信道仿真实验一、 实验目的1、 了解通信系统信道模型的基本概念2、 掌握高斯白噪声的统计特性及其对通信系统的影响3、 掌握带限线性滤波器信道模型的特性和对通信系统的影响4、 掌握瑞利衰落信道的统计特性及其对通信系统的影响二、 实验仪器1、 移动通信实验箱 一台；2、 台式计算机 一台；三、 实验步骤1、 通过串行口将实验箱和电脑连接，给实验箱上电将与实验箱相连的电脑上的学生平台 程序打开在主界面上双击“信道仿真”实验图标，进入此实验界面2、 先点击“初始化”键，再点击“输入数据”键，用于产生信道仿真所需的输入数据界 面显示输入数据窗口，“数据长度”对话框可输入1〜16之间的数，产生相应个数的字节， 如果学生想手动输入数据，可在窗口正下方以16进制方式输入数据，如“12 bc ae 3e”等， 中间以空格键分隔，输入完毕后按“手动输入”键，这时便可以从界面上看到手动输入的数 据对应的二进制代码；如果学生不想手动输入数据，只需按动“随机生成”键，便可以生成 实验所需要的输入数据然后按动“返回”键，输入数据窗口自动关闭，输入数据工作结束 这里需要注意的是，如果不按动“返回”键而人工关闭此窗口，输入数据工作并未完成。
3、 输入数据产生后就可以进行下面的信道仿真实验首先进行高斯白噪信道模型实验1） 在信道选择栏中选中“高斯”2）在高斯信道参数信噪比一栏中输入一个数值，然后点击“仿真一＞GO”键，波形显示区将显示本信噪比下的输入信号波形、输出信号波形以及噪声 波形3）修改信噪比的值，可重复以上实验若输入为0，则表示信噪比为0dB，0dB意 味着输入信号的功率和噪声功率的大小相当，由于噪声功率过大，因此输出信号与输入信号 的相似程度很低将信噪比提高到一定的值（如：40dB），再点击“仿真”键再观察输入信 号和输出信号完成实验报告的第1题6f 30 91 66 df 84 aT cc 98 3d 41 35 88 ce fe bd16 bytes输入数据初始化 I4、下面进行带限线性滤波器信道模型实验，这个信道模型是对存在码间干扰的信道的建模， 反映信道特性的信道参数由学生自定义输入1）首先，在信道选择栏中点击“自定义”2）找到自定义信道参数设定区域，在信道参数一栏中输入奇数个数值，作为信道单位冲 激响应中各冲激的强度，并按旁边的“OK”键确认这奇数个数值中，中间的一个数值的 值最大，对应着经过信道后的输出信号中原输入信号的能量还是最大的，两边小的数值表示 的是输入信号经过信道后受到的若干相邻信号码间干扰的大小。
为了仿真码间干扰延伸到相 邻的2〜3个码元，所以要求输入的信道参数的个数要超过17个，最中间的参数为1，两 边的参数可以是较小的数，如0.2、0.05等，也可以是0如果输入的信道参数个数小于8 个的话，这时由信道引起的码间干扰就会局限在一个码元内部，这时从实验结果上来看信道 对波形的影响不会太大为了方便起见，界面上还有“选择预设信道”对话框，其中有“恶 劣信道”、“良好信道”以及“理想信道”它们分别对应的信道特性为：恶劣信道： ［-0.1,0,0,-0.5,0,0.01,0,0,0.03,0,0,0,1,0,0,0.05,0,0,0.1,0,0.2,0,0,0,0.01］；良好信道： ［-0.2,0,0,0,0.1,0,0,0,1,0,0,0,0.2,0,0,0,0.2］；理想信道：［0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0］ 直接选中这三个选项之一，就不必手动输入信道参数了3）观察参数下面的信道特性，若 选中旁边的“频域”选项，显示的就是信道的频域特性，否则为时域特性4）点击“仿真 ->GO ”键，界面下方将出现此信道特性下对应的信号波形：包括“发送波形、'“经过信道 波形”、“经过信道再成型的波形”，分别对应图6.2.2-1的C、E、D三点波形（对于预设 信道，“恶劣信道”是一个码间干扰严重的信道，选择这个信道时，经过信道的波形会发生 改变，由于波形改变得非常厉害，所以接收端抽样判决后会出现较多的误码（“较恶劣信道” 是一个码间干扰不太严重的信道，选择这个信道时，经过信道的波形会发生改变，这可以从 界面上看出来，由于本实验未考虑加性噪声对信号判决的影响，所以虽然接收波形发生了改 变，但是抽样判决不会出现误码（原因是我们采用的BPSK调制欧氏距离较大，有很好的 抗噪声和波形形变的能力。
理想信道”是一个没有码间干扰的信道，所以可以看出来，这 个信道对信号没有任何影响，经过信道后的信号与之前的信号波形完全相同5）观察界面 右侧关于错误比特的统计（它是同信道的恶劣程度成正比的5）改变信道参数，重复（2） （3） （4） （5）步实验完成实验报告的第2、3题5、下面进行瑞利衰落信道模型实验1）首先，在信道选择栏中点击“瑞利'（（2）找到瑞 利信道参数设定区域，首先在界面上输入移动通信系统的特征参数：移动终端运动速度、载 频、波特率3）点击“仿真->GO”键（界面上将出现相应的波形：包括GMSK信号”， 即输入信号；“经过瑞利衰落的信号”即GMSK信号经过瑞利信道之后的时域波形；“瑞利 信道时域衰减包络图”，即信道本身的时域特性；“瑞利信道频域特性”，从这个频域特性上 能看出多普勒频移现象由于瑞利信道对输入信号具有乘性干扰，因此输入信号经过信道后 的波形同输入信号将有很大的不同（完成实验报告的第4题四、实验记录与思考1、简述随着信噪比的改变，通过高斯信道的输出信号与原输入信号在幅度上相似程度做怎 样的变化画出当信噪比为20dB时，输入信号和输出信号的波形答：0dB时意味着输入信号的功率和噪声功率的大小相当，由于噪声功率过大，因此输出信 号与输入信号的相似程度很低。
信噪比越大，意味着信号功率相对于噪声功率越大，因此输 出信号与输入信号的相似程度越大2、画出当信道特性为：-0.3,0,0,0.03,0,-0.3,0,1,0,0,0.2,0,0,0.1,0时，对应的信道时域特性和信 道频域特性3、比较选择预设信道“恶劣信道”和“良好信道”时，输出信号相对于输入信号的畸变程 度，以及误码的个数，并说明原因恶劣信道”时，输出信号相对于输入信号波形“良好信道”时，输出信号相对于输入信号波形如上图，“恶劣信道”时其误码个数为34bit，“良好信道”时其误码个数为0bit对于预设 信道，“恶劣信道”是一个码间干扰严重的信道，选择这个信道时，经过信道的波形会发生 改变，由于波形改变得非常厉害，所以接收端抽样判决后会出现较多的误码较恶劣信道” 是一个码间干扰不太严重的信道，选择这个信道时，经过信道的波形会发生改变，这可以从 界面上看出来，由于本实验未考虑加性噪声对信号判决的影响，所以虽然接收波形发生了改 变，但是抽样判决不会出现误码原因是我们采用的BPSK调制欧氏距离较大，有很好的抗 噪声和波形形变的能力4、瑞利衰落信道模型，设置参数为：波特率：1000Bd；载频：900MHz；移动台运动动速 度：100公里〃小时。
简单画出对应的瑞利衰落信道时域衰减的包络图和瑞利信道的频域特 性并根据参数对图形进行简单说明瑞利衰落信道时域衰减的包络图和瑞利信道的频域特性多径衰落信道中，收到的多径信号中，最大多普勒频移伽=「•「u*允/(3 x 108)=250/3 Hz，由多普勒频移引起的频率色散效应的大小取决于伽和fs的比较值如果伽远大于S，从瑞 利衰落信道在频谱上会出现扩展(频率色散)如果伽远小于S，则不存在频谱扩展或扩 展很小由于实验界面上显示的数据长度是有限的，而且信道模型在实现时的采样速率为1 因此，当S的数量级在103以上后，界面上显示的数据对应的实际时间持续长度很短，这时 瑞利衰落信道的时域衰减包络图就变得非常平缓但这并不意味着这时候信道在时间上不存 在深衰落，而只是截取的数据长度有限造成的信道的伽远小于S，不存在频率色散但 是瑞利衰落信道的时域衰减包络由于多径效应而存在深衰落现象由于本实验平台上显示的 数据个数有限，因此在界面上输入相同的参数得到的信道时域衰减包络图只是下图最开始很 小的一段的图形。