不同信道及噪声特性对通信性能的影响分析及验证
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光纤通信系统的噪声与干扰分析光纤通信系统是现代通信技术中一种重要的传输媒介。
它以光的方式进行信号传输,具有大带宽、低能耗和抗干扰性强等优点。
然而,正如所有通信系统一样,光纤通信系统也受到噪声和干扰的影响。
在本文中,我们将对光纤通信系统的噪声与干扰进行分析,以帮助读者更好地理解和应对这些问题。
一、背景介绍光纤通信系统中的噪声和干扰可以分为内部和外部两种来源。
内部噪声主要来自光纤的材料特性和光学器件的非线性特性,如自发产生的噪声和光子噪声。
外部干扰则来自电磁辐射、电源漏磁、其他通信系统和环境因素等。
二、噪声分析在光纤通信系统中,噪声是指与信号同频,并且会引起信号质量下降的非理想信号。
光纤通信系统中常见的噪声有热噪声、光子噪声和非线性噪声。
1. 热噪声热噪声是由于光纤和光学器件的材料内部的热运动引起的。
它与温度有关,通常用热噪声功率谱密度来描述。
提高系统的温度稳定性和降低传输功率可以减小热噪声的影响。
2. 光子噪声光子噪声是由于光的本质特性而引起的噪声。
它与信号光子数有关,通常用光子噪声功率谱密度来描述。
增加信号光功率和提高接收灵敏度可以减小光子噪声的影响。
3. 非线性噪声非线性噪声是由于光纤和光学器件的非线性特性而引起的噪声。
光纤通信系统中常见的非线性效应有激光功率饱和、自相位调制和光纤色散等。
通过优化光纤和光学器件的设计,可以减小非线性噪声的影响。
三、干扰分析光纤通信系统中的干扰主要是指系统与外界环境或其他通信系统之间的相互干扰。
干扰可以分为有线干扰和无线干扰两种。
1. 有线干扰有线干扰主要是由于电磁辐射和电源漏磁等因素引起的。
这些干扰源可以通过对通信线路和设备进行屏蔽和隔离来减小其对系统的影响。
2. 无线干扰无线干扰主要来自其他通信系统和环境因素。
其他通信系统可能使用相同的频率范围,导致互相干扰。
环境因素如大气中的电磁波干扰和电源设备的辐射也会对光纤通信系统造成影响。
通过频谱监测和合理的系统规划,可以减小无线干扰的影响。
光纤通信网络中的信号传输与噪音干扰分析引言:随着科技的不断发展,光纤通信网络成为了现代通信中的重要组成部分。
其高速、大容量、低延迟等优势使得光纤通信成为了传输信息的首选方式之一。
然而,在光纤通信中,信号传输与噪音干扰一直是亟待解决的关键问题。
本文将着重探讨光纤通信网络中信号传输的原理以及噪音干扰的来源和对通信质量的影响,并提出相应的解决方案。
一、光纤通信网络中信号传输的原理光纤通信网络是通过携带光信号进行信息传输的。
光信号通过光纤内的光纤芯传播,而光纤芯是由高折射率的材料构成,被低折射率的护套包覆。
在光信号传输过程中,主要涉及两个基本原理。
首先,光的全反射原理使得光信号可以在光纤内部沿着芯线无损耗地传播。
当光信号由高折射率的光纤芯射入到低折射率的护套时,由于折射率的不同,光信号会完全被反射回光纤内部,实现信号的传输。
其次,光的多路复用原理使得光纤网络能够同时传输多个信号。
光的多路复用是指将多个不同的信息信号通过光的特性,在不同的频率上进行传输,然后在接收端进行解复用,以达到同时传输多个信号的目的。
二、噪音干扰的来源与对通信质量的影响在光纤通信网络中,噪音干扰是指信号传输过程中由于各种外界因素导致的信号受损或失真的现象。
常见的噪音干扰来源有以下几种:1. 环境噪音干扰:环境中存在的光源,如太阳光、灯光等,会产生背景光噪声,影响光信号的强度和清晰度。
2. 多径传播引起的间接干扰:由于传输距离长或传输路径中存在弯曲、扭曲等情况,光信号会经历多次反射、折射等,并引起失真现象。
3. 光纤质量问题:光纤材料的纯度、折射率等因素会影响信号传输的品质,不良的光纤质量会导致信号衰减、跳变等问题。
4. 设备噪音干扰:光纤通信系统中的光发射器、接收器等设备本身会产生热噪声、散弹噪声等干扰信号。
噪音干扰对光纤通信网络的质量和性能产生重大影响。
它会导致信号衰减、失真、延迟增加等问题,从而降低网络的传输速率和可靠性。
因此,准确分析噪音干扰的原因和影响是解决通信质量问题的关键。
噪声对无线信号传输距离的影响一、噪声的基本概念与分类噪声是无线通信系统中不可避免的现象,它对信号的传输质量有着重要的影响。
在无线通信领域,噪声主要分为两类:外部噪声和内部噪声。
外部噪声主要来源于自然界和人为因素,如雷电、太阳活动、电气设备等产生的电磁干扰。
内部噪声则主要指通信设备自身在工作过程中产生的噪声,包括热噪声、散粒噪声等。
1.1 外部噪声外部噪声是无线通信系统中最常见的干扰源之一。
它可能来自于自然界的雷电、太阳活动等自然现象,也可能来自于人为的电气设备、无线通信设备等。
这些噪声源产生的电磁波会通过空间传播,对无线信号的传输造成干扰。
1.2 内部噪声内部噪声是指无线通信设备在正常工作过程中产生的噪声。
热噪声是由于电子器件中的电子热运动产生的,而散粒噪声则是由于电子器件中的载流子的随机运动产生的。
这些噪声虽然在设备内部产生,但同样会对信号的传输质量造成影响。
二、噪声对无线信号传输距离的影响无线信号在传输过程中,会受到各种噪声的干扰,从而影响信号的传输距离和质量。
噪声对无线信号传输距离的影响主要体现在以下几个方面:2.1 信号与噪声比(SNR)的降低信号与噪声比是衡量无线通信系统性能的重要指标之一。
当噪声水平升高时,信号与噪声比会降低,导致接收端难以从噪声中分辨出有用的信号,从而影响信号的传输距离。
2.2 信道容量的减少信道容量是指在给定的信道条件下,能够无误传输的最大数据速率。
噪声的存在会降低信道容量,从而限制了信号的传输速率和距离。
2.3 误码率的增加误码率是指在信号传输过程中,接收到的错误比特数与总比特数的比率。
噪声会导致信号失真,增加误码率,从而影响信号的传输质量。
2.4 多径效应的加剧多径效应是指无线信号在传播过程中,由于反射、折射、散射等作用,形成多个信号路径到达接收端的现象。
噪声的存在会加剧多径效应,导致信号的叠加和干涉,影响信号的传输距离。
三、降低噪声影响的策略与技术为了降低噪声对无线信号传输距离的影响,可以采取以下一些策略和技术:3.1 提高信号功率提高发射端的信号功率可以增加信号与噪声比,从而提高信号的传输距离。
第50卷第7期电力系统保护与控制Vol.50 No.7 2022年4月1日 Power System Protection and Control Apr. 1, 2022 DOI: 10.19783/ki.pspc.211071电力线传输特性和噪声干扰对通信性能的相对影响张文远,李天昊(辽宁工程技术大学电气与控制工程学院,辽宁 葫芦岛 125105)摘要:电力线载波通信技术是支撑智能电网信息传输的重要技术之一,但是电力线作为信息传输通道时具有复杂的传输特性和较多的噪声干扰。
为分析电力线信道的频率选择性对通信性能的影响及其和信道噪声的相对作用,设计滤波器模拟具有不同频率选择性的电力线信道,用米德尔顿A类噪声模拟信道中不同强度的噪声,采用基于OFDM技术的G3-PLC标准建立窄带电力线载波通信系统模型进行仿真分析。
结果表明:电力线载波通信中,低速率传输数据或信号带宽较小时噪声干扰比频率选择性对系统性能影响大。
随着数据传输速率或信号带宽增加,信道的频率选择性对系统性能的影响逐步增大。
该结论为设计和研究电力线载波通信系统提供了理论分析基础。
关键词:电力线载波通信;频率选择性衰减;米德尔顿A类噪声;OFDM;误码率Relative impacts of channel characteristics and noise characteristics on the performance ofa power line communication systemZHANG Wenyuan, LI Tianhao(School of Electrical and Control Engineering, Liaoning Technical University, Huludao 125105, China)Abstract: Power line carrier communication (PLC) technology is one of the important technologies supporting information transmission for the smart grid. As an information transmission medium, however, a power line is complex in terms of its channel and noise characteristics. In order to disentangle the relative influence of channel frequency-selective fading and channel noise on the performance of the PLC system and the interaction between them, filters are designed to simulate power line channels with different frequency-selective fading and Middleton Class-A noise is used to simulate the noise of different intensities in the PLC system. Based on the G3-PLC protocol, which adopts OFDM technology, a whole model of the narrowband PLC system is built and simulation analysis is conducted. Results show that the noise characteristic has more influence on performance than frequency-selective fading in conditions of low transmission rate and/or small signal bandwidth. With the increase of transmission rate and/or signal bandwidth, the influence of channel frequency selectivity on the system performance becomes more significant. The results of this study provide a theoretical basis for designing and studying the PLC system.This work is supported by the National Natural Science Foundation of China (No. 51974151).Key words: power line carrier communication; frequency-selective fading; Middleton class-A noise; OFDM; BER0 引言电力线载波通信不仅是支持先进计量基础设施(AMI)通信的重要技术,也是实现智能电网集成化的重要手段[1-4]。
电子信息科学中的无线通信系统性能分析与改进无线通信系统在电子信息科学领域中扮演着重要的角色,因为它让我们能够实现无线数据传输和通信。
然而,无线通信系统的性能对于实现高效的通信至关重要。
本文将对无线通信系统的性能进行分析,并提出改进措施。
一、无线通信系统性能分析无线通信系统的性能主要包括以下几个方面:信号传输质量、信道容量、干扰水平以及系统的可靠性。
下面对每个方面进行详细分析。
1. 信号传输质量无线通信系统的信号传输质量是衡量系统性能的重要指标。
它包括信号的信噪比、误码率和信号延迟等。
信噪比是信号与噪声之比,通常使用分贝来度量。
而误码率则表示接收方在信道传输过程中产生错误比特的概率。
对于高质量的无线通信系统,信噪比应该足够高,误码率应该尽可能低,并且信号延迟也应该尽可能小。
2. 信道容量信道容量是指在给定频率和带宽条件下,无线通信系统传输数据的能力。
它取决于信道的特性,如带宽和信号到达干扰比。
提高信道容量可以通过增加信道带宽、改善调制和多天线技术等方法来实现。
3. 干扰水平无线通信系统容易受到各种干扰的影响,如多径效应、共频干扰和同频干扰等。
这些干扰会降低系统性能,导致信号弱化、多径延迟和位错误率升高等问题。
降低干扰水平可以通过合理的信道编码、干扰抑制和频谱分配等技术手段来实现。
4. 系统的可靠性无线通信系统的可靠性是指系统在各种条件下的稳定性和可用性。
它包括对抗各种噪声和干扰的能力,以及系统在恶劣环境下的工作状态。
为了提高系统的可靠性,可以采用冗余设计、自动重新连接和误码纠正等技术来应对可能出现的问题。
二、无线通信系统性能改进措施为了提高无线通信系统的性能,以下是几种改进措施的建议:1. 信号传输质量改进- 优化天线设计,提高信号接收灵敏度和传输距离。
- 使用先进的调制技术,提高信号传输效率和可靠性。
- 使用前向纠错编码技术,减小误码率。
2. 信道容量改进- 使用更高的频率带宽,以增加信道容量。
噪声对信道容量影响的理论分析一、噪声对信道容量影响的理论基础噪声是通信系统中不可避免的现象,它对信号的传输质量有着显著的影响。
信道容量,作为衡量信道传输信息能力的一个重要指标,受到噪声的直接影响。
在信道容量的理论分析中,我们首先需要了解信号与噪声的基本特性以及它们如何相互作用。
1.1 信号与噪声的基本概念在通信系统中,信号是携带信息的电磁波,而噪声则是非预期的信号,它可能来源于多种因素,如电子设备的内部噪声、外部环境的干扰等。
信号与噪声的叠加,会导致接收端信号质量的降低,从而影响信息的准确传输。
1.2 信道容量的定义信道容量是指在特定的信道条件下,能够无误传输信息的最大速率。
它由香农在1948年提出,并通过香农公式来定量描述。
香农公式表明,信道容量与信道的带宽、信号功率和噪声功率有关。
1.3 噪声对信道容量的影响机制噪声的存在会降低信号与噪声比(SNR),从而影响信道容量。
在高噪声环境下,为了保持一定的误码率,必须降低信息的传输速率,这直接限制了信道的容量。
二、噪声的分类及其对信道容量的影响噪声可以根据其来源和特性进行分类,不同类型的噪声对信道容量的影响也不尽相同。
2.1 热噪声热噪声,也称为约翰逊-奈奎斯特噪声,是由电子设备内部的热运动引起的。
它在频域上呈现均匀分布,对所有频率的信号都有影响。
热噪声的存在会限制信号的有效带宽,进而影响信道容量。
2.2 外部干扰噪声外部干扰噪声包括电磁干扰、射频干扰等,它们可能来源于其他电子设备或自然现象。
这类噪声通常具有非均匀分布的特性,对特定频率的信号影响更大。
在分析信道容量时,需要考虑这些噪声对信号传输的特定影响。
2.3 脉冲噪声脉冲噪声是由突发性事件引起的,如电源波动、设备故障等。
它在时间上表现为短暂的高能量脉冲,对信号的瞬时影响较大。
脉冲噪声可能导致信号的瞬时失真,影响信号的可靠性。
2.4 噪声对信道容量的具体影响不同类型的噪声对信道容量的影响可以通过信噪比(SNR)来量化。
通信系统中的噪声和干扰分析通信系统作为现代通信技术的重要组成部分,承载着人们信息传输的需求。
然而,通信系统在传输过程中常常会面临噪声和干扰的问题,给通信质量带来一定影响。
因此,在通信系统设计和运营中,对噪声和干扰的分析十分必要。
一、噪声的概念及分类噪声是指无用的、不可避免的信号,它具有随机性和不可预测性。
它可以来自多种原因,如电子元器件的热噪声、信号的传输过程中的非理想因素等。
在通信系统中,噪声是不可避免的,但可以通过信号处理技术进行降噪。
噪声可以分为白噪声和色噪声两类。
白噪声是指功率谱密度在整个频带内都是常数的噪声,其特点是各种频率成分的功率相等。
而色噪声是指功率谱密度在不同频带内具有不同的特性,如红噪声、蓝噪声等。
二、噪声对通信系统的影响噪声会对通信系统的性能产生负面影响。
首先,噪声会降低信号的信噪比,使信号的可靠性下降。
其次,噪声会增加误码率,导致信息传输的错误。
此外,噪声还会导致信道容量的减少,限制通信系统的传输速率。
三、干扰的概念及分类干扰是指不属于信号本身的外来信号,其来源可以是人为的,也可以是自然的。
干扰会导致信号的失真或被截断,从而降低通信系统的可靠性。
干扰可以分为同频干扰和异频干扰两类。
同频干扰是指干扰信号与待接收信号处于同一频带,往往会导致信号的叠加和失真。
异频干扰是指干扰信号与待接收信号处于不同频带,但干扰频率与信号频率有一定的关系,会引起频率混叠现象。
四、干扰对通信系统的影响干扰会对通信系统的性能产生明显影响。
首先,干扰会降低信号的接收质量,导致通信质量下降。
其次,干扰会增加误码率,降低信号的可靠性。
此外,干扰还可能导致通信系统的中断或死机,使系统无法正常工作。
五、噪声和干扰分析方法对于噪声和干扰的分析,可以采用以下方法:1. 信号处理方法:通过使用滤波器等信号处理技术,可以有效降低噪声水平,提高信号的接收质量。
2. 频谱分析方法:通过对信号的频谱进行分析,可以确定干扰的频率范围和强度,从而采取相应的抑制措施。
通信工程中的噪声与干扰分析在当今信息时代,通信工程扮演着至关重要的角色,它让我们能够在全球范围内迅速、准确地传递信息。
然而,在通信过程中,噪声与干扰的存在却常常给信息的传输带来诸多问题。
了解和分析通信工程中的噪声与干扰,对于提高通信质量、保障信息的可靠传输具有重要意义。
一、通信工程中的噪声噪声,简单来说,就是在通信系统中除了有用信号之外的各种随机的、不可预测的信号。
它就像是信号传输道路上的“绊脚石”,会使信号发生失真、误码等问题。
热噪声是通信中常见的一种噪声,它是由电子的热运动引起的。
无论通信设备是否在工作,热噪声始终存在。
在导体中,电子的无规则热运动导致了电流的微小波动,这种波动就形成了热噪声。
热噪声的功率谱密度在很宽的频率范围内是均匀分布的,因此也被称为白噪声。
散粒噪声则主要出现在电子设备的半导体器件中,比如二极管、晶体管等。
当电流通过这些器件时,由于载流子的离散性,电流会出现微小的起伏,从而产生散粒噪声。
还有一种常见的噪声是闪烁噪声,也称为 1/f 噪声。
它的功率谱密度与频率成反比,通常在低频段较为显著。
闪烁噪声的产生机制比较复杂,与半导体器件中的缺陷、杂质等因素有关。
二、通信工程中的干扰干扰与噪声有所不同,干扰通常是指由外部因素引起的、具有一定规律性和可预测性的信号。
同频干扰是指在通信系统中,使用相同频率的多个信号源之间相互干扰。
例如,在移动通信中,如果多个基站使用相同的频率,并且它们的覆盖区域有重叠,那么手机在这些区域就可能接收到多个相同频率的信号,从而导致干扰。
邻频干扰则是由于相邻频段的信号泄漏到有用信号的频段内而产生的干扰。
在频谱资源有限的情况下,相邻频段之间的隔离不够充分,就容易出现邻频干扰。
互调干扰是当多个不同频率的信号通过非线性器件时,产生的新的频率成分对有用信号造成的干扰。
这种干扰在通信系统中的放大器、混频器等非线性部件中较为常见。
三、噪声与干扰对通信系统的影响噪声和干扰会严重影响通信系统的性能。
实验四、不同信道及噪声特性对通信性能的影响分析及验证实验目的:熟悉Matlab编程环境、编程流程以及基本Matlab函数的编写与调用;掌握瑞利、莱斯信道模型的Matlab实现;掌握莱斯信道的相位补偿。
预备知识:1.Matlab编程基础;2.数字基带通信系统的基础知识;3.衰落信道的基础知识。
4.信道相位补偿;实验环境:1.实验人数50 人,每2 人一组,每组两台电脑2.电脑50 台实验内容:1.用Matlab生成长度为200的随机二进制数序列并采用格雷码对其进行编码;2.搭建数字基带通信系统;3.生成瑞利信道、莱斯信道以及高斯白噪声信道;4.对接收信号进行相位补偿;5.画出瑞利信道、莱斯信道的相位补偿曲线并与信道相位比较并分析其结果。
6.画出莱斯信道的信噪比与误比特率曲线,并与理论曲线比较,分析其结果。
实验原理:1.衰落信道在无线通信领域,衰落是指由于信道的变化导致接收信号的幅度发生随机变化的现象,即信号衰落。
导致信号衰落的信道被称作衰落信道。
衰落可按时间、空间、频率三个角度来分类。
(1)在时间上,分为慢衰落和快衰落。
慢衰落描述的是信号幅度的长期变化,是传播环境在较长时间、较大范围内发生变化的结果,因此又被称为长期衰落、大尺度衰落。
快衰落则描述了信号幅度的瞬时变化,与多径传播有关,又被称为短期衰落、小尺度衰落。
慢衰落是快衰落的中值。
(2)在频率上,分为平坦性衰落和选择性衰落。
多径衰落可分为平坦衰落和频率选择性衰落。
如果无线传播信道的频带比传送信号还宽,则接收到的信号会受到平坦衰落。
当传送信号的带宽大于信道的同调带宽时,接收信号的增益和相位将会随着信号频谱的改变而变化,因而在接收端产生了信号失真,这就是选择性衰落。
(3)在空间上,分为瑞利衰落和莱斯衰落。
瑞利衰落适用于从发射机到接收机不存在直射信号的情况;相反,莱斯衰落适用于发射机到接收机存在直射路径的情况。
在无线通信信道环境中,电磁波经过反射折射散射等多条路径传播到达接收机后,总信号的强度服从瑞利分布。
同时由于接收机的移动及其他原因,信号强度和相位等特性又在起伏变化, 故称为瑞利衰落。
在无线通信信道中,由于信号进行多径传播达到接收点处的场强来自不同传播的路径,各条路径延时时间是不同的,而各个方向分量波的叠加,又产生了驻波场强,从而形成信号快衰落称为瑞利衰落。
瑞利衰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。
如果收到的信号中除了经反射折射散射等来的信号外,还有从发射机直接到达接收机(如从卫星直接到达地面接收机)的信号,那么总信号的强度服从莱斯分布, 故称为莱斯衰落。
2.瑞利衰落与莱斯衰落瑞利分布是一个均值为0,方差为2σ的平稳窄带高斯过程,其包络的一维分布是瑞利分布。
222()exp() 02zz f z z σσ=-≥ (4-1) 瑞利分布是最常见的用于描述平坦衰落信道接收包络或独立多径分量接受包络统计时变特性的一种分布类型。
两个正交高斯噪声信号之和的包络服从瑞利分布。
莱斯分布的概率密度函数称为莱斯密度函数: 220222()exp()()2RR A RA p R I σσσ+=- (4-2) 莱斯分布实际上可以理解为主信号与服从瑞利分布的多径信号分量的和。
概率密度函数公式中,R 即为正弦信号加窄带高斯随机信号的包络,参数A 是主信号幅度的峰值,2σ是多径信号分量的功率,0()I 是修正的零阶贝塞尔函数。
莱斯分布常用参数K来描述,K定义为主信号的功率与多径分量功率之比,A→时,即22=。
K称为莱斯因子。
由K可以完全确定莱斯分布。
当0 /2K Aσ莱斯分布转换为瑞利分布。
瑞利衰落能有效描述存在能够大量散射无线电信号的障碍物的无线传播环境。
若传播环境中存在足够多的散射,则冲激信号到达接收机后表现为大量统计独立的随机变量的叠加,根据中心极限定理,则这一无线信道的冲激响应将是一个高斯过程。
如果这一散射信道中不存在主要的信号分量,通常这一条件是指不存在直射信号(LoS),则这一过程的均值为0,且相位服从0 到2π的均匀分布。
即,信道响应的能量或包络服从瑞利分布。
若信道中存在一主要分量,例如直射信号(LoS),则信道响应的包络服从莱斯分布,对应的信道模型为莱斯衰落信道。
图4-1瑞利分布3.Jakes模型的实现模拟一个无线衰落信道所广泛采用的技术是构建一个来自同相和正交相位的高斯噪声源的衰落信号。
由于一个复高斯噪声过程的包络的概率密度函数(PDF, Probability Density Function)服从瑞利分布,所以这样构建的模拟器的输出将会精确地模拟瑞利衰落的过程。
在这种技术中,要求的多谱勒频谱(由信道的多谱勒频移频率决定)应通过对高斯噪声源采用适当的低通滤波器来提供。
在已经过滤的复高斯噪声中建立模型的方法是通过对设定的正弦计算来近似瑞利衰落过程.BELL实验室的William Jakes提出了一种这样的技术来模拟移动无线信道的衰落,即众所周知的Jakes 模型。
(1)瑞利信道实现瑞利信道实现的方法如下:()()()I Q g t g t jg t =+1()2cos cos cos }MI n n n n g t t t βωωα==⋅+∑1()2sin cos sin }M Q n n n n g t t t βωωα==⋅∑ 其中1(1)22N M =-,n n M πβ=,2m m f ωπ=,2cos n m n Nπωω=。
(实验中要求60N >,0α=,0sample t t T L =+⋅,L 为信号长度。
)信道产生后,需对其进行归一化处理,故var{()}var{()}1g I Q E g t g t =+={()}{()}0I Q E g t E g t ==2222211var{()}{()}2cos cos cos 2cos M MI I n n n n g t E g t M βαβα==∴==+=++∑∑ 2222211 var{()}{()}2sin sin cos 2sin MM Q Q n n n n g t E g t M βαβα====+=-+∑∑ 又112cos2cos 0M M nn n n Mπβ===≈∑∑,且0α=, 2var{()}1I g t M ∴=+2 var{()}Q g t M =归一化后:()I g t '=()()Qg t g t '=(2)莱斯信道的实现图4-2莱斯信道实现其中21_10log K dB A =,故2010K A -=,B ==4.信道相位估计无论是瑞利信道还是莱斯信道,均可由幅度和相位表示,即()()()()()j t I Q g t g t jg t A t e θ=+=故信号通过信道后,有附加相位()j t e θ,因此需要对接收信号进行数值为()j t e θ-的相位补偿。
相位估计的算法如下:(1)首先根据独立码(Unique Word ),来精确估计初始相位[0.09 0.0699 0.0527 0.0387 0.0277 0.0193 0.0135]BER =其中L 为独立码长度。
(2)选择块相位窗的大小N 以及该窗的移动步数M ,要求:a. L N UW length >;b. N 与M 均为整数;c. (1)M k N -+为信号总长度(3)对接收信号()()()j n R n A n e θ=进行非线性变化:424()()()j n R n A n e θ=。
(4)估计相位1θ:11001[()]1tan {}, 04[()]N n N n imag R n real R n θθπ-===≤<∑∑因此,可选的相位为:000000003537[,,,,,,,]424424ππππππθθθθθθπθθθ=+++++++, 选出可选相位中最接近uw θ的值作为1θ。
(5)滑动块相位窗到[1,]M M N ++,用(4)中同样的方法得到可选相位θ',并选择其中最接近1θ的作为2θ的估计值。
(6)滑动块相位窗,估计相位直到信号的尾端。
(7)根据线性插值的方法估计出每一个点的相位。
(8)对信号的每一个点进行相位补偿。
5.数字基带通信系统此次实验的通信系统与实验2中的数字基带通信系统稍有区别,加上了衰落信道,以及信号处理中增加了相位补偿,具体结构如下:图4-3数字基带通信系统信噪比以及误比特率的计算与实验2相同,这里不再赘述。
实验要求画出瑞利信道、莱斯信道的信道相位和估计相位曲线;并画出莱斯信道误比特率与信噪比的关系曲线,并对比理论误比特率关系曲线,得出结论。
注:(1)7, 20d K dB f Hz ==,/1,2,...,6,7b o E N dB =时,[0.09 0.0699 0.0527 0.0387 0.0277 0.0193 0.0135]BER =;(2)12, 100d K dB f Hz ==,/1,2,...,6,7b o E N dB =时,[0.06565 0.04664 0.03124 0.01958 0.011396 0.0061246 0.00302]BER =;(3)200, 0d K dB f Hz ==,/1,2,...,6,7b o E N dB =时,BER Q =。