清华大学2012届毕业设计说明书
一种交互式的高级编程语言——M语言，利用M语言可以通过编写脚本或者函数文件实现用户自己的算法。
MATLAB Compiler是一种编译工具，它能够将那些利用MATLAB提供的编程语言—M语言编写的函数文件编译生成为函数库、可执行文件COM组件等等。这样就可以扩展MATLAB功能，使MATLAB能够同其他高级编程语言例如C／C++语言进行混合应用，取长补短，以提高程序的运行效率，车富程序开发的手段。
利用M语言还开发了相应的MATLAB专业工具箱函数供用户直接使用。这些工具箱应用的算法是开放的可扩展的，用户不仅可以查看其中的算法，还可以针对一些算法进行修改，甚至允许开发自己的算法扩充工具箱的功能。目前MATLAB产品的工具箱有四十个，分别涵盖了数据获取、科学计算、控制系统设计与分析、数字信号处理、数字图像处理、金融财务分析以及生物遗传工程等专业领域。 2.2.2 Simulink介绍
Simulink是MATLAB提供的用于动态系统进行建模、仿真和分析的工具包。Simuink提供了专门用于显示输出信号的模块，可以在仿真过程中随时观察仿真结果。同时，通过Simulink的存储模块，仿真数据可以方便地以各种形式保存在工作区或文件中，供用户在仿真结柬之后对数据进行分析和处理。另外，Simulink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等级结构的子系统，因此具有内在的模块化设计要求。基于上述优点，Simulink成为一种通用的仿真建模工具，广泛应用于通信系统仿真、数字信号处理、模糊逻辑、神经网络、机械控制和虚拟现实等领域。
根据输出信号与输入信号的关系，Simulink提供3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，Simulink采用积分方式计算输出信号的数值，因此，连续模块主要涉及导数的计算及其积分。离散模块的输出信号在下一个抽样时刻到来之前保持恒定，这时候Simulink只需以一定的间隔计算输出信号的数值。混合模块是根据输入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。
在初始化阶段，Simulink把各个模块调入内存，检查模块的数据类型和长度，设置
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仿真时间间隔，制定仿真模块的执行顺序，以及内存分配。在仿真循环阶段，5imulink按照初始化阶段制定的顺序依次执行各个模块，计算当前时刻的离散状态和输出信号，以小步长积分的方式计算各个连续状态的数值以及由此产生的输出。这个过程一直持续到仿真过程结束，然后Sinulink进入仿真结束阶段，清理各种已经分配的资源，同时保护仿真过程中产生的数据。 2.2.3 S函数介绍
S函数是系统函数的简称，是指采用非图形化的方式(即计算机语言，区别于Simulink的系统模块)描述的一个功能块。在很多情况下，Simulink模型库中的模块不能完全满足用户的要求，这时候需要由用户自己来编写相应的代码。S函数是对Simulink模块功能的扩展，既可以用MATLAB语言编写，也可以用其它通用的编程语言(如C、C++等)编写，后者具有更强的控制能力，它们被编译成MEX(MATLAB Executalbe)文件，并且在仿真过程中动态装载。
S函数能够接受来自Simulink求解器的相关信息，并对求解器发出的命令作出适当的响应，这种交互作用非常类似于Simulink系统模块与求解器的交互作用。一个结构体系完整的S-函数包含了描述动态系统所需的全部能力，所有其他的使用情况都是这个结构体系的特例。往往S-函数模块是整个Simulink动态系统的核心。 2.3 本章小结
本章主要介绍了通信系统仿真的一般步骤，对其中的每一步作了充分的说明。其次，介绍了MATLAB软件以及它的一种可视化仿真工具simulink。
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3 通信系统信道以及噪声的研究
3.1 通信系统信道相关内容
通信信道是数据传输的通路。各种发送信息传送到既定的信宿，可选用适于传输的物理媒体，完成通信功能。连接发信号与收信号设备、适用于不同类型通信业务的各种物理媒体通称为信道。在计算机网络中信道分为物理信道和逻辑信道。物理信道是只用于传输数据信号的物理通路，它由传输介质与有关通信设备组成；逻辑信道指在物理信道的基础上，发送与接收数据信号的双方通过中间结点所实现的逻辑通路，由此为传输数据信号形成的逻辑通路[12]。逻辑信道可以是有连接的，也可以是无连接的。物理信道还可根据传输介质的不同而分为有线信道和无线信道，也可按传输数据类型的不同分为数字信道和模拟信道。
信道可分为有界与无界两大类，即通常所说的有线信道与无线信道。前者如双绞线、电缆、光纤、波导等，后者为自由空间提供的各种频段或波长的电磁波传播信道[13]。
按不同的分类方式，信道可分为有线信道和无线信道、调制信道和编码信道、线性信道和非线性信道、记忆信道和不记忆信道、恒参信道和变参信道等。
狭义信道：单指传输媒介。
广义信道除了包含传输媒质外，还包括通信系统有关的变换装置，这些装置可以是发送设备，接收设备，馈线与天线，调制器，解调器等等。广义信道按照它包括的功能，可以分为调制信道，编码信道等。还可以定义其他形式的广义信道。
图3.1 编码信道和调制信道
调制信道:调制器输出到解调器输入之间的部分，只是对已调信号进行某种变换，
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调制信道用于研究调制与解调问题是方便和恰当的。
编码信道：编码器输出到解码器输入之间的部分，只是对已编码信号进行某种变换，编码信道用于研究编码与译码问题时使问题的分析更容易。
通常信道的特性是一个复杂的函数，它可能包括各种线性失真、非线性失真、交调失真、衰落等。同时由于信道的迟延特性和损耗特性随时间做随机变化，所以信道特性往往只能用随机过程描述。
若信道特性基本不随时间变化，即信道对信号的影响是固定的或变化极为缓慢的，称为恒定参量信道，简称恒参信道。若信道特性随时间随机快变化，称为随机参量信道，简称随参信道。 3.1.1 恒参信道
恒参信道是指由架空明线、电缆、中长波地波传输，超短波及微波视距传输，人造卫星中继，光导纤维以及光波视距传输等传输媒体构成的信道[14]。
恒参信道以有线信道为最典型，其特征参数主要是频率特征，如幅度频率特征与相位频率特征及频率漂移等。反映在时域，如信道时延、抖动，尚有电平波动和非线性等。其中，幅度频率特性，就理想而言，可表示为理想传输函数。 3.1.2 随参信道
随参信道包括短波电离层反射、超短波流星余迹散射，超短波及微波对流层散射，超短波电离层散射以及超短波超视距绕射等传输媒质所分别构成的信道[15]。
随参信道的特性比恒参信道要复杂的多。由于地面以上不同高度大气的电离层浓度不同，并随机流性变化，对短波传输具有反射作用，对超短波具有对流层散射作用。乘性干扰的现象表现为各种类型的衰落，在多径信道中，发送端发出的信号通过多个反射之后沿多条路径到达接收端，这些路径具有不同的时延和不同的接收强度，它们之间的相互作用就形成了衰落。
衰落可分为以下三种情况：
(1)慢衰落：它是由电离层随机变化引起的衰落。
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(2)快衰落：它是由于短波信道的多径引起的衰落，对信号的影响更为严重。由于发射电磁波束传播到不同的电离层，反射后到地面构成不同的信号路径而至接收天线，也可能是地面反射回电离层经两次反射后到达接收天线。
(3)选择性衰落：频率选择性衰落是由于多径衰落导致的幅度随机性起伏衰落和相位随机性变化所引起的。
下面介绍两种重要的衰落信道： （1）瑞利衰落信道
瑞利衰落信道是一种无线电信号传播环境的统计模型。这种模型假设信号通过无线信道之后，其信号幅度是随机的，即“衰落”，并且其包络服从瑞利分布。这一信道模型能够描述由电离层和对流层反射的短波信道，以及建筑物密集的城市环境[16]。
瑞利衰落信道是移动通信中相当重要的衰落信道，它在很大程度上影响着移动通信系统的质量。在移动通信中，发送端和接收端都可能处在不停的运动状态之中，发送端和接收端之间的相对运动将产生多普勒频移。
多普勒频移与运动速度和方向有关，它的计算公式为：
fd?v?cos??v?f?cos?c (3.1)
其中，v是发送端和接收端的相对运动速度，θ是运动方向与发送端和接收端连线之间的夹角,λ=c/f 是载波的波长。 （2）伦琴衰落信道
在移动通信系统中，如果发送端和接收端存在一条占优势的视距传播路径，这种信道就可以模拟成伦琴衰落信道。当发送端和接收端既存在视距传播路径LOS，又有多条反射路径时，它们之间的信道可以利用Simulink中的伦琴衰落信道模块和多径瑞利衰落信道模块的组合来进行仿真。
伦琴衰落信道的一个重要因素是K因子，即视距传输能量和反射路径的能量之间的比值。故K值越大，表示发送端和接收端的之间的视距传播路径的能量越强；当k=0时，发送端和接收端不存在视距传输路径，这是伦琴衰落信道就演变成瑞利衰落信道。 3.1.3 光纤信道
光纤通信是利用光导纤维传递光脉冲来进行通信的，由光源、光纤线路及光电探测
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