如果x1>0,则判决同相信道地输出为符号1;如果x1<0,则判决同相信道的输出为符号0。
;类似地。
如果正交通道也是如此判决输出。
最后同相信道和正交信道输出这两个二进制数据序列被复加器合并,重新得到原始的二进制序列。
在AWGN信道中,判决结果具有最小的负号差错概率。
三、实验结果及分析
根据图1和图2的流程框图设计仿真程序,得出结果并且分析如下:
3.1、理想信道下的仿真,实验结果如图3所示
图3
实验结果分析:
如图上结果显示,完成了QPSK信号在理想信道上的调制,传输,解调的过程,由于调制过程中加进了载波,因此调制信号的功率谱密度会发生变化。
并且可以看出调制解调的结果没有误码。
3.2、高斯信道下的仿真,结果如图4所示:
图4
实验结果分析:
由图4可以得到高斯信道下的调制信号,高斯噪声,调制输出功率谱密度曲线和QPSK信号的星座图。
在高斯噪声的影响下,调制信号的波形发生了明显的变化,其功率谱密度函数相对于图1中的调制信号的功率谱密度只发生了微小的变化,原因在于高斯噪声是一个均值为0的白噪声,在各个频率上其功率是均匀的,因此此结果是真确的。
星座图反映可接收信号早高斯噪声的影响下发生了误码,但是大部分还是保持了原来的特性。
3.3、先通过瑞利衰落信道再通过高斯信道的仿真。
实验结果如图5所示:
图5
实验结果分析:
由图5可以得到瑞利衰落信道前后的星座图,调制信号的曲线图及其功率谱密度。
最后显示的是高斯信道和瑞利衰落信道的误码率对比。
由图可知瑞利衰落信道下的误码率比高斯信道下的误码率高。
至此,仿真实验就全部完成。
四、致谢
感谢指导老师**老师对我们的指导,帮我们解决了不少的问题。
也感谢队友之间的相互合作。
希望以后再接再厉,努力学习。
附录
参考文献:
1、《MATLAB宝典》陈杰等编著电子工业出版社
2、《MATLAB信号处理》刘波,文忠,曾涯编著北京电子工业出版社
3、《数字信号处理的MATLAB实现》万永革编著北京科学出版社
4、网上资料
Simulink仿真数据:
1、调制框图,如图6所示
图6
2、解调模块如图7所示
图7
3、调制信号及其功率谱密度如图8所示
图8
4、调制信号的星座图如图9所示:
图9
5、基带信号与调制信号之间的关系如图10所示:
图10
附录2:
%主文件
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%题目:
理想信道瑞利衰落信道高斯信道下的QPSK仿真
%%%%%%%作者:
陈镇沅
%%%%%%%完成日期:
2018-4-6
%%%%%%%邮箱:
forgiveme1989@
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
clear。
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%初始化参数
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
T=1。
%基带信号宽度,也就是频率
fc=10/T。
%载波频率
ml=2。
%调制信号类型的一个标志位<选取2的原因见23行)
nb=100。
%传输的比特数
delta_T=T/200。
%采样间隔
fs=1/delta_T。
%采样频率
SNR=0。
%信噪比
t=0:
delta_T:
nb*T-delta_T。
%限定t的取值范围
N=length(t>。
%采样数
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%调制部分
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%基带信号的产生
data=randn(1,nb>>0.5。
%调用一个随机函数<0or1),输出到一个1*100的矩阵
datanrz=data.*2-1。
%变成极性码
data1=zeros(1,nb/delta_T>。
%创建一个1*nb/delta_T的零矩阵
forq=1:
nb
data1((q-1>/delta_T+1:
q/delta_T>=datanrz(q>。
%将极性码变成对应的波形信号
end
%将基带信号变换成对应波形信号
data0=zeros(1,nb/delta_T>。
%创建一个1*nb/delta_T的零矩阵
forq=1:
nb
data0((q-1>/delta_T+1:
q/delta_T>=data(q>。
%将极性码变成对应的波形信号
end
%发射的信号
data2=abs(fft(data1>>。
%串并转换,将奇偶位数据分开
idata=datanrz(1:
ml:
(nb-1>>。
%将奇偶位分开,因此间隔m1为2
qdata=datanrz(2:
ml:
nb>。
%QPSK信号的调制
ich=zeros(1,nb/delta_T/2>。
%创建一个1*nb/delta_T/2的零矩阵,以便后面存放奇偶位数据
fori=1:
nb/2
ich((i-1>/delta_T+1:
i/delta_T>=idata(i>。
end
forii=1:
N/2
a(ii>=sqrt(2/T>*cos(2*pi*fc*t(ii>>。
end
idata1=ich.*a。
%奇数位数据与余弦函数相乘,得到一路的调制信号
qch=zeros(1,nb/2/delta_T>。
forj1=1:
nb/2
qch((j1-1>/delta_T+1:
j1/delta_T>=qdata(j1>。
end
forjj=1:
N/2
b(jj>=sqrt(2/T>*sin(2*pi*fc*t(jj>>。
end
qdata1=qch.*b。
%偶数位数据与余弦函数相乘,得到另一路的调制信号
s=idata1+qdata1。
%将奇偶位数据合并,s即为QPSK调制信号
ss=abs(fft(s>>。
%快速傅里叶变换得到频谱
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%瑞利衰落信道和高斯信道
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%瑞利衰落信道
ray_ich=raylrnd(0.8,1,nb/2/delta_T>。
ray_qch=raylrnd(0.8,1,nb/2/delta_T>。
Ray_idata=idata1.*ray_ich。
Ray_qdata=qdata1.*ray_qch。
Ray_s=Ray_idata+Ray_qdata。
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%高斯信道
s1=awgn(s,SNR>。
%通过高斯信道之后的信号
s11=abs(fft(s1>>。
%快速傅里叶变换得到频谱
s111=s1-s。
%高斯噪声曲线
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
Awgn_s=awgn(Ray_s,SNR>。
%通过高斯信道再通过瑞利衰落信道
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%QPSK解调部分
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%解调部分<高斯信道)
idata2=s1.*a。
%这里面其实隐藏了一个串并转换的过程
qdata2=s1.*b。
%对应的信号与正余弦信号相乘
idata3=zeros(1,nb/2>。
%建立1*nb数组,以存放解调之后的信号
qdata3=zeros(1,nb/2>。
%抽样判决的过程,与0作比较,data>=0,则置1,否则置0
forn=1:
nb/2
%A1(n>=sum(idata2((n-1>/delta_T+1:
n/delta_T>>。
ifsum(idata2((n-1>/delta_T+1:
n/delta_T>>>=0
idata3(n>=1。
elseidata3(n>=0。
end
%A2(n>=sum(qdata2((n-1>/delta_T+1:
n/delta_T>>。
ifsum(qdata2((n-1>/delta_T+1:
n/delta_T>>>=0
qdata3(n>=1。
elseqdata3(n>=0。
end
end
%为了显示星座图,将信号进行处理
idata4=zeros(1,nb/2>。
qdata4=zeros(1,nb/2>。
forn=1:
nb/2
Awgn_ichsum(n>=sum(idata2((n-1>/delta_T+1:
n/delta_T>>*delta_T。
ifAwgn_ichsum(n>>=0
idata4(n>=1。
elseidata4(n>=0。
end
Awgn_qchsum(n>=sum(qdata2((n-1>/delta_T+1:
n/delta_T>>*delta_T。
ifAwgn_qchsum(n>>=0
qdata4(n>=1。
elseqdata4(n>=0。
end
end
%将判决之后的数据存放进数组
demodata=zeros(1,nb>。
demodata(1:
ml:
(nb-1>>=idata3。
%存放奇数位
demodata(2:
ml:
nb>=qdata3。
%存放偶数位
%为了显示,将它变成波形信号<即传输一个1代表单位宽度的高电平)
demodata1=zeros(1,nb/delta_T>。
%创建一个1*nb/delta_T的零矩阵
forq=1:
nb
demodata1((q-1>/delta_T+1:
q/delta_T>=demodata(q>。
%将极性码变成对应的波形信号
end
%累计误码数
%abs(demodata-data>求接收端和发射端
%数据差的绝对值,累计之后就是误码个数
Awgn_num_BER=sum(abs(demodata-data>>
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%解调部分<瑞利+高斯)
Ray_idata2=Ray_s.*a。
%这里面其实隐藏了一个串并转换的过程
Ray_qdata2=Ray_s.*b。
%对应的信号与正余弦信号相乘
%Ray_idata3=zeros(1,nb/2>。
%建立1*nb数组,以存放解调之后的信号
%Ray_qdata3=zeros(1,nb/2>。
%抽样判决的过程,与0作比较,data>=0,则置1,否则置0
%forn=1:
nb/2
%ifRay_sum(Ray_idata2((n-1>/delta_T+1:
n/delta_T>>>=0
%Ray_idata3(n>=1。
%elseRay_idata3(n>=0。
%end
%ifRay_sum(Ray_qdata2((n-1>/delta_T+1:
n/delta_T>>>=0
%Ray_qdata3(n>=1。
%elseRay_qdata3(n>=0。
%end
%end
%为了显示星座图,将信号进行处理
Ray_idata4=zeros(1,nb/2>。
Ray_qdata4=zeros(1,nb/2>。
forn=1:
nb/2
Ray_ichsum(n>=sum(idata2((n-1>/delta_T+1:
n/delta_T>>*delta_T。
ifRay_ichsum(n>>=0
Ray_idata4(n>=1。
elseRay_idata4(n>=0。
end
Ray_qchsum(n>=sum(qdata2((n-1>/delta_T+1:
n/delta_T>>*delta_T。
ifRay_qchsum(n>>=0
Ray_qdata4(n>=1。
elseRay_qdata4(n>=0。
end
end
%将判决之后的数据存放进数组
Ray_demodata=zeros(1,nb>。
Ray_demodata(1:
ml:
(nb-1>>=Ray_idata4。
%存放奇数位
Ray_demodata(2:
ml:
nb>=Ray_qdata4。
%存放偶数位
%为了显示,将它变成波形信号<即传输一个1代表单位宽度的高电平)
Ray_demodata1=zeros(1,nb/delta_T>。
%创建一个1*nb/delta_T的零矩阵
forq=1:
nb
Ray_demodata1((q-1>/delta_T+1:
q/delta_T>=Ray_demodata(q>。
%将极性码变成对应的波形信号
end
%累计误码数
%abs(demodata-data>求接收端和发射端
%数据差的绝对值,累计之后就是误码个数
Ray_num_BER=sum(abs(Ray_demodata-data>>
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%误码率计算
%%调用了cm_sm32(>。
和cm_sm33()函数
%%声明:
函数声明在另外俩个M文件中
%%作用:
cm_sm32(>用于瑞利信道误码率的计算
%%cm_sm33(>用于高斯信道误码率的计算
%%ecohon/off作用在于决定是否显示指令内容
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
SNRindB1=0:
1:
6。
SNRindB2=0:
0.1:
6。
%瑞利衰落信道
fori=1:
length(SNRindB1>,
[pb,ps]=cm_sm32(SNRindB1(i>>。
%比特误码率
smld_bit_ray_err_prb(i>=pb。
smld_symbol_ray_err_prb(i>=ps。
disp([ps,pb]>。
echooff。
end。
%高斯信道
echoon。
fori=1:
length(SNRindB1>,
[pb1,ps1]=cm_sm33(SNRindB1(i>>。
smld_bit_awgn_err_prb(i>=pb1。
smld_symbol_awgn_err_prb(i>=ps1。
disp([ps1,pb1]>。
echooff。
end。
%理论曲线
echoon。
fori=1:
length(SNRindB2>,
SNR=exp(SNRindB2(i>*log(10>/10>。
%信噪比
theo_err_awgn_prb(i>=0.5*erfc(sqrt(SNR>>。
%高斯噪声理论误码率
theo_err_ray_prb(i>=0.5*(1-1/sqrt(1+1/SNR>>。
%瑞利衰落信道理论误码率
echooff。
end。
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
h=spectrum.welch。
%类似于C语言的宏定义,方便以下的调用
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%输出显示部分
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%第一部分<理想)
figure(1>
subplot(3,2,1>。
plot(data0>,title('基带信号'>。
axis([020000-22]>。
subplot(3,2,2>。
psd(h,data1,'fs',fs>,title('基带信号功率谱密度'>。
subplot(3,2,3>。
plot(s>,title('调制信号'>。
axis([0500-33]>。
subplot(3,2,4>。
psd(h,s,'fs',fs>,title('调制信号功率谱密度'>。
subplot(3,2,5>。
plot(demodata1>,title('解调输出'>。
axis([020000-22]>。
subplot(3,2,6>。
psd(h,demodata1,'fs',fs>,title('解调输出功率谱密度'>。
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%通过高斯信道
figure(2>
subplot(2,2,1>。
plot(s1>,title('调制信号(Awgn>'>。
axis([0500-55]>。
subplot(2,2,2>。
psd(h,s1,'fs'