2022年现代通信系统仿真Simulink仿真信道 .pdf

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：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 9 页 - - - - - - - - - 一实验目的：(1) 熟悉 MATLAB Simulink 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 ：Doppler shift（由于无线信道移动台和基站的相对运动）和Doppler spread（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) 分布对数正态分布名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 9 页 - - - - - - - - - 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(Doppler shift)。 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，是运动方向和发送端与接收端连线之间的夹角， =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Error Rate Calculation 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名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 9 页 - - - - - - - - - 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（Frequency separation ）为 24000HZ ，信号源产生信号的比特率BitRate 设为10000 （如图） ，M-FSK Modulator Baseband 模块和 M-FSK Demodulator Baseband 模块中的参数 Samples per symbol 设置为 2， AWGN channel 模块中的参数“Mode ”设为 Signal to noise ratio (Eb/No), 仿真时间的长度 Simulation time设为1/bitrate 。Random Integer Generator的参数设置M-FSK Modulator Baseband 的参数设置：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 9 页 - - - - - - - - - Multipath Rayleigh Fading Channel的参数设置：AWGN Channel 参数设置：M-FSK Modulator Baseband1 的参数设置：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 9 页 - - - - - - - - - Error Rate Calculation的参数设置：输入 bertool，设置好参数，可以得到理论值：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 9 页 - - - - - - - - - 五实验结果：运行程序可以得到以下两个图形：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 9 页 - - - - - - - - - 源程序：close all;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for i=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/No in dB);ylabel(BER);title(BFSK in rayleigh);grid on ; % 在画图的时候添加网格线str_theo_filename=theo_rayleigh.figopen(str_theo_filename);hold on ; % 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hold off % 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名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 9 页 - - - - - - - - - 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for i=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。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 9 页 - - - - - - - - -