武汉理工大学《通信系统课群综合训练与设计》课程设计说明

解调出的数字基带信号将与发送的数字基带信号正好是相反,解调器输出数字基带信号全部出错。

10011atTsbtctdte10011t

图5.5 2PSK信号相干解调各点时间波形

这种现象通常称为\倒π\现象.由于在2PSK信号的载波恢复过程中存在着180°的相位模糊,所以2PSK信号的相干解调存在随机的\倒π\现象。这也是2PSK方式在实际中很少采用的主要原因。另外，在随机信号码元序列中，信号波形有可能出现长时间连续的正弦波形，致使在接收端无法辨认信号码元的起止时刻。

5.3 MATLAB实现2PSK调制与解调

1、2PSK调制流程图 2、2PSK解调流程图

载波频率初始化数字基带信号输入带通滤波器设计符号1=>相位ψn:π符号0=>相位ψn:0与载波相乘低通滤波器设计控制载波产生2PSK信号e2psk(t)=cos(2*π*fc*t+ψn)抽样判决2PSK信号相干解调输出2PSK信号输出

图5.6 2PSK调制 图5.7 2PSK解调

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6 衰落信道

6.1衰落

移动通信中信号随接受机与发射机之间的距离不断变化即产生了衰落，其中信号强度曲线的中直呈现慢速变化称为慢衰落，曲线的瞬时值呈快速变化称快衰落。可见快衰落与慢衰落并不是两个独立的衰落，虽然他们的产生原因不同快衰落反映的是瞬时值，慢衰落反映的是瞬时值加权平均后的中值。

1、慢衰落是由于在电波传输路径上受到建筑物或山丘等的阻挡所产生的阴影效应而产生的损耗。它反映了中等范围内数百波长量级接收电平的均值变化而产生的损耗，一般遵从对数正态分布。慢衰落产生的原因：

1）路径损耗这是慢衰落的主要原因；

2）障碍物阻挡电磁波产生的阴影区因此慢衰落也被称为阴影衰落； 3）天气变化障碍物和移动台的相对速度电磁波的工作频率等有关。

2、移动台附近的散射体地形地物和移动体等引起的多径传播信号在接收点相叠加，造成接收信号快速起伏的现象叫快衰落快衰落原因。

1）多径效应：时延扩展多径效应同一信号的不同分量到达的时间不同引起的接受信号脉冲宽度扩展的现象称为时延扩展时延扩展多径信号最快和最慢的时间差小于码元周期可以避免码间串扰超过一个码元周期WCDMA中一个码片需要用分集接受均衡算法来接受

2）相关带宽：相关带宽内各频率分量的衰落时一致的也叫相关的不会失真载波宽度大于相关带宽就会引起频率选择性衰了使接收信号失真

3）多普勒效应：多普勒效应引起时间选择性衰落，由于相对速度的变化引起频移度也随之变化这是即使没有多径信号，接受到的同一路信号的载频范围随时间不断变化引起时间选择性衰落。交织编码可以克服时间选择性衰落。

6.2瑞利衰落

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，表现为“衰落”特性，并且多径衰落的信号包络服从瑞利分布。由此，这种多径衰落也称为瑞利衰落。 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的情况，否则应使用莱斯衰落信道作为信道模型。

瑞利分布是一个均值为0，方差为?2的平稳窄带高斯过程，其包络的一维分布是瑞利分布。瑞利分布函数瑞利分布是最常见的用于描述平坦衰落信号接收包络或独立多径分

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量接受包络统计时变特性的一种分布类型。两个正交高斯噪声信号之和的包络服从瑞利分布。

瑞利衰落能有效描述存在能够大量散射无线电信号的障碍物的无线传播环境。若传播环境中存在足够多的散射，则冲激信号到达接收机后表现为大量统计独立的随机变量的叠加，根据中心极限定理，则这一无线信道的冲激响应将是一个高斯过程。如果这一散射信道中不存在主要的信号分量，通常这一条件是指不存在直射信号（LoS），则这一过程的均值为0，且相位服从0 到2π的均匀分布。即，信道响应的能量或包络服从瑞利分布。若信道中存在一主要分量，例如直射信号（LoS），则信道响应的包络服从莱斯分布，对应的信道模型为莱斯衰落信道。

通常将信道增益以等效基带信号表示，即用一复数表示信道的幅度和相位特性。由此瑞利衰落即可由这一复数表示，它的实部和虚部服从于零均值的独立同分布高斯过程

假设经反射（或散射）到达接收天线的信号为N个幅值和相位均随机的且统计独立的信号之和。信号振幅为r,相位为?,则其包络概率密度函数为 P(r)=相位概率密度函数为：

P(?)=1/2? （0???2?） （6-2）

re?r22?2?2 (r?0) （6-1）

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7仿真结果及分析

7.1 MATLAB简介

MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。

MATLAB是matrix&laboratory两个词的组合，意为矩阵工厂（矩阵实验室）。是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。

MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点，使MATLAB成为一个强大的数学软件。

7.2 发送端仿真结果

7.2.1 原始信号

图7.1 原始信号与量化后的信号

由图可知，原始信号采用一正弦函数x?sin16?t，量化过程中，采用均匀量化，量化范围为[a,b]为[1，-1]，取样点数为128点,共128个量化区间，量化间隔为1/64。从图中可以看到量化后时间离散、幅值连续的离散信号。再用PCM进行编码，得到的数字信号见下图7.2。

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