11211181调制解调.docx

无线仿真实验姓名： 学号： 班级：通信班 任课教师：第一部分：调制解调题目现给出bpsk、qpsk及“书上习题”的调制解调程序，理解各程序，完成以下习题。将程序运行结果及各题目的解答写入word中：1.用matlab运行书上习题中的“bpskqpsk125.m” （a）说明bpsk、qpsk解调判决方法 （b）误比特率为1e-2、1e-3及1e-4时的Eb/N0分别是多少？ （c）从物理意义上说明为什么bpsk、qpsk误比特率曲线是重叠的 （d）当samples减少为100000，10000，1000时观察误比特率曲线的变化，你得出什么结论。解答：运行该程序，可以得到下图（图一）：图一（a）说明bpsk、qpsk解调判决方法从源程序中我们可以看出：当进行bpsk解调判决的时候有这段程序：%if a (zero mean)noise sample is larger than sqrt(Eb)%a wrong decsion is made也就是说当一个噪声抽样点的能量大于信号的一个符号能量的时候就会做出错误的判决。当进行qpsk解调判决时有这样一段程序：%a corerect decision is made if the constellation point angle% is within pi/4 ang -pi/4.只要星座角全部在判决在/4和-/4之间，那么我们就可以正确进行解调。（b）误比特率为1e-2、1e-3及1e-4时的Eb/N0分别是多少？将光标分别放在纵坐标分别为0.01，0.001,0.0001处，观察所对应的纵坐标的数值：当误比特率=0.01, 如图二，此时信噪比为4.3dB;图二当误比特率=0.001, 如图三，此时信噪比为6.8dB;图三当误比特率=0.0001，如图四，信噪比为8.3dB;（c）从物理意义上说明为什么bpsk、qpsk误比特率曲线是重叠的我们知道qpsk是由两个正交的bpsk组成的，而且这两路正交的bpsk相互独立，因此qpsk与bpsk之间的误比特率是相等的。（d）当samples减少为100000，10000，1000时观察误比特率曲线的变化，你得出什么结论。将抽样点缩小为100000,10000,1000时，分别得到如下图形：图四Sample=100000，如图五图五Sample=10000，如图六图六Sample=1000，如图七图七结论：从以上的图形可以看出，对于当抽样点=1000000，此时误码率在10-4之前都与理想的曲线基本相吻合；当抽样点=100000时，基本没有变换；当抽样点=10000时，误码率只能在10-2之前能够与李响曲线相吻合，当抽样点=1000时，误码率在10-1以前才能和理想曲线相吻合。有以上得出结论，要想得到与李响曲线相吻合的误码率=10-n曲线，抽样点至少=10n+2;2. .用matlab运行“bpsk.m”、“qpsk.m” （a）在各程序中标注“注释”处加上注释（英文或中文） （b）说明加性高斯白噪声的产生方法，请再给出一种加性高斯白噪声的产生方法，并验证其正确性。 （c）参考“bpskqpsk125.m”的画图功能，给出Eb/N0-误比特率曲线和高斯信道下的理论误比特率曲线。 （d）观察nd及nloop参数变化时，曲线的现象，并说明原因。 （e）画出不同信噪比条件下的的星座图，解释其对误码率的影响。 （f）通过程序画出QPSK和BPSK的Eb/N0-误比特率曲线，观察曲线的现象，能得出什么结论。解答：（a）bpsk.mdata1=rand(1,nd)0.5; % 码源，由rand函数生成1行nd列随机数，随机数均为0会1；demodata1=data4 0; %解调：data40,则demodata1=1;data40.5; %码源，由rand函数生成1行nd*ml列随机数，随机数均为0或1data1=2*data-1 % 将data中0变成“-1”sigma=E/sqrt(2*SNR*code_rate); %sigma：standard deviation of noisedemodata1=demodata 0; %解调：demodata0,则demodata=1;demodata0;将解调信号转换成0、1信号，从而实现整个qpsk的调制解调过程。demodata=zeros(para,ml*nd); demodata(1:para),(1:ml:ml*nd-1)=ich(1:para),(1:nd);demodata(1:para),(2:ml:ml*nd)=qch(1:para),(1:nd);4.针对题目2中的BPSK、QPSK， (a)若信道使信号幅度呈瑞利衰落，画出Eb/N0-误比特率曲线和瑞利衰落下的理论误比特率曲线 ，说明与题目2观察结果的异同，并说明原因。 (b)若信道使信号幅度呈莱斯衰落，更改K值的大小，画出Eb/N0-误比特率曲线、瑞利衰落下的理论误比特率曲线和高斯信道下的理论误比特率曲线，观察曲线的现象，能得出什么结论。解答：(a)若信道使信号幅度呈瑞利衰落，画出Eb/N0-误比特率曲线和瑞利衰落下的理论误比特率曲线 ，说明与题目2观察结果的异同，并说明原因。首先将bpsk.m文件中的高斯信道特性改成瑞利信道特性，具体的程序修改如下：data1=rand(1,nd)0.5; % 码源，由rand函数生成1行nd列随机数，随机数均为0会1； data2=2.*data1-1;%* Attenuation Calculation * code_rate=1; E=1; sigma=E/sqrt(SNR*code_rate); %sigma：standard deviation of noise; n=1/sqrt(2)*randn(1,nd)+1i*randn(1,nd); h=1/sqrt(2)*randn(1,nd)+1i*randn(1,nd); data4=data2.*h+sigma.*n; data4=data4./h;然后在程序的后面输入显示程序：figure;semilogy(snr_in_dB,ber,O)hold on;semilogy(snr_in_dB,0.5*erfc(sqrt(2*10.(snr_in_dB/10)/sqrt(2),+);hold on;semilogy(snr_in_dB,0.5.*(1-sqrt(10.(snr_in_dB/10)./(10.(snr_in_dB/10)+1),-);ylabel(BER);xlabel(E_b/N_0 dB);legend(simulation BPSK,theory gngauss BPSK,theor reyleigh);得到下图：同理，我们可以得到qpsk的曲线为：由以上两个曲线我们可以观察到在高斯信道里BPSK和QPSK的误比特率都比在瑞利信道的小的多，也就是说在高斯信道的调制效果更好。(b)若信道使信号幅度呈莱斯衰落，更改K值的大小，画出Eb/N0-误比特率曲线、瑞利衰落下的理论误比特率曲线和高斯信道下的理论误比特率曲线，观察曲线的现象，能得出什么结论。莱斯分布中的k代表了直射分量和散射分量，当k=0的时候没有主导分量，接近于瑞利分布；当k很大的时候，含有主导分量，服从莱斯分布。BPSK:K=O,K=5K=15当k=0的时候。莱斯分布的误比特率曲线接近瑞利分布，当k从5到15的过程，我们可以观察到到莱斯分布慢慢的接近高斯分布，这说明，当k特别大的时候，赖斯分布服从高斯分布。QpskK=0K=5K=15我们从以上三个图形可以得到与bpsk相同的结论。第二部分：分集题目：现给出最大比合并（MRC）、等增益合并（EGC）和选择性合并的分集合并程序，理解各程序，完成以下习题。将程序运行结果及各题目的解答写入word中：1. 用matlab分别运行“BPSKMRC.m”、“BPSKEGC.m”以及“BPSKSEL.m” （a）在程序中标注“注释”处加上注释（英文或中文） （b）观察信噪比变化10dB，误比特率变化多少？ （c）程序中给出的是2分集，将其换为3分集，观察信噪比变化10dB，误比特率变化多少？ （d）将最大比合并和等增益合并及选择式合并的误比特率曲线，画在一张图上，比较这三种合并方法的优劣。解答：BPSKMRC.m程序运行结果:BPSKEGC.m程序运行结果:BPSKSEL.m运行结果：（a） 在程序中标注“注释”处加上注释（英文或中文）BPSKMRC.mh11=conj(h1); %注释：取共轭，计算相应天线的权重data411 = data41.*h11; %注释：对天线加权data4=data411+data422;% 注释：进行合并BPSKEGC.mh11=conj(h1)./abs(h1); %注释：计算等增益合并的天线增益data411 = data41.*h11; %注释：进行加权data4=data411+data422; %注释：进行合并BPSKSEL.mH1 =1/sqrt(2)*rand + 1j*rand; %注释：生成一个瑞利衰落的因子 H2 =1/sqrt(2)*rand + 1j*rand; %注释：再生成一个瑞利衰落的因子 y1=H(1)*data(i)+sigma*(rand + 1j*rand); %注释：将信号加到瑞利衰落信道中y2=H(2)*data(i)+sigma*(rand + 1j*rand); %注释：将信号加到瑞利衰落信道中s=max(y); %注释：取出最大的信号if (s=abs(y2)s=y2/H2;%注释：均衡elses=y1/H1; %注释：均衡endif (data2=data(i) numofber=numofber+1; %注释：若传输有误，则误码数加一end p(k)=numofber/(N*totolnumber); %注释：计算误码率（b） 观察信噪比变化10dB，误比特率变化多少？ 从图上看来，信噪比每增大10dB，误码率会下降为原先的百分之1（c） 程序中给出的是2分集，将其换为3分集，观察信噪比变化10dB，误比特率变化多少？ 以最大比值合并为例，依照原来的程序修改而写成3分集的程序“BPSKMRC_3.m”（源代