AWGN信道中BPSK調(diào)制系統(tǒng)BER仿真計(jì)算1

第頁(yè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告書序號(hào)（學(xué)號(hào)）：2019年4月27日實(shí)驗(yàn)一：信道中調(diào)制系統(tǒng)的仿真計(jì)算一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆斩嗾{(diào)制的工作原理2．掌握利用進(jìn)行誤比特率測(cè)試的方法3．掌握信道中調(diào)制系統(tǒng)的仿真計(jì)算方法二．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容利用仿真程序在環(huán)境下完成信道中調(diào)制系統(tǒng)的仿真計(jì)算，得到仿真結(jié)果，寫出實(shí)驗(yàn)小結(jié)，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。三．實(shí)驗(yàn)儀器：計(jì)算機(jī)軟件四、實(shí)驗(yàn)原理在數(shù)字領(lǐng)域進(jìn)行的最多的仿真任務(wù)是進(jìn)行調(diào)制解調(diào)器的誤比特率測(cè)試，在相同的條件下進(jìn)行比較的話，接收器的誤比特率性能是一個(gè)十分重要的指標(biāo)。誤比特率的測(cè)試需要一個(gè)發(fā)送器、一個(gè)接收器和一條信道。首先需要產(chǎn)生一個(gè)長(zhǎng)的隨機(jī)比特序列作為發(fā)送器的輸入，發(fā)送器將這些比特調(diào)制成某種形式的信號(hào)以便傳送到仿真信道，我們?cè)趥鬏斝诺郎霞由弦欢ǖ目烧{(diào)制噪聲，這些噪聲信號(hào)會(huì)變成接收器的輸入，接收器解調(diào)信號(hào)然后恢復(fù)比特序列，最后比較接收到的比特和傳送的比特并計(jì)算錯(cuò)誤。誤比特率性能常能描述成二維圖像。縱坐標(biāo)是歸一化的信噪比，即每個(gè)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(biāo)為誤比特率，沒(méi)有量綱。五．實(shí)驗(yàn)步驟①運(yùn)行發(fā)生器：通過(guò)發(fā)送器將偽隨機(jī)序列變成數(shù)字化的調(diào)制信號(hào)。②設(shè)定信噪比：假定為m,則0=10,用假設(shè)單位為分貝。③確定④計(jì)算N0⑤計(jì)算噪聲的方差σn⑥產(chǎn)生噪聲：因?yàn)樵肼暰哂辛憔担云涔β屎头讲钕嗟?。我們產(chǎn)生一個(gè)和信號(hào)長(zhǎng)度相同的噪聲向量，且該向量方差為σn。⑦加上噪聲，運(yùn)行接收器⑧確定時(shí)間延遲⑨產(chǎn)生誤差向量⑩統(tǒng)計(jì)錯(cuò)誤比特：誤差向量“”中的每一個(gè)非零元素對(duì)應(yīng)著一個(gè)錯(cuò)誤的比特。最后計(jì)算誤比特率：每運(yùn)行一次誤比特率仿真，就需要傳輸和接收固定數(shù)量的比特，然后確定接收到的比特中有多少錯(cuò)誤的。使用計(jì)算:()。實(shí)驗(yàn)結(jié)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(yàn)，每次試驗(yàn)取200個(gè)抽樣點(diǎn)，求出每次試驗(yàn)的誤比特率，然后對(duì)1000次試驗(yàn)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(jìn)行比較。程序運(yùn)行結(jié)果如圖3所示。圖1誤比特率仿真結(jié)果及理論值比較結(jié)果分析：由圖3可知，仿真結(jié)果及理論值基本相符，只是在信噪比較大時(shí)，仿真誤碼率及理論值存在誤差，這是因?yàn)樵诟咝旁氡惹闆r下，誤比特率會(huì)呈下降趨勢(shì)，若要仿真實(shí)際的誤比特率，就需要進(jìn)行更多次試驗(yàn)，而且每次試驗(yàn)取的抽樣點(diǎn)數(shù)也應(yīng)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(yàn)，每次試驗(yàn)取100個(gè)點(diǎn)，然后每?jī)蓚€(gè)點(diǎn)形成一個(gè)符號(hào)，首先計(jì)算仿真誤比特率和誤碼率，然后及理論值進(jìn)行比較。 程序運(yùn)行結(jié)果如圖4和圖5所示，其中圖4是圖，圖5是圖。圖2仿真結(jié)果及理論值結(jié)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(jié)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?yàn)殡S著信噪比的增加，誤比特率和誤碼率也會(huì)增加，這就需要更多的試驗(yàn)次數(shù)和更多的抽樣點(diǎn)數(shù)。將和仿真結(jié)果進(jìn)行比較可知，在相同信噪比的情況下，比小，這是因?yàn)橹灰粋€(gè)比特錯(cuò)，相應(yīng)的符號(hào)就會(huì)出錯(cuò)，而一個(gè)要正確接收，就必須保證它的兩個(gè)比特全部正確接收。圖3仿真結(jié)果及理論值實(shí)驗(yàn)二：無(wú)線通信信道建模一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握無(wú)線移動(dòng)通信信道的特點(diǎn)，根據(jù)相關(guān)模型進(jìn)行仿真。2.掌握語(yǔ)言對(duì)上述參數(shù)進(jìn)行仿真。二．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容利用仿真程序在環(huán)境下完成移動(dòng)信道建模的仿真分析，得到仿真結(jié)果，寫出實(shí)驗(yàn)小結(jié)，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。三．實(shí)驗(yàn)儀器計(jì)算機(jī)軟件四、實(shí)驗(yàn)原理當(dāng)移動(dòng)臺(tái)在一個(gè)較小的范圍（小于20個(gè)工作波長(zhǎng)）運(yùn)動(dòng)時(shí)，引起接收信號(hào)的幅度、相位和到達(dá)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?yàn)楫?dāng)信號(hào)在傳播過(guò)程中經(jīng)過(guò)許多反射路徑后，接收到的信號(hào)幅度可以用或概率密度函數(shù)來(lái)描述。在接受信號(hào)有直達(dá)信號(hào)的情況下，幅度的衰落呈現(xiàn)分布，而當(dāng)在接收端沒(méi)有直達(dá)信號(hào)的情況下，幅度的衰落呈現(xiàn)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(jī)變量，這些變量將會(huì)影響到接收信號(hào)的幅度和功率。五．實(shí)驗(yàn)步驟1．選擇路徑數(shù)2．按均勻分布產(chǎn)生各條路徑的延遲3．按功率時(shí)延譜確定對(duì)應(yīng)的各徑的功率4．按模型產(chǎn)生各徑的瑞利衰落系數(shù)5．對(duì)瑞利衰落系數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析并及理論值相比較說(shuō)明：1．路徑數(shù)目2-4自己確定，或采用某個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)2．每條路徑時(shí)間延遲滿足（0，）范圍內(nèi)均勻分布，為自己選擇的最大采樣步長(zhǎng)數(shù)200-600間比較合適，或采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)3．功率可以按時(shí)延遲譜求得，也可用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量值。功率延遲譜：①若采用等功率分配產(chǎn)生功率：Pit；②采用指數(shù)分布的功率延遲譜產(chǎn)生功率：1/6*(6)六．實(shí)驗(yàn)結(jié)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(2019)2...1:120191000:1:1000;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(shù)8、4*2，然后計(jì)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(dá)式，該程序假設(shè)各路的延時(shí)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(guān)和互相關(guān)，分別作圖，并分別及理論值相比較。接著作出瑞利衰落系數(shù)圖形，最后作出仿真的和理論的瑞利分布的概率密度函數(shù)，并進(jìn)行比較。程序運(yùn)行結(jié)果如圖6-圖9所示。圖4.同相分量的自相關(guān)仿真圖形和理論圖形圖5.正交分量的自相關(guān)仿真圖形和理論圖形圖6.瑞利衰落系數(shù)圖形圖7.瑞利分布概率密度函數(shù)仿真圖形和理論圖形結(jié)果分析：圖4和圖5的自相關(guān)和互相關(guān)函數(shù)圖形仿真結(jié)果及理論結(jié)果大致相同，說(shuō)明模型很好地分離出了接收信號(hào)同相分量和正交分量，圖6是瑞利衰落系數(shù)的時(shí)域圖形，圖7中瑞利分布概率密度函數(shù)的仿真結(jié)果的大致變化趨勢(shì)及理論值相同，只不過(guò)在概率密度較大的區(qū)域兩者有較大差異，這是因?yàn)槌闃狱c(diǎn)數(shù)太少，無(wú)法滿足理論計(jì)算的要求，而且模型的M、N取值也會(huì)影響概率密度函數(shù)圖形的仿真結(jié)果。實(shí)驗(yàn)三：通信仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.通信具有很多通信特點(diǎn)，不僅被95移動(dòng)通信系統(tǒng)使用，目前已成為3G的主要技術(shù)。2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)：①掌握直接序列擴(kuò)頻發(fā)射機(jī)及接收機(jī)的組成及仿真；②仿真驗(yàn)證信道下單用戶直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)的性能；③仿真驗(yàn)證平坦瑞利信道下單用戶直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)的性能；④觀察存在干擾用戶時(shí)的系統(tǒng)性能變化。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)，用進(jìn)行仿真，統(tǒng)計(jì)或隨信噪比的關(guān)系，繪出曲線。對(duì)統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)的結(jié)果及單用戶的理論值進(jìn)行比較，對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析。三．實(shí)驗(yàn)儀器計(jì)算機(jī)軟件四．實(shí)驗(yàn)原理仿真基帶直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)：采用或映射。擴(kuò)頻序列可以是隨機(jī)產(chǎn)生，可以是m序列，也可以是碼，長(zhǎng)度自選。最后對(duì)或隨信噪比變化畫圖及理論單用戶的結(jié)果比較，并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析。五．實(shí)驗(yàn)步驟確定用戶數(shù)目、信道特征以及調(diào)制方式。確定基帶擴(kuò)頻仿真系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)圖，按照框圖設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)，并進(jìn)行仿真。信源卷積編碼信源卷積編碼交織編碼加擾碼擴(kuò)頻調(diào)制信道調(diào)制解擴(kuò)信宿解卷積解交織去擾碼用進(jìn)行仿真，統(tǒng)計(jì)或隨信噪比的關(guān)系，繪出曲線。對(duì)統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)的結(jié)果及單用戶的理論值進(jìn)行比較。對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析。六．實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析程序：95%此函數(shù)用于95前向鏈路系統(tǒng)的仿真，包括擴(kuò)%頻調(diào)制，匹配濾波，接收等相關(guān)通信模塊。%仿真環(huán)境:加性高斯白噪聲信道.%數(shù)據(jù)速率=9600Rj;=0;%控制程序運(yùn)行中的顯示=0;%選擇軟/硬判決接收主要的仿真參數(shù)設(shè)置=9600;%比特率=1228800;%碼片速率N=184;%源數(shù)據(jù)數(shù)=1;%匹配濾波器類型升余弦R=5;生成多項(xiàng)式=[111101011;101110001]生成多項(xiàng)式矩陣K=(,2);%列數(shù)L=(,1);%行數(shù)矩陣=64;碼的長(zhǎng)度=([1;0]*(1,2),,1);%32個(gè)10行=(,1);擴(kuò)頻調(diào)制碼的生成多項(xiàng)式=[1010001110100001]';=[1001110001111001]';=[15,13,9,8,7,5,0]';路碼生成多項(xiàng)式參數(shù)=[15,12,11,10,6,5,4,3,0]';路碼生成多項(xiàng)式參數(shù)=(16,1);%16×1的0矩陣(16)=(())根據(jù)配置i路碼生成多項(xiàng)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(jù)配置q路碼生成多項(xiàng)式=[(()-1,1);1];%Q路信道碼生成器的初始狀態(tài)擾碼生成多項(xiàng)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(jù)配置擾碼生成多項(xiàng)式=[(()-1,1);1];%長(zhǎng)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(jù)多次運(yùn)行('\%1.1f()',(i))輸出當(dāng)前值=0;=0;=0;(<300)&(<150)發(fā)射機(jī)=((N,1)>0)生成源數(shù)據(jù)%速率為19.2[,]=(,,);%產(chǎn)生95前向鏈路系統(tǒng)的發(fā)送數(shù)據(jù)包%速率為1.2288[x]=(,,)實(shí)現(xiàn)95前向鏈路系統(tǒng)的數(shù)據(jù)調(diào)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(jī)=(r,,,);%軟判決，速率為19.2=(>0);%定義接收碼片的硬判