通信111 蘭森瑩 2011120681 課程設(shè)計

1、課 程 設(shè) 計 報 告 書 專 用 紙淮海工學(xué)院課程設(shè)計報告書課程名稱： 通信系統(tǒng)的計算機仿真設(shè)計 題 目：GSM通信系統(tǒng)性能分析與MATLAB仿真 系（院）： 電子工程學(xué)院 學(xué) 期： 2013-2014-2 專業(yè)班級： 通信 111 姓 名： 蘭森瑩 學(xué) 號： 2011120681 評語：成績：簽名：日期：GSM通信系統(tǒng)性能分析與MATLAB仿真1 緒論1.1 研究背景與研究意義GSM是為了解決歐洲第一代蜂窩系統(tǒng)的四分五裂的狀態(tài)而發(fā)展起來的基于TDMA（時分多址）的數(shù)字移動通信系統(tǒng)。在GSM之前，歐洲各國在整個歐洲大路上采用了不同的蜂窩標(biāo)準(zhǔn)，用戶不能用一種制式的移動臺在整個歐洲進行通信，并且

2、模擬網(wǎng)本身的弱點是的它的容量受到限制。作為歐洲一個數(shù)字蜂窩移動通信標(biāo)準(zhǔn)的GSM系統(tǒng)于1991年正式在歐洲面世。與第一代移動通信相比，GSM突出的特點是保密性好、抗干擾能力強、頻譜效率高和容量大。 GSM系統(tǒng)由移動臺(MS）、網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)(NSS)、基站子系統(tǒng)（BSS）、操作子系統(tǒng)（OSS）四個分系統(tǒng)組成，各分系統(tǒng)之間都有定義明確且詳細(xì)的標(biāo)準(zhǔn)化接口方案，保證任何廠商提供的GSM系統(tǒng)設(shè)備可以互連。同時，GSM系統(tǒng)與各種公用通信網(wǎng)也都詳細(xì)定義了標(biāo)準(zhǔn)接口規(guī)范，使GSM系統(tǒng)可以與各種公用通信網(wǎng)實現(xiàn)互連互通。GSM系統(tǒng)除了可以開放基本的話音業(yè)務(wù)外，還可以開放各種承載業(yè)務(wù)、補充業(yè)務(wù)以及與ISDN相關(guān)的各種業(yè)務(wù)

3、。系統(tǒng)采用FDMA/TDMA及跳頻的復(fù)用方式，頻率復(fù)用率高。GSM系統(tǒng)具有較強的鑒權(quán)和加密功能，能確保用戶和網(wǎng)絡(luò)的安全需求。目前我國的移動通信網(wǎng)時以GSM系統(tǒng)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)，并成為擁有GSM移動用戶最多的國家。GSM技術(shù)在很長一段時間內(nèi)仍將占據(jù)我國通信系統(tǒng)的主導(dǎo)地位，為了更深層次了解此系統(tǒng)現(xiàn)進行GSM通信系統(tǒng)性能分析與Matlab仿真設(shè)計。1.2 課程設(shè)計的目的和任務(wù)通信系統(tǒng)的計算機仿真設(shè)計課程設(shè)計是通信工程專業(yè)的學(xué)生在學(xué)完通信工程專業(yè)基礎(chǔ)課，通信工程專業(yè)主干課及科學(xué)計算與仿真專業(yè)課后進行的綜合性課程設(shè)計。其目的在于使學(xué)生在課程設(shè)計過程中能夠理論聯(lián)系實際，在實踐中充分利用所學(xué)理論知識分析和研究設(shè)

4、計過程中出現(xiàn)的各種技術(shù)問題，鞏固和擴大所學(xué)知識面，為以后走向工作崗位進行設(shè)計打下一定的基礎(chǔ)。(1)掌握GSM通信系統(tǒng)設(shè)計的過程、步驟、要求、工作內(nèi)容及設(shè)計方法；掌握用仿真通信系統(tǒng)的方法。(2)掌握網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方法。(3)提高綜合運用專業(yè)知識的能力，提高通信工程設(shè)計的能力。1.3 可行性分析一般來說，數(shù)字調(diào)制與模擬調(diào)制的基本原理相同，但是數(shù)字信號有離散取值的特點。因此數(shù)字調(diào)制技術(shù)有兩種方法：一是利用模擬調(diào)制的方法去實現(xiàn)數(shù)字調(diào)制；另一種是利用數(shù)字信號的離散取值特點通過開關(guān)鍵控載波，從而實現(xiàn)數(shù)字調(diào)制。對GSM通信系統(tǒng)來說，它采用的是GMSK調(diào)制方式，它的具有包絡(luò)恒定，功率譜密度集中帶外功率譜密度下降快和

5、鄰道干擾較小的優(yōu)點。2 GSM通信系統(tǒng)簡介2.1 GSM通信系統(tǒng)基本模型設(shè)計應(yīng)用Matlab進行仿真，仿真采用蒙特卡羅模型。通信系統(tǒng)主要包括信息源、發(fā)送設(shè)備、信道、接收設(shè)備和信宿(受信者)。仿真基本框圖如圖2.1所示。 信 道信 宿GMSK調(diào)制信 源信源編碼信源譯碼信道譯碼GMSK解調(diào)信道編碼 噪聲源圖2.1 仿真基本框圖信號源：模擬的正旋波語音信號4KHz。抽樣器SAMPLE：對模擬信號進行抽樣，抽樣頻率8KHz。量化器A-LAW：A-LAW十三折線法。PCM編碼器：將量化后的信號進行PCM編碼，變成1個傳輸速率為64Kbit/s的數(shù)字信號。信道編碼：選擇漢明碼、卷積碼。調(diào)制與解調(diào)：選擇GM

6、SK調(diào)制、解調(diào)方式。信道：信號經(jīng)過調(diào)制以后，通過信道，信道選擇高斯信道。設(shè)置不同的信道信噪比，對系統(tǒng)進行仿真，分析不同信噪比情況下的系統(tǒng)性能。譯碼：根據(jù)信道編碼方式，選擇對應(yīng)的信道解碼方式。性能分析：信號經(jīng)過調(diào)制、信道、解調(diào)過程。在接收端，將得到的數(shù)據(jù)與原始信號源數(shù)據(jù)比較，得到在特定信噪比下的誤碼率。改變系統(tǒng)信噪比，從而得到系統(tǒng)的誤碼率曲線圖，并給出各關(guān)鍵點信號圖及星座圖。2.2 GSM通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)包括有效性和可靠性。通信的有效性和可靠性是一對矛盾的統(tǒng)一體，同時做到完美是不現(xiàn)實的，具體表現(xiàn)為若要提高系統(tǒng)的可靠性，可能引起有效性的下降；若要提高系統(tǒng)的有效性，則有可能引

7、起可靠性的下降。因此通常需要根據(jù)實際要求有所側(cè)重，互相兼顧達到矛盾的統(tǒng)一。2.3 GSM通信系統(tǒng)的性能分析方法2.3.1 眼圖眼圖是在數(shù)字通信的工程實踐中測試數(shù)字傳輸信道質(zhì)量的一種應(yīng)用廣泛、簡單易行的方法。實際上它是一個掃描周期是數(shù)字碼元寬度的一至二倍并且與之同步的示波器。對于二進制碼元，顯然1和0的區(qū)別越大，接受判決時錯判的可能性就越小。由于傳輸過程中的頻帶限制，噪聲的疊加使得1和0的差別變小。在接收機的判決點，將1和0的差別用眼圖上“眼睛”張開的大小表示，十分形象、直觀和實用。從“眼圖”上可 以觀察出碼間串?dāng)_和噪聲的影響，從而估計系統(tǒng)優(yōu)劣程度。另外也可以用此圖形對接收濾波器的特性加以調(diào)整，

8、以減小碼間串?dāng)_和改善系統(tǒng)的傳輸性能。2.3.2 星座圖離散時間星座圖（Discrete-Time Scatter Plot Scope)可以在信號空間展示信號所處的位置，為系統(tǒng)的傳輸特性分析提供了直觀的、具體的顯示結(jié)果。離散時間星座圖模塊接收復(fù)信號，并且根據(jù)輸入信號繪制發(fā)散圖。2.3.3 頻譜頻譜就是頻率的分布曲線，復(fù)雜振蕩分解為振幅不同和頻率不同的諧振蕩，這些諧振蕩的幅值按頻率排列的圖形叫做頻譜。它將對信號的研究從時域引到頻域，從而帶來更直觀的認(rèn)識。對信號進行頻譜分析可以獲得信號中的各個頻率成分和頻率分布范圍，求出各個頻率成分的幅值分布和能量分布，從而得到主要幅度和能量分布的頻率值。3 GS

9、M通信系統(tǒng)主要模塊3.1 信源編/譯碼信源編碼是為了提高通信系統(tǒng)的有效性，其作用可概括為兩個。作用之一是設(shè)法減少碼元數(shù)目和降低碼元速率，即通常所說的數(shù)據(jù)壓縮；作用之二是將信源的模擬信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，以實現(xiàn)模擬信號的數(shù)字化傳輸。其主要過程包括抽樣、量化、編碼。在編碼器中由8kHz沖激脈沖對4kHz模擬正弦信號抽樣，得到在抽樣時刻上的信號抽樣值。這個抽樣值仍是模擬量。接著再進行量化，信源模擬的正弦波語音信號，頻率為4kHz；解調(diào)后的信宿也應(yīng)為正弦信號。本系統(tǒng)抽樣頻率8kHz。采用A-LAW十三折線量化器，編為8位碼，這樣即可變?yōu)橐粋€傳輸速率為64Kbit/s的數(shù)字信號，信源譯碼則為編碼逆過程。P

10、CM的實現(xiàn)主要包括三個步驟完成：抽樣、量化、編碼。分別完成時間上離散、幅度上離散、及量化信號的二進制表示用疊二進制碼來表示輸入信號的抽樣量化值，其中用第1位表示量化值的極性正負(fù)，后面的7位分為段落碼和段內(nèi)碼兩部分，用于表示抽樣量化值的絕對大小。第2至第4位表示段落碼，表示8種斜率的段落；其它4位表示段內(nèi)碼，可以表示每一段落的16種量化電平。段內(nèi)碼代表的16個量化電平時均勻劃分的。所以，這7位碼總共能表示成128個量化級。信源編碼如圖3.1所示，信源譯碼如圖3.2所示。圖3.1 信源編碼圖3.2 信源譯碼Sin Wave參數(shù)設(shè)置如表3-1所示。表3-1 Sin Wave參數(shù)設(shè)置名稱參數(shù)值A(chǔ)mpl

11、itude1Frequency4000UnitsHertzGain參數(shù)設(shè)置如表3-2所示。表3-2 Gain 參數(shù)設(shè)置名稱參數(shù)值Gain127（編碼） 1/127（解碼）Pulse Generator參數(shù)設(shè)置如表3-3所示。表3-3 Pulse Generator參數(shù)設(shè)置名稱參數(shù)值Pulse typeTime basedtimeUse simulation timeAmplitude1Period1/8000Pulse Width10Phase delay0Saturation參數(shù)設(shè)置如表3-4所示。表3-4 Saturation參數(shù)設(shè)置名稱參數(shù)值Upper limit1Lower limit

12、-1Sample Time0.00001A-Law Compressor參數(shù)設(shè)置如表3-5所示。表3-5 A-Law Compressor參數(shù)設(shè)置名稱參數(shù)值A(chǔ) value87.6Peak-signal magnitude1Quantizer參數(shù)設(shè)置如表3-6所示。表3-6 Quantizer參數(shù)設(shè)置名稱參數(shù)值Quantization interval1Sample Time0.00001Relay參數(shù)設(shè)置如表3-7所示。表3-7 Relay參數(shù)設(shè)置名稱參數(shù)值Output when on1Output when off0Sample Time0.000013.2 信道編/譯碼數(shù)字信號在傳輸?shù)倪^程

13、中，由于受到干擾的影響，碼元波形將變壞。接收端收到后可能發(fā)生錯誤判決。為了解決此問題引入信道編碼，它是在數(shù)字信號進行射頻調(diào)制之前進行的。信道編碼的目的在于使信號在接收端能夠檢查甚至糾正傳輸期間由各種干擾引起的差錯從而提高系統(tǒng)的可靠性。本系統(tǒng)采用了漢明碼，卷積碼。3.2.1 漢明碼編/譯碼漢明碼是能夠糾正1位錯碼并且編碼效率較高的一種線性分組碼，碼長為N，該信息位的長度為K，其中，N=2M-1（M=3），K=N-M。在偶數(shù)監(jiān)督碼中，由于使用了一位監(jiān)督位a0，它和信息位an-1 a1一起構(gòu)成一個代數(shù)式，在接收端解碼時，實際上就是在計算校正子S，若S = 0，就認(rèn)為無錯碼；若S = 1，就認(rèn)為有錯碼

14、?，F(xiàn)將上式稱為監(jiān)督關(guān)系式，S稱為校正子。由于校正子S只有兩種取值，故它只能代表有錯和無錯這兩種信息，而不能指出錯碼的位置。若監(jiān)督位增加一位，即變成兩位，則能增加一個類似的監(jiān)督關(guān)系式。由于兩個校正子的可能值有4中組合： 00，01，10，11，故能表示4種不同的信息。若用其中1種組合表示無錯，則其余3種組合就有可能用來指示一個錯碼的3種不同位置。同理，r個監(jiān)督關(guān)系式能指示1位錯碼的(2r1)種可能位置。本設(shè)計采用（7,4）漢明碼，信息位長度為4，經(jīng)過漢明編碼器后，加入3個校驗位，碼字長度變?yōu)?。由于GMSK為二進制數(shù)字調(diào)制技術(shù)，經(jīng)過調(diào)制解調(diào)后，進入譯碼器，漢明碼解碼器用于對（7,4）漢明碼進行解

15、碼，得到原始的信息序列，漢明碼解碼器的參數(shù)應(yīng)與漢明碼編碼器的參數(shù)保持一致，則進行解碼后，信號恢復(fù)為幀長為7位，再進入誤碼表測其誤碼率，將其誤碼率顯示在模擬顯示器中，同時為了便于數(shù)據(jù)的采集，將其接上選擇開關(guān)后將數(shù)據(jù)輸出到工作空間。漢明碼編/譯碼如圖3.3所示。圖3.3 漢明碼編/譯碼Hamming Encoder參數(shù)設(shè)置如表3-8所示。表3-8 Hamming Encoder參數(shù)設(shè)置名稱參數(shù)值Cordword length N7Message length Kgfprimfd(3,min)Hamming Encoder參數(shù)設(shè)置如表3-9所示。表3-9 Hamming Decoder參數(shù)設(shè)置參數(shù)名

16、稱參數(shù)值Codeword length NMessage length K7gfprimfd(3,min)3.2.2 卷積碼編/譯碼卷積碼是一種性能優(yōu)越的信道編碼。(n ,k ,N) 表示把k個信息比特編成n個比特，N 為編碼約束長度,說明編碼過程中互相約束的碼段個數(shù)。卷積碼編碼后的n 個碼元不僅與當(dāng)前組的k 個信息比特有關(guān),而且與前N-1個輸入組的信息比特有關(guān)。編碼過程中相互關(guān)聯(lián)的碼元有N個。R = k/n是卷積碼的碼率,碼率和約束長度是衡量卷積碼的兩個重要參數(shù)。實際應(yīng)用中采用截短Viterbi算法，即不需要接收到所有序列才進行判決，當(dāng)譯碼器接收并處理完了固定的T （T L）個碼段后，在接收

17、第（T+1）個碼段的時候，它將比較前T級的路徑量度，然后從中選取最小者，由此得到與最小量度對應(yīng)的幸存路徑，將此路徑對應(yīng)的T個碼段判決輸出。T稱為截短深度，T選的足夠大時，則對譯碼器輸出的譯碼錯誤概率影響很小。卷積碼編/譯碼模塊如圖3.4所示。圖3.4 卷積碼編/譯碼Convolutional Encoder參數(shù)設(shè)置如表3-10所示。表3-10 Convolutional Encoder參數(shù)設(shè)置名稱參數(shù)值Trellis structurePoly2trellis(7 171 133)Operation mode ContinuesViterbi Encoder參數(shù)設(shè)置如表3-11所示。表3-11

18、 Viterbi Decoder參數(shù)設(shè)置名稱參數(shù)值Trellis structurePoly2trellis(7 171 133)Operation mode ContinuesDecision typeUnquantizedTaceback depth323.3 GMSK調(diào)制與解調(diào)GMSK調(diào)制是在MSK（最小頻移鍵控）調(diào)制器之前插入高斯低通預(yù)調(diào)制濾波器這樣一種調(diào)制方式。它提高了數(shù)字移動通信的頻譜利用率和通信質(zhì)量。GMSK是當(dāng)前現(xiàn)代數(shù)字調(diào)制技術(shù)領(lǐng)域研究的一個熱點。采用高斯濾波器作調(diào)制前基帶濾波器，將基帶信號成型為高斯脈沖，再進行MSK調(diào)制。其特點是在數(shù)據(jù)流送交頻率調(diào)制器前先通過一個Gauss濾

19、波器（預(yù)調(diào)制濾波器）進行預(yù)調(diào)制濾波，以減小兩個不同頻率的載波切換時的跳變能量，使得在相同的數(shù)據(jù)傳輸速率時頻道間距可以變得更緊密。GSMK調(diào)制的信號頻譜緊湊、誤碼特性好。GMSK調(diào)制與解調(diào)如圖3.5所示。圖3.5 GMSK調(diào)制與解調(diào)GMSK調(diào)制器參數(shù)設(shè)置如表3-12所示。表3-12 GMSK調(diào)制器參數(shù)設(shè)置名稱參數(shù)值BT product0.3Pulse length4Symbol prehistory1Phase offsetPi/4Sample per symbol8GMSK解調(diào)器參數(shù)設(shè)置如表3-13所示。表3-13 GMSK解調(diào)器參數(shù)設(shè)置名稱參數(shù)值BT product0.3Pulse leng

20、th4Symbol prehistory1Phase offsetPi/4Sample per symbol84 性能分析4.1 信源編譯碼仿真首先用Sine Wave產(chǎn)生4kHz的模擬正弦波語音信號，然后與Pulse Generator產(chǎn)生的8kHz的脈沖信號通過Product進行抽樣。再通過Saturation進行【-1,1】范圍的限幅，濾除噪音。其中一路通過Abs取絕對值，再經(jīng)過A-Law Compressor將取樣值壓縮到0-1之間，再通過Gain增益放大127 倍，將取樣值放大到0-127之間，再經(jīng)過Quantizer進行四舍五入量化，將量化值通過Integer to Bit Con

21、verter變成7位二進制碼，即為PCM編碼的低7位。另一路通過Relay器件提取出該抽樣值的極性，其輸出值設(shè)置為“0”和“1”，如果極性為正，則判為“1”；極性為負(fù)，則判為“0”。最后與極性碼組成8位碼輸出。PCM譯碼是編碼的逆過程。輸入8 位PCM 碼，將第一位極性碼由Relay 進行判斷，如果是“0”，則該值是負(fù)數(shù)；如果是“1”，則該值是正數(shù)。剩余7 位碼通過Bit to Integer Converter 將二進制轉(zhuǎn)化成十進制數(shù)，通過Gain減小為原來的1/127，再經(jīng)過A -Law Expander后與極性通過Product相乘，即為PCM 譯碼后的值。PCM編碼的仿真圖如4.1所示

22、。圖4.1 PCM編碼波形4.2 調(diào)制解調(diào)仿真仿真時采用的BT=0.3，即濾波器的3dB帶寬B等于碼元速率的0.3倍。在GSM制的蜂窩網(wǎng)中就是采用的BT=0.3的得GMSK調(diào)制方式這是為了獲得更大的用戶容量。GMSK調(diào)制方式具有碼間串?dāng)_，BT的值越小，碼間串?dāng)_越大。GMSK調(diào)制后進入加性高斯白噪聲信道。AWGN Channel參數(shù)設(shè)置如表4.1所示。表4-1 AWGN Channel參數(shù)設(shè)置表參數(shù)名稱 參數(shù)值Initial seed 67SNR10Input signal power1調(diào)制后的仿真頻譜圖如4.2所示。圖4.2 調(diào)制后頻譜圖4.3 整體仿真無信道編碼整體仿真圖如圖4.3所示。 圖

23、4.3 無信道編碼整體仿真圖漢明編碼整體仿真圖如圖4.4所示。 圖4.4 漢明碼編碼整體仿真圖卷積碼信道編碼整體仿真圖如圖4.5所示。 圖4.5 卷積碼編碼整體仿真圖對上面的三個圖在SNR為10的時候仿真的到眼圖，星座圖和頻譜圖以及各個經(jīng)調(diào)制解調(diào)后的波形圖。無信道編碼進信道前眼圖如圖4.6所示，無信道編碼進信道后眼圖如圖4.7所示。漢明編碼進信道前的眼圖如4.8所示，漢明編碼信道進信道后眼圖如4.9所示。卷積編碼進信道前的眼圖如4.10所示，卷積編碼進信道后的眼圖如4.11所示。圖4.6 無信道編碼進信道前眼圖 圖4.7無信道編碼進信道后眼圖圖4.8 漢明編碼進信道前眼圖 圖4.9漢明編碼進信

24、道后眼圖圖4.10 卷積編碼進信道前眼圖 圖4.11 卷積編碼進信道后眼圖從上面的仿真眼圖中，橫向比較可以發(fā)現(xiàn)，在經(jīng)過信道之后傳輸?shù)男盘枴把燮ぁ弊兒?，說明其引入了一定強度的噪聲信號，而縱向比較可知，信號經(jīng)過編碼后的眼圖比無編碼的眼圖要好，而漢明編碼的眼圖又比卷積編碼的好。實際的通信系統(tǒng)中，數(shù)字信號經(jīng)過非理想的傳輸必定要產(chǎn)生畸變，信號通過信道后，會引入噪聲和干擾，也就是說，總在不同程度上存在碼間干擾。這是屬于正常的失真。無信道編碼進信道前星座圖如圖4.12所示，無信道編碼進信道后星座圖如圖4.13所示。漢明編碼進信道前的星座圖如4.14所示，漢明編碼信道進信道后星座圖如4.15所示。卷積編碼進信

25、道前的星座圖如4.16所示，卷積編碼進信道后的星座圖如4.17所示。圖 4.12 無信道編碼進信道前星座圖 圖4.13無信道編碼進信道后星座圖圖 4.14 無信道編碼進信道前星座圖 圖4.15無信道編碼進信道后星座圖圖 4.16 無信道編碼進信道前星座圖 圖4.17無信道編碼進信道后星座圖對以上三組星座圖橫向比較，可知進信道前的眼圖是一個圓各個追蹤點在圓上，進信道后圓變得不規(guī)則了并且好多點不在圓上發(fā)生了偏移，而縱向比較可知信號經(jīng)過傳輸信道后有了編碼噪聲的影響有所下降，卷積和無信道編碼的結(jié)果差不多，而漢明編碼的最好，具有較強的糾錯能力。GMSK星座圖特點在該圖表現(xiàn)出來，這進一步驗證了該系統(tǒng)正確性

26、。無信道編碼時原始信號與接收信號對比如圖4.18所示。漢明編碼時的原始信號與接收信號對比如圖4.19所示。卷積編碼時的原始信號與接收信號對比如圖4.20所示。圖4.18無信道編碼時原始信號與接收信號對比圖4.19漢明編碼時原始信號與接收信號對比圖4.20卷積編碼時原始信號與接收信號對比從上面三組示波器上方第一路信號為信源譯碼后恢復(fù)的信號，下方第二路為原始輸入信號，比較可知恢復(fù)信號有一定程度的失真且幅度有所下降并伴隨著延時。從圖中可以看出恢復(fù)出來的信號的幅度要比原始信號小，這說明了在整個仿真過程中信號能量有一定的損耗和時延，這屬于正常現(xiàn)象。就其整個波形來看我們可以看出其恢復(fù)信號和原始信號的形狀基

27、本相同，也就是說成功的恢復(fù)出了原始信號。無信道編碼時信號經(jīng)調(diào)制后的頻譜圖4.21所示。漢明編碼時的信號經(jīng)調(diào)制后的頻譜如圖4.22所示。卷積編碼時的信號經(jīng)調(diào)制后的頻譜如圖4.23所示。圖4.21無信道編碼時信號經(jīng)調(diào)制后的頻譜圖4.22漢明編碼信號經(jīng)調(diào)制后的頻譜圖4.23卷積編碼時信號經(jīng)調(diào)制后的頻譜由圖可以得出在進信道前其頻譜圖和經(jīng)GMSK調(diào)制后的理論頻譜圖基本一致，而進信道后的頻譜圖出現(xiàn)很多毛刺狀的東西，這也就說明了經(jīng)信道后出現(xiàn)了一定的干擾。從圖可以看出其主瓣和幅瓣的差值明顯大于60dB，這符合GSM中對已調(diào)信號的要求。而進信道后的頻譜其主瓣和幅瓣的差值明顯減小，這也是由于噪聲的影響引起的。4.

28、4 信噪比與誤碼率分析有無信道編碼誤碼率對比表如表4-2所示。由表可知，縱向較時隨信噪比的增加，無信道編碼，漢明編碼，卷積編碼的誤碼率都在下降。橫向比較時，小信噪比（小于0dB）時卷積碼的性能好，而大信噪比（大于0dB）時漢明碼抗噪聲性能比卷積碼優(yōu)異。表4-3 有無信道編碼的誤碼率對比表信噪比/dB無信道編碼誤碼率漢明碼編碼誤碼率卷積碼編碼誤碼率-250.48890.50250.3375-200.48140.45050.2974-150.42950.36420.2298-100.31190.19870.1481-50.20050.04180.089000.11880.02530.085350.

29、11880.02530.0853100.11880.02530.0853150.11880.02530.0853繪出有無信道編碼及不同信道編碼方式下誤碼率對比圖如圖4.24所示。圖4.24 有無信道編碼及不同信道編碼方式下誤碼率對比圖從上圖及表中數(shù)據(jù)分析可知：隨著信噪比SNR的增大，無論是用的不同信道編碼系統(tǒng)還是無信道編碼系統(tǒng)，他們的誤碼率都在不斷的減小，并在減小到某一個值之后就一直不變。當(dāng)信噪比大于-20dB時無信道編碼的通信系統(tǒng)要比有信道編碼的通信系統(tǒng)誤碼率要大，并且在一段時間內(nèi)這個差距是越來越大的；但是在10dB左右這個差距是不會增大的且無信道編碼的最終誤碼率是最大的。在有信道編碼的系統(tǒng)

30、中，漢明碼的最終誤碼率最小。加入噪聲及干擾信噪比與誤碼率表如表4-3所示?？v向比較由表可以看出隨著信噪比的增加無噪聲，加高斯噪聲，加瑞利噪聲，加萊斯噪聲，加三種噪聲的誤碼率都在減小。橫向比較可以得出在相同信噪比下誤碼率的大小由小到大的順序為無噪聲，加高斯噪聲，加瑞利噪聲，加萊斯噪聲，加三種噪聲。表4-3 加各種噪聲的誤碼率對比表信噪比/dB無噪聲加高斯噪聲加瑞利噪聲加萊斯噪聲加三種噪聲-200.32920.33660.38690.39000.3900-150.30420.32340.36040.37180.3769-100.19670.20430.24240.2640.2982-50.0418

31、80.068530.10660.13960.204300.025380.029190.027920.049490.111750.025380.025380.025380.025380.02665100.025380.025380.025380.025380.02538150.025380.025380.025380.025380.02538200.025380.025380.025380.025380.02538250.025380.025380.025380.025380.02538300.025380.025380.025380.025380.02538繪出有無信道編碼及不同信道編碼方式下

32、誤碼率對比圖如圖4.25所示。圖4.25 加不同噪聲下誤碼率對比圖由上圖及表中數(shù)據(jù)分析可知：加了干擾之后的系統(tǒng)，特別是在信噪比為-5dB時系統(tǒng)的誤碼率明顯比無干擾時的誤碼率要大，并且不管是加哪種類型的干擾，所得到的最終誤碼率都是差不多的。當(dāng)三種干擾同時都加上的時候，系統(tǒng)的誤碼率會非常的大4.5 總圖仿真主程序編寫M文件用于不同信道編碼方式下誤碼率分析如下。ErproVec=-25:5:15; %定義信噪比的取值范圍for n=1:length(ErproVec) SNR=ErproVec(n); %信噪比一次取向量ErproVec的數(shù)值 sim(noencode) %執(zhí)行無信道編碼時GSM仿真

33、模型S2(n)=mean(s); %從s中獲得調(diào)制信號誤碼率 S3(n)=S2(n)+eps; %精確誤碼率 sim(hmencode1) %執(zhí)行漢明編碼時GSM仿真模型 S2A(n)=mean(s1); %從s1中獲得調(diào)制信號誤碼率 S3A(n)=S2A(n)+eps; sim(convencode) %執(zhí)行卷積編碼時GSM仿真模型 S2B(n)=mean(s2); %從s2中獲得調(diào)制信號誤碼率 S3B(n)=S2B(n)+eps; EN(n)=ErproVec(n); end figure(1) semilogy(EN,(S3),r-*,EN,(S3A),b-x,EN,(S3B),g-o)

34、;grid; xlabel(信噪比/dB);ylabel(誤碼率);title(有無信道編碼信噪比與誤碼率關(guān)系對比);legend(為無信道編碼誤碼率,為漢明碼誤碼率,為卷積碼誤碼率);hold off編寫M文件用于加不同噪聲下誤碼率分析如下。close allclcx=-15:5:15; %x為信噪比取值范圍y1=x; %y1為漢明碼編碼時無噪聲誤碼率y2=x; %y2為漢明碼編碼時加高斯噪聲誤碼率y3=x; %y3為漢明碼編碼時加瑞利噪聲誤碼率y4=x; %y4為漢明碼編碼時加萊斯噪聲誤碼率y5=x; %y5為漢明碼編碼時加三種噪聲誤碼率for i=1:length(x) SNR=x(i)

35、; %以5為步長依次取信噪比 sim(hanmingbianma); %執(zhí)行無噪聲時Simulink文件 y1(i)=mean(xErrorRate1); %從xErrorRate1中獲取誤碼率 sim(gaosi); %執(zhí)行加高斯噪聲噪聲時Simulink文件 y2(i)=mean(xErrorRate2); %從xErrorRate2中獲取誤碼率 sim(ruili); %執(zhí)行加瑞麗噪聲噪聲時Simulink文件 y3(i)=mean(xErrorRate3); %從xErrorRate3中獲取誤碼率 sim(laisi); %執(zhí)行加萊斯噪聲噪聲時Simulink文件y4(i)=mean(xErrorRate4); %從xErrorRate4中獲取誤碼率sim(sanzhongzaosheng); %執(zhí)行加以上三種噪聲時Simulink文件 y5(i)=mean(xErrorRate5); %從xErrorRate5中獲取誤碼率endfigure(1) semilogy(x,y1,R,x,y2,B:,x,y3,P,x,y4,h,x,y5,O); set(gca,YScale,log);grid on;xlabel(SNR/dB);ylabel(BitErrorRate/Pe);title(加各種干