QPSK通信系统的MonteCarlo仿真实验报告报告.docx

QPSK通信系统的 Monte Carlo 仿真实验报告 2012 级 通信二班 贾师师 201200121052 一．【实验目的】 1.1 提高独立学习的能力 1.2 培养发现问题，解决问题，分析问题的能力 1.3 学习 Matlab 的使用 1.4 掌握 4PSK 通信系统的 Monte Carlo 仿真方法 1.5 掌握 4PSK 通信系统的组成原理 1.6 比较编码信号与未编码信号在随机信道中的传输，加深对纠错编码原理 的理解。 二．【实验内容】 完成对 QPSK 通信系统的差错概率的 Monte Carlo 仿真。 三．【实验原理】 1.调制解调原理 一组 M 载波相位调制信号波形的一般表示为： 是发送滤波器的脉冲形状， A 为信号的幅度。 将式中的余弦函数的相角看成两个相角的和，可以将上表示为 将 归一化，则函数能量、 A 可归一化到 1。这样一个相位调制信号可以看做两个正交载波， 起始幅度取决于在每个信号区间内的相位， 因此，数字相位调制 信号在几何上可以用 和 的二维向量来表示，即 同样，将加性噪声分解成两路，加入噪声后的二维向量为 判决方法 : 1）最大投影法：最佳检测器将接收到的信号向量 r 投射到 M 个可能的传输 信号向量 之一上去，并选取对应于最大投影的向量。我们在试验中用的是将 r 向量与作为标准的 s 向量作向量积后选取最大者的方法。 2）最小距离法：我们在实验中实现最小距离法判决的方法是求出 r 向量的 终点与作为标准的 s 向量的终点后选取最小者的方法。 由于二相相位调制与二进制 PAM 是相同的，所以差错概率为 式中 是每比特能量。 4PSK 可以看作是两个在正交载波上的二相相位调制系 统，所以 1 个比特的差错概率与二相相位调制是一致的。 2.信道纠错编码 在随机信道中， 错码的出现是随机的， 且错码之间是统计独立的。 由高斯白 噪声引起的错码就具有这种性质。 当信道中加性干扰主要是这种噪声时， 就称这 种信道 随机信道。由于信息 元序列是一种随机序列，接收端是无法 知的， 也无法 其中有无 。 了解决 个 ， 可以由 送端的信道 器在信 息 元序列中增加一些 督 元。 些 督 元和信源 元之 有一定的关系， 使接收端可以利用 种关系由信道 器来 或 正可能存在的 。 在信息 元序列中加入 督 元就称 差 控制 ，有 也称 。 明 是一种能 正一位 且 效率 高的 性分 。 下面是 明 的构造原理。 一般 来，若 n ，信息位数 k ， 督位数 r ＝n - k 。如果希望用 r 个 督位构造出 r 个 督关系式来指示一位 的 n 种可能位置， 要求 分 (n ， k)中 k＝ 4， 了 正一位 ，由上式可知要求 督位数 r ≥ 3。若取 r=3 ， n= k + r =7 。用 α6 α5⋯α0 表示 7 个 元，用 S1 、S2 、 S3 表示三个 督关系式中的校正子， S1 S2 S3 的 与 位置的 关系 可以 定如下表所列。 由表中 定可 ， 当一 位置在 α2 、α4 、α5 或α6 ，校正子 S1 1；否 S1 0。 就意味着 α2 、 α4 、α5 和α6 四个 元构成偶数 督关 系 同理， α1 、α3 、α5 和α6 构成偶数 督关系 以及 α0 、 α3 、α4 和 α6 构成偶数监督关系 在发送端编码时，信息位 α6 、α5 、α4 和α3 的值决定于输入信号，因此它们 是随机的。监督位 α2 、 α1 和α0 应根据信息位的取值按监督关系来确定，即 监督位应使上三式中 S1 、S2 和 S3 的值为零（表示变成的码组中应无错码） 由上式经移项运算，解出监督位 给定信息位后，可直接按上式算出监督位，其结果如下表所列。 接收端接收到每个码组后，先计算出校正因子 S1、S2、和 S3，再按事先规 定的对应关系判断误码情况并且纠正。 四．【系统框图】 （一）未加信道纠错编码的 QPSK 调制通信系统 （二）信道纠错编码（ 7，4 ）汉明码 +QPSK 调制的通信系统 输 入 信道编码 Q-PSK 数 (汉明码 ) 调制 据  输 AWGN Q-PSK 信道解码 出 信道 解调 (汉明码 ) 数 据 五．【实验内容】 （一）未加信道纠错编码的 QPSK 调制通信系统 最大投影点准则进行判决 a, 计算噪声方差 2 分别为 0、0.1 、0.5 、1.0 时的符号差错概率和比特差错 概率； b, 画出在每种 2 时，在检测器输入端 1000 个接收到的信号加噪声的样本 （星座图）； （ 1 ） N=1000 ，方差 =0 时： （2 ）N=1000 ，方差 =0.1