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1、电子科技大学通信抗干扰技术国家级重点实验室实验报告课程名称移动通信原理实验内容 无线信道特性分析；BPSK/QPSK通信链路搭建与误码性能分析；SIMO系统性能仿真分析课程教师胡苏成员姓名成员学号成员分工独立完成必做题第一题，参与选做题SIMO仿 真中的最大比值合并模型设计参与选做题SIMO仿真中的 等增益合并模型设计独立完成必做题第一题参与选做题SIMO仿真中的 选择合并模型设计1,必做题目1.1无线信道特性分析1.1.1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。1.1.2实验内容1)基于s
2、imulink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。例如信道 设置如下图所示：| 藤 Function Block Parameters: Multipath Rayleigh Fading Char .I -L Multipath Rayleigh Fading Channel (mask) (link)*Apply 3. m.ultipath Rayl
3、eigh fading channel Model for cDnples baseband signals.The nujiber of paths equals the Length of the ? Discrete | path delay vectoc? parameter.IYdu can check the box Open channel visualisation at st art a simulat ian to enab 1 e the charaiel visualization.FaramelersMaKiiw-ui Dopplsi shift CHe):00=|D
4、oppler spectrum type； 沁Discrete path delay vector (s): 0 le-06 8e-06 1.2b-05Average palh gain vecior (dB): 0 -a -6 -9J Norm.aliz& g-ain vector td 0 dB overall gain Initial seed:u5 Open charmel visualisat Lan at si art of simulation ! Complex path gaium portr0E | Cancel Help | Apply1.1.3实验仿真(1)实验框图(2
5、)图表及说明Dpri-I-_ED-m-E-srunQ图一：Before Rayleigh Fading1#上图为QPSK相位图，由图可以看出2比特码元有四种。23-2-101In-phase AmplitudeScatter Plotupn一-duuaJmeJEno图二：After Rayleigh Fading#从上图可以看出，信号通过瑞利信道后，满足瑞利分布，相位和幅度发生随机变化，所以图三中的相位不是集中在四点，而是在四个点附近随机分布。图三：Impulse Response#从冲激响应的图可以看出相位在时间上发生了偏移。Frame cn-unt: 4722Sa mole index:
6、4| 11 PauseflVisdalizstion: Frecuency Response (F. Anination: Interfrarne only Frequency responseM |a|1|-2.5-2-1.5-C.50.511.52?5Frequency :Hz)图四：Impulse Response#从频率响应的图可以看出，信号的频率响应失真比较严重。(3)实验结论根据题目中给出的参数，计算瑞利衰落信道的相干带宽和相干时间:相干带宽 B = 21 = 4.2787*104 Hz相干时间T = = 0.005 sm1.2 BPSK/QPSK通信链路搭建与误码性能分析1.2.
7、1实验目的掌握基于simulink的BPSK、QPSK典型通信系统的链路实现，仿真BPSK/QPSK 信号在AWGN信道、单径瑞利衰落信道下的误码性能。1.2.2实验作业1. 基于simulink搭建BPSK/QPSK通信链路，经过AWGN信道，接收端相干解调， 仿真并绘出BPSK和QPSK信号在EJNo为010dB时（间隔：1dB）误码性能曲线。 仿真参数：a）仿真点数：106b）信源比特速率：1Mbps。2. 在1的基础上，信号先经过平坦（单径）瑞利衰落，再经过AWGN信道，假设 接收端通过理想信道估计获得了信道衰落值（勾选衰落信道模块的“ Complex path gain port”）
8、。仿真并绘出BPSK和QPSK信号在E No为040dB时（间 隔：5dB）误码性能曲线。信道仿真参数：最大多普勒频移为100Hz。1.2.3实验仿真（1）实验框图图一经过AWGN的BPSK/QPSK通信链路图二 经过RAYLEIGH+AWGN的BPSK/QPSK通信链路图表及说明图三 经过AWGN的BPSK/QPSK通信链路的误比特率#由上图可知，BPSK与QPSK误比特率表现相一致，且随着Eb/No的dB数增加，误比特率下降速度变快。当Eb/No=10dB时，两者的误比特率已经下降1。5，说 明此时已经能够保证较高的数据传输准确度。而从总体上来看，BPSK与QPSK 的误比特率性能曲线与理
9、论是相契合的，说明链路搭建正确，实验现象成功。图四 经过RAYLEIGH+AWGN的BPSK/QPSK通信链路的误码率#由上图可知，经过瑞利平坦衰落后，BPSK/QPSK的误码特性发生了变化：首先是在同等Eb/No的条件下，误比特率显著升高，10dB时为1 2 ；其次是误比特曲 线呈线性变化，这进一步说明了瑞利平坦衰落信道对信号的影响。(3)结论1. BPSK与QPSK的误比特率表现一致，而在误符号率上QPSK是BPSK的两倍；2. 瑞利平坦衰落信道对误比特率有一定程度的线性影响。3. 瑞利信道的多普勒频移越大，则最终的误比特率也会越大。2,选作题目2.1 SIMO系统性能仿真分析2.1.1实
10、验目的1. 掌握基于simulink的单发多收（SIMO）16QAM仿真通信链路2. 仿真SIMO 16QAM信号在单径瑞利衰落信道下，不同接收分集数、不同合并方 式下的误比特率性能。2.1.2实验内容1. 掌握单发多收（SIMO）的原理，利用分集技术，搭建单发多收通信系统框图。2. 利用MATLAB中simulink所包含的通信系统模块搭建基于各种分集技术类型的 单发多收通信链路。3. 改变各个方式的分集数，搭建新的通信系统链路。4. 比较上述各链路的误比特率，记录并分析。2.1.3实验原理移动信道的多径传播引起的瑞利衰落、时延扩展以及伴随接收机移动过程产 生的多普勒频移使接收信道受到严重的
11、衰落；阴影效应会使接受的信号过弱而造 成通信的中断；信道存在的噪声和干扰，也会使接收信号失真而造成误码。因此， 在移动通信系统中需要采取一些信号处理技术来改善接收信号的质量。其中，多 天线分集接收技术就是一个非常重要且常见的方法。分集接收的基本思想就是把接收到的多个衰落独立的信号加以处理，合理地 利用这些信号的能量来改善接收信号的质量。分集技术总体来说分为两类，针对阴影衰落的宏观分集和针对微观衰落的 微观分集。本实验主要注重微观分集。分集技术对信号的处理包含两个过程，首 先是要获得M个相互独立的多径信号分量，然后对它们进行处理以获得信噪比的 改善，这就是合并技术。合并方式共分为三种，选择合并、
12、等增益合并和最大比 值合并。选择合并是最简单的一种，在所接收的多路信号中，合并器选择信噪比最 高的一路输出。最大比值合并会将所有路信号的能量和信息都利用上，会明显改 善合并器输出的信噪比。基于这样的考虑，最大比值合并把各支路信号加权后合 并。各路信号权值用数学方法得出。等增益合并性能上不及最大比值合并，但是却容易实现得多，其主要思想是将各路信号赋予相同权值相加。2.1.4实验仿真总体框图cz si-gnalZUMtLTR ecta ng u 1st1S-QAMRe-eta ng u lai (MMDEmcdulsts-r住!3左兰匕!3，廿一1选择合并，M=2选择合并，M=3#在选择合并时，将
13、两路独立信号的幅度作对比，以此作为功率判决来决定选取 哪一路信号等增益合并，M=2RectEngLlar QAM DemcKlij I 日 torBsEbandl等增益合并，M=3#在等增益合并当中，由于调制解调与信号的幅度有关，所以对信号赋予相同的 权值要使最后信号的幅度归一，故增益都为1/M。最大比值合并，M=3#最大比值合并现实中不太容易实现，但在仿真情况下，却可以将每路信号幅度 提取出来作为权值的参照，由于噪声功率都一样，所以只需权值与相应信号幅度 成正比。此外，同样也要进行归一化处理。r-letn Furdi on2产生独立信号#由于合并技术要求得到多个衰落独立的信号，故选取不同高斯
14、信道并对瑞丽信 道设置不同的initial seed来使信号的衰落独立。2.1.5性能分析选择合并性噪比:勺=j& p(&J此广必10k=1其中是无分集平均性噪比，p(&是& s的概率密度函数，M是分集数。最大比值合并信噪比：其中，孔是每一路信号平均性噪比，g是无分集平均性噪比，M是分集数。 等增益合并信噪比：1沥2冗g 2 Mb 2 + M (M-1)十= g1 + (M-1) eq 2MNF4其中，b与信号幅度和瑞利分布相关，g是无分集平均性噪比，M是分集数。基于上述分集信噪比改善，实验的误码率也从侧面予以印证:不同分集教下接收误玛性能曲线101520EB/N0(dB)#从无分集二重分集选择合并三重分集选择合并#图中可以看到，通过选择合并方式能够显著的减小误码率，并且随着Eb/N0的 增加而更好的显示出性能优越；相对比不同的分集数可看出，分集数的增加能 有效地减小误码率。051016202630EB/N0(dB)#由图可看到，三种合并方式都能显著地减小误码率，在分集数为二的情况下， 效果最好的是最大比值合并，等增益次之，都优于选择合并；而与上图相比， 可以看出二重分集下的最大比值合并性能甚至优
