通信工程系统仿真实验报告

通信原理课程设计
实验报告
专业：通信工程
届别：07 B班
学号：0715232022
姓名：吴林桂
指导老师：陈东华
数字通信系统设计
一、 实验要求：
信源书记先经过平方根升余弦基带成型滤波，成型滤波器参数自选，再经BPSK ，QPSK 或QAM 调制（调制方式任选），发射信号经AWGN 信道后解调匹配滤波后接收，信道编码可选（不做硬性要求），要求给出基带成型前后的时域波形和眼图，画出接收端匹配滤波后时域型号的波形，并在时间轴标出最佳采样点时刻。

对传输系统进行误码率分析。

二、系统框图
三、实验原理：
QAM 调制原理：在通信传渝领域中，为了使有限的带宽有更高的信息传输速率，负载更多的用户必须采用先进的调制技术，提高频谱利用率。

QAM 就是一种频率利用率很高的调制技术。

t B t A t Y m m 00sin cos )(ωω+= 0≤t ≤Tb
式中 Tb 为码元宽度t 0cos ω为 同相信号或者I 信号；
t 0s i n ω 为正交信号或者Q 信号；
m m B A ,为分别为载波t 0cos ω,t 0sin ω的离散振幅；
m 为
m A 和m B 的电平数，取值1 , 2 , . . . , M 。

m A = Dm*A ；m B = Em*A ；
式中A 是固定的振幅，与信号的平均功率有关，（dm ，em ）表示调制信号矢量点在信号空
间上的坐标，有输入数据决定。

m A 和m B 确定QAM 信号在信号空间的坐标点。

称这种抑制载波的双边带调制方式为
正交幅度调制。

图3.3.2 正交调幅法原理图 Pav=（A*A/M ）*∑(dm*dm+em*em) m=(1,M)
QAM 信号的解调可以采用相干解调,其原理图如图3.3.5所示。

图3.3.5 QAM 相干解调原理图
四、设计方案：
(1)、生成一个随机二进制信号
(2)、二进制信号经过卷积编码后再产生格雷码映射的星座图 (3)、二进制转换成十进制后的信号 (4)、对该信号进行16-QAM 调制
(5)、通过升余弦脉冲成形滤波器滤波，同时产生传输信号 (6)、增加加性高斯白噪声，通过匹配滤波器对接受的信号滤波 (7)、对该信号进行16-QAM 解调
五、实验内容跟实验结果：
本方案是在“升余弦脉冲成形滤波器以及眼图”的示例的基础上修改得到的。

要在编辑窗口查看原始代码，可在MATLAB 命令窗口中敲入以下命令行 edit commdoc_rrc 要查看本示例的完整代码M 文件，可在MATLAB 命令窗口中敲入edit commdoc_code 。

1、生成一个随机二进制信号，用randint 函数生成随机二进制信号。

显示显示前60个随机比特
01020
30
405060
Random Bits
Number of Bits
B i n a r y V a l u e
2、二进制信号经过卷积编码后再产生格雷码映射的星座图
poly2trellis 命令定义了表示卷积码的网格图，而convec 函数可用它来编码二进制数据向量x 。

poly2trellis 命令的两个输入参数分别是卷积码的约束长度和生成多项式。

-5
-3-1135
-5-3
-1
1
3
5
Q u a d r a t u r e
In-Phase
Scatter plot
3、二进制转换成十进制后的信号前35位传播符号，对编码信号进行比特至符号映射. 比特至符号映射所处理的对象必须是编码信号，而不是原始的未编码信号。

将原始代码比特至符号映射部分中的xsym 的定义替换为：
5
10
152025
30
35
Random Symbols
Number of Symbols
I n t e g e r V a l u e 0..15
4、调制后信号的眼图，通过eyediagram 产生眼图
-0.5
00.5
-3-2-1012
3Time
A m p l i t u d e
Eye Diagram for In-Phase Signal
-0.5
00.5
-3-2-1012
3Time
A m p l i t u d e
Eye Diagram for Quadrature Signal
5、RRC 滤波器脉冲响应图
利用rcosine 函数来设计平方根升余弦滤波器对调制信号进行滤波。

5
10
15
2025
30
35
40
-0.1
Samples
A m p l i t u d e
Impulse Response
6、调制后的发射信号经过RRC 滤波器前后波形图 用平方根升余弦滤波器对接收信号进行滤波，
20
40
6080100
120
Samples
A m p l i t u d e
Transmitted signal after Tx Filter - Real
20
40
6080
100
120
Samples
A m p l i t u d e
Transmitted signal after Tx Filter - Imag
7、收发信号经过滤波器前后波形图比较
信道：定义AWGN 通道的参数：
EbNo = 50; snr = EbNo + 10*log10(k) - 10*log10(nsamp);
发射信号经过AWAGN 通道传输，加入噪声后ynoisy = awgn(ytx,snr,'measured') 用平方根升余弦滤波器对接收信号进行滤波，程序中 yrx = rcosflt(ynoisy,1,nsamp,'Fs/filter',rrcfilter); yrx = downsample(yrx,nsamp); % 下采样. yrx = yrx(2*delay+1:end-2*delay); % 考虑延时.
上述命令应用与传输端一样的平方根升余弦滤波器进行滤波，然后将结果进行nsamp 因子的下采样。

最后一条命令除去下采样信号中的开始及最后的2*delay 个符号，这样做的目的是为了消除两次滤波的累积延时。

现在解调器的输入yrx 和调制器的输出y 具有相同的长度。

在示例中的比较误比特率部分，要比较的两个向量具有相同长度的条件是相当重要的。

01020304050607080-4-2024
102030
4050607080
-4-2024Samples
A m p l i
t u d e
8误码率分析 BER-SNR 曲线分析
10
10
10
-5
10
SNR/dB
B E R
图中，蓝色曲线为理论误码率曲线，红色为实际值。

对M电平的QAM系统而言，其差错概率：
PC=(1-P M)2
其中P M是在这个等效QAM系统的每个正交信号中具有一半平均功率的M 电平PAM系统的差错概率。

通过对M电平PAM差错率适当修正后可得：
因此，随着SNR的增大，误码率减小，这与图中反映的规律一致。

对于实际BER-SNR曲线，由于传输特性的不理想以及加性噪声的影响，随信噪比增大，误码率减小的速率没有理论值大，因此在实际中要选择适当的信噪比进行再进行传输。

图中，蓝色曲线为理论误码率曲线，红色为实际值。

对M电平的QAM系统而言，其差错概率：PC=(1-P M)2
其中P M是在这个等效QAM系统的每个正交信号中具有一半平均功率的M 电平PAM系统的差错概率。

通过对M电平PAM差错率适当修正后可得：
因此，随着SNR的增大，误码率减小，这与图中反映的规律一致。

对于实际BER-SNR曲线，由于传输特性的不理想以及加性噪声的影响，随信噪比增大，误码率减小的速率没有理论值大，因此在实际中要选择适当的信噪比进行再进行传输。

numErrors_with_code = 0
bitError_with_code = 0
ber_theory = 0.0168
五、实验心得
通过这次实验，受益匪浅啊，MATLAB是大一时候学的，重新打开软件的时候，都忘的差不多了，不过多用几次，多查查书本，很多知识又很快的接收了，大大提高了对软件的动手能力，它也是对我毅力和意志力的一个重要考验，对于实验，我觉得，首先要弄好原理啊，懂得大体的设计思路，其次仿真过程也是一个考验耐人耐心的过程，不能有丝毫的马虎，对仿真调试也是一步一步的来，不能急躁。

当遇到问题时要上网找找或者多问问比较有能力的同学，耐心细心的检查错误。

参考网站：
/?_c11_BlogPart_pagedir=Next&_c11_BlogPart_handle=cns!5B 991F05B9062207!1023&_c11_BlogPart_BlogPart=blogview&_c=BlogPart
/content/10/0521/08/1414038_28675037.shtml
/viewthread.php?tid=50546&extra=&page=1。