信道损害
2024年5月24日大约 2 分钟
目的
在本阶段，我们将探讨信道对信号的影响，以及比较信号在接收端与发送端之间的失真情况，主要讨论信道模型中的杂讯、频率偏移和时间偏移对信号的影响。
系统架构文件：Qpsk_stage2.grc
步骤与说明
- 发送随机的 QPSK 信号。
- 设置信道模型
- 使用 GNU Radio 的基本信道模型来仿真主要的信道问题。
- 接收器中的热杂讯：假设为加成性白高斯杂讯 (AWGN)，此处用杂讯电压来仿真。
- 频率偏移：发送端和接收端的天线频率不会完全一致，导致两个无线电之间的频率偏移。
- 时间偏移：发送端和接收端的时钟 (clock) 速度不同，理想的信号采样点位置是未知的。
- 观察信号经过信道之后的时域、频域及星座图的特性。
系统仿真
在信道中添加杂讯、频率偏移和时间偏移，并观察结果。
经过信道之后的信号变得比前一阶段更糟，接收端必须设法克服这些问题来恢复原始信号。
补充说明
加性白高斯杂讯 (Additive white Gaussian noise, AWGN)
AWGN 是信道中常见的杂讯类型，具有以下特点：
- 加性：杂讯直接加在信号上。
- 白色：在所有频率范围内功率谱密度均匀。
- 高斯：杂讯大小为高斯分布。
频率偏移
- 发送端和接收端天线频率会有偏差，导致频率偏移。
- 频率偏移会使接收信号的频谱移位，影响信号的解调。
时间偏移
- 发送端和接收端时钟不完全同步，造成时间偏移。
- 时间偏移会导致理想采样点的偏移。
- 时间偏移也会引起符号间干扰 (ISI) 的问题。
恢复信号的方法
- 在接收端，需要进行频率和时间的同步来逆转信道效应。
- 使用数字信号处理技术来估计和校正频率偏移和时间偏移。
- 通过适当的滤波器设计和同步算法，可以有效地恢复原始信号。
练习 3
仿真不同的杂讯电压、频率偏移和时间偏移，观察对接收信号的影响。