BFSK在加性高斯白噪声和多径瑞利衰落信道中的传输性能

BFSK在加性高斯白噪声信道和多径瑞利衰落信道中的传输性能自动化张明键1.课程设计的目的课程设计教学对实现专业培养目标，提高学生全面素质具有重要作用。它是对学生进行的阶段基础知识或阶段专业技能的训练，实现由知识向能力转化的培养手段，是对前期理论与实践教学的检验。课程设计教学着眼于培养学生正确的设计思想与方法、严谨的科学态度和良好的工作作风、培养学生运用所学的理论知识和技能解决实际问题的能力、培养学生文字和语言表达能力以及合作工作能力、深化和扩展学生的理论知识与初步的专业技能为目标。2.课程设计的要求(1)熟悉MATLABSimulink的使用方法；(2)熟悉MATLABSimulink中建立子系统的方法；(3)熟悉加性高斯白噪声信道的特点和多径瑞利衰落信道的特点；(4)熟悉BFSK(2进制频移键控)调制的原理；(5)用Simulink仿真BFSK在加性高斯白噪声信道中的传输性能；(6)用Simulink仿真BFSK在多径瑞利衰落信道中的传输性能；(7)观测并记录仿真结果，对结果进行比较和分析；(8)按照要求完成课程设计报告。3.课程设计内容用Simulink仿真BFSK在加性高斯白噪声信道中的传输性能，计算各种信噪比（SNR=0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15）条件下的误码率。用Simulink仿真BFSK在多径瑞利衰落信道中的传输性能，计算各种信噪比（SNR=0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15）条件下的误码率。根据仿真结果，比较这BFSK在这两种信道中的传输性能。4.课程设计的实验步骤（1）阅读参考资料和文献，掌握加性高斯白噪声信道的特点；掌握多径瑞利衰落信道的特点；掌握BFSK调制的特点。（2）在Simulink中建立二进制频移键控在加性高斯白噪声信道中传输的模型（如图1）。其中包括三个子系统：Source(信源模块)子系统，Sink(信宿模块)子系统，和Channel(信道模块)子系统。Source子系统中包含的模块有：RandomIntegerGenerator,M-FSKModulatorBaseband等。Sink子系统中包含的模块有：M-FSKDemodulatorBaseband,ErrorRateCalculation等。Channel子系统中包含的模块有：AWGNChannel等。图1二进制频移键控在加性高斯白噪声信道中传输的模型（3）编写仿真主程序，在程序中设置以下参数的值：BFSK调制的频率间隔（Frequencyseparation）为24000，信号源产生信号的比特率BitRate设为100000（如图2），M-FSKModulatorBaseband模块和M-FSKDemodulatorBaseband模块中的参数Samplespersymbol设置为2，AWGNchannel模块中的参数“Mode”设为Signaltonoiseratio(SNR),仿真时间的长度Simulationtime设为10。图2随机整数产生器的参数设置（4）在Simulink中建立二进制频移键控在多径瑞利衰落信道中传输的模型（如图3）。其中包括三个子系统：Source(信源模块)子系统，Sink(信宿模块)子系统，和Channel(信道模块)子系统。Source子系统中包含的模块有：RandomIntegerGenerator,M-FSKModulatorBaseband等。Sink子系统中包含的模块有：M-FSKDemodulatorBaseband,ErrorRateCalculation等。Channel子系统中包含的模块有：MultipathRayleighChannel,AWGNChannel等。图3二进制频移键控在多径瑞利衰落信道中传输的模型（5）编写仿真主程序，在程序中设置以下参数的值：BFSK调制的频率间隔（Frequencyseparation）为24000，信号源产生信号的比特率BitRate设为100000，M-FSKModulatorBaseband模块和M-FSKDemodulatorBaseband模块中的参数Samplespersymbol设置为2，AWGNchannel模块中的参数Mode设为Signaltonoiseratio(SNR),仿真时间的长度Simulationtime设为10。发送端和接收端的相对运动速度设为40公里/小时，运动方向和发送端与接收端连线之间的夹角为00。根据这些参数可以确定多径瑞利衰落信道模块的参数Fd的值（如图4）。图4多径瑞利衰落信道模块的参数设置（6）在同一张图上（对数坐标）分别画出BFSK在加性高斯白噪声信道和多径瑞利衰落信道中传输的误码率与信噪比的对应关系，分析仿真结果。(7)改变M-FSKModulatorBaseband模块和M-FSKDemodulatorBaseband模块中的参数Samplespersymbol的值，重复步骤(2)-(6)。分析误码率的变化与参数Samplespersymbol的对应关系。5.课程设计报告的要求课程设计报告包括以下的内容：（1）封面，包括课“程设计名称”、“设计题目”、“学院及专业”、“年级班别”、“学号”、“姓名”、“指导老师”、“日期”；（2）目录；（3）课程设计的目的；（4）课程设计的要求；（5）课程设计的内容；（6）Simulink仿真工具简介；（7）BFSK调制的原理，加性高斯白噪声信道的特点和多径瑞利衰落信道的特点；（8）在加性高斯白噪声信道中，BFSK传输特性的仿真模型图的建立过程和基本思路，特别要说明其中子系统的建立方法和过程；在多径瑞利衰落信道中，BFSK传输特性的仿真模型图的建立过程和基本思路，特别要说明其中子系统的建立方法和过程；（9）说明模型图中各个模块的具体参数设置（需要截图表示）和具体的功能；（10）仿真结果，BFSK在加性高斯白噪声信道和多径瑞利衰落信道中传输误码率与信噪比的对应关系图，仿真结果分析；（11）改变M-FSKModulatorBaseband模块和M-FSKDemodulatorBaseband模块中的参数Samplespersymbol的值，分析误码率与参数Samplespersymbol之间的对应关系；（12）收获和心得体会；（13）参考文献。附录：多径瑞利衰落信道多径衰落是移动通信系统中的一种相当重要的衰落信道类型，它在很大程度上影响着移动通信系统的质量。在移动通信系统中，发送端和接收端都可能处在不停的运动状态之中，发送端和接收端之间的这种相对运动将产生多普勒频移(Dopplershift)。多普勒频移与运动速度和方向有关，它的计算公式是θθλcoscosfcvvfd×==其中，v是发送端和接收端的相对运动速度，θ是运动方向和发送端与接收端连线之间的夹角（如图5所示），fc=λ是载波的波长。发射的信号要经过直射、反射、散射等多条传播途径才能达到接收端，而且随着移动台的移动，各条传播路径上的信号幅度、时延及相位随时随地发生变化，所以接收到的信号的电平是起伏、不稳定的，这些多径信号相互叠加就会形成衰落。叠加后的信号幅度变化符合瑞利分布，又称瑞利衰落。图5多普勒频移示意图