本科通信系统实验仿真程序

通信系统实验仿真程序是用于理解和分析通信系统工作原理的重要工具，尤其对于本科阶段的学习非常有帮助。本程序涉及的关键知识点主要包括以下几个方面： 1. **信号星座（Signal Constellation）**： - 在这个例子中，M = 16 表示使用了16-QAM（Quadrature Amplitude Modulation）调制，它是一种数字调制技术，通过在幅度和相位上同时变化载波来传输信息。16-QAM星座图由16个等距离分布的点组成，每个点代表一个不同的符号，对应于4位二进制数据。 2. **编码（Coding）**： - 程序中使用了卷积编码（Convolutional Coding），这是一种错误校验编码方式，可以提高信号在信道中的抗干扰能力。代码率 `codeRate = 1/2` 表示每两个输入比特产生一个编码比特，`constlen = 7` 定义了卷积编码器的约束长度，而 `codegen` 是生成多项式，用于构建卷积码的Trellis结构。 3. **Trellis结构（Trellis Structure）**： - Trellis是描述卷积编码状态转移的一种图形表示，`poly2trellis` 函数将生成多项式转换为Trellis结构，为卷积编码提供实现基础。 4. **格雷码映射（Gray Code Mapping）**： - 为了减小解调时的误码率，通常会用到格雷码。在本例中，先创建了一个基于PSK（Phase Shift Keying）的格雷码映射，然后扩展为QAM星座。格雷码相邻符号之间的位差异只有一位，这有助于降低符号间干扰。 5. **调制与解调（Modulation & Demodulation）**： - 使用 `qammod` 函数将二进制序列映射到星座点，`scatterplot` 显示了星座图。解调过程虽然未在此代码中直接展示，但在实际接收端，会使用类似的方法进行反向操作，将接收到的信号还原为二进制序列。 6. **符号到比特的转换（Symbol-to-Bit Conversion）**： - `reshape` 和 `bi2de` 函数用于将编码后的符号序列转换回原始的二进制形式。`reshape` 将一维向量转换为4列矩阵，以便于处理，`bi2de` 则将二进制数转换为十进制。 7. **星座点上的标签（Labels on Constellation Points）**： - 在星座图上添加的文本标签显示了每个点对应的二进制序列，便于理解每个星座点如何与二进制数据相关联。 8. **显示随机符号（Displaying Random Symbols）**： - 程序绘制了一个茎图，展示了编码、调制并经过格雷码映射后的前35个传输符号，以直观地了解传输序列。 通过这个实验仿真程序，学生可以深入理解通信系统中编码、调制、星座图等概念，并观察这些步骤对信号的影响。这对于理论学习和实际应用都具有重要意义。