MATLAB仿真AM調(diào)制解調(diào)--無(wú)線通信實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) 無(wú)線通信實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告院系名稱： 信息科學(xué)與工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 電信 班 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 授課教師： 2014 年 11 月 6 日實(shí)驗(yàn)一 高斯衰落信道建模 一、基本原理QPSK信號(hào)可以看成是對(duì)兩個(gè)正交的載波進(jìn)行多電平雙邊帶調(diào)制后所得信號(hào)的疊加，因此可以用正交調(diào)制的方法得到QPSK信號(hào)。QPSK信號(hào)的星座如圖4.1.1所示：圖1.1 QPSK信號(hào)星座圖從AWGN信道中，在一個(gè)信號(hào)區(qū)間內(nèi)接收到的帶寬信號(hào)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

2、號(hào)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(hào)分量，它們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(guò)程。這樣，和。和的方差是 最佳檢測(cè)器將接收信號(hào)向量r投射到M個(gè)可能的傳輸信號(hào)向量之一上去，并選取對(duì)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(hào)都具有相等的能量，因此，對(duì)數(shù)字相位調(diào)制一種等效的檢測(cè)器標(biāo)準(zhǔn)是計(jì)算接收信號(hào)向量r=(,)的相位為 并從信號(hào)集中選取其相位最接近的信號(hào)。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

3、個(gè)比特的差錯(cuò)概率與二相相位調(diào)制是一樣的。對(duì)于M4的符號(hào)差錯(cuò)概率不存在簡(jiǎn)單的閉式表達(dá)式。對(duì)的一種好的近似式是 式中比特/符號(hào)。QPSK調(diào)制解調(diào)原理四相相位鍵控（QPSK）也稱之為正交PSK，其調(diào)制原理如圖4.1.2所示。 圖1.2 QPSK調(diào)制原理圖如果輸入的二進(jìn)制信息碼流（假設(shè)+1V為邏輯1，-1V為邏輯0）串行進(jìn)入比特分離器，產(chǎn)生2個(gè)碼流以并行方式輸出，分別被送入I（正交支路）通道及Q（同相支路）通道，又各自經(jīng)過(guò)一個(gè)平衡調(diào)制器，與一個(gè)和參考振蕩器同頻的正交的載波（和）調(diào)制形成了四相相移鍵控信號(hào)即得到平衡器的輸出信號(hào)后，經(jīng)過(guò)一個(gè)帶通濾波器，然后再進(jìn)入行信號(hào)疊加，可以得到已經(jīng)調(diào)制的QPSK信號(hào)。

4、QPSK的4種（I，Q星座圖合為4種0 0，0 1，1 0，1 1）輸出相位有相等的幅度，而且2個(gè)相鄰的相位相差值為90度，但是輸出相位并不滿足（m=0,1,M-1）,信號(hào)相位移可以偏移45度和-45度，接受端仍可以得到正確的解碼，實(shí)際中數(shù)字輸入電壓必須比峰值載波電壓高出很多，以確保平衡器的正常工作。經(jīng)過(guò)調(diào)制的信號(hào)通過(guò)信道傳輸?shù)竭_(dá)用戶端，需要進(jìn)行解調(diào)，這樣一過(guò)程是與調(diào)制相類似的逆過(guò)程。首先，QPSK信號(hào)經(jīng)過(guò)功率分離器形成兩路相同的信號(hào)，進(jìn)入乘積檢驗(yàn)波，用兩個(gè)正交的載波信號(hào)（和）實(shí)現(xiàn)相干解調(diào)，然后各自通過(guò)一個(gè)低通濾波器濾波得到低頻和直流的成分，再經(jīng)過(guò)一個(gè)并行-串行變換器，得到解調(diào)信號(hào)。QPSK的

5、解調(diào)原理如圖4.1.3所示。 圖1.3 QPSK解調(diào)原理圖二、結(jié)果分析 由圖可見QPSK仿真誤碼率曲線和理論誤碼率曲線重合在一起，QPSK仿真誤比特率曲線和理論誤比特率曲線也重合在一起，誤碼率約是誤比特率的兩倍，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)方法是正確可行的。QPSK信號(hào)的誤碼率：QPSK信號(hào)的誤比特率：誤碼率是誤比特率的兩倍。三、源程序%2014.10.25%高斯衰落信道建模%clcclearSNR_DB=0:1:12;sum=;data= randsrc(sum,2,0 1); %生成0、1等概出現(xiàn)的sum*2矩陣a1,b1=find(data(:,1)=0&data(:,2)=0); %第一列為0，第二列也為

6、0時(shí)message(a1)=-1-j; %輸出-1-ja2,b2=find(data(:,1)=0&data(:,2)=1); %第一列為0，第二列為1時(shí)message(a2)=-1+j; %輸出-1+ja3,b3=find(data(:,1)=1&data(:,2)=0); %第一列為1，第二列為0時(shí)message(a3)=1-j; %輸出1-ja4,b4=find(data(:,1)=1&data(:,2)=1); %第一列為1，第二列為1時(shí)message(a4)=1+j; %輸出1+jA=1;Tb=1;Eb=A*A*Tb;P_signal=Eb/Tb;NO=Eb./(10.(SNR_DB

7、/10);P_noise=P_signal*NO;sigma=sqrt(P_noise);for Eb_NO_id=1:length(sigma) noise1=sigma(Eb_NO_id)*randn(1,sum); noise2=sigma(Eb_NO_id)*randn(1,sum); receive=message+noise1+noise2*j; resum=0; total=0; m1=find(angle(receive)0);%收到信號(hào)角度大于0小于pi/2時(shí) remessage(1,m1)=1+j; %信號(hào)恢復(fù)為1+j即（1,1） redata(m1,1)=1; redat

8、a(m1,2)=1; m2= find( angle(receive)pi/2&angle(receive)-pi&angle(receive)-pi/2&angle(receive)=0);%收到信號(hào)角度大于-pi/2小于0時(shí) remessage(1,m4)=1-j; %信號(hào)恢復(fù)為1+j即（1,0） redata(m4,1)=1; redata(m4,2)=0; resum,ratio1=symerr(data,redata); pbit(Eb_NO_id)=resum/(sum*2); total,ratio2=symerr(message,remessage); pe(Eb_NO_id)

9、=total/sum;endPe=1-(1-1/2*erfc(sqrt(10.(SNR_DB/10)/2).2; %計(jì)算輸出誤碼率Pbit=1/2*erfc(sqrt(10.(SNR_DB/10)/2); %計(jì)算輸出誤比特率semilogy(SNR_DB,pe,:s,SNR_DB,pbit,-o) %畫出PSK仿真誤碼率, legend(QPSK仿真誤碼率,QPSK仿真誤比特率,1) %QPSK仿真誤比特率的曲線xlabel(信噪比/dB)ylabel(概率P)實(shí)驗(yàn)二 AM調(diào)制信號(hào)的MATLAB實(shí)現(xiàn)一、實(shí)驗(yàn)原理 標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波（AM）產(chǎn)生原理：調(diào)制信號(hào)是來(lái)自信源的調(diào)制信號(hào)（基帶信號(hào)），這些信號(hào)可以

10、是模擬的，亦可以是數(shù)字的。為首調(diào)制的高頻振蕩信號(hào)可稱為載波，它可以是正弦波，亦可以是非正弦波(如周期性脈沖序列)。載波由高頻信號(hào)源直接產(chǎn)生即可，然后經(jīng)過(guò)高頻功率放大器進(jìn)行放大，作為調(diào)幅波的載波，調(diào)制信號(hào)由低頻信號(hào)源直接產(chǎn)生，二者經(jīng)過(guò)乘法器后即可產(chǎn)生雙邊帶的調(diào)幅波。 設(shè)載波信號(hào)的表達(dá)式為，調(diào)制信號(hào)的表達(dá)式為 ，則調(diào)幅信號(hào)的表達(dá)式為： 圖1.1 標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波示意圖所謂非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波）是在接收端解調(diào)信號(hào)時(shí)不需要本地載波，而是利用已調(diào)信號(hào)中的包絡(luò)信號(hào)來(lái)恢復(fù)原基帶信號(hào)。因此，非相干解調(diào)一般只適用幅度調(diào)制（AM）系統(tǒng)。憂郁包絡(luò)解調(diào)器電路簡(jiǎn)單，效率高，所以幾乎所有的幅度調(diào)制（AM）接收機(jī)都采用這種電路。

11、如下為串聯(lián)型包絡(luò)檢波器的具體電路。圖2.2 AM信號(hào)的非相干解調(diào)原理當(dāng)RC滿足條件時(shí)，包絡(luò)檢波器的輸出基本與輸入信號(hào)的包絡(luò)變化呈線性關(guān)系，即 其中，。隔去直流后就得到原信號(hào)二、結(jié)果分析 包絡(luò)檢波是在的情況下才能實(shí)現(xiàn)的，由上圖A=2和A=1兩種情況下可以看出當(dāng)A=2時(shí)滿足條件，AM波的包絡(luò)與調(diào)制信號(hào)m(t)的形狀完全一樣，可以通過(guò)隔直流的方法（包絡(luò)解調(diào)）得到原信號(hào)；當(dāng)A=1時(shí)，不滿足條件出現(xiàn)欠調(diào)幅，AM波的包絡(luò)失真無(wú)法通過(guò)隔直流的方法（包絡(luò)解調(diào)）得到原信號(hào)，所以在這種情況下不能用包絡(luò)檢波的方法，只能通過(guò)相干解調(diào)。 三、源代碼%2014.11.1%AM調(diào)制信號(hào)的MATLAB實(shí)現(xiàn) %clear al

12、l;close all;dt=0.0001; %時(shí)間采樣頻譜fc=10; %載波中心頻率T=5; %信號(hào)時(shí)長(zhǎng)N=T/dt;t=0:N-1*dt;mt=sqrt(2)*cos(2*pi*t); %信源A=2;s_am=(A+mt).*cos(2*pi*fc*t);subplot(211);plot(t,s_am);hold on; %畫出AM信號(hào)波形plot(t,A+mt,r-);title(AM調(diào)制信號(hào)及其包絡(luò) A=2);A=1;s_am=(A+mt).*cos(2*pi*fc*t);subplot(212);plot(t,s_am);hold on; %畫出AM信號(hào)波形plot(t,A+mt

13、,r-);title(AM調(diào)制信號(hào)及其包絡(luò) A=1);實(shí)驗(yàn)三 單極性歸零碼的matlab實(shí)現(xiàn)一、實(shí)驗(yàn)原理 單極性歸零碼（RZ）即是以高電平和零電平分別表示二進(jìn)制碼1 和0，而且在發(fā)送碼1 時(shí)高電平在整個(gè)碼元期間T 只持續(xù)一段時(shí)間，其余時(shí)間返回零電平在單極性歸零碼中，/T 稱為占空比單極性歸零碼的主要優(yōu)點(diǎn)是可以直接提取同步信號(hào)，因此單極性歸零碼常常用作其他碼型提取同步信號(hào)時(shí)的過(guò)渡碼型也就是說(shuō)其他適合信道傳輸?shù)荒苤苯犹崛⊥叫盘?hào)的碼型，可先變換為單極性歸零碼，然后再提取同步信號(hào)。二、結(jié)果分析 由上圖可知 其中1前半個(gè)碼元期間是高電平，后半個(gè)碼元期間是低電平（即后半段歸零），0是一個(gè)碼元期間都是低

14、電平。該碼的占空比為1/2,由波形可以看出單極性歸零碼在matlab上得到了驗(yàn)證。三、源代碼%2014.11.1%單極性歸零碼的matlab實(shí)現(xiàn)%clear all;close all;x=1 0 1 1 1 1 0 1;y=x;t0=200;t=0:1/t0:length(x);for i=1:length(x) if x(i)=1 for j=1:t0/2 y(2*i-2)*t0/2+j)=1; y(2*i-1)*t0/2+j)=0; end else for j=1:t0 y(i-1)*t0+j)=0; end endendy=y,x(i);plot(t,y);title(單極性歸零碼:

15、);grid on;axis(0,i,-0.1,1.1);xlabel(t/s);ylabel(幅 度);實(shí)驗(yàn)四 線性分組碼的matlab實(shí)現(xiàn)一、實(shí)驗(yàn)原理 線性分組碼是一類奇偶校驗(yàn)碼，它可以由（n，k）形式表示。編碼器將一個(gè)k比特信息分組（信息矢量）轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)更長(zhǎng)的由給定元素符號(hào)集組成的n比特編碼分組。當(dāng)這個(gè)符號(hào)集包含兩個(gè)元素（0和1），與二進(jìn)制相對(duì)，稱為二進(jìn)制編碼。 將新的信源序列與舊的信源序列之間的關(guān)系用矩陣表達(dá)出來(lái)，然后通過(guò)矩陣的運(yùn)算生成新的序列。本實(shí)驗(yàn)的舊信源序列為M=(0 0 0)(1 1 1)共八個(gè)，通過(guò)給出的關(guān)系求出生成矩陣為G= 1 0 0 1 1 1; 0 1 0 1 1 0;0 0 1 0 1 1 ;C=M*G求出新的序列。二、結(jié)果分析C = c5 c4 c3 c2 c1 c0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1