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1、 移动通信中信号的分析与研究1目录目录 第一章 绪论.21.1 移动通信的发展史.21.2 本论文的研究内容.2第二章 无线电波的传播.4.1 移动通信的传播媒质特点.4.2 地球表面均匀大气中的电波传播.4.3 传播模型研究分类.5.4 建立信道模型的意义.5第三章 MATLAB 软件的功能和特点介绍.7.1 信号在频率域的特性.7.2 数字基带通信系统的性能.7.3 常用信号的 MATLAB 表示.7第四章 基于 MATLAB 的信号的分解与合成.164.1 信号分解与合成的原理.164.2 MATLAB 的仿真研究.164.2.1 衰落信道.164.2.2 接收信号幅度岁距离的变化情况的
2、仿真程序及仿真波形：.174.2.3 信号包络、自相关函数、多普勒功率谱曲线的仿真程序及仿真波形.194.3 信号分解与合成的仿真.21第五章 论文总结及工作展望.28参考文献.29附录.30谢辞.31移动通信中信号的分析与研究2第一章第一章 绪论绪论1.11.1 移动通信的发展史移动通信的发展史移动通信是当今通信领域内最为活跃和发展最为迅速的领域之一，也是将在 21 世纪对人类的生活和社会发展有重大影响的科学技术之一。科学技术的发展飞速，电子、电力电子、电气等设备应用越来越广泛，它们在运行中产生的高密度、宽频谱的 电磁信号充满整个空间，形成复杂的电磁环境。复杂的电磁环境要求电子设备及电源具有
3、更高的电磁兼容性。现代移动通信技术的发展始于本世纪 20 年代，大致经历了五个发展阶段。第一阶段：从本世纪 20 年代至 40 年代，为早期发展阶段。在这期间，首先在短波几个频段上开发出专用移动通信系统。该系统工作频率为 2MHz，到 40 年代提高到 3040MHz可以认为这个阶段是现代移动通信的起步阶段，特点是专用系统开发，工作频率较低。第二阶段：从 40 年代中期至 60 年代初期。在此期间内，公用移动通信业务开始问世。1946 年，根据美国联邦通信委员会(FCC)的计划，贝尔系统在圣路易斯城建立了世界上第一个公用汽车电话网，称为“城市系统” 。这一阶段的特点是从专用移动网向公用移动网过
4、渡，接续方式为人工，网的容量较小。第三阶段：从 60 年代中期至 70 年代中期。这一阶段是移动通信系统改进与完善的阶段，其特点是采用大区制、中小容量，使用 450MHz 频段，实现了自动选频与自动接续。第四阶段：从 70 年代中期至 80 年代中期。这是移动通信蓬勃发展时期。1978 年底，美国贝尔试验室研制成功先进移动电话系统(AMPS)，建成了蜂窝状移动通信网，大大提高了系统容量。这一阶段的特点是蜂窝状移动通信网成为实用系统，并在世界各地迅速发展。第五阶段：从 80 年代中期开始。这是数字移动通信系统发展和成熟时期。 以 AMPS和 TACS 为代表的第一代蜂窝移动通信网是模拟系统。与其
5、它现代技术的发展一样，移动通信技术的发展也呈现加快趋势，目前，当数字蜂窝网刚刚进入实用阶段，正方兴末艾之时，关于未来移动通信的讨论已如火如菜地展开。各种方案纷纷出台，其中最热门的是所谓个人移动通信网。关于这种系统的概念和结构，各家解释并末一致。但有一点是肯定的，即未来移动通信系统将提供全球性优质服务，真正实现在任何时间、任何地点、向任何人提供通信服务这一移动通信的最高目标。移动通信中信号的分析与研究31.21.2 本论文的研究内容本论文的研究内容考虑到信号研究的必要性，本论文从以下一些方面对移动通信中的信号进行了研究。首先，研究了电波传播现象、传播模型、信号的分解、合成、频谱分析及其误差；接着
6、，对无线电波传播所引起的多径时延、多普勒频移、平均延迟、相关带宽、延迟扩展等参数进行公式推导及软件仿真；然后，对双射线模型进行仿真，并对发射信号相位以及幅度随收发天线距离变化的情况进行了研究；研究了 Gibbs 现象所引起的小区域的细微变化；最后，对 传播预测模型在整个无线网络规划与优化中所处的地位及移动通信网络规划中用于前期规划的经典传播损耗路径预测模型进行研究和仿真。移动通信中信号的分析与研究4第二章第二章 无线电波的传播无线电波的传播.1.1 移动通信的传播媒质特点移动通信的传播媒质特点移动通信的用户由于进行自由移动,其位置不受束缚.所以必须利用-无线电波进行传输,但与有线传播媒介相比,
7、无线电波的传播特性一般都很差,而且不同用户的传播信号在传播过程中还会相互干扰.因此建立无线传播系统远比有线传播系统复杂.首先,移动通信的工作环境十分复杂,电磁波不仅会随着传播的距离的增加而发生弥散损耗,并且会受到地形、建筑物的遮盖而发生“阴影效应” ，而且信号经过多点反射，会从多条路径到达接收地点，这种多径信号的幅度、相位和到达时间都不一样，它们相互叠加会产生电平快衰落和时径扩展；其次，移动通信常常在快速移动中进行，这不仅引起多普勒平移，产生随机调频，而且会使得电波传播特性发生快速的随机起伏。因此可以认为无线传播环境是一种随时间、环境和其他外部因素而变化的传播环境。 （1）多径效应在移动传播环
8、境中，到达移动台的天线不是单一路径来的，而是许多路径众多反射波的合成。由于电波通过各个路径的距离不同因而各路径来的反射波到达时间不同，相位也就不同。不同相位的多个信号在接收端叠加，有时同向叠加而加强，有时反向叠加而减弱。这样接收信号的幅度将急剧变动，而产生衰落。这种衰落是由多径引起的，所以称为多径衰落。（2）多普勒效应由于移动台与基站之间的相对移动引起的，或是由信道路径中物体的运动引起的，引起多普勒频移，从而引起多普勒扩展，造成信道的时变特性，也就是信道出现了时间选择性衰落。时间选择性衰落会造成信号失真，这是由于发送信号还在传输的过程中，传输信道的特征已经发生了变化。.2.2 地球表面均匀大气中的电波传播地球表面均匀大气中的电波传播无线信道的传播模型可分为大度尺（Large-Scale）传播模型和小度尺（Small-Scale）衰落两种。无线电波从发射天线到接收天线的传播方式有很多种，包括直达波（即自由空间波） 、地波（即表面波） 、对流层反射波、电离层波等。发射机与接收机之间最简单的传播方式就是自由空间传播。在自由空间传播中，介移动通信中信号的分析与研究5质是各向同性而且均匀的。卫星通信、空间通信都和陆上视距通信都是自由空间传播。另一种传播方式是地波，地波传输可以看作成是直达波、反射波和表面波的综合。第三种方式产生于对
