通信原理课程设计

一、QPSK信号的调制解调、题目要求利用matlab软件设计并仿真下面的无线通信系统要求：1、 输入信号为比特流形式，比特速率通常为100kbps数量级。2、 载波频率自定。通常为MHz数量级。3、 信道为多径信道（仿真中2径即可），信道中噪声为加性高斯白噪声。4、 信噪比自行设定。5、 画出图中各点波形。6、 画出系统误码率与接收端信噪比SNR的关系（蒙特卡洛仿真）。7、 在给定信噪比的情况下，分析多径延时大小对系统性能有没有影响？画出系统误码率与多径时延大小之间的关系。二、设计思路1、 利用matlab随机函数产生随机0、1的数字信号，频率为100kbps，变成极性码，把得到的数字信号分成两路进行正交调制。2、 载波频率选择为IMhz,进行调制，即每个码元由10个正弦波调制，每个码元选取100个点表示，即抽样频率为10Mhz。3、 相乘调制后得到的两路信号相加得到的信号，通过天线发送出去。4、 在无线信道中会有高斯白噪声和信号的多径（仿真中2径）时延产生影响。5、 接收端接收到信号后，进行带通滤波，采用巴特沃斯滤波器，将带外噪声滤掉。6、 对信号进行解调，分别乘以cos和sin两路本地载波，得到的结果用低通滤波器滤波，得到解调的信号。7、对解调得到的信号判决，大于零为+1，小于零为-1，传给信宿。8、对比判决后的信号和原始极性码，求出误码率。9、 改变在无线信道中加入的高斯白噪声和信号的信噪比，从-19dB到10Db，分别对应的误码率，画出曲线。10、 改变多径(二径)时延，从一个dt到20dt,分别对应的误码率，画出曲线。三、模块设计1、发送端产生1000个随机0、1数字信号，并按照奇偶分成两路，a点波形%%%%%%%%%%%%%%%%%%朱尤祥09通信三班090610131%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%f=100000，信号频率100kbps；fc=1000000 ;载频1Mhzclearallnum=1000 ;%取num个抽样点n=100 ;%每个间隔取n个点，来恢复波形和延时f=100000 ;fc=1000000 ;dt=l/f/n;%时间间隔即为每个码元宽度除以nt=0:dt(1/f*num-dt);%总码元时间N=length(t);%长度t1=0:dt(1/f*num/2-dt);%串并转换，时间减半m=1;%延时t2=0 :dt(l/f*num/2+(m-l)*dt);%串并之后，延时mforrecycle=1:10data=randint(l,num,2);%num个扌由样点datanrz=data.*2-1;%变成极性码%串并转换，将奇偶位分开idata二datanrz(l:2(num-l));%奇qdata二datanrz(2:2:num);%偶ich=zeros(1,num*n/2);%初始化波形信号fori=1:num/2ich((i-1)*n+1:i*n)=idata(i);endfigure(1)subplot(121)plot(tl,ich);axis([0,l/f*num/2,-1.5,1.5]);title('数字信源的一路信号，奇数')；forii=1:N/2a(ii)=cos(2*pi*fc*t(ii));endidatal=ich.*a;%奇数位的抽样值与cos函数相乘得到其中的一路信号

qch=zeros(1,num*n/2);forj=1:num/2qch((j-1)*n+1:j*n)=qdata(j);endsubplot(122)plot(tl,qch);axis([0,l/f*num/2,-1.5,1.5]);title('数字信源的另一路信号，偶数');forjj=1:N/2b(jj)=sin(2*pi*fc*t(jj));endqdatal=qch.*b;%偶数位的抽样值与sin函数相乘得到其中的另一路信号1数字信源的一路信号，奇数为b点的波形（放大后）数字信源的一路信号，奇数为b点的波形（放大后）figure(2)carrier=cos(2*pi*fc*t1);plot(tl,carrier);title(‘fc=lMhz的载波')

3、9，即3、9，即C点波形倣大后)s=idata1+qdata1;%将奇偶相加figure(3)plot(tl,s),title(‘调制信号，即是两路合并发送的信号')30.020.0150.010.0050-0.005-0.01-0.015-0.02-0.025调制信号,即是两路合并发送的信号8.78.88.999.19.29.39.4x10-44、在信道中加入了高斯白噪声和由于二径时延信号的合成，直射波的幅度取0.7，反射波的幅度取0.3。%%%%%%%%%%信道的二径与噪声之后接收到得信号x1%%%%%%%%%%%%%%%a1=0.7;%直射波的衰减a2=0.3;%反射波的衰减%%%%%%%%%时延m*dts1=a1*[szeros(1,m)];s2=a2*[zeros(1,m)s];x=s1+s2;%二径引起的变化xl=awgn(x,10)%叠加高斯白噪声，信噪比SNR为10dB

figure(4)plot(t2,xl);title(‘在多径和高斯信道下的接收波形')42.521.512.521.510.50-0.5-1-1.5-2_2,50 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5在多径和高斯信道下的接收波形[ r | I [信号通过带通滤波器x10-3信号通过带通滤波器x10-35、用巴特沃斯带通滤波器对接收端得到的信号进行滤波，滤掉带外噪声。%%%%%%%%%%%%%%%%%接收端的带通滤波器x2%%%%%%%%%%%%%%%%w1=2*dt*(fc-f) ;w2=2*dt*(fc+f) ;[c,d]=butter(4,[wl,w2],'bandpass') ;%4阶butterworth滤波器x2=filter(c,d,x1);figure(5)plot(t2,x2) ;title('信号通过带通滤波器')；56、解调信号并低通滤波

%%%%%%%%%%%%%%%%%信号的解调%%%%%%%%%%%%%%%%w=2*dt*f;[p,q]=butter(4,w,'low') ;%4阶butterworth低通滤波器%%%%%%%%%%%%%%%%%%%x3=cos(2*pi*fc*t2).*x2;%乘以载波x4=filter(p,q,x3);figure(6)subplot(121)plot(t2,x4);axis([0,1/f*num/2,-1,1]);title(‘QPSK解调并经过滤波得到的一路信号')%%%%%%%%%%%%%%%%%%%x5=sin(2*pi*fc*t2).*x2;%乘以与之前正交的载波，解调另一半码元串x6=filter(p,q,x5);subplot(122)plot(t2,x6) ;axis([0,l/f*num/2,-l,l]);title(‘QPSK解调并经过滤波得到的另一路信号')6-0.2-0.4-0.6-0.810.80.60.40.2-0.2-0.4-0.6-0.810.80.60.40.20-0.2-0.4-0.6-0.8x10-3 x10-3%%%%%%%%%%%%%%%%%系统的误码率%%%%%%%%%%%%%%%decoder_i=zeros(l,(num/2));%初始化奇decoder_q=zeros(l,(num/2));%初始化偶forg=1:num/2decoder_i(g)=x4((n+l)+(g-l)*n);%对奇数列采样endforh=1:num/2decoder_q(h)=x6((n+l)+(h-l)*n);%对偶数列采样end%采样后进行并串转换decoder=zeros(1,num);decoder(1:2(num-1))=decoder_i;decoder(2:2:num)=decoder_q;%把抽样得到的decoder转化为极性码forij=1:num

if(decoder(ij)>0)decoder(ij)=1;elsedecoder(ij)=-1;endend%比较decoder和datanrz,求误码率correct_code=0;%正确接收的码元forij=1:numif(decoder(ij)==datanrz(ij))correct_code=correct_code+1;endendmistake_code二num-correct_code;%误码error_rate(recycle)二mistake_code/num;%误码率endmiscode=mean(error_rate);通过每次仿真1000个码元，循环10次，共10000个码元，取平均值，得到miscode为2x10一4。7、 改变信道中信号与高斯白噪声的信噪比，从-19dB到10dB，分别对应着不用的误码率，画出曲线。%%%%%%%%%%%%%%%%%%系统的误码率与接收端信噪比SNR的关系%%%%%%%%%%%%%%%%%%SNR=-20;%初值-19dBerrorrate二zeros(l,30);%初始化对应的误码率fortimes=1:30SNR=SNR+1;x1=awgn(x,SNR)%叠加高斯白噪声，信噪比SNR[c,d]=butter(4,[w1,w2],'bandpass');%4阶butterworth滤波器x2=filter(c,d,x1);x3二cos(2*pi*fc*t2).*x2;%乘以载波x4=filter(p,q,x3);x5=sin(2*pi*fc*t2).*x2;%乘以与之前正交的载波，解调另一半码元串x6=filter(p,q,x5);decoder_i=zeros(1,(num/2));%初始化奇decoder_q=zeros(1,(num/2));%初始化偶forg=1:num/2decoder_i(g)=x4((n+1)+(g-1)*n);endforh=1:num/2decoder_q(h)=x6((n+1)+(h-1)*n);end%抽样后进行并串转换decoder=zeros(1,num);decoder(1:2(num-1))=decoder_i;decoder(2:2:num)=decoder_q;%把抽样得到的decoder转化为极性码，与原始的信号进行比较，求误码率forij=1:num

if(decoder(ij)>0)decoder(ij)=1;elsedecoder(ij)=-1;endend%转换为极性码correct_code=0;%正确接收的码元forij=1:numif(decoder(ij)==datanrz(ij))correct_code=correct_code+1;endendmistake_code二num-correct_code;%误码error_rate二mistake_code/num;%误码率errorrate(times)=error_rate;endfigure(7)plot([-19:10],errorrate);title('系统的误码率与接收端信噪比SNR的关系');xlabel('接收端信噪比SNR/dB');ylabel('系统的误码率')；7系统的误码率与接收端信噪比SNR的关系0.4 [ [ [ [0.35- -10.352515.2052515.20..10..0000率码误的统系-20 -15 -10 -5 0 5 10接收端信噪比SNR/dB从图中可以直观的看出随着在无线信道中加入的高斯白噪声的大小（通过改变awgn函数中的信噪比来实现），误码率也在改变；总体趋势是，接收端信噪比越高，解调得到的信号的误码率就越低，反之，接收端信噪比越低，误码率就会越高。这个结果也符合正常规律。8、 改变由二径的时延差，从单位dt到20dt,分别对应误码率，画出曲线。%%%%%%%%%%%%%%%%系统误码率与多径时延大小之间的关系%%%%%%%%%%%%%%%%%延时m*dtm=0 ;fortimes=1:20m=m+1;t3=0:dt(1/f*num/2+(m-1)*dt);s1=a1*[szeros(1,m)];s2=a2*[zeros(1,m)s];x=s1+s2;%二径引起的变化xl二awgn(x,10)%叠加高斯白噪声，信噪比SNR为10dB[c,d]=butter(4,[w1,w2],'bandpass') ;%4阶butterworth滤波器x2=filter(c,d,xl);x3=cos(2*pi*fc*t3).*x2;%乘以载波x4=filter(p,q,x3);x5=sin(2*pi*fc*t3).*x2;%乘以与之前正交的载波，解调另一半码元串x6=filter(p,q,x5);decoder_i=zeros(1,(num/2));%初始化奇decoder_q=zeros(1,(num/2));%初始化偶forg=l:num/2decoder_i(g)=x4((n)+(g-l)*n);endforh=l:num/2decoder_q(h)=x6((n)+(h-l)*n);end%抽样后进行并串转换decoder=zeros(l,num);decoder(l:2(num-l))=decoder_i;decoder(2:2:num)=decoder_q;%把抽样得到的dec