系统建模与仿真学生版.docx
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系统建模与仿真学生版
系统建模与仿真
(一)
——2FSK在高斯白噪声信道中的传输性能
一、基本概念
1、数字正弦载波调制
在通信中不少信道不能直接传送基带信号,必须用基带信号对载波波形的某些参量进行控制,使得载波的这些参量随基带信号的变化而变化,即所谓数字正弦载波调制。
2、数字正弦载波调制的分类。
在二进制时,数字正弦载波调制可以分为振幅键控(ASK)、移频键控(FSK)和移相键控(PSK)三种基本信号形式。
如黑板所示。
2、高斯白噪声信道
加性高斯白噪声是最简单的一种噪声,它表现为信号围绕平均值的一种随机波动过程。
加性高斯白噪声的均值为0,方差表现为噪声功率的大小。
一般情况下,噪声功率越大,信号的波动幅度就越大,接收端接受到的信号的误比特率就越高。
在研究通信系统的误码率与信道质量的关系时,一般先研究它在加性高斯白噪声信道下的性能,然后再把它推广到具有快衰落的复杂情况。
二、实验原理
1、实验系统组成
信噪比决定了信号的传输的质量,信噪比与信道的误码率一般是成反比的。
本实验将探讨二进制移频键控在高斯白噪声信道中的传输。
本系统由3个部分组成:
Source(信源模块)'Channel(信道模块)以及Sink(信宿模块)。
在本实验中,Source(信源模块)产生速度为10kbit/s,帧长度为1秒的二进制数据Data,并且通过BFSK调制产生调制信号Signal。
调制信号Signal通过高斯白噪声Channel(信道模块)后成为Signal out,信号的信噪比等于SNR。
Sink(信宿模块)对Singal进行解调,并且把解调后的数据与Source(信源模块)产生的原始数据进行比较,根据比较的结果计算误比特率。
最后,Sink(信宿模块)根据信噪比SNR与误比特率的对应关系绘制对数曲线图。
2、实验系统结构框图
图12FSK信号在高斯白噪声信道中传输模拟框图
各个模块介绍p12
3、仿真程序
x=0:
15;%x表示信噪比
y=x;%y表示信号的误比特率,它的长度与x相同
FrequencySeparation=24000;%BFSK调制的频率间隔等于24KHz
BitRate=10000;%信源产生信号的bit率等于10kbit/s
SimulationTime=10;%仿真时间设置为10秒
SamplesPerSymbol=2;%BFSK调制信号每个符号的抽样数等于2
fori=1:
length(x)%循环执行仿真程序
SNR=x(i);%信道的信噪比依次取中的元素
sim('project_1');%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(BitErrorRate);
end
holdoff%准备一个空白的图
semilogy(x,y);%绘制的关系曲线图,纵坐标采用对数坐标
二、实验结论
根据实验结果图,得出相关结论。
注意:
要在图中标明学号
系统建模与仿真
(二)
——BFSK在多径瑞利衰落信道中的传输性能
一、基本概念:
多径瑞利衰落信道
瑞利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产生多普勒频移。
多普勒频移与运动速度和方向有关,它的计算公式如下:
二、实验原理
1、实验系统组成
在本实验中,我们将结合实验
(一)的仿真结果,比较BFSK调制信号在加性高斯白噪声信道和在多径瑞丽衰落信道中的传输时的性能差异。
本系统由3个部分组成:
Source(信源模块)'Channel(信道模块)以及Sink(信宿模块)。
在本实验中,Source(信源模块)产生速度为10kbit/s,帧长度为1秒的二进制数据Data,并且通过BFSK调制产生调制信号Signal。
调制信号Signal通过瑞利衰落Channl(信道模块)后Sink(信宿模块)对其进行解调,并且把解调后的数据与Source(信源模块)产生的原始数据进行比较,根据比较的结果计算误比特率。
最后,Sink(信宿模块)根据信噪比SNR与误比特率的对应关系绘制对数曲线图。
2、实验系统结构框图
图12FSK信号在多径瑞力衰落信道中传输模拟框图
3、仿真程序
x=0:
15;%x表示信噪比
y=x;%y表示信号的误比特率,它的长度与x相同
FrequencySeparation=24000;%BFSK调制的频率间隔等于24KHz
BitRate=10000;%信源产生信号的bit率等于10kbit/s
SimulationTime=10;%仿真时间设置为10秒
SamplesPerSymbol=2;%BFSK调制信号每个符号的抽样数等于2
Velocity=40;%发送端和接收端相对运动速度(单位是公里/小时)
LightSpeed=3*10^8;%光速(单位是米/秒)
Frequency=825*10^6;%载波频率(单位:
H)
WaveLength=LightSpeed/Frequency;%计算载波的波长
Fd=Velocity*10^3/3600/WaveLength;%根据运动速度和和波长计算多普勒频移
holdoff;%准备一个空白的图
project_1main;%执行实验一的仿真程序,得到相应的曲线。
holdon;%保持实验一的曲线图。
fori=1:
length(x)%循环执行仿真程序
SNR=x(i);%信道的信噪比依次取中的元素
sim('project_2');%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(BitErrorRate);%计算BitErrorRate的均值作为本次仿真的误比特率
end
semilogy(x,y);%绘制的关系曲线图,纵坐标采用对数坐标
三、实验结论
系统建模与仿真
(一)
——2FSK在高斯白噪声信道中的传输性能
matlab——simulink——file——m文件
随机整数产生器
RandomIntegerGenerator:
CommunicationBlockset-Comm.Sources-DateSources
BFSK基带调制器M-FSKModulatorBaseband:
CommunicationBlockset-Modulation-DigitalBasebanModulation-Fm
错误率统计模块
ErrorRateCalculation
CommunicationBlockset-CommSink
选择器模块
Selector:
Simulink-SignalRouting
工作区写入模块ToWorkspace:
Simulink-sinks
加性高斯白噪声信道模型AWGNChannel:
CommunicationBlockset-Channels
本实验程序需要运行多次才能够得到信道的信噪比与信号的误比特率之间的关系,为此需要编写如下的脚本程序(保存为文件project1_main.m)。
系统建模与仿真
(二)
——BFSK在多径瑞利衰落信道中的传输性能
matlab——simulink——file——m文件
多径瑞利衰落信道模块
MultipathRayleighFadingChannel:
CommunicationBlockset-Channels
Goto:
Simulink-SignalRouting
From:
Simulink-SignalRouting
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