




版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡介
1、機(jī)械與電氣工程學(xué)院程序設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 設(shè)計(jì)題目: PSK通信系統(tǒng)性能仿真 專業(yè)班級: 通信102 姓 名: 學(xué) 號: 指導(dǎo)老師: 完成日期: 2014年1月 目錄 一、設(shè)計(jì)目的2二、設(shè)計(jì)任務(wù)2三、設(shè)計(jì)內(nèi)容2四、設(shè)計(jì)原理2五、調(diào)制與測試5六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果6七、心得與體會7參考文獻(xiàn)7一、設(shè)計(jì)目的 1、鞏固并綜合應(yīng)用所學(xué)到的通信系統(tǒng)原理、數(shù)字信號處理、MATLAB等方面的知識,培養(yǎng)自學(xué)能力,提高解決實(shí)際問題的能力,增強(qiáng)系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)數(shù)字通信系統(tǒng)的技能; 2、能熟練地在MATLAB平臺上進(jìn)行M文件編程; 3、能使用MATLAB仿真數(shù)字通信系統(tǒng)的基本性能,并對仿真結(jié)果進(jìn)行理論分析。二、設(shè)計(jì)任務(wù) 1、根據(jù)選
2、定的題目查閱通信系統(tǒng)原理、數(shù)字信號處理、MATLAB編程方面的資料; 2、寫出相關(guān)原理,并用MATLAB分析仿真; 3、得到仿真結(jié)果,并將相關(guān)數(shù)據(jù)與理論分析結(jié)果對比分析。三、設(shè)計(jì)內(nèi)容完成M=4的PSK通信系統(tǒng)的Monte Carlo仿真,檢測器為計(jì)算按式給出的接收信號相位,并將最接近的相位的信號選為信號點(diǎn)。四、設(shè)計(jì)原理 PSK是利用載波的不同相位表示相應(yīng)的數(shù)字信息。對于二進(jìn)制相位調(diào)制(M=2)來說,兩個(gè)載波相位是0和。對于M相相位調(diào)制來說M=2k,這里k是每個(gè)傳輸符號的信息比特?cái)?shù)。4PSK是M=4的載波相位調(diào)制。這里,將理論差錯(cuò)概率與仿真的差錯(cuò)概率比較,進(jìn)一步觀察仿真與理論值之間的差別。同時(shí),
3、用不同的判決準(zhǔn)則對接受信號進(jìn)行判決。并比較兩種判別方法的差別。 調(diào)制解調(diào)原理一組M載波相位調(diào)制信號波形的一般表示為:是發(fā)送濾波器的脈沖形狀,A為信號的幅度。將式中的余弦函數(shù)的相角看成兩個(gè)相角的和,可以將上表示為將歸一化,則函數(shù)能量、A可歸一化到1。這樣一個(gè)相位調(diào)制信號可以看做兩個(gè)正交載波,起始幅度取決于在每個(gè)信號區(qū)間內(nèi)的相位,因此,數(shù)字相位調(diào)制信號在幾何上可以用和的二維向量來表示,即圖一 表示M=4的信號點(diǎn)星座圖。圖一從AWGN信道中,在一個(gè)信號區(qū)間內(nèi)接收到的帶寬信號可以表示為這里和是加性噪聲的兩個(gè)正交分量。 可以將這個(gè)接收信號與,給出的和作相關(guān),兩個(gè)相關(guān)器的輸出產(chǎn)生受噪聲污損的信號分量,它們
4、可表示為 式中和定義為 這兩個(gè)正交噪聲分量和是零均值,互不相關(guān)的高斯隨機(jī)過程。這樣,和。和的方差是 最佳檢測器將接收信號向量r投射到M個(gè)可能的傳輸信號向量之一上去,并選取對應(yīng)于最大投影的向量。據(jù)此,得到相關(guān)準(zhǔn)則為 ,m=0,1,,M-1由于全部信號都具有相等的能量,因此,對數(shù)字相位調(diào)制一種等效的檢測器標(biāo)準(zhǔn)是計(jì)算接收信號向量r=(,)的相位為 并從信號集中選取其相位最接近的信號。在AWGN信道中,因?yàn)槎嘞辔徽{(diào)制與二進(jìn)制PAM是相同的,所以差錯(cuò)概率為,式中是每比特的能量。四相相位調(diào)制可以看作兩個(gè)正交載波上的二相相位調(diào)制系統(tǒng),所以1個(gè)比特的差錯(cuò)概率與二相相位調(diào)制是一樣的。對于M4的符號差錯(cuò)概率不存
5、在簡單的閉式表達(dá)式。對的一種好的近似式是 式中比特/符號。判決方法:(1)最大投影法:最佳檢測器將接收到的信號向量r投射到M個(gè)可能的傳輸信號向量之一上去,并選取對應(yīng)于最大投影的向量。試驗(yàn)中用的是將r向量與作為標(biāo)準(zhǔn)的s向量作向量積后選取最大者的方法。(2)對數(shù)字相位調(diào)制一種等效的檢測器標(biāo)準(zhǔn)是計(jì)算接收信號向量r=(,)的相位為 并從信號集中選取其相位最接近的信號。五、調(diào)制與測試1. 先產(chǎn)生一個(gè)4種符號(2比特)的序列,將它映射到相應(yīng)的4相信號點(diǎn),如圖中M=4的情況所示程序:N=10000;E=1; % energy per symbolsnr=10(snr_in_dB/10); % signal-
6、to-noise ratiosgma=sqrt(E/snr)/2; % noise variance% the signal mappings00=1 0;s01=0 1;s11=-1 0;s10=0 -1;2. 為了完成這個(gè)任務(wù),利用一個(gè)隨機(jī)數(shù)列發(fā)生器,它會產(chǎn)生(0,1)范圍內(nèi)的均勻隨機(jī)數(shù)。再將這個(gè)范圍分成4個(gè)相等的區(qū)間(0,0.25),(0.25,0.5),(0.5,0.75)和(0.75,1.0),這些子區(qū)間分別對應(yīng)于00,01,11,10信息比特對,再用這些比特對選擇信號相位向量Sm。程序:for i=1:N, temp=rand; % a uniform random variabl
7、e between 0 and 1 if (temp<0.25), % With probability 1/4, source output is "00." dsource1(i)=0; dsource2(i)=0; elseif (temp<0.5), % With probability 1/4, source output is "01." dsource1(i)=0; dsource2(i)=1; elseif (temp<0.75), % With probability 1/4, source output is &qu
8、ot;10." dsource1(i)=1; dsource2(i)=0; else % With probability 1/4, source output is "11." dsource1(i)=1; dsource2(i)=1; end;end;3. 加性噪聲分量nc和ns都是統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的零均值、方差為62的高斯隨機(jī)變量。為簡單起見,可以將方差歸一化到62=1,而通過給信號能量參數(shù)E加權(quán)來控制接收信號中的SNR。反之亦然。檢測器觀察到接收信號向量r=Sm+n,由 程序:for i=1:N, % The received signal at the dete
9、ctor, for the ith symbol, is: n(1)=gngauss(sgma); n(2)=gngauss(sgma); if (dsource1(i)=0) & (dsource2(i)=0), r=s00+n; elseif (dsource1(i)=0) & (dsource2(i)=1), r=s01+n; elseif (dsource1(i)=1) & (dsource2(i)=0), r=s10+n; else r=s11+n; end;我做的部分:4.方法一:最大投影法將接收到的信號向量r投射到M個(gè)可能的傳輸信號向量之一上去,并選取對應(yīng)
10、于最大投影的向量。試驗(yàn)中用的是將r向量與作為標(biāo)準(zhǔn)的s向量作向量積后選取最大者的方法。所以現(xiàn)代通信系統(tǒng)matlab版(第二版)例7.3的M文件中一段程序是: c00=dot(r,s00); c01=dot(r,s01); c10=dot(r,s10); c11=dot(r,s11); % The decision on the ith symbol is made next. c_max=max(c00 c01 c10 c11); if (c00=c_max), decis1=0; decis2=0; elseif (c01=c_max), decis1=0; decis2=1; elseif
11、(c10=c_max), decis1=1; decis2=0; else decis1=1; decis2=1; end; 其中C=dot(A,B,DIM)表示返回向量A與B在維數(shù)為DIM的點(diǎn)積,而c_max=max(c00 c01 c10 c11);是用于比較出最大者。 方法二:根據(jù)設(shè)計(jì)要求,用另一種檢測器。就是通過計(jì)算接收信號向量的相位角,并從信號集Sm中選取最接近相位角的信號。根據(jù),將加性噪聲分解成兩路,加入噪聲后的二維向量為。所以應(yīng)首先要將向量投影到實(shí)軸與虛軸上: rr=r(1)+j*r(2); 再求出信號集中選取其相位最接近的信號,通過求相位角angle函數(shù)代替actan函數(shù): i
12、f (angle(rr)>(3*pi/4)&angle(rr)<=pi), decis1=1; decis2=1; elseif (angle(rr)>(-pi)&angle(rr)<=(-3*pi/4), decis1=1; decis2=1; elseif (angle(rr)>(pi/4)&angle(rr)<=(3*pi/4), decis1=0; decis2=1; elseif (angle(rr)>(-pi/4)&angle(rr)<=(pi/4), decis1=0; decis2=0; elsei
13、f(angle(rr)>(-3*pi/4)&angle(rr)<=(-pi/4) decis1=1; decis2=0;end;6.將檢測器的輸出判決與傳輸符號進(jìn)行比較,最后對符號差錯(cuò)和比特差錯(cuò)計(jì)數(shù)。傳輸10000個(gè)符號,其中Eb=Ea/2是比特能量。程序:symbolerror=0; if (decis1=dsource1(i), numofbiterror=numofbiterror+1; symbolerror=1; end; if (decis2=dsource2(i), numofbiterror=numofbiterror+1; symbolerror=1; e
14、nd; if (symbolerror=1), numofsymbolerror = numofsymbolerror+1; end;end;ps=numofsymbolerror/N; % since there are totally N symbolspb=numofbiterror/(2*N); % since 2N bits are transmitted7.PbPm/2,對應(yīng)的理論差錯(cuò)概率。for i=1:length(SNRindB2), SNR=exp(SNRindB2(i)*log(10)/10); % signal-to-noise ratio theo_err_prb(i
15、)=Qfunct(sqrt(2*SNR); % theoretical bit-error rate echo off ;end;六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果方法一:最大投影法將接收到的信號向量r投射到M個(gè)可能的傳輸信號向量之一上去,并選取對應(yīng)于最大投影的向量。試驗(yàn)中用的是將r向量與作為標(biāo)準(zhǔn)的s向量作向量積后選取最大者的方法。方法二:對數(shù)字相位調(diào)制一種等效的檢測器標(biāo)準(zhǔn)是計(jì)算接收信號向量r=(,)的相位為 并從信號集中選取其相位最接近的信號。我們得出的仿真結(jié)果誤碼率是:七、心得與體會在完成這次課程設(shè)計(jì)的過程中我們查閱關(guān)于通信系統(tǒng)原理和MATLAB編程等方面的資料。鞏固了所學(xué)到的通信系統(tǒng)原理、數(shù)字信號處理、MAT
16、LAB等方面的知識也培養(yǎng)了自學(xué)能力與解決實(shí)際問題的能力。通過在MATLAB平臺上進(jìn)行M文件編程,增強(qiáng)系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)數(shù)字通信系統(tǒng)的技能,有效地提高M(jìn)atlab的應(yīng)用能力。同時(shí)在解碼時(shí),需要計(jì)算角度或者投影量,我也深刻理解到高數(shù)在數(shù)字信號處理中的重要作用。參考文獻(xiàn)資料:1、相關(guān)的現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理;2、相關(guān)的數(shù)字信號處理原理;3、相關(guān)的MATLAB編程教材和文獻(xiàn);主要參考文獻(xiàn):1 John G. Proakis等著,劉樹棠譯,現(xiàn)代通信系統(tǒng)(MATLAB版)(第二版)M.北京:電子工業(yè)出版社,2005.2 張志涌,楊祖櫻,MATLAB教程M.北京:北京航天航空大學(xué)出版社,2006.附錄(Matlab代
17、碼)主程序:% MATLAB script for Illustrative Problem 7.3.echo onSNRindB1=0:2:10;SNRindB2=0:0.1:10;for i=1:length(SNRindB1), pb,ps=cm_sm322(SNRindB1(i); % simulated bit and symbol error rates smld_bit_err_prb(i)=pb; smld_symbol_err_prb(i)=ps; echo off ;end;echo on;for i=1:length(SNRindB2), SNR=exp(SNRindB2
18、(i)*log(10)/10); % signal-to-noise ratio theo_err_prb(i)=Qfunct(sqrt(2*SNR); % theoretical bit-error rate echo off ;end;echo on ;% Plotting commands followsemilogy(SNRindB1,smld_bit_err_prb,'*');holdsemilogy(SNRindB1,smld_symbol_err_prb,'o');semilogy(SNRindB2,theo_err_prb); legend(
19、39;仿真比特誤碼率','仿真符號誤碼率','理論比特誤碼率',1);xlabel('信噪比/dB')ylabel('概率P')M文件:function pb,ps=cm_sm322(snr_in_dB)%pb,ps=cm_sm322(snr_in_dB);% CM_SM322 finds the probability of bit error and symbol error for the % given value of snr_in_dB, signal-to-noise ratio in dB. N=10000
20、;E=1; % energy per symbolsnr=10(snr_in_dB/10); % signal-to-noise ratiosgma=sqrt(E/snr)/2; % noise variance% the signal mappings00=1 0;s01=0 1;s11=-1 0;s10=0 -1;% generation of the data sourcefor i=1:N, temp=rand; % a uniform random variable between 0 and 1 if (temp<0.25), % With probability 1/4,
21、source output is "00." dsource1(i)=0; dsource2(i)=0; elseif (temp<0.5), % With probability 1/4, source output is "01." dsource1(i)=0; dsource2(i)=1; elseif (temp<0.75), % With probability 1/4, source output is "10." dsource1(i)=1; dsource2(i)=0; else % With probab
22、ility 1/4, source output is "11." dsource1(i)=1; dsource2(i)=1; end;end;% detection and the probability of error calculationnumofsymbolerror=0;numofbiterror=0; for i=1:N, % The received signal at the detector, for the ith symbol, is: n(1)=gngauss(sgma); n(2)=gngauss(sgma); if (dsource1(i)=
23、0) & (dsource2(i)=0), r=s00+n; elseif (dsource1(i)=0) & (dsource2(i)=1), r=s01+n; elseif (dsource1(i)=1) & (dsource2(i)=0), r=s10+n; else r=s11+n; end; rr=r(1)+j*r(2); if (angle(rr)>(3*pi/4)&angle(rr)<=pi), decis1=1; decis2=1; elseif (angle(rr)>(-pi)&angle(rr)<=(-3*pi
24、/4), decis1=1; decis2=1; elseif (angle(rr)>(pi/4)&angle(rr)<=(3*pi/4), decis1=0; decis2=1; elseif (angle(rr)>(-pi/4)&angle(rr)<=(pi/4), decis1=0; decis2=0; elseif(angle(rr)>(-3*pi/4)&angle(rr)<=(-pi/4) decis1=1; decis2=0; end; % Increment the error counter, if the decis
25、ion is not correct. symbolerror=0; if (decis1=dsource1(i), numofbiterror=numofbiterror+1; symbolerror=1; end; if (decis2=dsource2(i), numofbiterror=numofbiterror+1; symbolerror=1; end; if (symbolerror=1), numofsymbolerror = numofsymbolerror+1; end;end;ps=numofsymbolerror/N; % since there are totally N symbolspb=numofbiterror/(2*N); % since 2N bits are transmittedfunction gsrv1,gsrv2=gngauss(m,sgma)%
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 會計(jì)提崗考試題及答案
- 山西省大同市渾源縣第七中學(xué)校2023-2024學(xué)年高一下學(xué)期期末考試 數(shù)學(xué)試題(含解析)
- 催奶師考試試題及答案
- 員工趣味考試題及答案解析
- java多態(tài)實(shí)現(xiàn)原理面試題及答案
- 泵站運(yùn)營考試題及答案
- 工程管理試題及答案
- 自我評測工具2025年信息系統(tǒng)項(xiàng)目管理師試題及答案
- 西方社會運(yùn)動(dòng)影響試題及答案
- 西方政治制度與社會基本權(quán)利的關(guān)系試題及答案
- 機(jī)械應(yīng)力促進(jìn)髓核誘導(dǎo)的軟骨形成
- 社區(qū)居民積分制管理實(shí)施方案
- 高中生物教材易錯(cuò)易混概念辨析(新人教版2019)
- 《創(chuàng)新創(chuàng)意設(shè)計(jì)》課件
- 初高中物理銜接講座(初高中物理對比)
- 寵物酒店商業(yè)計(jì)劃書創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃書2024年
- 2024年徐州市小學(xué)六年級畢業(yè)抽測語文模擬試卷
- 《電力建設(shè)安全工作規(guī)程 第2部分:電力線路》
- 模板工程風(fēng)險(xiǎn)辨識及防范措施
- 房建工程監(jiān)理大綱范本(內(nèi)容全面)
- 300立方米柴油儲罐設(shè)計(jì)
評論
0/150
提交評論