1、通信原理課程設計報告題目：基于蒙特卡羅法2AS燎統抗噪聲性能仿真院系：自動化學院與信息工程學院專業：通信工程班級：學號：姓名：指導教師：職稱：2015年12月27日-2015年12月31日通信原理課程設計-基于蒙特卡羅法2AS原統抗噪聲性能仿真一、實驗要求編寫MATLAB的M文件，用該文件的采用包絡檢測法解調的 2ASK系統的抗噪性能進行1000個符號的蒙特卡羅法仿真，畫出誤碼 率與信噪比之間的關系曲線，其中信噪比的取值為r=0dB、2dB、4dB、 6dB- -20dB,同時畫出誤碼率與信噪比的理論曲線，其中信噪比的取 值為 r=0dB、0.1dB、0.2dB - 20dB。分步實施：1）熟

2、悉2ASK系統調制解調，熟悉蒙特卡洛法；熟悉誤碼率計 算；2）編寫主要程序；3）畫出系統仿真誤碼率曲線的系統理論誤碼率曲線。通信原理課程設計-基于蒙特卡羅法2AS原統抗噪聲性能仿真二、實驗原理1、蒙特卡羅思想概述蒙特卡羅方法也稱為隨機模擬方法，有時也稱為隨機抽樣技術或統計實驗 方法。它的基本思想是：為了求解數學、物理、工程技術以及生產管理等方面的 問題，首先建立一個概率模型或隨機過程，使它的參數等于問題的解；然后通過對 模型或過程的觀察或抽樣試驗來計算所求參數的統計特征，最后給出所求解的近 似值。而解得精確度可用估計值的標準誤差來表示。蒙特卡羅方法可以解決各種類型的問題，但總的來說，視其是否涉

3、及隨機過 程的性態和結果，該方法處理的問題可以分為兩類：第一類是確定性的數學問題， 首先建立一個與所求解有關的概率模型，使所求的解就是我們所建立模型的概率 分布或數學期望；然后對其進行隨機抽樣觀察，即產生隨機變量；最后用其算術平 均值作為所求解的近似估計值。第二類是隨機性問題，被考察的元素更多的受到 隨機性的影響，一般情況下采用直接模擬方法，即根據實際物理情況的概率法則， 用電子計算機進行抽樣試驗。在應用蒙特卡羅方法解決實際問題的過程中，大體有如下幾個內容：(1)對求解的問題建立簡單而又便于實現的概率統計模型，使所求的解恰好 是所建立模型的概率分布或數學期望。(2)根據概率統計模型的特點和計算

4、實踐的需要，盡量改進模型，以便減小方差和費用，提高計算效率。(3)建立對隨機變量的抽樣方法，其中包括建立產生偽隨機數的方法和建立 對所遇到的分布產生隨機變量的隨機抽樣方法。(4)給出獲得所求解的統計估計值及其方差或標準誤差的方法。2、2AS燎統調制解調原理在幅度鍵控中載波幅度隨調制信號而變化，也就是載波的幅度隨著數字信號1和0在兩個電平之間轉換。設信源發出的是二進制符號0、1組成的序列，且假定0符號的出現概率是P, 1符號出現的概率是1-P,則一個二進制的振幅鍵控信號可以表示成一個單極性矩-2 -通信原理課程設計-基于蒙特卡羅法2AS原統抗噪聲性能仿真形脈沖與一個正弦載波脈沖序列與一個正弦型載

5、波的相乘，即：eo(t) ang(t nTs)cos 0t這里g(t)是持續時間為Ts的矩形脈沖，而an為。的概率為P,為1的概率為1-P通常2ASK勺調制有兩種方法：1、相乘法4，相乘密卜2仲相乘法2、開關法QJ- NRZ乂出班美法當基帶信號A (t)為高電平時，開關電路如圖所示，當基帶信號 A (t)為 低電平時，開關處于斷開狀態，二進制振幅鍵控信號狀態為零， 此時二進制振幅 鍵控信號又常稱為通-斷鍵控信號(OOK號)。2ASK的解調系統的基本解調方法也是有兩種：非相干解調(包絡檢波法)和相干解調法(同步檢測法)。相應的解調系統如下所示:(1)非相干解調(包絡檢波法)通信原理課程設計-基于

6、蒙特卡羅法2AS原統抗噪聲性能仿真(2)相干解調法(同步檢測法)3、2ASK的抗噪聲性能通信系統的抗噪聲性能是指系統克服加性噪聲影響的能力。在數字通信系統中，加性噪聲可能使傳輸碼元產生錯誤。其錯誤程度一般用誤碼率來衡量。(1)非相干解調的誤碼率非相干接收時的誤碼率為：P 1erfc 6/2 1er/4,其中r A2/2 222為解調器的輸入信噪比。當信噪比r1 時,Pe1-rer/4o(2)相干解調的誤碼率相干接收時的誤碼率為：Pe erfc J7/2 ,其中r A2/2 2為解調器的 2輸入信噪比。當信噪比r1時，上式變成Pe -=Ler/4or三、設計流程利用matlab對2ASK!行仿真

7、，在2ASK調制后對信號加入不同信噪比的 高斯噪聲，然后進行解調，計算出誤碼率。程序流程圖如下：通信原理課程設計-基于蒙特卡羅法2AS原統抗噪聲性能仿真四、程序運行結果通信原理課程設計-基于蒙特卡羅法2AS原統抗噪聲性能仿真結果分析：圖中實線是理論上的信噪比與誤碼率關系曲線，則是進行2ASK調制解調后的仿真分析。由圖可見隨著信噪比的增大，理論計算與實際仿真得到的 誤碼率均在下降，但是由于仿真碼元數目比較少，誤碼率只能達到接近10 4。五、實驗源程序見附錄六、總結與體會2ASK一種最早的數字調制方式，最早用于電報傳輸，由于其誤碼率較高， 現在已經比較少使用，但是由于其調制方式簡單，其抗噪聲性能分

8、析方法具有普 遍意義，對于理解數字調制以及抗噪分析很用幫助，可以作為學習其他調制方式 的基礎。通過這次通信原理課程設計實踐，我復習了MATLA踹程語言的基本概念、語法、語義和數據類型的使用特點，加深了對課堂所學理論知識的理解，掌 握了運用結構化程序設計的基本思想和方法，更重要的是培養了自己的自學能 力。我用了三天時間，完成了程序的編寫、改錯，但我立刻發現盡管程序能夠正 常運行，部分功能卻不完善，甚至不能實現。經過一次又一次調試、修改又修改， 一點一點發現問題并改正，我才真正發現編程遠沒有想象中的簡單。它需要的不 僅是清晰地編程思路、編程技巧，還需要有耐心有毅力，不要放棄。在編程過程 中，我遇到

9、了許多問題，通過查找資料也未能找到原因，每次我想老師請教，老 師總能不厭其煩地一點點講解。在編程過程中，我與我組成員共同討論，為對方 查找錯誤，提示建議，在這個過程中我收獲甚多，也培養了自己的合作精神。七、參考文獻1樊昌信等編著.通信原理（第5版）.國防工業出版社。2曹志剛等編著.現代通信原理。清華大學出版社3車晴編著。電子系統仿真與 MATLAB北京廣播學院出版社4 Izzo L , Tanda M. Weaksignal Diversity Detection in Narrowband Nongaussian Noise J. Information Theory Proceedings

10、, IEEE International Symposium on, 1997, 196現代電子技術5沈振元.通信系統原理.西安電子科技大學出版社通信原理課程設計-基于蒙特卡羅法2AS原統抗噪聲性能仿真附錄（源程序）主程序：SNRa=0:1:20;%SNRb=0:0,1:20;for i=1:length(SNRa) ps=askmoto(SNRa(i); % wumalv(i)=ps;end;for i=1:length(SNRb)SNR=10A(SNRb(i)/10);%每1dB計算誤碼率 從120dB蒙特卡羅法仿真信噪比dB轉化為數值theo_err_prb(i)=(1/2)*erfc(

11、sqrt(SNR)/2)+(1/2)*exp(-SNR/4);%計算理論值end;semilogy(SNRa,wumalv,p); % hold semilogy(SNRb,theo_err_prb); %仿真結果，用畫出理論曲線用蒙特卡羅法進行仿真:functionps=askmoto(snr_in_dB)N=1000;%E=1;%snr=10A(snr_in_dB/10); % sgma=sqrt(E/snr)/2);%n=0;%s0=0; s1=1; for i=1:N,%進行1000個符號的蒙特卡羅法仿真一個信號能量為1將信噪比轉化為數值大小計算噪聲的標準差初始化各個參數由隨機數產生輸入的0 1序列 共1000個temp=rand;if(temp1)if(r-1r-0)decis1=1;elsedecis1=0;end;elseif(r0-r)decis1=0;elsedecis1=1;end;elseif(1-rr-0)decis1=0;elsedecis1=1;end;end;if(decis1=dsource1(i), %如果輸出信號與輸入不同，誤碼數加一numofsymbolerror=numofsymbolerror+1;end;end;ps=numofsymbolerror/(N); %計算誤碼率%gngauss 產生均值為