移動通信原理

1、移動通信原理課程設(shè)計李陽2012043030001田家翼2012019030029張恩2012019070030張文謙2012019070003必做題：必做題：無線信道特性分析無線信道特性分析BPSK/QPSK通信鏈路搭建與誤碼性能分析通信鏈路搭建與誤碼性能分析選做題：選做題：直接直接序列擴頻系統(tǒng)性能分析序列擴頻系統(tǒng)性能分析無線信道特性分析無線信道特性分析 基于simulink搭建一個QPSK發(fā)送鏈路，QPSK調(diào)制信號經(jīng)過了瑞利衰落信道，觀察信號經(jīng)過衰落前后的星座圖，觀察信道特性。仿真參數(shù)：信源比特速率為500kbps，多徑相對時延為0 4e-06 8e-06 1.2e-05秒，相對平均功率為

2、0 -3 -6 -9dB，最大多普勒頻移為200Hz。 1、根據(jù)信道參數(shù)，計算信道相干帶寬和相干時間。 2、設(shè)置較長的仿真時間（例如10秒），運行鏈路，在運行過程中，觀察并分析瑞利信道輸出的信道特征圖（觀察Impulse Response(IR)、Frequency Response(FR)、IR Waterfall、Doppler Spectrum、Scattering Function）。（配合截圖來分析） 3、觀察并分析信號在經(jīng)過瑞利衰落信道前后的星座圖變化（截圖并解釋）。QPSK基本原理 QPSK是Quadrature Phase Shift Keying的簡稱，意為正交移相鍵控，是數(shù)

3、字調(diào)制的 一種方式。它規(guī)定了四種載波相位0,/2,2/3,星座圖如圖1（a）、（b）所示。QPSK的調(diào)制因為輸入信息是二進制序列，所以需要將二進制數(shù)據(jù)變換成四進制數(shù)據(jù)，才能和四進制的載波相位配合起來。采取的辦法是將二進制數(shù)字序列中每兩個序列分成一組，共四種組合（00,01,10,11），每一組稱為雙比特碼元。每一個雙比特碼元是由兩位二進制信息比特組成，它們分別代表四進制四個符號中的一個符號。QPSK每次調(diào)制可傳輸兩個信息比特。QPSK的解調(diào) QPSK信號可以用兩個正交的載波信號實現(xiàn)相干解調(diào)，它的相干解調(diào)器如圖3所示，正交路分別設(shè)置兩個匹配濾波器，得到I（t）和Q（t），經(jīng)電平判決和并轉(zhuǎn)串即可恢

4、復(fù)出原始信息。電路圖產(chǎn)生二進制序列對信號進行QPSK調(diào)制將信號通過瑞利信道對比信號經(jīng)過瑞利信道前后的變化相關(guān)參數(shù)二進制序列產(chǎn)生器：0、1等概率產(chǎn)生，速率500kbpsQPSK調(diào)制方式相關(guān)參數(shù)瑞利信道星座圖同時觀測4000個點 根據(jù)信道參數(shù)，計算信道相干帶寬和相干時間相干帶寬：各徑時延與功率為：0 4e-06 8e-06 1.2e-05 (s)0 -3 -6 -9 dB相干時間 Tc=1/fm=0.005 s 22222()()(),=()()()kkkkkkkkkkkkkkkPPPEPPP Bc= = 5.4582e+04 Hz 設(shè)置較長的仿真時間（例如10秒），運行鏈路，在運行過程中，觀察并

5、分析瑞利信道輸出的信道特征圖（觀察Impulse Response(IR)、Frequency Response(FR)、IR Waterfall、Doppler Spectrum、Scattering Function）。（配合截圖來分析）Impulse Response(IR)Frequency Response(FR)IR WaterfallDoppler SpectrumScattering Function 觀察并分析信號在經(jīng)過瑞利衰落信道前后的星座圖變化（截圖并解釋）。經(jīng)過瑞利信道前經(jīng)過瑞利信道后BPSK/QPSK通信鏈路搭建與誤碼性能通信鏈路搭建與誤碼性能分析分析 1、基于sim

6、ulink搭建BPSK/QPSK通信鏈路，經(jīng)過AWGN信道，接收端相干解調(diào)，仿真并繪出BPSK和QPSK信號在 為010dB時（間隔：1dB）誤碼性能曲線。 仿真參數(shù)： 仿真點數(shù)：106 信源比特速率：1Mbps。 2、在1的基礎(chǔ)上，信號先經(jīng)過平坦（單徑）瑞利衰落，再經(jīng)過AWGN信道，假設(shè)接收端通過理想信道估計獲得了信道衰落值（勾選衰落信道模塊的“Complex path gain port”）。仿真并繪出BPSK和QPSK信號在 為040dB時（間隔：5dB）誤碼性能曲線。 信道仿真參數(shù)：最大多普勒頻移為100Hz。BPSK基本原理相移鍵控系統(tǒng)中，有待傳輸?shù)幕鶐?shù)字脈沖控制著載波相位的變化，

7、從而形成振幅與頻率不變，而相位取離散值變化的已調(diào)波。二進制相移鍵控 BPSK（Binary Phase Shift Keying）方式一般是鍵控的載波相位按基帶脈沖序列的規(guī)律而改變的數(shù)字調(diào)制方式，也就是說，二進制的數(shù)字基帶信號 0 與 1 分別用相干調(diào)制的載波的 0 與相位的波形來表示。其表達式由公式（1-1）給出： （1-1）其中 為雙極性的二進制數(shù)字序列， 的取值為 1， 為二進制的符號間隔， 基帶的發(fā)送成形濾波器的沖激響應(yīng)，通常具有升余弦特性； 是調(diào)制載波的頻率， 是調(diào)制載波的初始相位。用 BPSK 調(diào)制方式時，因為發(fā)送端以某一個相位作為基準(zhǔn)，所以在接收端也一定有這樣一個固定的基準(zhǔn)相位作

8、為參考。假如參考相位發(fā)生變化了，那么接收端恢復(fù)的信息也會出錯，也就是存在“倒”現(xiàn)象。因此需要在接收端使用載波同步，才能夠正確恢復(fù)出基帶的信號。( )()cos()nTbiins ta gtnTtBPSK調(diào)制解調(diào)原理電路圖只經(jīng)過AWGN的bpsk通信鏈路調(diào)制部分：從左到右依次為信號產(chǎn)生、極性變換、調(diào)制，經(jīng)過高斯信道解調(diào)部分：從左往右依次為相干解調(diào)、濾波、采樣、量化分析誤碼率部分：由于存在延遲，需要加入delay模塊電路相關(guān)參數(shù) 仿真點數(shù)：106 信源比特速率：1Mbps。 高斯信道信噪比： 010dB調(diào)制部分波形變化（SNR為10dB）從上往下依次為單極性二進制序列、雙極性二進制序列、調(diào)制信號、

9、經(jīng)過AWGN后的信號解調(diào)部分波形變化（SNR為10dB）從上往下依次是接收信號、與本地載波相乘后信號、濾波后信號、采樣后信號、量化后信號bpsk信號在 為010dB時（間隔：1dB）誤碼性能信噪比（信噪比（dB）01234誤碼率0.0519480.0341010.020460.0107540.00495756789100.0019080.0006030.000120.0000170.0000020從0dB到10dB間隔1dB對應(yīng)的誤碼率截圖如下注：由于存在延遲會導(dǎo)致差錯統(tǒng)計多出延遲對應(yīng)的錯誤，需減去bpsk信號在 為010dB時（間隔：1dB）誤碼性能曲線。012345678910-610-5

10、10-410-310-210-1Eb/N0(dB)BER電路圖經(jīng)過AWGN信道的QPSK調(diào)制調(diào)制部分：Buffer和Select Rows模塊用于將一路信號分為正交與同相兩路信號，其它與BPSK相同解調(diào)部分：Switch模塊用于將正交和同相信號合并為一路信號，其余從左往右在兩路信號上分別與本地載波相乘，濾波，采樣，量化兩路載波qpsk信號在 為010dB時（間隔：1dB）誤碼性能信噪比（信噪比（dB）01234誤碼率0.0464210.0297210.0171110.0088760.00390356789100.0014450.000430.0000710.0000070.0000010從0d

11、B到10dB間隔1dB對應(yīng)的誤碼率截圖如下qpsk信號在 為010dB時（間隔：1dB）誤碼性能曲線012345678910-610-510-410-310-210-1Eb/N0(dB)BER電路圖bpsk信號先經(jīng)過瑞利信道再經(jīng)過AWGN信道將調(diào)制后的bpsk信號經(jīng)過瑞利信道，由于模塊要求輸入復(fù)數(shù)，令虛部為0獲得信道增益在與本地載波相乘前，對信號進行處理，除以信道衰減，以減小瑞利信道的影響，之后提取實部的信號信息，舍去虛部瑞利信道參數(shù)bpsk信號在 為040dB時（間隔：5dB）誤碼性能信噪比（信噪比（dB）051015誤碼率0.1130480.0457370.0164280.00527620

12、253035400.001640.0004750.0001350.0000480.000018從0dB到40dB間隔5dB對應(yīng)的誤碼率截圖如下bpsk信號在 為040dB時（間隔：5dB）誤碼性能曲線051015202530354010-510-410-310-210-1100Eb/N0(dB)BER電路圖qpsk信號先經(jīng)過瑞利信道再經(jīng)過AWGN信道將調(diào)制后的qpsk信號經(jīng)過瑞利信道，由于模塊要求輸入復(fù)數(shù)，令正交和同相兩路信號分別為實部和虛部獲得信道增益在與本地載波相乘前，對信號進行處理，除以信道衰減，以減小瑞利信道的影響兩路信息分別在復(fù)數(shù)信號的實部與虛部，對應(yīng)提取qpsk信號在 為040dB

13、時（間隔：5dB）誤碼性能信噪比（信噪比（dB）051015誤碼率0.1080320.0434690.0153860.00490420253035400.0015370.0004370.0001230.0000390.000017從0dB到10dB間隔5dB對應(yīng)的誤碼率截圖如下qpsk信號在 為040dB時（間隔：5dB）誤碼性能曲線051015202530354010-510-410-310-210-1100Eb/N0(dB)BER直接序列擴頻系統(tǒng)性能直接序列擴頻系統(tǒng)性能分析分析 基于simulink搭建直接序列擴頻仿真通信鏈路，仿真分析在不同信道條件下的誤比特率性能。直接序列擴頻原理在發(fā)射

14、端把有用信號與偽隨機序列相乘(或者模二加)，使信號的頻譜展寬到一個很寬的范圍，然后用擴展后的序列去調(diào)制載波。在接收端，把接收到的信號用相同的偽隨機序列相乘，有用信號與偽隨機碼相關(guān)，相乘后恢復(fù)為擴頻前的信號。直接序列擴頻系統(tǒng)的組成原理框圖如圖2-1所示。 由圖2-1可知，輸入的數(shù)據(jù)信息為d(t)(設(shè)基帶帶寬為B1)，由偽隨機編碼(如m序列)調(diào)制成基帶帶寬為B2的寬帶信號，由于擴頻信號帶寬大于數(shù)據(jù)信號帶寬，所以信號擴展的帶寬由偽隨機碼控制，而與數(shù)據(jù)信號無關(guān)。經(jīng)擴頻調(diào)制的信號再經(jīng)射頻調(diào)制后即可發(fā)送。接收端收到發(fā)送來的信號，經(jīng)混頻得到中頻信號后，首先通過同步電路捕捉并跟蹤發(fā)端偽碼的準(zhǔn)確相位，由此產(chǎn)生與發(fā)端偽碼相位完全一致的偽隨機碼作為擴頻解擴的本地擴頻碼，再與中頻信號進行相關(guān)解擴，恢復(fù)出擴頻前的窄帶信號，而在解擴處理中，干擾和噪聲與偽隨機碼不相關(guān)故被擴展，通過濾波使之受到抑制，這