1、移动通信原理课程设计111综述移动通信原理课程设计小组成员学号李阳2012043030001田家翼2012019030029张恩2012019070030张文谦2012019070003 题 目： 无线信道特征分析 指导老师： 胡苏 实验时间： 2015.5 1、实验目的1) 了解无线信道各种衰落特性；2) 掌握各种描述无线信道特性参数的物理意义；3) 利用MATLAB中的仿真工具模拟无线信道的衰落特性。2、实验内容 基于simulink搭建一个QPSK发送链路，QPSK调制信号经过了瑞利衰落信道，观察信号经过衰落前后的星座图，观察信道特性。仿真参数：信源比特速率为500kbps，多径相对时延
2、为0 4e-06 8e-06 1.2e-05秒，相对平均功率为0 -3 -6 -9dB，最大多普勒频移为200Hz。例如信道设置如下图所示：3、实验原理3.1Simulink简介 Simulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink。
3、 Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。Simulink可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。为了创建动态系统模型，Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI)，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。Simulink是用于动态系统和嵌入式系统的多
4、领域仿真和基于模型的设计工具。对各种时变系统，包括通讯、控制、信号处理、视频处理和图像处理系统，Simulink提供了交互式图形化环境和可定制模块库来对其进行设计、仿真、执行和测试。.构架在Simulink基础之上的其他产品扩展了Simulink多领域建模功能，也提供了用于设计、执行、验证和确认任务的相应工具。Simulink与MATLAB紧密集成，可以直接访问MATLAB大量的工具来进行算法研发、仿真的分析和可视化、批处理脚本的创建、建模环境的定制以及信号参数和测试数据的定义。3.2QPSK星座图 QPSK是QuadraturePhaseShiftKeying的简称，意为正交移相键控，是数字
5、调制的一种方式。它规定了四种载波相位，有两种常用方式，星座图如图1（a）、（b）所示。 3.3 QPSK的调制 因为输入信息是二进制序列，所以需要将二进制数据变换成四进制数据，才能和四进制的载波相位配合起来。采取的办法是将二进制数字序列中每两个序列分成一组，共四种组合（00,01,10,11），每一组称为双比特码元。每一个双比特码元是由两位二进制信息比特组成，它们分别代表四进制四个符号中的一个符号。QPSK每次调制可传输两个信息比特。 3.4 QPSK的解调 QPSK信号可以用两个正交的载波信号实现相干解调，它的相干解调器如图3所示，正交路分别设置两个匹配滤波器，得到I（t）和Q（t），经电平
6、判决和并转串即可恢复出原始信息。4、实验内容及步骤基于simulink搭建一个QPSK发送链路，QPSK调制信号经过了瑞利衰落信道，观察信号经过衰落前后的星座图，观察信道特性。仿真参数：信源比特速率为500kbps，多径相对时延为0 4e-06 8e-06 1.2e-05秒，相对平均功率为0 -3 -6 -9dB，最大多普勒频移为200Hz。仿真电路如下：相关参数：在参数选择上，我们选取信源的0、1符号等概率出现，这样便于和实际的通信系统向吻合。对于QPSK的相位选择，我们采取了/4、3/4、5/4、7/4的相位，这样可以减少信号中的直流分量。比特对编码运用了格雷码，其特点是相邻相位对应的比特
7、中只有1位不同，这样当噪声影响相位时，通常只错成相邻的比特值，,即格雷码可以保证只有一个比特信息的损失。5、实验结果与分析1) 根据信道参数，计算信道相干带宽和相干时间。 多径相对时延为0 4e-06 8e-06 1.2e-05秒 相对平均功率为0 -3 -6 -9dB最大多普勒频移为200Hz 公式： Tc=1/fm t=04e-068e-061.2e-05; t2=t.2; p=110(-0.3)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*
8、rms) 结果：Bc=4.2800e+004 Tc=1/fm=0.005 s2) 设置较长的仿真时间（例如10秒），运行链路，在运行过程中，观察并分析瑞利信道输出的信道特征图（观察Impulse Response(IR)、Frequency Response(FR)、IR Waterfall、Doppler Spectrum、Scattering Function）。（配合截图来分析） Impulse Response(IR)Frequency Response(FR) IR Waterfall Doppler SpectrumScattering Function3) 观察并分析信号在经过瑞利衰落信道前后的星座图变化（截图并解释）。仿真结论：由IR图可以看出码间串扰严重；FR体现了增益随频率的变化，可以看出频率具有选择性；由IR Waterfall可以看出在频率展宽后，信道的幅频响应不再平坦，多径信道中不同信号的叠加影响；由于多普勒效应，接受信号的功率谱展宽扩展到fc-fm至fc+fm范围。由图可以估计载波频率大约为0，成U型谱；由散射函数可知，在扩展后的频率范围散射比较明显。星座图能直观的判断调制方式的误码率。在上面两图比较中，发现：在经过瑞利信道后，星座图中的点也越来越多、越来越乱，误码率明显增大，多径效应也明显增大。
