實驗-無線衰落信道的誤碼率分析

1、無線通信及網(wǎng)絡(luò)原理課程綜合實驗 無線衰落信道的誤碼率分析一、實驗?zāi)康牧私鉄o線信道的誤碼形成原理分析瑞利衰落信道的基本特征掌握使用Matlab進(jìn)行QPSK調(diào)制與解調(diào)掌握使用Matlab分析信道的誤碼率5*.掌握信道編解碼的基本原理及其FPGA實現(xiàn)二、實驗內(nèi)容瑞利衰落信道的表示使用matlab構(gòu)建QPSK通信仿真系統(tǒng)使用matlab分析所構(gòu)建系統(tǒng)在加有白噪聲的瑞利衰落信道情況下的誤碼率對增加信道編解碼后的信道，使用Matlab重新進(jìn)行誤碼率分析（編解碼方式任選）5*.編寫Verilog代碼，驗證信道編解碼流程的硬件實現(xiàn)過程三、實驗設(shè)備裝有Matlab 的PC安裝有XilinxFPGA的實驗開發(fā)板四

2、、基本實驗原理瑞利衰落信道(Rayleighfadingchannel )是一種無線電信號傳播環(huán)境的統(tǒng)計模型。這 種模型假設(shè)信號通過無線信道之后，其信號幅度是隨機的，表現(xiàn)為“衰落”特性，并且多徑 衰落的信號包絡(luò)服從瑞利分布。由此，這種多徑衰落也稱為瑞利衰落。這一信道模型能夠描 述由電離層和對流層反射的短波信道，以及建筑物密集的城市環(huán)境。瑞利衰落只適用于從發(fā)射機到接收機不存在直射信號的情況，否則應(yīng)使用萊斯衰落信道 作為信道模型。對于建筑物密集的城鎮(zhèn)中心地帶，密集的建筑和其他物體使得無線設(shè) 備的發(fā)射機和接收機之間沒有直射路徑，而且使得無線信號被衰減、反射、折射、衍 射，因此屬于瑞利衰落狀態(tài)。瑞利衰

3、落屬于小尺度的衰落效應(yīng)，它總是疊加于如陰影、 衰減等大尺度衰落效應(yīng)上。Rayleigh密度是Rician分布的特殊情況，即當(dāng)沒有直視分量 (Z=0)時，接收信號全部由多徑信號組成，其信號包絡(luò)r的概率密度函數(shù)為大量實測數(shù)據(jù)和理論分析表明，在多徑傳播條件下，假設(shè)“不存在視距路徑”，接受信 號的包絡(luò)服從瑞利分布，相位服從均勻分布，這種假設(shè)在離基站較遠(yuǎn)，非視距傳播時是成立 的。QPSK是利用載波的四種不同相位差來表征輸入的數(shù)字信息，是四進(jìn)制移相鍵控。QPSK 是在M=4時的調(diào)相技術(shù)，它規(guī)定了四種載波相位，分別為45，135，225，315，調(diào) 制器輸入的數(shù)據(jù)是二進(jìn)制數(shù)字序列，為了能和四進(jìn)制的載波相位配

4、合起來，則需要把二進(jìn)制 數(shù)據(jù)變換為四進(jìn)制數(shù)據(jù)，這就是說需要把二進(jìn)制數(shù)字序列中每兩個比特分成一組，共有四種 組合，即00，01，10，11，其中每一組稱為雙比特碼元。每一個雙比特碼元是由兩位二進(jìn)2 / 4制信息比特組成，它們分別代表四進(jìn)制符號中的一個符號。QPSK中每次調(diào)制可傳輸2個信 息比特，這些信息比特是通過載波的四種相位來傳遞的。解調(diào)器根據(jù)星座圖及接收到的載波 信號的相位來判斷發(fā)送端發(fā)送的信息比特。QPSK信號可以看作兩個載波正交2PSK信號的合成，下圖表示QPSK正交調(diào)制器。由QPSK信號的調(diào)制可知，對它的解調(diào)可以采用與2PSK信號類似的解調(diào)方法進(jìn)行解調(diào)。解調(diào)原理圖如下所示，同相支路和正

5、交支路分別采用相干解調(diào)方式解調(diào)，得到和，經(jīng)過抽樣判決和并/串交換器，將上下支路得到的并行數(shù)據(jù)恢復(fù)成串行數(shù)據(jù)。白噪聲是指功率譜密度在整個頻域內(nèi)均勻分布的噪聲。所有頻率具有相同能量的隨機噪聲稱為白噪聲。使用Matlab可以很方便地產(chǎn)生高斯白噪聲。信號在傳輸中往往由于各種原因，使得在傳送的數(shù)據(jù)流中產(chǎn)生誤碼，從而使接收端產(chǎn)生 圖象跳躍、不連續(xù)、出現(xiàn)馬賽克等現(xiàn)象?，F(xiàn)有的方法是通過信道編碼這一環(huán)節(jié)，對數(shù)碼流進(jìn) 行相應(yīng)的處理，使系統(tǒng)具有一定的糾錯能力和抗干擾能力，可極大地避免碼流傳送中誤碼的 發(fā)生。四、設(shè)計要求按下表內(nèi)容分項實施設(shè)計，MATLAB代碼不能使用simulink等預(yù)定義模塊（紅色部分直接提供參考

6、資料，其他內(nèi)容自行查找參考資料）序設(shè)計內(nèi)容遞交內(nèi)容1瑞利衰落的形成原理及常見工作場景實驗報告2完成QPSK的調(diào)制與解調(diào)MATLAB代碼3對調(diào)制解調(diào)之間的理想沖擊信道，添加高斯白噪聲， 實現(xiàn)誤碼率的統(tǒng)計MATLAB代碼，給出誤碼率曲線4將理想沖擊信道改變?yōu)槿鹄ヂ湫诺?，統(tǒng)計誤碼率瑞利衰落信道模型報告，給出在 瑞利衰落信道下的誤碼率曲線5在調(diào)制解調(diào)端之外的信道編解碼模塊，設(shè)計相關(guān)的 編解碼方案（自選），統(tǒng)計經(jīng)過信道編解碼后的系統(tǒng) 誤碼率給出經(jīng)過信道編解碼處理后的誤 碼率曲線6學(xué)習(xí)定點化的基本方法給出定點化后系統(tǒng)誤碼性能曲線7*使用Verilog語言，重新編寫信道編解碼模塊的定點 代碼，并在FPGA平臺上驗證：使用片上RAM作 為測試數(shù)據(jù)輸入，使用c