计算机仿真期末大作业

北京邮电大学

计算机仿真期末实验报告

题目：MPSK（M=2,4,8,16）

在独立瑞利信道和高斯信道的性能比较

班级：08211127

专业：信息工程

姓名：徐泉

成绩：

目录

目的 (3)

总体思路： (3)

瑞利衰落信道数学模型： (3)

程序结构说明（使用了哪些函数） (4)

总体思路： (4)

具体说明: (4)

所用函数： (4)

结果分析 (5)

2psk结果图(高斯信道和瑞利信道) (5)

4psk结果图(高斯信道和瑞利信道) (6)

8psk结果图(高斯信道和瑞利信道) (7)

16psk结果图(高斯信道和瑞利信道) (8)

图像分析结论： (9)

心得体会 (9)

程序 (10)

目的

研究瑞利衰落信道对于MPSK 信号的性能分析，由于瑞利衰落信道是仿真实际信道的，所以有很大的研究价值。并研究各个参数对于其信道性能的影响。本文还把MPSK 在无信道下以及AWGN 下的眼图和星座图显示出来以便更加明显辨别出各个参数对信道的具体影响。 原理

总体思路：

首先产生的序列分别与正弦余弦载波相乘，调制后的两个信号相加，即产生MPSK 信号

然后通过ＡＷＧＮ信道和瑞利衰落信道

最后分别画出眼图和星座图以观察干扰程度

瑞利衰落信道数学模型：

建立一个数学模型 发射信号S(t)=Acos(2πf c t+θ(t)) 经过 条路径到达接收点 就每条路径而言 其衰耗和时延都不是固定不变的!接收信号将是衰耗和时延随时间变化的各路信号的合成 其表示式为

y t =A a i t cos 2πf c +θi t n

i =1

=A(x 1(t)cos 2πf c (t)-x 2(t)sin 2πf c (t ))=Aa(t)cos(2πf c t +θ(t))

式中x 1 t = a i (t)cos θi (t ) n

i =1x 2(t)= a i (t )sin θi (t ) n

i =1 ,a i (t) 为第i 条路径的接收信号幅度;θi (t)为第 条路径的传输时延.

当 n 值足够大时 x 1(t)和 x 2(t)是均值为零 ,方差为 0的高斯随机过程! x 1(t)和 x 2(t)是高斯随机过程，信号的包络 a(t)服从瑞利分布!根据瑞利分布的定义 如果一个随机变量 R 服从瑞利分布 则它的概率密度函数p(r) 由公式以下可以确定

P r = r exp(−r 2

) 0

式中的σ2是决定瑞利分布的参数, 称为瑞利分布的衰减包络,瑞利随机变量R 的均值等于

π2σ ，σ2方差等于4−π)σ22

程序结构说明（使用了哪些函数）

总体思路：

首先产生的序列分别与正弦余弦载波相乘，调制后的两个信号相加，即产生MPSK 信号

然后通过ＡＷＧＮ信道和瑞利衰落信道

最后分别画出眼图和星座图以观察干扰程度

具体说明:

首先由randint函数产生序列调制后产生MPSK信号，并用eyediagram和scatterplot画出眼图星座图

然后通过理想高斯信号的信道下，画出相应的眼图和星座图

接着再产生瑞利信道，信号通过后画出相应的眼图和星座图

所用函数：

RANDINT 在MATLAB中用于产生基质的均匀分布的随机整数。

eyediagram眼图绘制函数的完整定义格式为eyediagram(x,n,period,offset,plotstring)

scatterplot产生一个散点图

round 最近的方向取整

B = round(A)

对A中每个元素朝最近的方向取整数部分，并返回与A同维的整数数组B，对于一个复数参量A，则分别对其实部和虚数朝最近的方向取整数部分，并返回一复数数据B。

结果分析

2psk结果图(高斯信道和瑞利信道)

4psk结果图(高斯信道和瑞利信道)

8psk结果图(高斯信道和瑞利信道)

16psk结果图(高斯信道和瑞利信道)

图像分析结论：

通过以上眼图和星座图可以看出：

眼图越模糊，误码率越差。

星座图矢量距离越大，误码率越差。

在相同的信噪比下，瑞利衰落的信道的误码率最大。

相对于加性高斯白噪声信道，瑞利衰落信道的误码性能比较差。

心得体会

全文主要是研究瑞利衰落信道对于MPSK信号的性能分析，由于瑞利衰落信道是仿真实际信道的，所以有很大的研究价值。本文还把MPSK 在无信道下以及AWGN下的眼图和星座图显示出来以便更加明显辨

别出各个参数对信道的具体影响。得出的结论是在相同的信噪比下，瑞利衰落的信道的误码率最大。相对于加性高斯白噪声信道，瑞利衰

落信道的误码性能比较差。由于瑞利衰落信道是模拟实际的信道所以在日常生活中可以利用此信道模拟实际生活中的一些例子。本文通过眼图和星座图比较直观的看出各个信道的误码性能。瑞利衰落信道对系统的误码率性能的影响较大这将会严重影响通信系统的性能&但是信道衰落又是不可避免的因此需要采取各种措施来提高通信系统的性能。

程序

% clear all variables

clear;

sig_num = 300;

fd = 1;

fs = 7;

N = 64;

fm = 10; %unit: 1Hz

Rs = 1; %unit: 1MHz

Ts = 1/Rs;

%产生信号

qpsk_D=randint(sig_num,1,2/4/8/16);

qpsk_C=dmodce(qpsk_D,fd,fs,'psk',2/4/8/16);

qpsk_flt = rcosflt(qpsk_C,fd,fs);

% 画眼图

qpsk=qpsk_flt(1+3*fs:end-3*fs);

eyediagram(qpsk,2*fs,2*fs);

title('2/4/8/16psk眼图')

scatterplot(qpsk,fs);

title('2/4/8/16psk星座图')