通信系统建模与仿真.docx
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通信系统建模与仿真
无线通信
实验报告
院系名称：
信息科学与工程学院
专业班级：
电信1203
学生姓名：
刘海峰
学号：
201216020307
授课教师：
杨静老师
2015年10月31日
实验一基本通信系统的建模
一、基本原理
数字调相：
如果两个频率相同的载波同时开始振荡，这两个频率同时达到正最大值，同时达到零值，同时达到负最大值，它们应处于"同相"状态；如果其中一个开始得迟了一点，就可能不相同了。
如果一个达到正最大值时，另一个达到负最大值，则称为"反相"。
一般把信号振荡一次（一周）作为360度。
如果一个波比另一个波相差半个周期，我们说两个波的相位差180度，也就是反相。
当传输数字信号时，"1"码控制发0度相位，"0"码控制发180度相位。
载波的初始相位就有了移动，也就带上了信息。
相移键控是利用载波的相位变化来传递数字信息，而振幅和频率保持不变。
在2PSK中，通常用初始相位0和π分别表示二进制“1”和“0”。
因此，2PSK信号的时域表达式为
（t）=Acos
t+
）
其中，
表示第n个符号的绝对相位：
=
因此，上式可以改写为
二、结果分析
结果分析：
从程序运行结果看仿真得到的误符号率与理论近似值相吻合，而仿真得到的误比特率要高于理论值。
三、源程序
%基于通信系统的建模
%作者：
刘海峰
%学号：
201216020307
%日期：
2015年10月31日
clc
clearall;%清除变量
nsymbol=100000;%每种信噪比下的发送符号数
T=1;%符号周期
fs=100;%采样频率
ts=1/fs;%采样周期
t=0:
ts:
T-ts;%时域矢量
fc=10;%载波频率
c=sqrt（2/T）*exp（j*2*pi*fc*t）;%载波信号
c1=sqrt（2/T）*cos（2*pi*fc*t）;%同相载波
c2=-sqrt（2/T）*sin（2*pi*fc*t）;%正交载波
M=8;%8-PAM
graycode=[01236745];%Gray编码规则
EsN0=0:
15;%信噪比
snr1=10.^（EsN0/10）;%信噪比转换为线性
msg=randint（1,nsymbol,M）;%消息数据
msg1=graycode（msg+1）;%Gray映射
msgmod=pskmod（msg1,M）.';%基带8—PSK映射
tx=real（msgmod*c）;%载波调制
tx1=reshape（tx.',1,length（msgmod）*length（c））;
spow=norm（tx1）.^2/nsymbol;%求每个符号的平均功率
forindx=1:
length（EsN0）
sigma=sqrt（spow/（2*snr1（indx）））;%根据符号功率求噪声功率rx=tx1+sigma*randn（1,length（tx1））;
%加入高斯白噪声rx1=reshape（rx,length（c）,length（msgmod））;
r1=（c1*rx1）/length（c1）;%相关运算r2=（c2*rx1）/length（c2）;
r=r1+j*r2;
y=pskdemod（r,M）;%PSK解调decmsg=graycode（y+1）;[err,ber（indx）]=biterr（msg,decmsg,log2（M））;%误比特率[err,ser（indx）]=symerr（msg,decmsg）;%误符号率
end
ser1=2*qfunc（sqrt（2*snr1）*sin（pi/M））;%理论误符号率
ber1=1/log2（M）*ser1;%理论误比特率
semilogy（EsN0,ber,'-ko',EsN0,ser,'-k*',EsN0,ser1,EsN0,ber1,'-k.'）;
title（'8-PSK载波调制信号在AWGN信道下的性能'）
xlabel（'Es/N0'）;ylabel（'误比特率和误符号率'）
legend（'误比特率','误符号率','理论误符号率','理论误符号率'）
实验二AM调制信号的Matlab实现
一、实验原理
标准调幅波（AM）产生原理：
调制信号是来自信源的调制信号（基带信号），这些信号可以是模拟的，亦可以是数字的。
为首调制的高频振荡信号可称为载波，它可以是正弦波，亦可以是非正弦波（如周期性脉冲序列）。
载波由高频信号源直接产生即可，然后经过高频功率放大器进行放大，作为调幅波的载波，调制信号由低频信号源直接产生，二者经过乘法器后即可产生双边带的调幅波。
设载波信号的表达式为
，调制信号的表达式为
，则调幅信号的表达式为：
图1.1标准调幅波示意图
所谓非相干解调（包络检波）是在接收端解调信号时不需要本地载波，而是利用已调信号中的包络信号来恢复原基带信号。
因此，非相干解调一般只适用幅度调制（AM）系统。
忧郁包络解调器电路简单，效率高，所以几乎所有的幅度调制（AM）接收机都采用这种电路。
如下为串联型包络检波器的具体电路。
图2.2AM信号的非相干解调原理
当RC满足条件
时，包络检波器的输出基本与输入信号的包络变化呈线性关系，即
其中，
。
隔去直流后就得到原信号
二、结果分析
包络检波是在
的情况下才能实现的，由上图A=2和A=1两种情况下可以看出当A=2时满足条件
，AM波的包络与调制信号m（t）的形状完全一样，可以通过隔直流的方法（包络解调）得到原信号
；当A=1时，不满足条件
出现欠调幅，AM波的包络失真无法通过隔直流的方法（包络解调）得到原信号
，所以在这种情况下不能用包络检波的方法，只能通过相干解调。
三、源代码
%AM调制信号的Matlab实现
%作者：
刘海峰
%学号：
201216020307
%日期：
2015年10月31日
clc%清空命令窗口
clearall%清空工作区中的变量
t=1:
0.0001:
5;%t的范围，步进0.0001
fc=10;%载波信号频率
A=sqrt
（2）;%直流信号
mt=A*cos（2*pi*t）;%调制信号
ct=cos（2*pi*fc*t）;%载波信号
st1=（2+mt）.*ct;%正常调幅
st2=（1+mt）.*ct;%欠调幅
subplot（2,1,1）;%图形分块
plot（t,st1）;%绘制st1
holdon;%图形保持
plot（t,2+mt,'r'）;%绘制包络2
subplot（2,1,2）;%图形保持
plot（t,st2）;%绘制st2
holdon;%图形保持
a=abs（1+mt）;%取绝对值
plot（t,a,'r'）;%绘制包络1
实验三单极性归零吗的MATLAB实现
一、实验原理
单极性归零码（RZ）即是以高电平和零电平分别表示二进制码1和0，而且在发送码1时高电平在整个码元期间T只持续一段时间τ，其余时间返回零电平．在单极性归零码中，τ/T称为占空比．单极性归零码的主要优点是可以直接提取同步信号，因此单极性归零码常常用作其他码型提取同步信号时的过渡码型．也就是说其他适合信道传输但不能直接提取同步信号的码型，可先变换为单极性归零码，然后再提取同步信号。
二、结果分析
由上图可知10111101其中1前半个码元期间是高电平，后半个码元期间是低电平（即后半段归零），0是一个码元期间都是低电平。
该码的占空比为1/2,由波形可以看出单极性归零码在matlab上得到了验证。
三、源代码
%单极性归零吗的MATLAB实现
%作者：
刘海峰
%学号：
201216020307
%日期：
2015年10月31日
clc;%清空命令窗口
clearall;%清空工作区的变量
x=[10101101];%随机序列产生
y=x;
t0=2000;
t=0:
1/t0:
length（x）;%t的范围和步进长度
fori=1:
length（x）
ifx（i）==1%消息符号为1时
forj=1:
t0/2
y（（2*i-2）*t0/2+j）=1;%计算占空比
y（（2*i-1）*t0/2+j）=0;%计算占空比
end
else%消息符号为0时
forj=1:
t0
y（（i-1）*t0+j）=0;%占空比计算
end
end
end
y=[y,x（i）];%产生码元的NRZ
plot（t,y）;%绘制y的图像
title（'单极性归零码:
10111101'）;%图像标题
gridon;%显示当前坐标下的网格线
axis（[0,i,-0.1,1.1]）;%指定坐标轴范围
xlabel（'t/s'）;ylabel（'幅度'）;%坐标轴控制
实验四线性分组码的MATLAB实现
一、实验原理
线性分组码是一类奇偶校验码，它可以由（n，k）形式表示。
编码器将一个k比特信息分组（信息矢量）转变为一个更长的由给定元素符号集组成的n比特编码分组。
当这个符号集包含两个元素（0和1），与二进制相对，称为二进制编码。
将新的信源序列与旧的信源序列之间的关系用矩阵表达出来，然后通过矩阵的运算生成新的序列。
本实验的旧信源序列为M=（000）~（111）共八个，通过给出的关系求出生成矩阵为G=[100111;010110;001011];C=M*G求出新的序列。
二、结果分析
实验结果表明对于线性码，分组码是一一对应的编码,映射也是线性的。
三、源代码：
%线性分组码的MATLAB实现
%作者：
刘海峰
%学号：
201216020307
%日期：
2015年10月31日
clc%清空命令窗口
clearall；%清空工作区中的变量
B=[1,0,0,1,1,1;0,1,0,1,1,0;0,0,1,0,1,1]%生成矩阵
A=[0,0,0;0,0,1;0,1,0;0,1,1;1,0,0;1,0,1;1,1,0;1,1,1]%输入信息
C=A*B;%输出码字
D=rem（C,2）%模2
实验心得
经过两天的不懈奋战，终于顺利完成了本次实验的全部要求。
两天期间，遇到了诸多意想不到的难题，但是经过个人努力、上网查阅资料，咨询同学老师等，最终都一一得到了解决。
遇到难题时冷静分析沉着应对，然后在讨论中不断摸索前行，回顾本次试验，我收获了很多很多，个人能力也逐步在实践中得以提高，最后真诚感谢杨老师为我们提供这样一个学习和锻炼的机会，让我们在一次一次失败之后，一步一步走向成功，由于时间有限，加之所学知识的限制，本次实验还有不少方面存在缺陷。
这些问题将在以后进一步予以研究和解决。
最后，在文章中出现的不足之处，希望得到老师们的包含和指点。
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