【正文】 坐標(biāo)終點(diǎn) %產(chǎn)生二進(jìn)制信源 d=[1,1,1,1,1,1,1,1] dd=sigexpand(d,fc*N_sample)。 %功率譜圖橫坐標(biāo)終點(diǎn) fy1=40。 %時(shí)域波形圖縱坐標(biāo)終點(diǎn) fx1=10。 %時(shí)域波形圖橫 23 坐標(biāo)終點(diǎn) ty1=。 % 時(shí)間向量長度 tx1=0。 % 信號(hào)持續(xù)時(shí)間長度 t=0:dt:Tdt。 % 碼元寬度 dt=Ts/fc/N_sample。 % 基帶碼元抽樣點(diǎn)數(shù) N=8。 主函數(shù)代碼 fc=2。 sf=fft(st)。 N=length(st)。 T=t(end)。 計(jì)算信號(hào)的傅里葉變化 function[f,sf]=T2F(t,st)。 out(1,:)=d。 21 參考文獻(xiàn) [1]樊昌信，曹麗娜編 著． 通信原理． 北京：國防工業(yè)出版社， 2020 [2]樊昌信 ． 通信原理 ． 北京：國防工業(yè)出版社， 2020 [3]曹志剛等著 ． 現(xiàn)代通信原理 ． 北京：清華大學(xué)出版社， 2020 [4]吳偉陵等著 ． 移動(dòng)通信原 理 ． 北京：電子工業(yè)出版社， 2020 [5].李建新 ． 現(xiàn)代通信系統(tǒng)分析與仿真 MATLAB 通信工具箱 ． 西安：西安電子科技大學(xué)出版社， 2020 [6]潘子宇 ． Matlab 通信仿真設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 ． 南京工程學(xué)院， 2020 [7]劉敏 ． MATLAB 通信仿真與應(yīng)用 ． 北京：國防工業(yè)出版社 22 附錄 將輸入的序列擴(kuò)展成間隔為 N1 個(gè) 0 的序列 function [out]=sigexpand(d,M) N=length(d)。這可真應(yīng)驗(yàn)了 “ 細(xì)節(jié)決定一切 ”這句話。 總之，通過此次設(shè)計(jì)，我的收獲有以下幾點(diǎn)： 首先，通過此次課程設(shè)計(jì)我掌握了無線衰落信道的傳輸特征，并且在實(shí)際操作中掌握了 QAM的調(diào)制解調(diào)原理； 其次，通過此次仿真訓(xùn)練我清楚地了解了 16QAM 已調(diào)信號(hào)的頻譜特征； 最后， 我覺得 細(xì)節(jié)決定成敗。 本次課題是基于 QAM 調(diào)制的無線衰落信道的性能分析與仿真，首先 介紹了QAM 調(diào)制解調(diào)原理以及無線衰落信道特征，其次利用 Matble 分析工具分 析16QAM 已調(diào)信號(hào)的頻譜圖，最后分析衰落信道下的系統(tǒng)的誤碼率，并與高斯信道下的性能進(jìn)行對比。 通過調(diào)整 高斯白噪聲信道的信噪比 snr（ Eb/No），可以得到如圖 49 所示的誤碼率圖： 19 1 0 . 5 0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5103102101100Q A M 信號(hào)誤碼率分析信噪比誤碼率 圖 49 QAM信號(hào)誤碼率分析 可見 16QAM 信號(hào)的誤碼率隨著信噪比的增大而逐漸減小，這與理論分析是完全一致的 。 無線衰落信道 性能分析 16QAM 抗噪聲性能仿真 對于 QAM，可以看成是由兩個(gè)相互正交且獨(dú)立的多電平 ASK 信號(hào)疊加而成。 ddd(2*s)=dd222222(s)。 0 2 4 6 8432101234時(shí)間 ( S )幅度上支路通過低通濾波器信號(hào)時(shí)域波形圖0 2 4 6 8432101234時(shí)間 ( S )幅度下支路通過低通濾波器信號(hào)時(shí)域波形圖 圖 46上下支路通過低通濾波器信號(hào)時(shí)域波形圖 抽樣判決和 42電平轉(zhuǎn)換 抽樣判決是在每個(gè)碼元中間抽樣，并用幾個(gè)判決語句進(jìn)行判決，例如當(dāng)碼元幅度大于 1 時(shí)，判為 3。在第二行程序中， x 表示輸入序列， y 表示輸出序列。 y=filter(b,a,x)。 16 濾波器 IIR 濾波器采用的巴特沃斯低通濾波器有現(xiàn)成的模型，我們可以加以利用，因此 在本文涉及的仿真中濾波器均選擇巴特沃斯低通濾波器。 為使解調(diào)效果較好，采用噪聲的強(qiáng)度較小，設(shè)置 Pn=10dB. 16QAM 解調(diào)模塊的建立與仿真 系統(tǒng)先前所得的 16QAM 調(diào)制信號(hào)通過高斯白噪聲信道以后便可以解調(diào)了。 對已調(diào)制信號(hào)可采用 wgn函數(shù)添加加性高斯噪聲。 上下支路 14 信號(hào)在加載波之前還經(jīng)過平滑處理，以濾除較高頻率的信號(hào)，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加理想。 經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換后，并行輸出的每一路碼元傳輸速率降為原來的一半即 Rb/2. 輸入 d： 1 1 1 1 1 1 1 1 上支路 d_NRZ1： 1 1 1 1 下支路 d_NRZ2： 1 1 1 1 0 2 4 6 8432101234時(shí)間 ( S )幅度串并轉(zhuǎn)換后上支路信號(hào)時(shí)域波形圖0 2 4 6 8432101234時(shí)間 ( S )幅度串并轉(zhuǎn)換后下支路信號(hào)時(shí)域波形圖 圖 42 串并轉(zhuǎn)換后上下支路信號(hào)時(shí)域波形圖 24 電平轉(zhuǎn)換 24電平轉(zhuǎn)換就是將輸入信號(hào)的 2電平信號(hào)狀態(tài)經(jīng)過轉(zhuǎn)換后變成相應(yīng)的 4電平信號(hào)。信號(hào)振幅為 r,相位為 ? ,則信號(hào)經(jīng)過瑞利衰落信道其 包絡(luò)概率密度函數(shù)為 （ 24） 所示： P(r)= 2222r ??re? (r? 0) （ 24） 相位概率密度函數(shù)為 （ 25）所示 ： P(? )=1/2? （ ?? 20 ?? ） （ 25） 10 三 系統(tǒng)分析 本次課題是基于 QAM 調(diào)制的無線衰落信道的性能分析與仿真 ， 首先 對信號(hào)源 進(jìn)行 16QAM 調(diào)制， 并分析已調(diào)信號(hào)的頻譜； 其次 讓信號(hào)通過瑞利信道并進(jìn)行QAM解調(diào)； 最后 分析 了 衰落信道下的系統(tǒng)的誤碼率， 其系統(tǒng)模型 如下 圖 31 所示 ： 圖 31 系統(tǒng)分析模型 信號(hào)源 QAM 調(diào)制 瑞利衰落信道 受信者 誤碼性能分析 已調(diào)信號(hào) 頻譜 QAM 解調(diào) 噪聲源 11 四 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及系統(tǒng)調(diào)試 16QAM 調(diào)制信號(hào) 信號(hào)源 本程序中，信號(hào)源為 8 位二進(jìn)制代碼 [1 1 1 1 1 1 1 1]， sigexpand函數(shù)的作 用是將代碼擴(kuò)展為碼元寬度為 1的雙極性波形，如下圖 41所示： 0 1 2 3 4 5 6 7 842024時(shí)間 ( S )幅度基帶信號(hào)時(shí)域波形圖4 3 2 1 0 1 2 3 4420241 6 Q A M 星座圖同相支路正交支路 圖 41 二進(jìn)制代碼及星座圖 串并轉(zhuǎn)換 信號(hào)源通過串并變換，將原來的一路信源信號(hào)變成兩路信號(hào)，分別為上支路信號(hào)和下支路信號(hào)，獨(dú)立地進(jìn)行調(diào)制和解調(diào)。信號(hào)振幅為 r,相位為 ? ,則其包絡(luò)概率密度函數(shù)為 （ 21）所示 ： P(r)= 2222r ??re? (r? 0) （ 21） 相位概率密度函數(shù)為 （ 22）所示 ： P(? )=1/2? （ ?? 20 ?? ） （ 22） 根據(jù) 標(biāo)準(zhǔn)，離散多徑衰落信道模型 如下，可表示為式（ 23）所示 ： ?? ??)(1 )(~)()(~ tNk kk txtrty ? （ 23） 其中 )(trk 復(fù)路徑衰落，服從瑞利分布； k? 是多徑時(shí)延。瑞利衰落只適用于從發(fā)射機(jī)到接收機(jī)不存在直射信號(hào)的情況，否則應(yīng)使用萊斯衰落信道作為信道模型 。 由此，這種多徑衰落也稱為瑞利衰落。 瑞利衰落信道（ Rayleigh fading channel）是一種無線電信號(hào)傳播環(huán)境的統(tǒng)計(jì)模型。 8 二 無線衰落信道的特征 在陸地移動(dòng)通信中，移動(dòng)臺(tái)往往受到各種障礙物和其他移動(dòng)體的影響，以致到達(dá)移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)是來自不同傳播路徑的信號(hào)之和。因此 M 進(jìn)制 QAM 的誤碼率為 （ 114）所示 ： ??? 1(1MP MP )2 （ 114） 可以注意到，當(dāng) k 為偶數(shù)時(shí)，這個(gè)結(jié)果對 M＝ k2 情形時(shí)精確的，而當(dāng) k 為奇數(shù)時(shí)，就 找不到等價(jià)的 M 進(jìn)制 PAM 系統(tǒng)。 M進(jìn)制 QAM系統(tǒng)正確判決的概率表示為（ 112）所示 ： 2)1( Mc PP ?? （ 112） 其中（ 112） 式中 MP 是 M 進(jìn)制 PAM 系統(tǒng)的誤碼率，該 PAM 系統(tǒng)具有等價(jià) QAM 系統(tǒng)的每一個(gè)正交信號(hào)中的一半平均功率。對于 M＝ k2 下的矩形信號(hào)星座圖（ k為偶數(shù)）， QAM 信號(hào)星座圖與正交載波上的兩個(gè) PAM 信號(hào)是等價(jià)的，這兩個(gè)信 7 號(hào)中的每一個(gè)上都有 22kM ? 個(gè)信號(hào)點(diǎn)。在這些條件下兩個(gè)相關(guān)器的輸出分別 表示為式（ 17）和式（ 18）所示 ： ?? s i nco s1 scmc nnAr ??? （ 17） ?? c o ss i n2 scmc nnAr ??? （ 18） 其中 nc和 ns 分別表示為式（ 19）和式（ 110）所示 ： dttgtnn TT cc )()(210?? （ 19） dttgtnn TT ss )()(210?? （ 110） 噪聲分量是均值為 0，方差為 20N 的互不