【正文】 第三章 信源、信道容量和信源編碼 信源、信宿和誤差分析 ? 信號(hào)產(chǎn)生設(shè)備 ? 通信工具箱的仿真模塊庫(kù)包含高斯 、 瑞利 、 泊松和均勻分布的噪聲發(fā)生器 。 信號(hào)產(chǎn)生設(shè)備 信號(hào)產(chǎn)生設(shè)備 ⑴ 高斯噪聲發(fā)生器 n維高斯噪聲的概率密度函數(shù)（ pdf）表達(dá)式為： )]()(21e x p [)d e t ()2(1)( 12??????? ? xKxKxf Tn均值 方差 不同的 Initial seed對(duì)應(yīng)于不同的輸出，相同的 Initial seed產(chǎn)生相同的輸出。只要設(shè)置相同的 Initial seed就能夠再現(xiàn)相同的隨機(jī)過(guò)程 信號(hào)產(chǎn)生設(shè)備 （ 2） 瑞利噪聲發(fā)生器 瑞利分布等效于一個(gè)二維零均值高斯變量的均方和(Rss— Root sum squares)。 假設(shè) y1和 y2是兩個(gè)獨(dú)立的高斯隨機(jī)變量 ， 均值為零 ， 方差為 σ 2， 則服從瑞利分布的隨機(jī)變量 x的表達(dá)式為： 瑞利分布的概率密度函數(shù)為 ： 2221 yyx ??)2e x p()( 222 ??xxxf ??Sigma（衰減包絡(luò)） 用于確定瑞利隨機(jī)過(guò)程的參數(shù)，對(duì)應(yīng)于公式中的 σ。 Initial seed(隨機(jī)數(shù)種子 信源、信宿和誤差分析 ? 信號(hào)產(chǎn)生設(shè)備 ? （ 3）均勻分布噪聲發(fā)生器 uniform noise generator 當(dāng) ab時(shí)，均勻分布的隨機(jī)變量 x的概率密度函數(shù)為 ： ? 該分布的均值為： 1/2(a+b) 方差為： 1/12(a+b)2 ????? ????其它01)( axbbaxf輸出噪聲被均勻分布的上限和下限 貝努利分布 泊松分布 信源、信宿和誤差分析 ? 信號(hào)產(chǎn)生設(shè)備 ? （ 4）泊松隨機(jī)整數(shù)發(fā)生器 ? 泊松分布的概率密度函數(shù)為： ????????其它02,1,0!)(?xexxf??lambda 指定泊松參數(shù) λ。當(dāng)它是標(biāo)量時(shí)，輸出矢量的每一分量具有相同的 λ值。當(dāng)它是矢量時(shí)，此矢量長(zhǎng)度須與“種子”的矢量長(zhǎng)度相等 ② seed 初始化“種子”值 。 信號(hào)觀測(cè)設(shè)備 ? 觀測(cè)設(shè)備包括示眼圖 、 散列圖 (scatter plot)和錯(cuò)誤率計(jì)算 (errorrate putation)設(shè)備 。 ? 通信工具箱對(duì)生成這些觀測(cè)設(shè)備的 SIMULINK模塊和 MATLAB函數(shù)均提供支持 。 信號(hào)觀測(cè)設(shè)備 ? 1 眼圖 ? 生成眼圖的方法： 用一個(gè)濾波器以 1/T的頻率對(duì)信號(hào)進(jìn)行掃描 ， 這里 T為碼元周期 ， 則掃描信號(hào)的連續(xù)疊加就會(huì)生成輸出的眼圖 。 基帶傳輸系統(tǒng)中 ， 接收濾波器的輸出信號(hào)加到示波器的垂直軸 ， 調(diào)節(jié)示波器的水平掃描周期 ， 使之與信號(hào)碼元的周期同步 。 信號(hào)觀測(cè)設(shè)備 ? 1 眼圖 ? 二進(jìn)制信號(hào)傳輸時(shí)的眼圖只有一只 “ 眼睛 ” ，當(dāng)傳輸三元碼時(shí)，會(huì)顯示兩只 “ 眼睛 ” 。眼圖是由各段碼元波形疊加而成的，眼圖中央的垂直線表示最佳抽樣時(shí)刻，位于兩峰值中間的水平線是判決門限電平 信號(hào)觀測(cè)設(shè)備 ? 1 眼圖 最佳抽樣時(shí)刻 最大信號(hào)失真量 斜率＝對(duì)定時(shí)誤差的敏感度 可以抽樣的時(shí)間 噪聲容限 過(guò)零點(diǎn)失真 信號(hào)觀測(cè)設(shè)備 ? 1 眼圖 ? eyediagram函數(shù) eyediagram(x,n) eyediagram(x,n,period) eyediagram(x,n,period,offset) eyediagram(x,n,period,offset,plotstring) eyediagram(x,n,period,offset,plotstring,h) h = eyediagram(...) 信號(hào)觀測(cè)設(shè)備 ? 1 眼圖 ? M=16。 ? Fs=10。 ? Pd=100。 ? Fd=1。 %定義計(jì)算的點(diǎn)數(shù) ? msg_d=randint(Pd,1,M)。%[0,M1]中生成整數(shù)消息 ? %QAM調(diào)制 ? msg_a=qammod(msg_d,M)。 ? %假設(shè)信道等效于一個(gè)升余弦濾波器 ? rcv_a=rcosflt(msg_a,Fd,Fs,39。fir/normal39。)。 ? %輸出接收信號(hào)的眼圖 ? eyediagram(rcv_a,Fs/Fd,1/Fd,2)。 Fs是輸入觀察信號(hào) x的抽樣頻率。Fd是信號(hào)觀察窗口時(shí)間的倒數(shù)。一般要求 Fs＞ Fd，且 Fs/Fd為一正整數(shù)。 randint ? randint Random integer matrix generator. ? OUT = RANDINT(N) generates an NbyN matrix of random binary numbers. The appearance of 0 and 1 have even probability. ? OUT = RANDINT(N, M) generates an NbyM matrix of random binary numbers. The appearance of 0 and 1 have even probability. ? OUT = RANDINT(N, M, RANGE) generates an NbyM matrix of random integer numbers. ? [RANGE(1), RANGE(2)] even probability ? [0, RANGE1]. randint ? randint(2,2,[0 3]) ? ans = ? 3 2 ? 0 1 Quadrature amplitude modulation ? Syntax y = qammod(x,M) y = qammod(x,M,ini_phase) y = qammod(x,M,ini_phase,symbol_order) ? If symbol_order is set to 39。bin39。 (default), the function uses a natural binarycoded ordering. If symbol_order is set to 39。gray39。, it uses a Gray constellation ordering. qammod rcosflt Filter input signal using raised cosine filter ? Syntax y = rcosflt(x,Fd,Fs) y = rcosflt(x,Fd,Fs,39。type_flag39。,r,delay,tol) The sample frequency for the digital input signal x is Fd, and the sample frequency for the output signal y is Fs. y = rcosflt(x,Fd,Fs,39。filter_type/Fs39。,r,delay,tol) y = rcosflt(x,Fd,Fs,39。filter_type/filter39。,num,den) y = rcosflt(x,Fd,Fs,39。filter_type/filter39。,num,den,delay) y = rcosflt(x,Fd,Fs,39。filter_type/filter/Fs39。,num,den...) [y,t] = rcosflt(...) delay is the filter39。s group delay, measured in input samples. The actual group delay in the filter design is delay/Fd seconds. r is the rolloff factor for the filter, a real number in the range [0, 1]. The input tol is the tolerance in the IIR filter design. FIR filter design does not use tol. ? 1 眼圖 0 . 5 0 0 . 5420246T i m eAmplitudeE y e D i a g r a m f o r I n P h a s e S i g n a l 0 . 5 0 0 . 5420246T i m eAmplitudeE y e D i a g r a m f o r Q u a d r a t u r e S i g n a l 信號(hào)觀測(cè)設(shè)備 ? 2散列圖 (scatte