通道損害
2024年5月23日大约 2 分鐘
目的
在本階段，我們將探討通道對信號的影響，以及比較信號在接收端與發送端之間的失真情況，主要討論通道模型中的雜訊、頻率偏移和時間偏移對信號的影響。
系統架構檔案：Qpsk_stage2.grc
步驟與說明
- 發送隨機的 QPSK 信號。
- 設置通道模型
- 使用 GNU Radio 的基本通道模型來模擬主要的通道問題。
- 接收器中的熱雜訊：假設為加成性白高斯雜訊 (AWGN)，此處用雜訊電壓來模擬。
- 頻率偏移：發送端和接收端的天線頻率不會完全一致，導致兩個無線電之間的頻率偏移。
- 時間偏移：發送端和接收端的時鐘 (clock) 速度不同，理想的信號取樣點位置是未知的。
- 觀察信號經過通道之後的時域、頻域及星座圖的特性。
系統模擬
在通道中添加雜訊、頻率偏移和時間偏移，並觀察結果。
經過通道之後的信號變得比前一階段更糟，接收端必須設法克服這些問題來恢復原始信號。
補充說明
加性白高斯雜訊 (Additive white Gaussian noise, AWGN)
AWGN 是通道中常見的雜訊類型，具有以下特點：
- 加性：雜訊直接加在信號上。
- 白色：在所有頻率範圍內功率譜密度均勻。
- 高斯：雜訊大小為高斯分佈。
頻率偏移
- 發送端和接收端天線頻率會有偏差，導致頻率偏移。
- 頻率偏移會使接收信號的頻譜移位，影響信號的解調。
時間偏移
- 發送端和接收端時鐘不完全同步，造成時間偏移。
- 時間偏移會導致理想取樣點的偏移。
- 時間偏移也會引起符號間干擾 (ISI) 的問題。
恢復信號的方法
- 在接收端，需要進行頻率和時間的同步來逆轉通道效應。
- 使用數位信號處理技術來估計和校正頻率偏移和時間偏移。
- 通過適當的濾波器設計和同步算法，可以有效地恢復原始信號。
練習 3
模擬不同的雜訊電壓、頻率偏移和時間偏移，觀察對接收信號的影響。