数字通信中不同信道类型对通信系统性能影响matlab仿真分析,对比AWGN,BEC,BSC以及多径信道

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1.算法运行效果图预览

(完整程序运行后无水印)

image.png

2.算法运行软件版本

matlab2022a

 

3.部分核心程序

(完整版代码包含详细中文注释和操作步骤视频)

  `%, 4=AWGN+多径 3=BSC, 2=BEC, 1=AWGN

            % 计算误码

            for i0 = Lens + 2:-1:1  % 从后向前遍历比特

                if xor(msg(i0), ydec(i0)) == 1 && Ch_sel == 4 % 计算BSC信道的误码

                   Err_DJ(i1)  = Err_DJ(i1) + 1;

                end

 

                if xor(msg(i0), ydec(i0)) == 1 && Ch_sel == 3 % 计算BSC信道的误码

                   Err_bsc(i1) = Err_bsc(i1) + 1;

                end

 

                if xor(msg(i0), ydec(i0)) == 1 && Ch_sel == 2  % 计算BEC信道的误码

                   Err_bec(i1) = Err_bec(i1) + 1;

                end

 

                if xor(msg(i0), ydec(i0)) == 1 && Ch_sel == 1 % 计算AWGN+多径信道的误码

                   Err_awgn(i1) = Err_awgn(i1) + 1;

                end

 

        % 计算误码率

        if Ch_sel == 1 % AWGN信道

           Err_awgn(i1) = Err_awgn(i1) / Lens/ mtkl; 

        end   

        if Ch_sel == 2  % BEC信道

           Err_bec(i1) = Err_bec(i1)/ Lens/ mtkl; 

        end   

        if Ch_sel == 3  % BSC信道

           Err_bsc(i1) = Err_bsc(i1) / Lens/ mtkl; 

        end

        if Ch_sel == 4  % AWGN+多径

           Err_DJ(i1)  = Err_DJ(i1) / Lens/ mtkl; 

        end

 

    end

end  % 结束while循环

 

 

% 创建新的图形窗口

figure;

 

% 绘制BSC信道的误码率曲线

semilogy(SNRs, Err_bsc,'-bs',...

    'LineWidth',1,...

    'MarkerSize',6,...

    'MarkerEdgeColor','k',...

    'MarkerFaceColor',[0.9,0.0,0.0]);

hold on;

 

% 绘制AWGN信道的误码率曲线

semilogy(SNRs, Err_awgn,'-mo',...

    'LineWidth',1,...

    'MarkerSize',6,...

    'MarkerEdgeColor','k',...

    'MarkerFaceColor',[0.5,0.9,0.0]);

hold on;

 

% 绘制BEC信道的误码率曲线

semilogy(SNRs, Err_bec,'-r>',...

    'LineWidth',1,...

    'MarkerSize',6,...

    'MarkerEdgeColor','k',...

    'MarkerFaceColor',[0.9,0.9,0.0]);

 

 

% 绘制BEC信道的误码率曲线

semilogy(SNRs, Err_DJ,'-k<',...

    'LineWidth',1,...

    'MarkerSize',6,...

    'MarkerEdgeColor','k',...

    'MarkerFaceColor',[0.9,0.3,0.3]);

% 设置坐标轴范围

axis([0 12 10^-8 1]);

 

% 显示网格

grid on;

 

% 添加图例

legend('BSC信道', '高斯信道', 'BEC信道', '多径信道');

 

% 添加x轴标签

xlabel('SNR(dB)');

 

% 添加y轴标签

ylabel('error');

176`  

4.算法理论概述

       在数字通信系统中,信道是传输信息的媒介。不同的信道类型会对通信系统的性能产生显著的影响。本章节将详细介绍AWGN(加性高斯白噪声)信道、BEC(二进制擦除信道)、BSC(二进制对称信道)以及多径信道,并通过数学公式和原理来分析它们对通信系统性能的影响。

 

      AWGN信道是最常见的信道模型之一,它假设噪声是独立于信号的加性高斯白噪声。在AWGN信道中,接收到的信号 y 可以表示为:

y=x+n

其中,x 是发送信号,n 是均值为0、方差为 σ2的高斯白噪声。

 

       BEC(二进制擦除信道)是一种简单的信道模型,其中接收到的信号可能是原始信号、擦除符号或错误符号。具体来说,BEC有三个输出状态:

 

接收到正确的比特(概率为1−p),擦除比特(概率为pe),错误比特(概率为p)

 

      BSC(二进制对称信道)是一种简化了的实际物理信道模型,它假设输入为二进制信号,并且在传输过程中可能出现错误的概率是固定的。具体来说,在BSC中,每个比特位独立地以概率p发生反转,即0变成1或1变成0;而正确传输的概率为1-p。这里假定p<0.5,否则可以通过简单的反相操作使情况等价于更小的p值。

 

       在无线通信系统中,信号从发射端到接收端的传播过程中可能会遇到多种障碍物,如建筑物、山脉、植被等。这些障碍物会导致信号通过不同的路径到达接收端,这种现象称为多径效应(Multipath Effect)。每一条路径都可能有不同的传播延迟、幅度衰减和相位偏移。当这些不同路径上的信号在接收端叠加时,就形成了一个复杂的复合信号,这就是所谓的多径信道(Multipath Channel)。离散多径信道模型假设存在有限数量的主要路径,每条路径都有其特定的增益hl 、延迟τl以及相位偏移ϕl 。接收信号y(t)可以表示为:

image.png  

该模型适用于描述那些具有明显可分辨路径的情况,但在实际应用中往往难以精确估计每条路径的具体参数。