毕业设计基于qam调制的无线衰落信道的性能分析与仿真课程设计.doc

****************** 实践教学 ****************** 兰州理工大学 计算机与通信学院 2013年秋季学期 《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 姓 名： 学 号： 指导教师： 成 绩： 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,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 2 1.1调制简介 2 1.2 QAM调制 2 1.3 16QAM调制 1 1.3.1 16QAM调制解调原理 1 1.3.2 16QAM星座图映射 3 1.3.3 16QAM抽样判决 3 1.3.4 16QAM误码率曲线 4 1.3.5 16QAM信号与其它调制信号的性能比较 4 二、衰落信道 6 2.1 通信系统信道模型及其分类 6 2.1.1 恒参信道 6 2.1.2 随参信道 7 2.2瑞利衰落信道的统计模型 8 2.3 通信系统中噪声概述及高斯白噪声 9 2.3.1 噪声概述 9 2.3.2 高斯白噪声 9 2.4通信系统的主要性能 11 三、无线衰落信道仿真程序设计 12 3.1 仿真设备 12 3.2 系统整体框图 12 3.3 QAM调制解调 13 3.4 瑞利信道仿真模块 13 四、设计与仿真 14 4.1 16QAM调制模块的建立与仿真 14 4.1.1 信号源 14 4.1.2 串并转换 14 4.1.3 2-4电平转换 15 4.1.4 增加载波 16 4.1.5 调制信号形成 17 4.2 16QAM调制信号的噪声叠加 18 4.3 16QAM解调模块的建立与仿真 19 4.3.1 滤波器 19 4.3.2 4-2电平转换 20 4.3.3 并串转换 20 4.4 QAM性能分析 22 4.4.1 16QAM抗噪声性能仿真 22 总结 23 参考文献 24 附 录 25 致谢 40 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。 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