awgn信道中2askbpskbfsk的仿真分析.docx

AWGN 信道中 2ASK/2FSK/BPSK 信号的误码率性能仿真 课程名称 学生班级 学生姓名 学生学号 《现代通信导论》 英才实验学院 何萌 2 指导老师 武刚 小组成员 何萌 、高铭业 一、实验目的及主要内容 1.1 实验目的 1. 熟悉 2ASK 、 2FSK 、 BPSK 等各种调制方式； 2. 学会对 2ASK 、 2FSK 、 BPSK 相应的误码率统计； 3. 学会分析误码率与信噪比间的关系，及对信噪比的正确认识。 1.2 实验内容 设定噪声为高斯白噪声，对 2ASK 、2FSK 、2PSK 、 2DPSK 等各种调制方 式及相应的主要解调方式下（分相干与非相干）的误码率进行统计，并与 理论值进行比较，以图形方式表示误码率与信噪比间的关系。 二、实验原理 2ASK ：有两种解调方法：非相干解调（包络检波法）和相干解调（同步 检测法）。其中包络检波法不需相干载波，利用 e0(t) 波形振幅变化表示信 息的特点，取出其包络，经抽样判决即可恢复数码。相干解调需要与相干 载波相乘。 2FSK ：常用的解调方法：非相干解调（包络检波法）；相干解调；鉴频 法；过零检测法及差分检波法。 将 2FSK 信号分解为上下两路 2ASK 信号分别进行解调。 其中的抽样判决 是直接比较两路信号抽样值的大小，可以不专门设置门限。判决规则应与 调制规则相呼应。例如 ,若调制时规定“ 1 ”对应载频 f1 ，则接收时应规定： 上支路样值 下支路样值判为 1 ，反之则判为 0. 。 BPSK：该方式中载波的相位随调制信号“ 1 ”或“ 0 ”而改变，通常用相 位 0 °或180 °来分别表示“ 1 ”或“ 0 ”，所以 2PSK 信号是以一个固定初相 的未调载波为参考的。解调时必须有与此同频同相的同步载波。而 2PSK 信号是抑制载波的双边带信号，不存在载频分量，因而无法从已调信号中 直接用滤波法提取本地载波。只有采用非线性变换，才能产生新的频率分 量。 三、仿真过程设计及问题讨论 本次仿真通过编写 m 文件分别对 2ASK 、 2FSK 、 BPSK 的调制解调过程进 行简单的实现，同时在实际仿真的编写过程中遇到了两种不同判决的选用 的问题及对信噪比的理解问题，下面将会详细讲诉。 3.1 抽样判决与积分后判决 图 3-1 2ASK 带载波 我们在介绍 2ASK 的带载波传输的同时引入两种判决方法。 带载波传输是利用代表数字信息“ 0 ”或“ 1 ”的基带矩形脉冲去键控一 个连续的载波，使载波时断时续地输出。有载波输出时表示发送“ 1 ”，无 载波输出时表示发送“ 0 ”。 图 3-1 所示 2ASK 采用相干解调的方式， 将通过 AWGN 信道的接收信号 乘以相干载波，通过低通滤波器滤去载波的高频分量，得到的是加上高斯 白噪声的原信号，经过最大似然判决得到最终的二进制信号。 图 3-2 不同取样下的载波波形 其中假设传输二进制变化的最小周期为 T ，而取样周期为 tn, 则在实际 matlab 仿真中我们对一个二进制比特会采用在 T 内取与之相同的 nsamp= （T/tn) 个二进制数来表示，这样的目的一是为了在画图中达到近似连续的 效果，而更重要的是因为载波必须在一个周期 T 内有足够多的采样点才能 保证保证其波形， 如果 nsamp 过小会导致载波及后续一系列的信号的失真， 进而使频谱偏离理论值过多，会导致滤波及相干解调出现偏差，最终导致 误码率增大。 我们注意到，因为一个二进制比特在 T 内有很多采样点，在通过高斯信 道后及被相干解调、低通滤波后信号在一个周期 T 内的波形会变化，因为 每一个相同的采样点都加上了随机的噪声，而因此在最后的判决过程中出 现了两种方法： 1. 抽样判决：在 T 内 nsamp 个点中任取一个点进行判决 2. 积分判决：在 T 内积分（即求 nsamp 个点的平均值）再进行判决 这两种方法中显然积分判决更优，能得到更小的误码率，但问题是积分 判决的优化实际上通过增加冗余， 由一个比特信号变成了 nsamp 个重复的 信号，根据信息论的理论通过增加冗余能起到部分纠错的功能（即使有一 E