數(shù)字通信系統(tǒng)誤碼率仿真分析

1、3 G移動(dòng)通信實(shí)際檢驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱：數(shù)字通信系統(tǒng)誤碼率仿真分析學(xué)生姓名：學(xué)生編號(hào)：學(xué)生班：主修科目：實(shí)驗(yàn)日期：1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握幾種典型的數(shù)字通信系統(tǒng)誤碼率分析方法。2.掌握誤碼率對(duì)數(shù)字通信系統(tǒng)的影響及其改進(jìn)方法。2.實(shí)驗(yàn)原理1、數(shù)字通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)通信的任務(wù)是傳遞信息，因此信息傳遞的有效性和可靠性是通信系統(tǒng)最重要的質(zhì)量指標(biāo)。有效性指的是在給定信道中可以傳輸?shù)男畔⒘浚煽啃灾傅氖墙邮招畔⒌臏?zhǔn)確性。為了提高效率，有必要提高傳輸速率，但可靠性會(huì)降低。因此，效度和信度是矛盾的，可以互換的。降低有效性可以提高可靠性，降低可靠性也可以提高有效性。數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性通常用信息傳輸速率來(lái)衡量。當(dāng)

2、信道不變時(shí)，傳輸速率越高，效果越好。傳輸速率有三種定義：符號(hào)速率():單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)姆?hào)數(shù)，單位為波特，因此也稱為波特率；信息速率():單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘?比特?cái)?shù))，單位是比特/秒(b/s)，因此也稱為比特率。消息速率():單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)南?shù)。對(duì)于多進(jìn)制通信系統(tǒng)，符號(hào)速率和信息速率之間的關(guān)系是：特別地，在二進(jìn)制數(shù)字通信系統(tǒng)中，當(dāng)信源的各種可能消息的出現(xiàn)概率相等時(shí)，符號(hào)速率和信息速率相等。在實(shí)際應(yīng)用中，默認(rèn)情況下兩個(gè)速率通常相等，因此二進(jìn)制符號(hào)通常簡(jiǎn)稱為位。數(shù)字通信系統(tǒng)的可靠性是通過(guò)誤碼率來(lái)衡量的。它還有三種不同的定義：差錯(cuò)率():指錯(cuò)誤接收的符號(hào)數(shù)占發(fā)送符號(hào)總數(shù)的比例，即誤碼率():

3、指錯(cuò)誤接收的比特?cái)?shù)在發(fā)送的比特總數(shù)中所占的比例，即誤詞率():指錯(cuò)誤接收的單詞數(shù)在傳輸單詞總數(shù)中所占的比例。如果一個(gè)字由k個(gè)比特組成，每個(gè)比特由一個(gè)符號(hào)傳輸，則字差錯(cuò)率等于對(duì)于二進(jìn)制系統(tǒng)，誤碼率和誤碼率明顯相等。多進(jìn)制信號(hào)的每個(gè)符號(hào)包含比特，并且特定的錯(cuò)誤代碼符號(hào)可以具有不同的錯(cuò)誤模式。其中，有些錯(cuò)誤模式正好是1位錯(cuò)誤。假設(shè)這些擦除模式以相等的概率出現(xiàn)，當(dāng)一個(gè)符號(hào)中出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，具有特殊錯(cuò)誤的N比特比例的數(shù)學(xué)期望等于因此，當(dāng)m相對(duì)較大時(shí)，誤碼率等于在實(shí)際應(yīng)用中，它是計(jì)算誤碼率的一個(gè)非常重要的參數(shù)。是單位比特的平均信號(hào)能量，是噪聲的單邊功率譜密度。然而，人們可以直接測(cè)量實(shí)際系統(tǒng)中的平均信號(hào)功率S和

4、噪聲功率N，然后計(jì)算信噪比。如果二進(jìn)制通信系統(tǒng)的信息傳輸速率是，而接收機(jī)帶寬是，信噪比可以表示為這里，它是每單位頻帶的比特率，表示特定調(diào)制方案下的頻帶利用率，也稱為頻帶效率。在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中，接收機(jī)可以采用相干解調(diào)或非相干解調(diào)，它們具有不同的抗噪聲能力和誤碼性能。從相干解調(diào)和非相干解調(diào)兩方面分析了數(shù)字通信系統(tǒng)的誤碼率。2.相干解調(diào)中的誤碼率相干解調(diào)需要在接收端產(chǎn)生一個(gè)相干參考載波信號(hào)，其一般模型如下：圖10-1相干解調(diào)的一般模型讓接收到的信號(hào)乘以具有相同頻率和相位的相干載波經(jīng)過(guò)低通濾波后，得到在實(shí)際應(yīng)用中，相干解調(diào)常常與最佳接收相混淆。確切地說(shuō)，只有當(dāng)相干解調(diào)中的濾波器嚴(yán)格按照匹配濾波器的要

5、求設(shè)計(jì)時(shí)，才是真正的最佳接收。根據(jù)通信原理的知識(shí)，二進(jìn)制調(diào)制的最小誤碼率下面分析相干解調(diào)中幾種典型的二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的誤碼率：對(duì)于2ASK信號(hào)，因?yàn)?。而且，確實(shí)有因此，對(duì)于2PSK信號(hào)，可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)于2FSK信號(hào)，存在，其相關(guān)系數(shù)為它們彼此正交。當(dāng)它非常大時(shí)，它也接近0。對(duì)于的2FSK信號(hào)，其誤碼率為3.非相干解調(diào)中的誤碼率非相干解調(diào)的最大優(yōu)點(diǎn)是不需要在接收端生成相干參考載波。因此，它的設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單和便宜，但與相干解調(diào)相比，它的性能有點(diǎn)差。對(duì)于2FSK信號(hào)，有(2)2ASK與2FSK相同，即(3)對(duì)于2DPSK信號(hào)，有下圖顯示了不同二進(jìn)制數(shù)字通信系統(tǒng)的相干解調(diào)和非相干解調(diào)之間的誤碼率比較。圖

6、10-2二進(jìn)制調(diào)制的誤碼率曲線從上圖可以看出，使用相干解調(diào)時(shí)的誤碼率低于使用非相干解調(diào)時(shí)的誤碼率，這也表明使用相干解調(diào)時(shí)的抗噪聲能力更強(qiáng)。4.多元數(shù)字調(diào)制的誤碼率在多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中，在每個(gè)符號(hào)間隔中可以發(fā)送M種符號(hào)。在實(shí)際應(yīng)用中，n通常被視為大于1的正整數(shù)。當(dāng)攜帶信息的參數(shù)分別是載波的幅度、頻率或相位時(shí)，多進(jìn)制幅度鍵控(MASK)、多進(jìn)制頻移鍵控(MFSK)和多進(jìn)制相移鍵控(MPSK)是對(duì)應(yīng)的。這些參數(shù)中的兩個(gè)也可以組合用于調(diào)制，例如多進(jìn)制正交幅度鍵控(QAM)。多頻帶數(shù)字調(diào)制的調(diào)制和解調(diào)方法類似于二進(jìn)制調(diào)制，主要區(qū)別在于基帶形成階段。相干解調(diào)主要用于解調(diào)。以下是相干解調(diào)中多級(jí)數(shù)字調(diào)制的一些典

7、型誤碼率公式：多進(jìn)制幅度鍵控(MASK)多進(jìn)制頻移鍵控(MFSK)多進(jìn)制相移鍵控(MPSK)(4)多進(jìn)制正交調(diào)幅這里3.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.編寫(xiě)MATLAB程序?qū)崿F(xiàn)瑞克接收機(jī)。2.修改信噪比，觀察三種合并算法的誤碼率。4.實(shí)驗(yàn)代碼全部清除；dn=100d=randint(1，dn)；d4_qpsk=d(1，2:2:dn) 2*d(1，1:2: dn-1)；i=1:dn/2如果d4_qpsk(1，I)=0I(1，I)=1；Q(1，I)=1；其他如果d4_qpsk(1，I)=1I(1，I)=-1；Q(1，I)=1；其他如果d4_qpsk(1，I)=2I(1，I)=1；Q(1，I)=-1；其他如果d4_qp

8、sk(1，I)=3I(1，I)=-1；Q(1，I)=-1；目標(biāo)目標(biāo)目標(biāo)目標(biāo)目標(biāo)din _ 2psk=2 * d-1；en _ min=-10；en _ max=0；en _ d=0.5cn=1000s _ n=1；對(duì)于en=en_min:en_d:en_maxern _ 2psk=0；ern _ 2 ask=0；ern _ qpsk=0；SNR=en 10 * log(2)/log(10)；對(duì)于y=1:cndout_2psk=awgn(din_2psk，SNR)；dout_2ask=awgn(d，SNR)；Iout=awgn(輸入，信噪比)；Qout=awgn(Q，信噪比)；dout _ 2p

9、sk=符號(hào)(dout _ 2psk)；i=1:dn如果dout_2ask(1，i)0.5 dout_2ask(1，I)=1；否則dout_2ask(1，I)=0；目標(biāo)if dout_2ask(1，i)=d(1，I)ern _ 2 ask=ern _ 2 ask 1；目標(biāo)目標(biāo)dout _ 2psk=(dout _ 2psk 1)* 0.5；i=1:dnif dout_2psk(1，i)=d(1，I)ern _ 2psk=ern _ 2psk 1；目標(biāo)目標(biāo)i=1:dn/2if Iout(1，i)0if Qout(1，i)0dout_qpsk(1，2 * I)=0；dout_qpsk(1，2 * I

10、-1)=0；其他dout_qpsk(1，2 * I)=0；dout_qpsk(1，2 * I-1)=1；目標(biāo)其他if Qout(1，i)0dout_qpsk(1，2 * I)=1；dout_qpsk(1，2 * I-1)=0；其他dout_qpsk(1，2 * I)=1；dout_qpsk(1，2 * I-1)=1；目標(biāo)目標(biāo)if dout_qpsk(1，2*i)=d(1，2 * I)ern _ qpsk=ern _ qpsk 1；目標(biāo)if dout_qpsk(1，2*i-1)=d(1，2 * I-1)ern _ qpsk=ern _ qpsk 1；目標(biāo)目標(biāo)目標(biāo)error_rate_2psk(1

11、，s _ n)=ern _ 2psk/dn/cn；error_rate_2ask(1，s _ n)=ern _ 2 ask/dn/cn；error_rate_qpsk(1，s _ n)=ern _ qpsk/dn/cn；pbpsk(1,s_n)=qfunc(sqrt(10(snr/10)；p2ask(1,s_n)=qfunc(sqrt(0.25*10(snr/10)；Pqpsk(1，s _ n)=0.5 * 2 * qfunc(sqrt(2*2*10(en)/10)*(sin(pi/4)2)；s _ n=s _ n 1；目標(biāo)x=en_min:en_d:en_max .子情節(jié)(1，2，1)；符號(hào)(x，error_rate_2psk，o-，x，Pbpsk，*-，x，error_rate_2ask，o-，x，P2ask，*-)；圖例(bpsk仿真值，bp