移动无线信道多径衰落的仿真摘 要 在移动通信迅猛发展的今天，人与人的交流越来越多的依赖于无线通信。而无线信道的好坏直接制约着无线通信质量的提高，因此对无线信道的研究有利于提高通信传输速率。本次课程设计用 simulink 对移动无线信道多径衰落特性进行了仿真，并且和理想传输环境下的情况进行比较得出了结论。关键词： 移动通信； 无线信道； 频率选择性衰落； 多径传播前 言移动通信是指双方或至少其中一方在运动状态中进行信息传递的通信方式，是实现通信理想目标的重要手段。移动通信满足了人们在任何时间任何空间上通信的需求，同时，由于集成电路、计算机和软件工程的迅速发展为移动通信的发展提供了技术支持，移动通信的发展速度远远超过了人们的预料。移动通信追求在任何时间任何地方以任何方式与任何人进行通信，也就是移动通信的理想境界个人通信。要实现这个理想，高效率、高质量是前提。所以，除了研究发射机接收机可以达到目的外，对于无线信道的研究更为重要。无线信道的好坏直接影响无线通信的质量和效率，对无线信道建立数学模型是一种科学的研究方法，通过建模可以了解影响信号传输质量的因素以及解决的方法。无线信道中，小尺度衰落占有重要地位，所以，研究小尺度衰落的特性和建模方法对于无线信道的研究具有重大意义。目 录第 1 章 移动通信概述 .11.1 移动通信的发展史 .11.2 移动通信的特点 .2第 2 章 无线信道的概念和特性 .42.1 无线信道的定义 .42.2 无线信道的类型 .42.3 无线移动信道的概念 .52.4 移动信道的特点 .6第 3 章 调制解调 .8第 4 章 系统仿真及结果分析 .94.1 QPSK 调制解调系统的仿真 .94.2 利用 Matlab 研究 QPSK 信号 .11总结 .15参考文献 .16附录一： .17附录二： .190第 1 章 移动通信概述1.1 移动通信的发展史移动通信的发展大致经历了以下几个发展阶段： 120 世纪 2030 年代：警车无线电调度电话（AM 调幅） ，使用频率为 2 MHz。 220 世纪 4050 年代：人工接续的移动电话（FM 调频） ，单工工作方式，使用频段为 150 MHz 及 450 MHz。 特别值得一提的是 1947 年 Bell 实验室提出了蜂窝的概念。320 世纪 60 年代：自动拨号移动电话，全双工工作方式，使用频段为150 MHz 及 450 MHz。1964 年美国开始研究更先进的移动电话系统（AMTS） 。 420 世纪 7080 年代：AMPS、TACS 分别在美国、英国投入使用。 使用频段为 800/900 MHz（早期曾使用 450 MHz） ，全自动拨号，全双工工作，具有越区频道转换，自动漫游通信功能。频谱利用率、系统容量和话音质量都有明显的提高。 520 世纪 90 年代：GSM 数字移动通信系统和窄带 CDMA（IS-95A）数字移动通信系统及卫星移动通信投入使用。 621 世纪初：基于窄带 IS-95CDMA 技术的宽带 CDMA 技术的 cdma2000、基于日本无线工业广播协会（ARIB）支持的纯 W-CDMA 和欧洲电信标准协会（ETSI）制定的 UTRA 两个独立建议的 W-CDMA、由我国提出的时分同步CDMA（TD-SCDMA）等第三代（3G）系统（IMT-2000）陆续开始投入使用或建立试验网。其中，第三代（3G）系统使用频段为 18852025 MHz，21102200 MHz，全球统一标准。 在使用的 150MHz、450MHz、900MHz 三个频段的具体收发频率间隔分别为: 150MHz 的收发频率间隔为 5.7MHz；450 MHz 的收发频率间隔为 10MHz；900MHz的收发频率间隔为 45 MHz。 20 世纪 80 年代发展起来的模拟蜂窝移动电话系统，人们把它称为第一代移动通信系统。其主要技术是模拟调频、频分多址， 主要业务是电话。 代表这一系统的有美国的 AMPS，英国的 TACS，北欧的 NMT-900 等。 模拟系统的主1要缺点是：频谱利用率低，不能与 ISDN 兼容，保密性差，以及移动终端要进一步实现小型化、低功耗、低价格的难度都较大。 美国的 AMPS 最早是由美国于 1971 年开始研制并投入军用的。 1973 年，美国 Motorola 公司向美国联邦通信委员会(FCC)提出申请 AMPS(Advanced Mobile Phone Service) 系统，经批准于 1983 年投入使用。 1.2 移动通信的特点移动通信是指通信双方至少有一方在移动中进行信息传输和交换，这包括移动体和移动体之间的通信，移动体和固定体之间的通信。1移动通信必须利用无线电波进行信息传输这种传播媒质允许通信中的用户可以在一定范围内自由活动，其位置不受束缚，不过无线电波的传播特性一般都很差。首先，移动通信的运行环境十分复杂，电波不仅会随着传播距离的增加而发生弥散损耗，并且会受到地形、地物的遮蔽而发生“阴影效应“，而且信号经过多点反射，会从多条路径到达接收地点，这种多径信号的幅度、相位和到达时间都不一样，它们相互叠加会产生电平衰落和时延扩展；其次，移动通信常常在快速移动中进行，这不仅会引起多普勒频移，产生随机调频，而且会使得电波传播特性发生快速的随机起伏，严重影响通信质量。因此，移动通信系统必须根据移动信道的特征，进行合理的设计。2移动通信是在复杂的干扰环境中运行的除去一些常见的外部干扰，如天电干扰、工业干扰和信道噪声外，系统本身和不同系统之间，还会产生这样或那样的干扰。因为在移动通信系统中，常常有多部用户电台在同一地区工作，基站还会有多部收发信机在同一地点上工作，这些电台之间会产生干扰。随着移动通信网所采用的制式不同，所产生的干扰也会有所不同。归纳起来说，这些干扰有邻道干扰、互调干扰等。3移动通信可以利用的频谱资源非常有限，而移动通信业务量的需求却与日俱增如何提高通信系统的通信容量，始终是移动通信发展中的焦点。为了解决这一矛盾，一方面要开辟和启用新的频段；另一方面要研究各种新技术和新措2施，以压缩信号所占的频带宽度和提高频谱利用率。可以说，移动通信 无论是从模拟向数字过渡，还是再向新一代发展，都离不开这些新技术和新措施的支撑。此外，有限频谱的合理分配和严格管理是有效利用频谱资源的前提。4移动通信的网络结构多种多样，网络的管理和控制必须有效根据通信地区的不同需要，移动通信网络可以组成带状、面状或立体状等，它能单网运行，也可以多网并行并实现互连互通。为此，移动通信网络必须具备很强的管理和控制功能，诸如用户的登记和定位，通信链路的建立和拆除，信道的分配和管理，通信的计费、鉴权、安全和保密管理以及用户过境切换和漫游的控制等。5移动通信设备必须适于在移动环境中使用对手机的要求是体积小、重量轻、省电、操作简单的携带方便。车载台和机载台除要求操作简单和维修方便外，还应保证在震动、冲击、高低温变化等恶劣环境中正常工作。第 2 章 无线信道的概念和特性2.1 无线信道的定义各类信号从发射端发送出以后,在到达接收端之前经历的所有路径,统称为信道。其中,如果传输的是无线电信号,电磁波所经历的路径,我们则称之为无线信道。与其它通信信道相比,无线信道是最为复杂的一种,其衰落特性取决于无线电波传播环境。不同的环境,其传播特性也不尽相同。无线信道可能是很简单的直线传播(Line of Sight, LOS),也可能会被许多不同的因素所干扰,例如:信号经过建筑物,山丘,或者树木等反射而产生的多径效应,使信号放大或衰落。在无线信道中,信号衰落是经常发生的,衰落深度可达30dB。对于数字传输来说,衰落使比特误码率(BER)大大增加。这种衰落现象严重恶化接收信号的质量,影响通信可靠性。移动信道与非移动点对点无线信道相比,信号传输的误比特率前者比后者高106倍。另外,在陆地移动系统中,移动台处于城市建筑群之中或处于地形复杂的区域,其天线将接收从多条路径传来的信号,再加移动台本身的运动,使得信号产生3多普勒效应,并且信道的特性也随时间变化而变化,增加了信号的不确定性,使得移动台和基站之间的无线信道多变且难以控制。所以,与传统模型相比,无线信道多径数目增多,时延扩展加大,衰落加快。2.2 无线信道的类型