多徑衰落信道下不同調(diào)制方式的誤碼率性能

1、多徑衰落信道下 不同調(diào)制方式的 BER性能院:業(yè):名:號:一、原理本次仿真內(nèi)容為基于平坦瑞利衰落信道下 QPSK及DQPSK的誤比特率 性能分析，下面簡單介紹一下瑞利衰落信道及兩種調(diào)制方式的原理。瑞利衰落信道是一種無線電信號傳播環(huán)境的統(tǒng)計(jì)模型。 這種模型假設(shè)信 號通過無線信道之后，其信號幅度是隨機(jī)的，表現(xiàn)為 衰落”特性，并且多徑 衰落的信號包絡(luò)服從瑞利分布。由此，這種多徑衰落也稱為瑞利衰落。 這一 信道模型能夠描述由電離層和對流層反射的短波信道，以及建筑物密集的城市環(huán)境。另外，瑞利衰落只適用于從發(fā)射機(jī)到接收機(jī)不存在視距信號的情況。QPSK是利用載波的四種不同相位差來表征輸入的數(shù)字信息，是四進(jìn)制

2、相移鍵控。它規(guī)定了四種載波相位，分別為45° 135° 225° 275°調(diào)制器輸入的數(shù)據(jù)是二進(jìn)制數(shù)字序列，為了能和四進(jìn)制的載波相位配合起來， 則 需要把二進(jìn)制數(shù)據(jù)變換為四進(jìn)制數(shù)據(jù)，這就是說需要把二進(jìn)制數(shù)字序列中每 兩個比特分成一組，共有四種組合，即00, 01, 10，11，其中每一組稱為雙比特碼元。每一個雙比特碼元是由兩位二進(jìn)制信息比特組成，它們分別代表四進(jìn)制四個符號中的一個符號。 QPSK中每次調(diào)制可傳輸2個信息比特， 這些信息比特是通過載波的四種相位來傳遞的。 解調(diào)器根據(jù)星座圖及接收到 的載波信號的相位來判斷發(fā)送端發(fā)送的信息比特。DQPSK調(diào)制將

3、信息插入到發(fā)送信號的相位差中，若以前一碼元相位作 為參考，并令 ©為本碼元與前一碼元的初相差，則信息編碼與載波相位變 化仍可用QPSK信號相位編碼邏輯關(guān)系表來表示。不過， ©應(yīng)變?yōu)闄C(jī)對 于DQPSK而言，可先將輸入的雙比特碼經(jīng)碼型變換，再用碼型變換器輸出 的雙比特碼進(jìn)行四相絕對移相，貝U所得到的輸出信號便是四相相對移相信號。在多徑信道下，QP SK的理論誤比特率為1 ?P( Y= 2?1 -2V2 - ?C= ?1 + 2?Y 一 ?DQPSK的理論誤比特率為1P（ 丫） = 2?1 - /2 V22?C =1 + 2?二、仿真程序設(shè)計(jì)說明QPSK誤碼率仿真設(shè)計(jì)框圖上圖為平

4、坦瑞利衰落信道下QPSK的誤碼率仿真原理圖。首先使用rand函數(shù)產(chǎn)生0到1的隨機(jī)數(shù)，根據(jù)隨機(jī)數(shù)的大小，將數(shù)據(jù)映射為QPSK復(fù)包絡(luò)信號，復(fù)包絡(luò)信號分別對應(yīng)著不同的相位信息。使用raylrnd()函數(shù)產(chǎn)生服從瑞利分布的隨機(jī)數(shù)，由于在平坦衰落情況下，多徑衰落模型可以用乘性失真來表示，因此將信號與瑞利隨機(jī)數(shù)相 乘。根據(jù)所輸入的歸一化信噪比信息，計(jì)算出噪聲的功率譜密度，產(chǎn)生相對應(yīng)的高斯 隨機(jī)噪聲。將噪聲與信號相加。然后將經(jīng)過平坦衰落及高斯信道的信號進(jìn)行判決，恢 復(fù)復(fù)包絡(luò)信號，并與加噪聲之前信號相比對，統(tǒng)計(jì)誤比特個數(shù)，計(jì)算出誤碼率。在仿 真程序中，為保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，加入while循環(huán)語句，使之產(chǎn)生一定數(shù)

5、量的錯誤比特。QPSK不同的是，先產(chǎn)生二F圖為平坦瑞利衰落信道下 DQPSK的誤碼率仿真原理圖。相對于QPSK，DQPSK中多了編碼部分，后半部分大體一致。在仿真程序中，與進(jìn)制隨機(jī)序列，然后使用xor函數(shù)，將產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)列編碼，將編碼后的數(shù)據(jù)按進(jìn)行奇偶位串并轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)按一定的規(guī)則映射為復(fù)包絡(luò)信號，后面經(jīng)過瑞利衰 落以及加噪聲、判決與 QPSK 一致，最后再使用xor譯碼恢復(fù)原隨機(jī)序列，然后比對統(tǒng)計(jì)誤比特個數(shù)，計(jì)算出誤碼率。產(chǎn)生瑞利隨機(jī)數(shù)據(jù)產(chǎn)生高斯 噪聲數(shù)據(jù)產(chǎn)生二進(jìn)制 隨機(jī)數(shù)據(jù)編碼串并轉(zhuǎn)換映射為QPSKJ復(fù)包絡(luò)信號LI加法運(yùn)算判決乘法運(yùn)算逆映射并串轉(zhuǎn)換誤比特率統(tǒng)計(jì)譯碼DQPS1誤碼率仿

6、真設(shè)計(jì)框圖三、仿真結(jié)果上圖為在平坦瑞利衰落信道下兩種調(diào)制方式的仿真信噪比及理論信噪比。從圖中可以看出，在相同誤碼率情況下,DQPSK所需Eb/No比QPSK要高2dB左右。附錄： %RayleighFading.m clear all;EbNo1=0:1:16;EbNo2=0:0.5:16;% QPSK 調(diào)制for i=1:length(EbNo1), pb=qpsk(EbNo1(i); sim_qpsk_err_bit(i)=pb; disp(pb); echo off;end;%DQPSK 調(diào)試 echo on;for i=1:length(EbNo1), pb=dqpsk(EbNo1(i

7、); sim_dqpsk_err_bit(i)=pb; disp(pb); echo off;end;% 理論曲線 echo on;for i=1:length(EbNo2),EbN0=exp(EbNo2(i)*log(10)/10); theo_qpsk_err_bit(i)=0.5*(1-1/sqrt(1+1/EbN0);theo_dq psk_err_bit(i)=0.5*(1-EbN0/sqrt(EbN0A2 + 2*EbN0 + 0.5); echo off;end;semilogy(EbNo2,theo_d qp sk_err_bit,'r'),title('

8、;平坦瑞利衰落信道下誤碼率曲 線');hold on;semilogy(EbNo1,sim_dqpsk_err_bit,'r*-');hold on;semilogy(EbNo2,theo_qpsk_err_bit,'b');hold on;semilogy(EbNo1,sim_qpsk_err_bit,'b*-');xlabel('Eb/No');ylabel('BER');lege nd(理論 DQP SK','仿真 DQP SK','理論 QP SK','

9、;仿真 QP SK');%qpsk.m%符號數(shù)function pb=qpsk(EbNo_dB) N=100;Eb=1;num_err_bit=0;counter=0;EbNo=10A(EbNo_dB/10);sgma=sqrt(Eb/EbNo)/2;s00=1 0; s01=0 1; s11=-1 0; s10=0 -1;while(num_err_bit<80)for i=1:N, temp=rand; if (temp<0.25), dsource1(i)=0; dsource2(i)=0;elseif (temp<0.5),dsource1(i)=0; dso

10、urce2(i)=1;elseif (temp<0.75),dsource1(i)=1; dsource2(i)=0; elsedsource1(i)=1; dsource2(i)=1; end;end;for i=1:N, ray=raylrnd(0.7); n=sgma*randn(1,2); if (dsource1(i)=0) & (dsource2(i)=0), r=ray*s00+n;elseif (dsource1(i)=0) & (dsource2(i)=1), r=ray*s01+n;elseif (dsource1(i)=1) & (dsour

11、ce2(i)=0), r=s10*ray+n;elser=s11*ray+n;end;c00=dot(r,s00); c01=dot(r,s01); c10=dot(r,s10); c11=dot(r,s11);c_max=max(c00,c01,c10,c11);if (c00=c_max), decis1=0; decis2=0; elseif (c01=c_max), decis1=0; decis2=1; elseif (c10=c_max), decis1=1; decis2=0; else decis1=1; decis2=1; end;if (decis1=dsource1(i)

12、, num_err_bit=num_err_bit+1; end;if (decis2=dsource2(i), num_err_bit=num_err_bit+1; end;end counter=counter+1;end pb=num_err_bit/(2*N*counter);%dqpsk.m function pb=dqpsk(EbNo_dB)%符號數(shù)N=100;Eb=1; num_err_bit=0; counter=0;EbNo=10A(EbNo_dB/10);sgma=sqrt(Eb/EbNo)/2;s00=1 0; s01=0 1; s11=-1 0; s10=0 -1;wh

13、ile(num_err_bit<80) data_pr = round(rand(1,2*N); data_com = zeros(1,2*N); data_mod1 = zeros(1,N); data_mod2 = zeros(1,N); data_demod1 = zeros(1,N);data_demod2 = zeros(1,N);s_rece1 = zeros(1,N);s_rece2 = zeros(1,N);datab_rece = zeros(1,2*N);dataa_rece = zeros(1,2*N); data_com(1) = xor(0,data_pr(1)

14、;for l = 2:(2*N)data_com(l) = xor(data_pr(l),data_com(-l 1); end for i = 1:Nif data_com(2*i - 1)=0 && data_com(2*i)=0 data_mod1(i) = 1,data_mod2(i) = 0;elseif data_com(2*i-1)=0 && data_com(2*i)=1 data_mod1(i) = 0,data_mod2(i) = 1;elseif data_com(2*i-1)=1 && data_com(2*i)=0 da

15、ta_mod1(i) = 0,data_mod2(i) =-1;elseif data_com(2*i-1)=1 && data_com(2*i)=1 data_mod1(i) = -1,data_mod2(i) = 0;end end ray=raylrnd(0.7,1,length(data_mod1);n=sgma*randn(1,length(data_mod1);s_rece1 = data_mod1.*ray + n; s_rece2 = data_mod2.*ray + n; for k = 1:Nc00=dot(s_rece1(k),s_rece2(k),s00

16、);c01=dot(s_rece1(k),s_rece2(k),s01);c10=dot(s_rece1(k),s_rece2(k),s10);c11=dot(s_rece1(k),s_rece2(k),s11);c_max=max(c00,c01,c10,c11);if (c00=c_max)data_demod1(k) = 0;data_demod2(k) = 0; elseif (c01=c_max)data_demod1(k) = 0;data_demod2(k) = 1; elseif (c10=c_max)data_demod1(k) = 1;data_demod2(k) = 0; else data_demod1(k) = 1;data_demod2(k) = 1; end;datab_rece(2*k-1) = data_demod1(k); datab_rece(2*k) = data