无线通信与编码_Rake接收机_三种合并算法_MATLAB仿真代码
2024-06-02 05:04:55
Rake接收机
使用选择性合并、最大比值合并、等增益合并算法进行Rake接收机的仿真
clc,clear; %使用选择性合并、最大比值合并、等增益合并算法进行Rake接收机的仿真
user = 1; %用户数
Nc = 16; %扩频因子
ISI_Length = 1; %码元长度
SNR = [0:1:10]; %信噪比（dB）
Tlen = 5000; %数据长度
Bit_Error_Number1 = 0; %误比特率初始值
Bit_Error_Number2 = 0;
Bit_Error_Number3 = 0;
power_unitary_factor1 = sqrt( 5/9 );%每径功率因子
power_unitary_factor2 = sqrt( 3/9 );
power_unitary_factor3 = sqrt( 1/9 );
s_initial = randsrc( 1, Tlen ); %数据源
%生成 WALSH 矩阵
wal2 = [1 1;1 -1];
wal4 = [wal2 wal2; wal2 wal2*(-1)];
wal8 = [wal4 wal4; wal4 wal4*(-1)];
wal16 = [wal8 wal8; wal8 wal8*(-1)];
%扩频
s_spread = zeros( user, Tlen * Nc );
ray1 = zeros( user, 2*Tlen*Nc );
ray2 = zeros( user, 2*Tlen*Nc );
ray3 = zeros( user, 2*Tlen*Nc );
for i = 1:userx0 = s_initial( i,: ).'*wal16( 8,: );x1 = x0.';s_spread( i,: ) = ( x1(:) ).';
end
%输出重复一次,然后延迟（延迟了半个码元）
ray1( 1:2:2*Tlen*Nc - 1 ) = s_spread( 1:Tlen*Nc );
ray1( 2:2:2*Tlen*Nc ) = ray1( 1:2:2*Tlen*Nc - 1 );%产生第二径,第三径信号
ray2( ISI_Length + 1:2*Tlen*Nc ) = ray1( 1:2*Tlen*Nc - ISI_Length );
ray3( 2*ISI_Length + 1:2*Tlen*Nc ) = ray1( 1:2*Tlen*Nc - 2*ISI_Length );
for nEN = 1:length( SNR )%EbN0dBEbNo = 10^( SNR(nEN)/10 ); %信噪比转换pn = sqrt( 32/(2*EbNo) );%接收信号demp = power_unitary_factor1*ray1+...power_unitary_factor2*ray2+...power_unitary_factor3*ray3+...( randn( 1,2*Tlen*Nc )+randn( 1,2*Tlen*Nc )*i )*pn;dt = reshape( demp,32,Tlen )';%WALSH码重复wal16_d(1:2:31) = wal16(8,1:16);wal16_d(2:2:32) = wal16(8,1:16);%解扩第一径输出rdata1 = dt*wal16_d(1,:).';%WALSH码延迟wal16_delay1(1,2:32) = wal16_d(1,1:31);%解扩第二径输出rdata2 = dt*wal16_delay1(1,:).';%WALSH码延迟wal16_delay2(1,3:32) = wal16_d(1,1:30);wal16_delay2(1,1:2) = wal16_d(1,31:32);%解扩第三径输出rdata3 = dt*wal16_delay2(1,:).';p1 = rdata1'*rdata1;p2 = rdata2'*rdata2;p3 = rdata3'*rdata3;p = p1 + p2 + p3;u1 = p1/p;u2 = p2/p;u3 = p3/p;%最大比合并rd_m1 = real( rdata1*u1+rdata2*u2+rdata3*u3);%等增益合并rd_m2 = (real(rdata1+rdata2+rdata3))/3;%选择式合并u = [u1,u2,u3];maxu = max(u);if(maxu==u1)rd_m3 = real(rdata1);elseif(maxu==u2)rd_m3 = real(rdata2);elserd_m3 = real(rdata3);endend%三种方法判决输出r_Data1 = sign(rd_m1)';r_Data2 = sign(rd_m2)';r_Data3 = sign(rd_m3)';%计算误比特率Bit_Error_Number1 = length(find(r_Data1(1:Tlen) ~= s_initial(1:Tlen)));Bit_Error_Rate1(nEN) = Bit_Error_Number1/Tlen;Bit_Error_Number2 = length(find(r_Data2(1:Tlen) ~= s_initial(1:Tlen)));Bit_Error_Rate2(nEN) = Bit_Error_Number2/Tlen;Bit_Error_Number3 = length(find(r_Data3(1:Tlen) ~= s_initial(1:Tlen)));Bit_Error_Rate3(nEN) = Bit_Error_Number3/Tlen;
end
figure(1)%绘制图像
plot(SNR,Bit_Error_Rate1,'r*-');hold on;grid on;
plot(SNR,Bit_Error_Rate2,'bo-');hold on;grid on;
plot(SNR,Bit_Error_Rate3,'g.-');grid on;
legend('最大比合并','选择式合并','等增益合并');
xlabel('信噪比'),ylabel('误比特率');
title('三种分集合并方式性能比较');
figure(2)
semilogy(SNR,Bit_Error_Rate1,'b*-');hold on;grid on;
semilogy(SNR,Bit_Error_Rate2,'go-');hold on;grid on;
semilogy(SNR,Bit_Error_Rate3,'k+-');grid on;
legend('最大比合并','选择式合并','等增益合并');
xlabel('信噪比'),ylabel('误比特率');
title('三种分集合并方式性能比较');
%采用最大比合并时误码率最低
%Rake接收机可以较好的解决多径问题
%白噪声对Rake接收机误码率影响不大，随着信噪比的增大，Rake接收机的误码率迅速下降
clear all;%接收部分code
user = 1;
Nc = 16; %扩频因子
ISI_Length = 1;%码元长度
SNR = [0:1:30];%信噪比
Tlen = 8000; %数据长度%误比特率初始值
Bit_Error_Number1 = 0;
Bit_Error_Number2 = 0;
Bit_Error_Number3 = 0;%功率因子
power_unitary_factor1 = sqrt( 6/9 );
power_unitary_factor2 = sqrt( 2/9 );
power_unitary_factor3 = sqrt( 1/9 );s_initial = randsrc( 1, Tlen ); %数据源%WALSH矩阵
wal2 = [ 1 1; 1 -1 ];
wal4 = [wal2 wal2; wal2 wal2*(-1)];
wal8 = [wal4 wal4; wal4 wal4*(-1)];
wal16 = [wal8 wal8; wal8 wal8*(-1)];%扩频
s_spread = zeros( user, Tlen*Nc );
ray1 = zeros( user, 2*Tlen*Nc );
ray2 = zeros( user, 2*Tlen*Nc );
ray3 = zeros( user, 2*Tlen*Nc );
for i = 1:userx0 = s_initial( i,: ).'*wal16( 8,: );x1 = x0.';s_spread( i,: ) = ( x1(:) ).';
end
%输出重复一次,然后延迟
ray1( 1:2:2*Tlen*Nc - 1 ) = s_spread( 1:Tlen*Nc );
ray1( 2:2:2*Tlen*Nc ) = ray1( 1:2:2*Tlen*Nc - 1 );%第二径,第三径信号
ray2( ISI_Length + 1:2*Tlen*Nc ) = ray1( 1:2*Tlen*Nc - ISI_Length );
ray3( 2*ISI_Length + 1:2*Tlen*Nc ) = ray1( 1:2*Tlen*Nc - 2*ISI_Length );for nEN = 1:length( SNR )EbNo = 10^( SNR(nEN)/10 ); %信噪比转换pn = sqrt( 32/(2*EbNo) );%接收信号demp = power_unitary_factor1*ray1+...power_unitary_factor2*ray2+...power_unitary_factor3*ray3+...( randn( 1,2*Tlen*Nc )+randn( 1,2*Tlen*Nc )*i )*pn;dt = reshape( demp,32,Tlen )';%WALSH码重复wal16_d(1:2:31) = wal16(8,1:16);wal16_d(2:2:32) = wal16(8,1:16);%解扩第一径输出rdata1 = dt*wal16_d(1,:).';%WALSH码延迟wal16_delay1(1,2:32) = wal16_d(1,1:31);%解扩第二径输出rdata2 = dt*wal16_delay1(1,:).';%WALSH码延迟wal16_delay2(1,3:32) = wal16_d(1,1:30);wal16_delay2(1,1:2) = wal16_d(1,31:32);%解扩第三径输出rdata3 = dt*wal16_delay2(1,:).';p1 = rdata1'*rdata1;p2 = rdata2'*rdata2;p3 = rdata3'*rdata3;p = p1 + p2 + p3;u1 = p1/p;u2 = p2/p;u3 = p3/p;%最大比合并rd_m1 = real( rdata1*u1+rdata2*u2+rdata3*u3);%等增益合并rd_m2 = (real(rdata1+rdata2+rdata3))/3;%选择式合并u = [u1,u2,u3];maxu = max(u);if(maxu==u1)rd_m3 = real(rdata1);elseif(maxu==u2)rd_m3 = real(rdata2);else rd_m3 = real(rdata3);endend%三种方法判决输出r_Data1 = sign(rd_m1)';r_Data2 = sign(rd_m2)';r_Data3 = sign(rd_m3)';%计算误比特率Bit_Error_Number1 = length(find(r_Data1(1:Tlen) ~= s_initial(1:Tlen)));Bit_Error_Rate1(nEN) = Bit_Error_Number1/Tlen;Bit_Error_Number2 = length(find(r_Data2(1:Tlen) ~= s_initial(1:Tlen)));Bit_Error_Rate2(nEN) = Bit_Error_Number2/Tlen;Bit_Error_Number3 = length(find(r_Data3(1:Tlen) ~= s_initial(1:Tlen)));Bit_Error_Rate3(nEN) = Bit_Error_Number3/Tlen;
end
plot(SNR,Bit_Error_Rate1,'r*-');hold on;
plot(SNR,Bit_Error_Rate2,'bo-');hold on;
plot(SNR,Bit_Error_Rate3,'g.-');
legend('最大比合并','选择式合并','等增益合并');
xlabel('信噪比');
ylabel('误比特率');
title('三种分集合并方式性能比较');clear all;%发送部分代码
Numusers = 1;
Nc = 16; %扩频因子
ISI_Length = 1; %码元长度
EbN0db = 2; %信噪比
Tlen = 10; %数据长度%我们假设出的每径功率因子
power_unitary_factor1 = sqrt( 6/9 );
power_unitary_factor2 = sqrt( 2/9 );
power_unitary_factor3 = sqrt( 1/9 );
s_initial = randsrc( 1, Tlen ); %产生数据源1或-1
figure(1)
stairs(s_initial,'Color','r');
ylim([-1.5,1.5]);
title('信号源序列','Color','b')
xlabel('数据长度')
ylabel('幅度')
%根据扩频因子等于16产生walsh矩阵
wal2 = [ 1 1; 1 -1 ];
wal4 = [wal2 wal2; wal2 wal2*(-1)];
wal8 = [wal4 wal4; wal4 wal4*(-1)];
wal16 = [wal8 wal8; wal8 wal8*(-1)];
%扩频
s_spread = zeros( Numusers, Tlen*Nc );
ray1 = zeros( Numusers, 2*Tlen*Nc );
ray2 = zeros( Numusers, 2*Tlen*Nc );
ray3 = zeros( Numusers, 2*Tlen*Nc );for i = 1:Numusersx0 = s_initial( i,: ).'*wal16( 8,: );x1 = x0.';s_spread( i,: ) = ( x1(:) ).';
end
%将扩频后的输出重复,然后进行延迟
ray1( 1:2:2*Tlen*Nc - 1 ) = s_spread( 1:Tlen*Nc );
ray1( 2:2:2*Tlen*Nc ) = ray1( 1:2:2*Tlen*Nc - 1 );%产生第二,第三径信号
ray2( ISI_Length + 1:2*Tlen*Nc ) = ray1( 1:2*Tlen*Nc - ISI_Length );
ray2( 2*ISI_Length + 1:2*Tlen*Nc ) = ray1( 1:2*Tlen*Nc - 2*ISI_Length );for nEN = 1:length( EbN0db )en = 10^( EbN0db(nEN)/10 ); %信噪比转换sigma = sqrt( 32/(2*en) );%收到信号demp = power_unitary_factor1*ray1+...power_unitary_factor2*ray2+...power_unitary_factor3*ray3+...( rand( 1,2*Tlen*Nc )+randn( 1,2*Tlen*Nc )*i )*sigma;dt = reshape( demp,32,Tlen )';%将walsh码重复wal16_d(1:2:31) = wal16(8,1:16);wal16_d(2:2:32) = wal16(8,1:16);%解扩后第一径输出rdata1 = dt*wal16_d(1,:).';%将walsh码延迟wal16_delay1(1,2:32) = wal16_d(1,1:31);%解扩后第二径输出rdata2 = dt*wal16_delay1(1,:).';%将walsh码延迟wal16_delay2(1,3:32) = wal16_d(1,1:30);wal16_delay2(1,1:2) = wal16_d(1,31:32);%解扩后第三径输出rdata3 = dt*wal16_delay2(1,:).';p1 = rdata1'*rdata1;p2 = rdata2'*rdata2;p3 = rdata3'*rdata3;p = p1 + p2 + p3;u1 = p1/p;u2 = p2/p;u3 = p3/p;%最大比合并rd_m1 = real( rdata1*u1+rdata2*u2+rdata3*u3);%等增益合并rd_m2 = (real(rdata1+rdata2+rdata3))/3;%选择式合并u = [u1,u2,u3];maxu = max(u);if(maxu==u1)rd_m3 = real(rdata1);elseif(maxu==u2)rd_m3 = real(rdata2);else rd_m3 = real(rdata3);endend%输出数据r_Data1 = sign(rd_m1)';r_Data2 = sign(rd_m2)';r_Data3 = sign(rd_m3)';end
figure(2)
subplot(3,1,1)
stairs(r_Data1,'Color','r');
ylim([-1.5,1.5]);
title('最大比合并方式','Color','b')
xlabel('码元长度')
ylabel('幅度')
subplot(3,1,2)
stairs(r_Data2,'Color','r');
ylim([-1.5,1.5]);
title('等增益合并','Color','b')
xlabel('码元长度')
ylabel('幅度')
subplot(3,1,3)
stairs(r_Data3,'Color','r');
ylim([-1.5,1.5]);
title('选择式合并','Color','b')
xlabel('码元长度')
ylabel('幅度')
figure(3)
subplot(3,1,1)
stairs(s_initial,'Color','r');
ylim([-1.5,1.5]);
hold on
stairs(r_Data3,'Color','g');
ylim([-1.5,1.5]);
title('最大比值合并和初始序列比较','Color','b')
xlabel('码元长度')
ylabel('幅度')
ylim([-1.5,1.5]);
subplot(3,1,2)
stairs(s_initial,'Color','r');
ylim([-1.5,1.5]);
hold on
stairs(r_Data2,'Color','g');
ylim([-1.5,1.5]);
title('等增益合并和初始序列比较','Color','b')
xlabel('码元长度')
ylabel('幅度')
ylim([-1.5,1.5]);
subplot(3,1,3)
stairs(s_initial,'Color','r');
ylim([-1.5,1.5]);
hold on
stairs(r_Data1,'Color','g');
ylim([-1.5,1.5]);
title('选择式合并和初始序列比较','Color','b')
xlabel('码元长度')
ylabel('幅度')
ylim([-1.5,1.5]);
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