GSM系统性能的分析与MATALAB仿真

淮海工学院课程设计报告书课程名称：通信系统的计算机仿真设计题 目： GSM 系统性能的分析与MATLAB 仿真系（院）： 电子工程学院学 期：10-11-2专业班级：D通信工程081姓 名：宗淙学 号：510822114评语:成绩：签名: 日期:1 绪论1.1 研究背景与研究意义（1）学会MATALA的使用，掌握MATALA的程序设计方法；（2）掌握GMS调制的基本概念、基本理论和基本方法；（3）掌握MATALA设计GSM仿真基本框图；（4）学会用MATALA对信号进行分析处理；1.2 课程设计的目的和任务（1）目的：使我们在课程设计过程中能够理论联系实际，在实践中充分利用所学理论知识分析和研究设计过程中出现的各类技术问题，巩固和扩大所学知识面，为以后走向工作岗位进行设计打下一定的基础。（2）任务：掌握一般通信系统设计的过程、步骤、要求、工作容及设计方法；掌握计算机仿真通信系统的方法。 训练学生网络设计能力。训练学生综 合运用专业知识的能力，提高学生进行通信工程设计的能力。1.3 可行性分析从技术上来看，高斯滤波最小频移键控GMSI调制技术是从 MSK调制的基础上发展起来的一种数字调制方式，其特点是在数据流送交频率调制器前 先通过一个 Gauss滤波器（预调制滤波器）进行预调制滤波，以减小两个 不同频率的载波切换时的跳变能量，使得在相同的时间速率频道时频道间 距可以变得更紧密。由于数字信号在调制前进行了Gauss预调制滤波，调制信号在交越零点不但相位连续，而且平滑过滤，因此GSMKM制的信号频谱紧凑、误码特性好，在数字移动通信中得到了广泛使用，如现在广泛使 用的 GSM（ Global System for Mobile communication）移动通信体制就是使用GMSK调制方式。从经济上来看，如今GMS调制技术已经相当成熟了，各项目成本低，经济效益高。2 GSMS信系统2.1 GSMS信系统基本模型GSMS信系统基本模型如图2-1所示图 2i1GSM通通系系基本本模型信号源：模拟的正旋波语音信号 4KHzA律13折线编码器：对信号进行编码。GMS调制：是在MS（最小频移键控）调制器之前插入高斯低通预调制滤波 器这样一种调制方式。GMSK1高了数字移动通信的频谱利用率和通信质量。信道：高斯加性白噪声信道、多径瑞利（Rayleigh ）衰落信道、莱斯（Rician ） 衰落信道等。GMS解调：为GMS调制的逆过程。A律13折线解码器：对信号进行解码。2.2 GSMS信系统的性能指标模拟的正旋波语音信号经过 GMS调制、信道、GMS解调过程。在接收端， 将得到的数据与原始信号源数据比较， 得到在特定信噪比下的误码率。改变系统 信噪比，从而得到系统的误码率曲线图，并给出各关健点信号图及星座图。3 GSM通信系统主要模块3.1 信源/信宿及其编译码信源H A律13折线编码器图3图2信源编码如图3-1所示，信源为模拟的正旋波语音信号 4KHz A律13折线编码器是对信源信号进行编码A律13折线解码器 信宿图3-2信宿译如图3-2所示，A律13折线解码器是对调制后的信号进行解码；信宿可以为示波器3.2 调制/解调GMS碉制.GMSK解调图3-3调制解调如图3-3所示，GMSI调制是在MSK（最小频移键控）调制器之前插入高斯低 通预调制滤波器这样一种调制方式。 GMSK提高了数字移动通信的频谱利用率和 通信质量。GMS解调则是GMSI调制的逆过程。3.4 信道信道可以设置为高斯加性白噪声信道、多径瑞利（Rayleigh ）衰落信道、莱 斯（Rician ）衰落信道等。4 MATLAB对GSMS信系统的仿真4.1 MATLAB主要模块及参数设置下面对信源、A律13折线器、PCM译码器、调制解调器进行MATALA模块 的分析和参数的设置信源/信宿及其编译码nnnnOCSigrslA-LaDPCMCo-mprMKWenoodefA-LirtrDPCM图4-1信源编码的MATALA模如图 4-1 所示，Signal Generator 为信号源；A-Law Compressor 为 A 律13折线压缩器；DPCM Encode为PCM码器S-CX：p-E图4-2信宿解码的MATALA啲模块如图 4-2 所示，DPCM decoder为 PCM解码器；A-Law Expander 为 A律 13 折 线扩展器；Scope为一示波器，可作为信宿。图4-3信源参数如图4-3所示，信源波形为正旋波，频率为 4000Hz,图4-4 A律13折线器参数如图4-4所示，A律13折线器的value值设置为87.6图4-5 PCM编码器参数PCM编码器的各个参数设置如图4-5所示。Predi c ter denarirzatcr :FGuarzt i z 旦七 i cm c adebock.:SarapL e tisie:|. CWO136c5图4-6 PCM解码器参数PCM解码器的各个参数设置如图4-6所示。调制/解调GMSI的调制器和解调器分别如图4-7和图4-8，图4-7 GMSK调制 的MATALA模块图4-8 GMSK解调的MATALA模块put type-;5? product z图4-9 GMSK调制器的参数如图4-9所示，GMS调制器的输入类型设置为Bit图4-10 GMSK解调器的参数如图4-10所示，GMS解调器的输出类型也设置为 Bit4.1.3 信道图4-11信道的MATALA模块如图4-11所示，AWGChannel为GSM!信系统中的加性高斯白噪声信道。图4-12加性高斯白噪声信道的参数如图16所示，将加性高斯白噪声信道的Ini tial seed值设置为18322；再将它的工作模式设为信噪比。4.2 GSM通信系统的仿真图和结果分析无噪声时系统的仿真框图如图4-13所示。图4-13无噪声时系统的仿真框图没有加入噪声时系统的误码率为 0没有加入噪声时scope的眼图和星座图分别如图4-14和图4-15所示1.50-0.5n图4-15没有加入噪声时scope的星座图-1+車+*I | | .+*n1 ri .*0.5没有加入噪声时scopel的眼图和星座图分别如图4-16和图4-17所示图4-16没有加入噪声时 scopel的眼图*+1 1 11 1 1_1 rn1 1 1 1 1 -1 1 _M图4-17没有加入噪声时scopel的星座图4.3加入噪声及干扰时系统性能指标的变化分析加入噪声及干扰时系统的仿真加入噪声及干扰时系统的仿真框图如图4-18所示。图4-18加入噪声及干扰时系统的仿真框图结果分析加入噪声时scope的眼图和星座图分别如图4-19和图4-20所示图4-19加入噪声时scope的眼图图4-20力口入噪声时scope的星座图加入噪声时scopel的眼图和星座图分别如图 4-21和图4-22所示5 15 0 5 15 _ - * 一 亠o J 営一一_dEaj！e_d匚一直 larn-_ckju4:arurapoc22i图4-21力口入噪声时scopel的眼图图4-22加入噪声时scopel的星座图同时加入高斯、干扰、瑞利三种噪声后不同SNR勺误码率见表4-1SNR (bit/dB)1053原系统误码率000加入高斯白噪声后系统误码率000加入高斯白噪声及干扰后系统误码率00.002170.006816加入高斯白噪声、干扰及瑞利噪声后系统误码率0.00088390.011780.020985结论在db增益为7db的GSMS信系统中，信道为加性高斯白噪声信道，它的原系 统误码率和加入高斯白噪声后系统误码率始终为 0。随着信噪比的增大，加入噪 声及干扰后的系统误码率随之增大。在一定的信噪比下，随着加入的噪声越多， 系统的误码率也随之增大。