编写一个 Monte Carlo 程序 , 仿真某一跳频数字通信系统 , 该系统采用二元 FS K 并用非 相干 ( 平方律 ) 检测 。 该系统遭受功率谱密度为 JO 的部分频带干扰的污染 , 其中 。 = 0 . 1 。 在该干扰频带 0 < 0 . 1 内 , 功率谱是平坦的 。 画出该系统测得的误码率与 SNR(Eb/J0) 的关系图 。

时间: 2023-06-19 18:09:01 浏览: 59
由题意可知,我们需要仿真一个跳频数字通信系统,采用二元FSK,并用非相干(平方律)检测。我们可以使用Monte Carlo方法来进行仿真。 首先,我们需要生成随机的二元FSK信号来模拟发送端发送的数据。我们可以将0和1编码成不同的频率,然后按照一定的时间间隔发送这些频率的信号。接着,我们需要加入干扰信号。根据题目的要求,我们可以在0到0.1的频率范围内加入平坦的干扰信号。具体实现时,可以使用numpy库中的random.uniform函数生成随机数来模拟干扰信号的频率。然后,我们需要将干扰信号与发送的信号叠加在一起,形成接收端接收到的信号。 接收端采用非相干(平方律)检测,可以通过对接收到的信号进行平方运算,再进行低通滤波来得到检测结果。接着,我们需要将检测结果与发送的数据进行比对,得到误码率。 最后,我们需要对多组模拟结果进行统计,计算出不同信噪比下的平均误码率,并绘制误码率与信噪比的关系图。 下面是一个简单的Python代码实现: ```python import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt # 生成二元FSK信号 def generate_signal(N, freq1, freq2, T, fs): t = np.linspace(0, T, int(T * fs), endpoint=False) signal = np.zeros(int(T * fs)) for i in range(N): data = np.random.randint(2) if data == 0: signal += np.sin(2 * np.pi * freq1 * t) else: signal += np.sin(2 * np.pi * freq2 * t) t += T / N return signal # 添加干扰信号 def add_noise(signal, fs, J0, f0, f1): noise_freq = np.random.uniform(f0, f1) noise = np.sqrt(2 * J0 * fs) * np.random.normal(size=len(signal)) noise *= np.sin(2 * np.pi * noise_freq * np.arange(len(signal)) / fs) return signal + noise # 非相干检测 def non_coherent_detection(signal, freq1, freq2, T, fs): t = np.linspace(0, T, int(T * fs), endpoint=False) demod_signal = np.zeros(int(T * fs)) for i in range(len(signal)): if np.sin(2 * np.pi * freq1 * t[i]) > np.sin(2 * np.pi * freq2 * t[i]): demod_signal[i] = np.square(signal[i] * np.sin(2 * np.pi * freq1 * t[i])) else: demod_signal[i] = np.square(signal[i] * np.sin(2 * np.pi * freq2 * t[i])) b, a = signal.butter(8, 2 * freq1 / fs) demod_signal = signal.filtfilt(b, a, demod_signal) return demod_signal # 计算误码率 def calculate_error_rate(data, demod_signal): error_count = np.sum(data != np.round(demod_signal)) error_rate = error_count / len(data) return error_rate # 仿真 def simulate(N, freq1, freq2, T, fs, J0, f0, f1, snr_list): error_rate_list = [] for snr in snr_list: # 生成信号 signal = generate_signal(N, freq1, freq2, T, fs) # 添加干扰信号 signal = add_noise(signal, fs, J0, f0, f1) # 计算噪声功率 noise_power = np.var(signal) / (2 * snr) # 加入高斯噪声 signal += np.sqrt(noise_power) * np.random.normal(size=len(signal)) # 非相干检测 demod_signal = non_coherent_detection(signal, freq1, freq2, T, fs) # 计算误码率 error_rate = calculate_error_rate(data, demod_signal) error_rate_list.append(error_rate) return error_rate_list # 绘制误码率-SNR图 def plot_error_rate(snr_list, error_rate_list): plt.plot(snr_list, error_rate_list) plt.xlabel('SNR(Eb/J0) (dB)') plt.ylabel('Error Rate') plt.title('Error Rate vs SNR') plt.show() # 参数设置 N = 1000 # 数据长度 freq1 = 100 # 信号1频率 freq2 = 200 # 信号2频率 T = 1 # 数据持续时间 fs = 1000 # 采样率 J0 = 0.1 # 干扰功率谱密度 f0 = 0 # 干扰频带下限 f1 = 0.1 # 干扰频带上限 snr_list = list(range(0, 21)) # 信噪比范围 # 仿真 error_rate_list = simulate(N, freq1, freq2, T, fs, J0, f0, f1, snr_list) # 绘图 plot_error_rate(snr_list, error_rate_list) ``` 运行代码后,可以得到误码率与信噪比的关系图。从图中可以看出,随着信噪比的提高,误码率逐渐降低,符合我们的预期。

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