蒙特卡罗方法论仿真和2PSK调制(通信原理实验报告).doc

实验报告信息学院（院、系） 电子信息工程 专业 班 通信原理教程 课学号 姓名 指导老师 实验时间 蒙特卡罗方法论仿真和2PSK调制一、编写2PSK调制程序，任意给定一组二进制数，计算经过这种调制方式的输出信号。1、实验目的（1）熟悉2PSK调制原理。（2）学会运用Matlab编写2PSK调制程序。（3）会画出原信号和调制信号的波形图。（4）掌握数字通信的2PSK的调制方式。2、实验原理分析二进制相移键控，简记为2PSK或BPSK。2PSK信号码元的“0”和“1”分别用两个不同的初始相位0和 来表示， 而其振幅和频率保持不变。故2PSK信号表示式可表示为：s(t)=Acos(w0t+)式中，当发送“0”时，=0；当发送“1”时，=。或者写成：s（t）=Acos w0t 发送0时-Acos w0t 发送1时这种以载波的不同相位直接去表示相应二进制数字信号的调制方式，称为绝对相移方式。2PSK信号的典型波形如图1所示。图1 2PSK信号波形图2PSK信号的的产生方法主要有两种：（1）相称法：用二进制基带不归零矩形脉冲信号与载波相乘，得到相位反相的两种码元，如图2(a)所示。（2）选择法：用此基带信号控制一个开关电路，以选择输入信号，开关电路的输入信号是相位相差的同频载波，如图2(b)所示。这两种方法的复杂程度差不多，并且都可以用数字信号处理器实现。 解调部分只能用相干解调，不可以用包络检波法等非相干解调的方法，因为其频谱和抑制载波双边带的频谱一样，因此不能采用包络检波，而不可采用相干解调。图3 2PSK解调原理图对原理图分析：从图3可以看出调制信号经过本地载波相乘得到直流分量，若发送的事“1”，则有正直流分量，若发送的事“-1”，则有负直流分量的存在，经过低通滤波器后，就只剩下这些直流分量，然后进行抽样判决即可，因为其上下直流分量的幅度一样，我们最佳的判决电平时0V是最好的，这样使得我们判决出来的信号时误码率最低的。3、程序设计思想和流程图根据上述的2PSK信号原理，输入基带信号高低电位各表示不同的相位。结合以前实验的基础，先输入二进制序列作为基带信号，进行2PSK调制，然后输出调制后的信号。实验流程图如图4所示：4、仿真源程序和代码a=1,0,1,1,0,1;subplot(2,1,1);stem(a);title(随机信号);for i=1:length(a) t=i-1:0.001:i; if (a(i)=1) s=cos(2*pi*t); end if (a(i)=0) s=-cos(2*pi*t); end hold on; subplot(2,1,2);plot(t,s);title(2PSK调制后的信号)end5、仿真结果6、实验总结该实验中，当输入信号1时，2PSK调制后的信号是s(t)=cos(2t), 输入信号0时，2PSK调制后的信号是s(t)=-cos(2t),理论计算结果和实验测试结果完全一致。通过实验，对MATLAB的基本功能和使用方法更加熟悉了，对数字基带传输系统有了一定的了解，加深了对2PSK信号的调制原理的认识，理解了如何对他们进行调制，通过使用MATLAB仿真，对个调制和解调电路中各元件的特性有了较为全面的理解。二、利用MATLAB编程，对蒙特卡罗仿真的差错概率与理论差错概率进行比较。1、MATLAB仿真程序（1）参数设置部分，以MCBPSK.m保存N=input(Enter number of symbols);snrdB_min=-3;snrdB_max=8;snrdB=snrdB_min:1:snrdB_max;snr=10.(snrdB/10);len_snr=length(snrdB);for j=1:len_snr sigma=sqrt(1/(2*snr(j); Ne=0; for k=1:N d=round(rand(1); x_d=2*d-1; n_d=sigma*randn(1); y_d=x_d+n_d; if y_d0 d_est=1; else d_est=0; end if(d_est=d) Ne=Ne+1; end end errors(j)=Ne; ber_sim(j)=errors(j)/N;endber_theor=qfunc(sqrt(2*snr);semilogy(snrdB,ber_theor,snrdB,ber_sim,o)axis(snrdB_min snrdB_max 0.0001 1)xlabel(SNR in dB)ylabel(BER)legend(Theoretical,Simulation)（2）高斯Q函数，以qfunc.m保存function y=qfunc(x)y=(1/2)*erfc(x/sqrt(2);2、问题解答(1)程序中哪行代码相当于BPSK? 答：程序中相当于BPSK的代码是：d=round(rand(1);x_d=2*d-1; (2)程序中哪行代码表示信号经过了噪声信道？噪声强度由哪个参数来控制？答：程序中表示信号经过了噪声信道的代码是：n_d=sigma*randn(1); 噪声强度由参数sigma控制。(3)改变参数N,观察结果随N如何变化？并分析原因。答：随着N的增大，估计值（Simulation）的点数会变多，且越来越接近理论值（Theoretical）曲线，如下图所示。这是因为随着实验次数的增多，误比特率BER就会越小。N=2000N=200000N=200(4)为什么曲线是单调降的？答：因为曲线的函数是：ber_theor=qfunc(sqrt(2*snr);qfunc(x)=(1/2)*erfc(x/sqrt(2);所以随着信噪比的增大，ber_theor的图像是单调降的。(5)当N太少时，比如50， 仿真结果的数据点数有什么变化？为什么？答：当N=50时，仿真结果的数据点数较小且集中在论值（Theoret