现代通信系统仿真 Simulink仿真信道.doc

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： 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：Multipath Rayleigh Fading Channel的参数设置：AWGN Channel参数设置：M-FSK Modulator Baseband1的参数设置：Error Rate Calculation的参数设置：输入 bertool，设置好参数，可以得到理论值：五实验结果：运行程序可以得到以下两个图形：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