毕业设计(论文)基于matlab的通信系统仿真报告.doc

创新实践报告 报 告 题 目： 基于matlab的通信系统仿真 学 院 名 称： 信息工程学院 姓 名： 余盛泽 班 级 学 号： 指 导 老 师： 温 靖 二O一四年十月十五日 目录 一、引言 3 二、仿真分析与测试 4 2.1 随机信号的生成 4 2.2信道编译码 4 2.2.1 卷积码的原理 4 2.2.2 译码原理 5 2.3 调制与解调 5 2.3.1 BPSK的调制原理 5 2.3.2 BPSK解调原理 6 2.3.3 QPSK调制与解调 7 2.4信道 8 2.4.1 加性高斯白噪声信道 8 2.4.2 瑞利信道 8 2.5多径合并 8 2.5.1 MRC方式 8 2.5.2 EGC方式 9 2.6采样判决 9 2.7理论值与仿真结果的对比 9 三、系统仿真分析 11 3.1有信道编码和无信道编码的的性能比较 11 3.1.1信道编码的仿真 11 3.1.2有信道编码和无信道编码的比较 12 3.2 BPSK与QPSK调制方式对通信系统性能的比较 13 3.2.1调制过程的仿真 13 3.2.2不同调制方式的误码率分析 14 3.3高斯信道和瑞利衰落信道下的比较 15 3.3.1信道加噪仿真 15 3.3.2不同信道下的误码分析 15 3.4不同合并方式下的对比 16 3.4.1 MRC不同信噪比下的误码分析 16 3.4.2 EGC不同信噪比下的误码分析 16 3.4.3 MRC、EGC分别在2根、4根天线下的对比 17 3.5理论数据与仿真数据的区别 17 四、设计小结 19 参考文献 20 一、引言 现代社会发展要求通信系统功能越来越强，性能越来越高，构成越来越复杂；另一方面，要求通信系统技术研究和产品开发缩短周期，降低成本，提高水平。这样尖锐对立的两个方面的要求，只有通过使用强大的计算机辅助分析设计技术和工具才能实现。 在这种迫切的需求之下，MATLAB应运而生。它使得通信系统仿真的设计和分析过程变得相对直观和便捷，由此也使得通信系统仿真技术得到了更快的发展。 通信系统仿真贯穿着通信系统工程设计的全过程，对通信系统的发展起着举足轻重的作用。通信系统仿真具有广泛的适应性和极好的灵活性，有助于我们更好地研究通信系统性能。 通信系统仿真的基本步骤如下图所示： 二、仿真分析与测试 2.1 随机信号的生成 利用Matlab中自带的函数randsrc来产生0、1等概分布的随机信号。源代码如下所示： global N N=300; global p p=0.5; source=randsrc(1,N,[1,0;p,1-p]); 2.2信道编译码 卷积码的原理 卷积码(convolutional code)是由伊利亚斯(p.Elias)发明的一种非分组码。在前向纠错系统中，卷积码在实际应用中的性能优于分组码，并且运算较简单。 卷积码在编码时将k比特的信息段编成n个比特的码组，监督码元不仅和当前的k比特信息段有关，而且还同前面m=(N-1)个信息段有关。 通常将N称为编码约束长度，将nN称为编码约束长度。一般来说，卷积码中k和n的值是比较小的整数。将卷积码记作(n,k,N)。卷积码的编码流程如下所示。 可以看出：输出的数据位V1,V2和寄存器D0,D1,D2,D3之间的关系。根据模2加运算特点可以得知奇数个1模2运算后结果仍是1，偶数个1模2运算后结果是0。 译码原理 卷积码译码方法主要有两类：代数译码和概率译码。代数译码主要根据码本身的代数特性进行译码，而信道的统计特性并没有考虑在内。目前，代数译码的主要代表是大数逻辑解码。该译码方法对于约束长度较短的卷积码有较好的效果，并且设备较简单。概率译码，又称最大似然译码，是基于信道的统计特性和卷积码的特点进行计算。在现代通信系统中，维特比译码是目前使用最广泛的概率译码方法。 维特比译码算法基本原理是：将接收到的信号序列和所有可能的发送信号序列比较，选择其中汉明距离最小的序列认为是当前发送序列。 维特比译码的前提是建立合适的网格图，以便寻找最优路径。或者可以认为，维特比译码的关键是寻找最优路径。在实际的译码操作过程中，怎样建立网格以及建立网格后的路径的选择是译码的关键问题。 2.3 调制与解调 BPSK的调制原理 在二进制数字调制中，当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化时，则产生二进制移相键控2PSK信号。通常用已调信号载波的0度和180度分别表示二进制数字基带信号的1和0。二进制移相键控信号的时域表达式为  其中，与2ASK和2FSK时的不同，在2PSK调制中，应选择双极性，即当发送概率为P，，当发送概率为1-P, 。若是脉宽为、高度为1的矩形脉冲，则有