信号检测与估值matlab仿真报告.docx
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信号检测与估值matlab仿真报告
信号检测与估值仿真报告
作业1
试编写程序，画出相干移频键控、非相干移频键控（无衰落）和瑞利衰落信道下非相干移频键控的性能曲线。
（1）根据理论分析公式画性能曲线；
（2）信噪比范围（0dB-10dB），间隔是1dB；
（3）信噪比计算SNR=10lg（Es/N0）
一、脚本文件
1、主程序
%********************************************************
%二元移频信号检测性能曲线（理论分析）
%FSK_theo.m
%********************************************************
clearall;
clc;
SNRindB=0:
1:
20;
Pe_CFSK=zeros（1,length（SNRindB））;
Pe_NCFSK=zeros（1,length（SNRindB））;
Pe_NCFSK_Rayleigh=zeros（1,length（SNRindB））;
fori=1:
length（SNRindB）
EsN0=exp（SNRindB（i）*log（10）/10）;
Es_aveN0=exp（SNRindB（i）*log（10）/10）;
Pe_CFSK（i）=Qfunct（sqrt（EsN0））;%相干移频键控系统
Pe_NCFSK（i）=0.5*exp（-EsN0/2）;%非相干移频键控系统（无衰落）
Pe_NCFSK_Rayleigh（i）=1/（2+Es_aveN0）;%非相干移频键控系统（瑞利衰落）
end
semilogy（SNRindB,Pe_CFSK,'-o',SNRindB,Pe_NCFSK,'-*',SNRindB,Pe_NCFSK_Rayleigh,'-'）;
xlabel（'Es/No或平均Es/No（dB）'）;
ylabel（'最小平均错误概率Pe'）;
legend（'相干移频','非相干移频（无衰落）','非相干移频（瑞利衰落）'）;
title（'二元移频信号检测性能曲线'）;
axis（[02010^-71]）;
gridon;
2、调用子函数
%********************************************************
%Q函数
%Qfunct.m
%********************************************************
function[y]=Qfunct（x）
%[y]=Qfunct（x）
%QFUNCTevaluatestheQ-function.
%y=1/sqrt（2*pi）*integralfromxtoinfofexp（-t^2/2）dt.
%y=（1/2）*erfc（x/sqrt
（2））.
y=（1/2）*erfc（x/sqrt
（2））;
二、仿真结果
作业2
试编写程序，仿真BPSK，4PSK调制信号在高斯信道下的性能，画出误码率（误比特和误符号）的性能曲线，并与理论分析结果相比。
一、BPSK脚本文件及仿真结果
1、主程序
%********************************************************
%BPSK调制信号在AWGN下的蒙特卡罗仿真
%BPSK_MC.m
%********************************************************
clearall;
clc;
SNRindB1=0:
1:
10;
SNRindB2=0:
0.5:
10;
smld_err_prb=zeros（1,length（SNRindB1））;
theo_err_prb=zeros（1,length（SNRindB2））;
fori=1:
length（SNRindB1）,
%simulatederrorrate
smld_err_prb（i）=sm_BPSK（SNRindB1（i））;
end;
fori=1:
length（SNRindB2）,
EsN0=exp（SNRindB2（i）*log（10）/10）;
%theoreticalerrorrate
theo_err_prb（i）=Qfunct（sqrt（2*EsN0））;
end;
%Plottingcommandsfollow
semilogy（SNRindB1,smld_err_prb,'*',SNRindB2,theo_err_prb,'-'）;
xlabel（'Es/No（dB）'）;
ylabel（'误码率'）;
title（'BPSK调制信号在AWGN下的蒙特卡罗仿真'）;
legend（'仿真误码率','理论误码率'）;
gridon;
2、调用子函数
%********************************************************
%计算BPSK的仿真误码率（误符号率=误比特率）
%sm_BPSK.m
%********************************************************
function[p]=sm_BPSK（snr_in_dB）
%[p]=sm_BPSK（snr_in_dB）
%sm_BPSKsimulatestheprobabilityoferrorfortheparticular
%valueofsnr_in_dB,signaltonoiseratioindB.
Es=1;
EsN0=exp（snr_in_dB*log（10）/10）;%signaltonoiseratio
sgma=Es/sqrt（2*EsN0）;%sigma,standarddeviationofnoise
N=10^7;%统计量
%产生二进制数据源
dsource=zeros（1,N）;
fori=1:
N,
temp=rand;%auniformrandomvariableover（0,1）
if（temp<0.5）,
dsource（i）=0;%withprobability1/2,sourceoutputis0
else
dsource（i）=1;%withprobability1/2,sourceoutputis1
end
end;
numoferr=0;
fori=1:
N,
%接收信号（信号映射，加性高斯白噪声）
if（dsource（i）==0）,
r=-Es+gngauss（sgma）;%ifthesourceoutputis"0"
else
r=Es+gngauss（sgma）;%ifthesourceoutputis"1"
end;
%信号判决
if（r<0）,
decis=0;%decisionis"0"
else
decis=1;%decisionis"1"
end;
%计算误符号率=误比特率
if（decis~=dsource（i））,%ifitisanerror,increasetheerrorcounter
numoferr=numoferr+1;
end;
end;
p=numoferr/N;%probabilityoferrorestimate
%******************************************************
%产生加性高斯白噪声
%gngauss.m
%******************************************************
function[gsrv1,gsrv2]=gngauss（m,sgma）
%[gsrv1,gsrv2]=gngauss（m,sgma）
%[gsrv1,gsrv2]=gngauss（sgma）
%[gsrv1,gsrv2]=gngauss
%GNGAUSS产生两个均值为m、标准差为sgma的、互相独立的
%高斯随机变量。
如果缺少其中一个输入参数，则取均值
%为0。
如果既没有给出均值也没有给出方差，本函数将
%产生两个标准高斯随机变量。
ifnargin==0,
m=0;sgma=1;
elseifnargin==1,
sgma=m;m=0;
end;
u=rand;%在区间（0,1）内的均匀随机变量
z=sgma*（sqrt（2*log（1/（1-u））））;%瑞利分布随机变量
u=rand;%在区间（0,1）内的均匀随机变量
gsrv1=m+z*cos（2*pi*u）;
gsrv2=m+z*sin（2*pi*u）;
3、仿真结果
二、QPSK脚本文件及仿真结果
1、主程序
%********************************************************
%QPSK调制信号在AWGN下的蒙特卡罗仿真
%QPSK_MC.m
%********************************************************
clearall;
clc;
SNRindB1=0:
1:
14;%设置仿真信噪比范围
SNRindB2=0:
0.1:
14;%理论计算信噪比范围
smld_bit_err_prb=zeros（1,length（SNRindB1））;
smld_symbol_err_prb=zeros（1,length（SNRindB1））;
theo_bit_err_prb=zeros（1,length（SNRindB2））;
theo_symbol_err_prb=zeros（1,length（SNRindB2））;
fori=1:
length（SNRindB1）,
[pb,ps]=sm_QPSK（SNRindB1（i））;%仿真比特和符号错误概率
smld_bit_err_prb（i）=pb;%pb表示误比特率
smld_symbol_err_prb（i）=ps;%ps表示误符号率
end;
fori=1:
length（SNRindB2）,
SNR=exp（SNRindB2（i）*log（10）/10）;%信噪比SNR=Es/N0
theo_bit_err_prb（i）=Qfunct（sqrt（SNR））;%计算理论误比特率
theo_symbol_err_prb（i）=2*Qfunct（sqrt（SNR））;%计算理论误符号率
end;
semilogy（SNRindB1,smld_bit_err_prb,'o'）;%画图
holdon
semilogy（SNRindB1,smld_symbol_err_prb,'*'）;
semilogy（SNRindB2,theo_bit_err_prb,'-'）;
semilogy（SNRindB2,theo_symbol_err_prb,'-.'）;
xlabel（'Es/No（dB）'）;
ylabel（'误码率'）;
title（'QPSK调制信号在AWGN下的蒙特卡罗仿真'）;
legend（'仿真误比特率','仿真误符号率','理论误比特率','理论误符号率'）;
gridon;
2、调用子函数
%********************************************************
%计算QPSK的仿真误码率（包括误符号率和误比特率）
%sm_QPSK.m
%********************************************************
function[pb,ps]=sm_QPSK（snr_in_dB）
N=10^7;
Es=1;
snr=10^（snr_in_dB/10）;
sgma=sqrt（Es/snr/2）;
%QPSK信号映射（Gray码）
s00=[10];
s01=[01];
s11=[-10];
s10=[0-1];
%产生四进制数据源
dsource1=zeros（1,N）;
dsource2=zeros（1,N）;
fori=1:
N,
temp=rand;
if（temp<0.25）,
dsource1（i）=0;
dsource2（i）=0;
elseif（temp<0.5）,
dsource1（i）=0;
dsource2（i）=1;
elseif（temp<0.75）,
dsource1（i）=1;
dsource2（i）=0;
else
dsource1（i）=1;
dsource2（i）=1;
end;
end;
numofsymbolerror=0;
numofbiterror=0;
fori=1:
N,
%产生复加性高斯白噪声
n
（1）=gngauss（sgma）;
n
（2）=gngauss（sgma）;
%接收信号，即信道输出的加噪信号
if（（dsource1（i）==0）&&（dsource2（i）==0））,
r=s00+n;
elseif（（dsource1（i）==0）&&（dsource2（i）==1））,
r=s01+n;
elseif（（dsource1（i）==1）&&（dsource2（i）==0））,
r=s10+n;
else
r=s11+n;
end;
%信号判决
c00=dot（r,s00）;
c01=dot（r,s01）;
c10=dot（r,s10）;
c11=dot（r,s11）;
c_max=max（[c00c01c10c11]）;
if（c00==c_max）
decis1=0;decis2=0;
elseif（c01==c_max）
decis1=0;decis2=1;
elseif（c10==c_max）
decis1=1;decis2=0;
else
decis1=1;decis2=1;
end;
%计算误符号率和误比特率
symbolerror=0;
if（decis1~=dsource1（i））,
numofbiterror=numofbiterror+1;
symbolerror=1;
end;
if（decis2~=dsource2（i））,
numofbiterror=numofbiterror+1;
symbolerror=1;
end;
if（symbolerror==1）,
numofsymbolerror=numofsymbolerror+1;
end;
end;
ps=numofsymbolerror/N;
pb=numofbiterror/（2*N）;
3、仿真结果
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