数字通信系统误码率仿真分析

1、3 G移动通信实验报告实验名称：数字通信系统误码率仿真分析学生：学生学号: 学生班级: 所学专业: 实验日期:1 .实验目的1 .掌握几种典型数字通信系统误码率分析方法。2 .掌握误码率对数字通信系统的影响及改进方法。2 .实验原理1、数字通信系统的主要性能指标通信的任务是传递信息，因此信息传输的有效性和可靠性是通信系统的最主要的质量 指标。有效性是指在给定信道能传输的信息容的多少，而可靠性是指接收信息的准确程度。 为了提高有效性，需要提高传输速率，但是可靠性随之降低。因此有效性和可靠性是相互矛 盾的，又是可交换的。可以用降低有效性的办法提高可靠性，也可以用降低可靠性的办法提高有效性。数字通信

2、系统的有效性通常用信息传输速率来衡量。当信道一定时，传输速率越高， 有效性就越好。传输速率有三种定义：码元速率（Rs）:单位时间传输的码元数目，单位是波特（Baud）,因此又称为波特率；信息速率（Rb）：单位时间传输的信息量（比特数），单位是比特/秒（b/s）,因此又称为比特率；消息速率（Rm）：单位时间传输的消息数目。对于M进制通信系统，码元速率与信息速率的关系为：Rb Rs log2 M b/sRbRsbaudlog 2 M特别说明的是，在二进制数字通信系统源的各种可能消息的出现概率相等时，码元速 率和信息速率相等。 在实际应用中，通常都默认这两个速率相等，所以常常简单地把一个二进制码元称

3、为一个比特。数字通信系统的可靠性的衡量指标是错误率。它也有三种不同定义：误码率（Pe）：指错误接收码元数目在传输码元总数中所占的比例，即错误接收码元数Pe传输总码元数误比特率（Pb）：指错误接收比特数目在传输比特总数中所占的比例，即Pb错误接收比特数传输总比特数误字率（PW ）：指错误接收字数在传输总字数中所占的比例。若一个字由k比特组成, 每比特用一码元传输，则误字率等于kPw11Pe对于二进制系统而言，误码率和误比特率显然相等。而 M进制信号的每个码元含有n 10g2 M比特，并且一个特定的错误码元可以有M 1种不同的错误样式。其中恰好C i有i比特错误的错误样式有 Cn个。假设这些错去样

4、式以等概出现，则当一个码元发生错误时，在n个比特种错误比特所占比例的数学期望值等于错误比特数E n E 一个码元中的比特数1 n i 小 2n 1 MCnM 1 i i n M 12 M 1所以，当M比较大时，误比特率等于PbE n PeM 1 cPe Pe2 M 12实际应用中，在计算误比特率时，Eb/n0是个十分重要的参数。 Eb为单位比特的平均信号能量，n0为噪声的单边功率谱密度。但人们在实际系统中能够直接测量到的是平均信号功率S和噪声功率N,并且由此可计算出信噪比 S/N o若一个二进制通信系统的信息传输速率为Rb ,接收机带宽为B,则信噪比可表示为_S 旦凡Nn0B这里，Rb/B为单

5、位频带的比特率，它表示特定调制方案下的频带利用率，又称频带效率。在二进制数字调制时，接收端可以采用相干解调，也可以采用非相干解调，它们的抗 噪声能力不同，误码性能也不同。下面就分相干解调与非相干解调来分析数字通信系统的误 码率。2、相干解调时的误码率相干解调需要在接收端产生用于相干的参考载波信号，其一般模型为:Cd t cos ct图10-1相干解调的一般模型设接收信号为St Si t cos ctSq t sin ctSp t S t cos p2s t与同频同相相干载波相乘后得ct1c. 1 c , .-SI t cos2 ct - SQ t sin2 ct经低通滤波后得c1 一Sd t

6、-SI t f t2在实际应用中，经常把相干解调与最佳接收混为一谈，确切地说，只有当相干解调中 的滤波器严格按照匹配滤波器的要求来设计，才是真正的最佳接收。由通信原理知识可知, 在匹配滤波器条件下求得的二进制调制的最小误比特率为PbQEb 1,n。其中Q函数的定义为Qy2/2dy0.5 dout_2ask(1,i)=1;else dout_2ask(1,i)=0;endif dout_2ask(1,i)=d(1,i) ern_2ask=ern_2ask+1; endenddout_2psk=(dout_2psk+1)*0.5;for i=1:dnif dout_2psk(1,i)=d(1,i)

7、 ern_2psk=ern_2psk+1;endendfor i=1:dn/2if Iout(1,i)0if Qout(1,i)0dout_qpsk(1,2*i)=0;dout_qpsk(1,2*i-1)=0;elsedout_qpsk(1,2*i)=0;dout_qpsk(1,2*i-1)=1;endelseif Qout(1,i)0dout_qpsk(1,2*i)=1;dout_qpsk(1,2*i-1)=0;elsedout_qpsk(1,2*i)=1;dout_qpsk(1,2*i-1)=1;endendif dout_qpsk(1,2*i)=d(1,2*i) ern_qpsk=ern

8、_qpsk+1;endif dout_qpsk(1,2*i-1)=d(1,2*i-1) ern_qpsk=ern_qpsk+1;endendenderror_rate_2psk(1,s_n尸ern_2psk/dn/cn;error_rate_2ask(1,s_n尸ern_2ask/dn/cn;error_rate_qpsk(1,s_n尸ern_qpsk/dn/cn;Pbpsk(1,s_n户qfunc(sqrt(10A(snr/10);P2ask(1,s_n户qfunc(sqrt(0.25*10A(snr/10);Pqpsk(1,s_n)=0.5*2*qfunc( sqrt(2*2*10A(en

9、)/10)*(sin(pi/4)A2);s_n=s_n+1;endx=en_min:en_d:en_max;subplot(1,2,1);semilogy(x,error_rate_2psk,o-,x,Pbpsk,*-,x,error_rate_2ask,o-,x,P2ask,*-)；legend(bpsk 仿真值,bpsk 理论值,2ask 仿真值,2ask 理论值) title(2PSK+2ASK 误码率分析);xlabel(Eb/n0 dB);ylabel(error_rate dB);grid on;subplot(1,2,2);semilogy(x,error_rate_qpsk,o

10、-,x,Pqpsk,*-);legend(qpsk 仿真值,qpsk 理论值) title(QPSK误码率分析);xlabel(Eb/n0 dB);ylabel(error_rate dB);grid on;5 .实验结果IV110一 T111I.J. _ . . . . L 一ebp?啮丸值.ii；hpskS 诰值.irI1白2m石k花|我值. 1i11-iii04， 人!*1啼-i11,if赤-：:二si ! - ii11 1二一充.J,.i?i -Ai ida ib li.ah .! 1a) ibib i! iii411 iIt p rir4Iji* * v abi ia B*niia li ji a|