[];0:1;10.^(10);((2.*));1-(1-(1/2).*(())).^2;[];[];;0:1;(,'','*b');('','');('0()');('');0:1;(,'','*y');('','');('0()');('');程序分析：及類似，做1000次試驗，每次試驗取100個點，然后每兩個點形成一個符號，首先計算仿真誤比特率和誤碼率，然后及理論值進行比較。 程序運行結果如圖4和圖5所示，其中圖4是圖，圖5是圖。圖2仿真結果及理論值結果分析：由圖4和圖5可知，在低信噪比的情況下，和的仿真結果及理論值完全相符，在高信噪比情況下，兩者存在差異，這是因為隨著信噪比的增加，誤比特率和誤碼率也會增加，這就需要更多的試驗次數和更多的抽樣點數。將和仿真結果進行比較可知，在相同信噪比的情況下，比小，這是因為只要一個比特錯，相應的符號就會出錯，而一個要正確接收，就必須保證它的兩個比特全部正確接收。圖3仿真結果及理論值實驗二：無線通信信道建模一、實驗目的1.掌握無線移動通信信道的特點，根據相關模型進行仿真。2.掌握語言對上述參數進行仿真。二．實驗內容利用仿真程序在環(huán)境下完成移動信道建模的仿真分析，得到仿真結果，寫出實驗小結，完成實驗報告。三．實驗儀器計算機軟件四、實驗原理當移動臺在一個較小的范圍（小于20個工作波長）運動時，引起接收信號的幅度、相位和到達角等的快速變化，這種變化稱為小尺度衰落。典型的小尺度衰落有、衰落，因為當信號在傳播過程中經過許多反射路徑后，接收到的信號幅度可以用或概率密度函數來描述。在接受信號有直達信號的情況下，幅度的衰落呈現分布，而當在接收端沒有直達信號的情況下，幅度的衰落呈現分布。采用小尺度衰落模型的信道，衰落幅度是服從或分布的隨機變量，這些變量將會影響到接收信號的幅度和功率。五．實驗步驟1．選擇路徑數2．按均勻分布產生各條路徑的延遲3．按功率時延譜確定對應的各徑的功率4．按模型產生各徑的瑞利衰落系數5．對瑞利衰落系數進行統(tǒng)計分析并及理論值相比較說明：1．路徑數目2-4自己確定，或采用某個國際標準2．每條路徑時間延遲滿足（0，）范圍內均勻分布，為自己選擇的最大采樣步長數200-600間比較合適，或采用國際標準3．功率可以按時延遲譜求得，也可用國際標準測量值。功率延遲譜：①若采用等功率分配產生功率：Pit；②采用指數分布的功率延遲譜產生功率：1/6*(6)六．實驗結果及分析程序：%;=30;M=8;%#-1N=4*2;1.02404;=2(N);=1(2);=0;%=0;t0=0.001;t=0:0.5%=+1g()=0;n=1:1,n<=M()=2**(*);%()=2**(*);%()=*(2**);%()=*(2**);%()=(2)*(4);()=(2)*(4);()=;()=;;%()=()*(2**()*(0)+);%()=()*(2**()*(0)+);%;n()=*((,11))1()=*((,11));%n(.^21.^2);((.^2));[]=(,'');%[]=(1,'');%();[22]=(1,'')(1)/2:1:(1)/2(2001)2...1:120011000:1:1000;*;2.*.**;0=1;0.^2.*(0);;((),'-','*')('t()');('');('');((),'-','*')('t()');('');('')1=1:1000;(1*(1:1000));('t()');('.');();(1,501);0;(100.*);1(k)<=5001;(1(k)+1)(1(k)+1)+1;0.01;2=0.5;[0:0.01:5];(2).*(-1.*x.^2(2.*2));(,'-','*');('','');('r');('r');程序分析：首先選定模型得到參數8、4*2，然后計算各路的同相及正交分量的增益和多普勒頻率，以及它們的表達式，該程序假設各路的延時相等，均為t0=0.001，各路相位均為0。然后分別求同相分量和正交分量的自相關和互相關，分別作圖，并分別及理論值相比較。接著作出瑞利衰落系數圖形，最后作出仿真的和理論的瑞利分布的概率密度函數，并進行比較。程序運行結果如圖6-圖9所示。圖4.同相分量的自相關仿真圖形和理論圖形圖5.正交分量的自相關仿真圖形和理論圖形圖6.瑞利衰落系數圖形圖7.瑞利分布概率密度函數仿真圖形和理論圖形結果分析：圖4和圖5的自相關和互相關函數圖形仿真結果及理論結果大致相同，說明模型很好地分離出了接收信號同相分量和正交分量，圖6是瑞利衰落系數的時域圖形，圖7中瑞利分布概率密度函數的仿真結果的大致變化趨勢及理論值相同，只不過在概率密度較大的區(qū)域兩者有較大差異，這是因為抽樣點數太少，無法滿足理論計算的要求，而且模型的M、N取值也會影響概率密度函數圖形的仿真結果。實驗三：通信仿真實驗目的1.通信具有很多通信特點，不僅被95移動通信系統(tǒng)使用，目前已成為3G的主要技術。2.通過實驗：①掌握直接序列擴頻發(fā)射機及接收機的組成及仿真；②仿真驗證信道下單用戶直接序列擴頻系統(tǒng)的性能；③仿真驗證平坦瑞利信道下單用戶直接序列擴頻系統(tǒng)的性能；④觀察存在干擾用戶時的系統(tǒng)性能變化。實驗內容設計一個系統(tǒng)，用進行仿真，統(tǒng)計或隨信噪比的關系，繪出曲線。對統(tǒng)計試驗的結果及單用戶的理論值進行比較，對仿真結果進行分析。三．實驗儀器計算機軟件四．實驗原理仿真基帶直接序列擴頻系統(tǒng)：采用或映射。擴頻序列可以是隨機產生，可以是m序列，也可以是碼，長度自選。最后對或隨信噪比變化畫圖及理論單用戶的結果比較，并對仿真結果進行分析。五．實驗步驟確定用戶數目、信道特征以及調制方式。確定基帶擴頻仿真系統(tǒng)的原理結構圖，按照框圖設計一個系統(tǒng)，并進行仿真。信源卷積編碼信源卷積編碼交織編碼加擾碼擴頻調制信道調制解擴信宿解卷積解交織去擾碼用進行仿真，統(tǒng)計或隨信噪比的關系，繪出曲線。對統(tǒng)計試驗的結果及單用戶的理論值進行比較。對仿真結果進行分析。六．實驗結果及分析程序：95%此函數用于95前向鏈路系統(tǒng)的仿真，包括擴%頻調制，匹配濾波，接收等相關通信模塊。%仿真環(huán)境:加性高斯白噪聲信道.%數據速率=9600%('');Rj;=0;%控制程序運行中的顯示=0;%選擇軟/硬判決接收主要的仿真參數設置=9600;%比特率=1228800;%碼片速率N=184;%源數據數=1;%匹配濾波器類型升余弦R=5;生成多項式=[111101011;101110001]生成多項式矩陣K=(,2);%列數L=(,1);%行數矩陣=64;碼的長度=([1;0]*(1,2),,1);%32個10行=(,1);擴頻調制碼的生成多項式=[1010001110100001]';=[1001110001111001]';=[15,13,9,8,7,5,0]';路碼生成多項式參數=[15,12,11,10,6,5,4,3,0]';路碼生成多項式參數=(16,1);%16×1的0矩陣(16)=(())根據配置i路碼生成多項式=[(()-1,1);1];%I路信道碼生成器的初始狀態(tài)=(16,1);%16×1的0矩陣(16)=(());%根據配置q路碼生成多項式=[(()-1,1);1];%Q路信道碼生成器的初始狀態(tài)擾碼生成多項式=[42,35,33,31,27,26,25,22,21,19,18,17,16,10,7,6,5,3,2,1,0]';=(43,1);%43×1的0矩陣(43)=(());%根據配置擾碼生成多項式=[(()-1,1);1];%長序列生成器的初始狀態(tài)信道=10*10()處理增益=10*10(L);=[-1:0.5:1];%仿真信噪比范圍()=[-2:0.5:-1.5];主程序=[];=[];=[];(1)%判斷軟/硬判決接收('\n\n\n');('\n\n\n');1()%根據多次運行('\%1.1f()',(i))輸出當前值=0;=0;=0;(<300)&(<150);發(fā)射機=((N,1)>0)生成源數據%速率為19.2[,]=(,,);%產生95前向鏈路系統(tǒng)的發(fā)送數據包%速率為1.2288[x]=(,,)實現95前向鏈路系統(tǒng)的數據調制信道=1(2)*(2)*(((x))+j*((x)))*10^(-((i)-)/20)生成噪聲序列r=加入噪聲接收機=(r,,,);%軟判決，速率為19.2=(>0);%定義接收碼片的硬判決()[]=(,,);%軟判決[]=(,,);%硬判決()(311);(,'');('');%軟判決結果圖(312);((,),'');('')接收機輸入符號及