實(shí)驗(yàn)四QPSK調(diào)制信號(hào)經(jīng)瑞利衰落信道性能

./實(shí)驗(yàn)四QPSK調(diào)制信號(hào)經(jīng)瑞利衰落信道性能一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)會(huì)用MATLAB實(shí)現(xiàn)QPSK調(diào)制信號(hào)在瑞利衰落信道下系統(tǒng)性能仿真分析。二、實(shí)驗(yàn)原理在陸地移動(dòng)通信中,移動(dòng)臺(tái)往往受到各種障礙物和其他移動(dòng)體的影響,以致到達(dá)移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)是來自不同傳播路徑的信號(hào)之和。而描述這樣一種信道的常用信道模型便是瑞利衰落信道。瑞利衰落信道〔Rayleighfadingchannel是一種無線電信號(hào)傳播環(huán)境的統(tǒng)計(jì)模型。這種模型假設(shè)信號(hào)通過無線信道之后,其信號(hào)幅度是隨機(jī)的,表現(xiàn)為"衰落"特性,并且多徑衰落的信號(hào)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(duì)流層反射的短波信道,以及建筑物密集的城市環(huán)境。瑞利衰落只適用于從發(fā)射機(jī)到接收機(jī)不存在直射信號(hào)的情況,否則應(yīng)使用萊斯衰落信道作為信道模型。假設(shè)經(jīng)反射〔或散射到達(dá)接收天線的信號(hào)為N個(gè)幅值和相位均隨機(jī)的且統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的信號(hào)之和。信號(hào)振幅為r,相位為,則其包絡(luò)概率密度函數(shù)為<r0>相位概率密度函數(shù)為：,〔三、上機(jī)實(shí)驗(yàn)容1．驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)原理中所述的相關(guān)程序,CLARK〔ex2.m,Jakes<Rayleigh.m>信道模型。2．驗(yàn)證QPSK調(diào)制信號(hào)經(jīng)根升余弦滾降成形濾波之后在瑞利衰落信道下系統(tǒng)誤比特和誤符號(hào)性能,實(shí)現(xiàn)參考程序ex11main.m,ex11.mdl。四、方案設(shè)計(jì)及步驟1、驗(yàn)證CLARK〔ex2.m信道模型2、驗(yàn)證Jakes<Rayleigh.m>信道模型3、QPSK調(diào)制信號(hào)經(jīng)矩形脈沖成形濾波之后在瑞利衰落信道下系統(tǒng)誤比特和誤符號(hào)性能的驗(yàn)證。4、QPSK調(diào)制信號(hào)經(jīng)根升余弦滾降脈沖成形濾波之后在瑞利衰落信道下系統(tǒng)誤比特和誤符號(hào)性能的驗(yàn)證。步驟與3基本相同,需要修改的程序如下：1、把msg_tx=rectpulse<msg_tx,nSamp>;改成msg_tx=rcosflt<msg_tx,fd,fs,'sqrt',0.5,nSamp/2>;%換成了根升余弦2、在QPSK解調(diào)msg_gr_demod=pskdemod<msg_rx_down,M>;前加上msg_rx_down=msg_rx_down<nSamp+1:1:length<msg_rx_down>>;%去掉延時(shí)保持同步msg_rx_down1=msg_rx_down1<nSamp+1:1:length<msg_rx_down1>>;其他不變五、結(jié)果分析1、CLARK模型的驗(yàn)證〔2Jakes模型的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)分析：以上程序產(chǎn)生的信道功率為1.3、QPSK調(diào)制信號(hào)經(jīng)矩形脈沖成形濾波之后在瑞利衰落信道下系統(tǒng)誤比特和誤符號(hào)性能的驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)分析：從上圖可以看出,隨著SNR的增加,QPSK的BER和SER都降低,并且BER要小于相應(yīng)的SER,這是與實(shí)際情況相符合的,說明仿真結(jié)果正確。4、QPSK調(diào)制信號(hào)經(jīng)根升余弦滾降脈沖成形濾波之后在瑞利衰落信道下系統(tǒng)誤比特和誤符號(hào)性能的驗(yàn)證。四、程序%ex2%FastfadingwithvelocityN=10;%numberofscatterersa=0.001*randn<N,1>;%creatGaussianamplitudecoefficientsa=a/sum<a.^2>;th=rand<N,1>*2*pi;%createuniformphaseanglesph=rand<N,1>*2*pi;%createuniformphaseanglesfd=149;%Doppler%fd=370;%Dopplertmax=10/fd;omega=2*pi*fd;%Maximumtimet=[0:1000]*tmax/1000;%generatetimelineX=[zeros<1,length<t>>];Y=[zeros<1,length<t>>];forn=1:N%generatethesumsforXandYX=X+a<n>*cos<omega*cos<th<n>>*t+ph<n>>;Y=Y+a<n>*sin<omega*cos<th<n>>*t+ph<n>>;end;r=sqrt<X.^2+Y.^2>;%calculatetheRayleighenveloprdb=20*log10<r>;%CalculatetheenvelopeindBfigure;plot<t*1000,rdb,'k'>;xlabel<'time/ms'>;ylabel<'envelope'>;%axis<[065-3010]>;function[h]=rayleigh<fd,t>%該程序利用改進(jìn)的jakes模型來產(chǎn)生單徑的平坦型瑞利衰落信道%YahongR.ZhengandChengshanXiao"ImprovedModelsfor%theGenerationofMultipleUncorrelatedRayleighFadingWaveforms"%IEEECommuletters,Vol.6,NO.6,JUNE2002%輸入變量說明：%fd：信道的最大多普勒頻移單位Hz%t:信號(hào)的抽樣時(shí)間序列,抽樣間隔單位s%h為輸出的瑞利信道函數(shù),是一個(gè)時(shí)間函數(shù)復(fù)序列%假設(shè)的入射波數(shù)目N=40;wm=2*pi*fd;%每象限的入射波數(shù)目即振蕩器數(shù)目N0=N/4;%信道函數(shù)的實(shí)部Tc=zeros<1,length<t>>;%信道函數(shù)的虛部Ts=zeros<1,length<t>>;%歸一化功率系數(shù)P_nor=sqrt<1/N0>;%區(qū)別個(gè)條路徑的均勻分布隨機(jī)相位theta=2*pi*rand<1,1>-pi;forii=1:N0%第i條入射波的入射角alfa<ii>=<2*pi*ii-pi+theta>/N;%對(duì)每個(gè)子載波而言在<-pi,pi>之間均勻分布的隨機(jī)相位fi_tc=2*pi*rand<1,1>-pi;fi_ts=2*pi*rand<1,1>-pi;%計(jì)算沖激響應(yīng)函數(shù)Tc=Tc+cos<cos<alfa<ii>>*wm*t+fi_tc>;Ts=Ts+cos<sin<alfa<ii>>*wm*t+fi_ts>;end;%乘歸一化功率系數(shù)得到傳輸函數(shù)h=P_nor*<Tc+j*Ts>;clearallsnr=-3:3;%SNR的圍SimulationTime=1;%仿真結(jié)束時(shí)間ex7main;%運(yùn)行示例4.7ser1=ser;ber1=ber;%保存示例4.7的結(jié)果forii=1:length<snr>SNR=snr<ii>;%賦值給AWGN信道模塊中的SNRsim<'ex11'>;%運(yùn)行仿真模型ber<ii>=BER<1>;%保存本次仿真得到的BERser<ii>=SER<1>;%保存本次仿真得到的SERendsemilogy<snr,ber,'-rs',snr,ser,'-r^',snr,ber1,'-ro',snr,ser1,'-r*'>legend<'Rayleigh衰落+AWGN信道BER','Rayleigh衰落+AWGN信道SER','AWGN信道BER','AWGN信道SER'>title<'QPSK在AWGN和多徑Rayleigh衰落信道下的性能'>xlabel<'信噪比〔dB'>ylabel<'誤符號(hào)率和誤比特率'>〔2Jakes模型的驗(yàn)證%ex4.9clearall；clc;fd=10;%多普勒頻移為10ts=1/1000;%信道抽樣時(shí)間間隔t=0:ts:1;%生成時(shí)間序列h1=rayleigh<fd,t>;%產(chǎn)生信道數(shù)據(jù)[X1,f]=fftseq<h1,ts>;figure<1>subplot<2,1,1>plot<t,10*log10<abs<h1>>>;title<'fd=10Hz時(shí)的信道功率曲線'>xlabel<'時(shí)間'>;ylabel<'功率'>subplot<2,1,2>plot<f,fftshift<abs<X1>>>;title<'DopplerSpectrum'>xlabel<'頻率'>;ylabel<'功率'>fd=20;%多普勒頻移為20h2=rayleigh<fd,t>;%產(chǎn)生信道數(shù)據(jù)[X2,f]=fftseq<h2,ts>;figure<2>subplot<2,1,1>plot<t,10*log10<abs<h2>>>xlabel<'時(shí)間'>;ylabel<'功率'>title<'fd=20Hz時(shí)的信道功率曲線'>subplot<2,1,2>plot<f,fftshift<abs<X2>>>;title<'DopplerSpectrum'>xlabel<'頻率'>;ylabel<'功率'>3、QPSK調(diào)制信號(hào)經(jīng)根生余弦滾降成形濾波之后在瑞利衰落信道下系統(tǒng)誤比特和誤符號(hào)性能的驗(yàn)證。clearallnSamp=8;%矩形脈沖的取樣點(diǎn)數(shù)numSymb=10000;%每種SNR下的傳輸?shù)姆?hào)數(shù)ts=1/<numSymb*nSamp>;t=<0:numSymb*nSamp-1>*ts;M=4;%QPSK的符號(hào)類型數(shù)SNR=-3:3;%SNR的圍grayencod=[0132];%Gray編碼格式forii=1:length<SNR>msg=randsrc<1,numSymb,[0:3]>;%產(chǎn)生發(fā)送符號(hào)msg_gr=grayencod<msg+1>;%進(jìn)行Gray編碼影射msg_tx=pskmod<msg_gr,M>;%QPSK調(diào)制msg_tx=rectpulse<msg_tx,nSamp>;%矩形脈沖成形h=rayleigh<10,t>;%生成瑞利衰落msg_tx1=h.*msg_tx;%信號(hào)通過瑞利衰落信道m(xù)sg_rx=awgn<msg_tx,SNR<ii>>;%通過AWGN信道m(xù)sg_rx1=awgn<msg_tx1,SNR<ii>>;msg_rx_down=intdump<msg_rx,nSamp>;%匹配濾波相干解調(diào)msg_rx_down1=intdump<msg_rx1,nSamp>;msg_gr_demod=pskdemod<msg_rx_down,M>;%QPSK解調(diào)msg_gr_demod1=pskdemod<msg_rx_down1,M>;[dummygraydecod]=sort<grayencod>;graydecod=graydecod-1;msg_demod=graydecod<msg_gr_demod+1>;%Gray編碼逆映射msg_demod1=graydecod<msg_gr_demod1+1>;[errorBitBER<ii>]=biterr<msg,msg_demod,log2<M>>;%計(jì)算AWGN信道BER[errorBit1BER1<ii>]=biterr<msg,msg_demod1,log2<M>>;%計(jì)算瑞利衰落+AWGN信道BER[errorSymSER<ii>]=symerr<msg,msg_demod>;%計(jì)算AWGN信道SER[errorSymSER1<ii>]=symerr<msg,msg