【matlab毕业设计课题】highspeedlogic★短波宽带通信系统的信道建模仿真及优化DOC.docx

在短波通信领域，随着技术的发展，宽带通信需求日益增长，短波信道建模成为了一个重要的研究方向。本文将深入探讨两种常见的短波信道模型：Watterson模型和ITS模型，并在MATLAB环境中进行仿真实验，旨在优化通信系统的性能。 3.1 信道建模概述 传统上，短波信道常被视为窄带过程，但随着扩频技术和大容量通信的需求，宽带短波信道的研究逐渐兴起。信道建模主要关注两个关键因素：损耗和畸变。损耗包括自由空间传播损耗、电离层吸收损耗、地面反射损耗以及系统附加损耗；畸变则涉及信道参数时变、多径传播和信号色散，导致码间串扰和信号脉冲畸变。 3.2 Watterson信道模型 Watterson模型是由Watterson在1970年提出的，是经典窄带短波信道模型。它基于高斯散射增益抽头延迟线模型，假设信道衰落遵循瑞利分布，多普勒扩展功率谱服从高斯分布。然而，Watterson模型仅考虑10kHz的有效带宽，对于宽带通信来说过于简化，尤其在处理高纬度或近赤道电离层的复杂多普勒谱时。 3.3 ITS信道模型 美国电信科学协会(ITS)在上世纪90年代后期提出的ITS模型是对Watterson模型的扩展，适合宽带和窄带场景。该模型通过三个部分的乘积来描述每个传输模式的冲击响应：随机调制函数、确定相位函数和延时功率分布的平方根。这些函数共同模拟了多普勒频移、传播模式的传输时间和延时扩展等效应。ITS模型的复杂性使其能更精确地反映实际信道特性。 3.3.1 Watterson模型的MATLAB仿真 在MATLAB环境下，Watterson模型可以通过模拟N条独立的延迟路径来实现，每条路径都有特定的延迟和增益函数，以体现信道的多径传播特性。通过对输入信号施加这些延迟和增益，可以观察到信号在短波信道中的传播和衰落效应。 3.3.1.1 Watterson模型理论基础 Watterson模型基于信道衰落服从Rayleigh分布的假设，这意味着信号经过信道后，幅度和相位会经历随机变化。同时，模型假设每种传播模式的多普勒扩展具有高斯分布。这种模型在有限频带和时间窗口内提供了一种静态的信道描述，有助于理解信号传播的基本行为。 总结来说，短波宽带通信系统的信道建模是一项复杂任务，涉及到多种物理现象的模拟。Watterson模型和ITS模型分别代表了窄带和宽带条件下的不同建模策略。通过MATLAB仿真，可以直观地评估和优化这些模型，进而改善通信系统的性能。在实际应用中，选择合适的信道模型对于提高通信质量、降低误码率和增强通信系统的抗干扰能力至关重要。