衰落信道中無線通信系統(tǒng)性能的分析與仿真 課程設(shè)計

1、*實踐教學(xué)* 蘭州理工大學(xué)計算機(jī)與通信學(xué)院2012年秋季學(xué)期 通信系統(tǒng)綜合訓(xùn)練 題 目： 衰落信道中無線通信系統(tǒng)性能的 分析與仿真 專業(yè)班級： 姓 名：學(xué) 號：指導(dǎo)教師：成 績：目錄目錄2摘要3第1 章前言4第2 章總體設(shè)計方案52.1 64QAM通信系統(tǒng)基本組成52.2 64QAM通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)52.3 64QAM的誤碼率性能5第3 章 64QAM調(diào)制解調(diào)原理73.1 MQAM調(diào)制73.2 64MQAM調(diào)制及相干解調(diào)原理框圖7第4 章（7，4）循環(huán)碼編碼和譯碼94.1 循環(huán)碼概念94.2 生成多項式94.3 循環(huán)碼的編碼及實現(xiàn)104.4 循環(huán)碼的譯碼及實現(xiàn)12第5 章 SIMULINK與

2、通信仿真155.1 SIMULINK簡介155.2 SIMULINK操作16第6 章 SIMULINK對64QAM的仿真206.1 SIMULINK對主要模塊及參數(shù)設(shè)置20信號源20基帶信號處理20調(diào)制/解調(diào)216.1.4 其他模塊參數(shù)設(shè)置226.1.5 信噪比-誤碼曲線實現(xiàn)程序如下。236.2 64QAM通信系統(tǒng)的仿真圖和結(jié)果分析246.3 加入噪聲及干擾時系統(tǒng)性能指標(biāo)的變化分析27加入噪聲及干擾時系統(tǒng)的仿真27結(jié)果分析316.3.3 不足與展望31第7 章總結(jié)與致謝32參考文獻(xiàn)33摘要以多進(jìn)制正交幅度調(diào)制技術(shù)(MQAM)為代表的多載波傳輸技術(shù)已經(jīng)成為第四代移動通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)。MQAM

3、能夠有效抵抗多徑衰落，并且頻譜利用率高，適用于無線環(huán)境下的高速數(shù)據(jù)傳輸。SIMULINK是MATLAB軟件的擴(kuò)展，它是實現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng)建模和仿真的一個軟件包，它的模塊庫包含了許多實現(xiàn)不同功能的模塊，使得研究者可以方便地構(gòu)建功能清晰、結(jié)構(gòu)合理的仿真系統(tǒng)。本文設(shè)計了基于SIMULINK的無線通信系統(tǒng)的仿真平臺，分析過程中采用64QAM調(diào)制方式，信道編碼采用（7,4）線性分組碼。在完成衰落信道的性能分析之后，并與高斯信道下的性能進(jìn)行對比并在此平臺上對比。本文是對QAM通信系統(tǒng)的研究。敘述了適用于數(shù)字微波系統(tǒng)的QAM調(diào)制解調(diào)方式，通過系統(tǒng)實驗對正交幅度調(diào)制解調(diào)的過程、原理及性能進(jìn)行了論證、分析，理論上討論

4、和說明了數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)中影響系統(tǒng)性能的條件和因素。最后利用通信系統(tǒng)仿真軟件MATLAB對64QAM數(shù)字調(diào)制與解調(diào)過程進(jìn)行了仿真，并給出了64QAM在加性高斯白噪聲條件下的誤碼率。實驗及仿真的結(jié)果證明，多進(jìn)制正交幅度調(diào)制解調(diào)易于實現(xiàn)，且性能良好，是未來通信技術(shù)的主要研究方向之一，并有廣闊的應(yīng)用前景關(guān)鍵詞：SIMULINK；64QAM；衰落信道；編碼第1 章 前言無線通信越來越廣泛地滲透到每個人的日常生活中。成為世界各國最主要的高新技術(shù)支柱產(chǎn)業(yè)之一；同時人們對無線通信的各種需求與日劇增，也推動了無線通信的飛速發(fā)展。從20世紀(jì)80年代中期第一代模擬無線通信系統(tǒng)(1G)商用開始至今，短短的大約二十年

5、間經(jīng)歷了第二代數(shù)字無線通信系統(tǒng)(2G)從萌芽到完善的整個發(fā)展過程。根據(jù)無線通信每10年發(fā)展一代的特點，20世紀(jì)90年代末自ITU-R推出3G移動通信的標(biāo)準(zhǔn)之后，各個國家和地區(qū)為了在下一代無線通信系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)中占有一席之地，紛紛啟動了新一代無線通信系統(tǒng)的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)化研究工作。但是在無線信道中存在著衰落現(xiàn)象，這將嚴(yán)重影響通信系統(tǒng)的性能。所以了解和掌握衰落信道中無線通信系統(tǒng)的性能成為一個關(guān)鍵問題。由于信道資源越來越緊張，許多數(shù)據(jù)傳輸場合二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制已無法滿足需要。為了在有限信道帶寬中高速率地傳輸數(shù)據(jù)，可以采用多進(jìn)制(M進(jìn)制，M>2)調(diào)制方式，MPSK則是經(jīng)常使用的調(diào)制方式，由于MPSK的信號點

6、分布在圓周上，沒有最充分地利用信號平面，隨著M值的增大，信號最小距離急劇減小，影響了信號的抗干擾能力。MQAM稱為多進(jìn)制正交幅度調(diào)制，它是一種信號幅度與相位結(jié)合的數(shù)字調(diào)制方式，信號點不是限制在圓周上，而是均勻地分布在信號平面上，是一種最小信號距離最大化原則的典型運(yùn)用，從而使得在同樣M值和信號功率條件下，具有比MPSK更高的抗干擾能力，因此采用64QAM來調(diào)整。通過比較在無噪聲時和加入高斯噪聲、瑞利噪聲和萊斯噪聲時衰落信道的各種仿真圖來分析衰落信道的性能。第2 章 總體設(shè)計方案2.1 64QAM通信系統(tǒng)基本組成信號發(fā)生器：隨機(jī)信號發(fā)生器，進(jìn)制數(shù)設(shè)為64。信道編碼：選擇（7,4）碼。調(diào)制：采用64

7、QAM調(diào)制方式。信道：信號經(jīng)過調(diào)制以后，通過信道。信道選擇高斯加性白噪聲信道、萊斯衰落信道。設(shè)置不同的信道信噪比，對系統(tǒng)進(jìn)行仿真，分析不同信噪比情況下的系統(tǒng)性能。解調(diào)：采用64QAM解調(diào)方式。譯碼：根據(jù)信道編碼方式，選擇對應(yīng)的信道解碼方式。性能分析：信號經(jīng)過調(diào)制、信道、解調(diào)過程。在接收端，將得到的數(shù)據(jù)與原始信號源數(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)健點信號眼圖及星座圖以及功率譜圖。2.2 64QAM通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)64QAM是一種在6MHZ 基帶帶寬內(nèi)正交調(diào)幅的X進(jìn)制的二維矢量數(shù)字調(diào)制技術(shù)（X=2，4，8，16），抑制的載波在離頻道低端

8、大約3MHZ處。據(jù)奈奎斯特理論，一個6MHZ的帶寬采用雙邊帶最大可以傳6Mbit/s的信號流，除去開銷、升余弦滾降造成的波形延展等因素，大約只能傳5.4Mbit/s 的信號流。由于X2QAM調(diào)制方式中，信號流以log2X為一組分為兩路，每一路具有X 電平，每一路電平表示的信號量是log2X(Mbit/s)，所以兩路信號正交調(diào)制后，能傳的最大數(shù)字信號比特流為2×log2X×5.4=10.8log2X(Mbit/s)。64QAM通信系統(tǒng)性能指標(biāo)有：傳輸速率、誤碼率、適應(yīng)性、使用維修性、經(jīng)濟(jì)性、標(biāo)準(zhǔn)化程度和通信建立時間等。64QAM可以充分利用帶寬，并且抗噪聲能力強(qiáng)。本課程設(shè)計主

9、要通過研究64QAM誤碼率與信噪比的關(guān)系來衡量該調(diào)制和解調(diào)的性能。2.3 64QAM的誤碼率性能矩形QAM信號星座最突出的優(yōu)點就是容易產(chǎn)生PAM信號可直接加到兩個正交載波相位上，此外它們還便于解調(diào)。 對于下的矩形信號星座圖（K為偶數(shù)），QAM信號星座圖與正交載波上的兩個PAM信號是等價的，這兩個信號中的每一個上都有個信號點。因為相位正交分量上的信號能被相干判決極好的分離，所以易于通過PAM的誤碼率確定QAM的誤碼率。第3 章 64QAM調(diào)制解調(diào)原理3.1MQAM調(diào)制正交正交幅度調(diào)制QAM是數(shù)字通信中一種經(jīng)常利用的數(shù)字調(diào)制技術(shù)，尤其是多進(jìn)制QAM具有很高的頻帶利用率，在通信業(yè)務(wù)日益增多使得頻帶利

10、用率成為主要矛盾的情況下，正交幅度調(diào)制方式是一種比較好的選擇。正交幅度調(diào)制（QAM）信號采用了兩個正交載波，每一個載波都被一個獨立的信息比特序列所調(diào)制。3.264MQAM調(diào)制及相干解調(diào)原理框圖在發(fā)送端調(diào)制器中串/并變換使得信息速率為Rb的輸入二進(jìn)制信號分成兩個速率為Rb/2的二進(jìn)制信號，2/L電平轉(zhuǎn)換將每個速率為Rb/2的二進(jìn)制信號變?yōu)樗俾蕿镽b/（2lbL）的電平信號，然后分別與兩個正交載波相乘，再相加后即得MQAM信號。在接收端解調(diào)器中可以采用正交的相干解調(diào)方法。接受到的信號分兩路進(jìn)入兩個正交的載波的相干解調(diào)器，再分別進(jìn)入判決器形成L進(jìn)制信號并輸出二進(jìn)制信號，最后經(jīng)并/串變換后得到基帶信號

11、。圖3.1 正交調(diào)制原理框圖圖3.2 相干解調(diào)原理框圖第4 章 （7，4）循環(huán)碼編碼和譯碼4.1循環(huán)碼概念循環(huán)碼是線性分組碼中一個重要的分支。它的檢、糾錯能力較強(qiáng)，編碼和譯碼設(shè)備并不復(fù)雜，而且性能較好，不僅能糾隨機(jī)錯誤，也能糾突發(fā)錯誤。循環(huán)碼是目前研究得最成熟的一類碼，并且有嚴(yán)密的代數(shù)理論基礎(chǔ)，故有許多特殊的代數(shù)性質(zhì)，這些性質(zhì)有助于按所要求的糾錯能力系統(tǒng)地構(gòu)造這類碼，且易于實現(xiàn)，所以循環(huán)碼受到人們的高度重視，在FEC系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。碼組信息位監(jiān)督位碼組信息位監(jiān)督位編號a6A5a4a3a2a1a0編號a6a5a4a3a2a1a01000000091000110200011011010010

12、11300101111110100014001110112101110050100011131100101601011101411010007011010015111001080111001161111111圖4.1 某（7，4）循環(huán)碼的全部碼組4.2生成多項式（n,k）循環(huán)碼碼組集合中（全“0”碼除外）冪次最低的多項式（n-k）階稱為生成多項式g(x)。它是能整除xn+1且常數(shù)項為1的多項式，具有唯一性。假設(shè)信息碼多項式為m(x)，則對應(yīng)的循環(huán)碼多項式為 A(x)=m(x)g(x) (4-1)式中，m(x)為次數(shù)不大于k-1的多項式，共有2k個（n,k）循環(huán)碼組?？疾閳D4.1，其中n-k=4

13、階的多項式只有編號為2的碼組（0011101），所以表中所示（7，4）循環(huán)碼組的生成多項式g(x)=x4+x3+x2+1，并且該碼組集合中的任何碼多項式A(x)都可由信息位乘以生成多項式得到A(x)=(mk-1+mk-2+m1+m0)g(x)mod(xn+1) (4-2)式中，(mk-1mk-2m1m0)為信息碼元。4.3循環(huán)碼的編碼及實現(xiàn)設(shè)漢明碼（n,k）中k=4，為了糾正一位錯碼，由式（1）可知，要求監(jiān)督位數(shù)r3。若取r=3,則n=k+r=7。我們用來表示這7個碼元，用的值表示3個監(jiān)督關(guān)系式中的校正子，則的值與錯誤碼元位置的對應(yīng)關(guān)系可以規(guī)定如表1所列。表1 校正子和錯碼位置的關(guān)系錯碼位置錯

14、碼位置001101010110 100111011000無錯碼利用生成多項式g(x)實現(xiàn)編碼： 如上所述，一但循環(huán)碼的生成多項式g(x)確定時，碼就完全確定了?，F(xiàn)在討論生成多項式g(x)給定以后，如何實現(xiàn)循環(huán)碼的編碼問題。 若已知 (4-11)并設(shè)信息元多項式 (4-12)要編碼成系統(tǒng)循環(huán)碼形式，即碼字的最左邊k位是信息元，其余n-k位是校驗元，則要用乘以m(x)，再加上校驗元多項式r(x),這樣得到的碼字多項式c(x)為(4-13)其中由于循環(huán)碼屬于線性分組碼C(x)一定是g(x)的倍式，即有 (4-14) (4-15)注意到g(x)為n-k次多項式，而r(x)最多為n-k-1次多項式，必有

15、 (4-16)即r(x)必是xn-km(x)除以g(x)的余式。 上述過程指出了系統(tǒng)循環(huán)碼的編碼方法：首先將信息元多項式m(x)乘以xn-k成為xn-km(x)，然后將xn-km(x)除以生成多項式g(x)得到余式r(x)，該余式就是校驗元多項式，從而得到式（4-5）所示的碼字多項式綜上所述，系統(tǒng)循環(huán)碼的編碼問題，可以歸結(jié)為兩個多項式的除法運(yùn)算，即將xn-km(x)除以生成多項式g(x)得到余式r(x)的運(yùn)算。首先根據(jù)給定的(n,k)值來選定生成多項式g(x)。即從(xn+1)的因子中選定一個(n-k)次多項式作為g(x)。所有多項式T(x)都能被g(x)整除。根據(jù)這條原則可以對給定的信息位進(jìn)

16、行編碼。設(shè)m(x)為信息碼多項式，其次數(shù)小于k。用xn-k 乘m(x)，得到的xn-k m(x)次數(shù)必定小于n。用g(x)除xn-k m(x)，得到余式r(x)，r(x)的次數(shù)必定小于g(x)的次數(shù)，即小于(n-k)。將此余式r(x)加在信息位后作為監(jiān)督為，即將r(x)和xn-k m(x)相加，得到的多項式必定是一個碼多項式。m(x)確定余式r(x)： m(x)/ g(x)的余式確定c(x)，c(x)= m(x)+r(x)圖4.2 循環(huán)碼編碼過程(7,4)碼編碼過程演示：(1)確定g(x)。由x7+1=(x+1)(x3+x2+1)(x3+x+1)所以g(x)= x3+x2+1或g(x)= x3

17、+x+1；這里選擇g(x)= x3+x2+1(2)用xn-k 乘m(x)，該運(yùn)算實際上是在信息碼后附加上(n-k)個“0”，例如，信息碼為1100，它寫成多項式為m(x)=x3+x2。當(dāng)n-k=7-4=3時，xn-k m(x)=x6+x5 它表示碼組1100000。(3)用g(x)除xn-k m(x)，得到商Q(x)和余式r(x)即xn-k m(x)/ g(x)= Q(x)+r(x)/ g(x)例如xn-k m(x)/ g(x)=(x6+x5)/(x3+x2+1)=(x3+1)+(x2+1)/(x3+x2+1)上式是用碼多項式表示的運(yùn)算。它和下式等效：1100000/1101=1001+101

18、/1101(4)編出碼組為T(x)= xn-k m(x)+ r(x)即T(x)= 1100000+101=1100101由以上方法可以算出(7,4)碼表：序號輸入序列輸出序列序號輸入序列輸出序列1000000000009100010001102000100011011010011001011300100010111111010101000140011001101012101110111005010001000111311001100101601010101110141101110100070110011010015111011100108011101110011611111111111圖4.3

19、 (7,4)碼表4.4 循環(huán)碼的譯碼及實現(xiàn)設(shè)發(fā)送的碼字為C(x),接收到的碼字為R(x),如果C(x)= R(x)，則說明收到的碼字正確；如果C(x)R(x)，則說明收到的碼字出現(xiàn)錯誤，則有：(4-17)= (4-18)因為C(x)是由g(x)生成的,故C(x)必能為g(x)除盡，顯然R(x)與E(x)同余式（R(x) E(x)mod g(x)）,以g(x)除E(x)所得余式稱為伴隨式S(x)。 由于g(x)的次數(shù)為n-k次，g(x)除E(x)后得到余式（即伴隨式S(x)）的次數(shù)為n-k-1次，故S(x)共有個表達(dá)式，每個可能的表達(dá)式對應(yīng)一個錯誤格式，可以知道（7，4）循環(huán)碼的S(x)共有=8

20、個表達(dá)式，可以根據(jù)錯誤圖樣表來糾正（7，4）循環(huán)碼的一位錯誤。綜上所述循環(huán)碼的譯碼可按以下三個步驟進(jìn)行：1.接收到的y(x)計算伴隨式式s(x);2.根據(jù)伴隨式s(x)找到對應(yīng)的估值錯誤圖樣(x);3.計算=y(x)+(x),得到估值碼字(x)。若(x)=c(x),則譯碼正確，否則，若(x)c(x),則譯碼錯誤。由上述方法可計算出（7,4）碼譯碼碼表：序號輸入序列輸出序列10000000及其1位出錯碼組000020001101及其1位出錯碼組000130010111及其1位出錯碼組001040011010及其1位出錯碼組001150100011及其1位出錯碼組010060101110及其1位出

21、錯碼組010170110100及其1位出錯碼組011080111001及其1位出錯碼組011191000110及其1位出錯碼組1000101001011及其1位出錯碼組1001111010001及其1位出錯碼組1010121011100及其1位出錯碼組1011131100101及其1位出錯碼組1100141101000及其1位出錯碼組1101151110010及其1位出錯碼組1110161111111及其1位出錯碼組1111圖4.4 （7,4）碼譯碼表第5 章 SIMULINK與通信仿真仿真是衡量系統(tǒng)性能的工具，它通過仿真模型的仿真結(jié)果來推斷原系統(tǒng)的性能，從而為新系統(tǒng)的建立或原系統(tǒng)的改造提供可

22、靠的參考。仿真是科學(xué)研究和工程建設(shè)中不可缺少的方法。 實際的通信系統(tǒng)是一個功能結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜的系統(tǒng)，對于這個系統(tǒng)作出的任何改變都可能影響到整個系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定。而Simulink作為Matlab提供的用于對動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的工具包，提供了仿真所需的信源編碼、糾錯編碼、信道、調(diào)制解調(diào)以及其它所用的全部庫函數(shù)和模塊。可見，不管對任何復(fù)雜的通信系統(tǒng)，用Simulink對其仿真都是一個不錯的選擇。5.1 SIMULINK簡介Simulink是MATLAB軟件的擴(kuò)展，它是實現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng)建模和仿真的一個軟件包，它與MATLAB語言的主要區(qū)別在于，其與用戶交互接口是基于Windows的模型化圖形輸入

23、，其結(jié)果是使得用戶可以把更多的精力投入到系統(tǒng)模型的構(gòu)建。所謂模型化圖形輸入是指Simulink提供了一些按功能分類的基本的系統(tǒng)模塊，用戶只需要知道這些模塊的輸入輸出及模塊的功能，而不必考察模塊內(nèi)部是如何實現(xiàn)的。 使用Simulink來建模、分析和仿真各種動態(tài)系統(tǒng)，將是一件非常輕松的事情。它提供的圖形化的交互環(huán)境，只需用鼠標(biāo)拖動的方法便能迅速地建立起系統(tǒng)框圖模型，甚至不需要編寫一行代碼。利用Simulink進(jìn)行系統(tǒng)的建模仿真，其最大的優(yōu)點是易學(xué)、易用，并能依托MATLAB提供的豐富的仿真資源。Simulink具有以下功能：交互式、圖形化的建模環(huán)境：Simulink提供了豐富的模塊庫以幫助用戶快速

24、地建立動態(tài)系統(tǒng)模型。建模時只需使用鼠標(biāo)拖放不同模塊庫中的系統(tǒng)模塊并將它們連接起來；交互式的仿真環(huán)境：Simulink框圖提供了交互性很強(qiáng)的仿真環(huán)境，既可以通過下拉菜單執(zhí)行仿真，也可以通過命令行進(jìn)行仿真。菜單方式對于交互工作非常方便，而命令行方式對于運(yùn)行一大類仿真如蒙特卡羅仿真非常有用；專用模塊庫(Blocksets)：作為Simulink建模系統(tǒng)的補(bǔ)充，MathWorks公司還開發(fā)了專用功能塊程序包，如DSP Blockset和Communication Blockset等。通過使用這些程序包用戶可以迅速地對系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真與分析。更重要的是用戶還可以對系統(tǒng)模型進(jìn)行代碼生成，并將生成的代碼下

25、載到不同的目標(biāo)機(jī)上；提供了仿真庫的擴(kuò)充和定制機(jī)制：Simulink的開放式結(jié)構(gòu)允許用戶擴(kuò)展仿真環(huán)境的功能：采用MATLAB、FORTRAN和C代碼生成自定義模塊庫，并擁有自己的圖標(biāo)和界面。因此用戶可以將使用FORTRAN或C編寫的代碼鏈接進(jìn)來，或者購買使用第三方開發(fā)提供的模塊庫進(jìn)行更高級的系統(tǒng)設(shè)計、仿真與分析；與MATLAB工具箱的集成：由于Simulink可以直接利用MATLAB的諸多資源與功能，因而用戶可以直接在Simulink下完成諸如數(shù)據(jù)分析、過程自動化、優(yōu)化參數(shù)等工作。工具箱提供的高級的設(shè)計和分析能力可以融入仿真過程。5.2 SIMULINK操作1.在MATLAB命令窗口（Comma

26、nd Window）中輸入simulink，結(jié)果是在桌面上出現(xiàn)一個稱為Simulink Library Browser的窗口，在這個窗口中列出了按功能分類的各種模塊的名稱。也可以通過MATLAB主窗口的快捷按鈕來打開Simulink Library Browser窗口。圖5.1 simulink庫瀏覽器2.點擊Source字庫前的“+”號（或雙擊字庫名），便可以得到各種信源模塊。圖5.2 信源子庫的模塊3）點擊“新建”圖標(biāo)，打開一個名為untitled的空白模型窗口。 圖5.3 SIMULINK的新建模型窗口4）用鼠標(biāo)指向所需的信號源（如階躍信號Step）,按下鼠標(biāo)左鍵，把它拖至untitle

27、d窗，就生成一個階躍信號的復(fù)制品。圖5.4 模型創(chuàng)建中的模型窗口5）采用上述方法，將信宿庫Sink中的示波器scope拷貝到模型窗口，把鼠標(biāo)指向信源右側(cè)的輸出端，當(dāng)光標(biāo)變成十字符時，按住鼠標(biāo)任意鍵，移向示波器的輸入端，就完成了兩個模塊間的信號連接。 圖5.4 創(chuàng)建模型完畢中的模型窗口6）進(jìn)行仿真，雙擊示波器，打開示波器顯示屏，如圖1-7。點擊模型窗口中的“仿真啟動”圖標(biāo)或點擊simulink菜單下的start,仿真就開始了，就可以觀測到階躍信號的波形了。 圖5.5 仿真結(jié)果波形第6 章 SIMULINK對64QAM的仿真6.1 SIMULINK對主要模塊及參數(shù)設(shè)置6.1.1信號源圖6.1 信號

28、源仿真模塊圖其參數(shù)如圖6.2圖6.2 電源模塊參數(shù)6.1.2基帶信號處理輸出端漢明編碼和輸入端漢明編碼分別如圖6.3，圖6.4。圖6.3輸出端漢明仿真模塊圖圖6.4輸入端漢明仿真模塊圖其中輸入端漢明編碼和輸出端漢明編碼參數(shù)分別如圖6.5，圖6.6。圖6.5 輸入端漢明編碼參數(shù)圖6.6 輸出端漢明編碼參數(shù)6.1.3調(diào)制/解調(diào)調(diào)制/解調(diào)仿真模塊如圖6.7所示。調(diào)制解 調(diào)圖6.7調(diào)制、解調(diào)仿真模塊圖其參數(shù)如下： 矩形分布基帶 QAM 調(diào)制單極性雙極性變換器雙極性單極性變換器單極性雙極性變換器雙極性單極性變換器元數(shù)：64元數(shù)：64元數(shù)：64元數(shù)：64元數(shù)：64最小距離：0.5圖6.8 調(diào)制/解調(diào)仿真參

29、數(shù)設(shè)6.1.4 其他模塊參數(shù)設(shè)置顯示儀器的主要參數(shù)設(shè)置如下所示：星座圖儀眼圖儀頻譜儀示波器每符號抽樣：100每符號抽樣：4緩存長度：1024輸入信號數(shù)：2偏置：0預(yù)置：0緩存交疊：512Y軸最小：-3顯示點數(shù)：500每跡符號數(shù)：1FFT長度：512Y軸最大：3每次顯示新跡數(shù)：300每次顯示新跡數(shù)：4000譜平均數(shù)：2時間范圍：0.0001X軸最?。?5Y軸最小：-5Y軸最?。?23X軸最大：5Y軸最大：5Y軸最大：10Y軸最?。?5Y軸最大：-5圖6.9 顯示儀器仿真參數(shù)誤碼率計算器及顯示器參數(shù)設(shè)置如圖6.10、圖6.11所示：圖6.10 誤碼率計算器參數(shù)圖6.11 誤碼率顯示器參數(shù)6.1.5

30、 信噪比-誤碼曲線實現(xiàn)程序如下。x=0:0.9:9; y=x; BitRate=10000;SimulationTime=10; for i=1:length(x)SNR=x(i);sim('liu');y(i)=mean(output);endmarkerchoice='*'plotsym=markerchoice '-'semilogy(x,y(:),plotsym);title('64QAM誤碼率');xlabel('SNR');ylabel('Error Rate'); 6.2 64QAM通

31、信系統(tǒng)的仿真圖和結(jié)果分析無噪聲時系統(tǒng)的仿真框圖如圖6.12所示。圖6.12 無噪聲時的系統(tǒng)仿真框圖無噪聲時通信系統(tǒng)的星座圖如圖6.13所示，無噪聲時通信系統(tǒng)的頻譜圖如圖6.14所示，無噪聲時通信系統(tǒng)的眼圖如圖6.15所示，無噪聲時通信系統(tǒng)的信噪比-功率譜曲線如圖6.16所示。圖6.13 無噪聲時的星座圖圖6.14 無噪聲時的頻譜圖圖6.15 無噪聲時的眼圖圖6.19 無噪聲時的信噪比-功率譜曲線圖6.16 無噪聲時的信噪比-功率譜曲線圖6.17 無噪聲時調(diào)制解調(diào)前后的波形變化圖6.3 加入噪聲及干擾時系統(tǒng)性能指標(biāo)的變化分析6.3.1加入噪聲及干擾時系統(tǒng)的仿真圖6.18 加入高斯噪聲瑞利噪聲和萊

32、斯時的系統(tǒng)仿真框圖加入高斯噪聲、瑞利噪聲和萊斯時通信系統(tǒng)的星座圖如圖6.19所示，加入高斯噪聲、瑞利噪聲和萊斯時通信系統(tǒng)的頻譜圖如圖6.20所示，加入高斯噪聲、瑞利噪聲和萊斯時通信系統(tǒng)的信噪比-功率譜曲線如圖6.21所示，加入高斯噪聲、瑞利噪聲和萊斯時通信系統(tǒng)的眼圖如圖6.22所示。圖6.19 加入高斯噪聲、瑞利噪聲和萊斯時通信系統(tǒng)的星座圖圖6.20 加入高斯噪聲、瑞利噪聲和萊斯時通信系統(tǒng)時的頻譜圖圖6.21 加入高斯噪聲、瑞利噪聲和萊斯時通信系統(tǒng)的信噪比-功率譜曲線圖6.22 加入高斯噪聲、瑞利噪聲和萊斯時通信系統(tǒng)的眼圖6.23 加入高斯噪聲、瑞利噪聲和萊斯時的調(diào)制解調(diào)前后波形圖6.3.2結(jié)果分析從Simulink仿真來看，在加入高斯白噪聲、瑞利噪聲和萊斯與還未加入噪聲、干擾前的星座圖、眼圖、功率譜和誤碼率曲線相比都造成了明顯的影響星座圖發(fā)生偏移、眼圖變得模糊、誤碼的可能性也大大增加。加入高斯白噪聲、瑞利噪聲和萊斯后，系統(tǒng)誤碼率明顯增高。為了滿足通信要求，需要調(diào)試系統(tǒng)使得誤碼率趨近于0以便達(dá)到更好的通信效果。6.3.3 不足與展望在本文所涉及的設(shè)計仿真工作存在一些不完善的地方，需要進(jìn)行改進(jìn)，完善，主要包括以下幾個方面：Matlab/Simulink軟件雖然功能齊全，但不適用于對復(fù)雜通信系統(tǒng)的模塊化設(shè)計，主要體現(xiàn)