现代通信系统仿真--Simulink仿真信道

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上海电力学院现代通信系统仿真大作业报告实验名称:Simulink仿真信道专业:通信工程姓名:班级:学号:一.实验目的:(1)熟悉MATLABSimulink的使用方法;(2)熟悉加性高斯白噪声信道的特点和多路径瑞利衰落信道的特点;(3)熟悉BFSK(2进制频移键控)调制的原理;(4)用Simulink仿真BFSK在加性高斯白噪声信道的传输性能;(5)用Simulink仿真BFSK在多径瑞利衰落信道中的传输性能;(6)观测并记录仿真结果,对结果进行比较和分析;(7)按照要求完成设计报告。二.实验要求:利用SIMULINK和M函数相结合的方式仿真BFSK调制在多路径瑞丽衰落信道中的传输性能。其中source产生速率为10Kbit/s、帧长度为1秒的二进制数据源data,并且通过BFSK产生调制信号。BFSK调制的频率间隔为24KHz,BPSK调制符号的样点数为2,调制信号通过多径瑞利衰落信道,移动终端相对运动速率为40公里/小时,接收端对信号进行解调,并把解调后的信号和原始数据信号相比较计算误比特率。最后Sink模块根据SNR与误比特率的关系绘制曲线。三.实验原理:1.加性高斯白噪声信道是最简单的一种噪声信道,表现为信号围绕平均值的一种随机波动过程。AWGN的均值为零,方差为噪声功率的大小。一般情况下,噪声功率越大信号的波动幅度越大,接收端接收到的信号误比特率越高。衰落的成因:多径因素:多径具有不同的时延和不同的接收强度,它们之间形成了衰落。Doppler:Dopplershift(由于无线信道移动台和基站的相对运动)和Dopplerspread(多个多径分量经由不同的的方向到达接收机)。衰落信道的统计特性:Gaussian分布Rayleigh(瑞利)分布Rice(莱斯)分布对数正态分布2.多径瑞利衰落信道:多径衰落是移动通信系统中的一种相当重要的衰落信道类型,它在很大程度上影响着移动通信系统的质量。在移动通信系统中,发送端和接收端都可能处在不停的运动状态之中,发送端和接收端之间的这种相对运动将产生多普勒频移(Dopplershift)。多普勒频移与运动速度和方向有关,它的计算公式其中,v是发送端和接收端的相对运动速度,θ是运动方向和发送端与接收端连线之间的夹角,λ=c/f是载波的波长。发射的信号要经过直射、反射、散射等多条传播途径才能达到接收端,而且随着移动台的移动,各条传播路径上的信号幅度、时延及相位随时随地发生变化,所以接收到的信号的电平是起伏、不稳定的,这些多径信号相互叠加就会形成衰落。叠加后的信号幅度变化符合瑞利分布,又称瑞利衰落。3.比特错误率统计使用ErrorRateCalculation模块,该模块可自动比较发送序列与接收序列并作出比较,进行错误统计,使用display模块显示将比特错误率输出。四.实验步骤:(1)阅读参考资料和文献,掌握多径瑞利衰落信道的特点,掌握BFSK调制的特点。(2)在Simulink中建立二进制频移键控在加性高斯白噪声信道中传输的模型运行后:(3)编写仿真主程序,在程序中设置以下参数的值:BFSK调制的频率间隔(Frequencyseparation)为24000HZ,信号源产生信号的比特率BitRate设为10000(如图),M-FSKModulatorBaseband模块和M-FSKDemodulatorBaseband模块中的参数Samplespersymbol设置为2,AWGNchannel模块中的参数“Mode”设为Signaltonoiseratio(Eb/No),仿真时间的长度Simulationtime设为1/bitrate。RandomIntegerGenerator的参数设置M-FSKModulatorBaseband的参数设置:MultipathRayleighFadingChannel的参数设置:AWGNChannel参数设置:M-FSKModulatorBaseband1的参数设置:ErrorRateCalculation的参数设置:输入bertool,设置好参数,可以得到理论值:五.实验结果:运行程序可以得到以下两个图形:源程序:closeall;clear;clc;bitrate=10000;%信源产生信号的Bit率等于10kbit/sfrequencyseparation=24000;%BFSK调制的频率间隔等于24KHsamplespersymbol=2;%BFSK调制信号每个符号的抽样数等于2EbNo_seq=0:10;%x表示信噪比y=EbNo_seq;%也表示信号的误比特率,它的长度与x相同fori=1:length(EbNo_seq)%循环执行仿真程序EbNo=EbNo_seq(i);%信道的信噪比依次取x中的元素sim('bfsk');%运行仿真程序,得到的误比特率保存在工作区变量BitErrorRate中y(i)=mean(ErrorVec(1));%计算BitErrorRate的均值作为本次仿真的误比特率endfigure;semilogy(EbNo_seq,y);xlabel('Eb/NoindB');ylabel('BER');title('BFSKinrayleigh');gridon;%在画图的时候添加网格线str_theo_filename='theo_rayleigh.fig'open(str_theo_filename);holdon;%使当前轴及图形保持而不被刷新,在此基础上再画图plot(EbNo_seq,y,'g*');%matlab中二维线画图函数holdoff%使当前轴及图形不再具备被刷新的性质,关闭在此基础上的再画图六.实验小结:通过这次的实验,我学会了使用Simulink仿真信道,知道了瑞利分布的实际用处,以及了解了多普勒效应在信号传递中的效应,知道了信道加上瑞利分布和只有高斯白噪声的区别。通过对awgn信道的仿真和多径瑞利衰减信道的对比,了解到了加性白噪声高斯信道和多径瑞利衰减信道的特点,以及不同信噪比条件下系统的误码率变化,随着系统的信噪比的增大,误码率逐渐下降。在实验中,在参数设置有遇到一些问题,但是经过自己上网查找资料以及询问同学后使我了解到该如何设置,在代码的理解上,先前对于fori=1:length(EbNo_seq)(循环执行仿真程序)这个循环不是很理解,但是后来明白了。总之,此次实验使我收获颇丰,相信以后对于Simulink会有更深入的学习和了解。

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