基于QAM调制的无线衰落信道的性能分析与仿真课程设计

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1、******************实践教学******************兰州理工大学计算机与通信学院《通信系统仿真训练》题目：基于QAM调制的无线衰落信道的性能分析与仿真专业班级：通信工程（1）班摘要本课程设计主要是为了研究无线衰落信道的特性，通过深入分析了无线衰落信道的衰落特征以及衰落信道对信号传输产生的影响，设计了一种基于QAM调制的无线衰落信道的仿真，主要是针对16QAM调制下的瑞利衰落信道、高斯衰落信道的模型在MATLAB环境下进行模拟仿真，然后观察数字信号经过这两类信道后的时域波形、频谱以及误码率，通过仿真，对比分析无线衰落信道对信号的影响,

2、有助于对无线信道的进一步理解和掌握以及工程实践提供一定的指导。关键词：QAM调制；瑞利衰落；高斯噪声；目录摘要2目录3前言1一、QAM调制解调21.1调制简介21.2QAM调制21.316QAM调制11.3.116QAM调制解调原理11.3.216QAM星座图映射31.3.316QAM抽样判决31.3.416QAM误码率曲线41.3.516QAM信号与其它调制信号的性能比较4二、衰落信道62.1通信系统信道模型及其分类62.1.1恒参信道62.1.2随参信道72.2瑞利衰落信道的统计模型82.3通信系统中噪声概述及高斯白噪声92.3.1噪声概述92.3.2高斯

3、白噪声92.4通信系统的主要性能11三、无线衰落信道仿真程序设计123.1仿真设备123.2系统整体框图123.3QAM调制解调133.4瑞利信道仿真模块13四、设计与仿真144.116QAM调制模块的建立与仿真144.1.1信号源144.1.2串并转换144.1.32-4电平转换154.1.4增加载波164.1.5调制信号形成174.216QAM调制信号的噪声叠加184.316QAM解调模块的建立与仿真194.3.1滤波器194.3.24-2电平转换204.3.3并串转换2034.4QAM性能分析224.4.116QAM抗噪声性能仿真22总结23参考文献24

4、附录25致谢403前言无线通信是当今社会最重要的通信方式之一。在进行无线通信系统的设计时，首先需要考虑的是信道的传输特性，因此无线衰落信道的建模与仿真研究对于无线通信有着重要的意义。针对无线衰落信道已经提出了许多的仿真模型，其中针对宽带短波信道ITS模型和陆地移动卫星信道的多状态模型在两种通信方式下得到了广泛的应用。影响无线通信性能的主要因素有:多径效应、多普勒效应和阴影效应，无线衰落信道进行建模时主要考虑这几方面的影响，并通过现有的数学理论与实测数据尽可能精确的进行曲线拟合，得到想要的信道模型。在卫星移动通信系统、陆地移动通信系统中其电波传播方式主要以视距传

5、播为主。由于多径和接收端运动等因素的影响，使得无线信道对接收信号在时间、频率和角度上造成了色散，这种色散表现在接收信号幅度上就是所谓的信号衰落。因此，多径效应对通信质量有着至关重要的影响，根据不同的无线环境，接收信号包络一般服从几种典型分布，如瑞利分布、莱斯分布等。在本文中，专门针对接收信号包络服从瑞利分布的信道进行建模仿真，为实际的通信系统设计提供理论参考和支持。3一、QAM调制解调1.1调制简介调制在通信系统中的作用至关重要。所谓调制，就是把信号转换成适合在信道中传输的形式的一种过程。广义的调制分为基带调制和带通调制（也称载波调制）。载波调制，就是用调制信

6、号去控制载波的参数的过程，即使载波的某一个或某几个参数暗中啊调制信号的规律而变化。调制信号是指来自信源的消息信号（基带信号），这些信号可以是模拟的，也可以是数字的。未受调制的周期性震荡信号称为载波，它可以是正弦波，也可以使非正弦波（如周期性脉冲序列）。载波调制后称为已调信号，它含有调制信号的全部特征。解调（也称检波）则是调制的逆过程，其作用是将已调信号中的调制信号恢复出来。解调的方法可分为两类：相干解调和非相干解调（包络检波）。相干解调时，为了无失真地恢复原基带信号，接收端必须提供一个与接收的已调载波严格同步（同频同相）的本地载波。本课题采用的是相干解调。数字

7、调制具有3种基本方式：数字振幅调制、数字频率调制、数字相位调制，这3种数字调制方式都存在不足之处，如：频谱利用率低、抗多径抗衰弱能力差、功率谱衰减慢、带外辐射严重等。为了改善这些不足，在恒参信道中，提出了正交振幅调制（QAM）方式，它具有高的频谱利用率，因此在卫星通信和有线电视网络高速数据传输等领域得到广泛应用。1.2QAM调制正交振幅调制（QAM）是一种矢量调制，它是将输入比特先映射（一般采用格雷码）到一个复平面（星座）上，形成复数调制符号。正交调幅信号有两个相同频率的载波，但是相位相差90度（四分之一周期，来自积分术语）。一个信号叫I信号，另一个信号叫Q信

8、号。从数学角度将一个信号可以表示成正弦