无线信道特性及其分析方法

一、实验目的

通过实验，加深对无线信道各种衰落特性以及电磁干扰的理解，掌握各种描述无线信道特性参数的物理意义。

二、实验原理

运用Matlab仿真工具软件，以深刻理解描述无线移动信道模型各种衰落及干扰的意义为前提，对不同参数下的信道模型输出进行观测，进而分析各衰落及干扰对无线信道及其传输的影响。

无线移动信道是弥散信道。电波通过无线移动信道后，信号在时域和频域上可能产生弥散，导致数据传输符号在时间域和频域产生交叠，使信号产生衰落失真。

由电波信号反射、绕射等带来的多径效应，在时域上会引起信号的时延扩展，使得接收信号的信号分量展宽，相应地在频域上规定了相关带宽。

由于电波传播路径长短的变化（通常由于终端接收台的移动带来），导致多普勒效应在频域上引起信号频谱的扩展，相应地在时域上规定了相关时间。

FDMA系统中，为了提高频谱利用率，采用同频复用技术带来的同频干扰，使得接受信号的质量下降。

FDMA系统中，由于滤波器水平的限制导致邻频干扰，使得接受信号的质量下降。

三、实验系统组成及工作原理

A.无线信道的小尺度衰落特性

1.启动计算机，激活Matlab仿真软件。

2.激活simulink菜单，打开文件rayleighfading.mdl。如下图所示:

3.选中Multipath Fading模块，修改最大多普勒频移为0.1Hz，激活open channel

visualization at start of simulation，确认后开始执行程序。

4.观测星座图特征。如图所示：

5.通过visualization窗口的不同选择，观测信道冲击响应特征，多普勒功率谱，频率响

应特征，相移轨迹特征，冲击响应瀑布图特征。如图所示：

6.终止程序运行，将信道模块最大多普勒频移改为100Hz，确认后开始执行程序并重

复步骤4）和5）。

7.终止程序运行，将信道模块最大多普勒频移改为1000Hz，确认后开始执行程序。重

复步骤4）和5）。

8.终止程序运行，将信道模块延迟向量改为[0 5e-5]，确认后开始执行程序。并重复步

骤4）和5）。

9.终止程序运行，将信道模块延迟向量改为[0 2e-5 4e-5 7e-5]，增益向量改为[0 -12 -15

-17]，确认后开始执行程序。重复步骤4）和5）。

10.试着继续修改信道模块的最大多普勒频移，延迟向量以及增益向量这三个参数，然

后运行程序，重复步骤4）和5），记录测试结果，分析这些参数对信道的影响，理

解无线信道特征参数的物理意义，以及这些参数对无线信道上的数据传输所带来的

影响。

B.无线信道的同频干扰和邻频干扰

1.关闭文件rayleighfading.mdl，打开文件adjcochanint.mdl。

2.将干扰通道断开，运行程序，观测星座图及收发信号频谱。

3.修改高斯噪声模块中Eb/N0参数，运行程序，观测星座图及收发信号频谱。

4.接通干扰通道，观测星座图及收发信号以及收发信号频谱。

5.调整干扰1和干扰2的频偏，使其频谱远离或靠近参考信号频谱。

6.观测星座图变化以及干扰信号频谱变化。

7.调整干扰1和干扰2的增益，重复步骤5）。

8.记录测试结果，分析这些干扰对数据传输的影响。

四、实验数据和实验结果

A.无线信道的小尺度衰落特性

修改最大多普勒频移为0.1Hz，运行程序，观察到此时信道冲击响应基本稳定，无变化。接收信号星座图相对稳定，相移轨迹无变化，冲击响应瀑布图显示信道特征在时间轴上无变

化。

将信道模块最大多普勒频移改为100Hz，运行程序，观察到此时信道冲击响应变化较快，接收信号星座图相对散乱，相移轨迹不断变化，冲击响应瀑布图显示信道特征在时间轴上有微小变化。

将信道模块最大多普勒频移改为1000Hz，运行程序，观察到此时信道冲击响应变化很快，接收信号星座图散乱，相移轨迹不断变化，冲击响应瀑布图显示信道特征在时间轴上有很大变化。

将信道模块延迟向量改为[0 5e-5]，信道模块最大多普勒频移改为50Hz，确认后开始执行程序，观测到此时信道冲击响应变化较慢，有两个功率较强的分量，但呈现较规则频率选择性衰落。

将信道模块延迟向量改为[0 2e-5 4e-5 7e-5]，增益向量改为[0 -12 -15 -17]，运行执行程序，观测到此时信道冲击响应有四个功率较强的分量，呈现不规则的频率选择性衰落。

B.无线信道的同频干扰和邻频干扰

将干扰通道断开，运行程序，观测星座图及收发信号频谱，发现星座图清晰，收发信号频谱一致，数据传输无误码。调整Eb/N0至10dB，运行程序，发现收发信号频谱一致，但星座图模糊，数据传输误码严重，达10－2级。

将干扰通道接通，运行程序，观测星座图及收发信号频谱，发现收发频谱出现少量不一致，但此时星座图清晰，数据传输无误码。调整干扰频偏，发现干扰离传输信号频谱越近，干扰越严重，星座图越模糊，数据传输出现误码。保持一定频偏，使数据传输刚好无误码，若此时加大干扰的发射功率，可以看到数据传输出现误码。当干扰频谱和发送数据频谱重叠时，此时为同频干扰，数据传输误码严重。