通信系统仿真实验
通信工程系统仿真实验报告
通信原理课程设计实验报告专业：通信工程届别：07 B班学号：0715232022姓名：吴林桂指导老师：陈东华数字通信系统设计一、 实验要求：信源书记先经过平方根升余弦基带成型滤波，成型滤波器参数自选，再经BPSK ，QPSK 或QAM 调制（调制方式任选），发射信号经AWGN 信道后解调匹配滤波后接收，信道编码可选（不做硬性要求），要求给出基带成型前后的时域波形和眼图，画出接收端匹配滤波后时域型号的波形，并在时间轴标出最佳采样点时刻。
对传输系统进行误码率分析。
二、系统框图三、实验原理：QAM 调制原理：在通信传渝领域中，为了使有限的带宽有更高的信息传输速率，负载更多的用户必须采用先进的调制技术，提高频谱利用率。
QAM 就是一种频率利用率很高的调制技术。
t B t A t Y m m 00sin cos )(ωω+= 0≤t ≤Tb式中 Tb 为码元宽度t 0cos ω为 同相信号或者I 信号；t 0s i n ω 为正交信号或者Q 信号；m m B A ,为分别为载波t 0cos ω,t 0sin ω的离散振幅；m 为m A 和m B 的电平数，取值1 , 2 , . . . , M 。
m A = Dm*A ；m B = Em*A ；式中A 是固定的振幅，与信号的平均功率有关，（dm ，em ）表示调制信号矢量点在信号空间上的坐标，有输入数据决定。
m A 和m B 确定QAM 信号在信号空间的坐标点。
称这种抑制载波的双边带调制方式为正交幅度调制。
图3.3.2 正交调幅法原理图 Pav=（A*A/M ）*∑(dm*dm+em*em) m=(1,M)QAM 信号的解调可以采用相干解调,其原理图如图3.3.5所示。
图3.3.5 QAM 相干解调原理图四、设计方案：(1)、生成一个随机二进制信号(2)、二进制信号经过卷积编码后再产生格雷码映射的星座图 (3)、二进制转换成十进制后的信号 (4)、对该信号进行16-QAM 调制(5)、通过升余弦脉冲成形滤波器滤波，同时产生传输信号 (6)、增加加性高斯白噪声，通过匹配滤波器对接受的信号滤波 (7)、对该信号进行16-QAM 解调五、实验内容跟实验结果：本方案是在“升余弦脉冲成形滤波器以及眼图”的示例的基础上修改得到的。
通信系统仿真（精）
一、物理层仿真实验1、实验目的：初步掌握数字通信系统的仿真方法。
完成一个通信系统的搭建，并仿真得到相应的BER-Eb/No性能曲线，完成系统性能的分析。
2、实验原理通信系统仿真就是要通过计算机产生各种随机信号，并对这些信号做相应的处理以获得期望的结果，但是要求计算机产生完全随机的数据时不可能的，只能算是伪随机数。
从预测的角度看，周期数据是完全可以预测的，但当周期趋于无穷大时，可以认为该数据具有伪随机特性。
产生伪随机数的算法通常有：Wishmann-Hill算法产生均匀分布随机变量该算法是通过将3个周期相近的随机数发生器产生的数据序列进行相加，进而得到更大周期的数据序列。
定义三个随机数发生器：Xi+1=(171xi)mod(30269)Yi+1=(170yi)mod(30307)Zi+1=(172zi)mod(30323)以上三式中均需要设定一初始值（x0,y0,z0），这三个初始值一般称为种子。
产生的三个序列的周期分别是：30269、30307、30323。
将这三个序列组合相加即可得到一个周期更大的均匀分布随机序列：Ui=（Xi/30269+Yi/30307+Zi/30323）mod(1)逆变换法产生Rayleigh分布随机变量逆变换法的基本思想是：将一个不相关均匀分布的随机序列U映射到一个具有概率分布函数Fx(x)的不相关序列随机序列X，条件是要产生的随机变量的分布函数具有闭合表达式。
R=sqrt(-2σ2 ln(u))根据上式即可将均匀分布的随机变量映射为Rayleigh分布的随机变量。
根据Rayleigh分布随机变量产生Gussian分布随机变量通信系统中的噪声通常建模为白高斯噪声，其含义是功率谱是白的，信号分布是满足高斯的。
基于Rayleigh随机变量，可以方便的产生Gussian分布的随机变量。
关系如下：X=R*COS(2πu1)Y=R*SIN(2πu2)其中U1和U2分别是两个均匀分布的随机变量，产生的X和Y均为高斯随机变量。
通信系统仿真实验报告
通信系统仿真实验报告摘要：本篇文章主要介绍了针对通信系统的仿真实验，通过建立系统模型和仿真场景，对系统性能进行分析和评估，得出了一些有意义的结果并进行了详细讨论。
一、引言通信系统是指用于信息传输的各种系统，例如电话、电报、电视、互联网等。
通信系统的性能和可靠性是非常重要的，为了测试和评估系统的性能，需进行一系列的试验和仿真。
本实验主要针对某通信系统的部分功能进行了仿真和性能评估。
二、实验设计本实验中，我们以MATLAB软件为基础，使用Simulink工具箱建立了一个通信系统模型。
该模型包含了一个信源（source）、调制器（modulator）、信道、解调器（demodulator）和接收器（receiver）。
在模型中，信号流经无线信道，受到了衰落等影响。
在实验过程中，我们不断调整系统模型的参数，例如信道的衰落因子以及接收机的灵敏度等。
同时，我们还模拟了不同的噪声干扰场景和信道状况，以测试系统的鲁棒性和容错性。
三、实验结果通过实验以及仿真，我们得出了一些有意义的成果。
首先，我们发现在噪声干扰场景中，系统性能并没有明显下降，这说明了系统具有很好的鲁棒性。
其次，我们还测试了系统在不同的信道条件下的性能，例如信道的衰落和干扰情况。
测试结果表明，系统的性能明显下降，而信道干扰和衰落程度越大，系统则表现得越不稳定。
最后，我们还评估了系统的传输速率和误码率等性能指标。
通过对多组测试数据的分析和对比，我们得出了一些有价值的结论，并进行了讨论。
四、总结通过本次实验，我们充分理解了通信系统的相关知识，并掌握了MATLAB软件和Simulink工具箱的使用方法，可以进行多种仿真。
同时，我们还得出了一些有意义的结论和数据，并对其进行了分析和讨论。
这对于提高通信系统性能以及设计更加鲁棒的系统具有一定的参考价值。
通信系统仿真实验报告-模拟信源数字化的建模与仿真
实验一模拟信源数字化的建模与仿真一．实验目的：1、掌握MATLAB语言的基本命令、基本运算、函数等基本知识；2、掌握MATLAB语言的程序设计流程和方法；3、掌握模拟信源数字化的建模与仿真方法。
二．实验内容及步骤：1、编写MATLAB函数文件仿真实现模拟信号的抽样过程；1）单频正弦波模拟信号的抽样实现。
要求输入信号的幅度A、频率F和相位P可变；要求仿真时间从0到2/F，抽样频率分别为Fs=F、Fs=2F、Fs=20F；要求给出相应抽样信号samp11、samp12、samp13的波形图。
2）多频正弦波合成模拟信号的抽样实现。
要求输入信号为幅度A1、频率F1、相位P1的正弦波和幅度A2、频率F2、相位P2的正弦波的叠加；要求仿真时间从0到2/min（F1，F2），抽样频率为Fs=max(F1,F2)、Fs=2*max(F1,F2)、Fs=20*max(F1,F2)；要求给出相应抽样信号samp21、samp22、samp23的波形图。
2、编写MATLAB程序仿真实现模拟信号的量化过程；1）单频正弦波模拟信号均匀量化的实现。
要求对抽样信号sampl3归一化后再进行均匀量化；要求量化电平数D可变；要求输出信号为平顶正弦波；要求给出量化序号indx1，给出量化输出信号quant1的波形图，并与抽样信号samp13画在同一图形窗口中进行波形比较。
2）改变量化电平数，分析它和量化误差的关系，并给出仿真图；3）多频正弦波合成模拟信号均匀量化的实现。
要求对抽样信号samp23归一化后再进行均匀量化；要求量化电平数D可变；要求输出信号为平顶正弦波；要求给出量化序号indx2，给出量化输出信号quant2的波形图，并与抽样信号samp23画在同一图形窗口中进行波形比较。
4）要求对抽样信号sampl3归一化后再分别进行满足A律和u律压缩的非均匀量化；要求压缩参数a、u可变；要求量化电平数D可变；要求输出信号为平顶正弦波；要求给出量化输出信号quant11和quant12的波形图，并与抽样信号samp13画在同一图形窗口中进行波形比较。
通信系统的仿真实验资料
第一章信号通过系统的仿真1.若x(t)=（1/（2л）1/2）e-t2/2，t∈[a,b],将x(t)进行周期拓展，信号周期为T(可任意设置)，计算和描绘出期信号x(t)的幅度和相位频谱。
实验结果：(以下所示为a=-6,b=6,n=24,tol=的图形)(1)已知信号幅度谱(2)已知信号相位谱2.信号定义为x(t)= cos(2л*47t)+cos(2л*219t), 0≤t≤100, 其它假设信号以1000抽样/秒进行抽样。
用MATLAB设计一个低通Butterworth滤波器。
确定并绘出输出的功率谱和输入功率谱比较（滤波器的阶数及截频可自行确定）。
实验结果：(以下为阶数=4，截频=100Hz的图形)(1)输入信号功率谱密度(2)输出信号功率谱密度第二章随机过程仿真1．从下式的递归关系中产生一个高斯马尔可夫过程的1000个（等间距）样本的序列Xn=+ωn n=1,2,…1000，式中X0=0，ωn是一个零均值，方差为1，独立的随机变量序列。
绘出序列{ Xn，1≤n≤1000}与时序n的关系及相关函数N-mRx(m)=1/(N-m)ΣXn Xn+m m=0,1,…50 式中N=1000.n-1实验结果：(1)高斯——马尔可夫过程(2)高斯马尔可夫过程的自相关函数2.假设一个具有抽样序列{X(n)}的白噪声过程通过一个脉冲响应如下所示的线性滤波器nh(n)= ，n≥00， n<0求输出过程{Y(n)}的功率谱和自相关函数Ry(τ)。
实验结果：(1)输出的功率谱(2)输出的自相关第三章模拟调制仿真1．用MATLAB软件仿真AM调制。
被调信号为1, (t0/3)>t>0;m(t)=-2, (t0/3)≤t≤(2*t0/3);0, 其它;利用AM 调制方式调制载波。
假设t0=,fc=250hz；调制系数a=。
实验结果：1)调制信号、载波、已调信号的时域波形2)已调信号的频域波形2.被调信号为1, t0/3>t>0;m(t)=-2, t0/3<= t<2*t0/3;0, 其它;采用频率调制方案。
通信系统仿真实验报告
《通信系统仿真技术》实验报告姓名：李傲班级：14050Z01学号： 1405024239实验一：Systemview操作环境的认识与操作1、实验目的：熟悉systemview软件的基本环境，为后续实验打下基础，熟悉基本操作，并使用其做出第一个自己的project，并截图2、实验内容：1>按照实验指导书的1.7进行练习2>正弦信号（频率为学号*10，幅度为（1+学号*0.1）V）、及其平方谱分析；并讨论定时窗口的设计对仿真结果的影响。
3、实验仿真：图1系统连结图（实验图中标注参数，并对参数设置、仿真结果进行分析）4、实验结论输出信号底部有微弱的失真，调节输入的频率的以及平方器的参数，可以改变输入信号的波形失真，对于频域而言，sin信号平方之后，其频率变为原来的二倍，这一点可有三角函数的化简公式证明实验二：滤波器使用及参数设计1、实验目的：1、学习使用SYSTEMVIEW 中的线性系统图符。
2、掌握典型FIR 滤波器参数和模拟滤波器参数的设置过程。
3、按滤波要求对典型滤波器进行参数设计。
实验原理：2、实验内容：参考实验指导书，设计出一个低通滤波器，并对仿真结果进行截图，要求在所截取的图片上用便笺的形式标注自己的姓名、学号、班级。
学号统一使用序号3、实验仿真：系统框架图输入输出信号的波形图输入输出信号的频谱图4、实验结论对于试验中低通滤波器的参数设置不太容易确定，在输入完通带宽度、截止频率和截止点的衰落系数等滤波器参数后，如果选择让SystemView 自动估计抽头，则可以选择“Elanix Auto Optimizer”项中的“Enabled”按钮，再单击“Finish”按钮退出即可。
此时，系统会自动计算出最合适的抽头数通常抽头数设置得越大，滤波器的精度就越实验三、模拟线性调制系统仿真（AM）（1学时）1、实验目的：1、学习使用SYSTEMVIEW 构建简单的仿真系统。
3、掌握模拟幅度调制的基本原理。
基于MIMO的通信系统仿真与分析研究
仿真工具介绍
性能评估指标
衡量系统在给定频谱资源下传输数据的能力，包括频谱效率/频谱利用率。
频谱效率
容量
误码率/错误率
鲁棒性
衡量系统在特定信道条件下的最大传输速率，包括空间信道容量、自由度容量等。
衡量系统传输数据的错误率，包括硬错误率、软错误率等。
衡量系统在信道条件变化下的性能表现，包括信道估计误差、干扰等对系统性能的影响。
基于MIMO的通信系统仿真实验与结果分析
06
总结词
本实验主要研究了在不同信道模型下，MIMO系统的性能变化。
详细描述
首先，我们选择了三种典型的信道模型，包括Rayleigh、Rician和Log-normal模型。在每个模型下，我们通过仿真生成了大量的信道矩阵，并利用这些矩阵进行MIMO系统的调制和解调。通过对比各个模型下的误码率和频谱效率，我们发现Rayleigh模型下的性能表现最为优秀，其次是Rician模型，最后是Log-normal模型。这一结果表明，信道模型的选取对MIMO系统的性能有着重要影响。
03
确定仿真目标和参数
明确要研究的MIMO通信系统的性能指标和参数范围。
开始仿真
运行仿真模型，收集仿真数据。
建立仿真模型
根据MIMO通信系统的原理和模型，建立相应的仿真模型。
数据分析与处理
对仿真数据进行处理和分析，提取有用的信息。
配置仿真环境
设置仿真工具的相关参数，如仿真时间、信道模型等。
结果可视化
在城市高楼大厦的环境中，空间复用技术能够更好地利用空间资源，提高无线通信系统的性能。
多用户MIMO技术是一种利用多天线技术提高系统容量的方法，允许多个用户在同一时间和频率上同时通信。
通过多用户MIMO技术，可以增加系统容量和频谱效率，同时减少用户之间的干扰。
实验七 通信系统的SIMULINK仿真
实验七通信系统的SIMULINK仿真实验七通信系统的SIMULINK仿真一、实验目的1、了解和掌握如何用SIMULINK 软件仿真一个通信系统；2、通过仿真加深对AM、DSB调制、解调方式的理解；3、掌握滤波器、信号模块的参数设置。
二、实验设备MATLAB软件、计算机三、实验原理1、普通调幅调制系统原理图m(t)＋×BPFsAM(t)A0cos?ct2、普通调幅解调系统原理图（1）相干解调法z(t)xsAM(t)BPFLPFso(t)cos?ct（2）非相干检测法sAM(t)BPFLEDLPFso(t)3、DSB调制与解调系统原理图 (1) 调制系统原理图＋×m(t) ―― BPF s ASDSB（t）A0cos?ct(2)相干解调法(t)BPFz(t)xLPFso(t)cos?ctSDSB（t）四、实验内容1、根据AM调制与解调原理，用MATLAB中的SIMULINK软件建立一个仿真电路，如下图所示：AM仿真模块图AM仿真模型是由3个信号发生器（一个调制信号2个载波信号）两个相乘器；一个低通滤波器和几个示波器组成。
整个模型分别由两个部分组成调制部分和解调部分。
解调方式采用同步检波，即先把调幅波信号和相干载波信号相乘，然后通过低通滤波器滤出解调信号波形。
可设图中sinewave2为调制信号，频率为30Hz，sinewave为载波信号，频率为200Hz。
2、根据DSB调制与解调原理，用MATLAB中的SIMULINK软件建立一个仿真电路，如下图所示：DSB仿真模块图调制信号的频率为50Hz，载波的频率为400Hz。
解调部分仍采用同步检波，低通滤波器截止频率为60Hz，阶数为4。
3、根据上述原理设计一个AM和DSB系统，进行仿真，观察并记录调制信号、载波信号、解调信号的波形。
感谢您的阅读，祝您生活愉快。
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通信系统仿真实验
一、实验目的
1、采用不同调制（QPSK 和8PSK ）时系统的误码率和误比特率性能仿真对比；
2、仿真研究信道编码对通信系统性能的影响；
3、信道编码对通信系统性能的影响，删余卷积码的Pb 性能(不同生成元，不同删余码，软硬判决)。
二、实验环境
Matlab
三、实验原理
1、实验（一）
QPSK 和8PSK 的理论误码率以及误比特率公式: 采用Matlab 中自带函数pskdemod ，pskdemod 调制解调，信道为高斯白噪信道，采取自带函数awgn 加噪。
以及biterr 和symerr 统计误比特率和误码率曲线；
2、实验（二）
1）对实验（一）所搭建的通信系统采用生成元为[171,133]的
[2,1,6]非系统码进行卷积编码。
并采用硬判决和软判决，比较不同判24811[1] , (sin )228
e e r P erfc P erfc r π=--≈ 1/b 21(1),log k P Pe k M =--=
决方式下的误比特率性能
2）加入删余码的卷积编码。
删余码是对对原卷积码有规律地删除一定数量码元符号，减少发送的比特数。
如将1/2码率的卷积删成3/4码率的卷积码在译码时在删掉的位补零。
分别用convenc函数编码、vitdec函数和译码。
译码采用软判决，软判决则将波形进行多电平量化，再送往译码器。
最后用biterr函数统计误比特率，比较不同删余图样下的误比特率性能；
3）采用第三代移动通信中用于话音业务的生成元为[561,753]的[2,1,8]非系统卷积码及其软判决译码。
比较1）中的误比特率性能。
四、实验结果
1、QPSK和8PSK的误码率与误比特率性能比较（如下图所示），
图1 误码率性能曲线
由图1可知，QPSK的误码率低于8PSK，其调制性能也优于8PSK，并且仿真次数达到50次，结果显示已经接近理想曲
线。
图2 误比特率性能曲线
由图2可知，QPSK较8PSK的误比特率低，其调制性能好，实际统计分析的误比特率曲线也较接近理想的曲线。
2、同一生成元下的不同判决方式的误比特率分析，判决方式采用硬判决和软判决。
仿真结果如下：
红色线迹表示QPSK硬判决误比特率，蓝色线迹表示QPSK 的软判决误比特率，显然采取软判决方式的译码性能优于硬判决方式。
3、不同删余图样，软判决下的不同误比特率性能分析
由仿真结果图可知，对于（2,1,6）码，做3/4的删余卷积编码，比7/8的删余卷积码的编码性能好，说明删余的越多，系统接收端译码性能越差，即误比特率更高。
4、不同生成元在软判决下的误比特率分析（如下图），可知
五、程序流程
信源产生
卷积编码是否删余软判决不同删余下的
软判决生成元
选择
硬判决
绘出误比特率曲线
绘出误比特率曲线绘出
误比特率曲线另一生成元下的
软判决
比较QPSK 和8PSK
调制解调性能
绘出
误比特率
误码率曲线
误比特
率分析误比特率分析误比特率分析
误比特/码率分析
六、程序清单
tongxinxitongfz.m 主程序
Pskcom.m QPSK 和8PSK 的对比
Idealpeb.m 理想误码率和误比特率计算
Hscom.m 软硬判决对比
hscom3g.m 不同生成元的对比
Hsdeletecom.m 不同删余码的对比
dec42bin.m dec82bin.m bin8dec4.m bin2dec4.m 进制转换程序
七、心得体会
1、习惯性的按照C 编程方法忽略了matlab 的矩阵运算能力，而在处理理想的误比特率计算时候，竟然使用for 循环按位运算，严重影响运算速度。
2、教员给出的理想的误码率和误比特率计算公式也应该是错的，但是我开始并没有怀疑，只在面对结果思考为什么误比特率竟然会大于1，最后也没能想出个结果来，直到发现公式的错误。
正确的公式应该是
3、由于我采用了多次实验取统计平均的方法，但是我在循环控制设定控制量的时候，却把单个的循环次数当做数组处理了，结果造成在取平均运算时候，始终没能除以正确的次数，而是除以了1，以至于最后的结果运算时误比特率大于了1.而且致使我在检查程序找错浪费了很多时间。
4、统计分析应该是需要多次试验取平均的，开始的时候我只是做了一次实验就得出结果，而结果也正好正确。
但是确应该重复实验统计分析才可以，最后我的程序是经过50次实验后的统计平均值。
从结果来看比单次实验结果要更加准确。
5、加在高斯信道上的信噪比一定是码元信噪比，而在绘制误比特率曲线时候必须对信噪比做码元到比特信噪比的转换，即)(log /02b 2M SNR N E =。
1/b 21(1),log k P Pe k M
=--=。