动移通信课程设计rayleigh信道衰落的无线通信系统的设计及仿真(ask循环码).docx

移动通信课程设计题目： Rayleigh 信道衰落的无线通信系统的设计及仿真ASK 循环码学专院业计算机与通信工程学院通信工程 学号20235854 姓名李丹丹 指导教师 评分工程得分具有题目、摘要、名目、正文、参考文献5 分报告书写及格式正文格式、图、表、参考文献引用等正确，排版美观5 分报告中应表达设计中的原理以及原理框图5 分根底原理设计目的和方法，试验结果的意义等表述清楚正确5 分应实现设计要求的功能，各个模块的设计参数清楚10 分试验参量丰富如滤波器类型、参数等。10 分功能设计及 M文件/ 现场演 试验结果根本正确。20 分 示信号的波形、频谱、滤波器特性图等结果比较丰富。10 分独立完成，不存在抄袭。10 分对所仿真系统原理的提问答复状况10 分辩论/汇报对仿真过程提问的答复状况10 分2023 年 11 月数字处理系统课程设计与实践评分表总分摘 要无线通信是当今社会最重要的通信方式之一。在进展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争论对于无线通信有着重要的意义。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，依据不同的无线环境，接收信号包络一般听从几种典型分布，如瑞利分布、莱斯分布和Nakagami-m 分布等。在设计中，特地针对线性分组码 ASK 调制听从瑞利分布的多径信道进展模拟仿真，并对其误码性能进展分析。关键词：瑞利信道；ASK；线性分组码目 录数字处理系统课程设计与实践前 言随着通信技术的高速进展，移动通信以其独特的优点，得到了广泛的应用，并且将在未 来个人通信中，起到至关重要的作用，在移动通信系统中，由于用户的移动，承受信号不行避开地会受到多径衰落和阴影效应的影响。无线衰落信道的特性严峻制约了无线通信系统的 性能，发送端和接收端两之间的传播路径是随机变换的，具有格外简单的识辨传播特性，由 此对无线衰落信道的分析和推测也就格外困难。随着无线信道系统的升级，无线衰落信道的 建模和仿真对于现在的无线通信系统的研发具有越来越重要的意义。瑞利衰落信道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听从瑞利分布。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。数字处理系统课程设计与实践其次章2.1 移动无线信道的概念移动信道属于无线信道，是移动的动态信道，主要取决于用户所在地环境条件的客观存在， 其信道参数是时变的。移动通信中的各类技术都是针对移动信道的动态特性，为了解决有 效性、牢靠性和安全性设计的；了解移动信道的特点是解决移动通信关键技术的前提。移动 信道具有以下特点：(1) 传播的开放性：无线信道是基于电磁波在空间的传播来实现开放式信息传输的；(2) 接收环境的简单性：可将接收点地理环境分为 3 类典型区域，即城市繁华区、近郊区农村/远郊区；(3) 通信用户的随机移动性：准静态的室内用户通信、慢速步行用户通信、高速车载用户通信。2.2 移动无线信道根本理论2.3 移动无线信道的类型在无线通信系统中，无线信道通常是利用信道的统计特性来分析和仿真的，一般来说，整个无线信道对信号产生的影响，可以分为以下三大类：2.3.1 传播路径损耗模型一般来说,可以把接收信号的功率或者传播路径的损耗看作一个随机变量,而传播路径损耗模型是用来描述接收信号的平均功率或是传播路径的平均损耗,平均功率会随着传播距离的增加而削减,而传播路径的损耗会随着传播距离的增加而增加 ,因此,这个随机变量是传播距离的函数,随着距离的转变,会有不同的平均值或中间值。这种模型中较常使用的模型有:自由空间传播模型、对数距离路径损耗模型、及Hata 模型。2.3.2 大尺度传播模型这个模型是用来描述信号经过长距离传播的变化(几百个波长或更多波长),主要探讨各类地形与地物对传播信号所产生的遮挡效应。遮挡效应可以用一个随机变数来描述,大局部的文献都全都的假设:遮挡效应会使接收到的信号功率呈现对数常态分布。对数常态遮挡效应指的就是:在一样的传收距离下,不同接收机所接收到的信号强度(单位为dB)将呈现高斯或是常数字处理系统课程设计与实践态分布,这也就是说传播路径所造成的功率损耗(以 dB 为单位)是呈现高斯或是常态分布的, 而且这个随机变数标准差的单位也是dB。大尺度传播中的衰落包括:信号经过一段距离时信号的平均衰落。以及大型物体(如山脉或摩天大楼)导致的信号衍射而产生的衰落,并且大尺度衰落的信号的平均功率是缓慢变化的。第三章 四种 IIR 滤波器的性能特点3.1 巴特沃斯滤波器的性能特点巴特沃斯滤波器是滤波器的一种设计分类，这种滤波器通带阻带内特性最为平坦，介质特性和相位特性都不错，对构成滤波器的器件要求也不严格，易于得到符合设计值的特性。它有高通，低通，带通，高通，带阻等多种滤波器。它在通频带内外都有平稳的幅频特性，但有较长的过渡带，在过渡带上很简洁造成失真，在调用 MATLAB 里的巴特沃斯滤波器做仿真时，信号总会在第一个周期略微有些失真，但往后的幅频特性就格外的好。3.2 切比雪夫滤波器的性能特点切比雪夫滤波器在过渡带比巴特沃斯滤波器的衰减快，但频率响应的幅频特性不如后者平坦。切比雪夫滤波器和抱负滤波器的频率响应曲线之间的误差最小，但是在通频带内存在幅度波动。依据频率响应曲线波动位置的不同，切比雪夫滤波器可以分为以下两种：3.2.1 I 型切比雪夫滤波器的性能特点在通带或称“通频带”上频率响应幅度等波浪波动的滤波器称为“I 型切比雪夫滤波器”3.2.2 II 型切比雪夫滤波器的性能特点在阻带或称“阻频带”上频率响应幅度等波浪波动的滤波器称为“ II型切比雪夫滤波器”。也称倒数切比雪夫滤波器，较不常用，由于频率截止速度不如 I 型快，也需要用更多的电子元件。II 型切比雪夫滤波器在通频带内没有幅度波动，只在阻频带内有幅度波动。数字处理系统课程设计与实践3.3 椭圆滤波器的性能特点1、椭圆低通滤波器是一种零、极点型滤波器，它在有限频率范围内存在传输零点和极点。2、椭圆低通滤波器的通带和阻带都具有等波浪特性，因此通带，阻带靠近特性良好。3、对于同样的性能要求，它比前两种滤波器所需用的阶数都低，而且它的过渡带比较窄。但是椭圆滤波器传输函数是一种较简单的靠近函数,利用传统的设计方法进行电路网络综合要进展繁琐的计算 , 还要依据计算结果进展查表, 整个设计，调整都格外困难和繁琐。而用 MATLAB 设计椭圆滤波器可以大大简化设计过程。数字处理系统课程设计与实践第四章 IIR 滤波器的设计步骤4.1 IIR 滤波器设计步骤IIR 数字滤波器的设计有多种方法，如频率变换法、数字域直接设计以及计算关心设计等。下面只介绍频率变换设计法。首先考虑由模拟低通滤波器到数字低通滤波器的转换，其根本的设计过程如下:(1) 将数字滤波器的技术指标转换为模拟滤波器的技术指标； (2)设计模拟滤波器 G(S)；(3)将 G(S)转换成数字滤波器 H(Z)；在低通滤波器的设计根底上，可以得到数字高通、带通、带阻滤波器的设计流程如下：(1) 给定数字滤波器的设计要求高通、带阻、带通； (2)转换为模拟高通、带阻、带通滤波器的技术指标； (3)转换为模拟低通滤波器的指标；(4) 设计得到满足第三步要求的低通滤波器传递函数；(5) 通过频率转换得到模拟高通、带阻、带通滤波器； (6)变换为数字高通、带阻、带通滤波器。4.2 标准滤波器设计函数1.butter功能：Butterworth 模拟/数字滤波器设计格式：b,a=butter(n,wn,”ftype”,s)b,a=butter(n,wn,”ftype”)说明：l 选项中参加S用于设计各种模拟Butterworth 滤波器；不加设计各种数字Butterworth滤波器l Ftype 为缺省，设计低通滤波器l Ftypehign，设计高通滤波器数字处理系统课程设计与实践Ftypestop，设计带阻滤波器2 .Cheby1、Cheby2功能：chebyshevI、chebyshevII 型模拟/数字滤波器设计格式：b,a= cheby1(n,Rp,wn,”ftype”,)b,a= cheby2(n,Rs,wn,”ftype”) 3.ellip功能：ellip 模拟/数字滤波器设计格式：b,a=ellip(N,Rp,wpo,ftype)b,a=ellip(N,Rp,wpo,ftype,s)计算椭圆滤波器系统函数系数向量 b 和 a，固然，其中的边界频率均为实际的模拟角频率值rad/s。4.3 模拟滤波器转换成数字滤波器4.3.1 脉冲响应不变法步骤：1） 对的(s) 进展拉氏反变换，求得(t)；(t) (nt)2） 对(t) 进展取样，得(nt)；3） 令 h(n)=T(nt)，以求得 h(n)；4） 对 h(n) 进展 Z 变换，得 HZ。4.3.2 双线性变换由于脉冲响应不变法存在缺点，即由于 z=映射关系不是单值对应，所以，从 s 平面直接映射到 z 平面时会产生混迭现象，而且脉冲响应不变法只适合频率响应在高频处单调递减的模拟原型滤波器，因此其应用范围受到限制。双线性变换法的主要目的是从根本上解决上述脉冲响应不变法的问题也付出了肯定的代价。双线性变换法根本步骤：1) 构造从 S 平面到 S1 平面的单值映射 := A tan(T/2)2) 构造从 S1 平面到 Z 平面的单值映射： = T实际上，不需要每次都从 S 平面S1 平面Z 平面，而是直接求出 S=f(Z) 的关系，然后代入 Ha(s)，得 H(z)，即 H(z) = Ha(s)|s = f(z)。数字处理系统课程设计与实践第五章 试验内容及数据分析5.1 程序清单本次课程设计承受的是椭圆滤波器进展试验设计。先设计一个单品调幅信号 xt， 然后设计一个椭圆滤波器，最终显示出滤除噪声后的波形。其程序代码如下：%信号 x(t)产生函数，并显示信号的时域波形和幅频特性曲线%xt 是长度为 N，有加性高频噪声的单频调幅信号%承受频率 Fs=1000Hz，载波频率 fc=Fs/10=100Hz，调制余弦信号的频率%f0=fc/10=10HzN=2023;Fs=1000;T=1/Fs;Tp=N*T; t=0:T:(N-1)*T;fc=Fs/10;f0=fc/10; mt=cos(2*pi*f0*t); ct=cos(2*pi*fc*t); xt=mt.*ct;nt=2*rand(1,N)-1;%产生均匀分布噪声%设计高通滤波器 hn 用于滤除噪声 nt 中的低频成分，产生高频噪声fp=150;fs=120;Rp=0.1;As=70;fb=fs,fp;m=0,1;dev=10(-As/20),(10(Rp/20)-1)/(10(Rp/20)+1);n,f0,m0,W=remezord(fb,m,dev,Fs); hn=remez(n,f0,m0,W); yt=filter(hn,1,10*nt);%加噪声xt=xt+yt;%求 FFTfst=fft(xt,N);%绘图k=0:N-1;f=k/Tp; subplot(2,1,1);plot(t,xt);grid;xlabel(”t/s”);ylabel(”x(t)”);axis(0,Tp/5,min(xt),max(xt);title(”信号加噪声波形”)subplot(2,1,2);plot(f,abs(fst)/max(abs(fst); grid;title(”信号加噪声的频谱”)数字处理系统课程设计与实践axis(0,Fs/2,0,1.2);xlabel(”f/Hz”);ylabel(”幅度”) figureWp=2*pi*120; Ws=2*pi*150; Rp=0.1; As=60;wp=Wp*T; ws=Ws*T; T=1;f=1/T; N,wpo=ellipord(wp,ws,Rp,As,”s”);b1,a1=ellip(N,Rp,As,wpo,”s”); b,a= impinvar(b1,a1); freqz(b,a);figure sf=filter(b,a,xt); subplot(2,1,1)plot(t,sf);title(”信号去除噪声后的波形”);xlabel(”t/s”);ylabel(”x(t)”);%axis(0,Tp/5,-0.002,0.002) Y=fft(sf,512);f=1000*(0:256)/512;%设置频率轴横轴坐标，1000 为采样频率；又考虑到对离散傅立叶变换来说，其振幅| F(k)|是关于 N/2 对称的，故只须使 k 从 0 到 N/2 即可。f=f*(0:N/2)/N;subplot(2,1,2); plot(f,Y(1:257);xlabel(”f/Hz”);ylabe(幅度”);%axis(0,Fs/2,-0.05,0.05);title(”信号去除噪声后的频谱”)5.2 仿真结果分析1单频调幅信号的时域波形及频谱图如图 5.1，由此大致可看出载波频率fc=Fs/10=100Hz，调制余弦信号的频率%f0=fc/10=10Hz。由频谱图可看出，输入信号含有高频噪声。而有用信号只有在 90110 之间，所以要求滤波后的将高频噪声滤除。)t(x数字处理系统课程设计与实践信号加噪声波形1050-5-1000.050.10.150.20.25t/s信号加噪声的频谱0.30.350.41度幅 0.50050100150200250f/Hz300350400450500图 5.1 输入信号的时域及频谱图(2) 椭圆滤波器的损耗函数如图 5.2 所示,由图中可看出通带最高截止频率为Wp=120Hz,阻带最低截止频率为 Ws=150Hz。0-20-40B)(度d-60幅-80-100损耗函数-120020406080100120频率 Hz140160180200图 5.2 椭圆滤波器损耗函数数字处理系统课程设计与实践3椭圆滤波器的频率响应曲线如图 5.3 所示。由此可看出滤波器的技术指标， 即 Rp=0.1dB,As=60dB。)Bd(edutingaM200-20-40-6000.10.20.30.40.50.60.70.8Normalized Frequency (´p rad/sample)0.91)serge d( es ahP0-200-400-60000.10.20.30.40.50.60.70.8Normalized Frequency (´p rad/sample)图 5.3 椭圆滤波器的频率响应曲线0.91(4)去除噪声后的波形及频谱如图 5.4 所示。由图中的信号波形可看出，滤波后为单边带条幅信号，而由频谱图看出经过椭圆滤波器后，在 150Hz 之后的噪声全部滤除，到达了滤波的要求。数字处理系统课程设计与实践信号去除噪声后的波形2)t(x10-1-200.20.40.60.811.21.4t/s1.61.82500度 -50幅信号去除噪声后的频谱-100-150050100150200250f/Hz300350400450500图 5.4 去除噪声后的波形及频谱图数字处理系统课程设计与实践第六章 总结通过这个试验，对设计带通数字滤波器的整个过程有了很好的把握。其中双线性变换法，IIR 滤波器的运用，也比较生疏了。通过对数字带通滤波器的设计，生疏了 MATLAB 的运行环境，初步把握了MATLAB 语言在数字信号处理中一些根本库函数的调用和编写根本程序等应用； 生疏了滤波器设计的一般原理，对滤波器有了一个感性的生疏；学会了数字高通滤波器设计的一般步骤；加深了对滤波器设计中产生误差的缘由以及双线性变换法优缺点的理解和生疏。总之，使理论联系了实际，稳固并深化了对课本根本学问的生疏和理解，使理论得以升华。参考文献数字处理系统课程设计与实践1 张葛祥MATLAB 仿真技术与应用北京：清华大学出版社，20232 胡广书数字信号处理、理论、算法与实现M 北京：清华大学出版社，19973 陈希林一种 LabWindows/CVI 与 MATLAB 混合编程的实现方法J.微计算机信息，20234 刘波MATLAB 信号处理北京：电子工业出版社，20235 施阳MATLAB 语言工具箱西安：西北工业大学出版社，19996 高西全数字信号处理西安电子科技大学出版社 第三版，2023目录第 1 章 工程概况与工程建设的必要性错误！未定义书签。1.1 工程概况错误！未定义书签。1.1.1 工程名称错误！未定义书签。1.1.2 工程主管单位错误！未定义书签。1.1.3 工程建设单位错误！未定义书签。1.1.4 工程建设单位负责人错误！未定义书签。1.1.5 工程建设性质错误！未定义书签。1.1.6 工程建设地点错误！未定义书签。1.1.7 工程建设期错误！未定义书签。1.1.8 工程建设内容和规模错误！未定义书签。1.1.9 工程投资估算错误！未定义书签。1.1.10 工程资金筹措方案错误！未定义书签。数字处理系统课程设计与实践1.1.11 工程建设效益错误！未定义书签。1.2 工程建设背景错误！未定义书签。1.2.1 地理气候条件错误！未定义书签。1.2.2 工业园区进展规划错误！未定义书签。1.2.3 工业区已具产业规模错误！未定义书签。1.2.4 工程提出的理由与过程错误！未定义书签。1.3 工程建设必要性分析错误！未定义书签。1.3.1 某某市“十一五进展规划”的要求. 错误！未定义书签。1.3.2 某某市总体规划的要求错误！未定义书签。1.3.3 某某市经济进展的要求错误！未定义书签。1.3.4 园区进展的要求错误！未定义书签。1.4 工程社会效益分析错误！未定义书签。1.4.1 扩大内需，促进经济增长错误！未定义书签。1.4.2 改善工业园区投资环境错误！未定义书签。1.4.3 促进生产进展和提高人民生活水平. 错误！未定义书签。1.4.4 促进园区的可持续进展错误！未定义书签。1.4.5 带动园区周边土地增值及房地产进展 错误！未定义书签。1.5 工程建设可行性分析错误！未定义书签。1.5.1 政府支持错误！未定义书签。数字处理系统课程设计与实践1.5.2 资金支持错误！未定义书签。1.5.3 建设条件满足错误！未定义书签。1.6 结论错误！未定义书签。第 2 章 工程建设内容及方案错误！未定义书签。2.1 工程建设内容错误！未定义书签。2.1.1 工程建设地点错误！未定义书签。2.1.2 工程建设内容错误！未定义书签。2.1.3 工程建设规模错误！未定义书签。2.2 工程建设方案错误！未定义书签。2.2.1 工程建设目标错误！未定义书签。2.2.2 工程建设方案错误！未定义书签。2.2.3 工程功能分析错误！未定义书签。2.3 工程建设原则错误！未定义书签。2.3.1 以人为本与可持续进展的原则错误！未定义书签。2.3.2 集聚进展原则错误！未定义书签。2.3.3 因地制宜原则错误！未定义书签。2.3.4 环境保护原则错误！未定义书签。2.3.5 节能降耗原则错误！未定义书签。2.3.6 抗震原则错误！未定义书签。数字处理系统课程设计与实践2.4 建筑造型错误！未定义书签。第 3 章 工程建设和进度安排错误！未定义书签。3.1 工程工程建设治理错误！未定义书签。3.1.1 施工组织治理错误！未定义书签。3.1.2 工程资金治理错误！未定义书签。3.1.3 严格执行工程监理制度错误！未定义书签。3.2 建设期安排与实施打算错误！未定义书签。3.2.1 建设工期错误！未定义书签。3.2.2 工程实施进度安排错误！未定义书签。3.2.3 工程进度表错误！未定义书签。3.3 工程建设劳动安全治理错误！未定义书签。第 4 章 各项建设条件落实状况错误！未定义书签。4.1 园区建设规划与现状错误！未定义书签。4.2 工程建设根本条件错误！未定义书签。4.2.1 地形地貌条件错误！未定义书签。4.2.2 工程地质条件错误！未定义书签。4.2.3 城镇规划、园区区域规划条件错误！未定义书签。4.2.4 交通条件错误！未定义书签。4.2.5 社会环境条件错误！未定义书签。数字处理系统课程设计与实践4.2.6 征地拆迁条件错误！未定义书签。4.2.7 施工条件错误！未定义书签。4.2.8 资金条件错误！未定义书签。4.3 环境保护及节能、消防错误！未定义书签。4.3.1 环境保护错误！未定义书签。4.3.2 节能降耗错误！未定义书签。4.3.3 消防安全错误！未定义书签。4.4 结论错误！未定义书签。第 5 章 投资估算与资金筹措错误！未定义书签。5.1 编制范围错误！未定义书签。5.2 编制依据错误！未定义书签。5.3 单位价格错误！未定义书签。5.4 其他费用错误！未定义书签。5.5 建设投资估算错误！未定义书签。5.6 年度投资打算错误！未定义书签。5.7 资金筹措错误！未定义书签。第 6 章 财务评价错误！未定义书签。6.1 概述错误！未定义书签。6.2 依据与说明错误！未定义书签。数字处理系统课程设计与实践6.3 收入推测错误！未定义书签。6.4 工程赢利力量分析错误！未定义书签。6.5 财务评价错误！未定义书签。第 7 章 社会风险和融资风险分析错误！未定义书签。7.1 工程社会影响分析错误！未定义书签。7.2 工程与所在地互适性分析错误！未定义书签。7.3 社会风险分析错误！未定义书签。7.4 社会评价结论错误！未定义书签。7.5 融资风险分析错误！未定义书签。7.5.1 融资风险错误！未定义书签。7.5.2 融资归还途径错误！未定义书签。7.5.3 融资风险分析结论错误！未定义书签。第 8 章 结论和恳求错误！未定义书签。8.1 结论错误！未定义书签。8.1.1 本工程的建设符合某某市总体规划. 错误！未定义书签。8.1.2 各项建设条件均满足工程的建设要求 错误！未定义书签。8.1.3 工程有充分的资金保障错误！未定义书签。8.1.4 工程具有重大的社会效益错误！未定义书签。数字处理系统课程设计与实践8.1.5 某某市建设投资具备相应的实力和资质 错误！未定义书签。8.1.6 综合结论错误！未定义书签。8.2 恳求错误！未定义书签。