BFSK的多径效应实验仿真

BFSK及其多径效应实验仿真

一.实验目的：

(1)熟悉MATLABSimulink的使用方法；

(2)熟悉加性高斯臼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MSK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：Dopplershift(由丁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

MultipathRayleighfadingchannelinternalframeblock

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

(Dopplershift)o多普勒频移与运动速度和方向有关，它的计算公式

_Vvxc

fd=COS6=fcose

AJ

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，入二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ErrorRateCalculation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，文

件名保持为bfsko

运行后:

⑶编写仿真主程序，在程序中设置以下参数的值：RFSK调制的频率间隔

(Frequencyseparation)为24000HZ,信号源产生信号的比特率BitRate设为

10000(如图)，M-FSKModulatorBaseband模块和M-FSKDemodulatorBaseband

模块中的参数Samplespersymbol设置为2,AWGNchannel模块中的参数"Mode”

设为Signaltonoiseratio(Eb/No),仿真时间的长度Simulationtime设为

1/bitrate。

RandomIntegerGenerator的参数设置

M-FSKModulatorBaseband的参数设置:

MultipathRayleighFadingChannel的参数设置:

Parameters

MaximumDopplershift(Hz):

Dopplerspectrumtype:[Jakes

Discretepathdelayvector(s):

0

Averagepathgainvector(dB):

0

JNormalizegainvectorto0dBoverallgain

Initialseed:

73

QK1[Cancel|匚HelpApply

AWGNChannel参数设置:

Parameters

Inputprocessing:Inherited(thischoicewillberemoved-seereleasenotes)▼

Initialseed:

67

Mode:Signaltonoiseratio(Eb/No)▼

Eb/No(dB):

EbHo

Numberofbitspersymbol:

1

Inputsignalpower,referencedto1ohn(watts):

1

Symbolperiod(s):

1/bitrate▼

I川i♦

1阴1fGancel][gelp]|Apply

M-FSKModulatorBaseband1的参数设置:

Parajieters

N-arynumber:

a-

Outputtype:[integer▼

Symbolsetordering:|Binary▼

Frequencyseparation(Hz):

frequencyseparation

Samplespersymbol:

sajrtplespersyjtbol

Rateoptions:Inheritfroninput(thischoicevillberenoved-seereleasenotes)▼

Outputdatatype:int8▼▼

■，

[-K]|Cancel|-P]-ply

ErrorRateCalculation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：

closeall;

clear;

clc;

bitrate=10000;%信源产生信号的Bit率等于lOkbit/s

frequencyseparation=24000;先BFSK调制的频率间隔等于24KH

samplespersymbol=2;%BFSK调制信号每个符号的抽样数等J2

EbNo_seq=0:10;与x表示信噪比

y=EbNo_seq;为也表不信号的误比特率，它的长度Six相同

fori=l:length(EbNo_seq)先循环执行仿真程序

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BilErrorRate中

y(i)=mean(ErrorVac(1));%计算BitErrorRate的均值作为本次仿真的误比特率

end

figure;

semilogy(EbNo_seq,y);

xlabpl('F.h/NcindR');

ylabel('BER*);

title('BFSKinrayleigh*);

gridon;先在画图的时候添加网格线

str_theo_filename=*theo_rayleigh.fig,

open(str_theo_filename);

holdon;先使当前轴及图形保持而不被刷新，在此基础上再画图

r1

plot(EbNo_seqzy,*g);%matlab中二维线画图函数

holdoff%使当前轴及图形不;U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，学会使用Simulink仿真信道，知道了瑞利分布的实际用处,

以及