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通信原理实验二QPSK通信系统的-Monte-Carlo-仿真.doc

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通信原理实验二QPSK通信系统的-Monte-Carlo-仿真.doc

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通信原理实验二

QPSK 通信系统的 MonteCarlo 仿真

一、实验目的

1、提高独立学习的能力；

2、培养发现问题、解决问题和分析问题的能力；

3、学习Matlab 的使用；

4、掌握4PSK通信系统的Monte Carlo仿真方法；

5、掌握4PSK通信系统的的组成原理；

6、比较编码信号和为编码信号在随机信道中的传输，加深对纠错编码的理解；

二、系统框图及编程原理

实验原理

PSK 是利用载波的不同相位表示相应的数字信息。对于二进制相位调制

（M=2)来说，两个载波相位是 0 和π。对于 M 相相位调制来说 M=2k，这里 k

是每个传输符号的信息比特数。4PSK 是 M=4 的载波相位调制。

这里，将理论差错概率与仿真的差错概率比较，进一步观察仿真与理论值之间的

差别。同时，用不同的判决准则对接受信号进行判决。并比较两种判别方法的差

别。

一．QPSK 调制原理

1．信号能量分析

一组 M 载波相位调制信号波形的一般表示式为

)

2cos()()(

tftAgtu

cTm

�

��

m=[0，M-1]

式中

)(tg

是发送滤波器的脉冲形状，它决定了传输信号的频谱特性，A 是信号

的幅度。注意到，PSK 信号对所有 m 都具有相等的能量，即

sTm

dttg

��

�

��

)(

�

代表每个传输符号的能量。

2．噪声分析

传输信号的信道假设被加性噪声 n(t)所污损，这样信号在接收端将产生误码。因

为 n(t)是功率谱为

的白高斯过程的一个样本函数，所以噪声分量

nn 和

就是

零均值高斯型的，即

3．信号判决分析

最佳检测器将接收信号向量 r 投射到 M 个可能的传输信号向量{

}之一上去，

并选取对应于最大投影的向量。据此，得到相关准则为

srsrC ��),(

m=[0,M-1]

检测器观察到接收信号向量

nsr

��

，并计算 r 在 4 种可能的信号向量

上的

投影。根据选取对应于最大投影的信号点作为判决，从而判决出信号。

同时，检测器的判决准则也可采用最小距离法，即利用星座图上符号间的距离进

行判决，从而得到判决结果。

二．Monte Carlo 仿真过程

仿真框图如图（一）

图（一）用于 Monte Carlo 仿真的 4PSK 系统的方框图

如图所示，利用一个随机数发生器，产生（0，1）范围内的随机数。再将这个

范围分成四个相等的区间（0，0.25），（0.25，0.5），（0.5，0.75），

（0.75，1.0），这些子区间分别对应于 00，01，11，10 信息比特对，再用这

些比特对来选择信号相位向量

。加性噪声的同相分量和正交分量，在上面讨

论过，即为零均值，方差为的统计独立的高斯随机变量。在检测器观察到的接

收信号向量，利用上面讨论的两种检测方法，得到判决结果，并与传输符号作

比较，最后对符号差错和比特差错计数

三、实验内容及程序分析（以下程序皆以N=1000为例）

%映射比较子函数

%函数分为四步第一步产生随机序列，进行4PSK映射。

%第二步：调用高斯高斯噪声子函数，产生正交两路高斯噪声，与输出符号序列相加

%第三步：检测接受信号

%第四步：计算误码率和误比特率

N=1000; %符号长度

E=1; %计算噪声方差

sgma=input('方差=');

sgma=sqrt(sgma);

% 4PSK比特映射

s00=[1 0];

s01=[0 1];

s11=[-1 0];

s10=[0 -1];

%第一步产生随机序列，进行4PSK映射。生成随机信源

for i=1:N, %生成随机信源

temp=rand;

if (temp<0.25), % With probability 1/4, source output is "00."

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