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1、通信原理实验二QPSKfi信系统的MonteCarlo仿真一、实验目的1、提高独立学习的能力；2、培养发现问题、解决问题和分析问题的能力；3、学习 Matlab 的使用；4、掌握4PSK通信系统的Monte Carlo仿真方法；5、掌握4PSK通信系统的的组成原理；6、比较编码信号和为编码信号在随机信道中的传输，加深对纠错编码的理解；二、系统框图及编程原理实验原理PSK是利用载波的不同相位表示相应的数字信息。对于二进制相位调制(M=2)来说，两个载波相位是0和n。对于M相相位调制来说M=2k，这里k 是每个传输符号的信息比特数。4PSK是M=4的载波相位调制。这里，将理论差错概率与仿真的差错概
2、率比较， 进一步观察仿真与理论值之间的 差别。同时， 用不同的判决准则对接受信号进行判决。 并比较两种判别方法的差QPSK调制原理1 .信号能量分析 一组M载波相位调制信号波形的一般表示式为um(t) AgT(t)cos(2 fct 2 mM)m=0 ，M-1式中gT (t)是发送滤波器的脉冲形状，它决定了传输信号的频谱特性，A是信号的幅度。注意到，PSK信号对所有m都具有相等的能量，即A22gNt)dts代表每个传输符号的能量。2 .噪声分析 传输信号的信道假设被加性噪声 n(t)所污损，这样信号在接收端将产生误码。因为n(t)是功率谱为的白高斯过程的一个样本函数，所以噪声分量no和山就是零
3、均值高斯型的，即E()n(f)Jdf = 0Q ftE(Hi) = | hj|(f )E) ldz = Q*0和方差= 为眉-、t ；升：r) E ? (r)(r) drdrJuV |- r)dfdr叫严2; _Z J 0禁3 .信号判决分析 最佳检测器将接收信号向量r投射到M个可能的传输信号向量Sm之一上去， 并选取对应于最大投影的向量。据此，得到相关准则为C(r,Sm) r Smm=0,M-1检测器观察到接收信号向量r Sm n，并计算r在4种可能的信号向量Sm上的 投影。根据选取对应于最大投影的信号点作为判决，从而判决出信号。同时，检测器的判决准则也可采用最小距离法，即利用星座图上符号间
4、的距离进行判决，从而得到判决结果。二.Monte Carlo 仿真过程仿真框图如图(一)图(一) 用于Monte Carlo 仿真的4PSK系统的方框图如图所示，利用一个随机数发生器，产生(0, 1)范围内的随机数。再将这个范围分成四个相等的区间(0， 0.25 )，(0.25, 0.5 )，(0.5，0.75 )，(0.75，1.0)，这些子区间分别对应于 00, 01 ,11，10信息比特对，再用这些比特对来选择信号相位向量Sm。加性噪声的同相分量和正交分量，在上面讨论过，即 为零均值，方差为 的统计独立的高斯随机变量。在检测器观察到的接收信号向量 ，利用上面讨论的两种检测方法，得到判决结
5、果，并与传输符号作比较，最后对符号差错和比特差错计数三、实验内容及程序分析（ 以下程序皆以 N=1000 为例 ）%映射比较子函数%函数分为四步第一步产生随机序列，进行 4PSK 映射。%第二步：调用高斯高斯噪声子函数，产生正交两路高斯噪声，与输出符号序列相加%第三步：检测接受信号%第四步：计算误码率和误比特率N=1000; % 符号长度E=1; % 计算噪声方差sgma=input（ 方差 =）;sgma=sqrt（sgma）;% 4PSK 比特映射s00=1 0;s01=0 1;s11=-1 0;s10=0 -1;%第一步产生随机序列，进行 4PSK 映射。生成随机信源for i=1:N,
6、%生成随机信源temp=rand;if (temp0.25),% With probability 1/4, source output is 00.dsource1(i)=0;dsource2(i)=0;elseif (temp0.5),dsource1(i)=0;dsource2(i)=1;% With probability 1/4, source output is 01.elseif (temp %j 化星座图函数 sgma=input( 方差 =);% 输入方差 sgma=sqrt(sgma);% 求 sgma N=1000;% 输入数据点数E=1;% 单个符号能量ps=0.0ps
7、=1.0000e-003ps=0.0020ps=0.1320ps=0.1360ps=0.2450ps=0.2680%4PSK 映射规则 %s00=1 0;s01=0 1;s11=-1 0;s10=0 -1;% 化星座图% 产生信源序列 %for i=1:N,% a uniform random variable between 0 and 1 temp=rand;% 随机序列if (temp0.25),% With probability 1/4, source output is 00.dsource1(i)=0;dsource2(i)=0;elseif (temp0.5),% With p
8、robability 1/4, source output is 01.dsource1(i)=0;dsource2(i)=1;elseif (temp0.75),% With probability 1/4, source output is 10.dsource1(i)=1;dsource2(i)=0;else% With probability 1/4, source output is 11.dsource1(i)=1;dsource2(i)=1;end;end;for i=1:N,% The received signal at the detector, for the ith s
9、ymbol, is: gsrv1,gsrv2=gnguass(0,sgma);n(1)=gsrv1;n(2)=gsrv2;if (dsource1(i)=0) & (dsource2(i)=0),r00=s00+n;elseif (dsource1(i)=0) & (dsource2(i)=1),r01=s01+n;elseif (dsource1(i)=1) & (dsource2(i)=0),r11=s10+n;elser10=s11+n;end;hold on;plot(r00(1),r00(2),*g,r01(1),r01(2),*r,r11(1),r11(2),*y,r10(1),r
10、10(2),*b);title(sgmaA2=);end;H Figurel o 丨回丨 S3 |File Edit View Inseri Tools Desktof Windov Help O Note new toolbw厂 buttons: detv brushing & linlx n3r-243ijii-4-2024主函数%对M=4的PSK通信系统进行蒙特卡罗仿真%echo onSNRindB1=0:2:10;SNRindB2=0:0.1:10;for i=1:length (SNRindB1),%计算信噪比区间大小pb , ps=cm_sm32(SNRindB1 (i); % 仿真比特和符号误码率 smld_bit_
