实验四调制解调实验报告

实验四调制解调（BPSK，QPSK，信噪比）本章目标掌握数字频带传输系统调制解调的仿真过程掌握数字频带传输系统误码率仿真分析方法4.1调制解调原理本章以BPSK为例，仿真说明数字频带传输的整个过程假定：信道为加性高斯白噪声信道，其均值为0、方差为，采用矩形成形；发射端BPSK调制信号为：s(t)=Acos(2pfct)bk=1-Acos(2pfct)bk=0kT£t(k+1)Tìíïîï经信道传输，接收端输入信号为：经相干解调，匹配滤波，定时恢复后输出：xk=A+nkbk=1-A+nkbk=0ìíïîï当1，0独立等概出现时，BPSK系统的最佳判决门限电平。故判决规则为在取2dytstnt*0dU样时刻的判决值大于0，判1，小于0，判0。4.2实验要求1)分别编写BPSK与QPSK调制解调系统的Matlab仿真程序，要求：发送滤波器与接收滤波器均为根升余弦滚降滤波器；信道噪声为加性高斯白噪声2)绘制BPSK与QPSK调制下的误码率与信噪比曲线图，并与理论曲线进行对比4.3实验内容：1．BPSK调制解调：编程思想：1.先用radint函数产生二进制信源。2.用sym[-1;1],A=sym(b+1)进行符号映射。3.进行采样，用rcosine函数产生升余弦滤波器，信号通过滤波器4.调制，X=S.cos(2*pi*fc*t);5.用awgn函数加高斯白噪声6．解调，r=x.cos(2*pi*fc*t)7.采样，补领8.求误码率主程序：%BPSKsnr=5clearall;closeall;%------------------Snr=5;fs=16;N=1000;Ts=1;fd=1;ts=1/fs;t=0:ts:N*Ts-ts;t=t.';N_sample=Ts*fs;%-----------»%B=randint(1,N);sym=[-1;1];A=sym(B+1);H=rcosine(fd,fs,'sqrt');S1=upsample([A],fs/fd);S=filter(H,1,S1);X1=S.*cos(2*pi*fc*t);figure(1)plot(t(1:200),X1(1:200));X=awgn(X1,Snr-10*log10(fs/(2*fd)),'measured');r=X.*cos(2*pi*fc*t);S2=filter(H,1,r);S3=S2(5/fd*fs+1:end);Sr=zeros(N-5,1);fork=1:(N-5)M=S3(k*Ts*fs);if(M0)Sr(k)=1;elseSr(k)=-1;endendA2=A(1:end-5);biterror=sum(A2~=Sr)/(N-5);Ber=biterror运行程序，得到调制信号图和误比特率Ber=0.00702．BPSK调制解调误码率曲线。编程思想：讲上述的bpsk调制系统的snr=5改为snr=-10:0.4:12用for循环得到每个snr下的误码率，再用semilogy函数画出误码率曲线，同时画出理论误码率曲线。主程序：%BPSKclearall;closeall;%------------------fc=2;fs=16;N=100000;Ts=1;fd=1;ts=1/fs;t=0:ts:N*Ts-ts;t=t.';N_sample=Ts*fs;snr=-10:0.4:12;Ber=size(snr);ber0=size(snr);forj=1:length(snr)B=randint(1,N);sym=[-1;1];A=sym(B+1);Snr=snr(j);H=rcosine(fd,fs,'sqrt');S1=upsample([A],fs/fd);S=filter(H,1,S1);X1=S.*cos(2*pi*fc*t);X=awgn(X1,Snr-10*log10(fs/(2*fd)),'measured');r=X.*cos(2*pi*fc*t);S2=filter(H,1,r);S3=S2(5/fd*fs+1:end);Sr=zeros(N-5,1);fork=1:(N-5)M=S3(k*Ts*fs);if(M0)Sr(k)=1;elseSr(k)=-1;endendA2=A(1:end-5);ber=sum(A2~=Sr)/(N-5);Ber(j)=ber;ber0(j)=1/2*erfc(sqrt(10^(Snr/10)));endfigure(1);semilogy(snr,Ber);holdonsemilogy(snr,ber0,'r');得到如下曲线，蓝色曲线为bpsk系统的误码率曲线，红色曲线为理论误码率曲线3．QPSK调制解调编程思想：1.先用radint函数产生二进制信源。2.进行符号映射。3.进行采样，用rcosine函数产生升余弦滤波器，信号通过滤波器4.调制，X=C1.*cos(2*pi*fc*t)+C2.*sin(2*pi*fc*t);5.用awgn函数加高斯白噪声6．解调，r1=x.cos(2*pi*fc*t)，r2=x.sin(2*pi*fc*t)，7.采样，补领8.求误码率主程序：%QPSKsnr=5clearall;closeall;%------------------ϵͳ·ÂÕæ²ÎÊýfc=2;snr=5;fs=16;N=10000;Ts=1;fd=1;ts=1/fs;t=0:ts:N*Ts-ts;N_sample=Ts*fs;%-----------»%B=randint(1,N,[14]);f=sqrt(2)/2;sc=[1,-1,-1,1]*f;ss=[-1,-1,1,1]*f;A1=sc(B);A2=ss(B);S1=upsample(A1,N_sample);S2=upsample(A2,N_sample);H=rcosine(fd,fs,'sqrt');C1=filter(H,1,S1);C2=filter(H,1,S2);sinv=sin(2*pi*fc*t);X1=C1.*cos(2*pi*fc*t)+C2.*sin(2*pi*fc*t);X=awgn(X1,snr-10*log10(fs/(4*fd)),'measured');figure(1)plot(t(1:200),X(1:200));r1=X.*cos(2*pi*fc*t);Sr1=filter(H,1,r1);Sr1=Sr1(5/fd*fs+1:end);r2=X.*sin(2*pi*fc*t);Sr2=filter(H,1,r2);Sr2=Sr2(5/fd*fs+1:end);ber1=zeros(1,N-5);ber2=zeros(1,N-5);fork=1:(N-5)M=Sr1(k*Ts*fs);if(M0)ber1(k)=1;elseber1(k)=0;endM=Sr2(k*Ts*fs);if(M0)ber2(k)=1;elseber2(k)=0;endendD=[2,1,3,4];ber=D(ber1+ber2*2+1);B1=B(1:end-5);biterror=sum(B1~=ber)/(N-5)/2得到如下的误比特率：biterror=0.00743．QPSK调制解调误比特率曲线。编程思想：讲上述的bpsk调制系统的snr=5改为snr=-10:0.4:12用for循环得到每个snr下的误码率，再用semilogy函数画出误码率曲线，同时画出理论误码率曲线%QPSKclearall;closeall;%-----------------fc=2;snr=-10:0.4:12;fs=16;N=80000;Ts=1;fd=1;ts=1/fs;t=0:ts:N*Ts-ts;N_sample=Ts*fs;Ber=size(snr);pe=size(snr);%-----------»%forj=1:length(snr)Snr=snr(j);B=randint(1,N,[14]);f=sqrt(2)/2;sc=[1,-1,-1,1]*f;ss=[-1,-1,1,1]*f;A1=sc(B);A2=ss(B);S1=upsample(A1,N_sample);S2=upsample(A2,N_sample);H=rcosine(fd,fs,'sqrt');C1=filter(H,1,S1);C2=filter(H,1,S2);X1=C1.*cos(2*pi*fc*t)+C2.*sin(2*pi*fc*t);X=awgn(X1,Snr-10*log10(fs/(4*fd)),'measured');r1=X.*cos(2*pi*fc*t);Sr1=filter(H,1,r1);Sr1=Sr1(5/fd*fs+1:end);r2=X.*sin(2*pi*fc*t);Sr2=filter(H,1,r2);Sr2=Sr2(5/fd*fs+1:end);ber1=zeros(1,N-5);ber2=zeros(1,N-5);fork=1:(N-5)M=Sr1(k*Ts*fs);if(M0)ber1(k)=1;elseber1(k)=0;endM=Sr2(k*Ts*fs);if(M0)ber2(k)=1;elseber2(k)=0;endendD=[2,1,3,4];ber=D(ber1+ber2*2+1);B1=B(1:end-5);biterror=sum(B1~=ber)/(N-5)/2;Ber(j)=biterror;ber0(j)=1/2*erfc(sqrt(10^(Snr/10)));endfigure(1);semilogy(snr,Ber);holdonsemilogy(snr,ber0,'r');得到如图所示的误比特率曲线，其中红色的为理论值。由此可见，bpsk与QPSK的误比特率随信噪比的增大而指数下降，信噪比为10db以上时误比特率接近于零。在误差允许的范围的调制解调系统的误比特率与理论误比特率曲线基本重合。