通信原理实验多径传播 MATLAB仿真

一、实验目的
通过实验掌握多径传播、信道的频率选择性、相干带宽等概念，理解多径信道对信号传输的影响。
二、实验原理
多径信道指信号传输的路径不止一条，接收端同时收到来自多条传输路径的信号，这些信号可能同向相加或反向相消。由于各径时延差不同，每径信号的衰减不同，因此数字信号经过多径信号后有码间干扰。通常情况下，如果信号的码元间隔远大于多径间的最大时延差，此时信号经过多径后不会产生严重的码间干扰；相反，如果信号码元间隔与多径间的时延差可比，则信号经过多径传输后会产生严重的码间干扰，此时接收端需要考虑采用均衡和其他消除码间干扰的方法才能正确接收信号。
由于多径，信道幅频特性不为常数，对某些频率产生较大的衰减，对某些频率的衰减小，即信道具有频率选择性。当输入信号的带宽远小于信道带宽时（第一个零点带宽），则信道对输入信号的所有频率分量的衰减几乎相同，这种情况下，信号经历平坦性衰减，当输入信号的带宽与信道带宽可比时，此时信号各频率分量经过信道的衰减不同，即信号经过了频率选择性的衰减。通常可用信道的时延扩展来表示信道的多径扩展情况，多径时延扩展的倒数称为信道的相干带宽，设输入信号的码元间隔为，当 >>1时，信号的衰减是平坦的；反之，信号的衰减是频率选择性的。
数字信号经过多径非时变信道后，输出信号为

从频域观点看

三、实验内容
设三径信道

1.用Matlab画出信道的幅频响应特性和相频响应特性；
代码：
clc,clear,close all
f=-3:0.01:3;
H1=0.5exp(-j2pif0);
H2=0.707exp(-j2pif1);
H3=0.5exp(-j2pif2);
H=H1+H2+H3;
subplot(2,1,1)
plot(f,H)
title(‘信道的幅频响应特性’)
xlabel(‘f’)
ylabel(’|H(jf)|’);
grid on
subplot(2,1,2)
plot(f,angle(H)/(2pi))
title(‘信道的相频响应特性’)
xlabel(’\omega’)
ylabel(’\phi(\omega)’);
grid on

2.设信道输入信号为，其中，，随机取0或1，画出输出信号波形；
代码：
clc,clear,close all
a=rand(1,1000)<0.5;
s=8;%每个码元的抽样点数
Ts=1;
dt=1/s;
f=-3:0.01:3;
N=100;
t=0:dt:(Ns-1)Tsdt;
bt=0;
for i=1:1000
bt=bt+a(i)((t>0+iTs)-(t>Ts+iTs));
end
st=0.5bt+0.707[zeros(1,s),bt(1:length(t)-s)]+0.5*[zeros(1,2s),bt(1:length(t)-2s)];
subplot(2,2,1)
plot(t,bt)
title(‘输入信号’)
grid on
axis([0 100 -0.5 1.5])
Bf=abs(sig_spec(bt,t,dt,f));
subplot(2,2,2)
plot(f,Bf)
title(‘输入信号的频谱’)
grid on
subplot(2,2,3)
plot(t,st)
title(‘输出信号’)
grid on
Sf=abs(sig_spec(st,t,dt,f));
subplot(2,2,4)
plot(f,Sf)
title(‘输出信号频谱’)
grid on

3.同（2）相同形式的输入信号，但，画出输出信号波形。
代码：
clc,clear,close all
a=rand(1,1000)<0.5;
s=8;%每个码元的抽样点数
Ts=8;
dt=1/s;
f=-3:0.01:3;
N=100;
t=0:dt:(Ns-1)Tsdt;
bt=0;
for i=1:1000
bt=bt+a(i)((t>0+iTs)-(t>Ts+iTs));
end
st=0.5bt+0.707[zeros(1,s),bt(1:length(t)-s)]+0.5*[zeros(1,2s),bt(1:length(t)-2s)];
subplot(2,2,1)
plot(t,bt)
title(‘输入信号’)
grid on
axis([0 100 -0.5 1.5])
Bf=abs(sig_spec(bt,t,dt,f));
subplot(2,2,2)
plot(f,Bf)
title(‘输入信号的频谱’)
grid on
subplot(2,2,3)
plot(t,st)
title(‘输出信号’)
grid on
axis([0 100 -0.5 2])
Sf=abs(sig_spec(st,t,dt,f));
subplot(2,2,4)
plot(f,Sf)
title(‘输出信号频谱’)
grid on

四、思考题
1.从信道幅频相频特性分析信道对输入信号的影响；
答：由于多径传输的原因，使得信道的幅频特性不为常数，在不同频率下对信号衰减的影响不同，对一些频率的信号成分衰减较大，对一些频率的信号成分衰减较小，即此时的信道具有频率选择性衰落。
2.信道相干带宽是多少？
答：信道的相干带宽为 B=1/τm，τm为多径传输的最大时延差。
3.比较Ts=1时输入输出信号波形，比较Ts=8时输入输出信号波形。哪种情况输出信号失真较大？为什么?
答：Ts=1时输出信号失真大。因为根据工程经验，为了尽可能减小频率选择性衰落的影响，数字信号的码元宽度TB至少为TB=（3~5）τm，Ts=1时不满足上述条件，故产生了严重的失真；而Ts=8时有码元宽度远远大于多径传输的最大时延差，故此时不会产生严重的失真。