数字通信原理课程设计 误码性能仿真报告.pdf

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1、BPSK、QPSK、16QAM、2FSK在AWGN信道和平坦Rayleigh信道下的误码性能以及OFDM的调制解调仿真孔淼通信1303班201308030309摘要：利用MATLAB对BPSK、QPSK、16QAM和2FSK四种调制方式进行仿真，在加性高斯白噪声（AWGN）信道和平坦Rayleigh信道下分别进行仿真，计算每种调制方式在以上两种信道中的误码率，并进行比较，介绍了理论原理、仿真结果以及仿真分析。此外，利用MATLAB对OFDM的调制和解调以及误码性能进行了仿真。关键词：BPSK；QPSK；2FSK；16QAM；误

2、码率；AWGN；平坦Rayleigh衰落；OFDM1引言接近于0，在这种假设的基础上对信道进行仿真。抗噪声性能是通信系统的一个重要指标，即系统正交频分复用（OFDM）[3]系统信道的频带被划抵抗噪声干扰的能力[1]。而在数字通信系统[2]中，分为N个子信道，不同信息同时别调制在不同子载波信道噪声干扰使传输符号或传输码元产生错误，所以上传播，并且各子载波之间是正交的，这要求载波间误码率可以用来衡量数字通信系统的抗噪声性能。的最小频率差距为1/T。对于OFDM，不但要考虑信道BPSK、QPSK、16QAM和2FSK等各种调制方法可

3、中的AWGN噪声，还要考虑载波之间的干扰，保护间以用于通信系统传输数字信息。发送端调制器将数字隔可以有效减小这种干扰。本文中，每个子载波上使序列映射成信号波形，这些信号在信道中传输并受到用16QAM调制格式，下文将仿真它的调制、解调以及损伤，被接收机接收，造成了误码。信道中的损伤包误码性能。括噪声、衰减、衰落和干扰等，本文将以加性高斯白2不同调制方式在AWGN信道下的误码性能噪声（AWGN）信道和平坦Rayleigh信道两种信道[2]（1）BPSK在AWGN信道下的误码性能为例，分别讨论BPSK、QPSK、16QAM和2FSK

4、等四种对于二进制相位调制BPSK，s1（t）和s2（t）是调制方式的误码性能。由于不同调制方式调制原理的双极性信号，因此误码概率为不同，它们在不同信道中的误码性能表现出来的抗噪2EbPQ()b声性能也有优有劣，将在下文进行比较。N0对于AWGN信道，信道噪声是加性高斯白噪声，该信道的数学描述是r(t)=sm(t)+n(t)(1)式中sm(t)是发送信号，它是M个可能的信号之一；n（t）是均值为0且功率谱密度为N0/2的高斯白噪声过程的样本波形。对于平坦Rayleigh信道，信道中的干扰包括乘性失真和加性噪声。该信道的数学描述

5、是（a）（b）r(t)=sm(t)*c(t)+n(t)(2)图1.（a）BPSK星座图（b）SNR=10dB时的接收星座图式中c（t）是平坦瑞利信道函数。由于是平坦衰落，如图1（b）所示，当信噪比SNR为10dB时，BPSK多径时延远小于符号时长，可认为几条径上的时延均调制基本上可实现无差错传输。BPSK在AWGN信道下的误码性能仿真结果如图2所示，即SNR所对应的SER的一半，这与理论结果契合。此外，BER、SER的BER100次仿真结果的平均值。可以看出，仿真结果仿真值都与其理论值基本一致。与理论值几乎完全一致，多次仿真让

6、仿真结果更加准确。（a）（b）图3.（a）QPSK星座图，（b）SNR=14dB时的星座图图2.BPSK的误码率仿真值与理论值，仿真100次取平均值尽管BPSK两星座点的正交分量均为0，星座点相似于2ASK，但BPSK的误码性能优于2ASK。BPSK是二维调制，而ASK是一维，对于同一SNR，在平均信号功率、平均噪声功率均相同的情况下，BPSK的噪声被分散在两个维度中，因而BPSK的抗噪声性能比2ASK更强。图4.QPSK的BER/SER,仿真100次取平均值（2）QPSK在AWGN信道下的误码性能（3）Gray-16QAM在

7、AWGN信道下的误码性能QPSK的误码率可由BPSK推导得到，QPSK可以视16QAM可以视为两个正交的4ASK，且两者相互独为两个正交的BPSK，且两者相互独立。于是有如下立，所以16QAM的误码率理论值可以由4ASK推得:推导过程：2P1(1P)2PP1PMMMqcP1(1P)213Eblog2MqbPM4(1)Q(M(M1)N0P2Pqb仿真时，SER的理论值与仿真值基本契合，但BER2EbP2Q()总有偏差，这是因为仿真中用的不是Gray-16QAM。qN0Gray-16QAM满足相邻星座点

8、之间仅有一位比特不同，对于BER，因为各相邻星座点之间仅有一位不同，所以出现误码时，一般会跳变为相邻星座点，所以仅所以误码时很大概率上是两位比特中的一位出错，所是四位比特中的一位发生错误，因而BER是SER的以理论上QPSK的BER是其SER的一半。1/4，而不满足Gray的