【正文】 主要是頻率特征，如幅度頻率特征與相位頻率特征及頻率漂移等。反映在時(shí)域，如信道時(shí)延、抖動，尚有電平波動和非線性等。其中，幅度頻率特性，就理想而言，可表示為理想傳輸函數(shù)。 隨參信道 隨參信道包括短波電離層反射、超短波流星余跡散射，超短波及微波對流層散射，超短波電離層散射以及超短波超視距繞射等傳輸媒質(zhì)所分別構(gòu)成的信 道。 隨參信道的特性比恒參信道要復(fù)雜的多。由于地面以上不同高度大氣的電離層濃度不同，并隨 氣 流性變化，對短波傳輸具有反射作用，對超短波具有對流層散射作用。 下面我們來介紹兩個(gè)非常重要的衰落信道。 (1)瑞利衰落信道。 瑞利衰落 信道（ Rayleigh fading channel）是一種無線電信號傳播環(huán)境的統(tǒng)計(jì)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(jī)的，即 “ 衰落 ” ，并 且其包絡(luò)服從 瑞利分布 。 瑞利衰落能有效描述存在能夠大量散射無線電信號的障礙物的無線傳播環(huán)境。若傳播環(huán)境中存在足夠多的散射，則沖激信號到達(dá)接收機(jī)后表現(xiàn)為大量統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的隨機(jī)變量的疊加，根據(jù)中心極限定理，則這一無線信道的沖激響應(yīng)將是一個(gè)高斯過程。如果這一散射信道中不存在主要的信號分量，通常這一條件是指不存在直射信號（ LoS），則這一過程的均值為 0，且相位服從 0 到 2π 的均勻分布。 即信道響應(yīng)的能量或包絡(luò)服從瑞利分布。若信道中存在一主要分量，例如直射信號（ LoS），則信道響應(yīng)的包絡(luò)服從萊斯分布，對應(yīng)的信道模型為萊斯衰落信道。通常將信道增益以等效基帶信號表示，即用一復(fù)數(shù)表示信道的幅度和相位特性。由此瑞利衰落即可由這一復(fù)數(shù)表示，它的實(shí)部和虛部服從于零均值的獨(dú)立同分布高斯過程。 瑞利衰落信道是移動通信中相當(dāng)重要的衰落信道，它在很大程度上影響著移正文 7 動通信系統(tǒng)的 質(zhì)量 。在移動通信中，發(fā)送端和接收端都可能處在不停的運(yùn)動狀態(tài)之中，發(fā)送端和接收端之間的相對運(yùn)動將產(chǎn)生多普勒頻移。多普勒頻移與運(yùn)動速度和方向有 關(guān)，它的計(jì)算公式為 ： fd=（ v/λ） *cos(θ)， 其中， v 是發(fā)送端和接收端的相對運(yùn)動速度， θ 是運(yùn)動方向與發(fā)送端和接收端連線之間的夾角， λ=c/f是載波的波長。 (2)倫琴衰落信道。 在移動通信系統(tǒng)中，如果發(fā)送端和接收端存在一條占優(yōu)勢的視距傳播路徑，這種信道就可以模擬成倫琴衰落信道。當(dāng)發(fā)送端和接收端既存在視距傳播路徑，又有多條反射路徑時(shí)，它們之間的信道可以利用 Simulink 中的倫琴衰落信道模塊和多徑瑞利衰落信道模塊的組合來進(jìn)行仿真。 噪聲概述及高斯白噪聲 噪聲概述 及分類 信號在 信道中傳輸，要受到信道特性及噪聲的影響，致使信號接收造成某些差錯(cuò)。此時(shí)受到干擾及噪聲影響的信號可稱為受擾信號。 噪聲主要分為加性噪聲和乘性噪聲。 加性噪聲疊加在語音信號波形上，用下式表示： 加性噪聲表示： 加性干擾的噪聲其來源可分為人為噪聲、 自然噪聲和內(nèi)部噪聲三個(gè)方面 [15]。通常將宇宙噪聲、散彈噪聲和熱噪聲歸為起伏噪聲，它們的統(tǒng)計(jì)特性 基 本上是高斯分布。 白噪聲及 高斯白噪聲 在研究信號調(diào)制時(shí)，為了分析方便，把噪聲假想成一種理想化的形式，認(rèn)為它通信的頻段不受限于實(shí)際 通信系統(tǒng)的頻段，并包括電磁輻射全部可見頻率，這種噪聲稱為白噪聲，即：如果噪聲的功率譜密度在所有頻率上均為一常數(shù)，那么此噪聲就稱為白噪聲。由于白噪聲的 帶寬無限，其平均功率為無窮大，因此，真正的“白”的噪聲是不存在的，它只是構(gòu)造的一種理想化的噪聲形式，其中“白”和白光中的“白”有相同的意思；白光指在電磁輻射可見范圍內(nèi)所有頻率分量的數(shù)值都相等。 但是，白噪聲作為一個(gè)很有用的數(shù)學(xué)抽象，可以使問題的分析大大簡化。在實(shí)際中，只要噪聲的功率譜均勻分布的頻率范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于通信系統(tǒng)的工作頻帶，我們就可以把它視為白噪聲。 正文 8 如果一個(gè)噪聲，它的幅度分布服從 高斯分布 ，而它的功率譜密度又是均勻分布的，則稱它為高斯白噪聲。 高斯白噪聲是分析信道加性噪聲的理想模型，通信中的主要噪聲源 熱噪聲就屬于這類噪聲。它在任意兩個(gè)不同時(shí)刻上的取值之間互不相關(guān)，且統(tǒng)計(jì)獨(dú)立 [19]。 熱噪聲 和散粒噪聲是高斯白噪聲。 所謂高斯白噪聲中的高斯是指概率分布是正態(tài)函數(shù)，而白噪聲是指它的二階矩不相關(guān)，一階矩為常數(shù)，是指先后信號在時(shí)間上 的相關(guān)性。這是考查一個(gè)信號的兩個(gè)不同方面的問題。 高斯隨機(jī)過程的一維統(tǒng)計(jì)特性只取決于均值和方差，二維統(tǒng)計(jì)特性主要取決于自協(xié)方差或自相關(guān)函數(shù)。高斯過程若廣義平穩(wěn)，則同時(shí)也嚴(yán)格平穩(wěn)。窄帶高斯噪聲及其同相、正交分量均值皆為 0，方差均等于窄帶高斯噪聲本身的方差，同相分量與正交分量不相關(guān)且統(tǒng)計(jì)獨(dú)立。窄帶噪聲包絡(luò)為瑞利分布，相位為均勻分布。載 波信號加窄帶噪聲一般為萊 斯分布，當(dāng)信號幅度很大時(shí)，為高斯分布；幅度很小時(shí)，接近于瑞利分布 。信號包絡(luò)與噪聲包絡(luò)相差不大時(shí)，為萊 斯分布。 仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì) （ BFSK 在三種傳輸信道中 的傳輸性能分析 ） 將數(shù)字信號調(diào)制在 載波的頻率上的調(diào)制方法稱為頻移鍵控（ FSK），它也包括二電平頻移鍵控（ BFSK）和多電平頻移鍵控（ MFSK） [18]。 (1)BFSK 信號概述 由于實(shí)際通信中不少信道都不能直接傳輸基帶信號，因此，必須用基帶信號對載波波形的某些參數(shù)進(jìn)行控制，使載波的這些參量隨基帶信號變化而變化，即所謂載波調(diào)制。以正弦波作為載波的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)有調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相三種基本形式。 FSK 是利用載波的頻率的變化來傳遞數(shù)字信息的。在 BFSK 中，載波的頻率隨二進(jìn)制基帶信號在 f1 和 f2 兩個(gè)頻率點(diǎn)間變化。 設(shè)信 息源發(fā)出的由二進(jìn)制符號0,1 組成的序列，且假定 0 符號出現(xiàn)的概率為 P,1 符號出現(xiàn)的概率為 1P，它們彼此獨(dú)立。 BFSK 信號是 0 符號對應(yīng)于載頻 w1,，而 1 符號對應(yīng)于載頻 w2(與 w1不同的另一載頻 )的已調(diào)波形，而且 w1和 w2的改變是瞬間完成的。根據(jù)以上 BFSK信號的產(chǎn)生原理，已調(diào)信號的數(shù)學(xué)表示為 : 0 s 1 2 n( ) [ ( ) ] c o s ( w t+ ) + [ ( ) ] c o s ( w t+ )n n n snne t a g t n T a g t n T＝ φ θ 式中 , )(tg 為單個(gè)矩形脈沖，脈寬為 Ts ， 正文 9 01a Pn P概 率 為概 率 為 1＝ { ， an 與 an 反碼，即 011a Pn P概 率 為概 率 為＝ { nφ ， nθ 分別是第 n 個(gè)碼元的初相位。 (2)仿 真模型設(shè)計(jì)目的 探討 BFSK 在高斯白噪聲、多徑瑞利衰落和 倫琴 衰落 信道中的傳輸性能。 (3)仿真模型設(shè)計(jì)分析及其組成結(jié)構(gòu) 如圖 31，圖 32，圖 33 圖 31 BFSK 在高斯白噪聲信道中的傳輸?shù)姆抡婺Ｐ? 圖 32 BFSK 在多徑瑞利衰落信道中傳輸?shù)姆抡婺Ｐ? 圖 33 BFSK 在倫琴衰落信道中的傳輸?shù)姆抡婺Ｐ? 這三個(gè)傳輸系統(tǒng)的信源都是隨機(jī)整數(shù)產(chǎn)生 器 (Random Integer Generator)， 在接收端解調(diào)后的信號通過誤碼率計(jì)算器 (Error Rate Calculation)計(jì)算信號的誤比特率。 各模塊的參數(shù)設(shè)置見附錄 1。 利用加性高斯白噪聲信道 (AWGN Channel)模塊，在輸入信號中加入高斯白T o W o r k s p a c eB i t E r r o r R a t eS e l e c t o rR a n d o m I n t e g e rG e n e r a t o rR a n d o mI n t e g e rM u l t i p a t h R a y l e i g hFa d i n g C h a n n e l 1M u l t i p a t hR a y l e i g h Fa d i n gM FS KM o d u l a t o rB a s e b a n d2 FS KM FS KD e m o d u l a t o rB a s e b a n d2 FS KE r r o r R a t eC a l c u l a t i o n E r r o r R a t e C a l c u l a t i o nTxRxA W G NC h a n n e lA W G NT o W o r k s p a c eB i t E r r o r R a t eS e l e c t o rR i c i a n Fa d i n gC h a n n e lR i c i a nFa d i n gR a n d o m I n t e g e rG e n e r a t o rR a n d o mI n t e g e rM u l t i p a t h R a y l e i g hFa d i n g C h a n n e l 1M u l t i p a t hR a y l e i g h Fa d i n gM FS KM o d u l a t o rB a s e b a n d2 FS KM FS KD e m o d u l a t o rB a s e b a n d2 FS KE r r o r R a t eC a l c u l a t i o n E r r o r R a t e C a l c u l a t i o nTxRxA W G NC h a n n e lA W G NT o W o r k s p a c eB i t E r r o r R a t eS e l e c t o rR a n d o m I n t e g e rG e n e r a t o rR a n d o mI n t e g e rM FS KM o d u l a t o rB a s e b a n d2 FS KM FS KD e m o d u l a t o rB a s e b a n d2 FS KE r r o r R a t eC a l c u l a t i o n E r r o r R a t e C a l c u l a t i o nTxRx