实验-无线衰落信道的误码率分析

1、无线通信及网络原理课程综合实验 无线衰落信道的误码率分析一、实验目的了解无线信道的误码形成原理分析瑞利衰落信道的基本特征掌握使用Matlab进行QPSK调制与解调掌握使用Matlab分析信道的误码率5*.掌握信道编解码的基本原理及其FPGA实现二、实验内容瑞利衰落信道的表示使用matlab构建QPSK通信仿真系统使用matlab分析所构建系统在加有白噪声的瑞利衰落信道情况下的误码率对增加信道编解码后的信道，使用Matlab重新进行误码率分析（编解码方式任选）5*.编写Verilog代码，验证信道编解码流程的硬件实现过程三、实验设备装有Matlab 的PC安装有XilinxFPGA的实验开发板四

2、、基本实验原理瑞利衰落信道(Rayleighfadingchannel )是一种无线电信号传播环境的统计模型。这 种模型假设信号通过无线信道之后，其信号幅度是随机的，表现为“衰落”特性，并且多径 衰落的信号包络服从瑞利分布。由此，这种多径衰落也称为瑞利衰落。这一信道模型能够描 述由电离层和对流层反射的短波信道，以及建筑物密集的城市环境。瑞利衰落只适用于从发射机到接收机不存在直射信号的情况，否则应使用莱斯衰落信道 作为信道模型。对于建筑物密集的城镇中心地带，密集的建筑和其他物体使得无线设 备的发射机和接收机之间没有直射路径，而且使得无线信号被衰减、反射、折射、衍 射，因此属于瑞利衰落状态。瑞利衰

3、落属于小尺度的衰落效应，它总是叠加于如阴影、 衰减等大尺度衰落效应上。Rayleigh密度是Rician分布的特殊情况，即当没有直视分量 (Z=0)时，接收信号全部由多径信号组成，其信号包络r的概率密度函数为大量实测数据和理论分析表明，在多径传播条件下，假设“不存在视距路径”，接受信 号的包络服从瑞利分布，相位服从均匀分布，这种假设在离基站较远，非视距传播时是成立 的。QPSK是利用载波的四种不同相位差来表征输入的数字信息，是四进制移相键控。QPSK 是在M=4时的调相技术，它规定了四种载波相位，分别为45，135，225，315，调 制器输入的数据是二进制数字序列，为了能和四进制的载波相位配

4、合起来，则需要把二进制 数据变换为四进制数据，这就是说需要把二进制数字序列中每两个比特分成一组，共有四种 组合，即00，01，10，11，其中每一组称为双比特码元。每一个双比特码元是由两位二进2 / 4制信息比特组成，它们分别代表四进制符号中的一个符号。QPSK中每次调制可传输2个信 息比特，这些信息比特是通过载波的四种相位来传递的。解调器根据星座图及接收到的载波 信号的相位来判断发送端发送的信息比特。QPSK信号可以看作两个载波正交2PSK信号的合成，下图表示QPSK正交调制器。由QPSK信号的调制可知，对它的解调可以采用与2PSK信号类似的解调方法进行解调。解调原理图如下所示，同相支路和正

5、交支路分别采用相干解调方式解调，得到和，经过抽样判决和并/串交换器，将上下支路得到的并行数据恢复成串行数据。白噪声是指功率谱密度在整个频域内均匀分布的噪声。所有频率具有相同能量的随机噪声称为白噪声。使用Matlab可以很方便地产生高斯白噪声。信号在传输中往往由于各种原因，使得在传送的数据流中产生误码，从而使接收端产生 图象跳跃、不连续、出现马赛克等现象。现有的方法是通过信道编码这一环节，对数码流进 行相应的处理，使系统具有一定的纠错能力和抗干扰能力，可极大地避免码流传送中误码的 发生。四、设计要求按下表内容分项实施设计，MATLAB代码不能使用simulink等预定义模块（红色部分直接提供参考

6、资料，其他内容自行查找参考资料）序设计内容递交内容1瑞利衰落的形成原理及常见工作场景实验报告2完成QPSK的调制与解调MATLAB代码3对调制解调之间的理想冲击信道，添加高斯白噪声， 实现误码率的统计MATLAB代码，给出误码率曲线4将理想冲击信道改变为瑞利衰落信道，统计误码率瑞利衰落信道模型报告，给出在 瑞利衰落信道下的误码率曲线5在调制解调端之外的信道编解码模块，设计相关的 编解码方案（自选），统计经过信道编解码后的系统 误码率给出经过信道编解码处理后的误 码率曲线6学习定点化的基本方法给出定点化后系统误码性能曲线7*使用Verilog语言，重新编写信道编解码模块的定点 代码，并在FPGA平台上验证：使用片上RAM作 为测试数据输入，使用c