第四章 信道
3
awgn （ x ， snr ， ... , state ）
MATLAB 将 随 机 数 种 子 设 置 为 state ， 其 中 ‘ … ’ 可 以 是 sigpower 或
‘measured’。
例4.4 分别设state=10和state=5，观察噪声结果。
程序运行结果：
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d r。 基站
移动台
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编写代码运行结果如下：
从图中可以看出，即使 移动台静止，由于反射径 存在，使接收的信号最大
值小与直射径信号。
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由此可得，同一位置，由 于有反射径信号存在，产生 了频率选择性衰落。
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1
相干带宽
2
平坦衰落
若信号带宽较窄，小于相干带宽，则信号在频带内受到的衰落是一致的， 这样的衰落称为平坦衰落。
Rx模块结构图
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3.AWGN信道模块 AWGN信道模块作用是将噪声叠加到信号中。参数设置如下图所示。
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建成系统模型后，将
Stop time设置为
Simulation Time并保存. 系统运行结果如图所示。
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4.2 多径衰落信道
4.2.1多径衰落信道的特点:频率选择性和时间选择性。
3
频率选择性衰落
若信号带宽大于相干带宽，则信号在频带内受到的衰落是不同的，这样的 衰落称为频率选择性衰落。
第
将接收信号单独画出来，如下 图所示：
第四章 信道
4.4.2多径衰落信道的仿真
仿真多径衰落信道时，另两个最重要的参数就是多径扩展和多普勒带宽。
由下图可知随着SNR的增加，QPSK的BER和SER都降低，并且BER要小 于相应的SER。
第四章 信道
4.1.4 Simulink中的AWGN模块仿真
AWGN信道的作用是在输入信号中加入高斯白噪声，它有一个输入端和输出端。
对话框中有Initial Seed、
SNR、Mode、Input
signal power几个参数。
从右图可以看出， QPSK 信号经过衰 落信道后的误比特率和误符号率大大高 于AWGN。
MATLAB 中也提供了实现瑞利分布的函数 chan=rayleighchan().
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4.2.3 Simulink中的多径衰落信道模块仿真
多径衰落信道模块主要包括以下几 个参数：最大多普勒频移、各路径相 对时延、各路径相对增益、增益矢量 归一化等。
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例4.11 在例4.6中加入多径瑞利衰落信道模块，重新运行仿真， 并与AWGN信道下的误比特率和误符号率进行对比。
系统模型图
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编写程序后运行，结果如下：
和例4.7仿真结果对比可发现，
两者的结果基本是一致的。
感谢聆听
4.1.2. randn函数
1
randn（n）
返回一个n行n列的随机矩阵，每行每列都服从均值为0，方差为1的正态分布。
2
randn（m，n）
返回一个m行n列的随机矩阵，每行每列都服从均值为0，方差为1的正态分布。
3
randn（‘state’，seed）
randn （‘ state ’， seed ）把随机数种子设为 seed ，相同的 state 产生相同 的随机数 序列。
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MODE的设置
1
设置为Signal to Noise Ratio（E/S）时，需要确定E/N、输入信号功率、符号 持续时间。
2
设置为Signal to Noise Ratio（SNR）时，需要确定SNR、输入信号功率。 设置为Variance from Mask时，需要确定Variance 。 设置为Variance from Port时，有两个输入，分别为输入信号和噪声方差。
1.多径扩展
1
2
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2.多普勒带宽
例4.9 分别产生最大多普勒平移为10 和20的单径瑞利衰落信道，假设抽样间 隔为1/1000。
注意：信号经过瑞利衰落信道后，不仅有 信道衰落，还有噪声干扰，因此还要加入高斯 白噪声。
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例4.10 仿真例4.6中QPSK信号经过衰落信道后的误比特率和误符号率。
从图中可看出，叠加噪声 后的信号出现了失真，并且计 算的噪声功率为0.01。
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2
awgn （ x ， snr ， sigpower ）， Sigpower为输入信号的功率。
例4.2 假设信号功率为10dBW，snr不变，重新求解。
与例1的仿真图比较可看出，左
图的失真更大，因为输入信号的功
3 4
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例4.7
用Simulink重做例4.6。
系统结构框图
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1.TX模块
TX模块由随机数产生模块、比特到整数转换模块、数据映射模块、
QPSK基带调制模块、理想矩形脉冲滤波器模块以及三个输出端口。
TX模块结构框图
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2.Rx模块
Rx模块由输入端口、积分清除模块、增益模块、QPSK基带解调模块、 数据映射模块、符号到比特转换模块、输出端口模块等组成。
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例4.5 用randn函数实现例4.3.
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例4.6 仿真正交相移键控调制的基带数字通信系统通过AWGN信道的误符号率和误比 特率， 假设发射端信息比特采用Gray编码映射， 基带脉冲采用矩形脉冲， 仿真时 每个脉冲的抽样点数为8 。
发射信号星座图
接收信号星座图
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率小于10dBW.
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3 awgn（x，snr，’measured’）
先计算信号的功率，再添加相应功率的高斯白噪声。
例4.3 计算例4.1中输入信号的功率，根据snr添加高斯白噪声。
从图中可看出，信号失真要小 于图4.1和4.2。因为实际信号功率 为0.5，因此添加的噪声功率为 0.005。
误比特率就越高。
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4.1.1 awgn函数
MATALAB中通过awgn函数在信号中叠加加性高斯白噪声。 1. 1 awgn（x，snr） 函数awgn（x，snr）把高斯白噪声叠加到信号x中，snr以dB的 形式指定信号的噪声功率。
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例4.1 在正弦信号上叠加功率为 -20dBW的高斯白噪声。
第四章
信道
第四章 信道
信道通常可分为加性高斯白噪声信道、多径Rayleigh衰落信道和 Rician衰落信道等。
4.1 加性高斯白噪声信道
加性高斯白噪声是最常见的一种噪声，表现为信号围绕平均值的 一种随机波动过程。它的均值为0，方差为噪声功率的大小。 噪声功率越大，信号的波动幅度就越大,接收端接收到的信号的