matlab在通信领域的应用.doc

-目 录一、题目3二、目的和设计要求3三、各题目解答4题目一4 1、设计思想或方法(包含UML图)2、核心源程序代码3、实现的功能说明题目二81、设计思想或方法(包含UML图)2、核心源程序代码3、实现的功能说明题目三141、设计思想或方法(包含UML图)2、核心源程序代码3、实现的功能说明题目四281、设计思想或方法(包含UML图)2、核心源程序代码3、实现的功能说明四、实验心得与体会43一、题目基于MATLAB编程语言和SIMULINK通信模块库，研究如下问题：1 研究BFSK在加性高斯白噪声信道下（无突发干扰）的误码率性能与信噪比之间的关系；2研究BFSK在加性高斯白噪声信道下（有突发干扰）的误码率性能与信噪比之间的关系；分析突发干扰的持续时间对误码率性能的影响。3 研究BFSK+信道编码（取BCH码和汉明码）在加性高斯白噪声信道下（无突发干扰）的误码率性能与信噪比之间的关系；分析不同码率对误码率性能的影响。比较不同信道编码方式的编码增益性能。4 研究BFSK+信道编码（取BCH码和汉明码）在加性高斯白噪声信道下（有突发干扰）的误码率性能与信噪比之间的关系；分析突发干扰的持续时间对误码率性能的影响。分析不同码率对误码率性能的影响。比较不同信道编码方式的编码增益性能。二、目的和设计要求通过课程设计，巩固本学期相关课程MATLAB与通信仿真所学知识的理解，增强动手能力和通信系统仿真的技能。在强调基本原理的同时，更突出设计过程的锻炼。强化实践创新能力和独立进行科研工作的能力。在熟练掌握MATLAB和simulink仿真使用的基础上，学会通信仿真系统的基本设计与调试。并结合通信原理的知识，对通信仿真系统进行性能分析。掌握用MATLAB/Simulink中的通信工具箱来比较各通信系统的误码率或信噪比等特性，并会用图形表示。实验环境：PC机、Matlab/Simulink三、各题目解答题目一研究BFSK在加性高斯白噪声信道下（无突发干扰）的误码率性能与信噪比之间的关系；1、 设计思想或方法(包含UML图) 先由Random Integer Generator产生随机的2进制信号，然后经过MFSK调制器，产生2FSK信号，再经过无突发干扰的AWGN Channel。然后经过MFSK解调，将解调后的信号与原信号通过Error Rate Calculation进行比较，得出误码率。通过对M文件的编程可得到误码率随信噪比变化的图。仿真时间为10。 各个模块的参数及作用：该模块产生2进制的随机数，抽样时间为0.0001，并且基于帧结果采样，每帧抽样10000个点。该模块进行MFSK调制，进制M=2，频率间隔为24000Hz ，每个载波采2个样点。该模块设置高斯信道（无突发干扰），信噪比为SNR。该模块进行MFSK调制，进制M=2，频率间隔为24000Hz ，每个载波采2个样点。该模块进行错误统计。以下该模块实现的功能及参数都相同。该模块是一个开关。以下该模块实现的功能及参数都相同。该模块计算得到误码率。以下该模块实现的功能及参数都相同。2、 核心源程序代码clear all;clc;x=0:1:20;for k=1:length(x) SNR= x(k); %设置信噪比的值 sim(bfsk); y(k)=mean(Pe); %得到误码率的值endsemilogy(x,y,-rh); %画图xlabel(信噪比);ylabel(误码率);title(BFSK在无突发干扰下误码率与信噪比关系);grid on ;3、 实现的功能说明该程序及系统得到了2FSK在高斯无突发干扰的信道中，误码率随着信噪比的增加而变化的图（如上）。由图可知，随着信噪比的增加而降低，信噪比越大误码率越低。题目二研究BFSK在加性高斯白噪声信道下（有突发干扰）的误码率性能与信噪比之间的关系；分析突发干扰的持续时间对误码率性能的影响。 BFSK（有突发干扰）误码率与信噪比的关系 突发干扰占空比不同，误码率如何变化？ 突发干扰突发尺寸不同，误码率如何变化？1、 设计思想或方法(包含UML图) 先由Random Integer Generator产生随机的2进制信号，然后经过MFSK调制器，产生2FSK信号，再经过有突发干扰的AWGN Channel。然后经过MFSK解调，将解调后的信号与原信号通过Error Rate Calculation进行比较，得出误码率。通过对M文件的编程可得到误码率随信噪比变化的图。改变突发干扰的持续时间，观察在一定信噪比的情况下，误码率随突发尺寸的改变情况；改变突发干扰所占的比例，观察在一定信噪比的情况下，误码率随突发干扰比例的改变情况。仿真时间设为600。各个模块的参数及作用：该模块产生2进制的随机数，抽样时间为0.0001，并且基于帧结果采样，每帧抽样10000个点。该模块进行MFSK调制，进制M=2，频率间隔为24000Hz ，每个载波采4个样点。该模块设置高斯信道，信噪比为SNR。高斯信道中加的突发干扰在信道中加入突发干扰，一个1行n列的1，1行m列的0。该模块进行MFSK解调，进制M=2，频率间隔为24000Hz ，每个载波采4个样点。剩余的模块功能及参数同题目一，见P6，P7。2、 核心源程序代码第题clear all;x=0:1:10;for k=1:length(x) SNR= x(k); %设置信噪比的值 sim(bfsk2); y(k)=mean(BitErrorRate); %得到误码率的值endsemilogy(x,y,-rh) %画图xlabel(信噪比);ylabel(误码率);title(BFSK在有突发干扰下误码率与信噪比关系);grid on ;第题clear all;x=1:10:100;SNR=3; %信噪比的值n=200; %无突发干扰的值for k=1:length(x) m= x(k); %突发干扰的值 sim(bfsk2); y(k)=mean(BitErrorRate); %获得误码率endsemilogy(x,y,-rh) %画图xlabel(突发尺寸);ylabel(误码率);title(BFSK在有突发干扰下突发尺寸对误码率的影响);grid on ;第题 clear all;x=0:0.05:0.35;SNR=3; %信噪比的值for k=1:length(x) m= x(k)*200 %突发干扰的值sim(bfsk2); n=200-m; %无突发干扰的值 y(k)=max(BitErrorRate); %获得误码率endsemilogy(x,y,-rh) %画图xlabel(突发干扰所占比例);ylabel(误码率);title(BFSK在有突发干扰下突发干扰所占比例对误码率的影响);grid on ;3、 实现的功能说明该程序及系统得到了2FSK在高斯有突发干扰的信道中，误码率随着信噪比的增加而变化的图（如下）。由图可知，随着信噪比的增加而降低，信噪比越大误码率越低。该程序及系统得到了2FSK在高斯有突发干扰的信道中，误码率随着突发干扰尺寸的增加而变化的图（如下）。由图可知，随着突发干扰尺寸的增加而增加，突发干扰尺寸越大误码率越大。该程序及系统得到了2FSK在高斯有突发干扰的信道中，误码率随着突发干扰所占比例的增加而变化的图（如下）。由图可知，随着突发干扰所占比例的增加而增加，突发干扰所占比例越大误码率越大。题目三研究BFSK+信道编码（取BCH码和汉明码）在加性高斯白噪声信道下（无突发干扰）的误码率性能与信噪比之间的关系；分析不同码率对误码率性能的影响。比较不同信道编码方式的编码增益性能。 BFSK+汉明码误码率与信噪比的关系 BFSK+汉明码在不同码率下误码率与信噪比的关系 BFSK+BCH码误码率与信噪比的关系 BFSK+BCH码在不同码率下误码率与信噪比的关系 BCH码与汉明码误码率的比较1、 设计思想或方法(包含UML图) BFSK+汉明码误码率与信噪比的关系先由Random Integer Generator产生随机的2进制信号，然后经过MFSK调制器，产生2FSK信号，再用汉明码编码后传输。通过无突发干扰的AWGN Channel后经过MFSK解调，将解调后的信号进行汉明解码。最后与原信号通过Error Rate Calculation进行比较，得出误码率。通过对M文件的编程可得到误码率随信噪比变化的图。仿真时间为10。各个模块的参数及作用：该模块产生2进制的随机数，抽样时间为0.001，并且基于帧结果采样，每帧抽样4个点。汉明码编码器，码长为n，信息位长k。该模块进行MFSK调制，进制M=2，频率间隔为1000Hz ，每个载波采4个样点。该模块设置高斯信道，信噪比为SNR。该模块进行MFSK解调，进制M=2，频率间隔为1000Hz ，每个载波采4个样点。汉明码编码器，码长为n，信息位长k。剩余的模块功能及参数同题目一，见P6，P7。2核心源程序代码 BFSK+汉明码误码率与信噪比的关系clear all;x=0:0.5:5;m=3; %汉明码的校验位n=2m-1; k=n-m; %汉明码的码长，信息位for i=1:length(x) SNR= x(i); %信噪比 sim(hanm1); y(i)=mean(Pe); %误码率endsemilogy(x,y,-*); %画图xlabel(信噪比);ylabel(误码率);title(BFSK+汉明码在无突发干扰情况下误码率与信噪比的关系);grid on ;3、实现的功能说明BFSK+汉明码误码率与信噪比的关系该程序及系统得到了BFSK+汉明码在高斯无突发干扰的信道中，误码率随着信噪比的增加而变化的图（如上）。由图可知，误码率随着信噪比的增加而降低，信噪比越大误码率越低。1、设计思想或方法(包含UML图) BFSK+汉明码在不同码率下误码率与信噪比的关系先由Random Integer Generator产生随机的2进制信号，然后经过MFSK调制器，产生2FSK信号，再用汉明码编码后传输。通过无突发干扰的AWGN Channel后经过MFSK解调，将解调后的信号进行汉明解码。最后与原信号通过Error Rate Calculation进行比较，得出误码率。通过对M文件的编程可得到误码率随信噪比变化的图。仿真时间为10。修改汉明码的码率，观察在不同码率情况下，该系统的误码率随信噪比的变化情况。各个模块的参数及作用：该模块产生2进制的随机数，抽样时间为0.001，并且基于帧结果采样，每帧抽样k个点。其余模块同题目三的第题，P15，P16，P17。2核心源程序代码 BFSK+汉明码在不同码率下误码率与信噪比的关系clear all;x=0:0.5:5;m=3,4,5; %汉明码的校验位n=2m(1)-1; k=n-m(1); %汉明码的码长，信息位 for i=1:length(x) SNR= x(i); %信噪比 sim(hanm2); y(i)=mean(Pe); %误码率 endsemilogy(x,y,-p); %画图hold on; grid on ;n=2m(2)-1; k=n-m(2); %汉明码的码长，信息位 for i=1:length(x) SNR= x(i); %信噪比 sim(hanm2); y(i)=mean(Pe); %误码率 endsemilogy(x,y,-*r); %画图hold on; grid on ;n=2m(3)-1;k=n-m(3); %汉明码的码长，信息位 for i=1:length(x) SNR= x(i); %信噪比 sim(hanm2); y(i)=mean(Pe); %误码率 endsemilogy(x,y,-ok); %画图hold on ; grid on ;xlabel(信噪比);ylabel(误码率);title(BFSK+汉明码在不同码率下误码率性能);3、实现的功能说明 BFSK+汉明码在不同码率下误码率与信噪比的关系该系统得到了BFSK+汉明码在高斯无突发干扰的信道中，在不同码率下，误码率随着信噪比的增加而变化的图（如上）。由图可知，误码率随着信噪比的增加而降低，信噪比越大误码率越低。信噪比较小时，误码率相差不大；信噪比较大（3.5）时，相同信噪比下，校验位越多，误码率越小。1、设计思想或方法(包含UML图) BFSK+BCH码误码率与信噪比的关系BFSK+BCH码在不同码率下误码率与信噪比的关系先由Random Integer Generator产生随机的2进制信号，然后经过MFSK调制器，产生2FSK信号，再用BCH编码后传输。通过无突发干扰的AWGN Channel后经过MFSK解调，将解调后的信号进行BCH解码。最后与原信号通过Error Rate Calculation进行比较，得出误码率。通过对M文件的编程可得到误码率随信噪比变化的图。仿真时间为10。修改BCH的码率，观察在不同码率情况下，该系统的误码率随信噪比的变化情况。各个模块的参数及作用：该模块产生2进制的随机数，抽样时间为0.001，并且基于帧结果采样，每帧抽样k个点。BCH编码器，码长为n，信息位长k。该模块进行MFSK调制，进制M=2，频率间隔为1000Hz ，每个载波采4个样点。该模块设置高斯信道，信噪比为SNR。该模块进行MFSK解调，进制M=2，频率间隔为1000Hz ，每个载波采4个样点。BCH解码器，码长为n，信息位长k。剩余的模块功能及参数同题目一，见P6，P7。2核心源程序代码 BFSK+BCH码误码率与信噪比的关系clear all;close all;x=0:0.5:5;m=3; %BCH校验位数n=2m-1; %BCH码长k=n-m; %BCH信息码位for i=1:length(x) SNR= x(i); %信噪比 sim(bbch1); y(i)=mean(Pe); %误码率endsemilogy(x,y,-p);xlabel(信噪比);ylabel(误码率);title(BFSK+BCH码误码率与信噪比的关系);grid onBFSK+BCH码在不同码率下误码率与信噪比的关系clear all;close all;x=0:0.5:5;m=3,4,5; %BCH校验位数n=2m(1)-1; %BCH码长k=n-m(1); %BCH信息码位 for i=1:length(x) SNR= x(i); %信噪比 sim(bbch2); y(i)=mean(Pe); %误码率 endsemilogy(x,y,-p);hold onn=2m(2)-1; %BCH码长k=n-m(2); %BCH信息码位 for i=1:length(x) SNR= x(i); %信噪比 sim(bbch2); y(i)=mean(Pe); %误码率 endsemilogy(x,y,-*r);hold onn=2m(3)-1; %BCH码长k=n-m(3); %BCH信息码位 for i=1:length(x) SNR= x(i); %信噪比 sim(bbch2); y(i)=mean(Pe); %误码率 endsemilogy(x,y,-ok);xlabel(信噪比);ylabel(误码率);title(BFSK+BCH在不同码率下误码率性能);grid on3、实现的功能说明BFSK+BCH码误码率与信噪比的关系该程序及系统得到了BFSK+BCH码在高斯无突发干扰的信道中，误码率随着信噪比的增加而变化的图（如下）。由图可知，误码率随着信噪比的增加而降低，信噪比越大误码率越低。 BFSK+BCH码在不同码率下误码率与信噪比的关系该系统得到了BFSK+BCH码在高斯无突发干扰的信道中，在不同码率下，误码率随着信噪比的增加而变化的图（如下）。由图可知，误码率随着信噪比的增加而降低，信噪比越大误码率越低。相同信噪比下，校验位m越多，误码率越小。1、设计思想或方法(包含UML图) BCH码与汉明码误码率的比较汉明码的仿真图像及参数设置同题目三的第题，见P15，BCH码的仿真图像及参数设置同题目三的第题，见P21。2核心源程序代码BCH码与汉明码误码率的比较clcx=0:0.5:5;for i=1:length(x) SNR=x(i); %信噪比 sim(hanm1); y(i)=mean(Pe); %误码率endsemilogy(x,y,-p); %画图xlabel(信噪比);ylabel(误码率);title(汉明码与BCH误码率关系);grid on;hold on;for i=1:length(x) SNR=x(i); %信噪比 sim(bbch1); y(i)=mean(Pe); %误码率endsemilogy(x,y,-ro); %画图grid on;3、实现的功能说明BCH码与汉明码误码率的比较由图可知，在信噪比较小时，BFSK用汉明码和用BCH码编码在无突发干扰的高斯信道中传输，其误码率相差不大，当信噪比较大时，BCH的误码率较小。题目四研究BFSK+信道编码（取BCH码和汉明码）在加性高斯白噪声信道下（有突发干扰）的误码率性能与信噪比之间的关系；分析突发干扰的持续时间对误码率性能的影响。分析不同码率对误码率性能的影响。比较不同信道编码方式的编码增益性能。 BFSK+汉明码（有突发干扰）误码率性能与信噪比的关系 BFSK+汉明码（有突发干扰）突发干扰突发尺寸不同，误码率如何变化？ BFSK+汉明码（有突发干扰）突发干扰占空比不同，误码率如何变化？ BFSK+BCH码（有突发干扰）误码率性能与信噪比的关系 BFSK+BCH码（有突发干扰）突发干扰突发尺寸不同，误码率如何变化？ BFSK+BCH码（有突发干扰）突发干扰占空比不同，误码率如何变化？1、设计思想或方法(包含UML图) BFSK+汉明码（有突发干扰）误码率性能与信噪比的关系 BFSK+汉明码（有突发干扰）突发干扰突发尺寸不同，误码率如何变化？ BFSK+汉明码（有突发干扰）突发干扰占空比不同，误码率如何变化？先由Random Integer Generator产生随机的2进制信号，然后经过MFSK调制器，产生2FSK信号，再用汉明码编码后传输。通过有突发干扰的AWGN Channel后经过MFSK解调，将解调后的信号进行汉明解码。最后与原信号通过Error Rate Calculation进行比较，得出误码率。通过对M文件的编程可得到误码率随信噪比变化的图。仿真时间为300。改变突发干扰的持续时间，观察在一定信噪比的情况下，误码率随突发尺寸的改变情况；改变突发干扰所占的比例，观察在一定信噪比的情况下，误码率随突发干扰比例的改变情况。各个模块的参数及作用：该模块产生2进制的随机数，抽样时间为0.001，并且基于帧结果采样，每帧抽样k个点。汉明码编码器，码长为n，信息位长k。该模块进行MFSK调制，进制M=2，频率间隔为1000Hz ，每个载波采4个样点。该模块设置高斯信道，信噪比为SNR。高斯信道中加的突发干扰在信道中加入突发干扰，一个1行p列的1，1行q列的0。该模块进行MFSK解调，进制M=2，频率间隔为1000Hz ，每个载波采4个样点。汉明码编码器，码长为n，信息位长k。剩余的模块功能及参数同题目一，见P6，P7。2核心源程序代码 BFSK+汉明码（有突发干扰）误码率性能与信噪比的关系clear all;x=0:1:10;m=3; %汉明码校验位数n=2m-1; %码长k=n-m; %汉明码的信息位p=200;q=100; %突发干扰for i=1:length(x) SNR= x(i); %信噪比 sim(hanm1); y(i)=mean(Pe); %误码率endsemilogy(x,y,-*);xlabel(信噪比);ylabel(误码率);title(BFSK+汉明码在有突发干扰的信道下误码率与信噪比的关系);grid on ; BFSK+汉明码（有突发干扰）突发干扰突发尺寸不同，误码率如何变化？clear all;x=0:10:100;SNR=3 ; %信噪比m=3; %汉明码校验位数n=2m-1; %码长k=n-m; %汉明码的信息位for k=1:length(x) p=200; q= x(k); %突发干扰 sim(bfsk1); y(k)=mean(Pe); %误码率endsemilogy(x,y,-rh)xlabel(突发尺寸);ylabel(误码率);title(BFSK在有突发干扰下突发尺寸对误码率的影响);grid on ;hold on; BFSK+汉明码（有突发干扰）突发干扰占空比不同，误码率如何变化？clear all;clc;x=0:0.05:0.35;SNR=3; %信噪比m=3; %汉明码校验位数n=2m-1; %码长k=n-m; %汉明码的信息位for k=1:length(x) q= x(k)*70; %突发干扰 p=70-q; sim(bfsk2); y(k)=max(Pe); %误码率endsemilogy(x,y,-rh)xlabel(突发干扰所占比例);ylabel(误码率);title(BFSK在有突发干扰下突发干扰所占比例对误码率的影响);grid on ;hold on;3、实现的功能说明 BFSK+汉明码（有突发干扰）误码率性能与信噪比的关系该程序及系统得到了2FSK+汉明码在高斯有突发干扰的信道中，误码率随着信噪比的增加而变化的图（如上）。由图可知，随着信噪比的增加而降低，信噪比越大误码率越低，最后趋于稳定。 BFSK+汉明码（有突发干扰）突发干扰突发尺寸不同，误码率如何变化？该程序及系统得到了2FSK+汉明码在高斯有突发干扰的信道中，误码率随着突发干扰尺寸的增加而变化的图（如上）。由图可知，随着突发干扰尺寸的增加而增加，突发干扰尺寸越大误码率越大。 BFSK+汉明码（有突发干扰）突发干扰占空比不同，误码率如何变化？该程序及系统得到了2FSK+汉明码在高斯有突发干扰的信道中，误码率随着突发干扰所占比例的增加而变化的图（如上）。由图可知，随着突发干扰所占比例的增加而增加，突发干扰所占比例越大误码率越大。1、设计思想或方法(包含UML图) BFSK+BCH码（有突发干扰）误码率性能与信噪比的关系 BFSK+BCH码（有突发干扰）突发干扰突发尺寸不同，误码率如何变化？ BFSK+BCH码（有突发干扰）突发干扰占空比不同，误码率如何变化？先由Random Integer Generator产生随机的2进制信号，然后经过MFSK调制器，产生2FSK信号，再用BCH码编码后传输。通过有突发干扰的AWGN Channel后经过MFSK解调，将解调后的信号进行BCH解码。最后与原信号通过Error Rate Calculation进行比较，得出误码率。通过对M文件的编程可得到误码率随信噪比变化的图。仿真时间为600。改变突发干扰的持续时间，观察在一定信噪比的情况下，误码率随突发尺寸的改变情况；改变突发干扰所占的比例，观察在一定信噪比的情况下，误码率随突发干扰比例的改变情况。各个模块的参数及作用：该模块产生2进制的随机数，抽样时间为0.001，并且基于帧结果采样，每帧抽样k个点。BCH编码器，码长为n，信息位长k。该模块进行MFSK调制，进制M=2，频率间隔为5000Hz ，每个载波采4个样点。该模块设置高斯信道，信噪比为SNR。高斯信道中加的突发干扰在信道中加入突发干扰，一个1行p列的1，1行q列的0。该模块进行MFSK解调，进制M=2，频率间隔为5000Hz ，每个载波采4个样点。BCH解码器，码长为n，信息位长k。剩余的模块功能及参数同题目一，见P6，P7。2核心源程序代码 BFSK+BCH码（有突发干扰）误码率性能与信噪比的关系clear all;x=0:1:10;m=3; %BCH校验位数n=2m-1; %码长k=n-m; %BCH的信息位p=200;q=100; %突发干扰for i=1:length(x) SNR= x(i); %信噪比 sim(BCH); y(i)=mean(Pe); %误码率endsemilogy(x,y,-p);xlabel(信噪比);ylabel(误码率);title(BFSK+BCH码);grid on BFSK+BCH码（有突发干扰）突发干扰突发尺寸不同，误码率如何变化？clear all;x=0:10:100;SNR=3 ; %信噪比m=3; %汉明码校验位数n=2m-1; %码长k=n-m; %汉明码的信息位for k=1:length(x) p=200; q= x(k); %突发干扰 sim(bch2); y(k)=mean(Pe); %误码率endsemilogy(x,y,-rh)xlabel(突发尺寸);ylabel(误码率);title(BFSK在有突发干扰下突发尺寸对误码率的影响);grid on ;hold on; BFSK+B