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1、 毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）文）设计设计(论文论文)题目：无线快衰落信道研究题目：无线快衰落信道研究目录目录摘要.I Abstract.II 1. 绪论.1 1.1 课题研究的目的和意义.1 1.2 Rayleigh 信道的研究背景.1 2. 信道的分类和相关特性.3 2.1 无线信道 .3 2.2 信道的编码 .4 2.3 信道容量 .5 2.4 信道带宽 .5 2.5 Rayleigh 信道.6 2.5.1 Rayleigh 衰落信道 .6 2.5.2 Rayleigh 密度函数.8 2.5.3 模型建立 .8 2.5.4 rayleigh 信道的应用 .9 3.基于 Rayle
2、igh 信道模型下的性能分析与仿真 .10 3.1 Rayleigh 衰落信道模型 .10 3.1.1 随参信道特性 .10 3.1.2 瑞利衰落信道数学模型.10 3.2 基于 Raleigh 信道模型下 BFSK 的性能分析 .11 3.2.1 系统的组成.11 3.2.2 主要模块参数设置.12 3.2.3 系统仿真与结果分析.13 3.2.3.1 比较 BFSK 在 Rayleigh 信道中的误码率与信噪比的关系13 3.2.3.2 从多种传输信道的角度比较 BFSK 的误码率与信噪比的关 系 .14 结论.15 致谢.17 参考文献.18 附录.19摘要摘要建立了基于Rayleigh
3、 多径衰落信道模型, 详细分析了BFSK 在多种衰落信道中误比特率与信噪比的关系, 并进行了性能比较.仿真的结果表明, 基于Rayleigh 信道模型下的误比特率与信噪比成反比关系, 且其误比特性能较高斯信道和莱斯信道的误比特性能更差。移动无线信道传输特性的仿真对移动通信的研究具有重要意义,其中小尺度衰落仿真又是其中的重点和难点。针对多普勒频移和无线信道的随机性,讨论了基于Rayleigh 衰落的无线信道的小尺度模型，并运用数字信号处理方法,在频域给出了多普勒滤波仿真小尺度信道衰落的方法、频率选择性信道的仿真模型和仿真曲线。该方法较好地模拟了信号载波频率和通信终端移动速度的影响。关键词：瑞利衰
4、落；信道；模拟；误比特率；二进制移频键控AbstractAbstractThe paper establishes a model based on Multipath- Rayleigh- Fading- Channel , and analyzes in detail the BFSK relation between BER( Bit Error Rate) and SNR( SingalNoise Rate) in the BFSK, then compares their results in this article fromthe simulation results in MA
5、TLAB, it shows the inverse relation betweenBERand SNRunder the model of Rayleigh Channel.Besides this, the performance ofBERisworse than theAWGNChannel and the Rician Channels.It is essential to study small-scale channels and their simulation implementation for the design and performance analysis of
6、 wirless communication system.As a classical fading model,Rayleigh fading channels are the foundation of many other channel models.In this paper,we discuss small -scale channels properties and give its model based on Rayleigh fading.Then ,using digital signal process theory ,we also investigate its
7、implementation method and provide the simulation results.Key words：Rayleigh fading；channel；simulation；bit error rate； binary frequency shift keying1.1. 绪论绪论1.11.1 课题研究的目的和意义课题研究的目的和意义陆地移动信道的主要特征是多径传播1。电波在传播过程中, 到达移动台天线的信号是由多路径反射波的合成。由于电波通过各条路径的距离不同,因而反射波的到达时间、相位也各不同。不同相位的多个信号在接收端迭加,同相加强, 反相减弱。使得接收端接
8、收信号的幅度急剧变化而产生了衰落。这种衰落是由于多径现象所产生的,所以称为多径衰落。陆地移动无线信道中信号强度的骤然降低也是经常发生的,其衰落深度可达 30 dB,并且衰落频率可达每秒数十次。这种衰落现象严重地恶化接收信号的质量,影响通信质量的可靠性。对于数字传输来说,衰落将使比特错误率( BER) 大大增加2。笔者根据移动通信衰落信道的工作机理, 建立了基于加性高斯白噪声信道( AWGN Channel)、多径瑞利衰落信道( Multipath Rayleigh Fading Channe1)、莱斯衰落( Rician Fading Channe1) 综合信道模块,利用 Matlab 工具进
9、行了衰落信道的误比特率性能的仿真分析, 并和模式的理论计算值进行了比较。结果表明:随参信道的衰落,将会严重降低通信系统的性能,并提出了几种改善衰落特性的技术。由于多径和移动台运动等影响因素，使得移动信道对传输信号在时间、频率和角度上造成了色散，如时间色散、频率色散、角度色散等等，因此多径信道的特性对通信质量有着至关重要的影响，而多径信道的包络统计特性成为我们研究的焦点。根据不同无线环境，接收信号包络一般服从几种典型分布，如瑞利分布、莱斯分布和 Nakagami-m 分布。在设计中，专门针对服从瑞利分布的多径信道进行模拟仿真，进一步加深对多径信道特性的了解。1.21.2 RayleighRayl
10、eigh 信道的研究信道的研究背景背景瑞利衰落信道（Rayleigh fading channel）是一种无线电信号传播环境的统计模型。这种模型假设信号通过无线信道之后，其信号幅度是随机的，即“衰落” ，并且其包络服从瑞利分布。这一信道模型能够描述由电离层和对流层反射的短波信道，以及建筑物密集的城市环境。瑞利衰落只适用于从发射机到接收机不存在直射信号（LoS，Line of Sight）的情况，否则应使用莱斯衰落信道作为信道模型。瑞利衰落模型适用于描述建筑物密集的城镇中心地带的无线信道3。密集的建筑和其他物体使得无线设备的发射机和接收机之间没有直射路径，而且使得无线信号被衰减、反射、折射、衍射
11、。在曼哈顿的实验证明，当地的无线信道环境确实接近于瑞利衰落。通过电离层和对流层反射的无线电信道也可以用瑞利衰落来描述，因为大气中存在的各种粒子能够将无线信号大量散射。 信道衰落的快慢与发射端和接收端的相对运动速度的大小有关。相对运对导致接收信号的多普勒频移。4图中所示即为一固定信号通过单径的瑞利衰落信道后，在 1 秒内的能量波动，这一瑞利衰落信道的多普勒频移最大分别为 10Hz和 100Hz，在 GSM1800MHz 的载波频率上，其相应的移动速度分别为约 6 千米每小时和 60 千米每小时。特别需要注意的是信号的“深衰落”现象，此时信号能量的衰减达到数千倍，即 3040 分贝。在无线通信信道
12、环境中，电磁波经过反射折射散射等多条路径传播到达接收机后，总信号的强度服从瑞利分布。同时由于接收机的移动及其他原因，信号强度和相位等特性又在起伏变化，故称为瑞利衰落。如果收到的信号中除了经反射折射散射等来的信号外，还有从发射机直接到达接收机（如从卫星直接到达地面接收机）的信号，那么总信号的强度服从莱斯分布，故称为莱斯衰落。5如果这些相对时延远小于一个符号的时间，则可以认为多路信号几乎是同时到达接收机的。 这种情况下多径不会造成符号间的干扰。这种衰落称为平坦衰落，因为这种信道的频率响应在所用的频段内是平坦的。相反地，如果多路信号的相对时延与一个符号的时间相比不可忽略，那么当多路信号迭加时，不同时间的符号就会重叠在一起，造成符号间的干扰。这种衰落称为频率选择性衰落，因为这种信道的频率响应在所用的频段内是不平坦的。至于快衰落和慢衰落，通常指的是信号相对于一个符号时间而言的变化的快慢。粗略地说，如果在一个符号的时间里，变化
