MATLAB通信系统仿真
基于Matlab的16QAM通信系统的设计与仿真.
淮海工学院课程设计报告书课程名称：通信系统的计算机仿真设计题目：16QAM通信系统性能分析与MATLAB仿真系（院）：电子工程学院学期：2013-2014-2专业班级：姓名：学号：基于Matlab的16QAM通信系统的设计与仿真1绪论1.1 研究背景与研究意义应用MATLAB的编程方法和功能模块可以搭建各种仿真系统，还可以应用丰富的时间域、频率域、相位域的仿真测量仪器。
许多新一代通信系统的系统级仿真程序出现在MATLAB软件的演示实例中，这使得学习的效率大为提高，对技术与系统的理解已经从概念深入到电路方案和选取层面。
Simulink是Mathworks公司推出的基于Matlab平台的著名仿真环境。
Simulink作为一种专业和功能强大且操作简单的仿真工具，目前已被越来越多的工程技术人员所青睐，它搭建积木式的建模仿真方式既简单又直观，而且已经在各个领域得到了广泛的应用。
QAM（Quadrature Amplitude Modulation）：正交振幅调制。
正交振幅调制，这是近年来被国际上移动通信技术专家十分重视的一种信号调制方式。
QAM是数字信号的一种调制方式，在调制过程中，同时以载波信号的幅度和相位来代表不同的数字比特编码，把多进制与正交载波技术结合起来，进一步提高频带利用率。
正交调幅是一种将两种调幅信号汇合到一个信道的方法，因此会双倍扩展有效带宽。
正交调幅被用于脉冲调幅，特别是在无线网络应用。
1.2 课程设计的目的和任务随着现代通信技术的发展，特别是移动通信技术高速发展，频带利用率问题越来越被人们关注。
在频谱资源非常有限的今天，传统通信系统的容量已经不能满足当前用户的要求。
正交幅度调制QAM(Quadrature Amplitude Modulation)以其高频谱利用率、高功率谱密度等优势，成为宽带无线接入和无线视频通信的重要技术方案。
首先介绍了QAM调制解调原理，提出了一种基于MATLAB的16QAM 系统调制解调方案，包括串并转换，2-4电平转换，抽样判决，4-2电平转换和并串转换子系统的设计，对16QAM的星座图和调制解调进行了仿真，并对系统性能进行了分析，进而证明16QAM调制技术的优越性。
基于MATLAB的MIMO-OFDM通信系统的仿真
基于MATLAB的MIMO-OFDM通信系统的仿真0 引言5G技术的逐步普及，使得我们对海量数据的存储交换，以及数据传输速率、质量提出了更高的要求。
信号的准确传播显得越发重要，随之而来的是对信道模型稳定性、抗噪声性能以及低误码率的要求。
本次研究通过构建结合空间分集和空间复用技术的MIMO信道，引入OFDM 技术搭建MIMO-OFDM 系统，在添加保护间隔的基础上探究其在降低误码率以及稳定性等方面的优异性能。
1 概述正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）技术通过将信道分成数个互相正交的子信道，再将高速传输的数据信号转换成并行的低速子数据流进行传输。
该技术充分利用信道的宽度从而大幅度提升频谱效率达到节省频谱资源的目的。
作为多载波调制技术之一的OFDM 技术目前已经在4G 中得到了广泛的应用，5G 技术作为新一代的无线通信技术，对其提出了更高的信道分布和抗干扰要求。
多输入多输出（Multi Input Multi Output,MIMO）技术通过在发射端口的发射机和接收端口的接收机处设计不同数量的天线在不增加频谱资源的基础上通过并行传输提升信道容量和传输空间。
常见的单天线发射和接收信号传输系统容量小、效率低且若出现任意码间干扰，整条链路都会被舍弃。
为了改善和提高系统性能，有学者提出了天线分集以及大规模集成天线的想法。
IEEE 806 16 系列是以MIMO-OFDM 为核心，其目前在欧洲的数字音频广播，北美洲的高速无线局域网系统等快速通信中得到了广泛应用。
多媒体和数据是现代通信的主要业务，所以快速化、智能化、准确化是市场向我们提出的高要求。
随着第五代移动通信5G 技术的快速发展，MIM-OFDM 技术已经开始得到更广泛的应用。
本次研究的MIMO-OFDM 系统模型是5G的关键技术，所以对其深入分析和学习，对于当下无线接入技术的发展有着重要的意义。
(完整版)基于matlab的通信系统仿真毕业论文
创新实践报告报告题目：基于matlab的通信系统仿真学院名称：信息工程学院*名：***班级学号：***师：**二O一四年十月十五日目录一、引言 (3)二、仿真分析与测试 (4)2.1 随机信号的生成 (4)2.2信道编译码 (4)2.2.1 卷积码的原理 (4)2.2.2 译码原理 (5)2.3 调制与解调 (5)2.3.1 BPSK的调制原理 (5)2.3.2 BPSK解调原理 (6)2.3.3 QPSK调制与解调 (7)2.4信道 (8)2.4.1 加性高斯白噪声信道 (8)2.4.2 瑞利信道 (8)2.5多径合并 (8)2.5.1 MRC方式 (8)2.5.2 EGC方式 (9)2.6采样判决 (9)2.7理论值与仿真结果的对比 (9)三、系统仿真分析 (11)3.1有信道编码和无信道编码的的性能比较 (11)3.1.1信道编码的仿真 (11)3.1.2有信道编码和无信道编码的比较 (12)3.2 BPSK与QPSK调制方式对通信系统性能的比较 (13)3.2.1调制过程的仿真 (13)3.2.2不同调制方式的误码率分析 (14)3.3高斯信道和瑞利衰落信道下的比较 (15)3.3.1信道加噪仿真 (15)3.3.2不同信道下的误码分析 (15)3.4不同合并方式下的对比 (16)3.4.1 MRC不同信噪比下的误码分析 (16)3.4.2 EGC不同信噪比下的误码分析 (16)3.4.3 MRC、EGC分别在2根、4根天线下的对比 (17)3.5理论数据与仿真数据的区别 (17)四、设计小结 (19)参考文献 (20)一、引言现代社会发展要求通信系统功能越来越强，性能越来越高，构成越来越复杂；另一方面，要求通信系统技术研究和产品开发缩短周期，降低成本，提高水平。
这样尖锐对立的两个方面的要求，只有通过使用强大的计算机辅助分析设计技术和工具才能实现。
在这种迫切的需求之下，MATLAB应运而生。
使用MATLAB进行通信系统设计和仿真
使用MATLAB进行通信系统设计和仿真引言：通信系统在现代社会中扮演着至关重要的角色，使人们能够传递信息和数据。
为了确保通信系统的可靠性和效率，使用计算工具进行系统设计和仿真是至关重要的。
在本篇文章中，我们将讨论使用MATLAB这一强大的工具来进行通信系统的设计和仿真。
一、通信系统的基本原理通信系统由多个组件组成，包括发射机、传输媒介和接收机。
发射机负责将输入信号转换为适合传输的信号，并将其发送到传输媒介上。
传输媒介将信号传输到接收机，接收机负责还原信号以供使用。
二、MATLAB在设计通信系统中的应用1. 信号生成与调制使用MATLAB，可以轻松生成各种信号，包括正弦波、方波、脉冲信号等。
此外，还可以进行调制，例如将低频信号调制到高频载波上，以实现更高的传输效率。
2. 信号传输与路径损耗建模MATLAB提供了各种工具和函数，可以模拟信号在传输媒介上的传播过程。
通过加入路径损耗模型和噪声模型，可以更准确地模拟实际通信环境中的传输过程。
这些模拟结果可以帮助我们评估和优化通信系统的性能。
3. 调制解调与信道编码MATLAB提供了用于调制解调和信道编码的函数和工具箱。
通过选择适当的调制方式和编码方案，可以提高信号传输的可靠性和容错能力。
通过使用MATLAB进行仿真，我们可以评估不同方案的性能，从而选择出最优的设计。
4. 多天线技术与信道建模多天线技术可显著提高通信系统的容量和性能。
MATLAB提供了用于多天线系统仿真的工具箱，其中包括多天线信道建模、空分复用和波束成形等功能。
这些工具可以帮助我们评估多天线系统在不同场景下的性能，并优化系统设计。
5. 频谱分析与功率谱密度估计频谱分析是评估通信系统性能的重要方法之一。
MATLAB提供了各种频谱分析函数和工具，可以对信号进行频谱分析，并计算功率谱密度估计。
这些结果可以帮助我们了解系统的频率分布特性，并进行性能优化。
6. 误码率分析与性能评估对于数字通信系统而言，误码率是一个重要的性能指标。
数字通信系统matlab仿真
课程设计报告题目：基于MATLAB的通信系统仿真———信道编码对通信系统性能的影响专业：通信工程姓名：XXX学号：0730xxxx基于MATLAB 的通信系统仿真———信道编码对通信系统性能的影响 摘要：简述信道编码理论，详细说明分组码的编译原理、实现方法及检错纠错能力，用MATLAB 仿真有无信道编码条件下对通信系统性能的影响及信道编码在不同信道下对通信系统性能的影响，如AWGN 信道和深衰落信道。
关键词：信道编码、分组码、MATLAB 仿真、性能一、引言提高信息传输的有效性和可靠性始终是通信技术所追求的目标，而信道编码能够显著的提升信息传输的可靠性。
1948年,信息论的奠基人C.E.Shannon 在他的开创性论文“通信的数学理论”中,提出了著名的有噪信道编码定理.他指出：对任何信道,只要信息传输速率R 不大于信道容量C, 就一定存在这样的编码方法：在采用最大似然译码时,其误码率可以任意小.该定理在理论上给出了对给定信道通过编码所能达到的编码增益的上限,并指出了为达到理论极限应采用的译码方法.在信道编码定理中,香农提出了实现最佳编码的三个基本条件 ：(1 )采用随机编译码方式 ; (2 )编码长度Ｌ→∞ , 即分组的码组长度无限 ; (3)译码采用最佳的最大似然译码算法。
【1】二、信道编码理论1、信道编码的目的在数字通信系统中由于信道内存在加性噪声及信道传输特性不理想等容易造成码间串扰同时多用户干扰、多径传播和功率限制等也导致错误译码。
为了确保系统的误比特率指标通常采用信道编码。
信道编码是为了保证信息传输的可靠性、提高传输质量而设计的一种编码。
它是在信息码中增加一定数量的多余码元，使码字具有一定的抗干扰能力。
2、信道编码的实质信道编码的实质就是在信息码中增加一定数量的多余码元（称为监督码元），使它们满足一定的约束关系，这样由信息码元和监督码元共同组成一个由信道传输的码字。
举例而言，欲传输k 位信息，经过编码得到长为n(n>k)的码字，则增加了 n - k = r 位多余码元，我们定义 R = k / n 为编码效率。
跳频通信系统的matlab仿真
跳频通信系统仿真课程设计报告指导老师王秀红班级1002403学号100240330姓名张敏目录摘要 ................................................................................................................ 错误！未定义书签。
关键词：......................................................................................................... 错误！未定义书签。
跳频扩频原理 (3)跳频扩频仿真系统框图 (3)仿真要求 (4)理想信道系统各处波形 (4)高斯白噪声下的系统的信噪比-误码率性能 (8)多径+高斯白噪声下的系统的信噪比-误码率性能 (9)多径+高斯白噪声+单频干扰系统信噪比-误码率性能 (8)结论 (9)部分程序 (9)跳频扩频原理跳频（FH-Frequency Hopping），是用一定码序列进行选择的多频率频移键控。
也就是说，用扩频码序列去进行频移键控调制，使载波频率不断地跳变，所以称为跳频。
从时域上来看，跳频信号是一个多频率的频移键控信号；从频域上来看，跳频信号的频谱是一个在很宽频带上不等间隔随机跳变的。
信息数据通过波形变换（信息调制）后，进入载波调制。
载波由伪随机序列（跳频序列）控制可变频率合成器产生，频率则随着跳频序列的序列值改变而改变。
跳频信号经射频滤波器发射后，被接收机接收。
接收机首先从发送来的跳频信号中提取跳频同步信号，使本机伪随机序列控制的频率跳变与接收到的跳频信号同步，输出同步的本地载波，使载波解调即扩频解调获得携带有信息的中频信号，从而得到发射机送来的信息。
与定频通信相比，跳频通信比较隐蔽也比较难以被截获。
只要对方不清楚载频跳变的规律，就很难截获我方的通信内容。
MatlabSimulink通信系统设计与仿真
课程设计报告目录一、课程设计内容及要求....................................... 错误!未定义书签。
(一)设计内容............................................. 错误!未定义书签。
(二)设计要求............................................. 错误!未定义书签。
二、系统原理介绍................................................... 错误!未定义书签。
(一)系统组成结构框图............................. 错误!未定义书签。
(二)各模块原理......................................... 错误!未定义书签。
1.信源模块............................................. 错误!未定义书签。
2.信源编码模块..................................... 错误!未定义书签。
3.QPSK调制模块 ................................. 错误!未定义书签。
4.信道模块............................................. 错误!未定义书签。
5.QPSK解调模块 ................................. 错误!未定义书签。
6.误码率模块......................................... 错误!未定义书签。
三、系统方案设计................................................... 错误!未定义书签。
(一)方案论证............................................. 错误!未定义书签。
基于Matlab 下的通信系统仿真
IX
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2.程序或仿真模型 2.1 设计思想（流程图）
上图中，假如连续时间信号是一个带限信号，其频率是 - m ~ m ，抽样脉冲为理想单位 冲激串，其数学表达式为、
由图可见，模拟信号 X(t)经抽样后，得到已知抽样信号 Xs(t);
X
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中包含的有效内容，也即信息(Information) 。消息是具体的、表面的，而信息是抽象的、 本质的，且消息中包含的信息的多少可以用信息量来度量。 通信系统就是传递信息所需
要的一切技术设备和传输媒质的总和，包括信息源、发送设备、信道、接收设备和信宿(受 信者) ，它的一般模型如图 3-1。
1 模拟通信系统模型和数字通信系统模型 1.1 模拟通信系统模型 在模拟通信系统中，信源（信息源，也称发终端）的作用是把
I
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上述的实际抽样过程中，很容易用简单的数学公式来描述，设连续时间信号用 X(t)表示，抽 样周期为 Ts ，抽样频率为 Ws ，则以抽样信号的数学表达式为
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Matlab 原理
设计项目
基于 Matlab 下的通信系统仿真（信号的抽样） 基于 Simulink 下的通信系统仿真（信号的抽样）
姓名：许美茹 学号：1467119128 学院：信工院通信一班
II
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号称为模拟信号。在用户线上传输模拟信号的通信方式称为“模拟通信”。 数字信号与模拟信号不同，它是一种离散的、脉冲有无的组合形式，是负载数字信息的信 号。电报信号就属于数字信号。现在最常见的数字信号是幅度取值只有两种(用 0 和 1 代表) 的波形，称为“二进制信号”。“数字通信”是指用数字信号作为载体来传输信息，或者用数字 信号对载波进行数字调制后再传输的通信方式。 数字通信与模拟通信相比具有明显的优 点：首先是抗干扰能力强。数字通信中的信息是包含在脉冲的有无之中的，只要噪声绝对 值不超过某一门限值，接收端便可判别脉冲的有无，以保证通信的可靠性。其次是远距离 传输仍能保证质量。因为数字通信是采用再生中继方式，能够消除噪音，再生的数字信号 和原来的数字信号一样，可继续传输下去，这样通信质量便不受距离的影响，可高质量地 进行远距离通信。此外，它还便于采用大规模集成电路，便于实现加密处理，便于实现通 信网的计算机管理等优点。 实现数字通信，必须使发送端发出的模拟信号变为数字信号， 这个过程称为“模数变换”。模拟信号数字化最基本的方法有三个过程，第一步是“抽样”，就 是对连续的模拟信号进行离散化处理，通常是以相等的时间间隔来抽取模拟信号的样值。 第二步是“量化”，将模拟信号样值变换到最接近的数字值。因抽样后的样值在时间上虽是离 散的，但在幅度上仍是连续的，量化过程就是把幅度上连续的抽样也变为离散的。第三步 是“编码”，就是把量化后的样值信号用一组二进制数字代码来表示，最终完成模拟信号的数 字化。数字信号送入数字网进行传输。接收端则是一个还原过程，把收到的数字信号变为 模拟信号，即“数据摸变换”，从而再现声音或图像。 如果发送端发出的信号本来就是数字 信号，则用不着进行模数变换过程，数字信号可直接进入数字网进行传输。 区别在于调
MATLAB通信系统仿真实验报告
MATLAB通信系统仿真实验报告（2014－2015 学年第2 学期）实验一、MATLAB的基本使用与数学运算目的：学习MATLAB的基本操作，实现简单的数学运算程序。
内容：1、要求在闭区间[0，2π]上产生具有10个等间距采样点的一维数组。
试用两种不同的指令实现。
2、用M文件建立大矩阵x：[0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.91.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.92.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.93.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9]3、已知A=[5,6;7,8],B=[9,10;11,12],用MATLAB分别计算A+B、A*B、A.B、A^3、A.^3、A/B、A\B。
4、任意建立矩阵A,然后找出在[10，20]区间的元素位置。
程序代码及运行结果：1.(1)程序代码：方法1: a = 0:2*pi/10:2*pi方法2: a1 = inspace(0,2*pi,10)(2)运行结果如图1-1所示：图 1- 12.（1）程序代码：x=[0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9;1.1,1.2,1.3,1.4,1.5,1.6,1.7,1.8,1.9;2.1,2.2,2.3,2.4,2.5,2.6,2.7,2.8,2.9;3.1,3.2,3.3,3.4,3.5,3.6,3.7,3.8,3.9]运行结果如图1-2所示：图 1-23.(1）程序代码：A=[5,6;7,8];B=[9,10;11,12];C=A+BD=A*BE=A.*BF=A^3G=A.^3H=A/BI=A\B(2)运行结果：C =14 1618 20D =111 122151 166E =45 6077 96F =881 10261197 1394G =125 216343 512H =3.0000 -2.00002.0000 -1.0000I =-3.0000 -4.00004.00005.00004.(1）程序代码：>>A=[4,15,-45,10,6;56,0,17,-45,0] B=find(A>=10&A<=20)(2)运行结果:A=4 15 -45 10 656 0 17 -45 0B=367总结:通过本次实验学习MATLAB的基本操作，实现简单的数学运算程序。
MATLAB通信系统仿真实验报告
MATLAB通信系统仿真实验报告实验一、MATLAB的基本使用与数学运算目的：学习MATLAB的基本操作，实现简单的数学运算程序。
内容：1-1 要求在闭区间[0，2π]上产生具有10个等间距采样点的一维数组。
试用两种不同的指令实现。
运行代码：x=[0:2*pi/9:2*pi]运行结果：1-2 用M文件建立大矩阵xx=[ 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.91.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.92.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.93.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9]代码：x=[ 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.91.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.92.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.93.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9]m_mat运行结果：1-3已知A=[5，6;7，8]，B=[9，10;11,12]，试用MATLAB分别计算A+B,A*B,A.*B,A^3，A.^3，A/B,A\B.代码：A=[5 6;7 8] B=[9 10;11 12] x1=A+B X2=A-B X3=A*B X4=A.*B X5=A^3 X6=A.^3 X7=A/B X8=A\B运行结果：1-4任意建立矩阵A，然后找出在[10,20]区间的元素位置。
程序代码及运行结果：代码：A=[12 52 22 14 17;11 10 24 03 0;55 23 15 86 5 ] c=A>=10&A<=20运行结果：1-5 总结：实验过程中，因为对软件太过生疏遇到了些许困难，不过最后通过查书与同学交流都解决了。
例如第二题中，将文件保存在了D盘，而导致频频出错，最后发现必须保存在MATLAB文件之下才可以。
基于MATLAB的模拟通信系统的仿真与实现
• 139•针对通信原理课程的教学特点和传统实验教学存在的问题，讨论了将Matlab软件引入到通信原理课程教学的必要性。
以模拟调制系统为例，利用Matlab的工具箱和Simulink界面对通信系统进行可视化教学，并给出了仿真结果。
实践证明，不仅在课堂教学中以更加直观的方式进行讲解，而且补充和完善传统实验的不足，提高学生学习积极性，教学效果得到较大提升。
随着5G通信的到来，通信技术在人们日常生活中是无处不在，现代通信技术取得了显著进展。
通信原理作为高校通信工程和电子信息等本科专业课程体系中重要的专业基础课，系统阐述了模拟和数字通信系统的基本概念、基本原理和基本分析方法，为学生学习后续课程储备专业素养（王海华，Matlab/Simulink仿真在“通信原理”教学中的应用研究：湖北理工学院学报，2015）。
然而这门课程理论内容丰富，系统模型抽象，数学公式多，推理过程繁琐，学生普遍感到枯燥难懂，抓不住重点，学习吃力，不能顺利学好本课程（基于Matlab_Simulink的通信原理虚拟仿真实验教学方法研究：现代电子技术，2015；邵玉斌，Matlab/Simulink通信系统建模与仿真实例分析：清华大学出版社，2008）。
为此，在教学过程中引入Matlab仿真技术，理论联系实践开展教学工作，通过simulink界面搭建系统模型，调整参数，观察通信系统性能，激发学生的学习积极性，提升教学质量，实现良好的教学模式。
1 Matlab软件介绍Matlab在工程数值运算和系统仿真方面具有强大的功能，主要包括数值分析、仿真建模、系统控制和优化等功能（牛磊，赵正平，郭博，Matlab仿真在通信原理教学中的应用：阜阳师范学院学报，2014）。
在Matlab的Communication Toolbox（通信工具箱）中提供了许多仿真函数和模块，用于对通信系统进行仿真和分析。
Simulink平台是Matlab中一种可视化仿真工具，提供了建立模型方框图的图形用户界面（GUI），可以将图形化的系统模块连接起来，从而建立直观、功能丰富的动态系统模型（黄琳，曹杉杉，熊旭辉.基于Matlab的通信原理实验课程设计：湖北师范大学学报，2017）。
MATLAB课件·第4章 通信系统的建模与仿真
B 这种典型的情况，带通采样定理所规定的采
样频率近似等于下界 2 B 。 对整个通信系统进行仿真开发时，选择对系统合适的采样频率是要做的一个基本决 定。除考虑上述信号带宽外，有许多因素影响所需的系统采样频率。具有反馈的系统、非 线性系统、多径信道等会导致更高的采样频率要求。对于无反馈的线性系统，必需的采样 频率可由可接受的混叠误差决定的，而这又有赖于发送滤波器成形脉冲的功率谱密度。成 形脉冲是假定时域有限的，因此不可能是带宽有限的，因而会产生在实际中不可能消除混 叠误差。为仿真选择合适的采样频率的一个策略就是在混叠误差和仿真时间之间达成一个 可以接受的折衷。目标是选择一个采样频率，使得混叠误差相对于仿真所考察的系统性能 的降低是可以忽略的。 有些要仿真的系统（如扩频通信系统）包含两个或多个不同信号带宽的子系统。扩频 通信系统同时包括窄带信号和宽带信号。如果使用单一的采样频率，那么这个采样频率必 须与宽带波形相适应，而用宽带信号所需的采样率对窄带信号进行采样，将导致仿真的时 间过大和效率降低。一般最有效的方法是对每个过程用它的奈奎斯特速率采样，对整个系 统而言采用多速率采样。系统中出现两个不同带宽时，可采用两个采样率：在窄带到宽带 的分界处提高采样频率（上采样），而在宽带到窄带的分界处降低采样频率（下采样）。 采样频率的提高是通过对在原始样点之间内插新的样点来完成；采样频率的降低是通过从 原样点每多个样点抽取一个来实现。 采样点的值在计算机中是用有限长的码字来量化，所以在仿真中都会出现量化误差。 计算机处理表示数字的方式可以分为定点和浮点两类。当用定点数表示时，字长每增加一 个比特，量化的信噪比增加 6dB 。在通用计算机上采用浮点数表示进行仿真操作时，由量 化导致的量化误差通常可以忽略不计。然而，这种噪声永远不会为零，在噪声累积的情况 过多时可能会严重地降低仿真结果的精度。 3. 信道编码器和译码器 信道编码器对数码流进行相应的处理，使系统具有一定的纠错能力和抗干扰能力。信 道编码的处理技术有差错控制码、交织编码器等。差错控制码有线性差错控制码（汉明 码、线性循环码等）、Reed-Solomon 码、卷积码、Turbo 码、LDPC 码等。信道译码器完 成信道编码的译码。交织编码技术可离散化并纠正信号衰落引起的突发性差错，改善信道
计算机仿真-Matlab通信系统链路级仿真
常用统计信号处理函数
BUPT Information Theory & Technology Education & Research Center
• xcov与其类似
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BUPT Information Theory & Technology Education & Research Center
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BUPT Information Theory & Technology Education & Research Center
常用变换函数
• ifft函数的使用方法与fft非常类似。 • 注意fft和ifft函数对于输出功率的影响。 • fft函数之后总功率为fft之前的N倍，ifft之 后总功率则减小到原来的1/N。
Re f c ( t ) jf s ( t ) cos c t j sin c t f c ( t )cos c t f s ( t )sin c t
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BUPT Information Theory & Technology Education & Research Center
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BUPT Information Theory & Technology Education & Research Center
常用变换函数
• fft函数当输入参数个数为1，且为一个向量时 ，执行该向量的DFT计算 • 当输入参数为一个矩阵时，计算每列的DFT。
• • • • • • • • • t = (0:1/100:10-1/100); x = sin(2*pi*15*t) + sin(2*pi*40*t); y = fft(x); % Compute DFT of x m = abs(y); p = unwrap(angle(y)); f = (0:length(y)-1)*99/length(y); % Frequency vector plot(f,m); title('Magnitude'); set(gca,'XTick',[15 40 60 85]); figure; plot(f,p*180/pi); title('Phase'); set(gca,'XTick',[15 40 60 85]);
matlab通信原理仿真教程
matlab通信原理仿真教程
Matlab通信原理仿真教程如下：
1. 导入Simulink和Communications Toolbox。
Simulink是MATLAB的一个扩展，用于建模、仿真和分析动态系统。
Communications Toolbox
是用于通信系统仿真的附加工具箱。
2. 创建通信系统模型。
在Simulink中，可以使用各种模块来创建通信系统
模型，例如信号源、调制器、解调器、信道和噪声源等。
3. 配置模块参数。
根据所需的通信系统参数，配置各个模块的参数。
例如，在调制器模块中，可以选择所需的调制类型（如QPSK、QAM等），并设
置相应的参数。
4. 运行仿真。
在Simulink中，可以使用“开始仿真”按钮来运行仿真。
Simulink将自动进行系统建模和仿真，并显示结果。
5. 分析仿真结果。
使用MATLAB中的各种工具和分析函数来处理仿真结果，例如频谱分析、误码率计算等。
以上是Matlab通信原理仿真教程的基本步骤，具体实现过程可能会因不同的通信系统和仿真需求而有所不同。
建议参考Matlab官方文档和相关教程进行学习。
基于MATLAB的扩频通信仿真
基于MATLAB的扩频通信仿真基于MATLAB的扩频通信仿真11.仿真原理扩展频谱通信具有很强的抗⼲扰性，其多址能⼒、保密、抗多径等功能也倍受⼈们的关注，被⼴泛的应⽤于军事通信和民⽤通信中。
扩频技术，将信号扩展到很宽的频谱上，在接收端对扩频信号进⾏相关处理即带宽压缩，恢复成窄带信号。
对⼲扰信号⽽⾔，由于与扩频信号不相关，则被扩展到⼀个很宽的频带上，使之进⼊信号通频带内的⼲扰功率⼤⼤的降低，具有很强的对抗能⼒。
MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要⾯对科学计算、可视化以及交互式程序设计的⾼科技计算环境。
它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及⾮线性动态系统的建模和仿真等诸多强⼤功能集成在⼀个易于使⽤的视窗环境中，为科学研究、⼯程设计以及必须进⾏有效数值计算的众多科学领域提供了⼀种全⾯的解决⽅案，并在很⼤程度上摆脱了传统⾮交互式程序设计语⾔（如C、Fortran）的编辑模式。
使⽤MATLAB进⾏通信仿真有两种⽅式，分别是使⽤m⽂件编写程序和⽤SIMULINK进⾏可视化建模。
长期以来,⼈们总是想法使信号所占频谱尽量的窄,以充分利⽤⼗分宝贵的频谱资源。
为什么要⽤这样宽频带的信号来传送信息呢? 简单的回答就是主要为了通信的安全可靠。
扩频通信的基本特点是传输信号所占⽤的频带宽度(W )远⼤于原始信息本⾝实际所需的最⼩(有效)带宽(DF) ,其⽐值称为处理增益G p:G p =W /△F (1)众所周知,任何信息的有效传输都需要⼀定的频率宽度,如话⾳为1. 7kHz～3. 1kHz,电视图像则宽到数兆赫。
为了充分利⽤有限的频率资源,增加通路数⽬,⼈们⼴泛选择不同调制⽅式,采⽤宽频信道(同轴电缆、微波和光纤等) ,和压缩频带等措施,同时⼒求使传输的媒介中传输的信号占⽤尽量窄的带宽。
因现今使⽤的电话、⼴播系统中,⽆论是采⽤调幅、调频或脉冲编码调制制式, G p值⼀般都在⼗多倍范围内,统称为“窄带通信”。
基于MATLAB的MIMO通信系统仿真
其中卷积码的解码深度设为8
调制
在进行编写的进程中，最初没有想到挪用Matlab已经封装好了的QPSK的调制函数而是自己编写了一个函数，先进行了仿真。
先进行了符号映射。
加入噪声，因为输入的是复信息，因此加入的噪声为复噪声
以下图为QPSK系统调制图。
AWGN信道
加性高斯白噪声AWGN(Additive White Gaussian Noise)是最大体的噪声与干扰模型。
加性噪声：叠加在信号上的一种噪声，通常记为n(t)，而且不管有无信号，噪声n(t)都是始终存在的。因此通常称它为加性噪声或加性干扰。
白噪声：噪声的功率谱密度在所有的频率上均为一常数，那么称如此的噪声为白噪声。若是白噪声取值的概率散布服从高斯散布，那么称如此的噪声为高斯白噪声。
从上图能够看到，MIMO模型中有一个空时编码器，有多根天线，其系统模型和上述MIMO系统理论一致。发送天线的数量要大于接收天线，因为一样来讲，移动终端所支持的天线数量老是比基站端要少。
（3）分集与复用：
依照各根天线上发送信息的不同，MIMO能够分为发射分集技术和空间复用技术。
发射分集：在不同的天线上发射包括一样信息的信号(信号的具体形式不必然完全相同)，达到空间分集的成效，起到抗衰落的作用
图2 分层空时码的接收端系统模型
最后的系统结构图：
三、仿真设计
（1）流程图
（2）要紧模块
信源产生
要求：产生独立等概二进制信源
Matlab函数：randsrc()
信道编码
利用卷积码来进行信道编码
依照3GPP的规定，可选取如上所示的卷积码来进行信道编码。
基于MATLAB的MIMO通信系统仿真
目录（一）基于MATLAB的MIMO通信系统仿真…………………………一、基本原理………………………………………………………二、仿真……………………………………………………………三、仿真结果………………………………………………………四、仿真结果分析…………………………………………………（二）自选习题部分…………………………………………………（三）总结与体会……………………………………………………（四）参考文献……………………………………………………实训报告（一）基于MATLAB的MIMO通信系统仿真一、基本原理二、仿真三、仿真结果四、仿真结果分析OFDM技术通过将频率选择性多径衰落信道在频域内转换为平坦信道，减小了多径衰落的影响。
OFDM技术如果要提高传输速率，则要增加带宽、发送功率、子载波数目，这对于频谱资源紧张的无线通信时不现实的。
MIMO能够在空间中产生独立并行信道同时传输多路数据流，即传输速率很高。
这些增加的信道容量可以用来提高信息传输速率，也可以通过增加信息冗余来提高通信系统的传输可靠性。
但是MIMO却不能够克服频率选择性深衰落。
所以OFDM和MIMO这一对互补的技术自然走到了一起，现在是3G，未来也是4G，以及新一代WLAN技术的核心。
总之，是核心物理层技术之一。
1、MIMO系统理论：核心思想：时间上空时信号处理同空间上分集结合。
时间上空时通过在发送端采用空时码实现： 空时分组、空时格码，分层空时码。
空间上分集通过增加空间上天线分布实现。
此举可以把原来对用户来说是有害的无线电波多径传播转变为对用户有利。
2、MIMO 系统模型：11h 12h 21h 22h rn h 1rnh 21R n h 2R n h 1n n R h 可以看到，MIMO 模型中有一个空时编码器，有多根天线，其系统模型和上述MIMO 系统理论一致。
为什么说nt>nr ，因为一般来说，移动终端所支持的天线数目总是比基站端要少。
matlab通信系统仿真设计课程设计
matlab通信系统仿真设计课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握Matlab在通信系统仿真设计方面的基本理论和实践技能，培养学生运用Matlab进行通信系统仿真的能力。
1.理解通信系统的基本原理和主要技术。
2.掌握Matlab的基本语法和操作。
3.熟悉通信系统仿真的基本方法和流程。
4.能够运用Matlab进行简单的通信系统仿真。
5.能够分析仿真结果，对通信系统进行性能评估。
6.能够根据实际问题，设计并实现通信系统仿真模型。
情感态度价值观目标：1.培养学生的创新意识和团队协作精神。
2.增强学生对通信技术领域的兴趣和好奇心。
3.培养学生关注社会热点，运用所学知识解决实际问题的责任感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括Matlab基本语法与操作、通信系统基本原理、通信系统仿真方法和实践。
1.Matlab基本语法与操作：Matlab简介、基本语法、数据类型、运算符、函数、编程技巧等。
2.通信系统基本原理：模拟通信系统、数字通信系统、信号与系统、信息论基础等。
3.通信系统仿真方法：系统建模、仿真原理、仿真工具等。
4.通信系统仿真实践：模拟通信系统仿真、数字通信系统仿真、信道编码与解码仿真等。
三、教学方法本课程采用讲授法、案例分析法、实验法等多种教学方法，注重理论与实践相结合，激发学生的学习兴趣和主动性。
1.讲授法：通过讲解基本原理、概念和实例，使学生掌握通信系统和Matlab的基本知识。
2.案例分析法：分析实际通信系统案例，引导学生运用Matlab进行仿真分析。
3.实验法：学生进行实验，亲手操作Matlab进行通信系统仿真，提高学生的实践能力。
四、教学资源本课程的教学资源包括教材、多媒体资料、实验设备等。
1.教材：选用国内外优秀教材，如《Matlab通信系统仿真与应用》等。
2.多媒体资料：制作课件、教学视频等，辅助学生理解复杂概念和原理。
3.实验设备：计算机、Matlab软件、通信实验箱等，供学生进行实验和实践。
基于MATLAB通信系统的设计仿真
基于MATLAB通信系统的设计仿真概述：通信系统是实现信息传输的关键技术，其中设计和仿真是通信系统的重要环节。
本文将介绍如何基于MATLAB进行通信系统的设计和仿真，并以调制和解调为例进行说明。
通信系统的设计和仿真步骤：1.确定系统需求：首先确定通信系统的需求，包括传输速率、距离、信噪比等参数。
2.选择调制方式：根据系统需求和传输介质的特性，选择合适的调制方式，如BPSK、QPSK、16-QAM等。
3.生成基带信号：根据调制方式和传输要求，使用MATLAB生成相应的基带信号。
4.添加调制信号：将基带信号进行调制，生成调制信号，如使用频率调制、相位调制等技术。
5.添加噪声：为了模拟真实通信环境，需要在调制信号中加入噪声信号，可以使用MATLAB提供的噪声函数。
6.解调信号：使用相应的解调技术对接收到的信号进行解调，恢复原始基带信号。
7.评估系统性能：比较解调后的基带信号与原始信号，评估系统的性能，如误码率、误符号率等。
调制与解调的MATLAB实例：以BPSK调制为例，假设系统需求为传输速率2Mbps，信噪比为20dB。
1.生成基带信号：```matlabfs = 10e6; % 采样率N=1000;%生成1000个符号bits = randi([0 1],1,N); % 生成随机的二进制信号Ts = 1/fs; % 采样周期t=0:Ts:(N-1)*Ts;%时间序列baseband_signal = bits.*2-1; % 将0或1转换为-1或1```2.添加调制信号：```matlabfc = 1e6; % 载波频率modulated_signal = baseband_signal .* cos(2*pi*fc*t); % 调制信号```3.添加噪声：```matlabEbNo=10^(20/10);%信噪比，20dB转为线性值N0=1/(2*EbNo);%噪声功率，信噪比为能量比noise = sqrt(N0/2) * randn(size(t)); % 产生高斯白噪声received_signal = modulated_signal + noise; % 加噪声```4.解调信号：```matlabdemodulated_signal = received_signal .* cos(2*pi*fc*t); % 解调信号```5.评估系统性能：```matlabest_baseband_signal = sum(demodulated_signal) > 0; % 判断信号正负，得到解调后的二进制信号error_bits = sum(bits ~= est_baseband_signal); % 计算误码个数BER = error_bits / N; % 误码率```通过调整系统参数，可以进行更详细的仿真和性能评估。
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第6章 通信系统仿真
6.1 通信工具箱函数 6.2 信息的度量和编码
6.3 差错控制编/译码方法
6.4 模拟调制和解调 6.5 数字调制和解调 6.6 通信系统的性能仿真 6.7 扩频通信系统的仿真
第 6 章 通信系统仿真
6.1通信工具箱的函数
在MATLAB的Communication Toolbox(通信工具箱)中提供了许多仿真函数和模 块，用于对通信系统进行仿真和分析。主要包括两部分内容：通信函数命令和Simulink 的Communications Blockset（通信模块集）仿真模块。用户既可以在MATLAB的工作空 间中直接调用工具箱中的函数，也可以使用Simulink平台构造自己的仿真模块，以达到 扩充工具箱的内容。通信工具箱中的函数名称和内容列表，其内容包含： Signal Sources(信号源函数)； Signal Analysis function(信号分析函数)； Source Coding(信源编码)； Error Control Coding(差错控制编码函数)； Lower Level Function for Error Control Coding(差错控制编码的底层函数)； Modulation/Demodulation(调制/解调函数) Special Filters(特殊滤波器设计函数)； Lower Level Function for Specials Filters(设计特殊滤波器的底层函数)； Channel Functions(信道函数)； Galosi Field Computation(有限域估计函数)； Ut系统仿真
6.2.2 MATLAB信源编/译码方法
大多数信源（比如语音、图像）最开始都是模拟信号，为了将信源输出数字化， 信源必须量化为确定数目的级数。量化方案可划分为标量量化和矢量量化两种。在 标量量化中每个信源输出都分别被量化，标量量化可进一步分为均匀量化和非均匀
量化。在均匀量化中量化区域是等长的；在非均匀量化中量化区域可以是不等长的。 矢量量化是对信源输出组合进行整体量化。
在标量量化中，随机标量X的定义域被划分成N个互不重叠的区域Ri，1≤ i≤<N , Ri 被称为量化间隔，且在每个区域内选择一个点作量化级数。这样落在区域Ri内的随机 变量的所有值都被量化为第i个量化级数，用 ˆ x i 来表示。这就意味着： ˆ x Ri Q ( x) xi 易见，这类量化引入了失真，其均方误差为：
6.4.1带通模拟调制与解调
模拟调制通常分为：幅度调制(AM)、频率调制(FM)和相位调制(PM)。幅度调制 又可分为常规幅度调制(AM)、抑制双边带幅度调制(DSB-AM)、抑制单边带幅度调 制(SSB-AM)和正交幅度调制(QAM)等。解调就是从调制信号中提取消息信号。解调 过程与利用何种解调方式有关。在模拟调制的仿真中包含两个频率：载波频率 fc和
第 6 章 通信系统仿真
6.3 差错控制编/译码方法
在通信系统中，差错控制编/译码技术被广泛地用于检查和纠正信息在传递过程中 发生的错误。在发送端，差错控制编码添加了一定的冗余码元到信源序列；接收时就利 用这些冗余信息来检测和纠正错误。纠错编码主要有分组码和卷积码两种类型。 MATLAB通信工具箱提供了一系列函数用于有限域计算。概率解码中最常用的是 Viterbi解码，用于卷积码解码。常用的纠错编码方法包括线性分组码、海明码、循环码、 BCH码、Reed-Solomon码和卷积码。 1. 纠错编码函数encode( )及译码函数decode( ) 格式：code=encode(msg, N, K, method, opt) 功能：用method指的方法完成纠错编码。其中msg代表信息码元；method是允许的编 码方法，包括hamming 、linear等， opt是一个可选择的优化参数。 格式：msg=decode(code,n,k,method) 功能：用指定的method方式进行译码。为了正确地复制出信源序列，编码和译码的调 用方式必须相同。
仿真的采样频率 fs。
第 6 章 通信系统仿真
1．双边幅度调制(DSB-AM)与解调 在DSB-AM中，已调信号的时域表示如下式：
u ( t ) m ( t ) c ( t ) A c m ( t ) cos( 2 f c t c )
tblen = 3;
[d1]=vitdec(code,t,tblen,'cont','hard'); [d m p in] = vitdec(code,t,tblen,'cont','hard'); 该程序运行结结果：d1与d相同；d为信息msg的延迟结果, d(tblen*k+1:end)与 msg(1:end-tblen*k)相同。
第 6 章 通信系统仿真
6.4 模拟调制与解调
根据调制信号的不同，可将调制分为模拟调制和数字调制。模拟调制的输入信
号为连续变化的模拟量，数字调制的调制信号是离散的数字量。在对调制进行仿真 模拟有带通的和基带的两种选择。带通仿真的载波信号包含于传输模型中。由于载 波信号的频率远高于输入信号，根据抽样定理，抽样频率必须至少大于两倍的载波 频率才能正确地恢复信号，因此对高频信号的模拟仿真效率低、速度慢。为了加速 模拟仿真，一般使用基带仿真，也称为低通对等方法。基带仿真使用带通信号的复 包络。
D
R
i 1
N
ˆ 2 ( x x i ) f x ( x ) dx
1
其中f(x)是信源随机变量的概率密度函数。信号量化噪声比(SQNR)为：
SQNR 10 log E[ X
10 2
]
D
第 6 章 通信系统仿真
在MATLAB通信工具箱中提供了两种信源编译码的方法：标量量化和预测量化。 1.标量量化 (1)信源编码中的 律或A律压扩计算函数compand( ) 格式：out=compand(in, param, V, method) 功能：实现 律或A律压扩，其中param为 值，V为峰值。压扩方式由method指定。
第 6 章 通信系统仿真
2. 卷积纠错编码函数convenc( ) 格式：code=convenc(msg, trellis) 功能：利用poly2trellis函数定义的格形trellis 结构，对二进制矢量信息msg进行卷积
编码。编码器的初始状态为零状态。
3. 将卷积编码多项式转换成格形(trellis)结构函数poly2trellis( ) 格式：trellis = poly2trellis(constrainlength, codegenerator) 功能：将前向反馈卷积编码器的多项式转换成一格形(trellis)结构。 4. 利用Viterbi 算法译卷积码函数vitdec( ) 格式：decoded = vitdec(code,trellis,tblen,opmode,dectype) 功能：利用Viterbi 算法译卷积码。Code为poly2trellis函数或istrellis函数定义的格形 trellis结构的卷积码。参数tblen 取正整数，表示记忆(traceback)深度。参数opmode 代表解码操作模型。
第 6 章 通信系统仿真
2.预测量化 根据过去发送的信号来估计下一个将要发送的信号值。 (1) 差分脉冲调制编码函数dpcmenco( )
格式：indx=dpcmenco(sig, codebook, partition, predictor) 功能：返回DPCM编码的编码索引indx。其中参数sig为输入信号，predictor为预测器 传递函数，其形式为[0, t1,…, tm]。 预测误差的量化参数由partition和predictor指定。 (2) 信源编码中的DPCM解码函数dpcmdeco( ) 格式：sig=dpcmdeco(indx, codebook, predictor) 功能：根据DPCM信号编码索引indx进行解码。predictor为指定的预测器，codebook为 码本。
第 6 章 通信系统仿真
(2) 产生量化索引和量化输出值的函数quantiz( ) 格式：indx=quantiz(sig, partition) 功能：根据判断向量partition，对输入信号sig产生量化索引indx，indx的长度与 sig矢量的长度相同。 (3) 采用训练序列和Lloyd算法优化标量算法的函数lloyds( ) 格式：[parition, codebook]=lloyds(training_set, ini_codebook) 功能：用训练集矢量training_set优化标量量化参数partition和码本codebook。 ini_codebook是码本codebook的初始值。 [例6-2] 用训练序列和Lloyd算法，对一个正弦信号数据进行标量化。 MATLAB程序如下： N=2^3; %以3比特传输信道 t=[0:100]*pi/20; u=cos(t); [p,c]=lloyds(u,N); %生成分界点矢量和编码手册 [index,quant,distor]=quantiz(u,p,c); %量化信号 plot(t,u,t,quant,'*'); 该程序运行结果如图6.3所示。
(3) 用训练数据优化差分脉冲调制参数的函数dpcmopt( )
格式：predictor=dpcmopt(training_set, ord) 功能：对给定训练集的预测器进行估计，训练集及其顺序由training_set和ord 指定，预测器由predictor输出。
第 6 章 通信系统仿真
[例6-3] 用训练数据优化DPCM方法，对一个余弦信号数据进行标量化。 MATLAB程序如下： N=2^3; %以3比特传输信道 t=[0:100]*pi/20; u=cos(t); [predictor,codebook,partition]=dpcmopt(u,1,N); %优化的预测传递函数 [index,quant]=dpcmenco(u,codebook,partition,predictor); %使用DPCM编码 [sig, equant]=dpcmdeco(index, codebook, predictor); %使用DPCM解码 plot(t,u,t,equant,'*'); 运行后所得图形如图6.4所示。