GSM系統(tǒng)性能的分析與MATALAB仿真1

第頁(yè)淮海工學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告書課程名稱：通信系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)題目：GSM系統(tǒng)性能的分析及MATLAB仿真系（院）：電子工程學(xué)院學(xué)期：10-11-2專業(yè)班級(jí)：D通信工程081姓名：宗淙學(xué)號(hào)：510822114評(píng)語(yǔ)：成績(jī)：簽名：日期：1緒論研究背景及研究意義（1）學(xué)會(huì)MATALAB的使用，掌握MATALAB的程序設(shè)計(jì)方法；（2）掌握GMSK調(diào)制的基本概念、基本理論和基本方法；（3）掌握MATALAB設(shè)計(jì)GSM仿真基本框圖；（4）學(xué)會(huì)用MATALAB對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析處理；課程設(shè)計(jì)的目的和任務(wù)（1）目的：使我們?cè)谡n程設(shè)計(jì)過(guò)程中能夠理論聯(lián)系實(shí)際，在實(shí)踐中充分利用所學(xué)理論知識(shí)分析和研究設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)的各類技術(shù)問(wèn)題，鞏固和擴(kuò)大所學(xué)知識(shí)面，為以后走向工作崗位進(jìn)行設(shè)計(jì)打下一定的基礎(chǔ)。（2）任務(wù)：①掌握一般通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程、步驟、要求、工作內(nèi)容及設(shè)計(jì)方法；掌握計(jì)算機(jī)仿真通信系統(tǒng)的方法。②訓(xùn)練學(xué)生網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)能力。③訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用專業(yè)知識(shí)的能力，提高學(xué)生進(jìn)行通信工程設(shè)計(jì)的能力。1.3可行性分析從技術(shù)上來(lái)看，高斯濾波最小頻移鍵控GMSK調(diào)制技術(shù)是從MSK調(diào)制的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種數(shù)字調(diào)制方式，其特點(diǎn)是在數(shù)據(jù)流送交頻率調(diào)制器前先通過(guò)一個(gè)Gauss濾波器（預(yù)調(diào)制濾波器）進(jìn)行預(yù)調(diào)制濾波，以減小兩個(gè)不同頻率的載波切換時(shí)的跳變能量，使得在相同的時(shí)間速率頻道時(shí)頻道間距可以變得更緊密。由于數(shù)字信號(hào)在調(diào)制前進(jìn)行了Gauss預(yù)調(diào)制濾波，調(diào)制信號(hào)在交越零點(diǎn)不但相位連續(xù)，而且平滑過(guò)濾，因此GSMK調(diào)制的信號(hào)頻譜緊湊、誤碼特性好，在數(shù)字移動(dòng)通信中得到了廣泛使用，如現(xiàn)在廣泛使用的GSM（GlobalSystemforMobilecommunication）移動(dòng)通信體制就是使用GMSK調(diào)制方式。從經(jīng)濟(jì)上來(lái)看，如今GMSK調(diào)制技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟了，各項(xiàng)目成本低，經(jīng)濟(jì)效益高。GSM通信系統(tǒng)GSM通信系統(tǒng)基本模型GSM通信系統(tǒng)基本模型如圖2-1所示。信源信源A律13折線編碼器A律13折線編碼器GMSK調(diào)制信道GMSK解調(diào)A律13折線解碼器圖1GSM通信系統(tǒng)基本模型噪聲噪聲圖2-1GSM通信系統(tǒng)基本模型信號(hào)源：模擬的正旋波語(yǔ)音信號(hào)4KHz。A律13折線編碼器：對(duì)信號(hào)進(jìn)行編碼。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。GMSK提高了數(shù)字移動(dòng)通信的頻譜利用率和通信質(zhì)量。信道：高斯加性白噪聲信道、多徑瑞利（Rayleigh）衰落信道、萊斯（Rician）衰落信道等。GMSK解調(diào)：為GMSK調(diào)制的逆過(guò)程。A律13折線解碼器：對(duì)信號(hào)進(jìn)行解碼。GSM通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)模擬的正旋波語(yǔ)音信號(hào)經(jīng)過(guò)GMSK調(diào)制、信道、GMSK解調(diào)過(guò)程。在接收端，將得到的數(shù)據(jù)及原始信號(hào)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)健點(diǎn)信號(hào)圖及星座圖。3GSM通信系統(tǒng)主要模塊3.1信源/信宿及其編譯碼A律13折線編碼器A律13折線編碼器信源圖2信源編碼如圖3-1所示，信源為模擬的正旋波語(yǔ)音信號(hào)4KHz；A律13折線編碼器是對(duì)信源信號(hào)進(jìn)行編碼信宿A律13折線解碼器信宿A律13折線解碼器圖3圖3-2信宿譯碼圖3-1信源編碼如圖3-2所示，A律13折線解碼器是對(duì)調(diào)制后的信號(hào)進(jìn)行解碼；信宿可以為示波器3.2調(diào)制/解調(diào)GMSK調(diào)制GMSK調(diào)制GMSK解調(diào)圖3-3調(diào)制解調(diào)如圖3-3所示，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。GMSK提高了數(shù)字移動(dòng)通信的頻譜利用率和通信質(zhì)量。GMSK解調(diào)則是GMSK調(diào)制的逆過(guò)程。3.4信道信道可以設(shè)置為高斯加性白噪聲信道、多徑瑞利（Rayleigh）衰落信道、萊斯（Rician）衰落信道等。4MATLAB對(duì)GSM通信系統(tǒng)的仿真4.1MATLAB主要模塊及參數(shù)設(shè)置下面對(duì)信源、A律13折線器、PCM編譯碼器、調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行MATALAB模塊的分析和參數(shù)的設(shè)置4.1.1信源/信宿及其編譯碼圖圖4-1信源編碼的MATALAB模塊如圖4-1所示，SignalGenerator為信號(hào)源；A-LawCompressor為A律13折線壓縮器；DPCMEncoder為PCM編碼器。圖4-2信宿解碼的MATALAB的模塊如圖4-2所示，DPCMdecoder為PCM解碼器；A-LawExpander為A律13折線擴(kuò)展器；Scope為一示波器，可作為信宿。圖4-3信源參數(shù)如圖4-3所示，信源波形為正旋波，頻率為4000Hz。圖4-4A律13折線器參數(shù)如圖4-4所示，A律13折線器的value值設(shè)置為87.6。圖4-5PCM編碼器參數(shù)PCM編碼器的各個(gè)參數(shù)設(shè)置如圖4-5所示。圖4-6PCM解碼器參數(shù)PCM解碼器的各個(gè)參數(shù)設(shè)置如圖4-6所示。4.1.2調(diào)制/解調(diào)GMSK的調(diào)制器和解調(diào)器分別如圖4-7和圖4-8。圖圖4-7GMSK調(diào)制的MATALAB模塊圖4-8GMSK解調(diào)的MATALAB模塊圖4-9GMSK調(diào)制器的參數(shù)如圖4-9所示，GMSK調(diào)制器的輸入類型設(shè)置為Bit。圖4-10GMSK解調(diào)器的參數(shù)如圖4-10所示，GMSK解調(diào)器的輸出類型也設(shè)置為Bit。4.1.3信道圖4-11信道的MATALAB模塊如圖4-11所示，AWGNChannel為GSM通信系統(tǒng)中的加性高斯白噪聲信道。圖4-12加性高斯白噪聲信道的參數(shù)如圖16所示，將加性高斯白噪聲信道的Initialseed值設(shè)置為18322；再將它的工作模式設(shè)為信噪比。4.2GSM通信系統(tǒng)的仿真圖和結(jié)果分析無(wú)噪聲時(shí)系統(tǒng)的仿真框圖如圖4-13所示。圖4-13無(wú)噪聲時(shí)系統(tǒng)的仿真框圖沒(méi)有加入噪聲時(shí)系統(tǒng)的誤碼率為0。沒(méi)有加入噪聲時(shí)scope的眼圖和星座圖分別如圖4-14和圖4-15所示。圖4-14沒(méi)有加入噪聲時(shí)scope的眼圖圖4-15沒(méi)有加入噪聲時(shí)scope的星座圖沒(méi)有加入噪聲時(shí)scope1的眼圖和星座圖分別如圖4-16和圖4-17所示。圖4-16沒(méi)有加入噪聲時(shí)scope1的眼圖圖4-17沒(méi)有加入噪聲時(shí)scope1的星座圖4.3加入噪聲及干擾時(shí)系統(tǒng)性能指標(biāo)的變化分析4.3.1加入噪聲及干擾時(shí)系統(tǒng)的仿真加入噪聲及干擾時(shí)系統(tǒng)的仿真框圖如圖4-18所示。圖4-18加入噪聲及干擾時(shí)系統(tǒng)的仿真框圖4.3.2結(jié)果分析加入噪聲時(shí)scope的眼圖和星座圖分別如圖4-19和圖4-20所示。圖4-19加入噪聲時(shí)scope的眼圖圖4-20加入噪聲時(shí)scope的星座圖加入噪聲時(shí)scope1的眼圖和星座圖分別如圖4-21和圖4-22所示。圖4-21加入噪聲時(shí)scope1的眼圖圖4-22加入噪聲時(shí)scope1的星座圖同時(shí)加入高斯、干擾、瑞利三種噪聲后不同SNR的誤碼率見(jiàn)表4-1。表4-1同時(shí)加入高斯、干擾、瑞利三種噪聲后不同SNR的誤碼率SNR(bit/dB)1053原系統(tǒng)誤碼率000加入高斯白噪聲后系統(tǒng)誤碼率000加入高斯白噪聲及干擾后系統(tǒng)誤碼率00.002170.006816加入高