移動通信原理課程設計111

1、移動通信原理課程設計小組成員學號李陽2012043030001田家翼2012019030029張恩2012019070030張文謙2012019070003 題 目： 無線信道特征分析 指導老師： 胡蘇 實驗時間： 2015.5 1、實驗目的1) 了解無線信道各種衰落特性；2) 掌握各種描述無線信道特性參數(shù)的物理意義；3) 利用MATLAB中的仿真工具模擬無線信道的衰落特性。2、 實驗內(nèi)容 基于simulink搭建一個QPSK發(fā)送鏈路，QPSK調(diào)制信號經(jīng)過了瑞利衰落信道，觀察信號經(jīng)過衰落前后的星座圖，觀察信道特性。仿真參數(shù)：信源比特速率為500kbps，多徑相對時延為0 4e-06 8e-06

2、 1.2e-05秒，相對平均功率為0 -3 -6 -9dB，最大多普勒頻移為200Hz。例如信道設置如下圖所示：3、實驗原理3.1 Simulink簡介  Simulink是MATLAB最重要的組件之一，它提供一個動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境。在該環(huán)境中，無需大量書寫程序，而只需要通過簡單直觀的鼠標操作，就可構造出復雜的系統(tǒng)。Simulink具有適應面廣、結(jié)構和流程清晰及仿真精細、貼近實際、效率高、靈活等優(yōu)點，并基于以上優(yōu)點Simulink已被廣泛應用于控制理論和數(shù)字信號處理的復雜仿真和設計。同時有大量的第三方軟件和硬件可應用于或被要求應用于Simulink。&#

3、160; Simulink是MATLAB中的一種可視化仿真工具， 是一種基于MATLAB的框圖設計環(huán)境，是實現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個軟件包，被廣泛應用于線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、數(shù)字控制及數(shù)字信號處理的建模和仿真中。Simulink可以用連續(xù)采樣時間、離散采樣時間或兩種混合的采樣時間進行建模，它也支持多速率系統(tǒng)，也就是系統(tǒng)中的不同部分具有不同的采樣速率。為了創(chuàng)建動態(tài)系統(tǒng)模型，Simulink提供了一個建立模型方塊圖的圖形用戶接口(GUI) ，這個創(chuàng)建過程只需單擊和拖動鼠標操作就能完成，它提供了一種更快捷、直接明了的方式，而且用戶可以立即看到系統(tǒng)的仿真結(jié)果。Simulin

4、k是用于動態(tài)系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)的多領域仿真和基于模型的設計工具。對各種時變系統(tǒng)，包括通訊、控制、信號處理、視頻處理和圖像處理系統(tǒng)，Simulink提供了交互式圖形化環(huán)境和可定制模塊庫來對其進行設計、仿真、執(zhí)行和測試。.構架在Simulink基礎之上的其他產(chǎn)品擴展了Simulink多領域建模功能，也提供了用于設計、執(zhí)行、驗證和確認任務的相應工具。Simulink與MATLAB緊密集成，可以直接訪問MATLAB大量的工具來進行算法研發(fā)、仿真的分析和可視化、批處理腳本的創(chuàng)建、建模環(huán)境的定制以及信號參數(shù)和測試數(shù)據(jù)的定義。 3.2 QPSK星座圖  QPSK是Quadratu

5、re Phase Shift Keying的簡稱，意為正交移相鍵控，是數(shù)字調(diào)制的 一種方式。它規(guī)定了四種載波相位，有兩種常用方式，星座圖如圖1（a）、（b）所示。 3.3 QPSK的調(diào)制  因為輸入信息是二進制序列，所以需要將二進制數(shù)據(jù)變換成四進制數(shù)據(jù)，才能和四進制的載波相位配合起來。采取的辦法是將二進制數(shù)字序列中每兩個序列分成一組，共四種組合（00,01,10,11），每一組稱為雙比特碼元。每一個雙比特碼元是由兩位二進制信息比特組成，它們分別代表四進制四個符號中的一個符號。QPSK每次調(diào)制可傳輸兩個信息比特。 p3.4 QPSK的解調(diào)

6、0; QPSK信號可以用兩個正交的載波信號實現(xiàn)相干解調(diào)，它的相干解調(diào)器如圖3所示，正交路分別設置兩個匹配濾波器，得到I（t）和Q（t），經(jīng)電平判決和并轉(zhuǎn)串即可恢復出原始信息。4、 實驗內(nèi)容及步驟基于simulink搭建一個QPSK發(fā)送鏈路，QPSK調(diào)制信號經(jīng)過了瑞利衰落信道，觀察信號經(jīng)過衰落前后的星座圖，觀察信道特性。仿真參數(shù)：信源比特速率為500kbps，多徑相對時延為0 4e-06 8e-06 1.2e-05秒，相對平均功率為0 -3 -6 -9dB，最大多普勒頻移為200Hz。仿真電路如下：相關參數(shù)：在參數(shù)選擇上，我們選取信源的0、1符號等概率出現(xiàn)，這樣便于和實際的通信系統(tǒng)向吻合。對于Q

7、PSK的相位選擇，我們采取了/4、3/4、5/4、7/4的相位，這樣可以減少信號中的直流分量。比特對編碼運用了格雷碼，其特點是相鄰相位對應的比特中只有1位不同，這樣當噪聲影響相位時，通常只錯成相鄰的比特值，,即格雷碼可以保證只有一個比特信息的損失。5、 實驗結(jié)果與分析1) 根據(jù)信道參數(shù)，計算信道相干帶寬和相干時間。 多徑相對時延為0 4e-06 8e-06 1.2e-05秒 相對平均功率為0 -3 -6 -9dB最大多普勒頻移為200Hz 公式： Tc=1/fm t=0 4e-06 8e-06 1.2e-05; t2=t.2; p=1 10(-0.3)&

8、#160;10(-0.6) 10(-0.9); t_aver=p*t'/sum(p); t2_aver=p*t2'/sum(p); rms=sqrt(t2_aver-t_aver2); band=1/(2*pi*rms) 結(jié)果：Bc=4.2800e+004 Tc=1/fm=0.005 s2) 設置較長的仿真時間（例如10秒），運行鏈路，在運行過程中，觀察并分析瑞利信道輸出的信道特征圖（觀察Impulse Response(IR)、Frequency Response(FR)、IR Waterfall、Doppler Spectrum、Scattering Function）。（配合截圖來分析） Impulse Response(IR)Frequency Response(FR) IR Waterfall Doppler SpectrumScattering Function3) 觀察并分析信號在經(jīng)過瑞利衰落信道前后的星座圖變化（截圖并解釋）。仿真結(jié)論：由IR圖可以看出碼間串擾嚴重；FR體現(xiàn)了增益隨頻率的變化，可以看出頻率具有選擇性；由IR Waterfall可以看出在頻率展寬后，信道的幅頻響應不再平坦，多徑信道中不同信號的疊加影響；由于多普勒效應，接受信號的功