實驗二QPSK通信系統(tǒng)的MonteCarlo仿真 目錄一．實驗?zāi)康?2二．實驗原理 21.未加信道糾錯碼的QPSK調(diào)制通信系統(tǒng)框圖： 22．加信道編碼的QPSK的調(diào)制通信系統(tǒng) 2三．實驗內(nèi)容 3（一）未加信道糾錯編碼的QPSK調(diào)制通信系統(tǒng) 31）最大投影點準(zhǔn)則進(jìn)行判決 62）最小歐氏距離準(zhǔn)則進(jìn)行判決 10（二）信道糾錯編碼（7,4）漢明碼+QPSK調(diào)制的通信系統(tǒng) 11四．實驗結(jié)果分析及結(jié)論 13五．實驗問題及解決 13六．實驗心得 13一．實驗?zāi)康恼莆誕PSK通信系統(tǒng)的組成原理以及MonteCarlo仿真方法比較編碼信號和未編碼信號在隨機(jī)信道中的傳輸，加深對糾錯編碼的理解二．實驗原理1.未加信道糾錯碼的QPSK調(diào)制通信系統(tǒng)框圖：高斯均勻隨機(jī)數(shù)發(fā)生器均勻隨機(jī)數(shù)發(fā)生器 高斯均勻隨機(jī)數(shù)發(fā)生器均勻隨機(jī)數(shù)發(fā)生器nc檢測器QPSK映射rc 檢測器QPSK映射比較比較r高斯均勻隨機(jī)數(shù)發(fā)生器高斯均勻隨機(jī)數(shù)發(fā)生器符號差錯計數(shù)器符號差錯計數(shù)器比特差錯計數(shù)器 1）.生成二進(jìn)制信源序列d（i）（i=0，1）。首先產(chǎn)生0~1均勻分布的隨機(jī)序列，并規(guī)定：當(dāng)隨機(jī)數(shù)<0.25時，規(guī)定為d=00；當(dāng)0.25<隨機(jī)數(shù)<0.5時，規(guī)定為d=01；當(dāng)0.5<隨機(jī)數(shù)<0.75時，規(guī)定為d=10；當(dāng)0.75<隨機(jī)數(shù)<1時，規(guī)定為d=11。2）.將二進(jìn)制序列映射為四進(jìn)制m。規(guī)定：當(dāng)d=00時，m=0；當(dāng)d=01時，m=1；當(dāng)d=11時，m=2；當(dāng)d=10時，m=3。3）.對m映射為QPSK兩路正交信號s。規(guī)定：m=0時，s=（1，0）；m=1時，s=（0，1）；m=2時，s=（-1，0）；m=3時，s=（0，-1）。4）.產(chǎn)生兩路正交噪聲信號n。5）.利用最小歐氏距離準(zhǔn)則或最大投影點準(zhǔn)則對信道輸出信號r=s+n進(jìn)行判決，對判決輸出信號進(jìn)行信號重構(gòu)。6）.計算誤碼率和誤信率。注：最大投影點準(zhǔn)則：向量r在向量s上的投影為：.2．加信道編碼的QPSK的調(diào)制通信系統(tǒng)在QPSK調(diào)制之前加信道糾錯編碼（7,4），在解調(diào)之后進(jìn)行信道譯碼，其他操作和上述1原理相同。（7,4）漢明碼是一種分組碼，4個信息位，3個監(jiān)督位，最小碼距為3，有檢測2個錯碼和糾正一位錯碼的功能。三．實驗內(nèi)容未加信道糾錯編碼的QPSK調(diào)制通信系統(tǒng)子函數(shù)模塊：1）最大投影點準(zhǔn)則進(jìn)行判決a,計算噪聲方差σ2b,畫出在每種σ2部分代碼N=1000(圖1.1-圖1.4，N值不變)σ2=0時，誤碼率誤信率均為0σ圖1.1 圖1.2σ2圖1.3σ2圖1.4c.畫出N不同時的MonteCarlo仿真誤碼率和誤信率曲線。部分代碼：下圖1.5-圖1.8中紅色：理論誤比特率曲線，*：未加信道編碼的誤比特率曲線N=1000圖1.5N=5000圖1.6N=10000圖1.7N=100000圖1.82）.將上檢測器的判決準(zhǔn)則改為最小歐氏距離準(zhǔn)則進(jìn)行判決，比較與上面結(jié)果的差別。σ2=0時，誤碼率誤信率均為0.00%σ2=0.1時，誤碼率為0.30%圖2.1圖2.2σ2=0.5時，誤碼率11.60%,誤信率為6.00%圖2.3σ2=1.0時，誤碼率25.10%,誤信率為13.15%，星座圖特別混亂，亂成一團(tuán)，誤判率很高。圖2.42）將判決準(zhǔn)則改為最小距離法畫出MonteCarlo仿真誤比特率曲線和理論誤比特率曲線在N不同時分別與上圖1.5，圖1.6，圖1.7，圖1.8近似相同。（二）信道糾錯編碼（7,4）漢明碼+QPSK調(diào)制的通信系統(tǒng)。下圖3.1和圖3.2中藍(lán)色：未進(jìn)行信道編碼的仿真誤比特率曲線，綠色：用（7,4）漢明碼進(jìn)行信道編碼的仿真誤比特率曲線。N=10000，σ圖3.1N=100000，σ圖3.2四．實驗結(jié)果分析及結(jié)論在輸入數(shù)據(jù)相同時，噪聲方差σ2越大，誤碼率和誤信率越大，誤碼率大約是誤比特率的兩倍。說明傳輸信道對通信系統(tǒng)的通信質(zhì)量有很大影響.由各點時的MonteCarlo仿真誤比特率曲線可以看出，仿真誤比特率（未進(jìn)行信道編碼）略大于理論誤比特率，且仿真點數(shù)越多,各點連接起來的曲線越貼近理論曲線，即各信噪比下的誤比特率越接近于理論值。當(dāng)信噪比較大時，誤比特率可為0，當(dāng)信噪比較小時，誤比特率逐漸接近0.5。由圖3.1和圖3.2可看出：編碼后的誤比特率曲線在未編碼的誤比特率之下。在同一信噪比時，經(jīng)過信道糾錯編碼的QPSK調(diào)制系統(tǒng)誤信率小于未加信道編碼的系統(tǒng)；對于其中某一曲線，增大信噪比，誤碼率大大降低。使用信道糾錯編碼，在大信噪比時，可以提高傳輸系統(tǒng)的可靠性。所以對傳輸性能要求比較高的系統(tǒng)，或者信道傳輸特性不理想的系統(tǒng)，可以采用信道糾錯編碼提高傳輸?shù)目煽啃浴τ谶M(jìn)行信道編碼的QPSK調(diào)制系統(tǒng)系統(tǒng)，當(dāng)信噪比7db時，此系統(tǒng)的誤碼率和誤比特率得到改善，小于db時，誤比特率和未進(jìn)行信道編碼的系統(tǒng)差別不大，這是因為信噪比較小時，誤比特率較高，在一個碼組中有兩個或兩個以上錯誤比特的概率增大，這時監(jiān)督碼不能夠起到檢錯糾錯的作用。五．實驗問題及解決1．給定均值和方差的正交高斯噪聲的編寫問題，做實驗內(nèi)容1時其他子函數(shù)編寫有清晰的思路，但是噪聲函數(shù)的生成有很大困難，后來百度搜索找到解決方法，老師講解后，理解了如何生成正交高斯噪聲。2．對MonteCarlo仿真不了解，查詢資料后大致知道就是畫出曲線圖，預(yù)想隨著SNR的增大，畫出的仿真誤碼率曲線和理論誤碼率曲線越來越接近，但是圖中好像差別變大了，看了一會才明白y軸取對數(shù)了。六．實驗心得1．這是本學(xué)期通信原理實驗的第二次軟件實驗，最開始做實驗的時候覺得MATLAB的使用很復(fù)雜，并且需要編寫那么多的子函數(shù)，感覺無從下手。而在本次做實驗的過程中，明顯感覺比做第一次實驗更得心應(yīng)手，使用matlab更