无线通信技术：多普勒谱与瑞利信道分析

"唐友喜老师的宽带无线通信技术课程大作业，包括全部6次作业的参考答案，涵盖了无线信道的多普勒谱分析、瑞利信道中的调制解调及信道估计等内容。" 无线通信领域中，多普勒频移是一个关键概念，它在移动通信中尤其显著。多普勒频移是由于发射源或接收器的相对运动导致的信号频率变化，这可能引起无线信道输出信号的混叠。混叠的产生主要有以下原因： 1. 抽样定理不满足：对于频带限制在内的信号，若抽样频率低于两倍信号最高频率，即奈奎斯特定理，将导致混叠。 2. 带通信号抽样：带宽为B的信号，若以小于2B/n的抽样频率抽样（n为大于1的整数），也会产生混叠。 3. 多普勒频移导致信号频谱偏移，不同信号间的频率重叠，引起混叠。 4. 非自由空间的多径传播：在有物体存在的环境中，信号会经历散射、反射、透射和绕射，不同路径的信号具有不同的多普勒频率，导致混叠。 多普勒经典谱的产生机制需要接收机对入射角的均匀分布和各方向信号功率相等的条件。在这种情况下，接收信号的功率分布和自相关函数会显示出经典的多普勒频展，即信号频谱扩展至一个较大的范围。 在瑞利信道模拟中，通常使用单径瑞利信道模型，这是一种窄带衰落模型，其中信道时延扩展小，信号经历平坦衰落。通过复高斯信号的正弦叠加法可以模拟瑞利衰落，利用中心极限定理，使信号满足瑞利分布。 作业二涉及到BPSK相干解调在单径瑞利信道中的误码率性能。理论上，可以通过计算误码率来评估系统性能，该过程通常涉及贝叶斯决策理论和概率密度函数的比较。在Simulink中，可以设计一个模型来仿真BPSK信号经过瑞利信道后的解调过程，并绘制比特信噪比与误码率的关系曲线，以分析信道条件对解调性能的影响。 此外，时分的导引辅助信道估计方法是提高通信质量的一种策略。这种方法可能包括发送已知的训练序列，接收端利用这些序列来估计信道状态信息，然后应用这些信息进行数据解调，以减少误码率。在Simulink中，可以通过构建包含训练序列发送、信道模拟和信道估计模块的模型来实现这一方法。 这些作业覆盖了无线通信中的核心概念，如多普勒效应、瑞利信道建模、调制解调以及信道估计，这些都是现代无线通信系统设计的基础。