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基于Simulink软件无线电的仿真与研究.txt世上有三种人：一是良心被狗吃了的人，二是良心没被狗吃的人，三是良心连狗都不吃的人。丶爱情是个梦，而我却睡过了头 本文由魔法土豆ok贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 科门箍！三兰舟：塑！ 代码塑镕 专菇椰孪生彦 士学位论文 论文题目一基于软件无线电的 堕基：量妥塑 。 二 学暨嫩名 学 一 号 施邑磊 ！坚！：二 专 指导教师二堂查雯墼二堡 攀科专业 电路与系统 研究方向堡垡适焦垦壅塑堕堕鱼呈墼型 论囊提交目期三旦童箜查旦 南京邮电大学硕士研究生学位论文 摘要 摘要 本文系统地研究了基于中的通信基带系统建模仿真。利用 对通信系统中几种基本信道模型进行了构造研究，同时还构造了神经网络模型， 并以此解决盲信号检测问题，仿真结果表明文件和模型结果一致。由于 是具有内在的模块化，系统化，以及时间流，定点数的仿真工具，不仅可以真实地模拟一 个通信系统，使通信系统里面的核心算法在整个系统中进行仿真验证，而且可以和 的工具包（）结合，产生可以直接在数字信号处理硬件上 运行的代码，所以这些研究工作对于软件无线电技术开发应用具有重要价值。本文主要工 作归纳如下： 利用对通信系统中最基本信道模型一性高斯白噪声信道的特性进行 仿真。首先介绍了该信道的基本特性，然后构建了它的系统仿真模型，介绍了一 种基于批处理的仿真系统。 研究了基带通信系统中衰落信道的特性，在对模型进行分析的基 础上，利用的基础模块搭建了与数学模型对应的完整衰落信道 模型。 学习了解了神经网络的相关知识，由于神经网络的能量函数的特性，可 以利用发送信号的有限字符集特性和接收信号矩阵的正交补空间特性，把信号盲 检次优化形式转换为具有稳定状态解的连续神经网络能量函数形 式，实现对盲信号的直接恢复，并用仿真实现，验证了其良好的性能。 由于硬件化的特性，使得本论文的工作有着很大的实用性以及一定的创 新性。 关键词：；软件无线电：信道；衰落信道；神经网络 ， ， 。 ， ， ， ， ： ， ， ， ， ， ； ， 一 南京邮电大学硕上研究生学位论文 ：； ； ； 南京邮电大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的 地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包 含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材 料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了 明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：箍、昼磊日期：丑：笸孑 南京邮电大学学位论文使用授权声明 南京邮电大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留 本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其 他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一 致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布 （包括刊登）论文的全部或部分内容。论文的公布（包括刊登）授权 南京邮电大学研究生部办理。 研究生签名：盈匝叠盘导师签 吼夥 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章绪论 第一章绪论 软件无线科 软件无线电研究的背景及定义 随着社会的发展和科学的进步，近几十年来，无线通信技术得到了飞速的发展，它正 被广泛应用于商业、军事、气象、民用等领域。当代无线通信系统有很多种，例如，卫星 通信系统、蜂窝移动通信系统、无线寻呼系统、微波通信系统、短波通信系统等等。各种 无线通信系统的调制方式也有很多种，如、 等等。其中，多址方式有：（码分多址）、（时分多址）和（频分多 址）、空分多址等。各种通信系统由于自身的特性而应用于不同的场合，而且他们的功能 相对较少，灵活性不够，可扩展能力较差，不同通信系统之间不能完全互通，然而另一方 面，由于社会的发展和人类需求的增加，我们都希望这些不同的通信系统之间可以互通。 为了解决互通性问题，各国都进行了积极的探索，努力使各不同设备既能满足互通性要求， 又能满足抗干扰，保密性好的要求；既能使通信设备跟上无线通信飞速发展的步伐，又能 延长设备的使用寿命。其中一种设想就是研制多功能电台，用软件实现硬件的功能。基于 此，年月，公司的 首次明确提出了软件无线电（： ）的概念，从而引发了软件无线电的研究热潮。从事通信方面的专家认为，“软 件定义无线电”将是一个解决全球无线通信需求的方案，它将成为未来无线通信设备设计 的核心所在。 软件无线电是实现无线通信的一种新思路，它可以说是无线通信产业继年代中期 到年代中期从模拟到数字通信、年代中期到年代中期从固定到移动通信这两次革 命之后的第三次革命，也称为从硬件无线通信到软件无线通信的革命，这是通信科技发展 的必然选择。软件无线电在通信系统中，特别是在第三代移动通信系统中的应用目前已经 成为研究的热点。欧洲的先进的通信技术与业务计划中，有三项计划是将软件无线电技术 应用在第三代移动通信系统中的：（ ，灵 活的综合无线电系统和技术）计划将软件无线电技术应用到设计多频多模可编程手机。这 种手机可自动检测接收信号以接入不同的网络，且适应不同接续时间的要求； 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章绪论 （ ，未来的无线宽带多址系统）计划的目标是 定义、研究与评估宽带有效的多址接入方案来满足（ ，通用移动通信系统）要求，方法之一是采用软件无线电技术； （软件无线电技术）计划是演示灵活的有效的软件可编程电台，它具有无线自适应 接入功能，并符合的标准。如将软件无线电的基本思想用到无线电通信中，将不需 要为每一种新的通信体制重新建网、更换设备，只需在各个通信系统中建设统一的硬件平 台，然后不论是现有的各种体制和标准还是将来新出现的体制和标准，都以软件加载的方 式进行更新换代。需要更新的软件可以通过一个统一的软件提供商来供给，软件可以以无 线电波的形式从空中下载。使用这样一种理想的软件无线电概念后，所有的体制和标准更 新，以及不同体制之间的兼容，都可以通过更换适当的软件来完成，这样既节省了重新建 网的费用，也缩短了从研究到应用的周期。 同时，随着现代微电子技术及微处理器技术的进步，特别是大规模集成器件和可编程 器件的出现，使以硬件为主的传统无线电技术得到了长足的进步。、（ ，现场可编程逻辑门阵列）及（ ，通用）处理器 等硬件的发展和机总线概念的引入，导致无线电结构的重大变革，使无线电技术进入 新的阶段软件无线技术将成为甚至移动通信中的关键技术之一。 软件无线电的结构 作为一种新兴的技术，有关软件无线电的概念、结构、实现、用途等都还在发展之中， 目前尚难以给出一个严格而全面的定义，根据现有相关文献论述，本文总结其定义大致为： 软件无线电是一种基于数字信号处理（）芯片，以软件为核心的崭新的无线通信体系 结构，通过模块化、标准化的硬件单元以总线方式连接构成基本平台，利用软件编程来实 现无线电台的各种功能，从基于硬件、面向用途的电台设计方法中解放出来，使得通信具 有很大的通用性、灵活性，并使得系统互联和升级非常方便；该技术是软件化、计算密集 型的操作形式；它与数字和模拟信号之间的转换、计算速度、运算量、存储量、数据处理 方式等问题息息相关；其目的就是希望建立开放式、标准化和模块化的通用硬件平台，将 诸如频率、调制方式、数据传输速率、加密模式、通信协议等用软件来完成，使通信系统 具有较好的兼容性、可升级性和开发性。其核心思想是在尽可能在靠近天线的地方使用宽 带的“数字模拟（）转换器，尽早地完成信号的数字化，从而使得无线电台的功能 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章绪论 尽可能地用软件来定义和实现。 这里简要介绍软件无线电的结构特征。一个典型的软件无线电平台可以将硬件单元划 分成射频、中频（ ，）、基带、信源和信令等各层，它们具有模块 化结构，各层之间的连接通过控制总线和数据总线实现。软件无线电充分利用嵌入通信设 备里的单片机和专用芯片的可编程能力，提供一种通用的采用宽带转换器、和通 用中央处理器（）相结合的无线电台硬件平台，既保持无线电台硬件结构的简单化， 又带来如下的优点：）灵活性：能转换信道、改变调制方式和接收不同类型信号；）集 中性：软件无线电技术多信道共享前端射频级，可对每一信道进行低成本的数字处理，尽 管软件无线电台比单个传统接收机要昂贵得多，但每个信道的成本大大降低了。 软件无线电的天线跨多个频段，形式统一，损耗低。射频部分完成输出功率的产生及 前置放大，接收信号时将射频信号转换成标准中频信号，发射信号时将标准中频信号转换 成射频信号，该标准中频信号适合和转换。中频部分完成中频信号与已调基带 信号之间的变换（接收和发射），它的主要功能是频率变换和滤波。基带信号处理部分把 数据流变换成适合信道传输的基带信号和解调基带信号（含定时恢复），包括针对非线性 信道的预失真、编码和软判决参数估计等。比特流部分采用数字方式复接和分接多个用户 的比特流，这些比特流经过信源编码，包括（ ，前向纠错码， 如：比特交织、分组或卷积编码等）帧定时、比特填充、无线链路加密等，它还具备信令、 控制、运营、管理和维护等功能。 软件无线电硬件采用模块化结构宽带和及高速，公共硬件平台，支持 并行、流水线及多处理机。软件采用基于（ ，开放式系统 互联）参考模型的分层软件体系，支持开放式的模块化设计。灵活应用软件无线电的基本 硬软件模块，可使软件无线电设备对传播条件具有多种自适应能力（包括频率、功率、速 率及多径分集等），多种抗干扰能力（包括自适应天线调零、自适应干扰抵消、扩频及跳 频等），灵活可变的多址方式（包括、）及其混合等，用户需要的 多种业务（包括话音、传真、数据及图象等）及多种组网与接口能力等。 软件无线电强调体系结构的开放性和全面可编程性，通过软件的更新改变硬件的配置 结构，实现新的功能。软件无线电采用标准的、高性能的开放式总线结构，以利于硬件模 块的不断升级和扩展。理想软件无线电的组成结构如图所示，其结构主要由天线、射频 前端、高速转换器、通用和专用数字信号处理器、低速转换器以及各 南京邮屯大学硕士研究生学位论文 第一章绪论 种接口和各种软件所组成。 宽带 多频 止 高速 语音 低 速 、， 图像 、 、一 中叫 部分 高速 心 卜 一 一 、 专用可 低 编程处理 速 段天 线 天线段 其他 、 、一 网络 数字 信号 高速处理段 低速处理 图软件无线电结构框图 其关键思想和与传统结构的主要区别在于：）将和向端靠近，由基带到中 频对整个系统频带进行采样；）用高速代替传统的专用数字电路与低速 做后的一系列处理。和移向端仅为软件无线电的实现提供了必要条件，关 键步骤是采用通用的可编程能力强的器件（和等）代替专用的数字电路，由此带 来的一系列好处才是软件无线电的真正目的所在。 典型的软件无线电台的工作模块主要包括下面三个部分：）实时信道处理：实时信道 处理包括天线、射频变换、和变换器、中频处理、基带与比特流处理及信源编码。 其中射频变换包括输出功率的产生、前置放大、射频信号变换为标准中频或由标准中频变 换为射频信号，以适应宽带和变换。中频处理部分变换基带和中频之间的发射和 接收信号。通用主要完成各种数据率相对较低的基带信号的处理，比如信号的调制解 调，各种抗干扰、抗衰落、自适应均衡算法的实现等。还要完成经信源编码后的前向纠错， 帧调整、比特填充和链路加密等算法。也有采用多芯片并行处理的方法，以提高其处 理的能力。比特流部分将多个用户产生的信源编码复用成比特流，或与之相对应将比特流 多路分解。还提供信令、控制和操作、管理和维护功能。实时信道处理部分最合适的结构 是多指令多数据多处理器的结构，即将多处理器组成一个流水线，来实现软件模块分配给 内部连接在一起的各个处理器的不同的功能序列；）环境管理：在准实时环境管理模块 中持续地使用频率、时间和空间特征来表征无线电环境，这些特征包括信道识别和估计其 它参数。环境管理模块的操作模块化，容易用一台多指令多数据并行处理器来实现。这种 并行环境管理模块和流水线工作方式的实时信道处理模块之间的接口必须使环境管理的 参数和信道处理模块同步；）在线和离线的软件工具：在线和离线系统分析、信号处理 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章绪论 和变宿主工具允许人们确定增量业务。这些业务的增加可在实时信道处理模块中生成和连 接，也允许人们调整算法，以便钡试参数位置、确定业务的一些数值和资源影响。高度集 成化的软件工具可比较快地实施增值的软件升级，当软件定义的网络迅速扩大后，可通过 无线传输提供改进了的业务服务。 软件无线电的开发工具 是公司针对通信领域的产品，它在软件无线电方面的应用目的是 通过如和通信虚拟机（）将软件的发展与底层的硬件分离开来以减少开发 的投入。其本质是基于的。 的工作流程如下： ）将算法模块化； ）转换为可以识别的数据类型； ）通过应用程序借口（）进行连接。 简介 通信系统仿真简介 仿真是衡量系统功能的工具，它通过仿真模型的结果来判断原系统的性能，从而为新 系统的建立或者原系统的改造提供可靠的参考。通过仿真，可以降低新系统失败的可能性， 消除系统潜在的瓶颈，防止对系统中某些功能部件造成过量的负载，优化系统的整体性能， 因此，仿真是科学研究中不可缺少的方法。 实际通信系统是一个功能结构相当复杂的系统，对这个系统做出的任何改变（如改变 系统的某个参数、改变系统的结构等）都可能影响到整个系统的性能和稳定。因此，在对 原有的系统做出改进或者建立一个新系统之前，通常需要对这个系统进行建模和仿真，通 过仿真结果得出方案的可行性，从中获取最合理的参数配置和系统配置，然后再应用于实 际系统中，这个过程就是通信系统的仿真。 图。给出了仿真的流程图： 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章绪论 图通信系统仿真流程图 简介】 是一个可以进行动态系统建模、仿真和综合分析的软件包。它可以处理的系 统包括：线性、非线性系统；离散、连续及混合系统；单任务、多任务离散事件系统。在 提供的图形用户界面上，只要进行鼠标的简单拖拉操作就可以构造出复杂的 仿真模型，甚至不需要编写一行代码。它和的无缝结合使得用户可以利用 丰富的资源，建立仿真模型，控制仿真过程，分析仿真结果。另外，在 系统仿真领域中已经得到广泛的承认和应用，许多专用的仿真系统都支持模型， 这非常有利于代码的重用和移植。使用可以方便地进行控制系统、系统、通 信系统以及其它系统的仿真分析和原型设计。 为用户提供了用方框图进行建模的图形接口，它与传统的用微分方程和差分 方程建模的仿真软件相比，具有更直观、方便、灵活的优点。包含很多模块，如 （输入源）、（线性环节）、（非线性环节）、（连接与接 ）和（其他环节）子模块库，而且每个子模块库包含有相应的功能模块。同时，用 户还可以定制和创建自己的模块。 提供了专门用于显示信号的模块，可以在仿真过程中随时观察仿真结果。同 时，通过的存储模块，仿真数据可以方便地以各种形式保存到工作区和文件中， 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章绪论 供用户在仿真结束后对数据进行分析和处理。另外，把具有特定功能的代码组织 成模块的方式，并且这些模块可以组织成具有分层结构的子系统，因此具有内在的模块化 设计要求。基于上述优点，称为一种通用的仿真建模工具，广泛的应用与通信仿 真、数字信号处理、神经网络等领域。 根据输出信号与输入信号的关系，提供了种类型的模块：连续模块、离散 模块和混合模块。连续模块是指输出信号随着输入信号的变化发生连续变化的模块，离散 模块则是输出信号以固定间隔变化的模块。对于连续模块，采用积分方式计算输 出信号的数值，因此，连续模块只是涉及导数的计算及其积分。离散模块的输出信号在下 一刻抽样时刻到来之前保持恒定，这时候只需以一定的间隔计算输出信号的数值。 混合模块是根据输出信号的类型来确定输出信号类型的，它既能够产生连续输出信号，也 能够产生离散输出信号。 如果一个仿真过程中只包含离散模块，这时候采用固定步长方式进行仿真。 当所有的离散模块都有相同的抽样时间时，只需按照这个时间间隔实施仿真；否 则，采用多速率进行仿真。多速率仿真模式的一种方案是选取一个最大可用间隔， 使之用于所有的离散模块。这个时间间隔一般是各个离散模块抽样间隔的最大公约数。对 于可变步长方式，多速率仿真模式按照各个模块的抽样间隔列出可能的仿真时间，在仿真 时刻到来的时候只对相应的离散模块实施仿真，从而在一定程度上提高了仿真效率。 如果仿真过程中既包含了连续模块，又包含了离散模块，采用两种仿真步长 进行仿真。对于其中的离散模块，可按照离散模块的方式进行仿真，这个仿真步 长称为主步长。在每个主步长仿真中，使用小步长间隔，通过积分运算得到连续 状态的当前输出信号。 用创建的模型可以具有分层结构，因此用户可以采用从上到下或者从下到上 的结构创建模型。用户可以从最高层开始观看模型，然后用鼠标双击其中的子系统模型， 以查看下一层的内容，依此类推，从而可以看到整个模型的细节，帮助用户理解模型的结 构和各模块之间的相互关系。 是一个系统级的设计和仿真环境，用户使用可以在实现系统之前对 系统进行建模，仿真其行为，并最终提炼出可行的设计。提供了方便的层次化建 模方式，在模型顶层可以通盘的了解系统，然后在底层进行不同子系统的具体实现。通过 用户可以建立完整的端到端仿真系统，包括模拟混合信号系统、基带系 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章绪论 统、数字通信系统和控制逻辑部分在内的不同系统组件集成到统一的平台中，形成一个完 整的模型。辅以仿真，用户就能确认设计规范的正确性和可行性，并通过调参进 行设计折衷和性能优化。可以针对单通道和多通道数据、线性和非线性组件进行 建模。可以仿真数字、模拟和混合信号系统，提供高效的基于帧的和多速率信号处理系统 仿真。像 和 这样的功能模块库也提供了所有常规 的数字信号系统和通信系统应用中的算法模块，为用户建立完整的系统提供方便。同时， 增加了进行定点系统仿真的功能，可以将结果与浮点仿真进行比较， 以便在仿真之前解决定点定标问题。除此以外，还有一个伴生产品用 以对控制逻辑事件驱动系统进行建模。 本文的主要工作及组织 本文主要利用进行基于通信基带系统的仿真研究，如信道仿真，以 及衰落信道仿真分析等。 第二章利用对基于调制的信道进行了仿真分析，由于采用的 数字传输是动态的，所以表现了很好的仿真效果和优越性。并且结合自 有的特点，简化了模型，使该模型在仿真过程中更容易观察其动态信息。 第三章则利用对基于衰落信道的通信系统进行了仿真分析。在此章 中，首先根据衰落信道的特点搭建了仿真模型，在对其进行分析的同时，结合 的优点、在对衰落信道深入了解的基础上，自我构建了衰落信 道的模型，取得了很好的效果。 第四章的工作是在了解了如何利用连续状态离散时间神经网络去进行盲均衡 的基础上，利用对该系统的工作过程进行了完整的仿真，在验证了该系统性能的 同时，也为本文的工作一一基于的软件无线电的研究做了很好的证明。由于 是基于时间流的，即和现实的通信系统相同，这就使得它不同于以往任何形式的 仿真语言。为了更好的证明的仿真性能，在对上述模型进行仿真的同时，也和 文件仿真做了对比。由于的硬件化特性，使得本论文的工作有很大实用性及一定 的创新性。 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章基于的加性高斯白噪声信道的研究 第二章基于 的加性高斯白噪声信道的研究 在上一章中，我们主要介绍了的一些特性，本章将通过具体的实例来说明 在通信系统仿真过程中的作用。在本章中，我们将利用对加性高斯白噪 声信道（）进行仿真。在充分理解该信道特性的基础上，建立了实时的、动态的仿 真模型，并且用对其仿真，取得了比较好的效果，计算了该模型相应的误码率， 并和语言仿真的误码率做了对比，验证了其良好的仿真性能。 通信系统的一般模型 最基本的通信系统由发射器、接收器和通常作为无线连接的信道组成【】，如图所 示。由于一般信号不能直接使用如语音那样的低频，因此需要在发射器中将传递的低频信 息加到高频载波信号上，这个过程叫做调制。使用调制也可以使多个信息信号共用一个无 线信道，只要对每个信息信号使用不同的载波频率即可。调制的逆过程叫做解调，它是在 接收器中进行的，目的是恢复出原始信息。图中的噪声源是信道中的噪声以及分散在通信 系统其他各处的噪声的集中表示。 图通信系统的一般模型 信息信号称作调制信号或基带信号。理想的通信系统能够在接收器中准确地恢复出信 息信号，只是无法避免从发射器到接收器之间的传输时延，再有可能就是信号幅值的改变。 除此之外的其他任何改变都将构成失真。当然，任何实际使用的系统都会引起一些失真。 而且，由于噪声的存在，我们不可能完全在接受端恢复出信号，但是我们可以利用一些技 术手段，使得接受信号接近原始信号，这样，通信的目的也就可以在允许的误差范围内达 到。 南京邮电大学硕上研究生学位论文 第二章基于的加性高斯白噪声信道的研究 信号与噪声 信噪比的定义 各个通信系统在许多方面都不相同，但是有两个方面它们是一样的。一个是它们都有 信号，用于承载有用信息；另一个就是它们都有噪声，产生于各个噪声源，并且进入系统， 使信号退化，降低通信质量。保持一个足够高的信号与噪声之比（简称信噪比），是进行大 量通信系统设计工作的基础。信噪比一般单位为分贝，表示为，它是所有通信系统的 一个重要指标。定义为： 姗再蒜嚣 ， 对于任何通信系统来说，保持一个合理的信号功率与噪声功率之比是至关重要的，同 样地，在已经确定好系统模型各部分参数后，如何准确地估计出信噪比对于很多算法的优 化也至关重要 噪声 在通信中，我们说干扰，一般是指对传输信号的干扰，也就是对信道的干扰。对于信 道的含义，从广义而言，通信中传输信号可以有基带信号和非基带信号（经过适当调制）。 因此，信道不仅包含各种传输媒质（导线、自由空间、电离层等），还包括天线、高频放大 器、变频器等设备。这样，对信道而言，它的输入信号和输出信号之间的关系，常写成如 下的形式嘲 （于）尼（），（）聆（，） 式中 （） 氐（）：信道的输出信号 。（）：信道的输入信号 尼（）：信道的乘性干扰 九（）：信道的加性干扰 所谓乘性干扰是由于信道特性而引起的，加性干扰是由于各种噪声源引起的。当我们假设 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章基于的加性高斯白噪声信道的研究 信道为理想特性时，尼（），则 （），（）刀（） 加性噪声中最常见的是高斯白噪声，下面就此做一个简单的介绍。 （） 首先介绍白噪声，它是通信中噪声分析的一个理想化模型。噪声是一个随机过程，称 之为“白”，是因为噪声刀（）的功率谱密度（厂）在（，）整个频率范围内都是均匀分 布的。显然，白噪声的功率谱密度可表示为 蹦舻譬 其中，为单边功率谱密度，单位为（）。 根据维纳一辛钦关系，可以求得白噪声的自相关函数为： （） 尺以（）亍芴聃（ 帆缈丝仃（） 同的瞬间取值是不相关的。 （） 即白噪声的自相关函数是位于：处、强度为了的冲击函数，这表明白噪声在任何不 确切的说，实际噪声的功率谱密度不可能具有无限宽的带宽，否则其平均功将是无限 大，物理上是不可能实现的。然而，白噪声在数学上处理比较方便，所以在通信系统的分 析中有十分重要的作用。一般地说，只要噪声的功率谱密度的宽度远大于它作用的系统的 带宽，并且在系统带宽内，它的功率谱密度基本上是常数，就可以作为白噪声处理。 其次我们来讨论高斯噪声，这是通信理论中研究最成熟的一种噪声形式。顾名思义， 这种噪声的振幅随机变量服从高斯分布，即 黔去等 式中 （）：随机变量的概率密度函数 ：随机变量 仃，：的标准方差 仫， 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章基于的加性高斯白噪声信道的研究 蠢：的方差，即二阶中心矩 。：，的均值，即数学期望 从式（）看到，只要确定高斯变量的方差和均值，其概率特性就可以完全确定。因 此，对于理论分析是方便的。所以对于其他随机变量，只要能近似成高斯噪声的都按高斯 噪声处理。实验表明：这样做引起的偏差是很小的。 从前分析可以看出，高斯噪声和白噪声是从两个不同角度来说明的。通常把服从高斯 分布而功率谱密度又是均匀的噪声称为高斯型白噪声。 一个随机过程，如果它的概率特性不随时间而变化，我们称为平稳随机过程。实际上 我们所遇到的噪声大都是平稳的或近似平稳的随机过程。特别要强调的是：平稳并不要求 在整个时域上，而只要在我们所要求的时段内是平稳的，就可以说它是平稳的随机过程。 这时，只要用一阶矩和二阶矩就能描述它的全部概率特性。 根据式（）可以计算出概率分布函数（，），它定义为 ， 巧）昂（巧）矿（）咖 （一肼） （） 将式（）代入式（）得 昂（）孺上。口可咖 误差积分的形式，列出数值表以供查用。 下面就给出变换过程： （） 然而，昂（）不能用某个基本函数表示，所以不便于实际计算，所以，常把它变换成 用变量代换，“（矿）仃；，可见，当（常数）时，铭（常数，吉 成积分限得变换），；，代入式（），得到 乃（巧） 吖 （） 又因为，时，材，这是名（）的中间值，即，所以式（）又可以写为 昂（）万。幽了邝砒 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章基于的加性高斯白噪声信道的研究 了忑 幽 忑土。幽 幽 三，。幽， ，。 三矿（训 扣矿皤， 式中，矿。），。幽为误差积分。 汜 传输方案嗍 调制方案简介 采用无线电波传送诸如和一之类的数字信号时，最好的调制方法就是根据数字信 息数据调制载波信号的频率五。“调制的意义在于改变载波信号的一些特殊元素。载波 信号的表达式如下： （）万口） （） 其中，、和（）分别是幅度、中心频率和载波信号的时变相位。用户可以通过改变 式（）中的三个元素来获得期望值，这三个元素分别为幅度、频率和相位。根据数字 信号改变式（）的幅度，我们称之为调制方案；此外，改变式（）中的频率， 称之为调制方案；最后，如果改变式（）中的相位，称之为或者调制方案。 接下来的一小节主要介绍基于调制的数字通信方案，描述了传输机和接收机的基 本特征，在后面的章节中将给出仿真，并与语言仿真做出对比。 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章基于的加性高斯白噪声信道的研究 调制 在调制方案中，输入的数字信号和分别直接被转换成相位和万。因此， 波形信号的表达式如下： （，）。万七） 其中畋为信息数据序列。 （） 图给出了信号传输流程图。如图所示，把数字信息数据和载波相乘， 就得到了信号波形。然而，对于频率带宽受限信道来说，必须采用额外的冲击成形 滤波器来控制传输信号的形状。因此，在信号产生的过程中，首先要把数字信号送 到一个冲击成形滤波器电路中：然后通过转换器把冲击成形信号变换成模拟信号，再 和载波信号相乘，最后发送出去。 区因亟垂旧窄夏荆 。 （） 图（）传输过程（）传输方案的接收过程 在接收端，接收到的信号通过一个带通滤波器（），从而去除其中的伪波。然后接 收信号再与载波频率信号相乘，再通过转换器把接收信号转换为数字采样信号，最后 再通过判决电路把传输数字信号恢复出来。 为了最大限度的减少伪波信号的数量，通常在接收端都会使用滤波器，而最常用的一 种滤波器就是奈魁斯特（）滤波器。滤波器的频率响应为 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章基于的加性高斯白噪声信道的研究 眍邝等 汜 （） 曙 棚刊）皆邝等 。 价等 其中，口为滚降因子，其大小决定信道带宽。 在时域范围内，滤波器的一个显著特征就是在力瓦（为整数）时取得值。 因此，当我们把同步点设置在，死时就不会产生符号间干扰。尽管滤波器有诸多 的优点，但仍有一问题：在什么时刻、什么地方用它来获得最优的结果。参考文献讨 论了在环境中最优的配置方法以最大可能的获得同步点的方法。经研究表明，使用 两个滤波器，即传输滤波器与接收滤波器，将和（）有相同的分布增益，即 （）（厂），（厂）（）。其中，（）和（）为传输和接收滤波器的 频率响应： （）（厂）（） 彬一删瓦妙瓦 。 。悱寄 比瓦 汜川 一般把该滤波器称为均方根滤波器，其冲击响应（）和（）为： 寺毒咖卜口）牡嚣剃卜峙）（ 如图所示，基带信号经过调制（与载波信号相乘，如）后发送出去，传输信 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章基于的加性高斯白噪声信道的研究 （）（）， （） 在传输过程中信号会产生多径衰落现象，同时也会被干扰，所以，接收端接收到的 信号可表示为 ，（）