无线通信实验

无线通信与光通信原理

课程实验

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目 录

课程实验1 多径多普勒效应 ................................................................... 3

课程实验2 用外部调制方法创建光传输模块 ..................................... 23

课程实验3创建子系统 .......................................................................... 38

课程实验4 光纤WDM系统设计 ......................................................... 50 2

课程实验1 多径多普勒效应

实验目的：理解在时域和频域的多径信道响应，多普勒效应。

实验要求：基于matlab，比较有无多普勒效应情况下，分析不同因素对时域和频域多径信道响应的影响，并写出课程实验报告。

多径信道效应

在无线通信中，一个从发送端的信号经过多条路径到达接收端。

L

y?t???ais?t??i?,?1??2?

i?1??L

s(t)是发射信号，L是多径的个数，ai和?i是第i个射线的相角和到达时间。

A . s(t)是一个时谐信号，考虑s?t??e

y?t??j?t，则接收信号可以写为： j?t?aen

n?1Lj??t??n??H???e，其中H?????aenn?1L?j??n

H???定义为多径环境的传输函数，接收信号y?t?保持为与s(t)有着相同角频率的时谐信号。因此，当s(t)在时变多径环境下传输时，波形没有失真，但信号幅度改变了，新幅度H???是?的函数。

图1频率为自变量的多径衰落

参考Matlab code(mulitath_fading_w.m):

clear all;

%amplitudes of 7 multipath arrivals

a=[0.6154 0.7919 0.9218 0.7382 0.1763 0.4057 0.9355];

%arrival times of 7 multipath arrivals

t=[0.9169 0.4103 0.8936 0.0579 0.3529 0.8132 0.0099];

i=0; %frequency index

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for w=0:0.05:100; %angular frequencies

multipath_arrival=a.*exp(j*w*t);

i=i+1;

abs_H(i)=abs(sum(multipath_arrival)); %the i_th transfer function

end

w=0:0.05:100;

plot(w,abs_H)

ylabel('amplitude of transfer function')

xlabel('angular frequency')

title('frequency dependent multipath fading')

既然多径到达信号的幅度和到达时间依赖于发送端和接收端的位置，那么接收信号的强度也同样依赖发送端和接收端的位置。

例如，考虑一个只有直射路径（LOS）和反射路径两个到达信号的双线模型。发射天线高度为hr，接收天线为ht，接收机和发射机的水平距离为d，则LOS路径的传输距离为：

rLOS?

反射路径的传输距离为：

rref? 10m 2m

图2 双线模型

brefj?rref/cbLOSj2?rLOS/?brefj2?rref/?bLOSj?rLOS/c 传输函数 H?d?? e?Re?e?RerLOSrrefrLOSrref

这里R为反射系数，系数bLOS和bref是天线参数。为了方便，选择bLOS=1，bref=1，R=-1，这时

H?d??1

rLOSej2?rLOS/??1j2?rref/?e rref

如果f=1GHz，波长??

化。

c?0.3m，ht=10m ， hr=2m，可得H?d?的幅度虽d的变f

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图3双线模型

参考代码（two_ray_model.m）

clear all;

ht=10;hr=2;

c=3e8;f=1e9;l=c/f;

R=-1;

d=1:0.5:10000;

d1=sqrt(d.^2+(ht-hr)^2);

d2=sqrt(d.^2+(ht+hr)^2);

a1=exp(j*2*pi*d1/l)./d1;

a2=R*exp(j*2*pi*d2/l)./d2;

a=abs(a1+a2);

ld=log10(d);la=log10(a);

figure(4)

plot(ld,la);

xlabel('log10(distance)')

ylabel('log10(magnitude)')

title('two ray model')

B s(t)包括多个频率分量（A s(t)是时谐信号）

有多径到达信号的无线通信信道的传输函数可以写为：

H?????ane?j??n

n?1L

这里an和?n分别是第n条路径的幅度和时延。对一有着多个频率的输入信号s(t)，信道的输出可以写为

y?t???ans?t??n?,

n?1L

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