基于蒙特卡罗法2ASK系统抗噪声性能仿真

1、通信原理课程设计报告题目：基于蒙特卡罗法2AS燎统抗噪声性能仿真院系：自动化学院与信息工程学院专业：通信工程班级：学号：姓名：指导教师：职称：2015年12月27日-2015年12月31日通信原理课程设计-基于蒙特卡罗法2AS原统抗噪声性能仿真一、实验要求编写MATLAB的M文件，用该文件的采用包络检测法解调的 2ASK系统的抗噪性能进行1000个符号的蒙特卡罗法仿真，画出误码 率与信噪比之间的关系曲线，其中信噪比的取值为r=0dB、2dB、4dB、 6dB- -20dB,同时画出误码率与信噪比的理论曲线，其中信噪比的取 值为 r=0dB、0.1dB、0.2dB - 20dB。分步实施：1）熟

2、悉2ASK系统调制解调，熟悉蒙特卡洛法；熟悉误码率计 算；2）编写主要程序；3）画出系统仿真误码率曲线的系统理论误码率曲线。通信原理课程设计-基于蒙特卡罗法2AS原统抗噪声性能仿真二、实验原理1、蒙特卡罗思想概述蒙特卡罗方法也称为随机模拟方法，有时也称为随机抽样技术或统计实验 方法。它的基本思想是：为了求解数学、物理、工程技术以及生产管理等方面的 问题，首先建立一个概率模型或随机过程，使它的参数等于问题的解；然后通过对 模型或过程的观察或抽样试验来计算所求参数的统计特征，最后给出所求解的近 似值。而解得精确度可用估计值的标准误差来表示。蒙特卡罗方法可以解决各种类型的问题，但总的来说，视其是否涉

3、及随机过 程的性态和结果，该方法处理的问题可以分为两类：第一类是确定性的数学问题， 首先建立一个与所求解有关的概率模型，使所求的解就是我们所建立模型的概率 分布或数学期望；然后对其进行随机抽样观察，即产生随机变量；最后用其算术平 均值作为所求解的近似估计值。第二类是随机性问题，被考察的元素更多的受到 随机性的影响，一般情况下采用直接模拟方法，即根据实际物理情况的概率法则， 用电子计算机进行抽样试验。在应用蒙特卡罗方法解决实际问题的过程中，大体有如下几个内容：(1)对求解的问题建立简单而又便于实现的概率统计模型，使所求的解恰好 是所建立模型的概率分布或数学期望。(2)根据概率统计模型的特点和计算

4、实践的需要，尽量改进模型，以便减小方差和费用，提高计算效率。(3)建立对随机变量的抽样方法，其中包括建立产生伪随机数的方法和建立 对所遇到的分布产生随机变量的随机抽样方法。(4)给出获得所求解的统计估计值及其方差或标准误差的方法。2、2AS燎统调制解调原理在幅度键控中载波幅度随调制信号而变化，也就是载波的幅度随着数字信号1和0在两个电平之间转换。设信源发出的是二进制符号0、1组成的序列，且假定0符号的出现概率是P, 1符号出现的概率是1-P,则一个二进制的振幅键控信号可以表示成一个单极性矩-2 -通信原理课程设计-基于蒙特卡罗法2AS原统抗噪声性能仿真形脉冲与一个正弦载波脉冲序列与一个正弦型载

5、波的相乘，即：eo(t) ang(t nTs)cos 0t这里g(t)是持续时间为Ts的矩形脉冲，而an为。的概率为P,为1的概率为1-P通常2ASK勺调制有两种方法：1、相乘法4，相乘密卜2仲相乘法2、开关法QJ- NRZ乂出班美法当基带信号A (t)为高电平时，开关电路如图所示，当基带信号 A (t)为 低电平时，开关处于断开状态，二进制振幅键控信号状态为零， 此时二进制振幅 键控信号又常称为通-断键控信号(OOK号)。2ASK的解调系统的基本解调方法也是有两种：非相干解调(包络检波法)和相干解调法(同步检测法)。相应的解调系统如下所示:(1)非相干解调(包络检波法)通信原理课程设计-基于

6、蒙特卡罗法2AS原统抗噪声性能仿真(2)相干解调法(同步检测法)3、2ASK的抗噪声性能通信系统的抗噪声性能是指系统克服加性噪声影响的能力。在数字通信系统中，加性噪声可能使传输码元产生错误。其错误程度一般用误码率来衡量。(1)非相干解调的误码率非相干接收时的误码率为：P 1erfc 6/2 1er/4,其中r A2/2 222为解调器的输入信噪比。当信噪比r1 时,Pe1-rer/4o(2)相干解调的误码率相干接收时的误码率为：Pe erfc J7/2 ,其中r A2/2 2为解调器的 2输入信噪比。当信噪比r1时，上式变成Pe -=Ler/4or三、设计流程利用matlab对2ASK!行仿真

7、，在2ASK调制后对信号加入不同信噪比的 高斯噪声，然后进行解调，计算出误码率。程序流程图如下：通信原理课程设计-基于蒙特卡罗法2AS原统抗噪声性能仿真四、程序运行结果通信原理课程设计-基于蒙特卡罗法2AS原统抗噪声性能仿真结果分析：图中实线是理论上的信噪比与误码率关系曲线，则是进行2ASK调制解调后的仿真分析。由图可见随着信噪比的增大，理论计算与实际仿真得到的 误码率均在下降，但是由于仿真码元数目比较少，误码率只能达到接近10 4。五、实验源程序见附录六、总结与体会2ASK一种最早的数字调制方式，最早用于电报传输，由于其误码率较高， 现在已经比较少使用，但是由于其调制方式简单，其抗噪声性能分

8、析方法具有普 遍意义，对于理解数字调制以及抗噪分析很用帮助，可以作为学习其他调制方式 的基础。通过这次通信原理课程设计实践，我复习了MATLA踹程语言的基本概念、语法、语义和数据类型的使用特点，加深了对课堂所学理论知识的理解，掌 握了运用结构化程序设计的基本思想和方法，更重要的是培养了自己的自学能 力。我用了三天时间，完成了程序的编写、改错，但我立刻发现尽管程序能够正 常运行，部分功能却不完善，甚至不能实现。经过一次又一次调试、修改又修改， 一点一点发现问题并改正，我才真正发现编程远没有想象中的简单。它需要的不 仅是清晰地编程思路、编程技巧，还需要有耐心有毅力，不要放弃。在编程过程 中，我遇到

9、了许多问题，通过查找资料也未能找到原因，每次我想老师请教，老 师总能不厌其烦地一点点讲解。在编程过程中，我与我组成员共同讨论，为对方 查找错误，提示建议，在这个过程中我收获甚多，也培养了自己的合作精神。七、参考文献1樊昌信等编著.通信原理（第5版）.国防工业出版社。2曹志刚等编著.现代通信原理。清华大学出版社3车晴编著。电子系统仿真与 MATLAB北京广播学院出版社4 Izzo L , Tanda M. Weaksignal Diversity Detection in Narrowband Nongaussian Noise J. Information Theory Proceedings

10、, IEEE International Symposium on, 1997, 196现代电子技术5沈振元.通信系统原理.西安电子科技大学出版社通信原理课程设计-基于蒙特卡罗法2AS原统抗噪声性能仿真附录（源程序）主程序：SNRa=0:1:20;%SNRb=0:0,1:20;for i=1:length(SNRa) ps=askmoto(SNRa(i); % wumalv(i)=ps;end;for i=1:length(SNRb)SNR=10A(SNRb(i)/10);%每1dB计算误码率 从120dB蒙特卡罗法仿真信噪比dB转化为数值theo_err_prb(i)=(1/2)*erfc(

11、sqrt(SNR)/2)+(1/2)*exp(-SNR/4);%计算理论值end;semilogy(SNRa,wumalv,p); % hold semilogy(SNRb,theo_err_prb); %仿真结果，用画出理论曲线用蒙特卡罗法进行仿真:functionps=askmoto(snr_in_dB)N=1000;%E=1;%snr=10A(snr_in_dB/10); % sgma=sqrt(E/snr)/2);%n=0;%s0=0; s1=1; for i=1:N,%进行1000个符号的蒙特卡罗法仿真一个信号能量为1将信噪比转化为数值大小计算噪声的标准差初始化各个参数由随机数产生输入的0 1序列 共1000个temp=rand;if(temp1)if(r-1r-0)decis1=1;elsedecis1=0;end;elseif(r0-r)decis1=0;elsedecis1=1;end;elseif(1-rr-0)decis1=0;elsedecis1=1;end;end;if(decis1=dsource1(i), %如果输出信号与输入不同，误码数加一numofsymbolerror=numofsymbolerror+1;end;end;ps=numofsymbolerror/(N); %计算误码率%gngauss 产生均值为