现代通信原理课程实验报告单极性和双极性NRZ信噪

现代通信原理课程实验报告单极性和双极性NRZ信噪
现代通信原理课程
设计报告
设计题目：单极性和双极性NRZ信噪
比和误比特率的
关系特性
专业班级：信处
姓名：
指导教师：陈爱萍老师
设计时间：2011.11.28
单极性和双极性NRZ 的信噪比与误比特率关系特性
一、设计任务与要求
利用Matlab 作图比较单极性NRZ 和双极性NRZ 的信噪比与误比特率关系特性，并计算当要求基带传输系统的误码率为10-6时所需要的信噪比。

二、设计任务分析
首先分析下二元码有如下：
单级性非归零码（NRZ （L ））属于非归零码NRZ （Not Return Zero code ）在整个码元期间电平保持不变。

在这种编码中用高电平和低电平（通常为零电平）分别表示二进制 信息“1”、“0”。

双极性非归零码也同单级性非归零码相同的是在整个码元期间电平保持不变，但它用正电平，负电平分别表示“1”，“0”.
对于单极性NRZ 码，设对应0和1信息时其幅度分别为0和A ，无码间干
扰时，接收滤波器的输出信号 或 。

若接
收判决门限为d ，即若 ，判定信号幅度为A ；若 判定信号幅度为0。

当发送信号为0时，叠加高斯噪声后接收波形幅度的概率密度函数为：
发送信号为1时，叠加高斯噪声后的接收波形幅度的概率密度函数为：
若噪声幅度过大，就会造成接收端的误判，误判概率为
总误判概率为 ，通常 ，采用 作为判决电平是最佳的，此时的误比特率为 ，噪声功率为 ，所以有： ，所以 。

流程图：
)2220()2r p r σπσ-=())2221()2r A p r σπσ
--=()()22212d r A b p dr σπσ--=⎰0011b b b p p p p p =+0112p p ==2A 2212x b d p dx Q σσπ+∞-⎛⎫== ⎪⎝⎭⎰22
S A =2N σ
=2b p Q S N =24S A =b p Q S N =()()r KT A n KT =+()()r KT n KT =r d >
r d <
三、设计结果和分析
源代码及部分注释：
clear;
sn=0.1:0.01:100; %定义信噪比序列
snlg=20*log10(sn); %将信噪比转化为dB表示
sdouble=sqrt(sn);
ssingle=sqrt(sn/2);
bdouble= erfc(sdouble)/sqrt(2) ; %求双极性的误比特率序列bsingle= erfc(ssingle)/sqrt(2); %求单极性的误比特率序列semilogy(snlg,bdouble);
hold; %保持住上一曲线
semilogy(snlg,bsingle,'--');
axis([-20 30 0.0000001 1]);
%通过观察曲线，大致判断出双极性小于给定误比特率的信噪比位置
i=1100;
while(i<length(sn))
if(bdouble(i)<10^(-6))
bsn=snlg(i); %记下符合条件的信噪比
i=length(sn)+1;
end;
i=i+1;
end;
%通过观察曲线，大致判断出单极性小于给定误比特率的信噪比位置i=2300;
while(i<length(sn))
if(bsingle(i)<10^(-6))
%符合所需的条件时，记录下此时对应的信噪比值
ssn=snlg(i);
i=length(sn)+1;
end;
i=i+1;
end;
disp('双极性NRZ码所需的信噪比为：（dB）');
bsn %显示双极性的信噪比
disp('单极性NRZ码所需的信噪比为：（dB）');
ssn %显示单极性的信噪比
运行结果：
双极性NRZ码所需的信噪比为：（dB）
bsn =
21.3191
单极性NRZ码所需的信噪比为：（dB）
ssn =
27.3359
Current plot held
双极性NRZ码所需的信噪比为：（dB）
bsn =
21.3191
单极性NRZ码所需的信噪比为：（dB）
ssn =
27.3359
信噪比与误比特率关系特性图
由实验可以看出：
单极性码中，非归零码和归零码都是以两个不同的电平数来表示1和0，但它们也有明显的区别，每个码元长度内，编码对应电平所占的时长不同，非归零码严格按照编码对应给与高低电平，码元期间不再改变，而归零码则会有末端归零的现象。

由单极性码和双极性码比较可知，双极性码的编码使得0，1的点评区分更加明显，这样就降低了误码率。

双极性码中也有归零码和非归零码之分，其中双极性归零码属于三元码，这样就可以避免当信息中出现长串连续的“0”或“1”时，非归零码中呈现的连续固定电平，以及二元码“0”码时低电平持续等引起的检错能力差的现象，相应的 减少了误码率。

双极性码和单极性码的误码率如信噪比的关系观测分析 信号误码率=%
100*传输的所有码数错误传输的误码数，它同信号的信噪比有密切关系， 在实验结果中我们可以看到
①两种信号随着信噪比的增强，误码率下降。

②单极性双极性码的误码率相同的情况下，单极性信号的误码率大于双极性信号，也就是说同一误码率情况下，双极性码的抗干扰性强。

③同一信噪比下，双极性的误码率比单极性码误码率高，但随着信噪比的减小，这种误码率的差距减小，最后趋于相同，也就是说，当信号的抗干扰能力太差时，两者无码情况差不多。

四、结论
通过实验进一步熟悉了二元码中单极性码和双极性码的编码原理，掌握归零码和非归零码的区别和优缺点，了解了单极性码和双极性码在传输中信噪比的不同，理解了其误码率和信噪比的关系，在一定范围内，误码率随着信噪比的增加而减小。

同时我也学会了用Matlab中矩形图的绘制，了解了非全码宽信号的绘制（如归零码），另外会使用公式编程计算信号的能量和信噪比，以及误码率的转换。

在实验中，运用mablab中我们对平时学习的理论知识与实际操作相结合，学会了将理论运用与实际的方法。

我发现了很多的不足，比如基础知识不扎实，缺乏耐心，最后都克服了完成了任务。

五、参考文献
1 通信原理MATLAB仿真教程，赵宏图等编，人民邮电出版社，2010
2 通信原理-基于MATLAB的计算机仿真，郭文彬等编，北京邮电大学出版社，2006。