通信系统的计算机仿真.docx

课程设计说明书

学生姓名:学号：学院:班级:题目:频带最佳接收系统的仿真实现并比较其性能

指导教师：

一设计题目
频带最佳接收系统的仿真实现并比较其性能
二设计任务及要求
利用所学《数字通信原理》的基础知识，通过matlab实现频带最佳接收系统的仿真，并通过对2ASK,2PSK,2FSK不同接收方式进行仿真得出实际接收机与最佳接收机误码率性能的比较。
三分析
信道的特性和传输过程中引入的噪声干扰是影响通信系统性能的两个主要因素。在发送端，考虑的是如何设计信号；在接收端，考虑的是如何从噪声干扰中正确地接收信号，即最佳接收。
在数字通信系统中，更关心的是错误概率，因为错误概率是衡量数字通信传输质量的主要指标。信号的检测概率与信噪比有直接的关系，信噪比越大，正确检测的概率也就越大，错误概率越小；反之，信噪比越小，正确检测的概率就越小，错误概率也就越大。
确知信号的最佳接收
所谓确知信号是指其取值在任何时间都是确定的，可以预知的。实际中在恒参信道（恒参信道是指其传输特性的变化量基本不变）中接收到的数字信号可以认为是确知信号。
S2(t)
U1
U2
S1(t)
y(t)
积分器
积分器
比较判决器

二进制确知信号最佳接收机原理图

二进制确知数字信号最佳接收机的总误码率为
Pe=P(s1)P(s2/s1)+P(s2)P(s1/s2)
经推导计算可得：

式中：ρ为互相关函数，n0为噪声功率谱密度；Eb为信号的能量；erfc(x)为误差函数。
(1)当互相关函数ρ=-1时，即相关系数最小，误码率Pe最小，此时发送的二进制信号s1(t)和s2(t)的波形为最佳波形，其误码率为
Pe=

(2)当互相关函数ρ=0时，即s1(t)和s2(t)正交，其误码率为
Pe=

(3)当发送信号s1(t)和s2(t)中有一个能量为0，此时的误码率为
Pe=
比较式（1）、（2）、（3），它们之间的性能相差3dB,即2ASK信号的性能比2FSK信号的性能差3dB，而2FSK信号的性能又比2PSK信号的性能差3dB。由于2PSK信号能使互相关函数ρ=-1，因此2PSK信号是最佳信号波形；2FSK和2ASK信号的互相关系数ρ=0，因此2PSK系统的性能优于2FSK和2ASK系统；2FSK信号是等能量信号，而2ASK
信号是不等能量信号，因此2FSK系统的性能优于2ASK。
二进制随相数字信号最佳接收机的误码率
Pe=exp(-)
由于随机信号的相位具有随机性，因此二进制随相数字信号最佳接收机是一种非相干接收机。
实际接收机与最佳接收机误码率性能功能的比较
接收方式实际接收机误码率Pe最佳接收机误码率Pe相干2PSK相干2FSK非相干2FSKexp(-)exp(-)相干2ASK非相干ASKexp(-)exp(-)
各模块的仿真实现
一、2ASK
2ASK信号的解调分为相干解调和非相干解调两种，如图所示。相干解调需要将载频位置的已调信号频谱重新搬回原始基带位置，因此用相乘器与载波相乘来实现。

输入输出
带通滤波器
半波或全波整流器
低通滤波器
抽样判决器
（a）非相干解调
输入输出

带通滤波器
相乘器
低通滤波器
抽样判决器

Coswct
（b）相干解调

仿真程序
rs=1e3;%时间轴频率步进
fc=1e2;%载波频率100HZ
tzd=1e2;
t=0:1/rs:(tzd-1/rs);%码元周期0.1s,即码元速率10
forsnrb=0:1:10%不同信噪比
ratio=0;%初始误码数设为0，累计十次得到总误码数
fork=1:10%十次循环产生10000码元
n=1e3;%1次产生码元数
g=randint(1,n);%产生1000个码元
tz=g(ceil(10*t+(1/rs))).*cos(2*pi*fc*t);%得到已调信号tz，100个点表示1个码元
signal=awgn(tz,snrb);%信号通过白噪声信道
Fs=1e3;%采样频率
[b,a]=butter(2,[80,120]*2/Fs);%设计巴特沃斯带通滤波器，2阶，系数为a,b
sg1=filter(b,a,signal);%信号通过该BPF
sg2=abs(sg1);%信号通过全波整流器
Fs=1e3;%采样频率
[b,a]=butter(2,10*2/Fs)%设计巴特沃斯低通滤波器
sg3=filter(b,a,sg2);%信号通过该LPF
b=0.4;%判决门限
LL=tzd/2;
fori=1:n
ifsg3((i-1)*tzd+LL)>0.4;%取sg2的中间的点作为判决点
sg4(i)=1;
else
sg4(i)=0;
end
end%得到判决信号
[numbers,pe]=symerr(g,sg4);%利用函数得到误