1、評語：成績：簽名：日期：淮海工學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告書 課程名稱： 綜合專業(yè)課程設(shè)計(jì) 題 目： 數(shù)字通信系統(tǒng)的性能分析與仿真系 （院）： 電子工程系 學(xué) 期： 2011-2012-1 專業(yè)班級： 通信081 姓 名： 宗淙 學(xué) 號： 一. 課程設(shè)計(jì)的目的專業(yè)課程設(shè)計(jì)是本科教學(xué)中極為重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，它不但起著提高本科教學(xué)質(zhì)量、水平和檢驗(yàn)學(xué)生對課程內(nèi)容掌握程度的作用，而且還起到從理論過渡到實(shí)踐的橋梁作用。使學(xué)生得到一次工程技術(shù)實(shí)踐方面的鍛煉。為在下一階段的教學(xué)環(huán)節(jié)(畢業(yè)設(shè)計(jì))中,能夠獨(dú)立地進(jìn)行工程設(shè)計(jì)工作，奠定一個(gè)良好的基礎(chǔ)。二.設(shè)計(jì)步驟課程設(shè)計(jì)要求的主要步驟有：1、根據(jù)設(shè)計(jì)課題的技術(shù)指標(biāo)和給定條

2、件，在教師指導(dǎo)下，能夠獨(dú)立而正確地進(jìn)行方案論證，要求概念清楚、方案合理、方法正確、步驟完整。2、要求了解有關(guān)通信電子工程中各種常用軟件的使用方法以及常用的EDA手段。3、通過專業(yè)課程設(shè)計(jì)中的方案選擇和論證，了解、熟悉、并進(jìn)一步掌握電子工程及其通信專業(yè)工程設(shè)計(jì)的特點(diǎn)、思路、以及具體的方法和步驟,以提高獨(dú)立工程設(shè)計(jì)的能力。4、通過專業(yè)課程設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)計(jì)算、軟件編制，產(chǎn)品圖紙和系統(tǒng)線路的繪制與制作，提高計(jì)算機(jī)軟、硬件設(shè)計(jì)，工程計(jì)算和工程制圖的能力。5、培養(yǎng)查閱相關(guān)參考資料和手冊的能力。6、通過專業(yè)課程設(shè)計(jì)，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維方法。三.設(shè)計(jì)內(nèi)容。 數(shù)字通信系統(tǒng)的性能分析與仿真。應(yīng)該包括以下設(shè)計(jì)內(nèi)容：

3、1.使用一種分組碼或者卷積碼進(jìn)行信道糾錯(cuò)編碼。 2.使用格雷碼對數(shù)據(jù)進(jìn)行映射。 3.使用MQAM進(jìn)行調(diào)制，M是64，128，256，512。 4.選擇合適的升余弦函數(shù)，使用升余弦對基帶信號進(jìn)行濾波。 5.在解調(diào)端，進(jìn)行濾波，MQAM的解調(diào)，格雷碼的逆映射，糾錯(cuò)解碼。 6.改變信噪比，分析系統(tǒng)性能。四.設(shè)計(jì)內(nèi)容介紹： MQAM是多進(jìn)制正交幅度調(diào)制是在中、大容量數(shù)字微波通信系統(tǒng)中大量使用的一種載波控制方式。研究這種基本的數(shù)字調(diào)制信號的性能可以幫助學(xué)生理解數(shù)字通信的基本特點(diǎn)。如信道糾錯(cuò)編碼使用分組碼，M必須選擇數(shù)字64，128，256，512，以分析各種M下的QAM系統(tǒng)性能。應(yīng)用Matlab進(jìn)行仿真

4、，仿真采用蒙特卡羅模型。仿真的基本框圖是：信號源信道編碼調(diào)制解調(diào)信道譯碼性能分析信號源-信道編碼-映射-調(diào)制-濾波高斯信道-濾波-解調(diào)-逆映射-譯碼-信宿信號源：函數(shù)信號發(fā)生器。信道編碼：可以選擇卷積碼，分組碼。調(diào)制：MQAM。M必須是數(shù)字64，128，256，512。在調(diào)制前使用格雷碼進(jìn)行映射。信道：信號經(jīng)過調(diào)制后。通過信道。信道可以選擇高斯加性白噪聲信道。設(shè)置不同的信道信噪比，對系統(tǒng)進(jìn)行仿真，分析不同信噪比之下的系統(tǒng)性能。解調(diào)：QAM。譯碼：根據(jù)信道編碼方式，選擇對應(yīng)的信道解碼方式。性能分析：信號經(jīng)過調(diào)制，信道，解調(diào)過程。在接受端，將得到的數(shù)據(jù)于原來的信號源數(shù)據(jù)比較，得到在特定信噪比的誤碼

5、率。改變系統(tǒng)信噪比，從而得到系統(tǒng)的誤碼率曲線圖。五 設(shè)計(jì)過程：1仿真模型（1）根據(jù)選擇的調(diào)制信號方式，確定仿真流程及框圖。（2）確定仿真中所用的函數(shù)，模塊的具體參數(shù)。2軟件設(shè)計(jì)： 編寫M文件，在程序中依次改變信噪比，得到在特定信噪比下的誤碼率。信噪比范圍是-10dB-30dB之間，根據(jù)得到的誤碼率數(shù)據(jù)，給出誤碼率-信噪比的曲線圖。3仿真調(diào)試： 在完成設(shè)計(jì)草案后可以進(jìn)行仿真，并且對所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行修改，并同理論數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。完成以下內(nèi)容：1、選擇一種在具體的信道編碼，信道類型下的MQAM的數(shù)字調(diào)制方式。2、結(jié)合具體數(shù)字調(diào)制方式，選擇四種MQAM進(jìn)行系統(tǒng)仿真。3、繪出沒有信道編碼情況下的該數(shù)字調(diào)制

6、系統(tǒng)下的誤碼率-信噪比曲線圖。4、繪出有信道編碼情況下的該數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)下的誤碼率-信噪比曲線圖。5、對有無信道編碼情況下的系統(tǒng)誤碼率-信噪比曲線圖進(jìn)行比較，并分析。51、分組信道編碼、高斯白噪聲信道下的16QAM數(shù)字調(diào)制方式程序：%產(chǎn)生二進(jìn)制整數(shù)流（圖1）M=16; %調(diào)制系數(shù) k=log2(M); n=3e4; %數(shù)據(jù)流長度 nsamp=1; data=randint(n,1); %產(chǎn)生隨機(jī)二進(jìn)制數(shù)據(jù)流 figure; %繪出前40個(gè)點(diǎn)的柱狀圖 stem(x(1:40),filled); title(隨機(jī)二進(jìn)制數(shù)); xlabel(二進(jìn)制的值);ylabel(比特?cái)?shù)); 圖1 隨機(jī)二進(jìn)制數(shù)的

7、柱狀圖%定義濾波參數(shù)（圖2）nsamp=4;filtorder=40;delay=filtorder/(nsamp*2);rolloff=0.25; %滾降系數(shù)rrcfilter=rcosine(1,nsamp,fir/sqrt,rolloff,delay); %升余弦平方根濾波figure;impz(rrcfilter,1);圖2 初始化的升余弦濾波器的單位脈沖曲線圖%分組碼糾錯(cuò)編碼genmat=1 0 1;0 1 1;0 1 0,eye(3);bianma=encode(x,6,3,linear,genmat);%準(zhǔn)備調(diào)制，格雷碼映射mapping=0 1 3 2 4 5 7 6 12 1

8、3 15 14 8 9 11 10.;xsym=bi2de(reshape(bianma,k,length(bianma)/k).,left-msb);xsym=mapping(xsym+1);figure; （圖3）stem(xsym(1:10),filled);title(隨機(jī)符號);xlabel(符號的值);ylabel(整數(shù)值);%進(jìn)行16QAM調(diào)制（圖4）y=qammod(xsym,M);%進(jìn)行平方跟升余弦濾波ytx=rcosflt(y,1,nsamp,filter,rrcfilter); %yj表示傳送的信號eyediagram(ytx(1:2000),nsamp*2); %產(chǎn)生眼

9、圖 圖3 隨機(jī)符號 圖4濾波后無噪信號的眼圖%加入高斯白噪聲EbNo=10; % 比特信噪比snr=EbNo+10*log10(k)-10*log10(nsamp); ynoisy=awgn(ytx,snr,measured); %yn表示加入高斯白噪聲的傳送信號%濾波yrx=rcosflt(ynoisy,1,nsamp,Fs/filter,rrcfilter);yrx=downsample(yrx,nsamp); %欠采樣函數(shù)yrx=yrx(2*delay+1:end-2*delay); %產(chǎn)生分布圖（圖5）h=scatterplot(sqrt(nsamp)*ynoisy(1:nsamp*5

10、e3),nsamp,0,g.);hold on;scatterplot(yrx(1:5e3),1,0,k*,h);title(接收信號濾波);legend(濾波之前,濾波之后);axis(-5 5 -5 5);hold off;圖5 濾波前后接收信號比較分布圖%16QAM解調(diào)zsym=qamdemod(yrx,M);%格雷碼逆映射dummy demapping=sort(mapping);demapping=demapping-1;zsym=demapping(zsym+1);z=de2bi(zsym,left-msb);z=reshape(z.,prod(size(z),1);%分組碼糾錯(cuò)解

11、碼（圖6）z=decode(z,6,3,linear,genmat);figure;stem(z(1:40),filled);title(隨機(jī)二進(jìn)制數(shù));xlabel(比特?cái)?shù));ylabel(二進(jìn)制的值);圖6 解調(diào)后隨機(jī)二進(jìn)制數(shù)據(jù)流%計(jì)算BERnumber_of_errors,bit_error_rate=biterr(x,z)number_of_errors = 20871bit_error_rate = 0.4969 5.2、使用（M=16、32、64、126）MQAM進(jìn)行數(shù)字仿真。代碼：Mvec = 16 32 64 128;EbNovec = 0:2:20; %信噪比范圍0-20，步

12、長2number_of_errors = zeros(length(Mvec),length(EbNovec);bit_error_rate = zeros(length(Mvec),length(EbNovec);%產(chǎn)生二進(jìn)制整數(shù)流for idxM = 1:length(Mvec) for idxEbNo = 1:length(EbNovec) M = Mvec(idxM);k=log2(M);n=4.2e4;nsamp=4;x=randint(n,1);%定義濾波參數(shù)nsamp=4;filtorder=40;delay=filtorder/(nsamp*2);rolloff=0.25;rr

13、cfilter=rcosine(1,nsamp,fir/sqrt,rolloff,delay);%分組碼糾錯(cuò)編碼genmat=1 0 1;0 1 1;0 1 0,eye(3);bianma=encode(x,6,3,linear,genmat);%準(zhǔn)備調(diào)制，格雷碼映射Msize = Mvec(idxM); mapping = zeros(Msize); xx=0:Msize-1; yy=bitshift(xx,-1); mapping = bitxor(xx,yy); xsym = bi2de(reshape(bianma,k,length(bianma)/k).,left-msb); xsy

14、m = mapping(xsym+1);%進(jìn)行16QAM調(diào)制y=qammod(xsym,M);%進(jìn)行平方跟升余弦濾波ytx=rcosflt(y,1,nsamp,filter,rrcfilter);%加入高斯白噪聲EbNo = EbNovec(idxEbNo);snr=EbNo+10*log10(k)-10*log10(nsamp);ynoisy=awgn(ytx,snr,measured);yrx=ynoisy;%濾波yrx=rcosflt(ynoisy,1,nsamp,Fs/filter,rrcfilter);yrx=downsample(yrx,nsamp);yrx=yrx(2*delay

15、+1:end-2*delay);%16QAM解調(diào)zsym=qamdemod(yrx,M);%格雷碼逆映射dummy demapping=sort(mapping);demapping=demapping-1;zsym=demapping(zsym+1);z=de2bi(zsym,left-msb);z=reshape(z.,prod(size(z),1);%分組碼糾錯(cuò)解碼z=decode(z,6,3,linear,genmat);%計(jì)算BERnumber_of_errors(idxM,idxEbNo),bit_error_rate(idxM,idxEbNo) = . biterr(x,z);

16、end markerchoice = .*oP;plotsym = markerchoice(idxM) -;semilogy(EbNovec,bit_error_rate(idxM,:),plotsym);drawnow;hold on; endtitle(不同M值的M-QAM);xlabel(EbNo (dB); ylabel(誤碼率);legend(M = 16,M = 32,M = 64,M = 128,Location,SouthWest);5.3、對有和無信道編碼情況下的系統(tǒng)誤碼率信噪比曲線圖進(jìn)行比較，并分析。代碼：clear all;Mvec = 16 ;EbNovec = 0:

17、1.6:15; 圖7 不同調(diào)制系數(shù)的誤碼率number_of_errors = zeros(length(Mvec),length(EbNovec);bit_error_rate = zeros(length(Mvec),length(EbNovec);n=4.2e4;nsamp=4;x=randint(n,1);%定義濾波參數(shù)nsamp=4;filtorder=40;delay=filtorder/(nsamp*2);rolloff=0.25;rrcfilter=rcosine(1,nsamp,fir/sqrt,rolloff,delay);%分組碼糾錯(cuò)編碼genmat=1 0 1;0 1

18、1;0 1 0,eye(3);code=encode(x,6,3,linear,genmat);%產(chǎn)生二進(jìn)制整數(shù)流for idxM = 1:length(Mvec) for idxEbNo = 1:length(EbNovec) M = Mvec(idxM)a=log2(M);%準(zhǔn)備調(diào)制，格雷碼映射Msize = Mvec(idxM); mapping = zeros(Msize); xx=0:Msize-1; yy=bitshift(xx,-1); mapping = bitxor(xx,yy); xs = bi2de(reshape(code,a,length(code)/a).,left

19、-msb); xs = mapping(xs+1);%進(jìn)行16QAM調(diào)制y=qammod(xs,M);%進(jìn)行平方跟升余弦濾波yj=rcosflt(y,1,nsamp,filter,rrcfilter);%加入高斯白噪聲EbNo = EbNovec(idxEbNo);snr=EbNo+10*log10(a)-10*log10(nsamp);yn=awgn(yj,snr,measured);yf=yn%濾波yf=rcosflt(yn,1,nsamp,Fs/filter,rrcfilter);yf=downsample(yf,nsamp);yf=yf(2*delay+1:end-2*delay);%

20、16QAM解調(diào)zs=qamdemod(yf,M);%格雷碼逆映射dummy demapping=sort(mapping);demapping=demapping-1;zs=demapping(zs+1);z=de2bi(zs,left-msb);z=reshape(z.,prod(size(z),1);%分組碼糾錯(cuò)解碼z=decode(z,6,3,linear,genmat);%計(jì)算BERnumber_of_errors(idxM,idxEbNo),bit_error_rate(idxM,idxEbNo) = . biterr(x,z); end markerchoice = o.;plot

21、sym = markerchoice(idxM) -;semilogy(EbNovec,bit_error_rate(idxM,:),plotsym);drawnow;hold on; end %產(chǎn)生二進(jìn)制整數(shù)流for idxM = 1:length(Mvec) for idxEbNo = 1:length(EbNovec) M = Mvec(idxM)a=log2(M);%準(zhǔn)備調(diào)制，格雷碼映射Msize = Mvec(idxM); mapping = zeros(Msize); xx=0:Msize-1; yy=bitshift(xx,-1); mapping = bitxor(xx,yy)

22、; xs = bi2de(reshape(x,a,length(x)/a).,left-msb);xs = mapping(xs+1);%進(jìn)行16QAM調(diào)制y=qammod(xs,M);%進(jìn)行平方跟升余弦濾波yj=rcosflt(y,1,nsamp,filter,rrcfilter);%加入高斯白噪聲 EbNo = EbNovec(idxEbNo);snr=EbNo+10*log10(a)-10*log10(nsamp);yn=awgn(yj,snr,measured);yrx=yn;%濾波yf=rcosflt(yn,1,nsamp,Fs/filter,rrcfilter);yf=downsample(yf,nsamp);yf=yf(2*delay+1:end-2*delay);%16QAM解調(diào)zs=qamdemod(yf,M);%格雷碼逆映射dummy demapping=sort(mapping);demapping=demapping-1;zs=demapping